Какие существуют способы производства метанола?

В стране существуют три способа производства метанола: из угля, из природного газа и из газов, получаемых в процессе производства кокса.

Существует несколько способов классификации в зависимости от критериев. По источнику сырья: природный газ, уголь (газ из коксовых печей, городской газ), нефть, прочее (включая CO2 из Исландии, биомассу и т. д.). По уровню давления: высокое давление, среднее давление, низкое давление. По масштабам производства: крупномасштабное, среднемасштабное, маломасштабное. По типу технологических решений: отечественные (Линда, Хуачан, Анчунь, Цзютуо и др.), зарубежные (Дэви, Луччи, Топсо, Касали, Тоё и др.). . . . . .

Технологии производства метанола за рубежом: в странах зарубежья 92% метанола производится из природного газа, а 2,3% — из угля. Поэтому технологии производства метанола у иностранных компаний сосредоточены на использовании природного газа в качестве сырья. Среди передовых технологий производства метанола, широко используемых в мире, можно выделить такие, как технология DAVY (ранее I.C.I), OPSOE, UHDE, технологии компании Lurgi и др. Различия в расходах ресурсов и энергии при использовании разных технологий производства метанола незначительны; основное отличие заключается в типе основного оборудования – реакторов для синтеза метанола. 1. 1 Особенности технологии DAV Y для производства метанола Преимущество технологии низкодавленного синтеза метанола DAV Y заключается в использовании высокоэффективных катализаторов для этого процесса. Давление при синтезе составляет 5,0–10 МПа; в промышленных установках для массового производства метанола это давление колеблется в пределах 8–10 МПа. Существуют следующие типы синтез-колонн: первый — синтез-колонна с охлаждением; такая колонна обеспечивает высокую производительность, а концентрация метанола в выходящей смеси составляет примерно 4–6% по объему. Второй тип — котел для синтеза метанола с внутренним теплообменником и холодными трубами. Также была разработана трубчатая синтез-печь. Для дистилляции чаще всего используются две колонны, но иногда применяется и трехколонная дистилляция; при этом учитывается совместимость с системой пароснабжения. Система пара: делится на три уровня — высокого давления 10,5 МПа, среднего давления 2,8 МПа и низкого давления 0,45 МПа. Отходящее тепло в результате преобразования, а также тепло от дымовых газов печи преобразования используются для получения перегретого пара под высоким давлением 10,5 М Па при температуре 510°C. Пар высокого давления и высокой температуры используется для приведения в движение паровой турбины синтезного компрессора; пар среднего давления отбирается для использования внутри установки. 1. Технология метанола 2 L u rgi: у компании Lurgi есть собственные особенности в процессе синтеза, а именно — собственные патенты на реакторы для синтеза. Его особенностью является то, что синтезатор представляет собой трубчатый аппарат; образуется побочный пар. Внутри труб находится катализатор для процесса синтеза по методу Лурджи, а между трубами находится вода из котла. Получается насыщенный пар среднего давления при давлении 3,5–4,0 МПа. Поскольку диаметр каталитических колонн в крупных установках с производительностью 2000 млн тонн в год слишком велик, обычно используются две такие колонны, работающие параллельно. При более крупных масштабах используется колонна с трубками-каналами, за которой последовательно размещается колонна с холодными или горячими трубками; также возможно использование двух серий колонн в параллельном режиме. Дистилляция по технологии Lurgi осуществляется с использованием трех колонн для дистилляции или же сначала происходит дистилляция в трех колоннах, а затем — в дополнительной колонне для восстановления продукта. Иногда также используется дистилляция с двумя колоннами. Источником тепла для реабилитаторов предварительной колонны и колонны давленой дистилляции в процессе трехколоночной дистилляции является избыточное тепло газа, образующегося в результате преобразования. Поэтому для процесса дистилляции требуется очень мало пары низкого давления. 