Малотоннажная установка производства метанола с получением синтез-газа парциальным окислением природного газа кислородом с коррекцией состава для оптимального синтеза метанола

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Предложена концепция создания малотоннажных установок получения метанола. В них входят два основных узла: комплекс получения синтез-газа путем некаталитического парциального окисления природного газа кислородом и комплекс синтеза метанола с использованием прямоточного многореакторного каскада с выделением конденсированного метанола после каждого реактора. Установка может входить в химический кластер и перерабатывать метанол в полезные продукты.

Цель. Описание технологии и конструкции установки, определение ее основных показателей.

Методы. Проектирование установки, математическое и численное моделирование химико-технологических процессов.

Результаты и выводы. Изложен новый технологический процесс малотоннажного производства метанола. Основным аппаратом установки является оригинальный малогабаритный газогенератор синтез-газа, который обеспечивает: высокую безопасность, надежность и ремонтопригодность; отсутствие необходимости применения катализатора при некаталитическом парциальном окислении и возможность проведения процесса при высоких давлениях до 8,0 МПа, не требующих компримирования газа при последующем каталитическом синтезе метанола; транспортабельность и модульность установки. Приведены результаты численного моделирования некаталитического парциального окисления природного газа кислородом, определены рациональные режимы процесса в газогенераторе синтез-газа. Основные задаваемые параметры некаталитического парциального окисления: коэффициент избытка окислителя, который должен находиться в диапазоне 0,34–0,36, и давление подач компонентов в диапазоне 6,0–7,0 МПа. Проведено численное моделирования процесса синтеза метанола без коррекции и с предварительной коррекцией состава синтез-газа. Полученные данные позволили: рассчитать степень превращения углерода из оксидов углерода в метанол; при использовании трехреакторного каскада с оптимальным составом газовой смеси степень превращения достигает 95 %; оценить максимальную удельную производительность установки до 1250 кг/час метанола на 1000 м3/ч природного газа и максимальную мощность установки до 20000 т метанола в год.

Об авторах

Юрий Владимирович Загашвили

ООО «ВТР»

Автор, ответственный за переписку.
Email: y.zagashvili@yandex.ru

доктор технических наук, профессор, научный руководитель

Россия, 194358, г. Санкт-Петербург, ул. Заречная, 17/1

Алексей Михайлович Кузьмин

ООО «ВТР»; Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: kuzmin.lex@gmail.com

кандидат технических наук, доцент, заместитель проректора по образовательной деятельности, генеральный директор

Россия, 194358, г. Санкт-Петербург, ул. Заречная, 17/1; 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

Василий Николаевич Ефремов

ООО «ВТР»

