Меню Рубрики

Установки подготовки газа с метанолом

Установки метанол из газа

Для тех, у кого нет поддержки флэш, краткое содержание презентации:

Мини установка: метанол из газа на УКПГ
Исследование рынка метанола показывает, что во всем мире газодобывающие компании используют метанол для технологических нужд при добыче. Однако его использование сегодня затруднено следующими факторами: отсутствие производства метанола вблизи центров добычи, высокая цена метанола на заводах и высокая цена доставки.
Исходя из вышеперечисленных факторов, напрашивается самое оптимальное решение – строить метанол установки (производство метанола из газа) на месторождении. Окупаемость такого проекта – 3,5 года. При этом себестоимость метанола из газа получается в районе 198 долларов за тонну.
В результате был разработан и реализован первый в России проект малотоннажной метанол установки по производству метанола из газа производительностью 12,5 тыс. т метанола в год с использованием в качестве сырья собственного природного газа на Юрхаровском ГКМ.
С целью повышения экономической эффективности проекта и снижения сроков его окупаемости применительно к Юрхаровскому ГКМ детально проработана новая идеология, состоящая в максимально возможной интеграции метанол установки синтеза метанола из газа и действующей установки промысловой подготовки газа.
В связи со строительством возникает ряд вопросов, таких как: отвод территории под застройку на генплане и по факту, обеспечение электроэнергией (0,5 кВт/ч/т), обеспечение природным газом (1828 м3/т), обеспечение водопотребления (1,855 м3/т), водоотведение сточных вод (0,712 м3/т). Данные вопросы ложатся на заказчика.
Строительство метанол установки непосредственно на месте добычи газа позволяет бесперебойно обеспечить метанолом газодобывающую компанию, исключить дорогостоящие встречные транспортные потоки метанола и газа для его выработки, снизить экологические риски при транспортировке и уменьшить себестоимость добываемого газа. Площадка строительства размещается в Надымском р-не Ямало-Ненецкого автономного округа Тюменской области. Создание опасного химического производства в сложных климатических условиях потребовало реализации новых технических решений. Доставка груза осуществляется по нескольким возможным вариантам, в зависимости от погодно-климатических условий, таким как:

