Установка конверсии природного газа в производстве метанола

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА КОНВЕРСИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА В ПРОИЗВОДСТВЕ МЕТАНОЛА(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Кротов Максим Викторович Карпович Олег Николаевич Валюшко Андрей Иванович Гринцевич Дмитрий Николаевич Хамчук Владимир Викторович Городник Олег Николаевич Лакомкин Александр Андреевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(57) 1. Установка конверсии природного газа в производстве метанола, включающая огневой подогреватель, подключенный к линии топливного газа и к линии дымовых газов, линию природного газа, проходящую через огневой подогреватель и подключенную последовательно к аппаратам сероочистки и аппаратам конверсии природного газа, линию конвертированного газа, подключенную к аппаратам конверсии природного газа, с установленными на ней рекуперативными охладителями первой и второй ступеней, подключенными к линиям 95312013.10.30 хладагента, отличающаяся тем, что к линии хладагента охладителя второй ступени подключена линия природного газа и выведена в линию природного газа перед огневым подогревателем, при этом охладитель второй ступени выполнен в виде кожухотрубчатого теплообменника и снабжен линией байпаса конвертированного или природного газа с установленной на ней запорно-регулирующей арматурой. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что огневой подогреватель снабжен линией байпаса природного газа с установленной на ней запорно-регулирующей арматурой.(56) 1. Караваев М.М., Леонов В.Е., Попов И.Г., Шепелев Е.Т. Технология синтетического метанола / Под ред. М.М.Караваева. - М. Химия, 1984. - С. 30, рис. 1.9 (прототип). Полезная модель относится к установкам химической технологии и может применяться для осуществления утилизационных теплообменных процессов в химической и нефтехимической промышленности, например, в производстве метанола при осуществлении процессов нагрева природного газа перед его каталитической очисткой от сернистых соединений. Прототипом полезной модели является установка конверсии природного газа в производстве метанола, включающая огневой подогреватель, подключенный к линии топливного газа и к линии дымовых газов, линию природного газа, проходящую через огневой подогреватель и подключенную последовательно к аппаратам сероочистки, аппаратам конверсии природного газа, линию конвертированного газа, подключенную к аппаратам конверсии природного газа, с установленными на ней рекуперативными охладителями первой и второй ступеней, подключенными к линиям хладагента 1. Недостатком известной установки является недостаточная экономичность из-за наличия существенных потерь тепла в окружающую среду. Причиной этого является использование воздуха в качестве хладагента в охладителе конвертированного газа второй ступени (аппарат воздушного охлаждения), который выбрасывается в окружающую среду. При этом затрачивается электроэнергия на привод вентиляторов аппаратов воздушного охлаждения, что также снижает экономичность установки. Задача, на решение которой направлена полезная модель, - повышение экономичности установки за счет исключения потерь тепла конвертированного газа в окружающую среду. Поставленная задача решается в установке конверсии природного газа в производстве метанола, включающей огневой подогреватель, подключенный к линии топливного газа и к линии дымовых газов, линию природного газа, проходящую через огневой подогреватель и подключенную последовательно к аппаратам сероочистки, аппаратам конверсии природного газа, линию конвертированного газа, подключенную к аппаратам конверсии природного газа, с установленными на ней рекуперативными охладителями первой и второй ступеней, подключенными к линиям хладагента, в которой, согласно полезной модели, к линии хладагента охладителя второй ступени подключена линия природного газа и выведена в линию природного газа перед огневым подогревателем, при этом охладитель второй ступени выполнен в виде кожухотрубчатого теплообменника и снабжен линией байпаса конвертированного или природного газа с установленной на ней запорнорегулирующей арматурой. Огневой подогреватель снабжен линией байпаса природного газа с установленной на ней запорно-регулирующей арматурой. Существенность отличий полезной модели заключается в следующем. К линии хладагента охладителя второй ступени подключена линия природного газа и выведена в линию природного газа перед огневым подогревателем. Такое решение обеспечивает утилизацию тепла конвертированного, что исключает потери тепла в окружающую 2 95312013.10.30 среду и повышает экономичность установки. Это выражается в снижении потребления топливного газа в огневом подогревателе на подогрев природного газа до необходимой температуры (температуры процесса каталитического гидрирования соединений серы из природного газа). Охладитель второй ступени выполнен в виде кожухотрубчатого теплообменника. Такое решение позволяет использовать технологический теплоноситель (в частности, природный газ), что обеспечивает возможность процесса утилизации тепла конвертированного газа. В прототипе такой возможности нет из-за использования аппарата воздушного охлаждения. Охладитель второй ступени снабжен линией байпаса конвертированного или природного газа с установленной на ней запорно-регулирующей арматурой. Такое решение обеспечивает управление температурным режимом установки, в частности - управление температурой как природного газа, так и температурой конвертированного газа, поступающего из установки на производство метанола. Такая схема управления исключает подогрев природного газа выше необходимой температуры процесса каталитической очистки от сернистых соединений, т.