УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО БЕНЗИНА ИЗ АЛИФАТИЧЕСКОГО СПИРТА, В ЧАСТНОСТИ МЕТАНОЛА

Полезная модель относится к установкам для получения бензина. Установка может быть использована в нефтехимической и газовой промышленности для получения бензина из метанола или других алифатических спиртов.
Получение бензина из алифатического спирта, в частности из метанола, обычно осуществляют в реакторах полочного типа, а для съема тепла высоко экзотермической реакции осуществляют ввод холодного сырьевого потока в межполосное пространство, не достигая при этом изотермического режима работы реактора.
Известна установка каталитического получения бензина из углеводородного сырья, пат.№1806171 A3, C10G 35/04 опуб. 30.03.93, содержащая ректификационные колонны сырья и продуктов реакции, соединенные с конденсаторами и сепараторами дистиллятов, устройства каталитической переработки сырья и обеспечения теплом процессов ректификации, выполненные в виде реакторно-тепловых блоков. Каждый из блоков представляет из себя циркуляционный газоход, состоящий из дымососа и установленных по ходу движения газа - теплоносителя теплогенератора и реакторного блока, содержащего установленные последовательно по ходу движения газа - теплоносителя перегреватель сырьевой фракции, каталитический реактор, испаритель сырьевой фракции, перегреватель кубовых продуктов ректификационных колонн, подогреватель сырья. Между реакторным блоком и дымососом установлен патрубок отвода избыточного отработанного газа - теплоносителя.
Установка может содержать узел получения регенерирующего газа реакторно-теплового блока.
Признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются следующие:
- установка каталитического получения бензина из углеводородного сырья содержит ректификационную колонну продуктов реакции, конденсатор-холодильник, сепаратор и устройства каталитической переработки сырья, выполненные в виде реакторно-тепловых блоков, а также узел получения регенерирующего газа. Недостатком такой установки является сложность конструкции.
Кроме того, использование в качестве регенерирующего газа дымовых газов, удаляемых из реакторно-тепловых блоков, создает проблемы, связанные с выводом из системы воды, образующейся в результате сжигания углеводородного газа с кислородом воздуха, и приводит к загрязнению оборудования и снижению его проходимости вследствии отложения сажи на внутренней поверхности технологического оборудования.
К недостаткам следует также отнести сложность приготовления регенерирующего газа, получаемого путем сжигания отходящих с установки углеводородных газов.
Известна другая установка каталитической переработки прямогонных фракций газового конденсата в высокооктановые топлива (Л.Г.Агабалян и др. "Химия и технология топлив и масел", №5, 1988 г., с.6-7), содержащая насадочную колонну с пароподогревателями и сепарирующей емкостью для подготовки сырья, печь, каталитические реактора и рекуперативный теплообменник, а также блок стабилизации катализата, включающий газосепаратор, связанный технологическими трубопроводами через межтрубное пространство теплообменника и пароперегреватель с питательной частью первой ректификационной колонны, имеющей в верхней части дефлегматор, представляющий собой холодильник-конденсатор и рефлюксную емкость, а в кубовой части - пароподогреватель продуктов. Кубовая часть первой колонны связана технологическим трубопроводом через пароподогреватель с питательной частью второй ректификационной колонны, верх которой через межтрубное пространство теплообменника и воздушный холодильник связан с рефлюксной емкостью для осуществления холодного орошения верха колонны. Кубовая часть второй колонны снабжена пароподогревателем продуктов.
Признаками, общими с заявляемой полезной моделью, являются следующие:
- установка каталитического получения высокооктанового бензина из углеводородного сырья содержит печь, рекуперативный теплообменник, каталитический реактор, газосепаратор, ректификационную колонну, а также теплообменники и соединительные трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой.
Недостатком такой установки является сложность конструкции блока стабилизации катализата, содержащего две колонны со своими сепарирующими емкостями, нагревателями, холодильниками и трубопроводной обвязкой. Установка не имеет в своем составе самостоятельного блока подготовки газовой смеси для регенерации катализатора, что затрудняет автономное применение такой установки на объектах первичной переработки нефти и газового конденсата в промысловых условиях, когда объекты зачастую находятся в отдаленных районах.
