ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА НА ВЫХОД МЕТАНОЛА

Abstract

Актуальность исследования обусловлена отсутствием научно-обоснованных данных о выходе метанола из сырья в зависимости от типа используемого окислителя (кислород, обогащенный воздух, воздух) и оптимизации состава и параметров водородсодержащего газа по критериям отношения компонентов синтез-газа Н2/СО и модуля (факториала) водородсодержащего газа М для оптимального синтеза метанола. Проблема особенно важна для малотоннажных установок по производству метанола в промысловых условиях, работающих на забалластированном азотом водородсодержащем газе. Цель: оценить влияние оптимизации состава водородсодержащего газа на выход метанола. Объекты: малотоннажные установки по производству метанола из водородсодержащего газа, состоящие из комплекса генерации водородсодержащего газа и комплекса каталитического синтеза метанола. Комплекс генерации водородсодержащего газа включает трехкомпонентный газогенератор синтез-газа (природный газ – окислитель – химочищенная вода), в котором осуществляется парциальное окисление природного газа, блок теплообменных аппаратов и блок коррекции состава и параметров водородсодержащего газа для обеспечения отношения компонентов Н2/СО=2,2÷2,8 и модуля М=2,0÷2,3. Комплекс каталитического синтеза метанола включает проточный каскад, состоящий из трех последовательно соединенных изотермических реакторов с выводом метанола-сырца после каждого реактора без рециркуляции отходящих и «хвостового» газов. Методы: термодинамические расчеты. Результаты. Подтвержден известный факт повышения удельного выхода метанола в зависимости от концентрации кислорода в окислителе на стадии парциального окисления природного газа; показано, что оптимизация состава водородсодержащего газа, идущего на каталитический синтез метанола, обеспечивает прирост удельного выхода метанола; средний удельный прирост выхода метанола при синтезе на оптимизированном составе при М=2,05 по сравнению с синтезом на неоптимизированном составе газа составляет 8–12 %; прирост удельного выхода метанола сохраняется вне зависимости от принятой в расчетах степени конверсии газа в реакторах каскада комплекса синтеза метанола для всех типов окислителей; выявлена нелинейная зависимость удельного выхода метанола от концентрации кислорода в окислителе, заключающаяся в уменьшении прироста удельного выхода метанола при увеличении концентрации кислорода в окислителе свыше 70 %; выявленная зависимость требует дополнительного изучения и экспериментального подтверждения, она позволяет оптимизировать эксплуатационные затраты на окислитель за счет уменьшения удельных затрат кислорода на выход метанола из сырья.