Способ получения водорода и метанола
Владельцы патента RU 2285660:
Государственный научно-исследовательский и проектный институт химических технологий "Химтехнология" (UA)
Изобретение относится к способу получения технического водорода и метанола из конвертированного газа, состоящего в основном из СО, CO2, H2. Способ получения водорода и метанола из конвертированного газа, содержащего оксиды углерода и водород, включает синтез метанола. На синтез метанола подают конвертированный газ с объемным отношением Н2-CO2/СО+CO2, равным 2,03-5,4, который проводят в реакторной системе, включающей проточный реактор или каскад проточных реакторов и/или реактор с рециклом газовой смеси с получением метанола, непрореагировавшего и продувочного газа. При этом смесь непрореагировавшего и конвертированного газов подают на очистку от диоксида углерода с его выделением и дозированием диоксида углерода в конвертированный газ, подаваемый на синтез метанола. Продувочные газы подвергают тонкой очистке от примесей с получением водорода. Изобретение позволяет усовершенствовать способ за счет максимального использования оксидов углерода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Изобретение касается способа получения технического водорода и метанола из конвертированного газа, состоящего в основном из СО, CO2, Н2.
Известен способ получения водорода, полученного из синтез-газа путем конверсии метанола с водяным паром и последующей очисткой от диоксида углерода (патент США №4869894, МКИ С 01 В 1/13, заявл. 15.04.87 г., опубл. 26.09.89).
Процесс идет по следующим основным реакциям:
процесс подготовки синтез-газа:
СН4+Н2O=СО+3Н2-206,4 кДж/моль (1);
процесс конверсии монооксида углерода:
СО+Н2O=CO2+Н2+41,0 кДж/моль (2).
Недостатком этого способа является то, что в процессе получения водорода теряется практически весь углерод синтез-газа при отмывке диоксида углерода моноэтаноламином или поташем из газовой смеси.
Известен также способ получения водорода и метанола из синтез-газа, содержащего в основном оксид углерода и водород, включающий конверсию оксида углерода, последующую отмывку диоксида углерода и синтез метанола, который проводят перед конверсией оксида углерода. Для синтеза метанола наряду со свежим синтез-газом используют газ рециркуляции, причем количество газа рециркуляции не превышает удвоенного количества свежего синтез-газа. Мольное соотношение H2:CO в газе, поступающем на синтез, составляет 0,8:1-1,5:1 (патент ФРГ №2904008, МКИ С 01 В 1/02, заявл. 02.02.79 г., опубл. 07.08.80 г.).
Недостатком известного способа является то, что состав газа значительно ниже стехиометрического; при таком соотношении реагирующих компонентов синтез метанола отличается низкой скоростью и сопровождается протеканием большого количества побочных реакций. Столь значительное удаление соотношения реагирующих компонентов от стехиометрии приводит к снижению степени превращения оксидов углерода в метанол из-за недостатка водорода в исходном газе, а остаточный CO2 отдувается из системы.
К другим недостаткам этого способа можно отнести дополнительные энергетические затраты на компримирование потока для устранения потерь давления внутри установки, на рециркуляцию непревращенной газовой смеси, а также то, что возврат части продуктового водорода приводит к потере продукта.
Наиболее близким по технической сути является способ получения метанола и водорода (заявка РСТ №99/03807, заяв. 24.06.98 г., опубл. 28.01.1999 г., МКИ С 07 С 31/04 - прототип), включающий
- паровой риформинг углеводородного сырья при повышенных давлении и температуре с образованием газового потока, содержащего водород, оксиды углерода, метан и непрореагировавший пар;
- охлаждение полученного газа с выделением сконденсированной воды;
- превращение сухого конвертированного газа (без компримирования) в метанол и выделение синтезированного метанола;
- выделение водорода из непрореагировавшего газа.
Непрореагировавший газ перед выделением водорода может предварительно подвергаться конверсии с паром. В этом случае водяной пар дозируется к части непрореагировавшего газа и парогазовая смесь подвергается конверсии СО, а оставшаяся часть используется в качестве охлаждающего газа для конверсии.