е. исключает перегрев природного газа. Это обеспечивает необходимую технологическую и эксплуатационную надежность установки. Огневой подогреватель снабжен линией байпаса природного газа с установленной на ней запорно-регулирующей арматурой. Такое решение позволяет отключать огневой подогреватель во время работы установки и производить на нем ремонтно-профилактические работы, что также повышает эксплуатационную надежность установки. Сущность полезной модели поясняется фигурами. На фиг. 1 - схема установки с регулированием температуры природного газа перед огневым подогревателем потоком природного газа. На фиг. 2 - схема установки с регулированием температуры природного газа перед огневым подогревателем потоком конвертированного газа. Установка конверсии природного газа в производстве метанола включает огневой подогреватель 1, аппараты 2 сероочистки, аппараты 3 конверсии природного газа (шахтный конвертор и трубчатый реактор), рекуперативные охладители 4 и 5 конвертированного газа первой и второй ступеней соответственно, выполненные в виде кожухотрубчатых теплообменников. Огневой подогреватель 1 подключен к линии 6 топливного газа и к линии 7 дымовых газов. Линия 8 природного газа заведена в линию 9 подачи хладагента охладителя 5 и из него линия 9 заведена в линию 8 природного газа перед огневым подогревателем 1. При этом охладитель 5 снабжен линией 10 байпаса природного газа, на которой установлена запорно-регулирующая арматура 11. Линия 8 проходит внутри огневого подогревателя 1 и подключена за пределами огневого подогревателя 1 последовательно к аппаратам 2 и аппаратам 3. Один из аппаратов 3 подключен к линии 12 кислорода. Линия 13 водяного пара, на которой установлен охладитель 4, подключена к линии 8 после аппаратов 2. Линия 13 является одновременно линией хладагента охладителя 4. Один из аппаратов 3 подключен к линии 15 конвертированного газа, на которой установлены охладители 4 и З. Огневой подогреватель 1 снабжен линией байпаса 16 природного газа,на которой установлена запорно-регулирующая арматура 17. Вариант схемы регулирования температуры природного газа перед огневым подогревателем 1 охладитель 5 снабжен линией 18 байпаса конвертированного газа, на которой установлена запорно-регулирующая арматура 19. Установка конверсии природного газа в производстве метанола работает следующим образом. Природный газ с температурой окружающей среды поступает в установку по линии 8 и вводится по линии 9 в рекуперативный охладитель 5 в его межтрубное пространство, где нагревается теплом конвертированного газа, реализуя процесс утилизации тепла конвертированного газа. Нагретый природный газ из охладителя 5 по линии 9 вводится в линию 8 и проходит через огневой подогреватель 1, обогреваемый дымовыми газами, полученными от сгорания топливного газа, поступающего по линии 6. Охлажденные дымовые газы по линии 7 выходят из огневого подогревателя 1 в атмосферу. Природный газ,3 95312013.10.30 нагретый до температуры процесса каталитической очистки от сернистых соединений,проходит по линии 8 через аппараты 2 сероочистки и очищается от сернистых соединений. Далее в очищенный природный газ вводится перегретый водяной пар по линии 13 и образуется парогазовая смесь необходимого состава для процесса конверсии. Перегрев пара происходит в охладителе 4 теплом конвертированного газа. Парогазовая смесь поступает по линии 8 в аппараты 3, в которых происходит парокислородная конверсия природного газа. Кислород, необходимый для процесса конверсии, вводится в один из аппаратов 3 по линии 12. Конвертированный газ выходит из аппарата 3 по линии 15 и поступает в охладитель 4, где охлаждается за счет передачи тепла водяному пару, обеспечивая его перегрев, необходимый для процесса конверсии, и обеспечивает первую ступень охлаждения конвертированного газа. После этого конвертированный газ поступает в охладитель 5 и охлаждается за счет нагрева поступающего природного газа, обеспечивая вторую ступень охлаждения конвертированного газа. Охлажденный конвертированный газ далее поступает на получение метанола. Для регулирования температуры нагрева природного газа и исключения ее выхода за пределы температуры каталитической очистки от сернистых соединений часть природного газа по линии 10 проходит мимо охладителя 5 без охлаждения и смешивается с нагретым потоком в линии 9. Конвертированный газ полностью проходит через охладитель 5. При этом количество природного газа, проходящего без охлаждения, регулируется запорно-регулирующей арматурой 11. В случае достижения смешанным потоком температуры каталитической очистки от сернистых соединений нагретый природный газ проходит, минуя огневой подогреватель 1, по линии 16 через запорно-регулирующую арматуру 17 в линию 8 - и по ней в аппараты 2 очистки от сернистых соединений. Возможен другой вариант регулирования температуры нагрева природного газа и исключения ее выхода за пределы температуры каталитической очистки от сернистых соединений. Природный газ полностью проходит через охладитель 5. Часть конвертированного газа по линии 18 проходит мимо охладителя 5 без охлаждения и смешивается с охлажденным потоком конвертированного газа за пределами охладителя 5 в линии 15. При этом количество конвертированного газа, проходящего без охлаждения,регулируется запорно-регулирующей арматурой 19. В случае достижении нагретым потоком природного газа температуры каталитической очистки от сернистых соединений нагретый природный газ проходит, минуя огневой подогреватель 1, по линии 16 через запорно-регулирующую арматуру 17 в линию 8 и по ней - в аппараты 2 очистки от сернистых соединений. Использование полезной модели в производстве метанола и водорода при нагрузке по природному газу 16000 нм/ч обеспечивает снижение потребления топливного газа (метан) в огневой подогреватель на 180 нм/ч. Экономия электроэнергии за счет отключения аппаратов воздушного охлаждения 22 кВтч. При этом снижается также расход оборотной воды в производстве метанола, затрачиваемой на охлаждение конвертированного газа, в тепловом эквиваленте на 1,7 Гкал/ч. Это обеспечивает повышение экономичности установки конверсии природного газа в производстве метанола. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5