Кроме того, данная установка не предназначена для получения бензина из алифатических спиртов, и в частности из метанола, изопропанола.
Специфической особенностью процесса превращения метанола в бензин является большой экзотермический эффект реакции - около 417 ккал/моль превращенного метанола, что вызывает рост температуры до 600°С и выше. Эта особенность во многом определяет выбор технологии и аппаратурного оформления процесса. Получение бензина из метанола обычно осуществляют в реакторах со стационарным или кипящим слоем катализатора. Реактор с кипящим слоем катализатора обеспечивает хороший отвод тепла и может работать в практически изотермическом режиме. Однако аппаратурное оформление процесса с кипящим слоем катализатора намного сложнее, чем со стационарным. В системе со стационарным слоем катализатора для решения проблемы отвода тепла реакции используют два реактора с рециркуляцией газа после сераратора второго реактора. В первом реакторе в ходе дегидратации метанола в промежуточный продукт - диметиловый эфир выделяется до 20% тепла процесса, что в сочетании с рециркуляцией газа обеспечивает условия близкие к изотермическим.
-1
-1
Основой процесса является катализатор синтеза, главным компонентом которого служит цеолит типа ZSM. Катализатор способен функционировать по технологии со стационарным слоем свыше 200 часов, в течение которых можно переработать 800 кг метанола/кг катализатора. Оптимальный выход бензина (84-89% с учетом алкилата) получен при температуре на входе в реактор 343-360°С, на выходе 404°С, давлении 2,1 МПа, объемной скорости подачи метанола 1,6 ч и соотношении газа - рецикла 4-6. По технологии с кипящим слоем катализатора выход бензина 75-80% получают при температуре 400-415°С, давлении 0,1-0,3 МПа и объемной скорости подачи метанола 1-2 ч.
Фракционный состав и октановые числа синтетического и нефтяного бензина аналогичны. Отличительной чертой бензина из метанола является повышенное содержание дурола
2
3
12
В патентах США №5,191,142 и №5,602,289 описана технология процесса MTG (метанол в бензин), внедренная по технологии Mobil на заводе в Новой Зеландии. Переработке подвергается смесь метанола и олефинов С-С. Присутствие метанола в реакционной смеси позволяет увеличить активность и селективность в реакции образования бензина и олефинов до С, а также срок службы катализатора. Рост активности в присутствии метанола позволяет использовать в процессе катализаторы на основе цеолитов Y и аморфные алюмосиликаты.
Недостатками процесса является то, что MTG катализаторы являются очень чувствительными к наличию воды в метаноле и температуре реакции (при низких
температурах обладают низкой активностью, при высоких температурах происходит их дезактивация). Высоки капитальные и текущие затраты в связи с проблемами, связанными с тепловыми балансами на установке.
2
3
2
2
3
2
3
Известны способы получения бензина непосредственно из метанола. Так, в патенте РФ №1153501 превращение метанола осуществляют в реакторе при 410-430°С, давлении 0,6-0,8 МПа на содержащем цеолит типа ZSM катализаторе со связующим - гамма-АlО. В способе предусмотрено охлаждение продуктов, конденсацию и сепарацию их с выделением газов конверсии метанола, воды и целевых продуктов и рециркуляцию охлажденных газов конверсии метанола в реактор. Процесс проводят в реакторе, имеющем 2-14 последовательно увеличивающиеся на 10-20% по объему реакционные зоны, чередующиеся с зонами, заполненными инертным материалом, куда подают циркуляционный газ в количестве, увеличивающемся от зоны к зоне на 10-20%, при уменьшении объемной скорости подачи сырья и продуктов реакции от зоны к зоне на 10-30%. С целью увеличения выхода целевого продукта и повышения его октанового числа в качестве катализатора используют композицию, состоящую из 31-49 мас.% цеолита типа ZSM, имеющего мольное отношение SiO: АlО 30-87, и 51-69 мас.% связующего - гамма-АlО.
