Ранее мы рассказали об истории метанола, его применении и развитии производства. Теперь разберем, как именно он производится.
Метанол получают из углеводородного сырья – природного газа, угля, биомассы, а также из CO₂ в сочетании с водородом. В настоящее время около 90% метанола производится на основе природного газа. При этом в Китае, например, сохраняется высокая концентрация мощностей, использующих в качестве сырья уголь (Coal-to-Methanol).
Процесс производства метанола включает три этапа:
- получение синтез-газа — смеси водорода (H₂), оксида углерода (CO) и диоксида углерода (CO₂);
- синтез сырого метанола — превращение синтез-газа в метанол на катализаторах;
- очистка и ректификация – отделение примесей и достижение требуемой чистоты продукта.
Синтез-газ является ключевым сырьем в процессе получения метанола. Наиболее распространенными методами его производства являются паровой и автотермический риформинг природного газа. Также применяются альтернативные технологии, такие как парциальное окисление природного газа и газификация углеродсодержащих материалов.
Паровой риформинг — классическая технология получения синтез-газа. Прежде чем попасть в реактор, природный газ проходит очистку от сернистых соединений. Затем он смешивается с водяным паром и подается в риформер – печь с трубами, заполненными никелевым катализатором.
Процесс требует высоких температур (около 850-900°C) и давления (15–30 бар). Поскольку реакция парового риформинга эндотермическая, для ее поддержания необходимо подводить тепло, сжигая часть углеводородного сырья. В результате получается синтез-газ – смесь водорода, моно- и диоксида углерода и небольшого количества непрореагировавшего метана. Для повышения эффективности и снижения содержания остаточного метана часто применяется двухстадийный риформинг.
Автотермический риформинг (АТР) — более современная и энергоэффективная технология, позволяющая сократить затраты на производство.
В отличие от парового риформинга, процесс не требует дополнительного подвода тепла для реакции. В верхней части реактора проходит экзотермическая реакция горения. В нижней — паровая конверсия остаточного метана.
Преимущество автотермического риформинга — сокращение выбросов CO₂ и возможность получения синтез-газа с оптимальным соотношением водорода и оксида углерода. На следующем этапе синтез-газ превращается в метанол. Этот процесс проходит в реакторе при температуре 200–300°C и давлении 50–100 бар. В качестве катализатора используют медьсодержащие соединения.
Полученный метанол-сырец содержит примеси и побочные продукты реакции. Для их удаления и достижения необходимой степени чистоты продуктового метанола используется ректификация.
Внедрением автотермического риформинга для получения метанола на российском рынке занимается "ТопТех". Эта технология позволяет существенно повысить операционную эффективность предприятия и снизить затраты на сырье.
К примеру, на метанольных установках мощностью 3000 тонн в сутки расход газа благодаря АТР сокращается на 98,55 млн кубометров в год, что эквивалентно снижению затрат на около 650 млн рублей ежегодно.