Способ получения метанола

Настоящее изобретение относится к области основого органического синтеза, в частности к способу получения метанола. Способ заключается в подаче синтез-газа с циркуляционным газом на компримирование и контактирование в реакторе с медно-цинковым катализатором при температуре 220-290°С, с последующим охлаждением выходящего из реактора метанолсодержащего газа и отделением метанола-сырца в сепараторе. При этом на компримирование с объемной скоростью 3000-15000 ч-1 подают синтез-газ состава, об.%: водород - 62,0-75,0; аргон - 0,04-0,20; азот - 0,07-3,0; метан - 0,8-4,0; оксид углерода - 7,8-20,0; диоксид углерода - 3,7-11, полученный пара-углекислотной конверсией природного газа в объемном отношении метан : диоксид углерода = (3-50):1, контактирование с катализатором осуществляют при давлении 2-12 МПа в реакторе, разделенном на две изолированные части в соотношении 3:1 по количеству секций, при этом циркуляционный газ делится на два потока, и один из двух потоков циркуляционного газа предварительно смешивают с синтез-газом перед входом в трехсекционную катализаторную зону реактора, а другой поток циркуляционного газа обогащается вводом диоксида углерода до достижения объемного отношения (5-50):(0,5-2) и пропускается через встроенный теплообменник во вторую часть реактора с одной катализаторной секцией, с последующим выделением метанола из двух технологических линий. Предлагаемый способ позволяет повысить съем метанола с единицы объема загруженного катализатора и увеличить срок службы каталитической системы. 2 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области основного органического синтеза, в частности к производству метанола из водорода и оксидов углерода.

Последние получают в жаростойких катализаторных трубах печей риформинга с использованием конверсии природного газа в синтез-газ СО+Н2. Существует три метода окислительного превращения метана в синтез-газ:

- паровая конверсия CH4+H2O→CO+3H2;

- парциальное окисление кислородом CH4+0,5O2→CO+2H2;

- углекислотная конверсия CH4+CO2→CO+2H2;

Наибольшее распространение первый и третий методы.

Известен [GB №1159095, МПК С07С 32/00, заявл. 18.08.65 г., опубл. 23.07.69 г.] способ получения метанола, включающий реакцию оксидов углерода с водородом под давлением 1,0-15,0 МПа (предпочтительно от 4,0 до 8,0 МПа), при температуре 160-300°C (предпочтительно от 190 до 270°C), объемной скорости 7000-25000 ч-1 в присутствии катализатора, содержащего оксиды меди и цинка и, по крайней мере, один трудно - восстанавливаемый оксид металла второй - четвертой групп периодической системы элементов Д.И. Менделеева, выделение метанола из реакционной смеси и рециркуляцию непрореагировавших в синтезе метанола веществ. В качестве сырья применяют смесь водорода с оксидом и диоксидом углерода, в которой содержание CO2 варьирует в интервале 1-20 об. % (предпочтительно 3-12 об. %). В синтез-газе, контактирующим с катализатором, объемное отношение водорода к сумме оксидов углерода в 1,3-3,0 раза больше стехиометрического.

К недостаткам данного способа следует отнести пониженную удельную производительность медно-цинкового катализатора, а также высокие энергетические затраты на рециркуляцию газовой смеси.

Известен способ получения метанола [RU №2181117, МПК C07C 29/154, 31/04] контактированием газовой смеси, содержащей оксиды углерода и водород, с медьсодержащим катализатором при температуре 190-290°C, давлении 5,0-10,0 МПа и объемной скорости 4500-100000 ч-1, причем исходную газовую смесь, содержащую 1,0-33,7 об. % оксида углерода, 0,3-22,5 об. % диоксида углерода при объемном отношении водорода к сумме оксидов углерода, равном 1,91-5,60, а также 0,5-50 об. % азота, последовательно пропускают через каскад проточных реакторов трубчатого типа в одну стадию, а метанол и воду отделяют после каждого реактора.