2
3
12
В патентах США №5191142 и №5602289 описана технология процесса MTG (метанол в бензин), внедренная по технологии Mobil на заводе в Новой Зеландии. Переработке подвергается смесь метанола и олефинов С-С. Присутствие метанола в реакционной смеси позволяет увеличить активность и селективность в реакции образования бензина и олефинов до С, а также срок службы катализатора. Рост активности в присутствии метанола позволяет использовать в процессе катализаторы на основе цеолитов Y и аморфные алюмосиликаты. Недостатками процесса является то, что MTG катализаторы являются очень чувствительными к наличию воды в метаноле и температуре реакции (при низких температурах обладают низкой активностью, при высоких температурах происходит их дезактивация). Высоки капитальные и текущие затраты в связи с проблемами, связанными с тепловыми балансами на установке.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является известная полезная модель - установка каталитического получения высокооктанового бензина из углеводородного сырья (ПМ, RU 4746, 16.08.1997).
Известная установка содержит четыре реакторных модуля, каждый из которых включает соединенные между собой каталитический реактор, рекуперативный теплообменник и печь. Модули подключены к сырьевому насосу и холодильнику нестабильного конденсата, т.е. в каждом модуле сырьевой насос через рекуперативный теплообменник и печь подключен к каталитическому реактору, который, в свою очередь, соединен с холодильником нестабильного катализата через рекуперативный теплообменник. Холодильник нестабильного катализата соединен с газосепаратором, низ которого связан со входом ректификационной колонны через пароподогреватель. Ректификационная колонна снабжена в верхней части встроенным дефлегматором, а в кубовой части - встроенным подогревателем. Кубовая часть колонны соединена с водяным холодильником стабильного катализата и, кроме того, подключена ко входу колонны через циркуляционный насос и пароподогреватель.
Оборудование установки снабжено соединительными трубопроводами с запорно-регулирующей арматурой.
Блок подготовки регенерирующего газа содержит воздушный компрессор, подключенный через ресиверы к мембранной установке разделения воздуха, которая через ресиверы для обогащенного азотом воздуха подключена к каталитическим реакторам через печи.
Недостатком известной установки - полезной модели является сложность ее - она содержит несколько реакторных модулей и кроме того она не предназначена для получения бензина из алифатических спиртов, например из таких как метанол, изопропанол.
Задачей заявляемой полезной модели является создание простой компактной установки, способной эффективно осуществлять процесс каталитического получения высокооктанового бензина из алифатических спиртов, таких как метанол, изопропанол например.
Поставленная техническая задача достигается установкой получения синтетического бензина из алифатического спирта (метанола, изопропанола и др.), включающей каталитический реактор, печь реакторного блока, рекуперативные теплообменники, газосепаратор, ректификационную колонну, холодильник нестабильного катализата, соединенный с каталитическим реактором и газосепаратором, а также теплообменники и соединительные трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой,
дополнительно содержит воздушный холодильник, соединенный с рекуперативными теплообменниками и газосепаратором, а также дополнительные холодильники, соединенные с ректификационной колонной, емкость с химически очищенной водой, соединенную с каталитическим реактором, при этом каталитический реактор со стационарным слоем цеолитсодержащего катализатора попеременно работает в режиме реакции и режиме регенерации с отводом тепла реакции с помощью размещенных в нем тепловых труб, а печь реакторного блока соединена через рекуперативные теплообменники с циркуляционным компрессором отделения регенерации блока получения спирта, в том числе метанола, буферную емкость-сепаратор, соединенную с циркуляционным компрессором и газосепаратором.
Установка снабжена блоком подготовки циркулирующего (циркуляционного) регенерирующего газа, связанным с каталитическим реактором через рекуперативный теплообменник и циркуляционный компрессор.
Установка содержит линию возврата кубового продукта для осуществления циркуляции.
Установка также содержит линию смешения циркуляционного газа с алифатическим спиртом, например с метанолом.
