Способ получения метанола

1. Способ получения метанола путем окисления метансодержащего газа кислородсодержащим газом при 370-450^oС и повышенном давлении при раздельной подаче реагентов в реактор при температуре подачи кислородсодержащего газа 30-50^oС, отличающийся тем, что, с целью повышения конверсии метана и выхода метанола, процесс осуществляют при рассредоточенной подаче кислородсодержащего газа по длине реактора с числом точек ввода больше одной при концентрации кислорода в точке смешения реагентов 1-4 об. и окисление ведут при давлении 5-20 МПа.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окисление осуществляют при 410^oС.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрация кислорода в точке смешения реагентов составляет 2,5 об.

Предлагается усовершенствованный способ получения метанола, находящего широкое применение в различных отраслях промышленности.
Цель изобретения повышение степени конверсии исходного реагента - метана и увеличение выхода метанола, которая достигается рассредоточенной подачей кислородсодержащего газа по длине реактора с числом точек ввода больше одной при концентрации кислорода в точке смешения реагентов 1 4 об.
Процесс окисления осуществляют в реакторном узле, изображенном на чертеже.
Реакторный узел состоит из ступеней I окисления, патрубков 2 подвода кислородсодержащего газа, межступенчатых теплообменников 3.
Метансодержащий газ, в частности природный газ, температурой 380 - 400^oC при давлении 5,0 20,0 МПа поступает на 1-ю ступень окисления реактора, кислородсодержащий газ, в частности воздух, температурой 30 - 50^oC при давлении 5,0 20,0 МПа также поступает на 1-ю ступень окисления. При 370 450^oC происходит процесс неполного окисления метансодержащего газа, послеоперационная смесь без промежуточной конденсации и сепарации продуктов реакций, охлаждаясь до 380 400^oС в межступенчатом теплообменнике 3, поступает на последующую ступень окисления.
П р и м е р 1. Природный газ состава, об. CH₄ 93,51; C₂H₆ 3,74; C₃H₈ 0,83; изо-С₄H₁₀ 0,10; н-С₄H₁₀ 0,16; С₅H₁₂ + высш.0,16 в + высш. 0,16 в количестве 760 нм³/ч под давлением 10,0 МПа нагревают до 380^oС и подают в смесительно-реакционный блок. На каждую ступень окисления подают воздух в количестве 102,7 нм³/ч при температуре 30 50^oC и давлении 10,0 МПа. На первой ступени окисления при температуре 380 - 410^oC, начальной концентрации кислорода в реакционном объеме 2,5 об. давлении 10,0 МПа происходит процесс неполного окисления компонентов природного газа. Получают реакционную смесь состава, об. CH₄ 79,09; C₂H₆ 3,20; C₃Н₈ 0,71; н-C₄H₁₀ 0,13; изо-C₄H₁₀ 0,08; C₅H₁₂ + + высш. 0,13; N₂ 11,81; CO 1,02; CO₂ 0,19; H₂ 0,50; CH₃OH 1,45; C₂H₅OH 0,028; C₃H₇OН 0,002; изо-C₄H₉OH 0,0009; CH₂O 0,210; CH₃COOH 0,008; (CH₃)₂О 0,03, CH₃C₂H₅O 0,04; (CH₃)₂CO 0,017; CH₃C₂H₅CO 0,005, H₂O 1,85. Температура реакционной газовой смеси на выходе из первой ступени 410 - 420^oC, после контакта с поверхностью межступенчатого теплообменника реакционная газовая смесь охлаждается до 380^oC и без промежуточной конденсации и сепарации продуктов реакции поступает на 2-ю и 3-ю ступени окисления. После 3-й ступени окисления реакционная смесь поступает в холодильник-конденсатор и сепаратор, где жидкая фаза отделяется от непрореагировавшего газа. После сепаратора непрореагировавший газ состава, об. CH₄ 69,21; C₂H₆ 2,80; C₃H₈ 0,63; изо-C₄H₁₀ 0,07; н-С₄H₁₀ 0,12; C₅H₁₂ + высш. 0,12; N₂ 18,81; CO₂ 0,31; CO 1,92; H₂ 1,30, либо возвращается в цикл на дальнейшую переработку, либо направляется на технологические нужды. Метанольный продукт состава, мас. CH₃OH 50,79; C₂H₅OН 1,71; C₃H₇OH 0,15; изо-С₄H₉OH 0,10, CH₂O 10,08; CH₃COOH 0,52; (CH₃)₂O 2,32; CH₃C₂H₅O 2,92; (CH₃)₂CO 1,38; CH₃C₂H₅CO 0,18; H₂O 29,85, в количестве 90 кг/ч поступает в блок емкостей, а затем на ректификацию с целью отделения метанола, формальдегида и других органических кислородсодержащих продуктов.
