Спосіб одержання оксиду вуглецю

Предлагаемое изобретение относится к области химии, в частности к получению оксида углерода. Известен способ получения оксида углерода, включающий пароуглекислотную конверсию углеводородов нефти, компримирование полученного конвертированного газа компрессором, очистку газа от диоксида углерода и низкотемпературное разделение газа на оксид углерода и водород [1]. Известный способ предусматривает использование в качестве исходного сырья углеводородов нефти. Недостатком известного способа является недостаточная его экономичность вследствие повышенного расхода исходного сырья, а также высокое содержание побочных продуктов, например метана, в готовом продукте - оксиде углерода. Содержание метана в готовом продукте составляет более 3 об.%. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения оксида углерода, включающий компримирование природного газа и диоксида углерода, очистку природного газа от сернистых соединений, пароуглекислотную конверсию природного газа, очистку полученного конвертированного газа от диоксида углерода, охлаждение, соединение его с испаренным газом, полученным в процессе низкотемпературного разделения газа, осушку газа и низкотемпературное разделение газа на водород, оксид углерода, метановую фракцию и испаренный газ. В известном способе пароуглекислотную конверсию природного газа проводят в печи риформинга на никельсодержащем катализаторе при соотношении на входе в печь риформинга: пар : углерод = не менее 1,7 моль/моль. диоксид углерода : пар = 0,571-0,9 моль/моль, (пар + диоксид углерода): углерод = не менее 3,3 моль/моль. Температура газа на выходе из печи риформинга 790-857°С, давление 1,45-1,60 МПа. Процесс ведут таким образом, чтобы на выходе из печи риформинга содержание остаточного метана составляло 2,0-3,3 об.%. Такое условие выдерживают для получения необходимого количества оксида углерода для дальнейшего синтеза уксусной кислоты и обеспечения стабильности работы процесса низкотемпературного разделения газа [2]. Недостатком известного способа является низкая экономичность процесса вследствие высокого расхода исходного сырья -природного газа, из-за необходимости проведения процесса конверсии до содержания остаточного метана 2,0-3,3 об.%. Проведение процесса с более глубокой конверсией природного газа, т.е. с более низким содержанием метана на выходе из печи риформинга, вообще возможно, однако при снижении содержания остаточного метана менее 3 об.% значительно усложняется процесс низкотемпературного разделения газа вследствие забивки технологического оборудования блока разделения, что вызывает вынужденную остановку блока разделения газа. Процесс разделения газа идет не стабильно. Кроме того, для обеспечения остаточного содержания метана на выходе из печи риформиига в пределах 2,0-3,3 об.% необходимо процесс пароуглекислотной конверсии проводить в более жестких условиях, а именно при температуре газа на выходе из печи риформинга 790-800°С и мольном соотношении диоксид углерода : пар на входе в печь риформинга равном 0,571-0,678, т.е. в условиях близких к зауглераживанию катализатора риформинга. В основу изобретения поставлена задача создания такого способа получения оксида углерода, в котором путем изменения условий проведения процесса, а именно, введения нового дополнительного вещества, обеспечивается возможность более глубокой конверсии природного газа с одновременным обеспечением стабильности процесса низкотемпературного разделения газа. Эта задача решается тем, что в известном способе получения оксида углерода, включающем компримирование природного газа и диоксида углерода, очистку природного газа от сернистых соединений, пароуглекислотную конверсию природного газа, очистку полученного конвертированного газа от диоксида углерода, охлаждение, соединение его с испаренным газом, полученным в процессе низкотемпературного разделения газа, компримирование, осушку газа и низкотемпературное разделение газа на водород, оксид углерода, метановую фракцию и испаренный газ, перед компримированием конвертированный газ дополнительно соединяют с метановой фракцией, взятой в количестве, обеспечивающем содержание метана в газе, направляемом на низкотемпературное разделение, не менее 3 об.