СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ КУБОВОГО ОСТАТКА РЕГЕНЕРАЦИИ МЕТАНОЛА
METHOD OF RECYCLING THE DISTILLATION RESIDUE OF METHANOL RECOVERY

Изобретение относится к области технологии подготовки природного и попутного газа к транспорту и переработки газа, в частности к способам регенерации метанола (ингибитора гидратообразования), и может быть использовано в газовой, нефтяной и газоперерабатывающей промышленности.
В большинстве технических процессов по регенерации метанола образующийся кубовый остаток, содержащий иногда значительные количества метанола, отбрасывают в канализацию (Бухгалтер Э.Б. «Метанол и его использование в газовой промышленности». М.: Недра, 1986, с. 141-143), хотя метанол представляет собой токсичное вещество с достаточно низким пдк.
Известен (авторское свидетельство SU 1699950, опубл. 23.12.1991) способ регенерации метанола из высококонцентрированных сточных вод, образующихся при синтезе карбамидных смол из мочевины и формальдегида на производствах древесностружечных и древесноволокнистых плит. Сточные воды содержат метанол до 180 г/л, формальдегид до 50 г/л, аммиак до 25 г/л, уротропин в пределах 4-5 г/л, муравьиную кислоту в пределах 3-7 г/л при pH до 10. Для осуществления способа сточную воду подкисляют серной кислотой до pH 3-6,5 и проводят простую отгонку водно-метанольно-формальдегидной фракции при температуре кубовой жидкости 82-100°C. При этом в кубовой жидкости образуется взвесь твердого продукта коричневого цвета. Отогнанную водно-метанольно-формальдегидную фракцию направляют на ректификацию для получения товарного метанола. Степень утилизации метанола 98,1%. Кубовый остаток, содержащий остаточный метанол, после простой перегонки смешивают с кубовым остатком после ректификации, вводят в смесь гидроксид кальция до pH 9.5-10,5 и гидроксид натрия в количестве 12-14 мг/л и выдерживают при 80-95°C в течение 40-60 мин.
Недостатком известного способа является отсутствие переработки кубового остатка, содержащего метанол.
Известен также (патент RU 2496558, опубл. 27.10.2013) способ регенерации метанола из насыщенного водой раствора, включающий подачу насыщенного водой метанола через теплообменник и противонакипное устройство в среднюю часть ректификационной колонны, подачу в нижнюю часть ректификационной колонны из испарителя газообразной среды для разделения смеси метанола и воды с последующим сбором регенерированного метанола, причем используют объединение испарителя и ректификационной колонны в один вертикальный агрегат, при этом в качестве испарителя используют, по меньшей мере, одну тепловую трубу, в которой расположена, по меньшей мере, одна греющая труба.
Недостатком известного способа является отсутствие переработки кубового остатка, содержащего метанол.
Известен (патент RU 138474, опубл. 20.03.2014) способ регенерации метанола из водно-метанольного раствора с переработкой кубового остатка. При реализации известного способа кубовый остаток, содержащий значительное количество метанола, направляют в огневой испаритель, где происходит перевод метанола, а также воды в газообразное состояние, при этом минеральные примеси, присутствующие в кубовом остатке, оседают на стенках испарителя.
Недостатками известного способа следует признать отсутствие разрушения молекул метанола, поскольку огневой испаритель не разрушает молекулы органических веществ, а только переводит их в газообразное состояние (http://www.ngpedia.ru/id064963p2.html). Кроме того, при реализации известного технического решения происходит загрязнение поверхности используемого оборудования минеральными веществами, присутствующими в кубовом остатке.
Указанное решение принято в качестве ближайшего аналога.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного способа, состоит в разработке метода утилизации кубового остатка процесса ректификации метанола.
Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит в повышении эффективности утилизации метанола кубового остатка процесса регенерации метанола при одновременном упрощении аппаратурного оформления процесса и уменьшении загрязнения используемого оборудования отложением минеральных веществ.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ утилизации кубового остатка регенерации метанола. Согласно разработанному способу кубовый остаток процесса регенерации метанола подают в топку с последующим сгоранием органической фазы кубового остатка и испарением воды. Предпочтительно в качестве топки используют топочную камеру, используемую в процессе регенерации водно-метанольного раствора. Минеральные вещества, присутствующие в кубовом остатке, в условиях сгорания органических веществ в топке переходят в оксиды и их утилизируют вместе с топочной золой.
Как показали результаты измерений состава отходящих газов из топки в отходящих газах полностью отсутствует метанол. Следовательно, указанный технический результат достигнут, поскольку метанол кубового остатка уничтожен (утилизирован) полностью, поверхность используемого оборудования не загрязнена минеральными веществами, осевшими на дно топки в форме оксидов, а само оборудование значительно упрощено по сравнению с ближайшим аналогом.
Кубовый остаток обычно подают в топку распылением или в виде газовоздушной смеси.
Желательно использовать кубовый остаток с содержанием метанола не выше 50%. В противном случае возможно неполное сгорание метанола или возникает потребность дополнительного использования топлива.
Одновременно с подачей кубового остатка в топку возможна дополнительная подача в нее сероводорода, отделенного от природного газа, а также тяжелых углеводородных фракций.
Разработанный способ реализуют следующим образом.
При реализации способа подают насыщенный водой метанол через теплообменник и противонакипное устройство в среднюю часть ректификационной колонны, при этом в нижнюю часть ректификационной колонны из испарителя подают газообразную среду для разделения смеси метанола и воды с последующим сбором регенерированного метанола, причем используют объединение испарителя и ректификационной колонны в один вертикальный агрегат, при этом в качестве испарителя используют, по меньшей мере, одну тепловую трубу, в которой расположена, по меньшей мере, одна греющая труба. Обычно в качестве рабочего вещества тепловой трубы используют водный раствор метанола, предпочтительно с содержанием метанола от 30 до 90 масс. %, а в качестве газообразной среды, поступающей в ректификационную колонну, используют смесь паров воды и метанола при содержании метанола не выше 5% масс.
При регенерации метанола используют испаритель, состоящий из 16 греющих вертикальных труб диаметром 70 мм и длиной 1.5 м каждая. Греющие трубы помещены в цилиндрическую часть тепловой трубы диаметром ~1.2 м и расположены равномерно на окружности диаметром ~800 мм. В центре тепловой трубы выполнена цилиндрическая труба диаметром ~0.4 м, которая служит опускной трубой испарителя. В эту трубу поступает пар из греющих труб. Внизу опускная труба и греющие трубы соединены общим коллектором. Вверху греющие трубы выступают над поверхностью тепловой трубы на ~70 мм. Над греющими трубами установлена съемная решетка, ограничивающая унос капельной жидкости. Из цилиндрической части тепловой трубы в топочную камеру (печь) выступают от 3 до 50 труб диаметром 70 мм и длиной ~1.75 м каждая. Эти трубы вместе с верхней частью объединены общей полостью тепловой трубы, по меньшей мере, частично заполненной рабочей жидкостью (рабочим веществом). Испаряясь в нижней части тепловой трубы под действием тепла горелок и конденсируясь на поверхности греющих труб, рабочая жидкость передает тепло, необходимое для греющих труб. Замкнутая циркуляция рабочего вещества поддерживается действием массовых или капиллярных сил. В корпусе установки над греющими трубами установлены люки. Внизу коллектора под греющими трубами также расположен люк. Эти люки предназначены для очистки внутренней поверхности греющих труб. Все элементы выполнены из стали (предпочтительно Ст20). Боковая поверхность тепловой трубы покрыта теплоизоляцией. Топочная камера имеет внутреннюю футеровку. Кубовый остаток из ректификационной колонны по мере его сбора направляют в топку на сжигание.