Рассматриваемый каскадный способ позволяет существенно повысить удельную производительность катализатора, однако его реализация сопряжена со значительными материальными затратами и технически сложна. Кроме того, при его осуществлении возможно существенное снижение срока эксплуатации медно-цинкового катализатора, а производительность метанольной установки пропорциональна количеству проточных реакторов.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения метанола контактированием газовой смеси, содержащей оксиды углерода и водород, с медно-цинковым катализатором при температуре 200-290°C, давлении 5-15 МПа и объемной скорости 3000-10000 ч-1, отличающийся тем, что конвертированный газ состава, об. %: Н2 - 64,0-75,5; Ar - 0,02-0,08; N2 - 0,05-2,0; СН4 - 1,0-3,6; СО - 10,7-19,4; CO2 - 3,3-10,4, подаваемый с печи риформинга с объемной скоростью 800-2000 ч-1, предварительно смешивают с диоксидом углерода в объемном соотношении (3-100):1 и вместе с газами циркуляции пропускают последовательно через 4 катализаторные зоны горизонтального реактора при их объемном соотношении (1,20-1,40):(0,85-0,95):(0,9-1,2):(0,9-1,1), разделенные двумя котлами и одним теплообменником, с выделением метанола по общепринятому методу [RU №2331625, МПК С07С 31/04; 29/151].

К его недостаткам следует отнести тот факт, что при прохождении синтез-газа через секции горизонтального реактора уже в первых трех устанавливается кинетическое равновесие. По указанной причине четвертая катализаторная корзина практически не влияет на производительность метанольного агрегата. Соответственно, снижается удельный съем метанола с единицы объема загруженного в реактор катализатора.

Технической задачей изобретения является усовершенствование технологической схемы получения метанола, направленное на повышение производительности агрегата метанола в расчете на единицу объема загруженного катализатора при сохранении на высоком уровне других характеристик производственного процесса.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе метанол синтезируют контактированием газовой смеси, содержащей оксиды углерода и водород, с медно-цинковым катализатором при температуре 220-290°C, давлении 2-12 МПа и объемной скорости 3000-15000 ч-1. При этом согласно изобретению, для получения газа состава, об. %: Н2 - 62,0-75,0; Ar - 0,04-0,20; N2 - 0,07-3,0; СН4 - 0,8-4,0; СО - 7,8-20,0; CO2 - 3,7-11, предварительно смешивают природный газ и диоксид углерода в соотношении (3-50):1 и подают в печь риформинга с объемной скоростью 800-2500 ч-1. Образующийся синтез-газ вместе с газами циркуляции первого потока пропускают последовательно через три катализаторные зоны горизонтального реактора, разделенные двумя котлами, а во второй циркуляционный поток вводится диоксид углерода при объемном соотношении (5-50):(0,5-2), который после подогрева в теплообменнике поступает в односекционную зону каталитического реактора с выделением метанола из двух технологических линий по общепринятому методу.

Отличительными особенностями предлагаемого способа получения метанола являются следующие:

- в качестве реактора используют аппарат горизонтального типа, разделенный встроенным теплообменником на две изолированные части в соотношении 3:1 по количеству катализаторных секций;

- конвертированный газ состава, об. %: Н2 - 62,0-75,0; Ar - 0,04-0,20; N2 - 0,07-3,0; СН4 - 0,8-4,0; СО - 7,8-20,0; CO2 - 3,7-11, синтезируется путем пропускания через реакционные трубы печи риформинга смеси природного газа и диоксида углерода, взятых в объемном соотношении (3-50):1;

- циркуляционный газ, выходящий из сепаратора после выделения метанола делится на два потока: первый смешивается с синтез-газом и направляется в часть реактора с тремя последовательно расположенными катализаторными секциями, а второй предварительно обогащается диоксидом углерода до соотношения (5-50):(0,5-2) и после подогрева газовой смеси во встроенном теплообменнике поступает во вторую часть реактора с одной катализаторной секцией.

При реализации предлагаемого технического решения было принято во внимание, что переработка синтез-газа с содержанием оксида углерода более 30 об. % и азота свыше 20 об. % - неэкономична. По указанной причине в предлагаемом способе используется синтез-газ, в котором дозировки СО и N2 поддерживаются ниже 20 об. %, а объемное отношение H2/(CO+CO2) находится в интервале от 2 до 5. Важно отметить, что для протекания последовательных реакций

с требуемой скоростью оптимальные концентрации CO и CO2 должны находиться в интервале 5-20 об. %.

