WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Процесс получения метанола проводится в реакторе синтеза метанола. Для достижения более полной степени превращения метанола предусматривается циркуляция синтез-газа с постоянной выдачей из цикла продувочных газов для поддержания заданного уровня «инертов». Реактор синтеза метанола представляет собой колонну, на полках которой расположен катализатор.

Регулирование температуры в зоне катализа реактора синтеза осуществляется автоматически подачей холодного синтез-газа по байпасным линиям. Поток холодного газа отбирается с нагнетания компрессорного агрегата. Процесс регулирования температуры в зоне катализа очень важен, т.к. определяет срок службы катализатора. Для выбранного низкотемпературного медь-цинк-алюминиевого катализатора нового поколения СНМ-1 (Северо-донецкий низкотемпературный, метанольный) температура в реакторе синтеза должна быть в диапазоне от 200 до 280 °С. Минимальная температура, при которой начинает с заметной скоростью протекать реакция синтеза метанола на катализаторе СНМ-1, равна 200 °С. По мере потери активности катализатора эта температура повышается до 230-240 °С. Выбор данного катализатора обусловлен в первую очередь тем, что давление необходимое для реакции синтеза в данном случае составляет всего 5,0 МПа. Для сравнения, рабочее давление при использовании цинк-хромового катализатора составляет 25,0 – 40,0 МПа. Снижение давления позволяет повысить безопасность процесса и одновременно значительно снизить капитальные затраты на оборудование (в т.ч. компрессорное).

Процесс производства метанола проходит с выделением большого количества теплоты, которое должно отводиться с целью поддержания оптимальной температуры в процессах синтеза метанола и компримирования конвертированного газа. Это необходимо для достижения оптимальных конверсий сырья, выходов целевых продуктов и производительности систем, а также обеспечения безопасных условий проведения процесса. Кроме того, эндотермический процесс конверсии парогазовой смеси протекает при высокой температуре, а последующее разделение реакционных продуктов в сепараторах протекает при более низких температурах. В этом случае реакционную смесь необходимо охлаждать. Таким образом, необходима технологическая проработка схем утилизации и рекуперации тепловых потоков.

В работе предложена схема утилизации тепловых потоков, представленная на рисунке 3. Теплота дымовых газов, образующихся при сжигании топлива, используется в теплообменниках блока теплоиспользующей аппаратуры конвективной зоны печи риформинга.

Далее проанализированы особенности предложенного варианта интеграции установки производства метанола (УПМ) с технологическими объектами УКПГ. На рисунке  4 представлен методический поход к разработке «интегрированной технологии».

Рисунок 3 - Схема утилизации энергии тепловых потоков установки

производства метанола

Рисунок 4 - Схема интеграции объектов УПМ с технологическими объектами УКПГ

Четвертая глава посвящена изложению методов и результатов исследования влияния технологических параметров процессов, протекающих в аппаратах установки получения метанола, на эффективность ее работы. Рассмотрены следующие вопросы:

- методика проведения экспериментальных исследований и их приборное обеспечение (рисунок 5);

- исследование технологических параметров на эффективность работы установки (соотношение исходных реагентов парогазового риформинга, влияние температур процессов).

При выборе оптимального технологического режима установки было необходимо не только найти наиболее эффективные режимы работы каждого аппарата, но и установить взаимосвязи между отдельными аппаратами и блоками аппаратов. Подобная оптимизация связана с определенными трудностями, причиной которых является высокая размерность исходной задачи. Поэтому общая задача была разбита на два этапа: вначале оптимизировалась работа отдельных аппаратов, а затем осуществлялась оптимизация технологического режима всей установки в целом.

1 – расходомер пара; 2- расходомер природного газа (поступающего в подогреватель);

3 – температура (конвертируемого газа на выходе из печи риформинга);

4 – газоанализатор (на содержание CO, CO2, H2, СH4 в конвертированном газе);

5 – массовый расходомер метанола (целевого продукта)

Рисунок 5 - Схема расположения приборов, показания которых использовались

при оптимизации технологического режима установки производства метанола

В результате проведенных исследований получены практически важные результаты по влиянию технологических параметров на эффективность работы установки производства метанола.