Содержание целевых органических веществ составляет 60,87 мас. в том числе метанола 50,79 мас. формальдегида 10,08 мас. общее количество получаемого продукта 90 кг/ч, конверсия метана в целевые органические продукты 5,43% (СH₃OH 4,47% CH₂O 0,95% ), селективность процесса по полезным продуктам (спирты, формальдегид, эфиры, кетоны, оксид углерода, водород) 92,43% Результаты этого примера, а также всех последующих примеров приведены в таблице.
П р и м е р 2. Условия проведения процесса отличаются от указанных в примере 1 тем, что температуру в реакционном объеме каждой ступени поддерживают 365^oC.
П р и м е р 3. Условия проведения процесса отличаются от указанных в примере 1 тем, что температуру в реакционном объеме каждой ступени поддерживают 455^oC.
П р и м е р 4. Условия проведения процесса отличаются от указанных в примере 1 тем, что начальную концентрацию кислорода в реакционном объеме поддерживают 0,9 об,
П р и м е р 5. Условия проведения процесса отличаются от указанных в примере 1 тем, что начальную концентрацию кислорода в реакционной смеси поддерживают 4,5 об.
П р и м е р 6. Условия проведения процесса отличаются от указанных в примере 1 тем, что давление в реакционном объеме поддерживают 4,5 МПа.
П р и м е р 7. Условия проведения процесса отличаются от указанных в примере 1 тем, что давление в реакционном объеме поддерживают 21 МПа.
П р и м е р 8. Условия проведения процесса отличаются от указанных в примере 1 тем, что газ проходит 15 ступеней окисления.
П р и м е р 9. Условия проведения процесса отличаются от указанных в примере 1 тем, что температуру в реакционном объеме каждой ступени поддерживают 370^oC.
П р и м е р 10. Условия проведения процесса отличаются от указанных в примере 1 тем, что температуру в реакционном объеме каждой ступени поддерживают 450^oC.
П р и м е р 11. Условия проведения процесса отличаются от указанных в примере 1 тем, что давление в реакционном объеме поддерживают 5,0 МПа.
П р и м е р 12. Условия проведения процесса отличаются от указанных в примере 1 тем, что давление в реакционном объеме поддерживают 20,0 МПа.
П р и м е р 13. Условия проведения процесса отличаются от указанных в примере 1 тем, что начальную концентрацию кислорода в реакционной смеси поддерживают 1,0 об.
П р и м е р 14. Условия проведения процесса отличаются от указанных в примере 1 тем, что начальную концентрацию кислорода в реакционной смеси поддерживают 4,0 об.
Предлагаемый способ позволяет повысить конверсию метана за один проход с 9,5 до 50% и выход метанола с 0,62 до 20 кг/м³ c. ТТТ1 ТТТ2
Изобретение относится к способам получения низших алифатических спиртов, в частности метанола, который имеет разнообразное применение. Повышение степени конверсии метана и увеличение выхода метанола достигается другими условиями подачи реагентов в реактор. Метанол получают окислением СH₄-содержащего газа при температуре 370 - 450^oC и давлении 5 - 20 МПа О₂- содержащим газом, имеющим температуру 30 - 50^oC. Процесс осуществляют при рассредоточенной подаче О₂-содержащего газа по длине реактора с числом точек ввода больше одной при концентрации кислорода в точке смешения реагентов 1-4 об. %. Окисление ведут предпочтительно при 410^oC и концентрации О₂ 2,5 об.%. Способ позволяет повысить конверсию метана за один проход с 9,5 до 50% и выход метанола с 0,62 до 20 кг/м³ c. 2 з.п.ф-лы. 1 табл., 1 ил.