Особенности ведения технологического режима в производстве метанола Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

литературными данными, что говорит о возможности рекомендовать исследуемую глину в технологии производства строительных силикатных материалов. В связи с этим глина месторождения Союзное представляют интерес для дальнейшего исследования их физико-химических свойств.

Список литературы

1. Лебедев М.С., Жерновский И.В., Фомина Е.В., Фомин А.Е. Особенности использования глинистых пород при производстве строительных материалов // Строительные материалы, 2015. № 9. С. 67-71.

2. Соколов В.Н. Глинистые породы и их свойства // Соросовский образовательный журнал, 2000. Т. 6. № 9. С. 59-65.

3. Ходыкин Е.И. Техногенные минеральные добавки для производства портландцементного клинкера: монография. Белгород: Изд-во БЕЛГТАСМ, 2003. 96 с.

4. Saikia N.J. et al. Cementitious properties of Metakaolin normal Portland Cement Mixture in the presence of petroleum effluent treatment plant sludge. Cement and Concrete Research. № 32, 2002. Р. 1717-1724.

ОСОБЕННОСТИ ВЕДЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА В ПРОИЗВОДСТВЕ МЕТАНОЛА Печатнов Г.В.

Печатное Георгий Владимирович - главный инженер, центральный отдел технического контроля, компания «Еврохим», предприятие «Невинномысский Азот», магистр по автоматизации технологических процессов и производств, кафедра информационных систем, электропривода и автоматики, Невинномысский технологический институт (филиал) Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский федеральный университет, г. Невинномысск

Аннотация: в статье рассмотрены особенности синтеза процесса метанола. Влияние примесей на параметры синтеза. Проблемы существующего регулирования процесса. Ключевые слова: синтез метанола, ацетилен, перегрев реактора.

Особенности процесса получения метанола на АО «Невинномысский Азот» заключаются в использовании в качестве сырья синтез-газа, побочного продукта производства ацетилена. В свою очередь, состав синтез-газа характеризуется наличием примесей, которые оказывают существенное влияние на процесс синтеза. Средний состав синтез-газа представлен в таблице 1.

№ пп Наименование компонентов Концентрация, % об.

1. водород Н2 61,0

2. оксид углерода СО 27,0

3. диоксид углерода СО2 3,3

4. метан СН4 5,6

5. азот N2 2,0

6. кислород О2 0,3

7. аргон Аг 0,2

8. ацетилен С2Н2 0,1

9. этилен С2Н4 0,3

10. пары воды Н2О 0,2

Присутствие в составе синтез-газа примесей кислорода, ацетилена и этилена способствует протеканию экзотермических реакций (1) - (3):

С2Н2 + Н2 ^ С2Н4 + 174,7 кДж (1)

С2Н4 + Н2 ^ С2Н6 + 135,7 кДж (2)

2Н2 + О2 ^ 2Н2О + 489,4 кДж (3)

Реакция (3) протекает в две стадии:

2СО + О2 ^ 2СО2 + 571,5 кДж (4) 2Н2 + 2СО2 ^ 2СО + 2Н2О - 82,1 кДж (5)

Приведенное в таблице 1 содержание кислорода, ацетилена и этилена в синтез-газе является допустимым, тепловой эффект экзотермических реакций (1) - (3) не вызывает сильного перегрева в реакторе синтеза метанола. Температура реакционных газов на выходе из реактора синтеза составляет примерно 255 °С, при норме не более 280°С [1, с. 2].

При перегреве реактора синтеза выше 280°С происходит:

1) снижение селективности процесса за счет повышения скорости образования побочных продуктов и парафинов;

2) увеличение степени превращения диоксида углерода в воду, что приводит к увеличению процентного содержания воды в метаноле-сырце;

3) уменьшение срока эксплуатации катализатора.

При повышении температуры выше 290°С способствует:

1) выделению и кристаллизации мелкодисперсной меди в более крупные агломераты, в результате чего активность катализатора резко снижается;

2) потере прочности таблеток - катализатор рассыпается;

3) резкому снижению активности катализатора по причине термического спекания.

Работа при температурах ниже 2100С приводит к повышенному образованию парафинов.

В процессе синтеза метанола образуется небольшое количество метана в результате реакции метанирования. Метанирование активизируется определенными катализаторными ядами, особенно никелем и железом. Вода является попутным

22

продуктом в реакции метанирования и любое увеличение количества воды, которое не объясняется преднамеренными изменениями технологического режима, должно контролироваться в метаноле-сырце и исследоваться.

Ведение процесса при температурах выше 3200С становится опасным, так как в результате реакции метанирования, которая сопровождается интенсивным выделением тепла:

СО + 3Н2 = СН4 + Н2 + 49,2 ккал (6) СО2 + 4Н2 = СН4 + 2Н2О + 39,1 ккал (7)

возможны локальные перегревы катализатора и его спекание.

При нарушениях технологического режима, неисправности оборудования содержание в синтез-газе ацетилена может увеличиваться до 0,5^0,8, а кислорода до 1% об. В этом случае тепловой эффект в результате протекания реакций (1) - (3) вызывает повышение температуры в реакторе синтеза выше 280°С.

Для регулирования и поддержания оптимальной температуры в зоне реакции синтеза метанола поступление в реактор циркуляционного газа (ц.г.) осуществляется тремя потоками:

1) ц.г. в количестве 180000 нм3/час с температурой 145°С после рекуперационного теплообменника поступает в слой катализатора;

2) ц.г. в количестве 130000 нм3/час с температурой 145°С после рекуперационного теплообменника поступает в пластины встроенного теплообменника реактора синтеза на высоту 25 и 50 % высоты теплообменных пластин, считая от верха теплообменника;

3) ц.г. в количестве 20000 нм3/час с температурой 40°С без подогрева в рекуперационном теплообменнике поступает на встречу потоку в центральный коллектор для регулирования температуры циркуляционного газа на входе в адиабатический слой катализатора.

Таким образом, мы видим, что управление контуром синтеза сложный многомерный процесс в котором, уменьшение расхода газа, спровоцирует рост температуры реактора ввиду ее экзотермичной природы.

Появление примесей ацетилена и кислорода, также невозможно предугадать по продолжительности, что дополнительно усложняет контроль температуры в реакторе.

Автоматическое и ручное регулирование расхода циркуляционного газа по потокам 1, 2 и 3 осуществляется в зависимости от роста температуры в слоях катализатора, т.е. регулирование температуры в реакторе синтеза во многом происходит с запаздыванием, когда процесс перегрева уже начался.

С целью устранения имеющихся недостатков в системе регулирования температуры в реакторе синтеза метанола предлагается изменить подход к регулированию следующим образом: поддержание заданной температуры в реакторе синтеза путем изменения расхода циркуляционного газа по потокам 1, 2 и 3 осуществлять на основании показаний газоанализаторов ацетилена и кислорода, установленных на линии синтез-газа.

Список литературы

1. Технология синтетического метанола. Под ред. М.М. Караваева. М. Химия, 1984.

240 с.

2. Постоянный технологический регламент производства метанола. № 80.