Железная дорога + водным путем на барже
Железная дорога + автотранспортом по зимнику
Морской путь + железная дорога + водным путем
Отдельные мелкие элементы доставлялись самолетом далее автотранспортом по зимнику Метанол-установка состоит из блока водоподготовки, компрессии, печи риформинга (паровая конверсия метана), синтеза метанола из газа, ректификации метанола и вспомогательные блоков.
Само производство представляет собой агрегат на базе комплектной поставки с использованием современных энергосберегающих технологий, обеспечивающих безопасную эксплуатацию и выпуск продукции нужного качества. С целью минимизации массы, стоимости оборудования и материалов и их доставки, а также увеличения надежности работы производства в экстремальных климатических условиях в основу производства был положен технологический процесс на базе паровой конверсии метана.
Те же цели преследовал и выбор конструкций основного оборудования; в частности, главная позиция – трубчатая печь риформинга – принята цилиндрической формы, что позволило максимально снизить ее массу.
Основными принципами проектирования и изготовления являются: компактность, надежность, адаптация к условиям Крайнего Севера, максимальная степень заводской готовности и интеграция в существующую инфраструктуру.
В основу технологического проектирования метанол установки была заложена методология малотоннажного производства метанола из газа в составе установки комплексной подготовки газа (УКПГ) с максимально возможным использованием существующей инфраструктуры: источников сырья и энергоресурсов, инженерных коммуникаций, административно-бытовых сооружений. Технологическое проектирование, комплектация, шефмонтаж и авторский надзор, было выполнено ЗАО «Метанол и Азотные процессы» (ЗАО «Метапроцесс»). В итоге разработан и реализован первый в России проект малотоннажной метанол установки производительностью 12,5 тыс. тонн метанола в год с использованием в качестве сырья собственного природного газа. Такая производительность несколько перекрывает текущие потребности в метаноле на УКПГ Юрхаровского ГКМ.
Метанол-установка сразу же превзошла плановые показатели по выработке (13200 тонн метанола из газа в год) и качеству вырабатываемого метанола из газа, что позволяет сегодня получать метанол из газа с некоторым избытком и поддерживать запасы на месторождении на достойном уровне.
Существенное снижение капитальных затрат и себестоимости метанола из газа достигнуто прежде всего за счет интегрирования производства метанола из газа с действующей УКПГ. Особенностью примененной в данном проекте технологии по сравнению с традиционными является значительное упрощение ряда технологических стадий процесса. В качестве сырья использован осушенный и очищенный от углеводородного конденсата природный газ с давлением до 2,5 МПа. Наличие на УКПГ природного газа с требуемым давлением исключает необходимость стадии компримирования сырьевого газа (на крупнотоннажных производствах данная стадия, как правило, присутствует).
Основное и вспомогательное оборудование метанол установки размещено в утепленных блок-боксах, поставляемых на площадку в максимальной заводской сборке, с обеспечением каждого блока системами отопления и вентиляции, пожарной сигнализации и пожаротушения, а также контроля загазованности воздуха рабочей зоны. Часть крупногабаритного оборудования -колонна синтеза, блок печи риформинга (паровая конверсия метана), включая блок теплоиспользующей аппаратуры, размещена на открытой наружной площадке.
Не требуется отдельного блока подготовки исходной воды, потому что он имеется в составе УКПГ, как следствие – снижаются затраты на подготовку химически очищенной воды для системы парообразования метанол установки. Кроме того, максимально используются вспомогательные производства, имеющиеся в составе УКПГ (факельное хозяйство, очистные сооружения, источники электрической энергии, воздуха КИП и А).
Разработанная и реализованная методология интеграции метанол установки с промысловой установкой подготовки газа позволяет не только существенно сократить эксплуатационные затраты на предупреждение гидратообразования, но и снизить экологические риски.
Реализация этого уникального проекта наглядно показывает решающее значение согласованной работы заказчика и разработчика на всех стадиях реализации проекта, как при выборе оптимальных технических решений, так и в процессе строительно-монтажных и пусконаладочных работ, тем более, что эти работы выполнялись в условиях заполярной зимы.
Метанол-установка стала уникальной, т.к. нигде в мире не используются установки такой малой мощности непосредственно на месторождении для производства метанола из газа. Более того, данная УПМ является самой маленькой по мощности и самой северной по дислокации установкой, где использованы стандартные и оригинальные решения, оптимизированные специалистами «Метапроцесса». Так, например, разработаны оригинальная печь риформинга, обеспечивающая компактность и минимум капитальных затрат, блоки синтеза из газа метанола, ректификации, а также иное нестандартное оборудование.
Паровой риформинг (паровая конверсия метана) 12500-25000 – это печь риформинга кастрюльчатого типа с центральным подовым размещением горелок и круговым размещением каталитических труб, выполненный по технологии и техпроекту ЗАО Метапроцесс. Изготовитель корпуса – Алитер-Акси. Каталитические трубы – Шмидт и Клеменс. Температура реакции – 840 градусов по Цельсию.
Паровой риформинг (паровая конверсия метана) 40000 – это риформинг коробчатого типа (пентхауз) с линейным двусторонним размещением горелок и линейным параллельным размещением каталитических труб, выполненный по технологии и техпроекту ЗАО Метапроцесс. Изготовитель корпуса – Алитер-Акси. Каталитические трубы – Шмидт и Клеменс. Температура реакции – 840 градусов по Цельсию.
ЗАО «Метапроцесс», являясь группой компаний, выполняет следующие функции:
Проектирование установки
Согласование проекта в надзорных органах
Рабочая документация
Конструирование основного технологического оборудования
Размещение оборудования, и контроль его изготовления
Доставка оборудования
Строительство нулевого цикла
Монтаж оборудования
Пуско-наладочные работы
Проекты мини метанол установок ЗАО «Метапроцесс»
Представители крупнейших российских добывающих компаний проявили серьезный интерес, как к техническим, так и к экономическим аспектам применения метанол установок на удаленных месторождениях для производства метанола из газа.
ЗАО «Метапроцесс» принимало участие в следующих проектах по строительству метанол установок:
Метанол-установка УПМ 12500 (Юрхаровское месторождение, НОВАТЭК) – метанол установка работает уже больше года. Идет модернизация до 21000 т метанола из газа в год
Метанол-установка УПМ 40000 (Юрхаровское месторождение, НОВАТЭК) – «под ключ», строительство нулевого цикла завершено, оборудование 75% изготовлено, начат монтаж оборудования по синтезу метанола из газа, срок пуска 10.11.2009
Метанол-установка УПМ 40000 (Бованенковское месторождение, Надымгазпром) – выполнены ОТР для ВНИПИГаздобычи по синтезу метанола из газа
Метанол-установка УПМ 50000 (Северо-Пуровское месторождение) – выполнены ОТР для ТюменНИИГипрогаз по синтезу метанола из газа
Метанол-установка УПМ 25000 (Таркосалинское месторождение, НОВАТЭК) – «под ключ», начато проектирование по синтезу метанола из газа
УПМСН (метанол из газа +синтетическая нефть) (п. Жатай, Якутия, ВСГХК) – «под ключ», выполнен проект, идет размещение оборудования
Установка МТО (метанол в олефины) (Каменное месторождение, Сибур+ТНК-ВР) – начато проектирование
Основными поставщиками оборудования для метанол установок являются:
Корпус печи риформинга – Алитер-Акси, Санкт-Петербург
Компрессоры – Торомонт, Канада
Каталитические трубы – Шмидт и Клеменс, Германия
АСУ ТП – Эмерсон, США, DC Контролз
Реактор синтеза метанола из синтез-газа – Атоммаш, Волгодонск
Емкостное оборудование – Рузаевский завод, Тамбовский комсомолец, Уралтехнострой (Уфа)
Насадка для колонны ректификации – Зульцер, Швейцария
АВО – Борхиммаш
Перспективы развития метанол установок по синтезу метанола из газа
Исследование рынка метанола показывает, что существует потребность газодобывающих предприятий, ведущих добычу в труднодоступных районах в малых метанол установках.
Есть возможность использования такого рода технологии для переработки в метанол попутного газа, объемы сжигания которого значительны.
Компания «Метапроцесс» является разработчиком и интегратором газохимических технологий в области получения синтез-газа, метанола из синтез-газа и продуктов его переработки.
Исследование рынка метанола также показывает, что в ближайшее время будет востребована малая газохимия. Она, безусловно, имеет большое будущее в нашей стране. Особенно применительно к переработке в метанол попутного газа, объемы сжигания которого порядка 20 млрд. м.куб. в год. Вся газохимия страны потребляет меньше газа.