Соотношение исходных реагентов парогазового риформинга. С целью изучения влияния на состав конвертированного газа на выходе из печи риформинга и на выход метанола выполнен ряд экспериментов с различными соотношениями «водяной пар : метан» в исходной парогазовой смеси. Наибольший практический интерес представляло определение оптимального соотношения водяного пара и метана в исходной парогазовой смеси с точки зрения выхода товарного метанола из колонны ректификации (при его концентрации 93 % масс.). На рисунке 6 приведены результаты исследования зависимости выхода товарного метанола от соотношения водяного пара и метана в исходной парогазовой смеси, поступающей в печь риформинга. Оптимальным найдено соотношение «водяной пар: газ» в исходной парогазовой смеси 3,0 : 1. В этом случае при незначительном коксообразовании на поверхности катализатора обеспечивается практически максимальный выход товарного метанола.

Рисунок 6 - Зависимость выхода товарного метанола от соотношения водяного пара и метана в исходной парогазовой смеси, поступающей в печь риформинга

Влияние температуры на процессы риформинга парогазовой смеси и синтеза метанола. Оптимальная температура процессов, используемых на установке производства метанола, зависит от природы и концентрации исходных реагентов (природного газа и водяного пара), степени превращения их в продукты реакции, давления в реакторе и степени активности катализатора. Заметное течение реакции риформинга на никелевом катализаторе НИАП-03-01 начинается при 780 оС. Максимальная температура, при которой протекает деструкция катализатора, составляет 1200 оС. Широкий диапазон разрешенных температур для катализатора конверсии позволил произвести ряд экспериментов для определения оптимальной рабочей температуры процесса конверсии парогазовой смеси и выяснить влияние температуры на выход продуктов данной реакции.

На рисунках 7 и 8 представлены зависимости состава конвертированного газа и выхода метанола от температуры процесса риформинга. Как видно на рисунке 8 выход метанола растет с увеличением температуры процесса риформинга. Это связано с увеличением в составе конвертированного газа, поступающего в реактор синтеза метанола, диоксида и оксида углерода, являющихся сырьем по отношению к процессу синтеза метанола. Ограничивающим фактором в данном случае является процесс коксообразования в реакторе риформинга, скорость которого возрастает с повышением температуры риформинга и температуры реакционных труб печи риформинга. Оптимальной в данном случае является температура процесса риформинга, составляющая 795 – 800 оС.

Рисунок 7 - Зависимость состава конвертированного газа от температуры риформинга

Что касается влияния температуры на синтез метанола, то из-за высокой чувствительности катализатора к температурному режиму специальные исследования не проводились и температура в реакторе принималась в соответствии с рекомендациями разработчиков катализатора (220 – 240 оС). Эффективность работы колонны синтеза метанола на этом температурном режиме подтверждена в ходе эксплуатации установки.

Таким образом, в результате проведенных систематических экспериментальных исследований найден оптимальный режим работы метанольной установки (рекомендуемые режимные параметры ее работы представлены в диссертации).

Рисунок 8 - Зависимость выхода товарного метанола от температуры риформинга

Пятая глава посвящена обоснованию экологической безопасности эксплуатации малотоннажных установок производства метанола в районах Крайнего Севера.

Была поставлена и решена задача минимизации негативного воздействия на окружающую природную среду технологии малотоннажного производства метанола в промысловых условиях, в том числе по выбросам газов в атмосферу, сточным водам в водоем и твердым отходам. При этом сбросы и выбросы минимизировались и утилизировались в целом по УКПГ (т.е. суммарно по установкам подготовки газа и производства метанола). В итоге полученные удельные показатели потребления основных природных ресурсов, электроэнергии, а также удельного водопотребления, водоотведения и выбросов загрязняющих веществ в атмосферу оказались ниже, чем на крупных производствах метанола (в работе дано сравнение много- и малотоннажных установок по соответствующим показателям). Разработанные технические решения обеспечили экологическую безопасность производства метанола на Юрхаровском ГКМ и позволили отказаться от транспортировки метанола на месторождение наземным и водным транспортом (что исключило экологические риски в случаях аварийных ситуаций при доставке метанола).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

1 Проведен анализ работы систем подготовки газа и конденсата многопластовых залежей Юрхаровского ГКМ, и выявлены недостатки проектных решений. Исследованы вопросы сокращения технологических потерь ингибитора гидратообразования - метанола на установках комплексной подготовки газа (на примере Юрхаровского месторождения), и обоснована целесообразность разработки технологий производства метанола в промысловых условиях.

2 Разработаны новые энерго- и ресурсосберегающие технологические схемы промысловой подготовки скважинной продукции многопластовых месторождений Крайнего Севера, в которых используется изоэнтропийное расширение газового потока и обеспечиваются рациональные параметры технологического процесса (температурный уровень минус 30 оС, температуры выходных потоков газа и конденсата 0….минус 2 оС). Показано, что при добыче сеноманского газа до 10 – 15 % от объемов добычи валанжинских газов целесообразно проводить их совместную промысловую подготовку с использованием в качестве холодопроизводящего процесса расширение потока валанжинского газа.

