Welche Methoden gibt es zur Herstellung von Methanol?

Im Inland gibt es drei Methoden zur Herstellung von Methanol: aus Kohle, aus Erdgas sowie aus Koksgas.

Es gibt verschiedene Klassifizierungen nach unterschiedlichen Kriterien. Nach den Rohstoffen: Erdgas, Kohle (Koksgas, Stadtgas), Öl, andere (einschließlich CO2 aus Island, Biomasse usw.). Nach dem Druck: Hochdruck, Mitteldruck, Niedrigdruck. Nach der Produktionsgröße: Groß, Mittel, Klein. Nach den Herstellern: Inländische Hersteller (Linda, Huachang, Anchun, Jutuo usw.), ausländische Hersteller (David, Lurgi, Topsoe, Cassali, Toyo usw.). . . . . .

Ausländische Methanolherstellungsverfahren: Im Ausland wird 92 % des Methanols aus Erdgas hergestellt, während 2,3 % aus Kohle gewonnen werden. Daher konzentrieren sich die Technologien der ausländischen Unternehmen zur Herstellung von Methanol auf die Verarbeitung von Erdgas. Die weltweit weit verbreiteten fortschrittlichen Verfahren zur Herstellung von Methanol sind unter anderem DAVY (früher I.C.I.), OPSOE, UHDE sowie die Methanoltechnologien der Firma LURGI. Die Energieverbräuche und -kosten der verschiedenen Methanolverfahren unterscheiden sich kaum voneinander. Der Hauptunterschied liegt in der Art der Anlagen, die zur Synthese von Methanol verwendet werden. 1. Technische Eigenschaften der DAV Y-Methanol-Technologie: Der Vorteil der DAV Y-Technologie zur Herstellung von Methanol bei niedrigem Druck liegt in ihren hochwertigen Katalysatoren für diese Prozessart. Der Synthosedruck beträgt 5,0–10 M Pa; bei großtechnischen Anlagen liegt der Synthosedruck bei 8–10 M Pa. Es gibt verschiedene Arten von Synthesetürmen: Erstens der Kühl-Syntheseturm – dieser hat eine hohe Produktionskapazität. Die Konzentration des Methans am Ausgang beträgt etwa 4–6 % vol. Die zweite Art ist der Methanol-Synthesizer mit innerer Wärmeaustauschrohranordnung. Außerdem wurde ein Rohrleitungs-Syntheseturm entwickelt. Bei der Destillation werden meist zwei Kolonnen verwendet; manchmal werden auch drei Kolonnen eingesetzt. Dabei wird berücksichtigt, wie das Dampfsystem gestaltet ist. Dampfsystem: In drei Klassen unterteilt – Hochdruck 10,5 M Pa, Mitteldruck 2,8 M Pa, Niedrigdruck 0,45 M Pa. Die durch die Umwandlung entstehende Abwärme sowie die Abwärme aus den Abgasen des Umwandlungsofens werden verwendet, um Dampf bei hohem Druck von 10,5 M Pa und einer Temperatur von 510 °C zu erzeugen. Hochdrucküberhitzter Dampf wird verwendet, um die Dampfturbinen der Synthesekompressoren anzutreiben, wobei Mitteldruckdampf abgeleitet wird, um im Anlagensystem verwendet zu werden. 1. 2 L URGI-Methanol-Technologie: Die Synthese bei der Firma URGI weist eigene Besonderheiten auf, nämlich eigene Patente für Synthesetürme. Es zeichnet sich dadurch aus, dass der Syntheseturm tubenförmig ist, Nebendampf erzeugt wird, im Inneren der Rohre sich ein Lurgi-Synthesekatalysator befindet, während im Zwischenraum zwischen den Rohren das Kesselwasser ist. Es entsteht Nebendampf mit einem Druck von 3,5–4,0 M Pa. Da die Durchmesser großer Anlagen wie Synthesetürme mit einer Kapazität von 2000 M TPD zu groß sind, werden in der Regel zwei Synthesetürme in Reihe verwendet. Bei größeren Ausmaßen wird ein Rohrkolben-Syntheseturm eingesetzt, dem anschließend ein Kaltrohr- oder Heizrohr-Syntheseturm in Reihe folgt. Ebenso ist es möglich, zwei Reihen von Synthesetürmen parallel zueinander zu verwenden. Die Destillation im Lurgi-Verfahren erfolgt mittels Drehturmdestillation oder nach Drehturmdestillation in Kombination mit einem Rückgewinnungsturm. Manchmal wird auch Doppel-Turm-Destillation verwendet. Die Wärmequellen für die Reboiler der Vorreinigungs- und Druckreinigungskolonne im Dreikturmanreicherungsprozess stammen aus der Abwärme des Umwandlungsgases. Daher wird bei der Destillation nur sehr wenig Dampf unter niedrigem Druck verbraucht. 1. Technische Merkmale der Methanoltechnologie von TO PSO E: TO PSO E ist ein wichtiger Anbieter von Patenttechnologien sowie Hersteller von Katalysatoren für die Industrie zur Herstellung von Ammoniak und Methanol. Die technischen Merkmale der Methanoltechnologie dieser Firma zeigen sich insbesondere in der Methanolherstellung: Dabei werden entweder BWR-Synthesetürme verwendet, bei denen Dampf als Nebenprodukt entsteht, oder CMD-Mehrbett-Synthesetürme, die isoliert arbeiten. Die Merkmale des Prozesses sind: Verwendung eines axialen adiabatischen Betts, Einbau von Wärmetauschern zwischen den Türmen, wobei die Abwärme zur Vorheizung des Kesselwassers oder des Wassers im Sättigungssystem verwendet wird. Die Eintrittstemperatur in den Turm beträgt 220 °C. Hohe Umwandlungsrate in einer Richtung, geringer Katalysatorbedarf, einfache Konstruktion des Syntheseturms, hohe Produktionskapazität pro Anlage. Synthetischer Druck: 5,0–10,0 M Pa, optimiert entsprechend der Kapazität der Anlage. Nissan-Anlage zur Herstellung von 2000 Tonnen Methanol, Synthesedruck etwa 8 M Pa. Es werden Prozesstechnologien mit drei oder vier Türmen (einschließlich Rückgewinnungstürmen) eingesetzt. 