Синтез метанола могут проводить в одну или более стадий с выделением синтезированного метанола после каждой стадии, причем метанол отделяют от реакционного газа путем промывания холодной водой.
К недостаткам этого известного способа получения водорода и метанола можно отнести следующие.
Согласно описанию и формуле изобретения РСТ №99/03807 для совместного производства метанола и водорода используется конвертированный газ, полученный паровым риформингом, в узком интервале изменения объемного соотношения Н2-CO2/СО+CO2=2,80-2,94. Таким образом, применимость этого изобретения ограничена, поскольку сырьевая база сужена использованием конвертированного газа, полученного исключительно паровым риформингом, и не распространяется на использование конвертированного газа, полученного другими известными видами конверсии.
Другим недостатком является то, что синтез метанола ведут под низким давлением 24-34 бар абс. Известно, что в процессе синтеза метанола пропорционально снижению давления снижается степень превращения оксидов углерода, уменьшается скорость образования и выход метанола. [Технология синтетического метанола: Сб. науч.тр., М., НИИТЭХИМ, 1989, с.74].
Также, чем ниже давление, тем большие затруднения возникают при выделении метанола, так как после сепаратора больше метанола уносится в газовой фазе. Кроме того, снижение давления способствует образованию насыщенных углеводородов - твердых парафинов, при отложении которых затрудняется работа теплообменной аппаратуры [Технология синтетического метанола/под ред. Караваева М.М. - М.: Химия, 1984, с.102-103]. Именно по этим причинам в промышленности реализован процесс синтеза метанола на медьсодержащем катализаторе в диапозоне давлений 50-100 атм.
Использование низкого давления в синтезе метанола 24-34 бар абс. приводит авторов изобретения РСТ №99/03807 к необходимости применения для выделения метанола промывной колонны с орошением холодной водой, что, безусловно, увеличит энергетические затраты при обезвоживании или ректификации метанола-сырца. Другим негативным эффектом использования пониженного давления является низкая сработка сырья в синтезе метанола, и как следствие, большое количество сбросных газов из короткоцикловой адсорбции (КЦА). В приведенных примерах количество сбросных газов,. содержащих суммарно 70-81 об.% водорода и оксидов углерода, составляет 25-30% от общего количества конвертированного газа, направляемого на совместное получение водорода и метанола.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения водорода и метанола, в котором благодаря проведению процесса получения метанола при объемном отношении (Н2-CO2/СО+СО2), равном 2,03-5,4, и определенной организации технологической схемы достигают максимальной сработки оксидов углерода в отделении синтеза метанола, а из продувочного газа после очистки получают водород.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения водорода и метанола из конвертированного газа, содержащего оксиды углерода и водород, включающего синтез метанола, согласно изобретению, на синтез метанола подают конвертированный газ с объемным отношением Н2-CO2/СО+CO2, равным 2,03-5,4, который проводят в реакторной системе, включающей проточный реактор или каскад проточных реакторов и/или реактор с рециклом газовой смеси, с получением метанола, непрореагировавшего газа и продувочного газа, при этом смесь непрореагировавшего и конвертированного газов подают на очистку от диоксида углерода с его выделением и дозированием диоксида углерода в конвертированный газ, подаваемый на синтез метанола.
Продувочный газ подвергают тонкой очистке от примесей с получением водорода.
В конвертируемый газ, подаваемый на синтез метанола, дозируют диоксид углерода, выделяемый на стадии очистки газа, непрореагировавшего в синтезе метанола.
