УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ СИНТЕЗ-ГАЗА

Полезная модель может быть использована в химической промышленности, а именно для получения углеводородов и, в частности, для получения углеводородов каталитической конверсией синтез-газа. Получаемые при этом жидкие углеводородные фракции могут быть использованы для производства автобензина и/или дизельного топлива.
Наиболее близкой к заявленной полезной модели является установка каталитического синтеза углеводородного продукта из монооксида углерода и водорода (синтез-газ), включающая источник синтез-газа, компрессор и, по крайней мере, два последовательно установленных блока синтеза, каждый из которых состоит из последовательно установленных реактора синтеза, теплообменника и сепаратора, а также трубопроводы, соединяющие отдельные комплектующие элементы установки (патент США №7,067,561, приоритет от 16.06.2004).
Недостатком данной установки является то, что при ее функционировании общий объем конверсии оксида углерода составляет не более 85%, кроме этого возможны локальный перегрев катализатора и высокое гидравлическое сопротивление слоя катализатора движению газовой смеси, что приводит к дезактивации катализатора и дополнительным энергозатратам на компримирование газовой смеси. Более того, с помощью известного способа получают только высококипящие тяжелые фракции.
При создании настоящей полезной модели решались технические задачи повышения общего объема конверсии оксида углерода до 95%, исключения локального перегрева катализатора и снижения гидравлического сопротивления каталитического слоя движению газовой смеси за счет применения реакторов радиального типа, смешения части непрореагировавшего газа после последнего блока синтеза с исходным синтез-газом, а также получения низкокипящих углеводородных фракций за счет включения в установку дополнительного холодильника-конденсатора, сепаратора выделения низкокипящих (легких) фракций и сборника низкокипящих жидких фракций.
Технический результат - разработана установка получения жидких низкокипящих и высококипящих углеводородов из синтез-газа с общим объемом конверсии оксида углерода до 95%.
Поставленная задача решалась тем, что в установке каталитического синтеза углеводородного продукта из монооксида углерода и водорода (синтез-газа), включающей линию подачи синтез-газа от источника синтез-газа на установку, компрессор, по крайней мере, два последовательно размещенных блока синтеза, каждый из которых состоит из последовательно установленных реактора синтеза, теплообменника-холодильника и сепаратора, линию остаточных газов, а также трубопроводы, соединяющие отдельные комплектующие элементы установки, согласно предлагаемой полезной модели установка снабжена двумя ресиверами, теплообменником-подогревателем, установленными после каждого сепаратора сборниками высококипящих фракций, линией подачи части остаточных газов в линию подачи синтез-газа от источника синтез-газа на установку, печью дожига, реактор синтеза выполнен в виде реактора радиального типа, теплообменники-холодильники блоков синтеза объединены линией циркуляции теплоносителя, ресиверы размещены до и после компрессора, теплообменник-подогреватель установлен после второго ресивера и перед первым реактором синтеза, после последнего блока синтеза последовательно размещены холодильник-конденсатор, сепаратор выделения низкокипящих фракций, сборник низкокипящих фракций и линия вывода низкокипящих фракций с установки, установленные после сепараторов блоков синтеза сборники высококипящих фракций объединены между собой линией вывода высококипящих фракций с установки, из сепаратора выделения низкокипящих фракций выходит линия остаточных газов, которая разделена на линию подачи части остаточных газов в линию подачи синтез-газа от источника синтез-газа на установку и на линию подачи части остаточных газов в печь дожига.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема установки получения жидких углеводородов из синтез-газа, состоящая из трех блоков синтеза. Установка может содержать большее число блоков синтеза.
Установка включает линию 1 подачи синтез-газа от источника синтез-газа, по которой синтез-газ поступает в первый ресивер 2, соединенный со вторым ресивером 3 через компрессор 4. Второй ресивер 3 соединен со входом теплообменника-подогревателя 5.
Установка снабжена тремя блоками синтеза, каждый из которых состоит из последовательно установленных (соответственно) радиальных реакторов 6, 7 и 8, теплообменников-холодильников 9, 10 и 11, сепараторов выделения высококипящих (тяжелых) жидких фракций 12, 13 и 14, сборников высококипящих (тяжелых) жидких фракций 15, 16 и 17.
Выход теплообменника-подогревателя 5 соединен со входом радиального реактора 6 первого блока синтеза.
Важнейшие достоинства реактора радиального типа заключаются в равномерном распределении газа в слое катализатора, что препятствует локальному перегреву катализатора, а также в низком гидравлическом сопротивлении, которое практически не меняется в ходе эксплуатации.
Выходы газовой фазы сепараторов 12 (первого блока синтеза) и 13 (второго блока синтеза) соединены со входами радиальных реакторов 7 (второго блока синтеза) и 8 (третьего блока синтеза) соответственно, а выход газовой фазы сепаратора 14 соединен со входом холодильника-конденсатора 18.
Выходы высококипящих (тяжелых) жидких фракций сепараторов 12, 13 и 14 соединены со входами сборников высококипящих (тяжелых) жидких фракций 15, 16 и 17 соответственно.
Выходы жидкой фазы сборников высококипящих (тяжелых) жидких фракций 15, 16 и 17 объединены между собой линией 19 вывода тяжелых фракций с установки.
Выходы газообразной фазы сборников высококипящих фракций 15, 16 и 17 объединены между собой линией 20 вывода тэнковых газов с установки.
Выход холодильника-конденсатора 18 соединен со входом сепаратора 21 выделения низкокипящих (легких) фракций. Выход жидкой фазы низкокипящих фракций сепаратора 21 соединен со входом сборника 22 низкокипящих (легких) фракций. Сборник 22 низкокипящих (легких) фракций снабжен линией 23 вывода низкокипящих (легких) фракций с установки.