3 Проанализированы возможные направления адаптации к промысловым условиям методов получения метанола с использованием в качестве сырья природного газа (метана). Из альтернативных технологий (неполное окисление природного газа и получение метанола через промежуточную стадию конвертированного газа) по технико-экономическим и экологическим соображениям обоснованы преимущества второй технологии.

4 Разработана и обоснована комплексная технологическая схема совместной подготовки скважинной продукции многопластовых месторождений с вариантами технологии производства метанола из природного газа. Технология включает промысловую подготовку газа и конденсата на температурном уровне минус 30 оС, обеспечивает требуемые температурные параметры выходных потоков газа и конденсата 0… минус 2 оС, позволяет отодвинуть сроки ввода ДКС, а также сократить затраты на предупреждение гидратообразования за счет интеграции установки получения метанола в состав УКПГ.

5 Разработаны технологический процесс и аппаратное оформление установки малотоннажного производства метанола. При этом благодаря высокой степени интеграции в УКПГ и эффективной схеме утилизации энергии тепловых потоков капитальные затраты на сооружение установки снижены более чем в два раза.

6 Впервые на базе газового промысла, расположенного в районе Крайнего Севера, создана совмещенная с УКПГ опытно-промышленная установка производства метанола производительностью 12,5 тыс. тонн в год. На этой установке проведены экспериментальные исследования и установлены рациональные технологические параметры получения метанола из природного газа – термодинамические режимы конверсии парогазовой смеси и реактора синтеза, а также соотношение расходов водяного пара и метана (3 : 1).

7 Обоснована экологическая безопасность разработанных интегрированных технологий производства метанола для экосистем районов Крайнего Севера.

8 Выполнены расчеты экономической эффективности малотоннажного производства метанола на Юрхаровском ГКМ: внутренняя норма рентабельности составила 28,11 %, окупаемость проекта простая – 2,5 года, дисконтированная – 3,25 года.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1 Юнусов Р.Р. Новый метод получения метанола в промысловых условиях /Р.Р.Юнусов // Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. – М.: ИРЦ Газпрома, 2004.-№1.-С.25-34.

2 Юнусов Р.Р. Усовершенствованная технология получения метанола из природного газа в промысловых условиях / Р.Р.Юнусов // Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. – М.: ИРЦ Газпрома, 2004.-№2.-С.3-10.

3 Юнусов Р.Р. Новая технология получения метанола из природного газа через синтез газ в промысловых условиях / Р.Р.Юнусов // Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. – М.: ИРЦ Газпрома, 2004.-№4.-С.22-31.

4 Истомин В.А. Производство, регенерация и утилизация метанола в промысловых условиях / В.А.Истомин, В.Г.Квон, Р.Р.Юнусов, Д.Н.Грицишин // Обзор. информ. Сер. Разработка газовых и газоконденсатных месторождений.- М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2005.- 72 с.

5 Юнусов Р.Р. Особенности строительства малотоннажных производств метанола в газодобывающих районах Крайнего Севера / Р.Р.Юнусов // Химическая техника. - 2006.-№8.-С.21-22.

6 Юнусов Р.Р. Экологические аспекты малотоннажного производства метанола в газодобывающих районах Крайнего Севера / Р.Р.Юнусов, А.А.Кудрин, С.Н.Шевкунов, С.А.Дедове, С.Н.Ушаков, К.Г.Лятс, А.П.Самойлов // Газовая промышленность. - 2007.-№12.- С. 52-54.

7 Лятс К.Г. Интегрированные технологии производства метанола в промысловых условиях / К.Г. Лятс, Р.Р.Юнусов, А.А.Кудрин // Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности (Теоретические и прикладные аспекты).- М.: ГЕОС, 2007.- С. 152.

8 Юнусов Р.Р. Метанол на Крайнем Севере / Р.Р.Юнусов, С.Н. Шевкунов // Материалы 3-й Международной конференции «МЕТАНОЛ 2007», Москва, 16 апреля 2007 года (опубликовано на сайте www.methanol.ru).

9 Юнусов Р.Р. Опыт создания малотоннажной установки метанола в условиях Крайнего Севера / Р.Р.Юнусов // Oil&Gas Journal (Russian issue). - 2007.- №10.- P. 75-77.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»