Отличительной особенностью заявляемого способа получения водорода и метанола является проведение процесса синтеза метанола при объемном отношении Н2-СО2/СО+СО2, равном 2,03-5,40, когда конвертированный газ подают в реакторную систему, включающую проточный реактор или каскад проточных реакторов и/или реактор с рециклом газовой смеси, и при этом получают максимальную сработку суммы оксидов углерода. Продувочный газ после реактора синтеза сразу используют как продуктовый водород. При этом упрощается технологическая схема за счет исключения из нее стадий конверсии оксида углерода и очистки от диоксида углерода, а выброс оксидов углерода в атмосферу полностью отсутствует в отличие от прототипа.
Если для синтеза метанола отбирают лишь часть общего потока конвертированного газа, то другую часть этого потока в смеси с непрореагировавшим газом направляют в отделение конверсии оксида углерода. Объединенный поток после конверсии СО подают на абсорбционную очистку от диоксида углерода и получают продуктовый водород.
Возвращая диоксид углерода после стадии абсорбционной очистки в поток свежего конвертированного газа, подаваемого в реактор синтеза метанола, доводят объемное отношение Н2-СО2/СО+СО2 до стехиометрического: до 2,03. При этом существенно увеличивается производительность по метанолу, а выброс диоксида углерода уменьшается.
Исследованиями установлено, что преимущества совместного производства вытекают уже из химизма взаимозависимых реакций, описывающих процессы получения водорода и метанола.
Как было сказано выше, технически чистый водород получают в процессе парового риформинга метана и других углеводородов с последующей конверсией оксида углерода водой по реакциям (1), (2) и удалением диоксида углерода в атмосферу из газовой смеси растворами поташа и моноэтаноламина.
При совместном производстве водорода и метанола оксиды углерода служат сырьем для получения метанола в соответствии с приведенными ниже реакциями:
CO2+3Н2-СН3ОН+Н2O+49,53 КДж/моль (3);
СО+2Н2=СН3ОН+90,73 КДж/моль (4).
Таким образом, углерод природного газа не выбрасывается в атмосферу, а используется на получение дефицитного дорогостоящего продукта-метанола, повышающего рентабельность всего производства в целом. Кроме того, в процессе синтеза метанола происходит очистка продуктового водорода от оксидов углерода.
Предлагаемый для исходного конвертированного газа предел объемного соотношения Н2-CO2/СО+CO2 в пределах от 2,03 до 5,4 выбран из следующих соображений. Снижение Н2-CO2/СО+CO2 ниже 2,03, т.е. ниже стехиометрического, приводит к снижению выработки продуктового водорода, к снижению степени превращения оксидов углерода в метанол, а следовательно, к дополнительным затратам для обеспечения необходимой степени очистки. Кроме того, синтез метанола отличается протеканием большого количества побочных реакций, что ухудшает качество метанола-сырца. Верхний предел по объемному соотношению Н2-CO2/СО+CO2, равный 5,40, определяется тем, что при более высоком значении его из-за недостатка оксидов углерода в конвертированном газе снижается удельная производительность метанольного катализатора, что приводит к увеличению габаритов оборудования отделения синтеза метанола.
Предложенный способ получения водорода и метанола поясняется схемой, приведенной на чертеже, где
1 - компрессор;
2 - реакторная система синтеза метанола;
3 - система охлаждения газа и выделения метанола;
4 - тонкая очистка продувочного газа;
5 - высокотемпературная конверсия оксида углерода;
6 - низкотемпературная конверсия оксида углерода;
7 - очистка от диоксида углерода;
а, в, с, d, e, - газовые потоки.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Конвертированный газ из отделения конверсии (поток а), полученный конверсией природного газа (паровой, или парокислородной, или двухступенчатой), подают на всас компрессора поз.1 и после компримирования на синтез метанола. Реакторная система стадии синтеза метанола поз.2 представляет собой проточный реактор или каскад проточных реакторов, и/или реактор с рециклом газовой смеси. Если на синтез метанола подают весь поток конвертированного газа (поток а тождественен потоку в),то продувочный газ, выходящий из системы охлаждения газа и выделения метанола поз.3 (поток с), отправляют на тонкую очистку поз.4.Таким образом, из схемы совместного производства метанола и водорода исключаются стадии высокотемпературной поз.5, низкотемпературной конверсии оксида углерода поз.6 и адсорбционной очистки от диоксида углерода поз.7.
