Способ получения метанола

 

Использование: в основном органическом синтезе. Сущность изобретения: продукт - метанол. 5Ф СНлО. Реагент 1; синтез-газ. Условия реакции: гидрировэние на неподвижном слое медно-цинкового катализатора в виде окислов пр 189,9-210°С, 9,2-24,4 МПа (на выходе слоя катализатора), обеспечивающих конденсацию метанола на катализаторе, объемная скорость синтез-газа 0,52-1,16 мл/ч г катализатора. Предпочтительно 0,08-13,94% от объема синтез-газа сконденсировавшегося метанола рециркулируют на гидрирование. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4894930/04 (22) 18.03.91 (46) 30.08.93, Бюл, М 32 (31) 0710/90 (32) 19,03.90 (33) DK (71) Хальдор Топсее А/С (0K) (72) Хальдор Фредерик Аксель Топсее и Йон

Бегильд Хансен (ОК) (56) Патент США N -4731787, кл. С 07 С

27/06, опублик, 1988. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА

Изобретение относится к производству низших алканолов, в частности к усовершенствованному способу каталитического получения метанола.

Цель изобретения — упрощение процесса при одновременном снижении затрат.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения метанола путем гидрирования синтез-газа на неподвижном слое медно-цинкового катализатора в виде окислов при повышенных температуре и давлении и последующего выделения целевого продукта за счет того, что гидрирование осуществляют в условиях, обеспечиваю}цих конденсацию метанола на катализаторе: при температуре 189,9210 С, давлении 9,2-24,4 МПа (на выходе слоя катализатора) и объемной скорости синтез-газа, равной 0,52 — 1,16 н л/ч г катализатора,,, Ы,„} 1838289 АЗ

lsd)s С 07 С 31/04, 29/15, 27/06 (57) Использование: в основном органическом синтезе. Сущность изобретения: про дукт — метанол. БФ СН40. Реагент 1; синтез-гаэ, Условия реакции: гидрирование на неподвижном слое медно-цинкового катализатора в виде окислов при 189,9-210 С, 9,2 — 24,4 МПа (на выходе слоя катализатора), обеспечивающих конденсацию метанола на катализаторе, объемная скорость синтез-газа

0,52 — 1,16 мл/ч . г катализатора. Предпочтительно 0,08-13,94 от обьема синтез-газа сконденсировавшегося метанола рециркулируют на гидрирование. 1 э.п,ф-лы, 1 ил.

В качестве исходного сырья предпочтительно используют синтез-газ, содержащий

10 — 60.об.% окиси углерода, 0-25 об.g двуокиси углерода и 25 — 75 об,% водорода. Синтез-газ i ожет также содержать небольшие Ж количества инертных компоненто} . Ю

Подходящими катализаторами для осу- Q5 ществления предлагаемого способа являют-, @ ся известные для синтеза метанола, катализаторы, котор е можно использовать . Ф в качестве неподвижного слоя. Предпочти- (гд тельно используют катализаторы на основе 1 цинка и меди, например катализатор, выпускаемый заявителем под торговым названием "МК-101". Катализатор можно применять .,в любом виде, например в виде частиц, гранул или таблеток, пригодных для формирования стандартного неподвижного слоя.

Состав применяемого катализатора на носителе может колебаться в следующих пределах, мас. : 40-60 СиО, 15-30 ZnO, 1838289

10

40 остальное носитель (окись алюминия и графит), Охлаждение слоя катализатора может осуществляться путем наружного охлаждения реактора, что обеспечивает в основном иэотермическую работу, или путем проме-. жуточного охлаждения последовательно расположенных в одном или нескольких реакторах адиабатических слоев.

В определенных рабочих условиях температура в слое катализатора может превышать допустимый предел. Так, например, при пропускании богатого окисью углерода синтез-газа через один слой катализатора высокие температуры на входе слоя, обусловленные высокой скоростью реакции, могут приводить к повреждениям или неприемлемой степени образования побочных продуктов. Для сни>кения скорости реакции и, следовательно, предотвр".L i,"-.iièÿ нежелательных температур в определенных условиях может оказаться целесообр - зной подача в реакционную зону вместе с с нпгезгазом метанола.

