Очистка технологического конденсата от растворенных газов и примесей осуществляется посредством отпарки паром среднего давления 4,67 МПа (46,7 бар). Отпарка технологического конденсата под давлением позволяет достичь более высокой степени очистки конденсата.

Процесс отпарки осуществляется в колонне тарельчатого типа. На 19-ти тарелках клапанного типа происходит тепломассообмен между технологическим конденсатом, поступающим сверху колонны и паром, который подается противотоком из нижней части колонны. В результате тепломассообмена примеси переходят в газовую фазу и удаляются из колонны в виде отпарного газа.

Отпарной газ, содержащий пары воды, углекислоту, аммиак и следы органических веществ, с температурой 261 °С и давлением 4,66 МПа (46,6 бар) смешивается с паром среднего давления. Таким образом отпарной газ используется в качестве сырья для стадии риформинга, при этом все отпаренные примеси возвращаются в технологический процесс.

Отпаренный технологический конденсат с содержанием аммиака не более 10 ppm масс. после охлаждения до 40 °С подается на установку химводоочистки, где используется для приготовления деминерализованной воды. При содержании аммиака в технологическом конденсате более 10 ppm масс. Он переводится в ёмкость химгрязных стоков и отправляется в цех очистки вод.

Синтез метанола

Синтез метанола осуществляется в изотермическом реакторе трубчатого типа по циркуляционной схеме с использованием тепла синтеза на производство насыщенного пара среднего давления.

В реакторе синтеза в присутствии медьсодержащего катализатора при давлении от 7,8 МПа (78 бар) до 8,7 МПа (87 бар) и температуре на входе в реактор от 210 °С до 225 °С происходит взаимодействие оксидов углерода и водорода с образованием метанола.

Реактор синтеза метанола трубчатого типа, трубки которого заполнены медьсодержащим катализатором. В межтрубном пространстве изотермического реактора кипит вода, эффективно отводящая тепло реакции синтеза метанола. Межтрубное пространство реактора соединено с паровым барабаном подъемными и опускными трубами. Тепло, выделяемое в процессе синтеза метанола, снимается с поверхности трубного пространства циркулирующей питательной водой и используется для получения пара.

Пар выделятся в паровом барабане и используется в качестве теплоносителя для процесса сатурации природного газа. Избыточное количество пара подается в коллектор пара низкого давления НД I.

Процесс получения метанола описывается следующими реакциями:

СО₂ + 3 Н₂ « СН₃ОН + Н₂О  +Q,                                                             (10)

СО + Н₂О « СО₂ + Н₂ + Q                                                              (11)

Реакции образования метанола обратимые и сопровождаются большим выделением тепла.

Кроме основных реакций на медьсодержащем катализаторе протекает ряд побочных реакций, которые приводят к образованию простых и сложных эфиров, кетонов, альдегидов, высших спиртов, парафинов.

Содержание примесей в метаноле-сырце зависит от состава свежего и циркуляционного газа, а также условий ведения процесса: температуры, давления, объемной скорости.

При нормальной эксплуатации отделения синтеза количество получаемых парафинов настолько мало, что они не препятствуют нормальному протеканию процесса производства метанола.

Содержание метанола в органической части метанола-сырца составляет 86,53 % масс. Примеси в метаноле-сырце составляют 0,13 % масс., остальное вода и растворенные газы.

Влияние давления

Повышение давления синтеза метанола всегда ведет к смещению равновесия реакции (10), в сторону образования метанола. Особенностью медьсодержащего катализатора, применяемого для синтеза метанола, является его способность обеспечивать высокий выход метанола при относительно низких температурах от 200 °С до 260 °С.

Влияние температуры

Повышение температуры ускоряет реакцию синтеза, но снижает равновесную концентрацию метанола. Температура 250 °С является оптимальной температурой процесса синтеза для медьсодержащего катализатора.

Реактор трубчатого типа обеспечивает высокую скорость химической реакции при оптимальной температуре 250 °С, при высоких парциальных давлениях реагирующих компонентов благодаря интенсивному отводу тепла из зоны реакции циркулирующей в межтрубном пространстве питательной водой с образованием насыщенного пара.

Температура процесса синтеза метанола (в зоне катализа) регулируется давлением пара в паровом барабане.

В начальный период работы, когда активность катализатора максимальна, процесс синтеза метанола проводится при давлении 7,8 МПа (78 бар) и температуре на выходе из реактора 243 °С. При этом, давление в паровом барабане поддерживается 3,07 МПа (30,7 бар), что соответствует температуре кипения питательной воды в межтрубном пространстве реактора 237 °С.

По мере снижения активности катализатора, после первых месяцев работы, в процессе эксплуатации для поддержания высокой степени выделения метанола давление постепенно повышают до 8,7 МПа (87 бар) и температуру на выходе из реактора до 260 °С. При этом, давление в паровом барабане поддерживается 4,01 МПа (40,1 бар), что соответствует температуре кипения питательной воды в межтрубном пространстве реактора 252 °С.

Степень превращения исходного сырья за один проход через катализатор относительно невелика, поэтому процесс синтеза метанола осуществляют по циркуляционной схеме.

По мере снижения авкивности катализатора циркуляцию синтез-газа увеличивают для обеспечения высокой степени выделения метанола.

