制备乙酸和甲醇的一体化方法技术

本发明专利技术公开了一种制造甲醇、乙酸以及来自相关工艺的产物的一体化的方法，通过将天然气（１０２）的蒸汽转化步骤（１０９）与自热转化步骤（１１８）结合，产生合成气，其中一部分天然气（１１２）绕过蒸汽转化器（１０９）与蒸汽转化器流出物混合，与循环的ＣＯ↓［２］（１１０）一起供应给自热转化器（ＡＴＲ）（１１８）。将一部分合成气导入至ＣＯ↓［２］除去单元（１２２）来获得循环的ＣＯ↓［２］，导入至冷箱（１３０）来获得氢气流（１３１）和ＣＯ流（１３５）。将剩余的合成气、氢流（１３１）以及来自相关工艺的ＣＯ↓［２］输入到甲醇合成单元（１４０），在这里产生甲醇以及供给ＣＯ↓［２］除去单元的吹扫气（１２４）。将甲醇与ＣＯ（１３５）一起供应给乙酸合成单元（１３６）来制造乙酸，乙酸再供应给ＶＡＭ合成单元（１４８）。用于ＡＴＲ和ＶＡＭ合成的氧都均可来自同一分离单元（１１６），并且如蒸汽产生设备的设备可以通过一体化融入到整个设备系统中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
概括地说，本专利技术涉及一种从天然气制造甲醇、乙酸和其它化学物质(如乙酸乙烯酯单体(VAM))的改良方法。该改良方法将一氧化碳分离装置和甲醇的生成单元一体化形成了用于制造甲醇的最佳合成气。甲醇是一种主要的化工原料。甲醇的主要用途包括制造乙酸、甲醛和甲基-叔丁基醚。由于甲醇的一些新用途，如将甲醇转化成气体(Mobil MTG方法)、将甲醇转化成轻质烯烃(UOP和Norsk Hydro的MTO方法)、将甲醇用于发电以及将甲醇用于燃料电池都正要实现商业化，因此在今后的十年中全世界对甲醇的需求将有望增长。这些用途的发展明显会关系到甲醇的生产成本。本专利技术能够建造高效单列设备(single-train plants)，以较低的成本大量地将天然气转化成甲醇。使用羰化催化剂由一氧化碳和甲醇来制造乙酸是本领域所熟知所的。公开该方法以及类似方法的有代表性的参考文献包括Carlin等人的美国专利1961736(Tennessee Products)、Paulik等人的美国专利3769329(Monsanto)、Marston等人的美国专利5155261(Reilly Industries)、Garland等人的美国专利5672743(BP Chemicals)、Joensen等人的美国专利5728871(HaldorTopsoe)、Denis等人的美国专利5773642(Acetex Chimie)、Hinnenkamp等人的美国专利5817869(Quantum Chemical Corporation)、Ditzel等人的美国专利5877347和5877348(BP Chemicals)、Denis等人的美国专利5883289(AcetexChimie)以及Sunley等人的美国专利5883295(BP Chemicals)，这些文献在此作为参考引用。制造乙酸的主要原材料当然是一氧化碳和甲醇。在典型的乙酸制造设备中，导入甲醇，但是一氧化碳由于其运送和存储存在困难，因此通常将天然气或另一种烃与水蒸汽及/或二氧化碳进行转化来就地生成一氧化碳。因为这个原因，最近关注的是构造制造甲醇和乙酸的一体化设备。为新的乙酸生产水平所支付的重要花费是用于生产一氧化碳所需设备的投资费用。如果该投资费用被大幅降低或至少明显减少，那将是非常理想的。制造乙酸乙烯酯单体的主要原料是乙烯、乙酸和氧。二氧化碳作为不需要的副产物在反应中生成，必需将其从循环的乙烯中除去。为以新的生产设备制造合成气、甲醇、乙酸以及乙酸衍生物(例如VAM)所支付的重要花费是用于所需设备的投资费用。其它的重要花费包括操作费用(包括原料费用)。如果这些投资费用以及操作费用可以减少，那将是非常理想的。对于制造甲醇来说，已经确认，对于大产量的合成气设备而言，自热转化是更加经济地制造合成气的方法，因为巨额投资费用可以通过不构造大型的主转化器以及多部分氧化转化器而节省下来。但是，其缺点是不能完全利用所有的碳分子，从而导致大量的CO2排出，这是不理想的。由于SN＝的化学计量数(SN)小于2，通常是在1.7与1.9之间，因此实际上需要在自热转化器的出口对合成气进行调整。目标是要获得最佳的合成气比率，该最佳合成气比率在2.0至2.1的范围内，用于对甲醇合成回路进行补充。Lee等人在美国专利5180570中公开了一种制造甲醇和氨的一体化方法，以便在甲醇反应回路中达到化学计量的条件。