способ получения метанола

Формула изобретения

Способ получения метанола путем контактирования питающего потока, обогащенного водородом и монооксидом углерода, с катализатором синтеза метанола с получением технологического потока, с последующим его охлаждением, конденсацией и сепарацией на газовую фазу и жидкую фазу с сырым метанолом, отличающийся тем, что в качестве питающего потока используют синтез-газ, полученный паровой газификацией древесного угля, путем пиролиза предварительно высушенных древесных отходов, перед контактированием питающего потока с катализатором, содержащим в мольном соотношении CuO:ZnO:Cr₂O ₃:MnO:MgO:А1₂О₃:ВаО, равном 1:0,3:(0,15-0,2):(0,05-0,1):(0,05-0,1):(0,25-0,3):0,05 соответственно, осуществляют его компримирование до давления 3,5-4,5 МПа и затем направляют в реактор, где поддерживают температуру 250-300°С за счет испарения оборотной воды, выделяемой из сырого метанола, при этом пар от оборотной воды из реактора направляют на газификацию древесного угля, охлаждение технологического потока осуществляют кондуктивно от питающего потока, а конденсацию проводят дросселированием, после сепарации газовую фазу делят на два потока, при этом один поток направляют на сжигание в пиролизную камеру, а второй поток направляют на эжектирование в соотношении газового потока к питающему потоку, равном 10:1 соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения метанола и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ производства метанола, в котором смешивают синтез-газ с циркуляционным газом, полученную газовую смесь нагревают в рекуперативном теплообменнике, пропускают через дополнительно установленный предварительный адиабатический ректор для частичного синтеза метанола с повышением температуры, полученную реакционную смесь охлаждают в утилизационном теплообменнике до температуры начала реакции в первом слое основного реактора синтеза метанола, прореагировавший газ охлаждают, выделяют сконденсированный метанол-сырец и ведут разделение несконденсированного газового потока на возвратный и продувочный, возвратный поток сжимают в циркуляционном компрессоре и подают на смешение с синтез-газом, продувочный газ выводят из системы, см. RU Патент № 2289566, МПК С07С 29/151 (2006.01), С07С 31/04 (2006.01), B07J 8/06 (2006.01), 2005.

Описанный способ требует больших материальных затрат из-за наличия двух дорогостоящих реакторов: рекуперативного и утилизационного, также недостатком является вывод из системы продувочного газа.

Известен также способ производства метанола, включающий смешение основного потока синтез-газа с циркуляционным газом, деление полученной смеси на два потока, нагревание одного из потоков до начальной температуры синтеза. Нагретый поток подают на вход первого слоя катализатора, а холодный поток разделяют на потоки и направляют в ректор в виде холодных байпасов между слоями катализатора. Далее прореагировавший газ охлаждают, выделяют сконденсированный метанолсырец, а несконденсированный газовый поток разделяют на продувочный газ, который выводится из системы, и поток газа, который сжимают в компрессоре и направляют на циркуляцию. В существующие байпасы двух последних слоев катализатора дополнительно вводят поток синтез-газа, см. RU Патент № 2291851, МПК С07С 31/04 (2006.01), С07С 29/151 (2006.01), 2005.

Недостатком данного способа является сложность технологического процесса за счет наличия большого количества операций по разделению потоков, а также выделение из системы продувочного газа.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения метанола путем контактирования питающего потока, обогащенного водородом и монооксидом углерода, с катализатором с получением технологического потока с последующим его охлаждением, конденсацией, сепарацией на газовую и жидкую фазу с сырым метанолом, в котором технологический поток, содержащий побочные продукты, и полученный в результате контактирования питающего потока с катализатором, являющимся активным в реакции превращения водорода и монооксида углерода в метанол, охлаждают в холодильнике до температуры между 20 и 200°С, затем ведут его контактирование с катализатором гидрогенизации на основе благородного металла, или содержащего 10-95 мас.% меди, и являющимся активным в реакции гидрогенизации таких побочных продуктов как альдегиды и кетоны, а после контактирования технологический поток охлаждают водным охладителем, или во втором холодильнике, ведут его конденсацию и сепарацию с последующим разделением на газовую фазу и жидкую фазу с сырым метанолом, см. RU Патент № 2345056, МПК С07С 31/04 (2006.01), С07С 29/151 (2006.01), С07С 27/06 (2006.01), С07С 29/145 (2006.01), 2003.

Недостатками данного способа являются сложность технологического процесса за счет использования дополнительного катализатора гидрогенизации, возможно, с использованием благородных металлов, который может катализировать дополнительные реакции образования метана, и высокая стоимость за счет наличия двух холодильников, к тому же после отделения метанола газовую фазу, возможно, выводят в атмосферу.

Задачей изобретения является создание безотходного экологически чистого способа получения метанола.

