Способ получения метанола

Авторы патента:

БОРЕСКОВ ГЕОРГИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ

МАТРОС ЮРИЙ ШАЕВИЧ

ЗОЛОТАРСКИЙ ИЛЬЯ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ЛАХМОСТОВ ВИКТОР СЕМЕНОВИЧ

РЫЖАК ИГОРЬ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ЛЕНДЕР ЮРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

C07C31/04 - метиловый спирт

C07C29/16 - реакцией оксосинтеза в сочетании с восстановлением

B01J23/80 - с цинком, кадмием или ртутью

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3733766/23-04 (22) 16.02.84 (46) 07.08.86. Бюл. № 29 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт катализа СО АН СССР (72) Г.К.Боресков, Ю.Ш.Матрос, И.А.Золотарский, В.С.Лахмостов, И.А.Рыжак и Ю.В.Лендер (53) 547. 261. 07(088.8) (56) Патент Великобритании № 1010871, кл. В 1 Е, опублик. 1965.

Патент Великобритании ¹ 1484366, кл. С 2 С, опублик. 1977.

ÄÄSUÄÄ 1249010 А1

yg 4 C 07 С 31/04, 29/16 В 01 J 23/80 (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА при повышенной температуре и давлеНии из синтез-газа, содержащего окислы углерода и водород, в присутствии гетерогенного медьсодержащего катализатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения удельной производительности, снижения удельного расхода сырья и зксплуатационных и капитальных затрат, процесс осуществляют путем периодического, через 130 мин, переключения подачи синтезгаза с температурой 40-170 С в слой катализатора с входа на выход реакционной смеси из слоя.

1 12490

Изобретение относится к усовершенствованному ".поссбу получения метявЂ” нола, широко используемого в произвЂ” водстве формальдегида, пол> винилхлоридных и карбоксидных смол.- а. так

:1 же в качестве вь>сокоак-;ивно:; добавки к моторным топливам.

Цель изобретения вЂ” увеличение удельной производительности и с.нижение удельного расхода сырья и эксплуатационных и капитальных затрат, которое достигается проведением процесса в нестяционарных условиях B реакторе с регенеративным теплообменом.

На фиг. 1 изображен реактор . ня фиг. 2 вЂ” схема опытной установки синтеза метанола в стационарном режиме; на фиг. 3 вЂ” то же, в нестационарном режиме.

Реактор представляет собой вертикальную цилиндрическую емкость I (корпус высокого давления) со съемной кятализаторной коробкой 2, в центвЂ” ральной части которой установлен пусковой электронягреват ль 3,, 1я колосниковую решетку 4 насыпают слой катализатора (слева от оси), либо два слоя инерта 5 по торцам слоя каталивЂ” затора 6 (справа от оси) . Катализа-тор перед пуском нагревают до температуры начала реакции, нагревая синтез-газ либо в пускогом теплсобменпике., либо в электронагревателе 3.

Затем на нагретый катализатор нягневЂ” тятелем подают синтез-газ с температурой 40- 170 С в направлении, показанном сплошными стрелками (фиг. 1).

Переключение направления подачи синтез-газа осуществляют с помощью четырехходового переключателя 7.

4б

Противоположное няправllение движения потока по слою катализатора показаilo штриховыми стрелками. При движении газа по слою снизу вверх и сверху вниз совершается два полуцикла, ка>квЂ” дый длительностью IIQ 1-30 мин, оба полуцикла составляют цикл длительностью 2-60 мин. Бремя переключения направления подачи переключателем 7 осуществляют в течение 1-2 с. Таким образом, переключая направление IIo5О дачи синтез-газа в реактор„т. е, периодически меняя местами вход гязя на выход осуществляют непрерывньж . процесс синтеза метанола в нестационарном режиме с двюкущимся по слою температурным профилем. При этом инертная насадка 5 и прилегающие к ней зоны слоя катализатора 6 периоди10 2 чески работают кяк регенеративные теплообменники в режиме противотока, попеременно аккумулируя тегло из прореагировявшего горячего газа и отдавая это тепло холодному синтезгазу

Пример 1 (известный). Vicпользуется установка синтеза метанола в стационарном режиме (фиг. 2).

Свежий синтез-газ (94 атм) смешивяют с циркуляционным газом и дожимают в компрессоре 8 до 102,3 атм.

Затем смешанный газ в точке 9 разделяют на два потока, один из которых нагревают в рекуперативном теплообменнике 10 до 240 С и подают в точку

11 на главный вход в реактор 12 синтеза с четырьмя слоями катализатора.

Другой поток используется в качестве холодного байпаса: для регулирования температуры на входе в первый слой катализатора (линия 13) и охлаждения газа между слоями (линии 14).

В реактор загружают 3 л медьсодер жящего катализатора. Объемная скорость равна 8987 ч

Прореагирозявший газ выходит из реактора 12 и охлаждается последсвятельно в рекуперативном теплообменнике 10 до 168 С и холодильнике-конденсаторе 15 до 35 С. Сконденсировавшиеся метя".ол и воду отделяют в сепараторе 16. Непрореагировавший газ выходит из сепаратора 16 и его разделяют в точке 17 ня продувочный и циркупяционный газы. Циркуляционный глз возвращается в рецикл через компрессор 8. Кратность циркуляции

:açà в системе составляет 4,74.