Установка также содержит линии рецикла (рециркуляции) в каталитический реактор газов сепарации катализата и непрореагировавшего спирта, например метанола, обеспечивающие регулирование температуры и выхода целевого продукта (бензина).
Итак, данная установка содержит два блока, соединенные между собой: блок конверсии алифатического спирта, в частности метанола, блок стабилизации бензина и снабжена отделением регенерации (рекуперации), подготовки циркуляционного газа блока получения спирта, в частности метанола из синтез-газа.
Реакторный блок конверсии алифатического спирта, например метанола, изопропанола содержит сырьевую (1) емкость Е-1; каталитический (2) реактор Р-1; рекуперативные (3, 4, 5) теплообменники T-1a, T-1б, Т-1в (испаритель); печь (6) реакторного блока П-1; воздушный (7) холодильник ХВ-1; (8, 9, 10) насосы Н-1, Н-2, Н-4; емкость (11) с химически очищенной водой Е-4; холодильник (12), захоложенный спиртом, например метанолом, Х-1; трехфазный (13) газосепаратор С-1.
Ректификационный блок установки содержит соединенные между собой колонну (14) стабилизатор К-1; (15, 16) насосы Н-3, Н-5; (17, 18) теплообменники Т-3, Т-4; (19, 20) холодильники Х-2, Х-3; рефлюксную (21) емкость Е-3; продуктовую (22) емкость Е-2.
Отделение регенерации блока синтеза алифатического спирта содержит соединенные между собой буферную (23) емкость - сепаратор С-2; (24) сепаратор С-3; циркуляционный (25) компрессор ПК-1; (26) холодильник Х-4.
Оборудование установки, заявленной в качестве полезной модели, снабжено соединительными трубопроводами.
На схеме (фиг.) показаны технологические потоки: кислородсодержащее сырье, синтез-газ, воздух, технический азот, реакционная вода, стабильный катализат, газ регенерации, бензин и т.д.
В предлагаемой установке при осуществлении экзотермических процессов конверсии спиртов в бензин тепловую энергию отводят из зоны реакции при теплообмене зоны реакции с поверхностью тепловых труб в зоне испарения. В качестве рабочей жидкости используют воду. Выделенная в химическом процессе тепловая энергия расходуется в зоне испарения тепловой трубы на испарение горячей воды. Пары поступают по тепловым каналам в зону конденсации, охлаждаемую конвективным теплообменом с охлаждающим агентом или испарением охлаждающего агента, где конденсируются и передают охлаждающему агенту тепловую энергию, поглощенную в зоне испарения при фазовом переходе. В предпочтительном случае температура охлаждающего агента ниже температуры в зоне реакции не менее, чем на 10 градусов. Конденсат возвращается в зону испарения тепловой трубы. Тепловые трубы позволяют точно дозировать количество тепловой энергии, отводимой из зоны реакции. Расчет показывает, что теплообмен с зоной реакции будет осуществляться достаточно интенсивно при использовании тепловых труб диаметром не более 300 мм, расположенных на расстоянии 150 мм. Степень приближения к изотермическим условиям в этом случае будет определяться разностью температур в зоне реакции и в паровом канале трубы. Зона реакции включает твердый катализатор, размещенный между тепловыми трубами.
Установка для получения синтетического бензина из метанола отличается тем, что используется изотермический реактор со стационарным слоем катализатора с отводом тепла с помощью тепловых труб, попеременно работающий в режиме реакции и в режиме
3
3
регенерации. Поток сырья подогревается до 400-430°С. В качестве катализатора используется модифицированный катализатор с использованием цеолита группы пентасилов. Температура процесса повышается во времени реакционного цикла. Экзотермический тепловой эффект реакции 420 ккал/кг превращенного метанола. Теплосъем в реакторе обеспечивается отводом тепла реакции с помощью тепловых труб, охлаждаемых за счет испарения воды с получением водяного пара или другого теплоносителя. Дополнительное регулирование температурного режима и увеличение выхода бензина достигаются за счет рециркуляции в реактор газов сепарации катализата (300-1500 м/м катализатора) и рециркуляции не прореагировавшего метанола.