Для достижения указанной дозировки CO2 может быть использована подпитка циркуляционного газа с повышенной концентрацией метана чистым диоксидом углерода..

Ограничение верхнего предела по CO2 в синтез-газе объясняется возможностью протекания побочных химических реакций и, как результат, снижением количества образующегося метанола.

Для предотвращения накопления инертов в циркуляционном газе предусмотрен вывод его части из системы и сжигание в качестве топлива в печи риформинга.

Таким образом, сущностью предлагаемого технического решения является способ получения метанола пара-углекислотной конверсией природного газа в объемном отношении метан: диоксид углерода = (3-50):1 в синтез-газ состава, об. %: водород - 62,0-75,0; аргон - 0,04-0,20; азот - 0,07-3,0; метан - 0,8-4,0; оксид углерода - 7,8-20,0; диоксид углерода - 3,7-11, подаваемого затем с объемной скоростью 3000-15000 ч-1 на компримирование и контактирование с медно-цинковым катализатором при температуре 220-290°C и давлении 2-12 МПа, причем синтез-газ предварительно смешивается с одним из двух потоков циркуляционного газа перед входом в трехсекционную катализаторную зону реактора, разделенного по количеству секций в соотношении 3:1, а другой поток циркуляционного газа, обогащается диоксидом углерода до достижения объемного отношения (5-50):(0,5-2) и пропускается через встроенный теплообменник во вторую часть реактора с одной катализаторной секцией, с последующим выделением метанола из технологических линий по общепринятому методу.

Предлагаемый способ получения метанола реализуется следующим образом.

На фиг. 1 приведена принципиальная технологическая схема процесса, а на фиг. 2 - устройство горизонтального реактора.

Конвертированная смесь, полученная в печи риформинга из смеси природного газа и диоксида углерода, взятых в объемном отношении 5:1, подается на всас компрессора 1, охлаждается в воздушном холодильнике 2 и поступает в сепаратор 3 с целью отделения влаги. Осушенный синтез-газ компримируется до заданного давления, подогревается с циркуляционным газом потока I (указан на фиг. 2) в рекуперативных теплообменниках 4/ и 4 соответственно и обе смеси поступают в горизонтальный реактор 8 в трехсекционную зону (см. фиг. 2). Поток II циркуляционного газа обогащается диоксидом углерода и направляется на дополнительный нагрев во встроенный теплообменник 12 и далее во вторую односекционную катализаторную часть реактора.

Выходящие из трехсекционной и односекционной частей аппарата метанол - содержащие газообразные продукты последовательно охлаждаются потоками синтез - газа и циркуляционного газа в рекуперативных теплообменниках 4/ и 4, в воздушном холодильнике 5 и холодильнике - конденсаторе 6 и направляются в сепаратор 7 для отделения метанола - сырца.

В трехсекционной каталитической зоне реактора установлены два котла для поддержания оптимального температурного режима. Загрузка катализатора осуществляется через люки 9, подача газовых смесей в катализаторные секции регулируется задвижками 10 и клапанами 11.

В качестве катализатора синтеза метанола использован продукт в виде цилиндрических таблеток диаметром 5,2 мм и высотой 5,4 мм, имеющих состав, мас. %: CuO - 64; ZnO - 24; Al2O3 - 10; оксиды других металлов - 2. Его объемная загрузка в секции реактора по ходу движения синтез-газа иллюстрируется следующими данными, м3:

- трехсекционная часть аппарата: первая - 29,8; вторая - 21,6; третья - 23,8;

- односекционная часть, следующая за встроенным теплообиенником 12-23,8.

Подавая в нее циркуляционный газ, обогащаемый вводом диоксида углерода, удается сместить равновесие реакции (5) в сторону образования дополнительных количеств метанола. Тем самым решается важная технологическая задача, как повышение съема метанола с единицы объема загруженного катализатора.

В таблице приведены данные, получаемые по примерам осуществления предлагаемого способа. Из нее видно, что при смешении синтез-газа с циркуляционным потоком резко снижается объемная концентрация оксида углерода в газовой смеси и возрастает количество метана. По указанной причине добавление второй части диоксида углерода в циркуляционный газ смещает равновесие реакции (3) в сторону образования оксида углерода, а реакции (5) - к метиловому спирту. Этим объясняется рост производительности метанольного агрегата.