1. Технические особенности технологии метанола компании TO PSO E. Компания TO PSO E является ведущим поставщиком патентованных технологий и производителем катализаторов для промышленности синтеза аммиака и метанола. Основные технические особенности её технологии синтеза метанола заключаются в следующем: для синтеза метанола используются реакторы типа BWR (с генерацией пара на основе тепла, выделяющегося в процессе реакции), либо реакторы типа CMD – многоярусные изолированные реакторы. Особенности процесса заключаются в следующем: используется осевой адиабатический слой; между колоннами установлены теплообменники; отходящее тепло используется для предварительного нагрева воды, поступающей в котел, или горячей воды, циркулирующей в сатураторной системе. Температура входящего газа в башню составляет 220°C. Высокий коэффициент однонаправленного преобразования, небольшой объем катализатора, простая конструкция синтез-колонны, высокая производительность в одной установке. Синтетическое давление: 5,0–10,0 МПа, оптимизируется в зависимости от мощностей устройства. Установка для производства 2000 тонн метанола в день; давление синтеза составляет примерно 8 М Па. Используется технология с трьмя или четырьмя башнями (включая башню для восстановления). 1. Технические характеристики технологии 4 TEC для метанола: процесс синтеза осуществляется с использованием технологии низкого давления IC I для метанола. Для дистилляции используется технология компании Lurgi. Для синтеза используется катализатор низкого давления для синтеза метанола IC I. Синтезатор: используется синтезатор MRF-Z с технологией TEC (многослойный радиальный синтезатор); концентрация метанола на выходе может достигать 8% по объему. Падение давления в синтезаторе невелико и составляет 0,1 М Па. Отходное тепло при синтезе метанола используется для производства пара среднего давления 3,5–4,0 М Па. Такой пар может использоваться в качестве технологического пара или, после нагрева, в качестве пара для приведения в движение турбин. 1. 5 Технические особенности технологии метанола компании Mitsubishi Heavy Industries. Технология производства метанола компании Mitsubishi схожа с процессом I.C.I. Ее отличительной особенностью является использование специальных конструкций для синтеза метанола. Синтетическое давление связано с мощностью установки по производству метанола. Установка для производства 2000 тонн метанола в день; давление синтеза составляет примерно 8,0 МПа. Особенности сверхпроизводительной установки для синтеза метанола заключаются в следующем: используется двойная трубка, что обеспечивает равномерную температуру катализатора; высокий процент преобразования в одном проходе; концентрация продукта на выходе из установки может достигать 14% по объему. Синтез-колонна, генерирующая побочный среднедавленийный пар под давлением 3,5–4,0 М Па; концентрация продукта на выходе может достигать 8–10% по объему. Объем циркулирующей смеси в синтезной системе значительно меньше по сравнению с традиционными технологиями, что позволяет сократить потребление дополнительного газа до минимума. Используется дистилляция с 2 или 3 колоннами в зависимости от конфигурации паровой системы. 1. Технические особенности технологии производства метанола компании 6 Wood: используется процесс низкого давления I.C.I. и катализаторы; мощность установки по производству метанола составляет 2000 единиц в сутки, а давление в процессе синтеза — 8,0 МПа. Конвертеры: Компания Wood использует усовершенствованные реакторы в форме ромба с газовым охлаждением, изотермические конвертеры и конвертеры с холодными трубами. Синтез-колонна компании CA SAL E модели ARC (многоуровневая радиально-осевая синтез-колонна); производственная мощность одной серии может достигать 3000 МТПД. Способ восстановления тепла от синтеза: предварительное нагревание воды в котле; низкие затраты на оборудование. Изотермический синтезатор: корпусно-канальный синтезатор, вырабатывающий побочный пар среднего давления; давление пара составляет 3,5–4,0 МПа. Максимальная производительность одного синтезатора может достигать 1200 млн тонн в год. Инвестиции в оборудование высоки. Конвертер с холодными трубами: осевой тип, косвенный теплообмен через холодные трубы; производительность одного конвертера может достигать 2000 метрических тонн в сутки. Инвестиции в оборудование низкие. Можно использовать дистилляцию с 2, 3 или 4 колоннами; сравнение приведено ниже: при дистилляции с 2 колоннами удельный выход метанола составляет 98,5%, а для производства 1 тонны метанола требуется 1,2 тонны пара низкого давления. 3-этапная ректификация: коэффициент восстановления метанола составляет 99%; на производство 1 тонны метанола требуется 0,47 тонны пара низкого давления. 4. Ректификация в колоннах: предусмотрена колонна для восстановления метанола; степень восстановления метанола составляет 99,5%. На производство 1 тонны метанола требуется 0,45 тонны пара низкого давления. 1. Особенности технологии метанола компании Linde: использование процесса низкого давления I.C.I. и катализаторов. Используется спиральная термоизотермическая синтез-колонна с использованием побочного пара; внутри труб находится вода из котла, а давление среднего давления пара составляет 3,5–4,0 МПа, что снижает сопротивление потока газа. Остальная часть схожа с низкодавлительным метанолом IC I.