McSheaIII等人在美国专利4927中揭示了一种用于自热转化的催化剂，以及通过控制蒸汽与碳以及氧与碳的比率来获得化学计量比的合成气的措施。Supp等人在美国专利5310506中揭示了，在ATR进料中加入高氢气体用来获得由ART排出的适于合成甲醇的合成气，该合成气具有在1.97至2.2之间的计量数。Banquy在美国专利4888130以及4999133揭示了一种适宜大规模生产甲醇的方法，该方法中通过使用由主蒸汽转化器和自热反应器形成的组合，可以制造接近于甲醇制造所需化学计量组成的合成气。在发表于2000年世界甲醇会议(World Methamol Conference CopenhagenDenmark Nov8-10，2000)中的一篇文章中，Streb指出，大产量的制造甲醇装置需要一种特殊的工艺流程设计。他建议当供料是轻质天然气时，可以使用纯自热转化，但是他强调，在化学计量比小于2的情况下，可能需要抑制CO2的转化。在欧洲专利1348685中，Grobys等人揭示了一种制造甲醇的方法，其中合成气的量通过抽出一氧化碳气流来调节。在WO 03/097523A2中，本专利技术的申请人揭示了一种以实质上的化学计量条件来制造甲醇和乙酸的一体化方法。在美国专利6495609中，Searle公开了在由甲醇制造乙烯和环氧乙烷的过程中，将CO2循环至甲醇合成反应器中。在美国专利6444712中，Janda公开了将CO2循环至转化器或甲醇合成回路中，将SN控制在1.6与2.1之间。Searle与Janda均证明了可以通过使用水蒸汽与部分氧化转化器来控制SN。通常，水蒸汽转化器产生合成气的SN大于2.8，而部分氧化转化器产生合成气的SN在1.4与2.1之间。燃料规格日益严格，其中对汽油和柴油中芳香族化合物和硫的含量的要求日益严格，这驱使炼油设备对氢的需求不断加大。由于在炼油设备中氢的需求峰值以及和平衡处于不利境地，因此需要加入大量的氢。
技术实现思路
已经发现了一种组合的转化方法，该方法通过一体化了乙酸装置可更加适于制造甲醇，该方法使用了自热转化器与传统的蒸汽转化器形成的组合，所述乙酸装置消耗一氧化碳用以羰基化特一股特定的甲醇流。此时产生的氢气可以有利地使用，或者是通过输入CO2气流(例如从装置附近的VAM)来增加甲醇的生产量，或者是向附近的炼油设备输出过量的氢均可。本专利技术结合了甲醇的合成方法与制造乙酸的方法。本专利技术利用了位于甲醇反应器前面的一个一氧化碳分离装置，将剩余的合成气的计量数(SN)调节至2.0与2.1之间，更好为接近2.05。将一氧化碳从一部分转化器流出物中分离出来，将回收的CO2循环至转化器中，而将氢气返回去进行甲醇的合成。对从其中回收CO的转化器的流出物的量加以平衡，从而得到用于甲醇循环的补充合成气的所需SN。本专利技术提供了一种制造甲醇、乙酸以及任选的乙酸乙烯酯单体等的方法。它还揭示了通过将这些化合物的各个制造过程进行一体化的特殊方式，可以降低用于大规模生产的巨大投资费用。在一个实施方式中，本专利技术提供了制造甲醇和乙酸的一体化方法。该方法包括以下内容将烃源分离成第一和第二烃流，将第一烃流与水蒸汽进行蒸汽转化来形成转化流，并将由此转化流和第二烃流的混合物与氧和二氧化碳进行自热转化来产生合成气流。该方法还包括以下内容将一部分合成气流分离成富二氧化碳流、富氢流以及富一氧化碳流，将富二氧化碳流循环至自热转化步骤，并压缩合成气流的剩余部分、富氢流的充足部分以及二氧化碳流，来向甲醇合成循环提供补充流，从而获得产物甲醇。通过将富氢流的余下部分从冷箱输送至燃料气系统，可以方产生灵活性，将补充合成气的SN调整到最佳值2.05。另外，SN还可以通过以下方法来调节，即将CO2流输入到甲醇合成气补充流来增加CO2的含量，或者通过在自热转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造甲醇和乙酸的方法，其特征在于，它包括以下一体化的步骤：将烃源分离成第一和第二烃流；用水蒸汽对所述第一烃流进行蒸汽转化生成转化流；将由转化流和第二烃流形成的混合物与氧和二氧化碳进行自热转化来形成合成气流；将所述合成气流的一小部分分离成富二氧化碳流、富氢流以及富一氧化碳流；将所述富二氧化碳流再循环至自热转化步骤中；压缩合成气流的剩余部分以及至少一部分的富氢流，向甲醇合成回路提供补充流，以获得甲醇产物；由至少一部分所述甲醇产物和所述富一氧化碳流合成乙酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：DM蒂埃博，
申请(专利权)人：埃塞泰克斯塞浦路斯有限公司，
类型：发明
国别省市：CY[塞浦路斯]