Синтез метанола

Свежий газ, имеющий состав (в  объёмных долях): монооксида углерода (СО) - не более 20,0 %, диоксида углерода (СОг) - не более 20,0 %, метана (СН₄) - не более 2,0 %, водорода (Н₂) - не менее 65,0 % с нагнетания компрессора синтез-газа, предварительно пройдя фильтр, поступает в коллектор, из которого распределяется на три агрегата синтеза метанола, подключенные параллельно, а также в коллектор защитного газа компрессоров ЦЦК. В коллектор нагнетания центробежного циркуляционного компрессора (ЦЦК) поз. КН агрегата синтеза подаётся свежий газ. Расход свежего газа в агрегат синтеза - не более 10 000 м³/ч.

До точки ввода свежего газа в коллектор нагнетания ЦЦК, циркуляционный обеднённый газ с температурой на нагнетании не более 60 °С распределяется на два потока:

1) длинный байпас, который служит  для уменьшения расхода газа по основному ходу в случае разгрузки колонны путём перепуска части циркуляционного газа, минуя колонну синтеза, в линию парогазовой смеси между выходом из трубного пространства теплообменника поз.РТ и входом в охладитель поз. ВХ;

2) основной поток.

Основной поток циркуляционного  газа смешивается со свежим газом. Полученный обогащенный циркуляционный газ распределяется на три потока:

          1)газ, распределяющийся по четырем  (первому, второму, третьему и  четвёртому) холодным байпасам. Суммарный  расход газа по четырем холодным  байпасам в колонну поз.. Газ  по холодным байпасам (второму,  третьему и четвёртому) проходит  через верхнюю крышку колонны  синтеза тремя потоками и вводится между полками колонны синтеза для снятия тепла реакции и поддержания температур не более 260 °С на входе во 2, 3, 4-ю полки катализатора.

            2)основной поток газа в колонну  синтеза, который направляется  в рекуперационный теплообменник поз. РТ.

          3)охлаждающий газ на обдув  корпуса колонны поз. КС для охлаждения стенок корпуса и крышки колонны синтеза. Температура на выходе охлаждающего газа из колонны не более 180 °С. Охлаждающий газ проходит по кольцевому зазору между корпусом и насадкой снизу вверх, выходит сверху из корпуса колонны и соединяется с потоком газа, идущего по основному ходу, перед входом в колонну поз. КС. Предусмотрена сигнализация по максимуму температуры охлаждающего газа на выходе из корпуса 180 °С.

         Газ по  основному ходу направляется  в межтрубное пространство рекуперационного теплообменника поз. РТ, где нагревается за счёт тепла потока парогазовой смеси, выходящего из колонны синтеза. Температура газа по основному ходу после теплообменника не должна превышать 240 °С. Пройдя внешнюю зону центральной трубы сверху вниз и внутреннюю зону снизу вверх газ, подаётся на первую полку катализаторной коробки.

Предусмотрены сигнализация при температуре  более 280 °С и блокировка при максимальной температуре 300 °С. При срабатывании блокировки происходит прекращение подачи свежего газа в цикл синтеза путём закрытия электровентиля. Реакция синтеза метанола протекает в колонне поз. КС, в которой установлена насадка с четырьмя полками, загруженными цинкмедным катализатором на алюминиевом носителе. Для лучшего смешения газа, поступающего по холодным байпасам с основным потоком газа, между полками установлены специальные распределительные устройства.

По всей высоте колонны синтеза  установлены два термокармана, в которых находятся многозонные термопары, замеряющие температуру на входе и выходе из каждого слоя катализатора.

Часть прореагировавшего циркуляционного  газа после колонны синтеза поз. КС проходит трубное пространство рекуперационного теплообменника поз. РТ, в котором охлаждается до температуры менее 131 °С, отдавая тепло газу, поступающему в колонну, затем смешивается с другой частью газа, проходящего мимо теплообменника (байпасный газ) и с температурой не более 170 °С направляется на вход в аппарат воздушного охлаждения.

В аппарате поз. ВХС происходит конденсация паров метанола в прореагировавшем газе и охлаждение его до температуры менее 50 °С. Затем в сепараторе поз. СП1 происходит отделение основного количества жидкого метанола-сырца от газа. Во избежании попадания жидкой фазы на всас циркуляционного компрессора газ после сепаратора поз. СП1 поступает в вертикальный дополнительный сепаратор поз. СП2, где происходит отделение остатков жидкого метанола.

Метанол-сырец из сепаратора поз. СП1, пройдя фильтры высокого давления и сепаратор поз. СП2 выдаётся в сборник метанола поз. ЗБ.

Циркуляционный газ из сепаратора поз. СП2 поступает на всас центробежного компрессора поз. КН. Часть циркуляционного газа из коллектора всаса ЦЦК поз. КН дросселируется до избыточного давления не более 100 кПа и поступает в коллектор продувок, где смешивается с танковыми газами и поступает на цеховой факел или на сжигание в котельный цех.

Жидкий метанол-сырец из сепаратора поз. СП1 направляется в сборники поз. ЗБ через узел выдачи, состоящий из 2-х параллельных ниток.

Жидкий метанол из сепаратора поз. СП2 выдаётся в сборника поз. ЗБ. Со склада метанол-сырец поступает на ректификацию.

5.Конструкция и режим работы основного аппарата.

