Моделирование процесса получения метанола путем автотермической конверсии

Abstract

Актуальность. Одним из серьезных вызовов для любого газового месторождения в условиях вечной мерзлоты является образование гидратных пробок внутри промысловых трубопроводов, где закупка и доставка до газового объекта необходимого количества ингибитора гидратообразования может стоить больших эксплуатационных затрат, вследствие чего рассмотрена и смоделирована малогабаритная установка получения метанола из синтез-газа путем автотермической конверсии. Цель. С помощью программного обеспечения Aspen Hysys смоделировать установку получения синтез-газа путем автотермической конверсии, а также установку получения метанола производительностью 50 т в сутки. Объекты: синтез газ, метанол, автотермическая конверсия метана, математическая модель получения метанола. Методы: Моделирование статической модели в программном обеспечении Aspen Hysys, использование «гетерогенных каталитических реакторов» для точности прогнозирования степени конверсия природного газа в синтез-газ. Результаты и выводы. Была смоделирована установка синтеза метанола производительностью 50 т в сутки. Установлено, что наиболее предпочтительна автотермическая конверсия метана для второй ступени реактора, т. к. в данной технологии наименьшее потребление метана на нагрев. Определено, что углекислотную конверсию метана не следует использовать из-за кратно большего потребления метана для нагрева реактора и требования дополнительной мембранной установки для отделения углекислого газа, используемого в реакции. Однореакторное исполнение неэффективно в условиях газовых объектов из-за большого потребления воды по сравнению с другими методами и низкой продуктивности по метанолу, также обязательным является введение ректификационных колон для отделения синтез-газа от избытков воды

Relevance. One of the major challenges for any gas field located in permafrost conditions is the formation of hydrate plugs within field pipelines. The procurement and delivery of the required amount of hydrate inhibitor to the gas site can result in significant operational costs. Therefore, a compact unit for methanol production from synthesis gas via autothermal conversion has been considered and modeled. Aim. Using Aspen Hysys software, to model a unit for synthesis gas production through autothermal conversion, as well as a methanol production unit with a capacity of 50 tons per day. Objects. Synthesis gas, methanol, autothermal conversion of methane, mathematical model of methanol production. Methods. Modeling of a static model using Aspen Hysys software, employing "heterogeneous catalytic reactors" to accurately predict the degree of natural gas conversion into synthesis gas. Results and conclusions. The authors have modeled a methanol synthesis unit with a capacity of 50 tons per day. It was established that autothermal methane conversion is the most preferable method for the second stage of the reactor, due to the lowest methane consumption for heating within this technology. It was determined that carbon dioxide methane conversion is unsuitable because it requires significantly higher methane consumption for reactor heating, as well as necessitating an additional membrane unit for carbon dioxide separation before the reaction. Single-reactor configurations proved ineffective under gas field conditions due to their high water consumption compared to other methods and low methanol productivity. Additionally, the mandatory implementation of distillation columns is required to separate synthesis gas from excess water