Выбор и обоснование способа производства

Метанол (метиловый спирт) СН3ОН – прозрачная жидкость со слабым специфическим запахом, напоминающим запах этилового спирта. Температура кипения метанола 64,7°С; температура плавления – 97,8°С; критическая температура 240°С; плотность 0,796г/см3; теплота испарения 263 ккал/кг.

Впервые обнаруженный Боулем в 1661 г. в продуктах сухой перегонки древесины, метанол в чистом виде был выделен лишь два столетия спустя в 1834 г., Дугласом и Пелиготом. В тоже время была установлена и его химическая формула.

Известно несколько способов получения метанола: сухая перегонка древесины; термическое разложение муравьиной кислоты; синтез из метана через метил хлорид с последующим омылением, и, наконец, неполное окисление метана на катализаторах под давлением.

Из перечисленных методов промышленностью было освоено получение метанола сухой перегонкой древесины. Но этот способ имеет свои недостатки:

- малая мощность;

- использование дорогостоящего и дефицитного сырья (из 1м3 березовых дров можно получить лишь 5-6 кг метанола);

- большое количество примесей;

- повышенный расход энергии;

- высокая себестоимость конечного продукта;

В настоящее время, этот метод, бывший единственным освоенным промышленностью процессом потерял своё значение и вытеснен синтезом метанола из оксида углерода и водорода на катализаторах.

Последние агрегаты метанола достигают большой единичной мощности - 750000 т/год.

Ректификация метанола - сырца происходит в ректификационной колонне с клапанными тарелками. Питание подается в виде жидкости нагретой до температуры кипения.

Приведем краткую характеристику метода производства на губахинском М-750, разработанного фирмой ICI (Англия)/8/.

Исходным сырьем для производства метанола является природный газ.

Процесс получения синтез газа, необходимого для синтеза метанола, основан на каталитической конверсии углеводородов природного газа с водяным паром в трубчатой печи в присутствии никелевого катализатора при давлении Р=18 кг/см2 и t=8600С (на выходе из реакционных труб).

Синтез метанола предусматривается под давлением 80 атмосфер и температуре 210-2700С в присутствии медьсодержащего катализатора.

Отгонка примесей, содержащихся в метаноле-сырце, предусмотрена в последовательных колоннах предварительной и основной ректификации без давления.

Описанный метод получения метанола помимо указанных основных стадий включает в себя ряд вспомогательных и в целом состоит из следующих стадий:

- компримирование природного газа центробежным компрессором с Р=30 кг/см2;

- двухступенчатая очистка природного газа от сернистых соединений (гидрирование и поглощение);

- каталитическая конверсия углеводородов с водяным паром в трубчатой печи при Р= 18 кг/см2 и T= 8600С;

- компримирование полученного синтез газа с Р=14,6 кг/см2 до Р=81 кг/см2 центробежным компрессором с подачей его на всас циркуляционного компрессора цикла синтеза метанола;

- синтез метанола при давлении примерно Р=80 кг/см2.

- двух стадийная ректификация метанола-сырца.

Производство метанола состоит из следующих блоков:

- блока сероочистки и конверсии в составе одного агрегата сероочистки и двух агрегатов конверсии природного газа;

- блока компрессии в составе одного компрессора природного газа, одного компрессора синтез газа и одного циркуляционного компрессора;

- блока синтеза метанола в составе двух агрегатов синтеза;

- блока ректификации метанола-сырца в составе одного агрегата предварительной ректификации и 2-х агрегатов основной ректификации.

В состав производства метанола также входят:

- вспомогательный котел;

- установка деминерализации речной воды;

- оборотный цикл;

- факельная установка;

- склад метанола с насосной и наливной эстакадой.

Основное оборудование (реакторы, колонны, компрессоры) установлено без резерва и рассчитано на годовой цикл работы с остановкой для проведения ремонтов.

Рассмотрим диаграмму t-x-y для системы метанол-вода при атмосферном давлении.

Рис. 3.1 - Зависимости температуры кипения и конденсации от состава жидкости и пара