Химическая технология органических веществ. Часть 4. Орехов В.С - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

равновесной степени конверсии невыгодно из-за падения производительности и селективности. Поэтому фактическую
степень конверсии синтез-газа ограничивают величиной 15 … 20%, что достигается при времени контакта 10 … 40 с.
При использовании катализаторов на основе CuO·Cr
2
O
3
и ZnO·CuO·Cr
2
O
3
с добавками промоторов синтез проводят при
температуре 250 … 300
°С и давлении 5 … 10 МПа.
Реакционный узел при синтезе метанола выполняют в зависимости от способа отвода тепла и проведения реакции.
Распространение получили трубчатые реакторы (рис. 2.1, а), в трубах которых находится катализатор и движется
реакционная масса, охлаждаемая кипящим водным конденсатом. Теплом реакционных газов подогревают исходную смесь.
Недостаток – высокая металлоёмкость аппарата.
Наибольшее распространение получили адиабатические реакторы с несколькими (обычно с четырьмя) слоями
катализатора (рис. 2.1, б); в этих аппаратах теплообменные устройства отсутствуют, а для съёма тепла и регулирования
температуры подают холодный синтез-газ между слоями катализатора через специальные распределители, обеспечивающие
эффективное смешение горячего и холодного газа. Предварительно подогревают лишь часть исходного синтез-газа, а
остальное реакционное тепло утилизируют для получения пара высокого давления. Более выгодной может быть несколько
изменённая схема, когда для подогрева исходного газа используют только необходимую часть реакционных газов, а
основная их масса идёт в котёл-утилизатор.
Третий способ проведения реакции – синтез в трёхфазной системе (рис. 2.1, в). Процесс проводят в жидкой фазе
инертного углеводорода с суспендированным в жидкости гетерогенным катализатором и барботированием синтез-газа через
эту суспензию. Тепло реакции отводят за счёт циркуляции жидкости через парогенератор или с помощью внутренних
теплообменников с кипящим водным конденсатом. Метанол и часть углеводорода уносятся непревращённым синтез-газом;
их тепло берут для подогрева исходного газа. При таком способе синтеза достигается концентрация метанола в реакционном
газе 15% (об.), вместо 5% (об.) при обычном синтезе, и степень конверсии до 35 вместо 15%.
Рис. 2.1. Реакционные узлы для синтеза метанола:
а – трубчатый реактор; б – адиабатический реактор с несколькими слоями
катализатора и подачей холодного синтез-газа между ними;
в – реактор для синтеза в жидкой фазе (трёхфазная система)
Установки получения метанола комбинируют с производством синтез-газа под давлением 2 … 3 МПа, в данном случае
очистку синтез-газа от примесей выгодно проводить путём абсорбции метанолом при указанном давлении. Синтез-газ
очищают от СО
2
, но на ряде установок СО
2
оставляют в газе, и он участвует в образовании метанола. При этом оптимальное
мольное отношение (Н
2
+СО
2
):(СО+СО
2
) составляет (2,05 … 3):1. Пар высокого давления, получаемый при утилизации тепла,
используют для привода турбокомпрессоров, а пар с турбин расходуют на конверсию углеводородов в синтез-газ и
ректификацию продуктов.
Технологическая схема синтеза метанола изображена на рис. 2.2. Очищенный синтез-газ сжимают турбокомпрессором
1 до 5 … 10 МПа, смешивают с циркулирующим газом, который дожимают до рабочего давления циркуляционным
турбокомпрессором 2. Смесь проходит адсорбер 3, предназначенный для очистки газа от Fe(CO)
5
, которое образуется при
взаимодействии СО с железом аппаратуры и разлагается в реакторе с образованием мелкодисперсного Fe, катализирующего
нежелательные реакции получения СH
4
и СО
2
. По этой причине, а также из-за водородной коррозии реактор выполняют из
легированной стали.
Газ после адсорбера разделяют на два потока: один подогревают в теплообменнике 4 и подают на синтез в верхнюю
часть реактора 5, а другой вводят в реактор 5 между слоями катализатора в холодном виде для регулирования температуры и
отвода тепла.
Газ проходит сверху вниз через все слои катализатора и выходит из реактора при ≈300
°С. Его делят на два потока: один
проходит теплообменник 4 и служит для подогрева части исходной смеси до температуры
а
)
б
)
в
)

Страницы