%. Дополнительное соединение конвертированного газа с метановой фракцией обеспечивает возможность проведения более глубокой конверсии природного газа с одновременным обеспечением стабильности процесса низкотемпературного разделения газа. Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает возможность проводить процесс пароуглекислотной конверсии природного газа в менее жестких условиях, так как появляется возможность регулирования содержания метана в газе, направляемом на низкотемпературное разделение. Процесс разделения газа происходит более лабильно, благодаря созданию необходимых условий для его разделения, предотвращения забивки технологического оборудования, независимо от неполадок в процессе пароуглекислотной конверсии природного газа при различных колебаниях, как нагрузки исходных компонентов, так и температурного режима, давления и соотношения компонентов в процессе пароуглекислотной конверсии природного газа. Предлагаемый способ позволяет снизить расход природного газа и, следовательно, повысить экономичность процесса. Расход природного газа снижается на 50 нм на каждую тонну, получаемой из оксида углерода, уксусной кислоты. Поиск, проведенный по источникам научно-технической и патентной информации, показал, что предложенная совокупность признаков является новой, так как она не известна из уровня техники. Предлагаемое изобретение имеет изобретательский уровень, так как отличительный признак, характеризующий дополнительное соединение конвертированного газа с метановой фракцией, вообще не известен. Таким образом предлагаемый способ характеризуется новой совокупностью признаков, которая обеспечивает получение качественно нового технического результата, а именно, возможность проведения более глубокой конверсии природного газа с одновременным обеспечением стабильности процесса низкотемпературного разделения газа, что позволяет снизить расход природного газа и, следовательно повысить экономичность процесса. Предлагаемое изобретение поясняется примером осуществления и чертежом схемы установки. На чертеже схемы установки показаны: компрессор 1 для компримирования природного газа, реактор 2 очистки природного газа от сернистых соединений, компрессор 3 для компримирования диоксида углерода, реактор 4 очистки от сернистых соединений, печь риформинга 5, абсорбер 6 для очистки конвертированного газа от диоксида углерода, компрессор 7, блок низкотемпературного разделения газа 8, включающий адсорбер 9, холодильники 10, сепаратор 11, промывную колонну 12, испаритель 13, компрессор 14 и колонну разделения 15. Исходным сырьем для получения оксида углерода является природный газ, с содержанием метана 94,096,0 об.% (остальное -примеси), пар с давлением 2,75 МПа и диоксид углерода. Процесс получения оксида углерода осуществляют следующим образом. Исходный природный газ с давлением 0,45-0,55 МПа в количестве 6200 нм 3/час подают на всас компрессора 1, где он комп-римируется до давления 2,2-2,4 МПа и направляется в реактор 2 на очистку от сернистых соединений, путем гидрирования водородом сероорганических соединений на кобальтмолибденовом катализаторе при температуре 370-430°С. Водород в реактор 2 подают в количестве 600-800 нм 3/час, обеспечивающем объемную долю водорода в газовой смеси 5-15 об.%. Исходный диоксид углерода в количестве 9360 нм 3/час подают на всас компрессора 3, компримируют до давления 2,0 МПа, соединяют со смесью природного газа с водородом, выходящей из реактора 2 и направляют в реактор 4, загруженный окисью цинка для поглощения сероводорода и других соединений серы, содержащихся в природном газе: сероуглерод, сероокись углерода и меркаптаны. Газ, очищенный от сернистых соединений до массовой концентрации менее 1 мг/нм , соединяют с перегретым паром с давлением 2,75 МПа, подаваемом в количестве 12000 нм 3/час, подогревают до температуры 470-520°С и подают в печь риформинга 5. Процесс конверсии природного газа в трубчатой печи 5 проводят на никелевом катализаторе ГИАП-18, с содержанием Ni 11 вес.% в пересчете на ΝiΟ, при температуре газа на выходе 790857°С, давлении 1,45-1.6 МПа, соотношении исходных компонентов на входе в печь риформинга: пар : углерод = не менее 1,7 моль/моль, диоксид углерода : пар = 0,571-0,9 моль/моль, (пар + диоксид углерода): углерод = не менее 3,3 моль/моль. Содержание метана в конвертированном газе на выходе из печи риформинга 5 составляет 0,5-1,5 об.