تبیان، دستیار زندگی
متانول به صورت محدود به عنوان سوخت در موتورهایی با سیستم احتراق داخلی استفاده می شود. متانول تولید شده از چوب و سایر ترکیبات آلی ...
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

فرایند تولید متانول (2)

فرایند تولید متانول (2)

مطالب قبل را می توانید از اینجا مرور کنید.

2- واحد ریفرمینگ (تولید گاز سنتز)

با عبور مخلوط خوراك گاز و آب از بستر کاتالیست اکسید نیکل واکنش ریفرمینگ گاز سنتز صورت می گیرد.

واحد ریفرمینگ شامل قسمت های زیر است:

2-1 اشباع سازی: بخشی از بخار آب که مورد نیاز واحد ریفرمینگ است در قسمت اشباع سازی تأمین می گردد. در این قسمت بخش اعظم گاز خوراك خروجی از راکتورهای گوگردزدایی در یک برج با آب مجاور شده و در نتیجه انتقال جرم، میزان بخار آب موجود در گاز تا حد اشباع افزایش می یابد. واحد اشباع سازی شامل برج اشباع سازی و پمپ های سیرکولاسیون آب است.

آب ورودی به سیستم اشباع در چرخه سنتز به دمای مورد نظر رسانده می شود. بخش عمده بخار مورد نیاز ریفرمینگ در قسمت اشباع سازی تأمین شده و مابقی بصورت جریان بخار تزریق می گردد.

2-2 ریفرمینگ اولیه: مخلوط گاز خوراك و بخار خروجی از واحد اشباع سازی، پس از گرم شدن تا دمای 500 درجه سانتیگراد در گرمکن گاز خوراك که در بخش بازیافت حرارت ریفرمر تعبیه شده، از طریق یک شبکه توزیع، به تیوب های ریفرمر اولیه که حاوی کاتالیست های اکسید نیکل است، وارد می شود.

واکنش های این قسمت گرماگیر بوده که انرژی مورد نیاز خود را از طریق مشعل های تعبیه شده در سقف ریفرمر تأمین میکند. فشار عملیاتی ریفرمر حدود37  بار بوده و دمای گاز خروجی از آن حدود 800 درجه سانتیگراد است.

دود حاصل از احتراق مشعل های ریفرمر به منظور بازیافت حرارت به قسمت بازیافت حرارت ریفرمر که به نوبه خود شامل فوق گرمکن های بخار، پیش گرمکن های گاز خوراك، گرم کننده گاز ورودی به راکتورهای گوگردزدایی و پیش گرمکن هوای احتراق می باشد، هدایت می گردد.

2-3 ریفرمینگ ثانویه: گاز خروجی از ریفرمر اول پس از مخلوط شدن با مابقی گاز خروجی، از قسمت گوگردزدایی به ریفرمر دوم هدایت می شود. اکسیژن خالص تولید شده در دستگاه تولید اکسیژن خالص، پس از گرم شدن در پیش گرمکن بخاری به ریفرمر دوم وارد می شود.

در اثر مخلوط شدن اکسیژن و گاز، عمل احتراق صورت گرفته و دما در قسمت بالایی ریفرمر دوم تا 1500 درجه سانتی گراد افزایش می یابد. مخلوط گرم از بستر کاتالیست اکسید نیکل عبور نموده که در این مرحله مابقی واکنش های ریفرمینگ صورت می گیرد.

دما و فشار گاز خروجی از ریفرمر دوم به ترتیب 1020 درجه سانتیگراد و 35 بار بوده که به منظور سرد کردن به سیستم حرارت گاز ریفرمر شده هدایت می شود. سیستم بازیافت حرارت گاز ریفرمر شده شامل مولد های بخار، پیش گرمکن آب، ریبویلرهای برج تقطیر و پیش گرمکن آب بدون املاح می باشد.

گاز سنتز نهایتاً به کولر نهایی و درام آبگیر هدایت شده و دمای آن تا 50 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. میعانات بخار تولید شده، پس از جمع آوری در درام آبگیر، جهت حذف COحل شده در آن فراوری می گردد و به منظور استفاده دوباره به سیستم تهیه آب بدون املاح هدایت می شود.

3- واحد تراکم گاز سنتز

گاز سنتز خروجی از درام آبگیر، جهت تراکم تا فشار 73 بار به کمپرسور گریز از مرکز گاز سنتز هدایت می شود. نیروی محرکه این کمپرسور از توربین بخار تأمین می گردد.

4- واحد چرخه سنتز متانول

سنتز متانول در مجاورت کاتالیست مس/روی در فشار حدود 70 بار و دمای 220 درجه سانتیگراد صورت می گیرد. واکنش های فوق تعادلی بوده و بنابراین با عبور گاز سنتز از بستر کاتالیست، تنها بخشی از ترکیبات موجود در گاز سنتز وارد واکنش شده و مابقی بدون تغییر از راکتور خارج می شود. بنابراین برای تولید به میزان حداکثر متانول، ضروری است متانول موجود در گاز خروجی از راکتور جدا شده و مابقی گاز مجدداً به راکتور بازگردانده شود که به همین منظور از چرخه سنتز متانول استفاده می شود.

