制备甲醇的方法和设备技术

在由含氢气和碳氧化物的合成气制备甲醇中，使该合成气通过第一反应器，该反应器优选为水冷反应器，在其中，碳氧化物的一部分催化转化成甲醇。将所获得的含合成气和甲醇蒸气的混合物供给第二反应器，该反应器优选为气冷反应器，在其中，碳氧化物的又一部分催化转化成甲醇。随后将甲醇与合成气分离和将合成气返回所述第一反应器。为了在即使具有老化催化剂的情况下实现最大甲醇产率，将合成气的部分料流引导越过第一反应器并直接导入第二反应器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备甲醇的方法和设备 本专利技术涉及由含氢气和碳氧化物的合成气制备甲醇，其中使该合成气通过第一反应器，该反应器优选为水冷反应器，在其中，碳氧化物的一部分催化转化成甲醇，其中将所 获得的含合成气和甲醇蒸气的混合物供给第二反应器，该反应器优选为气冷反应器，在其 中，碳氧化物的又一部分催化转化成甲醇，其中将甲醇与合成气分离，以及将合成气再循环 到所述第一反应器。 此种制备甲醇的方法例如从EP 0 790 226 Bl已知。甲醇以循环工艺制备，其中首 先将新鲜和部分反应的合成气的混合物供给水冷反应器，然后供给气冷反应器，在其中，合 成气分别在铜催化剂上转化成甲醇。将该工艺中制得的甲醇与待再循环的合成气分离，然 后使该合成气作为冷却剂通过气冷反应器并且使其预热到220-280°C的温度，然后，将其导 入第一合成反应器。在所述气冷的第二反应器中甲醇的最大产率(通过热力学测定)极大 地取决于该反应器中的温度分布和出口温度。如果用新鲜催化剂填充水冷的第一反应器， 则该水冷反应器中的碳氧化物的大部分被转化。然而，在该水冷反应器中转化的碳氧化物 的量随催化剂的老化而减少，这导致这样的事实，即甲醇的总转化的大部分在气冷反应器 中发生。为了抗衡水冷反应器中的催化剂的老化影响，提高第一反应器的出口温度和因此 提高第二反应器的入口温度。然而，温度的提高使反应平衡朝气冷反应器中的离析物移动， 这意味着实现的最大甲醇产率降低。 本专利技术的目的是在老化催化剂的情况下也实现该方法的高甲醇产率。 在如上所述的方法中，基本上解决了该目的，其中将合成气的部分料流引导越过 第一反应器并直接地导入第二反应器。借助引导越过第一反应器的合成气(该合成气优选 与从水冷的第一反应器排出的气体混合物一起)导入第二反应器，可以降低从第一反应器 排出的气体混合物的温度，因此提高了第二反应器中的碳转化率。温度的降低受催化剂的 启动温度(ignition temperature)限制，常用的铜催化剂中的启动温度为大约220°C 。 根据本专利技术的一个优选的方面，所述引导越过第一反应器的部分料流是由甲醇分 离后再循环的合成气分流出的。在甲醇分离后，所述合成气通常具有大约60°C的温度，因此 实现了进入第二反应器的气体混合物的温度的有效降低。然而，原则上也可以将新鲜合成 气用于所述旁路，新鲜合成气由于其通常大约16(TC的比较高的温度而仅能提供相应较小 的导入第二反应器的气体混合物的温度降低，并要求相应较大的旁路料流。 根据本专利技术的研究结果，所述引导越过第一反应器的部分料流的量为再循环的合 成气的0-20体积％，优选5-15体积％，尤其为大约10体积％。这样，可以实现所需的气体 混合物的第二反应器入口温度。 为了抗衡第一反应器中老化性催化剂的钝化，通过提高蒸气压有意地提高该反应 器中的温度。结果，该反应器的出口温度也被提高。因此，根据一个尤其优选的方面，需要 根据第一反应器出口处的气体混合物的温度控制所述引导越过该第一反应器的部分料流 的大小。结果，实现了第二反应器的入口温度对第一反应器条件的最佳适应，因此获得最大 甲醇产率成为可能。 将作为旁路引导越过第一反应器的合成气再循环料流与新鲜合成气一起供给第一反应器，其中该新鲜合成气的量优选为大约15-40体积％。 为了达到第一反应器的适合的入口温度，将合成气作为冷却剂导入第二反应器并 因此将其预热。因此可以避免附加的加热装置。 本专利技术还涉及由含氢气和碳氧化物的合成气制备甲醇的设备，该设备尤其适合于 进行如上所述的本专利技术方法，其包括第一反应器，该反应器优选为水冷反应器，在其中，将 该碳氧化物的一部分催化转化成甲醇；第二反应器，该反应器优选为气冷反应器，从第一反 应器获得的气体混合物经由导管供应到该反应器中，在其中，碳氧化物的又一部分转化成 甲醇；用于将甲醇与合成气分离的分离装置；和用于将合成气再循环到第一反应器的返回 导管。根据本专利技术，用于合成气的旁路导管越过第一反应器导向第二反应器的入口。 为了能够将第二反应器的入口温度(控制变量)调节到适合于甲醇最大回收率的 值，根据本专利技术提供控制阀，用于影响流过旁路导管的气流的大小(执行变量(actuating variable))。