Реакция проводится при пониженной температуре в режиме неполной конверсии метанола, что позволяет существенно снизить концентрацию в бензине ароматических углеводородов до 15-20% (в т.ч. бензола менее 1%), а образующиеся газы с повышенным содержанием (до 20%) олефиновых углеводородов в ходе их рециркуляции дополнительно превратить в бензин.
3
3
Через 400 часов осуществляется перевод работы реактора в режим регенерации. Проводится продувка азотом по выводу горючих из системы, после чего осуществляется окислительная регенерация катализатора азото-воздушной смесью. В течении регенерации температура регенерации поднимается с 280°С до 530°С и начальная концентрация кислорода в азото-воздушной смеси поднимается с 0,5 до 18% объемных. Расход азото-воздушной смеси в процессе регенерации 500-800 нм/час на 1 мкатализатора. В этих условиях время регенерации составляет 120-150 ч.
Основными показателями процесса с использованием предлагаемой установки являются следующие:
Конверсия метанола - не менее 80-95%,
Выход жидких углеводородов - 35-38% мас. на прореагировавший исходный метанол,
Максимальная температура реакции - 430°С,
Максимальная температура регенерации - 550°С,
-1
Объемная скорость подачи метанола - 0,5-1,2 ч,
-1
-1
Межрегенерационный пробег катализатора при объемной скорости 1 ч и степени конверсии метанола 95% при объемной скорости 1 ч и степени конверсии метанола 95% составляет 400 час.
На фиг. схематично изображена принципиальная технологическая схема установки конверсии метанола в синтетический бензин.
В емкость Е-1 (1) поступает сырьевой 98,5% метанол и рецикл метанола из блока регенерации установки получения метанола. В сырьевой емкости измеряются: температура; давление, регулируемое с помощью газовой линии из рефлюксной Е-3 емкости (21) или азотной подушкой; уровень, регулируемый клапаном на потоке сырья с установки получения метанола. Измеряется расход метанола, поступающего на переработку, который регулируется клапаном на потоке метанола из Е-1 емкости (1). Анализируется качество метанола-сырца, поступающего на установку.
Метанол из Е-1 емкости (1) насосом Н-1 (8) с давлением до 1,5 МПа подается на установку переработки метанола. Для углубления переработки метанола и регулирования качества продукта в схеме используется рецикл, поэтому нагретое и испаренное сырье перед печью П-1 (6) смешивается с циркулирующим газом сепарации катализата, подаваемым с помощью циркуляционного компрессора ПК-1 (23) и также предварительно нагретым. Расход рециркулирующего газа, поступающего на смешение, измеряется и регулируется числом оборотов двигателя компрессора.
Нагрев и испарение метанола осуществляются соответственно в рекуперативном теплообменнике Т-1б (4) типа «труба в трубе» и испарителе с погружными змеевиками Т-1а (3) за счет тепла газопродуктовой смеси, выходящей из реактора Р-1 (2). Нагрев циркулирующего газа осуществляются в рекуперативном теплообменнике Т-1в (5) типа «труба в трубе» за счет тепла газопродуктовой смеси после рекуперативного теплообменника Т-1б (4). Затем нагретые потоки смешиваются, и общий газосырьевой поток с температурой 100-150°С поступает в печь реакторного блока П-1 (6). Измеряется температура газосырьевой смеси после блока теплообменников Т-1а, б, в (3, 4, 5).
После нагрева в печи П-1 (6) до 360-430°С пары газосырьевой смеси подаются в реактор Р-1 (2). Регулирование температуры смеси после П-1 (6) производится с помощью изменения расхода топлива на горелки печи. Измеряется расход топливного газа на печь.