Основным аппаратом производства метилового спирта из окиси углерода и водорода является колонна синтеза. Колонны обычно изготавливают из высоколегированной стали, хорошо сопротивляющейся коррозионному действию Н₂ и СО, или из низколегированных конструкционных сталей с футеровкой стенок медью или ее сплавами. Производительность колонны синтеза метанола в большой степени зависит от конструкции насадки. В промышленности применяются колонны с насадками разнообразных конструкций.

На рисунке 2 схематически изображена колонна синтеза с  полочной насадкой. В верхней части колонны размещается катализаторная коробка 1 с полками 3 для катализатора и электроподогревателем для подогрева газа в пусковой период, в нижней части колонны имеется теплообменник 4. Основной поток синтез-газа вводится сверху и проходит вниз по кольцевому пространству между корпусом колонны и корпусом катализаторной коробки. Далее газ поступает в межтрубное пространство теплообменника 4 и подогревается за счет тепла продуктов реакции, проходящих по трубкам. В межтрубном пространстве теплообменника имеются перегородки, направляющие часть газового потока поперек труб, благодаря чему значительно увеличивается коэффициент теплоотдачи.

Из теплообменники 4 газ через центральную трубу 2 поступает в катализаторное пространство, где протекает реакция образования метилового спирта. Продукты реакции проходят по трубкам теплообменники, охлаждаясь поступающим свежим газом, и через тройник в нижней крышке выводятся из колонны синтеза. Для предотвращения перегрева катализаторной массы в колонну подают холодный («байпасный») газ. Для этого на каждую полку аппарата подведены трубки, изогнутые но окружности и имеющие мелкие отверстия, через которые холодный газ поступает в контактную массу. Количество поступающего холодного газа регулируется клапанами, установленными на подводящих трубках.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 9. Колонна синтеза метилового спирта:

1 – корпус катализаторной коробки;

2 – труб для электроподогревателя;

3 – полки катализатора;

4 – теплообменник;

5 – трубки подвода байпасного газа.

Охрана труда

Метанол по составу отвечает формуле  СНЗОН. Растворим в спиртах и  ряде других органических растворителей. С водой смешивается во всех отношениях. Легко воспламеняется. Обладает цветом, запахом и вкусом, сходными с таковыми этилового (винного) спирта.

Смертельная доза метанола при приеме внутрь равна 30 г, но тяжелое отравление, сопровождающееся слепотой, может быть вызвано 5-10 г. Действие паров его  выражается в раздражении слизистых  оболочек глаз и более высокой  подверженности заболеваниям верхних  дыхательных путей, головных болях, звоне в ушах, дрожании, невритах, расстройствах зрения. Метанол может  проникать в организм через неповрежденную кожу.

Предельно допустимая концентрация метанола в воздухе рабочей зоны равна 5 мг/м .

1. Применение метанола может допускаться лишь в тех производственных процессах, где он не может быть заменен другими менее токсическими веществами.
2. Введение технологических процессов с применением метанола или веществ, содержащих метанол, подлежит согласованию с органами государственного санитарного надзора.
3. Для исключения возможности использования метанола не по назначению и для придания ему неприятного запаха и цвета в него должны быть добавлены потребителем или этилмеркаптан, или керосин, или красители.
4. Запрещается в одном и том же производственном помещении (цехе, производстве) совместное одновременное или поочередное применение метанола и спирта этилового, если это не обусловлено химизмом технологического процесса.
5. Производственные процессы с применением метанола или веществ, содержащих метанол, должны быть полностью герметизированы и исключать возможность контакта работающих с метанолом.
1. Лабораторные работы с применением метанола проводятся только в вытяжном шкафу при работающей вентиляции.
1. В цехах, производствах, лабораториях, других подразделениях предприятия, применяющих метанол, количество метанола не должно превышать суточную потребность. В случае неизрасходования полученного на сутки метанола остаток его сдается на склад или хранится в специальных помещениях (сейфах).
1. Метанол хранится в таре согласно ГОСТу 2222-78 "Метанол - яд технический. Технические условия". Тара имеет предупредительные надписи "метанол - яд", "огнеопасно" и знак, установленный для ядовитых веществ.
1. В производственных помещениях, где используется или хранится метанол, должны иметься дежурные противогазы марки "А" резиновые перчатки и резиновые фартуки.
1. Помещения, где производится отпуск метанола, должны быть оборудованы вентиляцией, водопроводом и канализацией.

Налив метанола в тару должен производиться  специально для этой цели насосами или сифонами (заряженными вакуумом). Переливание ведрами и сифонами с засасыванием ртом запрещается. Слив метанола из тары производится полностью, без остатка продукта.

Порожняя тара из-под метанола должна быть немедленно промыта водой в  количестве не менее двух объемов  тары.

В помещениях, где хранится метанол, не допускается хранение этилового спирта.

Пролитый метанол должен немедленно быть засыпан песком или опилками. Пропитанный метанолом песок или опилки удаляются из помещения, а место розлива метанола промывается струей воды.

Запрещается сливать в канализацию отработанный метанол и вещества, его содержащие. Их следует собирать в герметично закрывающуюся тару и передавать на уничтожение в соответствии с требованиями санитарных правил "Порядок накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсических промышленных отходов".

Все лица, поступающие на работу, связанную с применением  метанола, проходят обязательный при  поступлении медицинский осмотр, а работающие лица проходят периодические  медицинские осмотры в соответствии с приказом Министерства здравоохранения