Таким образом, развитие изобретения заключается в том, что часть сконденсировавшего метанола, получаемого в слое катализатора — 0,08 — 13,94% от обье ма синтез-газа, отделяют от выходящего !1з слоя катализатора потока и рециркулируют на вход слоя катализатора, Рециркулируемый поток жидкого метанола не подлежит ни охлаждению, ни повторному нагреву. Его только упаривают перед подачей в реактор. Рецикл жидкого метанола лишь связан с небольшими затра ами на повторное сжатие, так как метанол насосом подают в жидком виде.

Целевой жидкий метанол выделяют из выходящего из слоя катализатора потока путем охлаждения и отделения от непрореагировавшего синтез-газа.

Условия реакции, в которых происходит конденсация метанола в слое катализатора, зависят от конкретного состава подаваемого в слой синтез-газа.

Так, например, давление, температура и/или обьемная скорость газа на выходе слоя катализатора дол>кны устанавливаться с таким расчетом, что в результате превышения точки росы реакционной смеси в слое катализатора образуется жидкий метанол.

Предлагаемый способ можно ãiðîâîдить в установке, схематически представленной на чертеже.

Синтез-газ подают по линии 1 и после нагрева в подогревателе 2 вводят в реактор

3. Реактор 3, содержащий неподви>кный слой 4 катализатора марки МК-101, может эксплуатироваться в изотермическом или адиабатическом режиме, Температура, давления и обьемная скорость синтез-газа доводятся до величин, обеспечивающих конденсацию на частицах катализатора метанола, получаемого в реакторе 3.

Образующийся в реакторе 3 жидкий метанол вместе с непоооеагиоовавшими синтез-газом и газообразным метанолом отводят по линии 5 и подают в сепаратор 6, в котором жидкий метанол отделяют от непрореагировавших газов и газообразного метанола, Газообразный метанол выводят из сепаратора 6 через линию 7, Жидкий метанол выводят из сепаратора 6 через линию

8 и по линии 9 подают в размещенный в ней охладитель 10, Газообразный метанол, отводимый по линии 7, с>кимают путем охлаждения в охладителе 11 и обьединяют с жидким метанолом, подаваемым по линии 9.

Объединенный поток жидкого метанола отводят по линии 12 после предварительного газово-жидкостного разделения в сепараторе 13, Оставшиеся газы выводят из сепаратора l3 через линию 14. При необходимости небольшое количество жидкого метанола рециркулируют по линиям 8,15 в линию 1.

При этом жидкий метанол повторно сжимают при помощи насоса 16 и упаривают в подогревателе 2 перед его подачей вместе с синпгез-газом в реактор 3. . Предлагаемый способ далее поясняется следующими примерами.

Пример 1, В реактор 3, рабе ающий

H изотермическом режиме,. пода!от 2,4 г дробленого медно-цинкового катализатора на носителе марки МК-101 состава, мас.,4;

55 окиси меди и 23 окиси цинка, остальное окись алюминия и графит в качестве носителя, Затем подают 2,57 нл/ч синтез-газа состава, об.%: 66,51 Н>, 29,70 С0, 2,08 СО>, 0,08 СНзОН, 1,62 Ar, что соответствует обьемной скорости, равной 1,07 нл/ч . г катализатора. При температуре 189,9 С и давлении 9,5 МПа на выходе слоя катализатора получают целевой поток состава, об.%:

25,37 Нг, 5,46 СО, 4,06 COz, 60,63 СНЗОН, 3,70 Аг и 0,78 Н О, Таким образом, конверсия содер>кащихся в синтез-газе окислов углерода до метанола составляет 86,57%.

Содержание газовой фракции в выходящем из реактора потоке составляет 58,5% что свидетельствует о превышении точки росы реакционной смеси в слое катализатора и, следовательно, о том, что имела место конденсация метанола на катализаторе, Пример 2. Повторяют пример 1 с той разницей, что в реактор подают

1838289

2,57 нл/ч синтез-газа состава, об. : 66,37

Нр, 29,72 СО, 2,15 С02, 0,08 СНзОН, 1,64 Ar, что соответствует объемной скорости 1,07 нл/ч г катализатора. При этом при температуре 210,0 С и давлении 9,5 МПа на выхо- 5 де слоя катализатора получается целевой поток состава, об, : 19,22 Hz, 1,79 СО, 4,17

СО2, 69,57 СНзОН, 4,04 Ar и 1,21 Н О, Таким образом, конверсия содержащихся в синтез-газе окислов углерода до метанола со- 10 ставляет 92, 16 . Содержание газовой фракции в выходящем из реактора потоке составляет 58,2, что свидетельствует о превышении точки росы реакционной смеси в слое катализатора и, следовательно, о том, 15 что имела место конденсация метанола на катализаторе.