3
Каталитичекое превращение метилового спирта в компоненты моторного топлива осуществляется в Р-1 реакторе (2) при давлении 1,0 МПа. Р-1 реактор (2) работает попеременно в режиме реакции и в режиме регенерации с межрегенерационным пробегом не менее 400 часов. Общий объем катализатора в реакторе составляет 0,5 м. Температурный режим реактора регулируется для поддержания определенной конверсии сырья на протяжении всего реакционного цикла. Снятие тепла экзотермической реакции происходит через поверхность теплообменных труб, размещенных в реакционном пространстве, верхняя часть которых охлаждается испаряющейся водой, водяной пар затем используется как источник тепла на установке для нагрева куба колонны стабилизатора Т-4 (18). Измеряется давление в реакторе, регулируемое клапаном на
сдувке в топливную сеть в емкости Е-1 (1), перепад давления по реактору; температуры входного потока, выходного потока и на 3-х уровнях катализаторного слоя в 4-х точках по сечению. Регулирование производится по усредненному значению температуры в точках измерения по слою катализатора с помощью изменения давления вырабатываемого пара (коррекция контура регулирования давления пара в Е-4 емкости (11) по температуре в реакторе).
Задание на значение регулируемой температуры в реакторе производится в зависимости от расхода и состава сырья, расхода продукта после трехфазного С-1 газосепаратора (13), содержания метанола после С-1 газосепаратора (13), тепловой нагрузки на реактор и других параметров.
Подача воды (конденсата) осуществляется из Е-4 емкости (11) насосом Н-4 (10). В Е-4 емкости (11) измеряются: температура; давление, регулируемое клапаном на выдаче пара с коррекцией по температуре в реакторе; уровень, регулируемый клапаном на потоке питательной воды. Измеряется расход воды, поступающей в зону теплосъема реактора, который регулируется клапаном на потоке воды из Е-4 емкости (11) по уровню в зоне охлаждения тепловых труб.
Измеряются температуры корпуса реактора с помощью поверхностных термопар, расположенных в 12 точках по поверхности реактора.
Защита реактора по давлению осуществляется с помощью предохранительного клапана на потоке на входе Т-1а теплообменника (3).
После того, как происходит закоксовывание катализатора в реакторе, осуществляется перевод реактора в режим регенерации.
Пары продукта реакции (катализата) с температурой 360-430°С из Р-1 реактора (2) последовательно проходят по змеевику испарителя метанола - рекуперативного Т-1а теплообменника (3), по кольцевому пространству рекуперационного Т-1б теплообменника (4) подогрева метанола, затем по кольцевому пространству рекуперационного Т-1в теплообменника (5) подогрева циркулирующего газа.
Затем, после охлаждения газопродуктовой смеси в воздушном ХВ-1 холодильнике (7), в Х-1 холодильнике (12), захоложенным 85% метанолом, катализат разделяется в трехфазном С-1 сепараторе (13). В С-1 сепараторе (13) измеряется температура, регулируемая расходом хладоагента на Х-1 холодильник (12); давление; уровень, который регулируется числом оборотов двигателя Н-2 насоса (9); уровень раздела жидких фаз, регулируемый клапаном на выводе водного слоя из С-1 газосепаратора (13). Измеряются расходы жидких фаз из С-1 газосепаратора (13) и периодически их состав.
Газ из С-1 газосепаратора (13), после отбора балансового количества в топливную сеть, поступает через буферную С-2 емкость-сепаратор (23) на всасывающую линию циркуляционного ПК-1 компрессора (25). В буферной С-2 емкости-сепараторе (23) измеряются: давление; уровень, регулируемый периодическим сбросом жидкости в дренаж; температура. Клапаном на потоке балансового количества газа, отводимого в топливную сеть или на вход дизель-генератора, стабилизируется давление в Р-1 реакторе (2).
Жидкий конденсат расслаивается и отстаивается в С-1 газосепараторе (13), водный слой направляется на регенерацию в ректификационном блоке установки получения метанола, а жидкие органические продукты Н-2 насосом (9) направляются на предварительный подогрев в Т-3 теплообменнике (17) и ректификацию в К-1 колонне-стабилизаторе (14), работающей при давлении 1,2 МПа.
С низа К-1 колонны (14) отбирается стабильный высокооктановый компонент бензина и после охлаждения в Т-3 теплообменнике (17) и Х-2 холодильнике (19) собирается в продуктовой Е-2 емкости (22) и выводится с установки в качестве товарного.