Email: vne45@yandex.ru

кандидат технических наук, доцент, главный технолог

Россия, 194358, г. Санкт-Петербург, ул. Заречная, 17/1

Список литературы

  1. Methanol. The basic chemical and energy feedstock of the future / M. Bertau, H. Offermanns, L. Plass, F. Schmidt, H.-J. Wernicke. – Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2014. – 661 p. doi: 10.7868/S0028242118020077
  2. Технология переработки углеводородных газов / В.С. Арутюнов, И.А. Голубева, О.Л. Елисеев, Ф.Г. Жагфаров. – М.: Юрайт, 2020. – 723 с.
  3. Кемалов Р.А., Кемалов А.Ф. Технологии получения и применения метанола. – Казань: Казан. ун-т, 2016. – 167 с.
  4. Non-catalytic partial oxidation of hydrocarbon gases to syngas and hydrogen: a systematic review / I.A. Makaryan, E.A. Salgansky, V.S. Arutyunov, I.V. Sedov // Energies. – 2023. – Vol. 16. – № 2916. DOI: https://doi.org/10.3390/en16062916
  5. Autothermal reforming technology for modern large-scale methanol plants / P.J. Dahl, T.S. Christensen, S. Winter-Madsen, S.M. King. – Paris. Nitrogen+Syngas, 2014. –12 p.
  6. Prodan V.D., Klyushenkova M.I., Borodacheva E.I. Low-tonnage methanol production, Russia // Chemical and Petroleum Engineering. – 2013. – Vol. 49 (7–8). – P. 443–446. doi: 10.1007/s10556-013-9771-z
  7. New concept for small-scale GTL / V.S. Arutyunov, A.V. Nikitin, L.N. Strekova et al. // Chemical Engineering Journal. – 2015. – Vol. 282. – P. 206–212. doi: 10.1016/j.cej.2015.02.082
  8. Загашвили Ю.В., Кузьмин А.М., Ефремов В.Н. Малотоннажная установка метанола в промысловых условиях // Нефтегазовое дело. – 2024. – № 1. – С. 195–237. DOI: https://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2024-1-195-237 .
  9. Малотоннажные установки получения водорода с некаталитическим газогенератором парциального окисления природного газа / Ю.В. Загашвили, В.Н. Ефремов, А.М. Кузьмин, Е.З. Голосман // Получение, хранение и применение водорода. Новые идеи и перспективные разработки. – М.: РАН, 2023. – С. 43–62.
  10. Розовский А.Я., Лин Г.И. Теоретические основы процесса синтеза метанола. – М.: Химия, 1990. – 272 с.
  11. Синтез метанола – повышение эффективности установки и производительности в течение всего срока службы. URL: https://www.clariant.com/en/Business-Units/Catalysts/ Syngas-Catalysts/Methanol (дата обращения 20.02.2024).
  12. Загашвили Ю.В., Кузьмин А.М. Управление составом синтез-газа для малотоннажного производства метанола // Технологии нефти и газа. – 2018. – № 3. – С. 54–59.
  13. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2023616495 РФ. Complex SG calculations / А.М.Кузьмин, А.А. Баранкевич, Ю.В. Загашвили и др. 2023610566, заявлено 11.01.2023, опубл. 28.03.2023.
  14. Арутюнов В.С. Окислительная конверсия природного газа. – М.: Красанд, 2011. – 590 с.
  15. Soot formation in the methane partial oxidation process under conditions of partial saturation with water vapor / D.S. Lugvishchuk, P.I. Kulchakovsky, E.B. Mitberg, V.Z. Mordkovich // Petroleum Chemistry. – 2018. – Vol. 58. – № 5. – P. 427–433. doi: 10.1134/S0965544118050109
  16. Numerical simulation of natural gas non-catalytic partial oxidation reformer / Y. Xu, Z. Dai, C. Li et al. // Int. J. Hydrogen Energy. – 2014. – Vol. 39. – № 6. – P. 9149–9157. doi: 10.1016/j.ijhydene.2014.03.204
  17. Influence of temperature and pressure on the non-catalytic partial oxidation of natural gas / P. Brüggemann, P. Seifert, B. Meyer, M. Müller-Hagedorn // Chemical Product and Process Modeling. – 2010. – Vol. 5. – Iss. 1. – Article 1. – P. 1–24. doi: 10.2202/1934-2659.1444
  18. Ghoneim S.A., El-Salamony R.A., El-Temtamy S.A. Review on innovative catalytic reforming of natural gas to syngas // World Journal of Engineering and Technology. – 2016. – № 4. – P. 116–139. doi: 10.4236/wjet.2016.41011
  19. Simulation of non-catalytic partial oxidation and scale-up of natural gas reformer / W. Guo, Y. Wu, L. Dong, C. Chen, F. Wang // Fuel Processing Technology. – 2012. – Vol. 1. – № 6. – P. 45–50. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2012.01.019
  20. Загашвили Ю.В., Кузьмин А.М. Влияние состава водородсодержащего газа на выход метанола // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2021. – Т. 331. – № 10. – С. 187–195. doi: 10.18799/24131830/2020/10/2871
  21. Синтез метанола в системе проточных реакторов / А.В. Черепнова, А.А. Лендер, А.Г. Краснянская, Н.А. Бондарева // Катализ и нефтехимия. – 2000. – № 5–6. – С. 69–74.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».