Из описания изобретения и таблицы также следует, что по заявленному техническому решению удается оптимизировать технологическую схему процесса, существенно повысить съем метанола с единицы объема загруженного катализатора, увеличить срок службы каталитической системы.

*) в синтез-газ после печи риформинга

**) по прототипу - в реактор; по предлагаемому способу - в изолированную трехсекционную часть реактора.

Способ получения метанола, заключающийся в подаче синтез-газа с циркуляционным газом на компримирование и контактирование в реакторе с медно-цинковым катализатором при температуре 220-290°С, с последующим охлаждением выходящего из реактора метанолсодержащего газа и отделением метанола-сырца в сепараторе, отличающийся тем, что на компримирование с объемной скоростью 3000-15000 ч-1 подают синтез-газ состава, об.%: водород - 62,0-75,0; аргон - 0,04-0,20; азот - 0,07-3,0; метан - 0,8-4,0; оксид углерода - 7,8-20,0; диоксид углерода - 3,7-11, полученный пара-углекислотной конверсией природного газа в объемном отношении метан : диоксид углерода =(3-50):1, контактирование с катализатором осуществляют при давлении 2-12 МПа в реакторе, разделенном на две изолированные части в соотношении 3:1 по количеству секций, при этом циркуляционный газ делится на два потока, и один из двух потоков циркуляционного газа предварительно смешивают с синтез-газом перед входом в трехсекционную катализаторную зону реактора, а другой поток циркуляционного газа обогащается вводом диоксида углерода до достижения объемного отношения (5-50):(0,5-2) и пропускается через встроенный теплообменник во вторую часть реактора с одной катализаторной секцией, с последующим выделением метанола из двух технологических линий.



 

Похожие патенты:

Предложен способ получения диастереомерно чистых диалкилзамещенных первичных спиртов 4-метил(этил)-2-н-алкил-замещенных 1-алканолов общей формулы (1а-с, 2а-с): 1: R1=Me, R=н-С4Н9(а), н-С6Н13(b), н-С8Н17(с);2: R1=Et, R=н-С4Н9(а), н-С6Н13(b), н-С8Н17(с),взаимодействием терминальных линейных алкенов с алкилирующим агентом AlR13 в присутствии катализаторов rac-[Y(η5-C9H10)2]ZrCl2 и метилалюмоксана с последующим окислением и гидролизом, согласно изобретению в качестве алкенов используют (где R=н-C4H9, н-С6Н13, н-C8H17), в качестве алкилирующего агента используют AlR13 (где R1=Me, Et), в качестве катализаторов используют rac-[Y(η5-C9H10)2]ZrCl2 (Y=SiMe2, C2H4), реакцию проводят при мольном соотношении [Zr] : [алкен] : [AlR13] : [MAO] = 1:200:(200-240):40, температуре 22°С и атмосферном давлении в течение 72 часов в толуоле, последующее окисление проводят сухим О2 в течение 2 ч, гидролиз осуществляют с помощью 10% раствора HCl.

Предложен способ получения диастереомерно чистых функционально замещенных олигомеров пропена общей формулы (1, 2): взаимодействием пропена с алкилирующим агентом в присутствии катализатора и метилалюмоксана с последующим окислением и гидролизом, отличающийся тем, что в качестве алкилирующего агента используют AlEt3, в качестве катализатора - rac-[Me2Si(η5-C9H10)2]ZrCl2, реакцию проводят при мольном соотношении [Zr]:[AlEt3]:[AlMAO]=1:200:(40-50), температуре 20°С и давлении пропена 1 атм в течение 24 ч в дихлорметане, образующийся при этом продукт 1 путем последующего окисления сухим O2 в течение 2 ч и гидролиза с помощью 10% раствора HCl превращают в продукт 2.