Читайте также:  Установка и удаление внутриматочной спирали

источник

Авторизация на сайте

Способ получения метанола и установка для его осуществления

Изобретение относится к области органической химии, а именно к технологии производства метанола прямым окислением метансодержащего газа (природного газа).

Основная проблема создания малотоннажных установок для получения метанола состоит в том, что все существующие на сегодня способы прямого окисления метана в метанол кислородом воздуха осуществляют при низкой концентрации кислорода в исходной газовой смеси и, следовательно, на выходе из реактора реакционная смесь будет обогащена метаном, азотом, окисью и двуокисью углерода и другими элементами.

Рециркуляция метана требует его отделения от реакционной смеси, что является весьма затруднительным. Поэтому выход метанола, в расчете на весь пропущенный метан, остается крайне низким, а рециркуляция метана практически невозможной, как и окисление всего метана за один проход.

Однако экспериментальным путем могут быть найдены соотношения параметров рабочего процесса и геометрических характеристик обогреваемого реактора, при которых данная задача становится разрешимой (весь поступающий на вход реактора метан окисляется за один проход с получением приемлемого выхода метанола и его содержанием в получаемом оксидате).

Известна полезная модель «Установка для получения метанола» (RU №86590), содержащая установку комплексной подготовки газа, реактор для проведения газофазного окисления углеводородного газа, состоящий из теплообменника «газ-газ» реакционной зоны, набранного из единичных цилиндрических труб и теплообменника «газ-вода» зоны охлаждения, холодильник-конденсатор для окончательного охлаждения реакционной смеси и разделения отходящих газов и жидких продуктов, ректификационный узел для разделения метанола и других жидких продуктов и систему экологической очистки для очистки кубового остатка и отходящих газов. При этом длина единичной обогреваемой цилиндрической трубы – 820 — 850 мм; внутренний диаметр единичной цилиндрической – 67- 69 мм; внутренняя поверхность единичной цилиндрической трубы отшлифована; для обогрева единичных цилиндрических труб реакционной зоны предусмотрена газовая горелка.

Читайте также:  Установка elementary os gpt

Эффективность работы данной установки может быть повышена за счет введения в реакционную зону дополнительной порции метансодержащего газа, в том числе природного газа, а также за счет устранения недоокисленных продуктов в отходящих газах.