Техническая задача решается способом получения метанола путем контактирования питающего потока, обогащенного водородом и монооксидом углерода, с катализатором синтеза метанола с получением технологического потока, с последующим его охлаждением, конденсацией и сепарацией на газовую фазу и жидкую фазу с сырым метанолом, в котором в качестве питающего потока используют синтез газ, полученный паровой газификацией древесного угля, путем пиролиза предварительно высушенных древесных отходов, перед контактированием питающего потока с катализатором, содержащим в мольном соотношении: CuO:ZnO:Cr ₂O₃:MnO:MgO:А1₂О₃:ВаО, равном 1:0,3:(0,15-0,2):(0,05-0,1):(0,05-0,1):(0,25-0,3):0,05, соответственно, осуществляют его компримирование до давления 3,5-4,5 МПа и затем направляют в реактор, где поддерживают температуру 250-300°С за счет испарения оборотной воды, выделяемой из сырого метанола, при этом пар от оборотной воды из реактора направляют на газификацию древесного угля, охлаждение технологического потока осуществляют кондуктивно от питающего потока, а конденсацию проводят дросселированием, после сепарации газовую фазу делят на два потока, при этом один поток направляют на сжигание в пиролизную камеру, а второй поток направляют на эжектирование в соотношении газового потока к питающему потоку, равным 10:1, соответственно.

Решение технической задачи позволяет получать метанол в процессе безотходного экологически чистого производства без использования дополнительной энергетических ресурсов.

Способ осуществляют следующим образом, см. Фиг.1: древесные отходы направляют шнековым дозатором 4 в камеру конвективной сушки 3, предварительно высушенные древесные отходы поступают в пиролизную камеру 7, где происходит разложение древесины на уголь и пиролизные газы. Пиролизные газы поступают в топку 8, выполненную в виде рубашки пиролизной камеры 7, полученные топочные газы из топки 8 в смеси с воздухом, поступающим через дроссель 6, направляют на сушку древесных отходов в камеру конвективной сушки 3, отработанные топочные газы из камеры конвективной сушки 3 отводятся с помощью дымососа 2 в дымовую трубу 1. Древесный уголь из пиролизной камеры 7 поступает в сепаратор пирогаза 9, из которого шнековым дозатором 5 поступает в паровой газификатор 10, где при насыщении его паром, полученным из парогенератора 18, получают синтез-газ. Полученный синтез-газ поступает в рекуперативный теплообменник 16 реактора 26, где предварительно происходит нагревание питающего потока, который направляется на контактирование с катализатором 19, содержащим в мольном соотношении:

CuO:ZnO:Сr₂O ₃:MnO:MgO:А1₂О₃:ВаО, равном, 1:0,3:(0,15-0,2):(0,05-0,1):(0,05-0,1):(0,25-0,3):0,05, соответственно. Указанный катализатор описан, см. RU Патент № 2175886, МПК⁷ B01J 23/72, B01J 23/80, B01J 23/86, B01J 23/887, B01J 21/04, B01J 21/10, C07C 31/04, 2001. Питающий поток предварительно проходит: очистку от золы и частиц углерода в циклоне 12, смешивается в эжекторном смесителе 13 с газовым потоком, поступающим из сепаратора 21, затем газодувкой 14 очищенный газ накапливают в газгольдере 15, на выходе из которого его компримируют до давления 3,5÷4,5 МПа (см. поз.14 - компрессор) и направляют в реактор 26 для поддержания температурного режима 250-300°С, осуществляемого за счет парогенератора 18 путем испарения оборотной воды с ректификационной колонны 22. Пар из парогенератора 18 разделяют на два потока: один направляют на газификацию древесного угля в паровой газификатор 10, а второй в нижнюю часть ректификационной колонны 22. Полученный технологический поток после контактирования питающего потока с катализатором в ректоре 26 охлаждают кондуктивно от питающего потока в рекуперативном теплообменнике 16 и в дополнительном теплообменнике 17, далее технологический поток через дроссель 20 поступает в сепаратор 21, газовую фазу в сепараторе 21 разделяют на два потока. Один поток направляют на сжигание в сепаратор пирогазов 9, а второй поток направляют на эжектирование в эжекторный смеситель 13 в соотношении, регулируемым дросселем 11, газового потока к питающему потоку, равном 10:1, соответственно. Жидкую фазу с сырым метанолом из сепаратора 21 подают в ректификационную колонну 22, где происходит разделение на метанол и воду. Воду из нижней части ректификационной колонны 22, используя ее в качестве оборотной воды, подают на испарение в парогенератор 18, а для поддержания давления в парогенераторе 18 используется дроссель 23. Пары в ректификационной колонне, поднимающиеся в верхнюю часть колонны, охлаждаются и конденсируются в конденсаторе 24, откуда жидкий метанол поступает в сборник метанола 25, а часть в виде флегмы подается обратно в ректификационную колонну 22.

Таким образом, заявляемый объект позволит получать метанол в процессе безотходного производства без использования дополнительных энергетических ресурсов.