%. Выходящий из печи риформинга 5 газ охлаждают до температуры 60°С в нескольких последовательно установленных аппаратах (на схеме не показано): - в первом по ходу движения потока охладителя газа с получением пара давлением 2,75-3,0 МПа, - во втором охладителе газа с получением пара низкого давления 0,35-0,4 МПа, - в воздушном холодильнике, - в кожухотр убном холодильнике. После охлаждения конвертированный газ поступает в абсорбер 6 для очистки от диоксида углерода, которую проводят 15-20%-ным водным раствором моноэтаноламина при температуре не более 70°С и давлении 1,39-1,45 МПа. Газ после очистки в количестве 23500 нм 3/ч, содержащий не более 50 ррм диоксида углерода, поступает на всас компрессора 7, где он соединяется с испаренным газом, также подаваемом на всас компрессора 7 с установки низкотемпературного разделения газа 8. Испаренный газ это газовая фракция, содержащая в основном водород. Дополнительно конвертированный газ перед компримированием соединяют с метановой фракцией, подаваемой с установки низкотемпературного разделения газа, в количестве 400-600 нм /ч, обеспечивающем содержание метана в газе, направляемом на низкотемпературное разделение, равным 3 об.%. Соединение конвертированного газа с метановой фракцией осуществляют путем подачи метановой фракции на всас компрессора 14 совместно с испаренным газом, откуда эта смесь поступает на всас компрессора 7. В компрессоре 7 смесь газов компримируют до давления 2,9-3,3 МПа и затем подают на осушку в адсорбер 9. Осушку газа осуществляют при температуре 5-12°С, давлении 2,9-3,3 МПа на цеолитах типа NaX. Одновременно с осушкой происходит доочистка газа от следов диоксида углерода. Осушенный и очищенный газ, содержащий не более 1 ррм (для каждого компонента) диоксида углерода и воды, из адсорбера 9 направляют на охлаждение в систему теплообменников 10, расположенных в установке низкотемпературного разделения газа 8. В результате охлаждения до температуры минус 170-180°С из газовой смеси конденсируется метан и оксид углерода, которые из теплообменников 10 направляют в сепаратор 11 для отделения от газового потока. Газовый поток, представляющий собой неочищенный водород, из сепаратора 11 направляют в промывную колонну 12, орошаемую жидкой метановой фракцией. Выходящий из промывной колонны 12 очищенный водород с содержанием оксида углерода не более 0,2 об.% подогревают и выдают потребителю. Промывная колонна 12 работает при температуре минус 170-180°С и давлении 25-30 МПа. Сконденсированные метан и оксид углерода из сепаратора 11 подают в испаритель 13, где за счет снижения давления до 0,4 МПа, выделяют испарительный газ, который после подогрева до положительных температур компремируют до давления 1,4 МПа в компрессоре 14 и направляют на всас компрессора 7, где он соединяется с конвертированным газом. Жидкость из испарителя 13, представляющая собой жидкую смесь оксида углерода и метана, направляют в колонну разделения 15, работающую при температуре в кубе колонны минус (145-152)°С, в вер хней части колонны минус (175-182)°С. В колонну разделения 15 также подают сконденсированную в системе теплообменников .10 смесь оксида углерода и метана, а также промывную жидкость с промывной колонны 12. В качестве флегмы в колонне разделения 15 используют жидкий оксид углерода. Из куба колонны разделения 15 отбирают метановую фракцию - жидкий метан, часть которого подают в промывную колонну 12 для отмывки оксида углерода от водорода. Часть метановой фракции, отбираемой из колонны 15, подогревают и частично (400-600 нм 3/ч) направляют на всас компрессоров 14, 7, где она соединяется с конвертированным газом и с испаренным газом. Оставшуюся часть подогретой метановой фракции используют для регенерации цеолитов в адсорбере 9. Из верхней части колонны разделения 15 отбирают готовый продукт - оксид углерода, который после подогрева направляют потребителю, в частности для получения уксусной кислоты. Часть оксида углерода возвращают в колонну 15 в виде флегмы. Часть оксида углерода возвращают в установку низкотемпературного разделения 8 для получения холода. Готовый продукт - оксид углерода получают в количестве 8700 нм /ч с содержанием основного вещества оксида углерода 97об.%.