В случае, когда необходимо изменить соотношение мощностей установки в сторону увеличения мощности по водороду, процесс ведут следующим образом. На синтез метанола отбирают лишь часть конвертированного газа (поток в меньше потока а), а оставшуюся часть конвертированного газа (поток d) направляют на стадию высокотемпературной конверсии СО поз.5. Непрореагировавший газ (поток с) после системы выделения метанола поз.3 объединяют с потоком, выходящим из высокотемпературной конверсии (поток d), и подают на низкотемпературную конверсию СО поз.6, затем на очистку от диоксида углерода поз.7. Предлагаемый способ позволяет варьировать состав синтез-газа, подавая часть диоксида углерода после очистки поз.7 на всас компрессора поз.1, уменьшая при этом выброс диоксида углерода в атмосферу и соответственно увеличивая степень использования углеродной составляющей сырья.
Доказательством осуществления предлагаемого способа являются следующие примеры.
Пример 1 (сравнительный).
На установку для получения конвертированного газа, используемого для синтеза водорода и метанола, подают 887 кмоль/ч природного газа под давлением 41 бар абс. После смешения с рецикловым водородом и нагрева в змеевике конвективной зоны печи смешанный газ подают на сероочистку. В очищенный от серосоединений природный газ дозируют 2412 кмоль/ч перегретого пара, парогазовую смесь догревают до 540°С и направляют в реакционные трубы парового риформинга. Получают 4411 кмоль/ч влажного конвертированного газа с температурой 865°С давлением 37 бар. После охлаждения до 40°С и конденсации воды конвертированный газ в количестве 2839 кмоль/ч нагревают в рекуперативном теплообменнике до 220°С и подают последовательно в два реактора синтеза метанола, работающих в проточном режиме. Синтез метанола протекает под давлением 34-32 бар при температуре 220-251°С. Для регулирования температурного режима в реакторах между слоями катализатора подают холодный байпасный газ. После каждого реактора синтеза из реакционного газа выделяют метанол-сырец в промывной колонне, орошая газ холодной водой. При этом получают 221 и 178 кмоль/ч метанола-сырца соответственно после 1-го и 2-го реактора синтеза, а суммарно 253 кмоль/ч 100%-ного метанола. Непрореагировавший газ под давлением 31 бар в количестве 2034 кмоль/ч направляют на КЦА и получают 1286 кмоль/ч водорода. Результаты импытаний приведены в таблице.
Пример 2.
Конвертированный газ под давлением 8,0 МПа с объемным отношением Н2-СО2/СО+СО2, равным 5,40, подают в систему из двух проточных реакторов на синтез метанола. Синтез проводят при давлении 5,0-5,5 МПа и температуре 200-260°С на медь-цинк-алюминиевом катализаторе. Продувочный газ после выделения метанола выдают потребителю в качестве продуктового водорода. Если необходимо снизить содержание примесей в продуктовом водороде, конденсируют метанол-сырец при сниженных температурах, используя для этого оборотную воду с более низкой температурой или другой хладагент. Результаты испытаний приведены в таблице.
Пример 3.
Испытания проводят, как в примере 2, но на синтез метанола подают конвертированный газ с объемным отношением H2-CO2/CO+CO2, равным 2,97, и процесс проводят в реакторе с рециклом газовой смеси. Для обеспечения требуемого соотношения производительностей по водороду и метанолу расход конвертированного газа, подаваемого в реактор синтеза, составляет приблизительно 43% от общего потока конвертированного газа, подаваемого на установку. Оставшуюся часть потока (57%), минуя синтез метанола, подают на высокотемпературную конверсию оксида углерода. После выделения метанола непрореагировавший газ из отделения синтеза объединяют с потоком конвертированного газа (57%) перед низкотемпературной конверсией оксида углерода, после которой газ подают на абсорбционную очистку от СО2 и получают продуктовый водород. Результаты испытаний приведены в таблице.