3
4
Верхний погон К-1 колонны (14) охлаждается в Х-3 холодильнике (20), захоложенным метанолом, и собирается в рефлюксной Е-3 емкости (21). Жидкий органический конденсат (фракция С-С) из Е-3 емкости (21) Н-3 насосом (15) подается на орошение К-1 колонны (14). Из Е-3 емкости (21) осуществляется газовая сдувка в топливную сеть. Для продувки блока стабилизации бензина предусмотрена линия сдувки газовой фазы из Е-3 емкости (21) на свечу. Для пуска установки предусмотрена линия возврата кубового продукта после Х-2 холодильника (19) в С-1 емкость (13) для организации циркуляции.
В К-1 колонне (14) измеряются: давление верха колонны, регулируемое газовой сдувкой из рефлюксной Е-3 емкости (21); температура верха, регулируемая расходом флегмы с помощью изменения числа оборотов двигателя Н-3 насоса (15); температура в зоне питания; температура в кубе колонны, регулируемая клапаном на потоке греющего пара на Т-4 испаритель (18); температура в двух промежуточных точках по высоте колонны; давление внизу колонны; уровень, регулируемый клапаном на выдаче бензина с установки. Измеряются расход бензина и периодически его состав, качественные показатели.
3
4
В Е-3 емкости (21) измеряется давление, температура и уровень, регулируемый клапаном на линии части жидкостного потока после Н-3 насоса (15), отводимого из Е-3 емкости (21), при работе с продуктовой фракцией С-С. В случае отсутствия
3
4
необходимости получения фракции С-С уровень регулируется либо изменением температуры в рефлюксной Е-3 емкости (21), либо задействуется схема раздельного регулирования давления верха К-1 колонны (14) клапаном на шлемовой трубе и регулирования давления в рефлюксной Е-3 емкости (21) клапаном на линии сдувки газа. В этом случае регулирование уровня производится коррекцией задания на регулирование давления в рефлюксной Е-3 емкости (21).
Циркулирующий газ с нагнетания ПК-1 компрессора (25) после охлаждения в Х-4 холодильнике (26) проходит С-3 сепаратор (24) и поступает в линию смешения с метанолом перед Т-1 теплообменниками (3, 4, 5). Из С-3 сепаратора (24) по мере накопления отводится жидкая фаза в С-1 газосепаратор (13). В С-3 сепараторе (24) измеряются: давление; температура, регулируемая расходом хладоагента на Х-4 холодильник (26); уровень, регулируемый клапаном на выходном потоке жидкости из С-3 сепаратора (24) на С-1 газосепаратор (13).
РЕЖИМ РЕГЕНЕРАЦИИ
Решение о переводе реактора с режима реакции на режим регенерации осуществляется по значениям:
- температуры в реакторе;
- перепада давления по реактору;
- конверсии сырья в реакторе,
Регенерация осуществляется при давлении 0,8-1,0 МПа азото-воздушной смесью, циркулирующей при помощи ПК-1 компрессора (25). Для нагрева газа регенерации служат Т-1 теплообменники (3, 4, 5) и П-1 печь (6). Выйдя из реактора, газовая смесь охлаждается в Т-1 теплообменниках (3, 4, 5), Х-1 холодильнике (12) и поступает в С-1 и С-2 сепараторы (13, 23), где из газа выделяется небольшое количество жидкости.
Выделившаяся жидкость сбрасывается в систему канализации химзагрязненных сточных вод. Перед поступлением газовой фазы в буферную С-2 емкость-сепаратор (23) и до смешения с потоками азота, воздуха происходит сдувка части циркулирующего потока на свечу (при продувках, азото-воздушной регенерации), газ из буферной С-2 емкости-сепаратора (23) поступает на всасывающую линию циркуляционного ПК-1 компрессора (25).
2
Азот поступает из заводской сети. Измеряется расход азота на ПК-1 компрессоре (25), регулируемый клапаном на потоке азота на ПК-1 компрессоре (25). Задание на требуемое значение расхода производится в зависимости от содержания СО, СО в линии сдувки и других параметров.
