Г. В. Мещеряков, А. И. Казаков Колонны синтеза метанола с повышенным выходом продукта

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.: [phone], факс: [phone]

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