Пример 4.
Испытания проводят, как в примере 3, но возвращают 900 нм3/ч диоксида углерода после стадии абсорбционной очистки от диоксида углерода в поток свежего конвертированного газа, подаваемого в реактор синтеза метанола. Объемное отношение Н2-СО2/СО+СО2 доводят до стехиометрического значения 2,0.3. При этом значительно увеличивается производительность по метанолу, а выброс оксидов углерода уменьшается. Результаты испытаний приведены в таблице.
Пример 5.
Испытания проводят, как в примере 2, но на синтез метанола подают конвертированный газ с объемным отношением Н2-СО2/СО+СО2, равным 2,43, а синтез метанола осуществляют последовательно в проточном реакторе и реакторе с рециклом. При этом весь конвертированный газ, подаваемой на установку, направляют в отделение синтеза метанола. Продувочный газ после реактора с рециклом с содержанием водорода 86,43% либо выдают потребителю в качестве продуктового водорода, либо направляют на тонкую очистку от примесей. Результаты испытаний приведены в таблице.
Как видно из примеров, работа установки на конвертированном газе при объемном отношении Н2-СО2/СО+СО2, равном 2,03-5,40, позволяет повысить степень превращения суммы оксидов углерода с 41,85%, достигнутой в прототипе, до 93,68-96,23% в предлагаемом способе. При этом газовые выбросы либо полностью исключаются, либо существенно уменьшается количество отходящих газов с 250 нм3 на 1000 нм3 конвертированного газа в прототипе до 38-124 нм3 на 1000 нм3 конвертированного газа в предлагаемом способе. На основании вышеизложенного можно заключить, что предлагаемый способ получения водорода и метанола позволяет гибко варьировать соотношение мощностей по водороду и метанолу исходя из конъюнктурного спроса, более эффективно использовать сырье, существенно уменьшая потери его углеродной составляющей и улучшая экологические показатели процесса за счет снижения выбросов оксидов углерода в атмосферу.
| № п/п | Наименование показателен | Единицы измерения | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | Пример 6 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 | Конвертированный газ на установку получения водорода и метанола: расход | нм3/ч | 63594 | 150000 | 30857 | 30857 | 70000 | 112192 |
| Состав | % об. | |||||||
| Н2 | 71,04 | 84,0 | 75,94 | 75,94 | 67,39 | 71,73 | ||
| СО | 13,07 | 12,0 | 10,29 | 10,29 | 25,54 | 20,57 | ||
| СО2 | 8,31 | 3,0 | 11,4 | 11,4 | 4,95 | 6,32 | ||
| N2 | 0,21 | 0,5 | 0,37 | 0,37 | 1,16 | 0,48 | ||
| СН4 | 7,12 | 0,5 | 2,00 | 2,00 | 0,96 | 0,90 | ||
| Н2О | 0,25 | |||||||
| Количество СО+СО2 | нм3/ч | 13596 | 22500 | 6693 | 6693 | 21343 | 30168 | |
| 2 | Синтез метанола по стадиям | |||||||
| Давление синтеза | МПа | 3,4 | 8,0 | 5,0 | 5,0 | 5,3 | 6,0 | |