Пример 3. Реакцию проводят в охлаждаемом пилотном реакторе типа Даудзерм, содержащем 3,32 кг применяемого 20 в примере 1 катализатора марки МК-101, выполненного в виде гранул. В реактор подают 3,87 нм /ч синтез-газа состава, об, :

58,21 Н, 25,20 СО, 1,70 СО, 13,94 СНзОН, что соответствует объемной скорости 1,16 25 нл/ч г катализатора, Температуру поддерживают 194 С, а давление 9,2 Mila, Выходящий из реактора поток имеет состав, об. : 12,8 Н, 4,62 СО, 3,04 COz и 80,64

СНзОН, что соответствует конверсии окис- 30 лов углерода до метанола, равной 92,6 .

Содержание газовой фракции в выходящем из реактора потоке составляет 31,45/, что свидетельствует о превышении точки росы реакционной смеси в слое катализатора и, 35 следовательно, о том, что имела место конденсация метанола на катализаторе.

Пример 4. Повторяют пример 1 с той разницей, что применяют синтез-газ состава, o6. : 40,94 Нр, 37,25 СО, 21,02 СО2, 0,08 40

СНзОН и 0,71 Аг, который подают в количестве 1,25 нл/ч, что соответствует объемной скорости 0,52 нл/ч г катализатора. При температуре 200 С и давлении 24,4 МПа на выходе слоя катализатора получается целе- 45 вой поток состава, об. /,: 20,05 Н, 32,75 СО, 28,43 СО2, 17,77 СНзОН, 0,98 Ar и 0,02 Н20.

Таким образом, конверсия содержащихся в синтез-газе окислов углерода до метанола составляет 22,54 . Содержание газовой фракции в выходящем из реактора потоке составляет 92,2 7„ что свидетельствует о превышеНии точки росы реакционной смеси в слое катализатора и, следовательно, о том, что имела место конденсация метанола на катализаторе.

Пример 5, Повторяют пример 1 с той разницей, что в реактор подают 1,53 нл/ч синтез-газа состава, об, : 72,57 Hg, 17,34

СО, 7,55 COz, 0,08 СНзОН и 2,46 Ar, что соответствует объемной скорости

0,63 нл/ч г ка — àëèçàòîðà. При этом при температуре 210,0 С и давлении 14,6 МПа на выходе слоя катализатора получается целевой поток состава, об. : 43,72 Н, 0,27

СО, 5,43 СОг, 38,35 СНзОН, 4,34 Ar и 7,89

HzO. Таким образом, конверсия содержащихся в синтез-газе окислов углерода до метанола составляет 87,32 . Содержание газовой фракции в выходящем из реактора потоке с оста вля ет 80,47, что с видетел ьствует о превышении точки росы реакционной смеси в слое катализатора и, следовательно, о том, что имела место конденсация метанола на катализаторе, Формула изобретения

1. Способ получения метанола путем гидрирования синтез-газа на неподвижном слое медно-цинкового катализатора в виде окислов на носителе при повышенной TGM перэтуре и давлении и последующего выделения целевого продукта, о т л и ч а ю щ и Aс я тем, что, с целью упрощения процесса при одновременном снижении его затрат, гидрирование осуществляют при температуре 189,9 — 210 С, давлении 9,2 — 24,4 МПа и объемной скорости синтез-газа, равной

0,52 — 1,16 нл/ч.r катализатора.

2. Способ поп1,отл ичаю щийся тем, что, целью предотвращения -.овреждения катализатора и/или снижения образования побочных продуктов, сконденсированный метанол рециркулируют на гидрирование в количестве 0.0813,94 от обьема синтез-газа.

1838289

Ч

Составитель Г. Мосина

Техред М,Моргентал

Корректор A. Обручар

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2899 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5