Значение соотношения оксидов углерода и водорода (функционала) в синтез-газе на входе в реактор синтеза необходимо поддерживать в интервале от 3,2 до 3,65.

Функционал (f) рассчитывается по уравнению:

                                                                                (12)

Свежий синтез-газ содержит небольшое количество инертных газов: Ar, N₂ и CH₄. Для предотвращения накопления этих газов в цикле синтеза, некоторое количество газа выводится из цикла в виде продувки. Продувка выводится после отделителя высокого давления там, где концентрация инертов максимальна.

Ректификация метанола

Метанол-сырец, образующийся на стадии синтеза метанола, содержит воду, растворенные газы и незначительеое количество примесей, таких как этанол и другие высшие спирты, диметиловый эфир, ацетон, метилформиат и др.

Все примеси делятся на две основные группы:

- легколетучие, с температурой кипения ниже температуры кипения метанола;

- высококипящие (высшие спирты и др.) с температурой кипения выше температуры кипения метанола.

Назначением стадии ректификации является удаление этих побочных продуктов, воды и выделение готового продукта – метанола-ректификата.

Для нейтрализации избыточной кислотности в емкость метанола-сырца дозируют 10 %-ный раствор щелочи.

Процесс ректификации метанола-сырца осуществляется в две ступени:

- стабилизация метанола-сырца в стабилизационной колонне с отделением легколетучих соединений;

- основная ректификация – выделение готового продукта метанола-ректификата последовательно в двух колоннах, работающих в разных режимах: под низким давлением и под средним давлением с отделением органических примесей (боковго погона) и воды (кубового остатка).

На стадии стабилизации от метанола-сырца отделяются растворенные газы, диметиловый эфир и легколетучие соединения.

Режим работы стабилизационной колонны:

Процесс ректификации метанола-сырца в стабилизационной колонне осуществляется за счет подвода тепла через ребойлер. В качестве теплоносителя используется конвертированный газ из отделения газоподготовки и пар низкого давления 0,44 МПа (4,4 бар) (в пусковой период либо в случае, когда отделение газоподготовки не работает).

Из верха стабилизационной колонны отводятся пары метанола, обогащенные легколетучими примесями, конденсируются и охлаждаются в аппаратах воздушного охлаждения. Газовая фракция (эфирные газы, насыщенные парами метанола) охлаждается во вторичном холодильнике, для конденсации из нее паров метанола, после чего используется в качестве топлива в трубчатой печи.

Сконденсированные пары метанола через сборник возвращается наверх стабилизационной колонны в виде флегмы. Часть потока жидкости отбирается из линии возврата сконденсированных паров метанола от вторичного холодильника в сборник флегмы и выводится в сборник бокового погона.

Процесс основной ректификации предусматривается в двух колоннах, работающих в разных режимах:

- колонна под низким давлением 0,01 МПа (0,1 бар);

- колонна под средним давлением 0,24 МПа (2,4 бар).

Режим работы колонны под низким давлением:

Процесс ректификации метанола-сырца в колонне под низким давлением осуществляется за счет подвода тепла через ребойлер. В качестве теплоносителя используется тепло конденсации паров флегмы колонны, работающей под средним давлением.

В колонну под низким давлением подается стабилизированный метанол, содержащий в основном метанол и воду, а также небольшое количество этанола и других высших спиртов.

Готовый продукт, метанол-ректификат отбирается с 40-ой тарелки колонны.

В верхней части колонны низкого давления накапливаются легколетучие примеси, которые отбираются от линии флегмы и подаются в сборник дистиллята стабилизационной колонны.

Кубовая жидкость, содержащая смесь метанола, воды и высококипящих примесей, из колонны низкого давления подается на дальнейшую ректификацию в колонну среднего давления.

В колонне, работающей под средним давлением, отгоняются высококипящие примеси, вода и выделяется метанол-ректификат.

Режим работы колонны под средним давлением:

Процесс ректификации метанола в колонне под средним давлением осуществляется за счет подвода тепла через ребойлеры. В качестве теплоносителя используется конвертированный газ и пар низкого давления 0,44 МПа (4,4 бар).

Готовый продукт, метанол-ректификат, отбирается от линии флегмы, объединяется с метанолом-ректификатом из колонны под низким давлением и подается на склад готового продукта.

Высококипящие примеси, такие как этанол и другие высшие спирты накапливаются в нижней части колонны и отбираются с одной из трех тарелок (10, 14, 18) в виде жидкого бокового погона.

Кубовый остаток, вода с массовой метанола не более 0,02 %, направляется:

- на биологическую очистку (в случае, когда на стадии ректификации для дозировки в метанол-сырец используют раствор щелочи);

- на процесс сатурации природного газа, где используется в качестве технологической воды для насыщения природного газа (только в том случае, когда на стадии ректификации для дозировки в метанол-сырец используют раствор морфолина).

Содержание аминосоединений в метаноле-ректификате должно быть не более 0,00001 % масc. При содержании аминосоединений выше нормы метанол-ректификат должен подвергаться тонкой очистке на ионообменной смоле Amberlyst 15wet или катионите КУ-2-8 в адсорбере.

Поглощение аминов и аминосоединений, содержащихся в метанол-ректификате осуществляется по следующим реакциям:

,                                                                  (13)

,                                             (14)

 ,                                                (15)

где К- радикал (анион катионита).