| Тип используемых реакторов | Проточный | Проточный | - | - | - | Проточный | ||
| Количество реакторов | 2 | 2 | 1 | |||||
| - | - | с рециклом | с рециклом | с рециклом | с рециклом | |||
| 1 | 1 | 1 | 1 | |||||
| Отбор конвертированного газа на синтез метанола: | ||||||||
| Расход | нм3/ч | 63594 | 150000 | 13250 | 13250 | 70000 | 112192 | |
| Доля от общего потока | % | 100 | 100 | 43 | 43 | 100 | 100 | |
| Дозировка СО2 из отделения очистки на синтез метанола: расход | нм3/ч | 900 |
| Продолжение таблицы | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Конвертированный газ на | ||||||||
| синтез метанола: расход | нм3/ч | 63594 | 150000 | 13250 | 14150 | 70000 | 112192 | |
| Состав H2 | % об. | 71,04 | 84,0 | 75,94 | 71,11 | 67,39 | 71,73 | |
| СО | 13,07 | 120 | 10,29 | 9,64 | 25,54 | 20,57 | ||
| CO2 | 8,31 | 3,0 | 11,40 | 17,03 | 4,95 | 6,32 | ||
| N2 | 0,21 | 0,5 | 0,37 | 0,35 | 1,16 | 0,48 | ||
| СН4 | 7,12 | 0,5 | 2,00 | 1,87 | 0,96 | 0,9 | ||
| Н2О | 0,25 | |||||||
| Количество СО+СО2 | нм3/ч | 13596 | 22500 | 2874 | 3773 | 21343 | 30168 | |
| Соотношение Н2-СО2/СО+СО2 | 2,80 | 5,40 | 2,97 | 2,03 | 2,05 | 2,43 | ||
| 2.1 | Синтез метанола в проточных реакторах | - | - | - | ||||
| 2.1.1 | Объем катализатора | м3 | Не указан в прототипе | 32+16=48 | 26,15 | |||
| 2.1.2 | Температура на вх/вых. | °С | 220/251 | 230/270 | 230/270 | |||
| 2.1.3 | Газ на выходе из каскада проточных реакторов: расход | нм3/ч | 48406 | 87805 | 89730 | |||
| Состав: CO2 | % об. | 9,12 | 0,68 | 7,23 | ||||
| Н2 | 68,16 | 90,58 | 64,00 | |||||
| H2O | 1,06 | 2,20 | 0,67 | |||||
| N2 | 0,28 | 0,85 | 0,60 | |||||
| СН4 | 9,34 | 0,85 | 1,13 | |||||
| СО | 7,13 | 0,35 | 13,87 | |||||
| СН3ОН | 4,91 | 4,49 | 12,50 | |||||
| 2.1.4 | Общее количество воды для отмывания метанола из газа | кг/ч | 1800 | Отсутствует стадия отмывания метанола водой | ||||
| 2.1.5 | Метанол - сырец, расход | т/ч | 11,742 | 15,66 | ||||
| 2.1.6 | 100%-ный СН3ОН | т/ч | 8,128 | 30,11 | 15,113 | |||
| 2.1.7 | Степень превращения СО+CO2 в метанол | % | 41,85 | 93,68 | - | - | - | 35,06 |
| Продолжение таблицы | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 2.2 | Синтез метанола в реакторе с рециклом | - | - | |||||
| 2.2.1 | Объем катализатора | м3 | 15,5 | 15,5 | 61 | 61 | ||
| 2.2.2 | Температура на вх/вых. | °С | 210/246 | 235/269 | 240/261 | |||
| 2.2.3 | Свежий газ: расход | нм3/ч | 13250 | 14150 | 70000 | 77470 | ||
| Состав: CO2 | % об. | 11,40 | 17,03 | 4,95 | 8,23 | |||
| Н2 | 75,94 | 71,11 | 67,39 | 73,27 | ||||
| НО | - | - | - | 0,01 | ||||
| N2 | 0,37 | 0,35 | 1,16 | 0,69 | ||||
| СН4 | 2,00 | 1,87 | 0,96 | 1,27 | ||||
| СО | 10,29 | 9,64 | 25,54 | 15,77 | ||||
| СН3ОН | - | - | - | 0,76 | ||||
| 2.2.4 | Газ на входе/выходе в | нм3/ч | 130000 | 139423 | 600000 | 600000 | ||
