Аннотация 2
Введение 4
1 Аналитическая часть 6
1.1 Метанол, свойства, область применения, кинетические закономерности
синтеза 6
1.2 Промышленные установки синтеза метанола и их процессы 15
2 Технологическая часть 26
2.1 Технологический процесс и схема установки ИОПУ-12,5 26
2.2 Технические проблемы действующего процесса 37
2.3 Технические решения по оптимизации. Выводы 40
3 Расчетная часть 42
3.1 Конструктивный расчет теплообменного аппарата 45
3.2 Расчет теплового баланса 52
3.3 Расчет материально-энергетического баланса после оптимизации 59
3.4 Оценка внедряемых мероприятий 63
Заключение 64
Список используемой литературы и используемых источников 65
Объектом исследования по заданию на выпускную квалификационную работу бакалавра, является технология производства метанола путем синтез- газа из газообразного углеводородного сырья - природного газа на нефтегазоконденсатном месторождении ПАО «НОВАТЭК».
Синтез-газ - представляет собой смесь оксида углерода и водорода, которая получается путем переработки различных видов сырьевых ресурсов. В наше время синтез-газ получается преимущественно из углеводородного сырья (УВС), к ним относятся природный газ (метан), попутный нефтяной газ, мазуты и бензины, однако изначально производство метанола, в самом начале его появления, базировалось на технологиях переработки угля. Основным методом производства синтез-газа принято считать, каталитическую конверсию углеводородов при помощи водяного пара, создавая при этом высокие температуры и необходимое давление. Сейчас 100 % метанола получают из синтеза-газа [5], [25] .
Метанол является востребованным продуктом нефтегазовой промышленности. Применение метанола находят практически во всех сферах деятельности человека, в качестве исходного сырья, на нем базируется значительное количество разнообразных химических соединений, такие как - синтетические смолы и пластмассы, продукты фармацевтической промышленности, пестициды для сельского хозяйства, различные эфиры для нефтехимии, кроме того возможно применение метанола и как самостоятельного продукта в качестве топлива, однако достаточно большая его доля эффективно используется в технологиях добычи природного газа для предотвращения образования гидратов, что актуально на всех месторождениях мира.
В работе рассматривается малотоннажное производство метанола в условиях арктического климата, на производствах добычи и подготовки газа.
Применение продукта, метанола, необходимо на таких производствах в первую очередь для поддержания основного технологического процесса. В связи с удаленностью крупнотоннажных производств синтеза метанола, применение малотоннажных установок с интеграцией в основной технологический процесс является не только актуальным, но и необходимым.
Предметом и объектом исследования в рамках бакалаврской работы является оптимизация процесса риформинга малотоннажного агрегата синтеза метанола из природного газа, интегрированного в технологический процесс комплексной подготовки газа.
Целью бакалаврской работы является снижение потребления энергоресурсов для производства метанола на удаленных месторождениях добычи углеводородного сырья.
Для реализации поставленной цели, в работе должны быть решены следующие задачи:
- изучить теорию физико-химических основ, свойств, области применения метанола и кинетические закономерности процесса синтеза;
- изучить и привести описание технологической схемы, процесса синтеза метанола на малотоннажном агрегате - установке ИОПУ-12,5;
- рассмотреть недостатки существующих процессов и технологий, проработать возможности оптимизации (модернизации) процесса;
- определить и проработать способ улучшения имеющейся (действующей) технологии;
- произвести технологические расчеты, базирующиеся на выбранном способе модернизации процесса и технологии.
Получение синтетического метанола хорошо изученный и освоенный промышленностью процесс. Но тем не менее благодаря недавнему тренду развития малотоннажных производств, нацеленных на узкого потребителя, имеет огромный потенциал для совершенствования применяемых технологий.
В представленной работе подтвердилось, что синтез метанола из природного газа является трудоемким и энергозатратным процессом, но так, же комплексный анализ процесса позволил выявить явные плюсы интеграции малотоннажных установок синтеза метанола, с целью удовлетворения собственных потребностей месторождений добычи природного газа, непосредственно в объекты подготовки газа, установки комплексной подготовки газа.
Как показывает опыт промышленной эксплуатации, данный вариант производства метанола для собственных нужд из товарного газа, непосредственно на месте его получения, по сути, с целью его же получения, позволяет выстроить цикл рационального природопользования, влияющий положительно в целом на все показатели предприятия.
Предложенные мероприятия в рамках данной работы позволяют снизить расход природного газа, используемого как топливного для печи риформинга, за счет интеграции в процесс конверсии газа побочного процесса транспорта товарного газа, а именно утилизации вторичных ресурсов выхлопных газов газоперекачивающего агрегата, что удовлетворяет цели работы - снижение потребления энергоресурсов для производства метанола на удаленных месторождениях добычи углеводородного сырья, и позволяет выполнить поставленные задачи.
Технико-экономическая оценка показывает фактическую экономию в денежном выражении и определяет сроки окупаемости предложения по модернизации.