Известен способ производства метанола (RU, А, 2162460), включающий раздельную подачу последовательно сжатого и нагретого углеводородсодержащего газа и сжатого кислородсодержащего газа в смесительные зоны последовательно расположенных реакторов, последующее газофазное окисление углеводородсодержащего газа при начальной температуре до 5000С, давлении до 10МПа и содержании кислорода не более 8 об. % , охлаждение реакционной смеси после каждой реакционной зоны реакторов на 70-1500С через стенку потоком холодного углеводородсодержащего газа, закалку реакционной смеси после последней реакционной зоны путем снижения температуры реакционной смеси не менее чем на 2000С за время, составляющее менее 0,1 времени ее пребывания в реакционной зоне, охлаждение и сепарацию охлажденной реакционной газожидкостной смеси на отходящий газ и жидкие продукты после каждого последовательно расположенного реактора, ректификацию жидких продуктов с выделением метанола, подачу отходящих газов в исходный углеводородсодержащий газ или на сжатие. Использование данного способа при термическом окислении шахтного метана неэффективно, вследствие накопления в реагирующем газе продуктов окисления метана и дополнительных затрат, возникающих при рециркуляции окисляемого газа и необходимости его компримирования. Необходимость рециркуляции газовой смеси снижает производительность способа по окисляемому метану.

Известна установка для производства метанола, содержащая последовательно установленные и соединенные трубопроводами смесительную камеру, подсоединенную к раздельным источникам углеводородсодержащего газа и воздуха или кислорода, реактор из инертного материала с нагревательными элементами для неполного окисления метана в смеси, подаваемой под избыточным давлением, конденсатор и сепаратор для выделения метанола из продуктов реакции, емкость для рециркулируемых газообразных продуктов реакции с трубопроводом для их подачи в исходный углеводородсодержащий газ или смесительную камеру (GB, 2196335, А). Однако большое время пребывания реагентов в реакторе не позволяет обеспечить высокую производительность установки, что делает процесс окисления шахтного метана малоэффективным.

Известен способ получения метанола (RU 2049086, прототип), путем окисления метансодержащего газа, в том числе природного газа, кислородсодержащим газом, в том числе кислородом, при повышенных температуре и давлении, при раздельной подаче в реактор предварительно подогретого метансодержащего газа и кислородсодержащего газа и последующего отделения целевого продукта. При этом процесс осуществляют при химическом воздействии на одну или несколько последовательных стадий прямого неполного окисления метана при температуре 200 – 6000С и давлении 2,5 – 15 МПа.

Недостатком данного способа является невысокий выход метанола в расчете на 1 м3 пропущенного метана.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение выхода метанола в расчете на 1 м3 пропущенного за один проход метана.

Это достигается способом получения метанола путем окисления метансодержащего газа, в том числе природного газа кислородом воздуха при повышенных температуре и давлении, при подаче в реактор предварительно смешанного метана с воздухом и последующего отделения целевого продукта, при этом воздействие на процесс получения метанола осуществляют путем введения в реактор, в зону максимального разогрева реагирующей смеси, дополнительной порции холодного метансодержащего газа, в том числе природного газа.

Отличием предлагаемого способа является то, что исходный газ в своем составе содержит повышенное содержание кислорода, 50-75 об. %, позволяющее получить при окислении дополнительное количество метанола.

Изобретение также относится к установке для получения метанола, содержащая установку комплексной подготовки газа, реактор газофазного окисления метансодержащего газа, состоящий из теплообменника «газ-газ» реакционной зоны, набранного из единичных цилиндрических труб и теплообменника «газ-вода» зоны охлаждения, холодильник-конденсатор, ректификационный узел, систему экологической очистки, газовую горелку, отличающаяся тем, что в зоне максимального разогрева реагирующей смеси установлен дополнительный реактор в виде цилиндрической трубы с устройством ввода дополнительной порции холодного метансодержащего газа, в том числе природного газа, холодильник-конденсатор, соединенный через инжектор с одним из входов газовой горелки

Читайте также:  Установки для нанесения износостойкого

В дальнейшем предлагаемая установка поясняется чертежом, на котором фиг. 1 изображает общий вид установки для получения метанола.

Установка для получения метанола содержит: 1 – реактор для проведения газофазного окисления метана; 2 – реакционная зона; 3 – трубный теплообменник «газ-вода»; 4 – вводное устройство; 5 – единичные цилиндрические трубы; 6 – трубные доски; 7 – газовая горелка; 8 – трубки; 9 – трубные доски; 10 – вводное устройство; 11 – выводное устройство; 12 – установка комплексной подготовки газа; 13 – холодильник-конденсатор; 14 – реакционная зона; 15 – устройство ввода дополнительной порции холодной метановоздушной смеси; 16 – инжектор. Реактор 1 состоит из трех зон 2, 3 и 14, две из которых 2 и 14 являются реакционными и снабжены вводным устройством для ввода исходного газа 4 и устройством ввода дополнительной порции холодной метановоздушной смеси 15. Зона 3 предназначена для предварительного охлаждения реакционного газа, поступающего из реакционной зоны.