| реактор: расход | %об. | 124485 | 132154 | 559535 | 563915 | |||
| Состав: СО2 | 2,08/1,03 | 7,18/5,84 | 4,30/4,10 | 2,62/1,73 | ||||
| H2 | 85,92/84,15 | 58,68/54,68 | 61,74/58,44 | 84,64/82,59 | ||||
| Н2О | 0,14/1,29 | 0,21/1,95 | 0,07/0,60 | 0,11/1,18 | ||||
| N2 | 2,12/2,22 | 7,47/7,90 | 12,18/13,06 | 2,89/3,08 | ||||
| СН4 | - | 7,21/7,53 | 22,70/23,94 | 9,69/10,40 | 5,08/5,40 | |||
| СО | 1,90/0,92 | 2,91/2,05 | 11,24/8,96 | 3,93/2,08 | ||||
| СН3ОН | 0,64/2,87 | 0,85/3,64 | 0,78/4,44 | 0,73/3,94 | ||||
| 2.2.5 | Метанол-сырец | т/ч | 5,044 | 7,146 | 31,684 | 31,211 | ||
| 100%-ный метанол | 3,891 | 5,185 | 28,847 | 26,203 | ||||
| 2.2.6 | Общее количество | т/ч | ||||||
| полученного метанола: - сырца | 11,742 | 5,044 | 7,147 | 31,684 | 46,87 | |||
| -100%-ного СН3ОН | 8,128 | 30,11 | 3,891 | 5,185 | 28,847 | 41,32 | ||
| 2.2.7 | Суммарная степень | % | ||||||
| превращения СО+СО2 в | 41,85 | 93,68 | 96,23 | 95,97 | 94,61 | 95,86 | ||
| метанол в отделении синтеза |
| Продолжение таблицы | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 2.2.8 | Непрореагировавший газ из | |||||||
| синтеза метанола на | ||||||||
| получение водорода: расход | нм3/ч | 45562 | 81670 | 3643 | 873 | 5976 | 17261 | |
| Состав: СО2 | % об. | 9,63 | 0,72 | 1,10 | 6,07 | 4,22 | 1,78 | |
| Н2 | 72,43 | 96,67 | 87,49 | 57,28 | 61,00 | 86,32 | ||
| Н2O | 0,10 | 0,05 | 0,20 | 0,23 | 0,08 | 0,13 | ||
| N2 | 0,29 | 0,51 | 2,10 | 8,28 | 13,63 | 3,21 | ||
| СН4 | 9,93 | 0,89 | 7,40 | 25,06 | 10,85 | 5,64 | ||
| СО | 7,57 | 0,87 | 1,00 | 2,15 | 9,35 | 2,17 | ||
| СН3ОН | 0,05 | 0,38 | 0,71 | 0,93 | 0,87 | 0,75 | ||
| 3 | Очистка газа | |||||||
| 3.1 | Конверсия СО | |||||||
| 3.1.1 | Отбор исходного кон. газа на | |||||||
| конверсию оксида углерода | ||||||||
| до синтеза метанола: расход | ||||||||
| (в пересчете на сухой газ) | нм3/ч | - | - | 17607 | 17607 | - | - | |
| влажного | 33109 | 33109 | ||||||
| 3.1.2 | Давление | МПа | 21,5 | 21,4 | ||||
| 3.1.3 | Температура на входе/выходе | °С | ||||||
| высокотемпературной | ||||||||
| конверсии СО | 345/390 | 345/390 | ||||||
| низкотемпературной | ||||||||
| конверсии СО | 208/224 | 220/233 | ||||||
| 3.1.3 | Газ на выходе из конверсии | |||||||
| оксида углерода после | ||||||||
| отделения процессного | ||||||||
| конденсата: расход | нм3/ч | - | 22807 | 20020 | - | - | ||
| Состав: CO2 | % об. | 17,08 | 18,97 | |||||
| Н2 | 79,59 | 77,74 | ||||||
| N2 | 0,71 | 0,76 | ||||||
| СН4 | 2,46 | 2,38 | ||||||
| СО | 0,16 | 0,15 |
| Продолжение таблицы | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 3.2 | Очистка от диоксида углерода | |||||||
| 3.3 | Вид очистки от СО2 | - | Адсорбционная | Адсорбционная | - | - | ||
