УДК 661.53
Г. В. Мещеряков, А. И. Казаков
Колонны синтеза метанола с повышенным выходом продукта
Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева
301650, Россия, Тульская обл., г. Новомосковск, ул. Дружбы, 8
тел.: (48762) 7-88-28, факс: (48762) 4-85-92
Приведены описания двух реакторов синтеза метанола с повышенным выходом метанола: реактор насадочного типа и реактор типа «матрешка».
Ключевые слова: движущая сила, катализатор, колонна синтеза, метанол, насадка, синтез-газ, теплообменники.
В последние годы наблюдается бурный рост производства метанола. Это связано с тем, что помимо его традиционного использования для получения формальдегида, синтетического каучука, различных смол и др. метанол используется для получения бензинов, уксусной кислоты, очистки сточных вод, для топливно-энергетических целей.
Одним из основных аппаратов в процессе получения метанола является колонна синтеза.
Синтез метанола проводится при низком, среднем и высоком давлении.
При высоком давлении используется колонна насадочного типа. Полочная насадка несовмещенного типа проста по конструкции. Газ после теплообменника через центральную трубу насадки поступает на катализатор и проходит последовательно все полки с катализатором. После каждой полки, кроме последней, предусмотрен ввод холодного газа для регулирования и поддержки оптимальной температуры в колонне 1. Более эффективной является колонна с полочной насадкой совмещенного типа. Газ до температуры реакции подогревается непосредственно в одной поковке с ката- лизаторной коробкой. Оптимальную температуру поддерживают подачей холодного газа. Температурный режим в данном варианте более стабильный 1.
Для производства низкого и среднего давления используются колонны шахтного типа. Конструкции колонн синтеза метанола при низком давлении имеют свои отличия. Вследствие снижения температуры синтеза до 220—280 оС колонна не имеет насадки. Температурный режим поддерживается подачей холодного газа. В технологических схемах используют колонны синтеза шахтного типа. Размеры аппаратов зависят от производительности одного агрегата. Для регулирования температуры в слое катализатора по высоте колонны предусмотрен ввод холодного газа. Смешение холодного газа с основным потоком осуществляется в специальных газораспреде- лителях. Для поддержания оптимального температурного режима в колоннах предусмотрен ввод холодных байпасов после каждого слоя катализатора 1.
В настоящее время разработаны реакторы с более сложной конструкцией: горизонтальный реактор 2, 3, когда колонна расположена горизонтально; реакторы с радиальной насадкой 4.
Для поддержания температурного профиля, более близкого к изотермическому, разработаны реакторы со встроенными теплообменниками различной конструкции: трубчатые, пластинчатые 5.
В настоящее время современные схемы синтеза метанола проектируются для низкого давления. Это связано с разработкой высокоактивных и селективных медьцинковых катализаторов, использование которых позволило резко снизить экономические затраты.
Все перечисленные реакторы используются в циклических технологических схемах. Свежий газ сжимается компрессором до рабочего давления, смешивается с циркуляционным газом, подогревается в рекуперативном теплообменнике отходящими из колонны газами до температуры начала реакции и поступает на вход колонны. Оптимальный температурный режим поддерживается либо подачей холодного синтез-газа через холодные байпасы, расположенные между слоями катализатора, либо во встроенные теплообменники. Газ после колонны проходит рекуперативный теплообменник, холодильник, где охлаждается до 40 оС, сепараторы, где отделяется метанол. Циркуляционный газ, освобожденный от метанола, поступает на дожимающий компрессор, далее смешивается со свежим газом, и процесс повторяется.
Дата поступления 07.05.07
Do'stlaringiz bilan baham: |