Сепаратор 21 снабжен линией 24 остаточных (не прореагировавших) газов, которая разделена на линию 25 подачи части остаточных газов в линию подачи синтез-газа от источника синтез-газа на установку до первого ресивера и на линию 26 подачи части остаточных газов в печь дожига (условно не показана).
Теплообменники-холодильники 9, 10 и 11 блоков синтеза объединены линией 27 циркуляции теплоносителя (например, масла), которая содержит теплообменник 28 и насос 29.
Холодильник-конденсатор 18 и теплообменник 28 объединены линией 30 циркуляции теплоносителя (например, оборотной воды).
Предлагаемая установка получения жидких углеводородов из синтез-газа работает следующим образом. Синтез-газ подается на установку по линии 1 от источника синтез-газа и смешивается с остаточным газом, подаваемым по линии 25, затем смесь синтез-газа и остаточного газа (далее газовая смесь) поступает в первый ресивер 2, предназначенный для обеспечения постоянного давления смеси на входе в компрессор 4. В компрессоре 4 газовая смесь сжимается до давления 5,0÷7,5 МПа. Затем газовая смесь из компрессора 4 подается во второй ресивер, который обеспечивает постоянство давления газовой смеси на входе теплообменника-подогревателя 5 (который может быть выполнен электрическим), где газовая смесь подогревается до температуры 195÷205°С, а потом направляется в радиальный реактор 6 первого блока синтеза.
В радиальном реакторе 6 в результате экзотермической реакции газовая смесь разогревается до температуры 220÷240°C. После радиального реактора 6 газовая смесь с температурой 220÷240°C направляется в теплообменник-холодильник 9, где охлаждается теплоносителем, например, маслом АМТ-300, до температуры 195÷205°C. Затем газовая смесь направляется в сепаратор 12 выделения высококипящих (тяжелых) фракций, из которого выводятся высококипящие (тяжелые) фракции, которые направляются в сборник высококипящих (тяжелых) фракций 15, а также газовая фаза, направляемая в радиальный реактор 7 второго блока синтеза. Из сборника 15 высококипящие (тяжелые) фракции направляются в линию 19 вывода высококипящих (тяжелых) фракций из установки для дальнейшей переработки. Выделенные в сборнике 15 высококипящих (тяжелых) фракций тэнковые газы направляются в линию 20 вывода тэнковых газов с установки на печь дожига.
Поступившая в радиальный реактор 7 второго блока синтеза газовая фаза в результате экзотермической реакции разогревается до температуры 220÷240°C. После радиального реактора 7 газовая смесь с температурой 220÷240°C направляется в теплообменник-холодильник 10, где охлаждается теплоносителем, например, маслом АМТ-300, до температуры 195÷205°C. Затем газовая смесь направляется в сепаратор 13 выделения высококипящих (тяжелых) фракций, из которого выводятся высококипящие (тяжелые) фракции, которые направляются в сборник высококипящих (тяжелых) фракций 16, а также газовая фаза, направляемая в радиальный реактор 8 третьего блока синтеза. Из сборника 16 высококипящие (тяжелые) фракции направляются в линию 19 вывода высококипящих (тяжелых) фракций из установки для дальнейшей переработки. Выделенные в сборнике 16 высококипящих (тяжелых) фракций тэнковые газы направляются в линию 20 вывода тэнковых газов с установки на печь дожига.
Поступившая в радиальный реактор 8 третьего блока синтеза газовая фаза в результате экзотермической реакции разогревается до температуры 220÷240°C. После радиального реактора 8 газовая смесь с температурой 220÷240°C направляется в теплообменник-холодильник 11, где охлаждается теплоносителем, например, маслом АМТ-300, до температуры 110÷120°C. Затем газовая смесь направляется в сепаратор 14 выделения высококипящих (тяжелых) фракций, из которого выводятся высококипящие (тяжелые) фракции, которые направляются в сборник высококипящих (тяжелых) фракций 17. Из сборника 17 высококипящие (тяжелые) фракции направляются в линию 19 вывода высококипящих (тяжелых) фракций из установки для дальнейшей переработки. Выделенные в сборнике 17 высококипящих (тяжелых) фракций тэнковые газы направляются в линию 20 вывода тэнковых газов с установки на печь дожига.
Выделенная в сепараторе 14 газовая фаза направляется в холодильник-конденсатор 18, где охлаждается оборотной водой до температуры 40÷50°C, и далее поступает в сепаратор 21 выделения низкокипящих (легких) фракций. Жидкая фаза низкокипящих (легких) фракций сепаратора 21 подается в сборник 22 низкокипящих (легких) фракций, из которого легкие низкокипящие фракции выводятся с установки через линию 23 для дальнейшей переработки. Выделенные в сборнике 22 низкокипящих (легких) фракций тэнковые газы направляются в линию 20 вывода тэнковых газов с установки на печь дожига.
Остаточные газы из сепаратора 21 выделения низкокипящих (легких) фракций направляются в линию 24 остаточных газов, которая разделена на линию 25 подачи части остаточных газов в линию 1 подачи синтез-газа от источника синтез-газа на установку и на линию 26 подачи части остаточных газов в печь дожига (условно не показана).
Для обеспечения работы теплообменников-холодильников 9, 10 и 11 блоков синтеза теплоноситель (например, масло), циркулирует по замкнутому контуру линии 27, которая содержит теплообменник 28 и насос 29, а холодильник-конденсатор 18 и теплообменник 28 объединены линией 30 циркуляции теплоносителя (например, оборотной воды).
В результате эксплуатации предлагаемой установки общий объем конверсии оксида углерода доходит до 95%.