| 3.2.1 | Количество выделившегося СО2 а атмосферу | нм3/ч | 3895 | 3798 | ||||
| 4 | Тонкая очистка водорода от примесей | |||||||
| 4.1 | Вид тонкой очистки | КЦА | Сепарация метанола при захолаживании (t=0°C) | - | - | КЦА | ||
| 5 | Продуктовый водород после | |||||||
| очистки: расход | нм3/ч | 28806 | 81238 | 18912 | 16222 | 3280 | 17261 | |
| Состав: CO2 | % об. | 0,70 | сл. | сл. | 1,78 | |||
| H2 | 100 | 97,08 | 95,5 | 95,96 | 100 | 86,32 | ||
| Н2О | - | - | - | 0,13 | ||||
| N2 | 0,91 | 0,9 | 0,93 | 3,21 | ||||
| СН4 | 0,89 | 3,4 | 2,93 | 5,64 | ||||
| СО | 0,37 | 0,2 | 0,18 | 2,17 | ||||
| СН3ОН | 0,06 | 0,75 | ||||||
| 6.Общие показатели | ||||||||
| 6.1 | Исходный конвертированного газа: общее количество | нм3/ч | 63594 | 150000 | 30857 | 30857 | 70000 | 112192 |
| Функционал Н2-СО2/СО+СО2 | 2,80 | 5,40 | 2,97 | 2,03 | 2,05 | 2,43 | ||
| 6.2 | Кол-во полученного водорода | нм3/ч | 28806 | 81238 | 18912 | 16222 | 3280 | 17261 |
| т/ч | 2,572 | 10,090 | 2,299 | 1,870 | 0,295 | 4,000 | ||
| 6.3 | Кол-во полученного 100%- | нм3/ч | 5690 | 21077 | 2724 | 3630 | 20193 | 28924 |
| ного метанола | т/ч | 8,128 | 30,11 | 3,891 | 5,185 | 28,847 | 41,32 | |
| 6.4 | Соотношение H2/СН3ОН: | |||||||
| массовое | т/т | 0,316 | 0,335 | 0,591 | 0,361 | 0,010 | 0,097 | |
| объемное | нм3/нм3 | 5,063 | 3,854 | 6,943 | 4,469 | 0,162 | 0,596 |
| Продолжение таблицы | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 6.5 | Суммарная степень превращения СО+СО2 в метанол в отделении синтеза | % | 41,85 | 93,68 | 96,23 | 95,97 | 94,61 | 95,86 |
| 6.6 | Сбросные газы при совместном получении водорода и метанола: количество | нм3 на 1000 нм3 кон. газа | 250 | 0 | 124 | 121 | 38 | 0 |
| состав: | % об. | |||||||
| CO2 | 27,68 | 100 | 100 | 9,35 | ||||
| СО | 21,75 | 20,73 | ||||||
| H2 | 20,76 | 13,42 | ||||||
| СН4 | 28,54 | 24,04 | ||||||
| N2 | 0,85 | 30,34 | ||||||
| Н2О | 0,28 | 0,19 | ||||||
| СН3ОН | 0,14 | 1,93 |
1. Способ получения водорода и метанола из конвертированного газа, содержащего оксиды углерода и водород, включающий синтез метанола, отличающийся тем, что на синтез метанола подают конвертированный газ с объемным отношением Н2-CO2/СО+СО2, равным 2,03-5,4, который проводят в реакторной системе, включающей проточный реактор или каскад проточных реакторов и/или реактор с рециклом газовой смеси с получением метанола, непрореагировавшего газа и продувочного газа, при этом смесь непрореагировавшего и конвертированного газов подают на очистку от диоксида углерода с его выделением и дозированием диоксида углерода в конвертированный газ, подаваемый на синтез метанола.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продувочные газы подвергают тонкой очистке от примесей с получением водорода.