Зона 2 представляет собой трубчатый теплообменник «газ-газ», набранный из единичных цилиндрических труб 5, вмонтированных в трубные доски 6 на входе и выходе реакционной смеси. Обогрев единичных цилиндрических труб 5 осуществляется продуктами горения газовой горелки 7, смешанными с воздухом и движущимися в межтрубном пространстве по ходу движения реакционной смеси.

Зона 14 представляет собой цилиндрическую трубку, в которой происходит реакция неполного окисления дополнительной порции метана, вводимого через устройство ввода дополнительной порции холодной метановоздушной смеси 15.

Зона 3 представляет собой трубчатый теплообменник «газ-вода» для предварительного охлаждения реакционных газов через стенку трубок 8, вмонтированных в трубные доски 9 на входе и выходе реакционной смеси. Кроме того, реактор 1 снабжен устройствами для контроля и регулирования температуры в реакторе (на схеме не показаны). Регулирование температурного режима реактора осуществляется путем изменения режима работы газовой горелки 7 и расхода воды через вводное устройство 10, а также путем изменения расхода воздуха, поступающего через инжектор 16 в газовую горелку вместе с отходящими газами. Образующийся в теплообменнике 3 пар покидает теплообменник через выводное устройство 11.

Исходный газ в реактор подается из установки комплексной подготовки газа 12.

Окончательное охлаждение реакционного газа и отделение отходящих газов от жидкой фазы осуществляется в холодильнике-конденсаторе 13. Узел ректификации и система экологической очистки на схеме не показаны.

Работа установки осуществляется следующим образом.

Из устройства комплексной подготовки газа 12 метановоздушная смесь с заданной концентрацией метана, заданным расходом и давлением подается на вход реакционной части 2 реактора. В реакционной части метановоздушная смесь нагревается до заданной температуры, после чего происходит газофазное окисление метана.

Далее реакционная смесь поступает в зону 14, где смешивается с дополнительной порцией метано-воздушной смеси, вводимой через устройство ввода дополнительной порции холодной метановоздушной смеси 15. После прохождения реакции неполного окисления смесь поступает в зону охлаждения 3 реактора, где происходит ее предварительное охлаждение до температуры 150-2000С с целью закалки, выделяющийся при этом в теплообменнике пар может быть использован для работы узла ректификации и других нужд.

Далее реакционный газ поступает в холодильник-конденсатор 13, где происходит его окончательное охлаждение до температуры 20 — 300С и разделение отходящих газов и жидких фазы, содержащей метанол, воду и другие продукты окисления.

Отходящие газы после их насыщения воздухом через инжектор 16, поступают на вход газовой горелки 7. В газовой горелке 7 происходит обезвреживание недоокисленных продуктов реакции. Изменением режима работы горелки 7 и изменением количества воздуха, подаваемого через инжектор 16, регулируется тепловой режим работы установки.

Жидкая фаза поступает в узел ректификации, где происходит отделение метанола от других жидких продуктов. Кубовый остаток поступает в систему экологической очистки, и после проведения необходимой очистки отводится в канализацию. Получаемые в холодильнике-конденсаторе пар и теплофикационная вода используются для работы узла ректификации и других нужд.

Полное окислении, поступающего на вход установки метана, осуществляется за один проход.

Пример, подтверждающий возможность реализации предлагаемой установки для получения метанола. Пример дан для единичного реактора (единичная цилиндрическая труба, основная и дополнительная зоны) – основная 820 мм, дополнительная – 510 мм, внутренний диаметр – 67 мм, расход исходной газовой смеси – 86,4 м3/сутки, давление – 2,0 МПа, концентрация метана в исходной газовой смеси – 4,5 об. %. Расход дополнительного метана – 3,9 м3/сутки.

Выходные характеристики единичного реактора составили:

— выход метанола в расчете на пропущенный метан – 820 г/м3;

— содержание метанола в оксидате – 460 г/л.

Таким образом, выход метанола в прелагаемой установке значительно превышает его выход и в прототипе и аналогах.

источник

Добавить комментарий