优选借助第一反应器出口处的温度(被测变量)进行控制，该温度由温度传 感器检测。 可以从以下描述的实施方案和附图获知本专利技术的研究、优点和可能的应用。本身或以任何组合描述和/或说明的所有特征构成本专利技术的主题，本专利技术的主题不依赖于它们是否包括在权利要求中或在权利要求中引用。 唯一附图示意性地示出了进行本专利技术方法的设备。 在附图说明图1所示的设备中，新鲜和再循环合成气的混合物通过导管1进入第一合成反 应器2。该第一反应器2是本身已知的管式反应器，在其中，例如，铜催化剂布置在管3中。 使用在高压下沸腾的水作为冷却剂，它通过导管4供应。在导管5中排出沸腾水和蒸汽的 混合物并供给本身已知的用于回收能量的未示出的蒸汽鼓(steam drum)。 将进入第一反应器2的合成气预热到> 22(TC的温度，因为催化剂在这个 温度以下不响应。通常，第一反应器2入口处的气体温度为大约220-28(TC，压力为 2-12MPa (20-120巴)，优选3-10MPa (30-100巴)，尤其是4-10MPa (40-100巴)。经由导管 5排出的冷却剂通常具有240-28(TC的温度。在第一反应器2中，取决于催化剂的条件，经 由导管1供给反应器2的碳氧化物的40-80%以放热反应转化。 基本由合成气和甲醇蒸气构成的第一混合物经由导管7从第一反应器2排出，其 中甲醇含量是4-10体积％ ，大多情况下是5-8体积％ 。将该混合物导入第二合成反应器8， 该合成反应器8例如同样配置为含有铜催化剂的管式反应器。像在第一反应器2中那样， 可以将催化剂提供在管中或优选提供在壳侧上。 在第二反应器8中使用合成气作为冷却介质，它经由导管9供应，具有80-13(TC的温度。经由导管io供应在未示出的本身已知的设备中制得的新鲜合成气，并与要再循环的合成气混合。第二反应器8的入口处的冷却气体的温度取决于再循环合成气和新鲜合成气 间混合比，并且进入第二反应器8的第一混合物的入口温度越高，选择越低的上述温度。用 作冷却剂的合成气在第二反应器8中被预热，然后经由导管1流到第一反应器2中。 进入第一反应器2的合成气应该按大致以下量包括氢气和碳氧化物 H2 = 40-80体积％ C0 =3-15体积％ ，和 C02 = 1-10体积％。4 主要含有合成气和甲醇蒸气的产物混合物(第二混合物)经由导管17离开第二 反应器8并流过间接冷却器18，其中甲醇被冷凝。随后，经由导管20将该混合物加入第一 分离釜21，在其中，将气体和液体分离。经由导管22排出气体，其中气体的一部分可以经由 导管23从该工艺移除。借助冷凝器24，使所述气体作为待再循环的合成气(再循环气体) 经由导管9穿过第二反应器8，并在因此进行的预热后，使其继续流入第一反应器2。经由 旁路导管ll，将再循环合成气的部分料流分流并越过第一反应器2直接地供应到第二反应 器8的入口区。将该部分料流(它通常具有50-10(TC的温本文档来自技高网...

【技术保护点】
由含氢气和碳氧化物的合成气制备甲醇的方法，其中使该合成气通过第一反应器，该反应器优选为水冷反应器，在其中，碳氧化物的一部分催化转化成甲醇，其中将所获得的含合成气和甲醇蒸气的混合物供给第二反应器，该反应器优选为气冷反应器，在其中，碳氧化物的又一部分转化成甲醇，其中将甲醇与合成气分离和其中将合成气再循环到第一反应器，该方法特征在于将所述合成气的部分料流引导越过第一反应器并导入第二反应器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-8-29 102007040707.8由含氢气和碳氧化物的合成气制备甲醇的方法，其中使该合成气通过第一反应器，该反应器优选为水冷反应器，在其中，碳氧化物的一部分催化转化成甲醇，其中将所获得的含合成气和甲醇蒸气的混合物供给第二反应器，该反应器优选为气冷反应器，在其中，碳氧化物的又一部分转化成甲醇，其中将甲醇与合成气分离和其中将合成气再循环到第一反应器，该方法特征在于将所述合成气的部分料流引导越过第一反应器并导入第二反应器。2. 根据权利要求l的方法，特征在于所述引导越过第一反应器的部分料流是由甲醇分 离后再循环的合成气分流出的。3. 根据权利要求1或2的方法，特征在于所述引导越过第一反应器的部分料流的量为 再循环合成气的0-20体积％，优选5-15体积％。4. 根据上述权利要求中任一项的方法，特征在于根据第一反应器出口处的气体混合物 的温度控制所述引导越过第一反应器的部分料流的大小。5. 根据上述权利要求中任一项的方法，特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：D穆勒，A博尔曼，
申请(专利权)人：卢尔吉有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]