Циркуляционый газ 5, где очищается от пентакарбонила железа, образовавшегося при взаимодействии оксида углерода (II) с материалом аппаратуры, и разделяется на два потока. Один поток подогревают в теплообменнике 8 и подают в верхнюю часть реактора 6, а другой поток вводят в реактор между слоями катализатора для от вода тепла и регулирования температуры процесса. Пройдя реактор, реакционная смесь при температуре около 300°С также делится на два потока. Один поток поступает в теплообменник 8, где подогревает исходный синтез-газ, другой поток проходит через котел-утилизатор 9, вырабатывающий пар высокого давления. Затем, потоки объединяются, охлаждаются в холодильнике 7 и поступают в сепаратор высокого давления 10, в котором от циркуляционного газа отделяется спиртовой конденсат. Циркуляционный газ дожимается в компрессоре 2 и возвращается на синтез. Конденсат метанола-сырца дросселируется в дросселе 11 до давления близкого к атмосферному и через сбор ник 12 поступает на ректификацию. В ректификационной колонне 13 от метанола отгоняются газы и. диметиловый эфир, которые также сжигаются. Полученный товарный метанол с выходом 95% имеет чистоту 99,95%.

На рис. 2. приведена технологическая схема производства метанола по трехфазному методу на медьцинковом катализа торе из синтез-газа, полученного газификацией каменного угля, производительностью 650 тыс. т в год.

Очищенный от соединений серы синтез-газ сжимается в ком прессоре 1 до давления 3--10 МПа, подогревается в теплообменнике 5 продуктами синтеза до 200-- 280°С, смешивается с циркуляционным газом и поступает в нижнюю часть реактора 4.' Образовавшаяся в реакторе парогазовая смесь, содержащая до 15% метанола, выходит из верхней части реактора, охлаждается последовательно в теплообменниках 5 и б и через холодильник-конденсатор 7 поступает в сепаратор 8, в котором от жидкости отделяется циркуляционный газ. Жидкая фаза разделяется в сепараторе на два слоя: углеводородный и метанольный. Жидкие углеводороды перекачиваются насосом 9

Циркуляционный газ

Рис. 2. Технологическая схема производства метанола в трехфазной системе:

1 -- компрессор, 2 -- циркуляционный компрессор, 3,9 -- насосы, 4 * реактор кипящего слоя, 5,6 -- теплообменники, 7 -- холодильник-конденсатор, 8 -- сепаратор, 10 -- котел-утилизатор.

тор, соединяясь с потоком углеводородов, проходящих через котел-утилизатор 10. Таким образом жидкая углеводородная фаза циркулирует через реактор снизу вверх, поддерживая ре жим кипящего слоя тонкодисперсного катализатора в нем, и одновременно обеспечивая отвод реакционного тепла. Метанол-сырец из сепаратора 8 поступает на ректификацию или используется непосредственно как топливо или добавка к топливу.

Разработанный в 70-х годах трехфазный синтез метанола используется в основном, для производства энергетического продукта. В качестве жидкой фазы в нем применяются стабильные в условиях синтеза и не смешивающиеся с метанолом углеводородные фракции нефти, минеральные масла, полиалкилбензолы. К указанным выше преимуществам трехфазного синтеза метанола следует добавить простоту конструкции реактора, возможность замены катализатора в ходе процесса, более эффективное использование теплового эффекта реакции. Вследствие это го установки трехфазного синтеза более экономичны по сравнению с традиционными двухфазными как высокого так и низко го давления. В табл. 12.2 приведены показатели работы установок трех- и двухфазного процесса одинаковой производительности 1800 т/сут.

Таблица 12.2. Показатели работы установок синтеза метанола

Решение

где г010^СН4=0,02

Табл. №3.Материальный баланс химико-технологической системы производства метанола на 1000т метанола.

Расчет основных технологических показателей процесса

Расходные коэффициенты по сырью (по CO):

(т.к. водород в избытке)

Теоретический расходный коэффициент:

стех=GСО/GСН3ОН =MСО/MСН3ОН СО/СН3ОН=28/32=0.875

Практический расходный коэффициент:

=G СО/G СН3ОН =920.276/1000=0.92

Конверсия CO

СО =100%(по условию).

Выход по основной реакции

=NСН3ОН / NСН3ОН стех= NСН3ОН/NСО( СН3ОН/СО)=31.25/32.867=0.95

=0.95 поскольку степень превращения равна 100%.