Б табл. 1 представлены расходы

H cocTPBbI потоков.

Количество сконденсировавшегося метанола, отбираемого в сепараторе, составляет 1,71 кг/ч, что соответст-.-,óeò производительности катализатора

13,7 кг/л сут. Удельный расход сырья свежего синтез -газа составляет

33 н; э /кг

П р и м е p 2. Испытуется установка синтеза метанола в нестационарном режиме (фиг. 3).

Свежий синтез-газ такого же состава, что и в примере 1, смешивают с циркуляцHQHHbM газом и дожимают в компрессоре 8 до 102,3 атм. Холодный смешанный газ с температурой 40 С подают в реактор 18. В момент пуска а катализатор нагревают до 250 С. Бремя между переключениями направления по30

Т а блица 1

Расход нм /ч

Состав, об.

Г (Поток

СО СО, 1

Свежий синтез вЂ г

15,9 6,4

5,69

26,96

24,56

1,72

73139006

79,8 10,7 0,03

76,5 11,8 1,40

81,6 12,6 0,02

0,6

Вход в реактор

4,8 2,7

1,7 1,6

1,8 1,7

0,2 1,7

5,1 1,9

0,3 2,0

Выход из реактора

Продувка з 1249 тока газа через слой катализаторавЂ”

5 мин. В реактор загружено 3 л медьсодержащего катализатора, такого же, что и в примере 1.

Газ выходит из реактора со средней температурой 171 С и поступает в хо- лодильник 15 и сепаратор 16. В сепараторе выделяются сконденсировавшиется метанол и вода при 35 С. Непрореагировавший газ выходит из сепара- 0 тора 16 и разделяется на продувочный и циркуляционный газы. Кратность циркуляции равна 4,74.

В табл. 2 представлены расходы и составы потоков газа для примера 2.

Количество конденсируемого метанола составляет 1,74.кг/ч, что соотвЂ” ветствует производительности катализатора 13,9 кг/л сут. (на 1,6 отн. больше, чем в примере 1) . Удельный Zo расход сырья составляет 3,28 нм /кг или на 1,6 отн. меньше, чем в примере 1.

Пример 3. B реактор нестационарного синтеза, такой же, как 2S в примере 2, подается синтез вЂ г с расходом, давлением и составом такими же, как в примере 1. Температура входа 40 С, время между переключениями о

6 мин. Объем катализатора 3 л.

Состав газа на выходе, об. : СО

0,6; СО> 2,1; Н 76,5; СН, 11,9;

Газ выходит со средней температурой 185 С.

Выходная концентрация метанола в таком режиме на 18 отн. выше, чем в примере 1.

Пример 4. Тоже, что ив примере 2. За счет включенного электроподогревателя поддерживают темпера. туру газа на входе в слой катализатора 170 С. Время между переключениями 30 мин.

В табл. 3 представлены расходы и 4 составы потоков газа для примера 4.

Количество конденсируемого метанола составляет 1,72 кг/ч, произво010 4 дительность катализатора 13,75 кг/л сут что на 0,4 отн. больше, чем в примере 1, Удельный расход сырья

3,3 17 нм /кг или на О, 4 . меньше, чем в примере 1.

Пример 5. То же, что и в примере 2. Кратность циркуляции 3,82.

Объем такого же катализатора, что в примере 1 вЂ” 2,42 л, что на 24 меньше чем в примерах 1 и 2. В табл. 4 представлены расходы и составы потоков газа для примера 5.

Количество конденсируемого метанола составляет 1,71 кг/ч, как и в примере 1. Производительность катализатора 16,96 кг/л сут, что на 24 больше, чем в примере 1. Удельный расход сырья 3,33 нм /кг.

Пример 6. То же, что и в примере 2. Расход свежего синтез-газа

7,06 нм /ч, что на 24 выше, чем в примере 1. Расход синтез-газа на входе в реактор 29,96 нм /ч. Кратность циркуляции 3,82. Составы свежего синтез-газа на входе, выходе из реактора в продувке такие же, как в примере 5.

Расход газа на выходе из реактора

23, 19 нм /ч.

Количество конденсируемого метанола составляет 2,12 кг/ч. Производительность катализатора 16,96 кг/

/л сут. Оба эти показатели на 24 выше, чем в примере 1. Удельный расход сырья 3,33 нм /кг.

Пример 7. То же, что и. в примере 2. Время между переключениями

1 мин. Составы и расходы газов в цикле такие же, как в табл. 1. Количест- °

Во конденсируемого метанола, производительность катализатора, удельный расход сырья такие же, как в примере 1.- В этом примере преимуществ предлагаемого способа по сравнению с примером 1 по выходу метанола нет.

При уменьшении времени между переключениями наблюдается уменьшение выхода метанола.

Н, СН„Н О СН ОН М

Таблица 2

Состав, об.7

Расход, ны /н

СО CO H СН Н 0 СН 0H N

15,9 6 4 73,1 3 9 006 вЂ” 06

Свежий синтез-газ 5,69

25 803 11,0 003 02 1,7

1,4 77,0 12,1 1,40 5,23 1,9

Вход в реактор

1.,0