1. Technische Merkmale der 4 TEC-Methanol-Technologie: Die Herstellungsprozesse nutzen die IC I-Nieddruck-Methanol-Technologie. Für die Destillation wird die Technologie der Firma Lurgi verwendet. Die Synthese erfolgt mit einem IC I-Katalysator für die Herstellung von Methanol bei niedrigem Druck. Syntheseturm: MRF-Z-Syntheseturm mit TEC (mehrschichtiger radialer Syntheseturm); die Methanolkonzentration am Ausgang kann bis zu 8 % vol erreichen. Der Widerstand im Syntheseturm ist gering – er beträgt 0,1 M Pa. Die Abwärme aus der Methanolherstellung wird zur Erzeugung von Dampf bei einem Mitteldruck von 3,5–4,0 M Pa genutzt. Dieser Mitteldruckdampf kann als Prozessdampf verwendet werden oder nach Überhitzung als Dampf für Turbinen eingesetzt werden. 1. 5 Technische Merkmale der Methanol-Technologie von Mitsubishi Heavy Industries: Die Methanol-Technologie von Mitsubishi ähnelt dem I.C.I.-Verfahren. Ihr besonderes Merkmal ist der Einsatz eines Super-Methanol-Syntheseturms mit einer einzigartigen Konstruktion. Der Synthesedruck hängt von der Kapazität der Methanolanlage ab. Nissan-Anlage zur Herstellung von 2000 Tonnen Methanol, Synthesedruck etwa 8,0 M Pa. Die Besonderheiten des Super-Methanol-Syntheseturms sind: Verwendung von Doppelrohren, gleichmäßige Temperatur des Katalysators, hohe Umsetzungsrate in einer Durchgangsreaktion sowie eine maximale Konzentration am Ausgang des Syntheseturms von bis zu 14 % vol. Syntheseturm zur Nebenproduktion von Mitteldruckdampf mit einem Druck von 3,5–4,0 M Pa; die Ausgangskonzentration kann 8–10 % vol betragen. Die Menge an Gas, die im Synthesesystem zirkuliert, ist im Vergleich zu herkömmlichen Technologien erheblich geringer – dadurch wird auch weniger Zusatzgas benötigt. Es wird entweder eine 2-Türme- oder 3-Türme-Destillation verwendet, je nach Ausstattung des Dampfsystems. 1. Die Methanol-Technologie von Wood Company nutzt den I.C.I.-Prozess zur Herstellung bei niedrigem Druck sowie Katalysatoren. Eine Anlage mit einer täglichen Produktionskapazität von 2000 Tonnen Methanol arbeitet bei einem Synthesedruck von 8,0 M Pa. Syntheseturm: Das Unternehmen Wood verwendet verbesserte gasgekühlte Rhombus-Reaktoren, isotherme Synthesetürme sowie Kaltrohr-Synthesetürme. Die ARC-Synthesetürme der Firma CA SAL E (mehrschichtige, axialsymmetrische Synthesetürme) ermöglichen eine Produktionskapazität von bis zu 3000 MTPD pro Anlage. Methode zur Rückgewinnung von Abwärme durch Synthese: Vorwärmung des Kesselwassers, geringe Anlagekosten. Isothermer Syntheseturm: Schalenboden-Syntheseturm, der Nebenprodukt in Form von Mitteldruckdampf erzeugt; der Druck des Mitteldruckdampfs liegt bei 3,5–4,0 M Pa. Die Produktionskapazität eines solchen Turms kann bis zu 1200 M TPD betragen. Die Investitionen in Ausrüstung sind hoch. Kühltubus-Syntheseturm: axiale, indirekte Wärmeübertragung über Kühltuben, die Produktionskapazität eines einzelnen Turms kann bis zu 2000 M TPD betragen. Geringe Investitionen in Ausrüstung. Es kann eine Destillation mit 2, 3 oder 4 Kolonnen verwendet werden. Der Vergleich ist wie folgt: Bei der Destillation mit 2 Kolonnen beträgt die Rückgewinnungsrate von Methanol 98,5 %. Für 1 Tonne Methanol sind 1,2 Tonnen Dampf bei niedrigem Druck erforderlich. 3-Säulen-Destillation: Die Rückgewinnungsrate von Methanol beträgt 99 %. Für 1 Tonne Methanol werden 0,47 Tonnen Dampf bei niedrigem Druck benötigt. 4-Turm-Destillation: Es wird ein Methanol-Rückgewinnungsturm verwendet; die Rückgewinnungsrate von Methanol beträgt 99,5 %. Für 1 Tonne Methanol werden 0,45 Tonnen Dampf bei niedrigem Druck benötigt. 1. Merkmale der Methanoltechnologie von Linde: Verwendung des I.C.I.-Verfahrens zur Herstellung bei niedrigem Druck sowie von Katalysatoren. Es wird ein spiralförmiger Isoterm-Synthesisturm mit Neben-Dampf verwendet; im Inneren der Rohre befindet sich Kesselwasser. Der Druck des Mitteldruckdampfs liegt bei 3,5–4,0 M Pa, wodurch der Gaswiderstand verringert wird. Der Rest ist ähnlich wie IC I Methanol bei niedrigem Druck.