چرخه سنتز متانول شامل راکتورهای سنتز، سیرکولاتور، کولرهای هوایی، خنک کننده های آبی، درام های جداکننده متانول خام، پیش گرمکن های آب سیستم اشباع و مبدل های گازی گرم کننده خوراك راکتور است.

گاز خروجی از کمپرسور سنتز به دو بخش تقسیم شده که بخش اول پس از مخلوط شدن با گاز خروجی از درام و گرم شدن در مبدل به راکتور هدایت می شود. گاز خروجی از راکتور سنتز، در کولر هوایی و خنک کننده آبی تا دمای 45 درجه سانتیگراد خنک شده که طی آن متانول موجود در گاز، تبدیل به مایع شده و در درام جداکننده متانول خام از گاز جدا می گردد.

گاز خروجی از درام جداکننده متانول خام، پس از مخلوط شدن با بخش دوم گاز خروجی از کمپرسور به سیرکولاتورهدایت شده و از آن طریق برای تبادل حرارت با گازهای گرم خروجی از راکتور سنتز و رسیدن به دمای لازم برای واکنش به مبدل وارد شده و از آنجا به راکتور سنتز هدایت می گردد. متانول خام جدا شده در درام های جداکننده متانول خام، پس از تقلیل فشار تا 7 بار به برج تقطیر هدایت می شود که بخاطر تقلیل فشار CO2 حل شده در آن آزاد می گردد.

5- واحد تصفیه متانول

پس از جداسازی CO2، متانول خام گرم شده و برای جداسازی ترکیبات سبک به برج تقطیر هدایت می گردد. انرژی مورد نیاز تقطیر توسط ریبویلر گازی و ریبویلر بخار تأمین می شود. سیستم جریان برگشتی این برج شامل کولر هوایی، خنک کننده آبی، درام جمع آوری کندانس و پمپ جریان برگشتی می باشد.

متانول عاری از ترکیبات سبک برای جداسازی آب موجود در آن و رسیدن به خلوص 99/9 درصد به برج تخلیص در فشار 7/5 بار هدایت می گردد. انرژی مورد نیاز تقطیر در این برج از طریق ریبویلر گازی و ریبویلر بخاری تأمین می گردد. بخاری که در بالاترین سینی این برج جمع آوری می شود متانول خالص است که پس از میعان در کندانسور آبی، به قسمت ذخیره سازی هدایت می گردد.

بخارات خروجی از آخرین سینی این برج پس از تأمین انرژی تقطیر در ریبویلر، مایع شده و پس از جمع آوری در درام برگشتی از طریق پمپ به برج تخلیص بازگردانیده می شود. مخلوط آب و متانول خروجی از پائین برج به برج تقطیر بعدی منتقل می شود و انرژی مورد نیاز تقطیر آن از طریق ریبویلر تأمین می گردد.

6- واحد سیستم کندانس و بخار

بخار مورد نیاز واحد متانول در فشار 114 بار در مبدل های بازیافت حرارتی و بویلرهای کمکی تولید می شود. بخار 114 بار برای رانش توربین و توربین کمپرسور در واحد تولید اکسیژن مصرف می شود.

7- واحد ذخیره سازی و بارگیری

متانول خام تولید شده پس از جداسازی CO2 به مخزن ذخیره ای با ظرفیت تولید و نگهداری متانول تا 24 ساعت وارد شده و با کمک پمپ هائی متانول خام به پیش گرمکن بازگردانده می شود.

متانول خالص تولید شده پس از خنک شدن وارد مخازن روزانه با ظرفیت نگهداری متانول تا 24 ساعت شده و به وسیله پمپ انتقال محصول به مخازن ذخیره اصلی هدایت می گردد. بارگیری محصول ذخیره شده در مخازن اصلی در کشتی با پمپ های بارگیری متانول و بازوهای بارگیری انجام می گیرد.

کاربرد متانول: متانول به صورت محدود به عنوان سوخت در موتورهایی با سیستم احتراق داخلی استفاده می شود. متانول تولید شده از چوب و سایر ترکیبات آلی را متانول آلی یا بیو الکل می نامند که یک منبع تجدید شدنی برای سوخت است و می تواند جایگزین مشتقات نفت خام شود.

با این حال، 100 درصد نمی توان از بیو الکل در ماشین های دیزلی بدون ایجاد تغییر در موتور ماشین استفاده کرد. متانول به عنوان حلال، ضدیخ و در تهیه سایر ترکیبات شیمیایی استفاده می شود. 40درصد از متانول تولیدی برای تهیه فرمالدئید استفاده می شود که آن هم در تهیه پلاستیک، تخته سه لایی، رنگ و مواد منفجره استفاده می شود. برای تغییر ماهیت اتانول صنعتی و جلوگیری از کاربرد آن به عنوان نوشیدنی، مقداری متانول به آن اضافه می کنند.

مرکز یادگیری سایت تبیان - گردآوری و تنظیم: مرجان سلیمانیان

فرایند تولید متانول (1)