4. Блок-схема, технологическая схема стадии, установки производства метанола-сырца, материальный баланс

На риc. 2 изображена блок схема производства метанола-сырца:

Рис. 2. Блок схема производства метанола-сырца.

Описание блок схемы заключается в следующем:

Синтез-газ получают при окислительной конверсии метана:

СН₄ + 1/2О₂ → СО + 2Н₂

Полученный синтез-газ не содержит твердых примесей (сажи) и другие примеси минимальны.

Подготовка состоит из двух стадий - компримирование и очистка. Свежий синтез-газ сжимают многоступенчатым компрессором, после каждой ступени которого он охлаждается и отделяется от масла и воды, а также осуществляется очистка от СО₂ при Р = 1-2 МПа в скруббере орошаемым водой, при снижении давления растворившийся диоксид углерода отделяется, а вода идет на дальнейшее орошение.

Процесс синтеза метанола осуществляется на цинк-хромовом катализаторе, эта смесь обладает высокой селективностью в отношении метанола, в интервале температур 280-400 °С. Процесс синтеза метанола проводят с рециркуляцией. Давление в системе 29-32 МПа, так как при низком давлении выделяется металлическое железо со стенок аппарата, таким образом усиливает метанирование.

Разделение: часть непрореагировавшего синтез-газа (циркуляционный газ) возвращается на стадию подготовки, часть выделяется в виде бедного газа, а метанол- сырец далее отправляется на ректификацию.

Дальнейшая переработка метанола-сырца с целью получения товарного продукта осуществляется путем ректификации совмещенной с экстрактивной перегонкой. При простой ректификации отделяют наиболее летучий диметиловый эфир и тяжелый остаток, состоящий из высших спиртов. Экстрактивная перегонка с водой требуется для отделения близкокипящих примесей и для разрушения азеотропных смесей, к образованию которых способны примеси сырого метанола. При этом метиловый спирт остается в воде и затем отгоняется от нее острым паром. Выход метанола составляет 85 -90 %.

4.1 Описание технологической схемы синтеза метанола-сырца

Синетз метанола-сырца на данном производстве организован по двум идентичным схемам для обеспечения заданной производительности по проекту. На данный момент синтез метанола осуществляется по одной схеме, так как предприятие не нуждается в такой производительности.

Cырьё (синтез-газ) поступает в цех из объекта 52 цеха 46/47 по трубопроводам № 48а Ду-120 или № 4514 Ду-70 через каплеотделитель поз. Е-1. В каплеотделителе происходит улавливание из синтез-газа влаги и капель масла. Из каплеотделителя синтез-газ поступает на смешение с циркуляционным газом, образуя сырьевую смесь. Циркуляционный газ на входе блока разделяется на два параллельных потока - на смешение с синтез-газом, образуя сырьевую смесь и на щит холодного газа.

Сырьевая смесь последовательно проходит по межтрубному пространству два кожухотрубных теплообменника поз. Т-1х, Т-1г снизу вверх, где подогревается газопродуктовой смесью, и поступает в трубчатую печь поз. П-1. В трубчатой печи сырьевая смесь подогревается в ребристых трубах до реакционной температуры за счет циркулирующих продуктов сгорания - дымовых газов. Из трубчатой печи сырьевая смесь поступает в реакционную колонну поз. Р-1 сверху. В реакционной колонне, загруженной катализатором СМС-4, при температуре 280-400 °С протекает реакция синтеза метанола с выделением тепла. Поэтому для регулирования заданной температуры в реакционную зону подается холодный газ.

Газопродуктовая смесь (не прореагировавший синтез-газ, насыщенный парами продуктов реакции - метанолом, водой и др.) выводится снизу колонны и подается в трубное пространство кожухотрубных теплообменников поз. Т-1г, Т-1х сверху вниз, где охлаждается газосырьевой смесью. Дальнейшее доохлаждение газопродуктовой смеси осуществляется в продуктовом холодильнике типа "труба в трубе" поз. Т-2 водой. Из холодильника поз. Т-2 газопродуктовая смесь поступает в сепаратор высокого давления поз. Е-3. В сепараторе высокого давления поз. Е-3 происходит разделение фаз жидкой и газовой. Для поддержания уровня в Е-3 жидкая фаза (метанол-сырец) поступает на сброс высокого давления. Сброс давления до 3 МПа осуществляется дросселем Д ₁. После сброса давления, поток метанола-сырца поступает в сепаратор среднего давления поз. Е-4. Газовая фаза (циркуляционный газ) из сепаратора высокого давления поз. Е-3, который представляет собой непрореагировавший синтез-газ, компремируется до необходимого давления процесса и возвращается на стадию синтеза. В сепараторе среднего давления поз. Е-4 происходит раздел фаз на жидкую (метанол-сырец) и газовую (бедный газ), который используется как компонент отопительного газа.

Метанол-сырец (сырье установки ректификации метанола) из сепаратора среднего давления поз. Е-4 выдается по трубопроводу в объект 172 цеха 39/71 на ректификацию.

Таблица 2