Воздух забирается из заводской системы. Измеряется давление воздуха. Измеряется расход воздуха на ПК-1 компрессоре (25), регулируемый клапаном на потоке воздуха на ПК-1 компрессоре (25). Задания на значения расхода воздуха производятся в зависимости от требуемой концентрации кислорода в потоке на нагнетании ПК-1 компрессора (25). Потоки азота и  воздуха смешиваются с циркулирующей азото-воздушной смесью и поступают на всасывающую линию ПК-1 компрессора (25).
В Р-1 реакторе (2) контролируется давление, регулируемое при помощи клапана на сдувке на свечу, температура на входе, температура на выходе, температуры на 3-х уровнях по катализаторному слою в 4-х точках по сечению. Регулирование температурного режима производится по температуре в «горячей точке» и по максимальному перепаду температуры по слою с помощью изменения температуры на входе в реактор и изменения давления пара в Е-4 емкости (11).
2
2
Задание на значения регулируемой температуры, концентрации кислорода во входном потоке на реактор, содержание СO, СО производится по определенному алгоритму в зависимости от температурного уровня в реакторах, содержания кислорода на входе и выходе из реактора, концентраций СО и СО. Время регенерации - 120 часов. Срок службы катализатора не менее 1 года.
В результате переработки метанола получаются следующие продукты:
3
2
1
2
1. Газ с низшей теплотой сгорания не менее 13500 ккал/нм, молекулярным весом ~28, содержанием Н до 23% об., C-C до 36% об. Газ отводится с установки в топливную сеть с давлением не ниже 9,5 ата и частично используется на собственные нужды.
2. Высокооктановый компонент бензина:
октановое число по исследовательскому методу - 92-96;
октановое число по моторному  методу - 84-86;
давление насыщенных паров - не более 500 мм рт.ст.;
содержание бензола - до 1% мас.
3. Вода с содержанием метанола 41% мас., направляемая для регенерации метанола с последующим возвратом его на установку получения синтетического бензина.
Материальный баланс установки получения синтетического бензина из метанола и расходные показатели установки приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1.
Материальный баланс установки получения бензина из метанола.
Наименование потока
Выход
кг/ч
тыс. т/год *
% мас. на сырье
1
2
3
4
Взято:
Сырье - 98% метанол, в т.ч.
180
1,107
100,0
метанол
176,5
1,085
98,0
Рецикл метанола-сырца, в т.ч.
63,5
0,39
35,27
метанол
62
0,381
34,44
Итого:
243,5
1,497
135,27
Получено:
Газовая сдувка, в т.ч.
15
0,092
8,33
сепаратора
8
0,049
4,44
колонны
7
0,043
3,89
Синтетический бензин
60,5
0,372
33,61
Водо-метанольная смесь, в т.ч.
168
1,033
93,33
метанол
62
0,381
34,44
Итого:
243,5
1,497
135,27
* число рабочих дней в году принято 6150
За счет теплосъема в реакторе вырабатывается 105 кг/ч водяного пара 18 ата, на собственные нужды расходуется 10 кг/ч пара (на обогрев куба стабилизатора).
Таблица 2.
Расходные показатели установки получения бензина из метанола. (Расчет выполнен на 1, 107 тыс. т/год сырья)
Наименование статьи расхода
Размерность
Расход в час
Расход в год
Расход на 1 т сырья
Азот
тыс. нм<sup>3</sup>
0,0045***
9
0.008
Воздух
тыс. нм<sup>3</sup>
0,006***
11
0.01
Топливный газ
т
0,009**
60
0,054
Пар (собств.)
т
0,01**
61,5
0,056
Электроэнергия *
тыс. кВт
0,0081***
61
0,055
Катализатор (1 загрузка в год)
кг
375
0.34
* без учета потребления холодильным агрегатом (потребность в холоде на установке - 30 кВт, расход хладоагента (захоложенный 85% метанол) до 850 кг/ч.** максимальный расход - в режиме реакции*** максимальный расход - режиме регенерации