Настоящее изобретение относится к способу производства метанола и к комплексу для его осуществления. Предлагаемый способ включает следующие этапы: этап риформинга сырьевого газа, содержащего метан, посредством парциального окисления кислородом для получения конвертированного газа, этап снижения соотношения СО/СО2, проводимый для снижения соотношения СО/СО2 в конвертированном газе и регулирования соотношения СО/СО2 так, чтобы оно составляло 0,5-5,0 и этап синтеза, проводимый после этапа снижения соотношения СО/СО2 и обеспечивающий получение из конвертированного газа газообразного продукта, содержащего метанол, с использованием реактора с неподвижным слоем или изотермического реактора.
Изобретение относится к области производства гетерогенных катализаторов для процессов жидкофазного синтеза метанола. Катализатор жидкофазного синтеза метанола содержит носитель и цинк в качестве активного компонента.

Изобретение относится к установке для получения метанола из исходного газа, содержащего метан, которая может быть использована непосредственно в зонах добычи и первичной переработки исходного газа.

Изобретение относится к установке для удаления углеводородов C6-C11 из метанола. Установка для удаления углеводородов С6-С11 из метанола содержит по меньшей мере один реактор для превращения монооксида углерода и водорода в неочищенный метанол, содержащий углеводороды, дистилляционную колонну со шлемовой частью и сборником для очистки метанола и по меньшей мере один трубопровод для направления неочищенного метанола по меньшей мере из одного реактора в дистилляционную колонну.

Изобретение относится к технической области получения диметилоксалата из синтез-газа и к способу рециклинга метанола в процессе получения диметилоксалата из синтез-газа.

В заявке описан объединенный способ получения метилацетата и метанола при карбонилировании диметилового эфира синтез-газом, извлечении метилацетата и непрореагировавшего синтез-газа, при этом регенерированный синтез-газ используют в качестве единственного свежего синтез-газа для синтеза метанола.

В заявке описан объединенный способ получения метилацетата и метанола, который включает карбонилирование диметилового эфира синтез-газом, извлечение потока метилацета и потока непрореагировавшего синтез-газа, содержащего метилацетат, скрубберную очистку синтез-газа для удаления метилацетата и подачу синтез-газа после скрубберной очистки в зону синтеза метанола.

В изобретении описан объединенный способ получения метилацетата и метанола при карбонилировании диметилового эфира синтез-газом, при извлечении метилацетата и непрореагировавшего синтез-газа и при подаче непрореагировавшего синтез-газа и свежего синтез-газа для синтеза метанола.
Изобретение относится к способу синтеза метанола, включающему следующие стадии: (i) проведение в реакционном контуре реакции технологического газа, содержащего водород, диоксид углерода и монооксид углерода, над катализатором, с получением газа-продукта, (ii) конденсация метанола, воды и побочно образующихся оксигенатов из газа-продукта, (iii) возврат непрореагировавших газов в реакционный контур, где катализатор включает таблетки, полученные путем прессования из восстановленного и пассивированного порошкообразного катализатора, где указанный порошок содержит медь в диапазоне 15-70% вес., оксид цинка, причем весовое отношение Cu:Zn в пересчете на оксид находится в диапазоне от 2:1 до 3,5:1, оксид алюминия в диапазоне 5-60% вес.
Изобретение относится к катализатору, пригодному для применения в реакциях конверсии оксидов углерода, в форме гранул, сформованных прессованием порошка восстановленного и пассивированного катализатора, причем указанный порошок содержит медь в интервале 10-80 мас.%, оксид цинка в интервале 20-90 мас.%, оксид алюминия в интервале 5-60 мас.% и, необязательно, одно или несколько оксидных промотирующих соединений, выбранных из соединений Mg, Cr, Mn, V, Ti, Zr, Ta, Mo, W, Si и редкоземельных элементов, в количестве в интервале 0,01-10 мас.%.

Изобретение относится к способу получения Cu/Zn/Al-катализаторов, к катализатору, полученному этим способом, а также к его применению для синтеза метанола, риформинга метанола и для низкотемпературной конверсии моноксида углерода.

Изобретение относится к способу получения метанола из конвертированной смеси водорода и оксидов углерода состава, об.%: Н 2 - 62,0-78,5; Ar - 0,02-0,07; N2 - 0,05-2,2; CH4 - 1,0-3,5; СО - 10,4-29,5; CO2 - 3,2-10,7, путем ее контактирования с медьсодержащим катализатором при повышенных температуре и давлении в две стадии.

Изобретение относится к способу получения метанола. .
Изобретение относится к медьсодержащим катализаторам для низкотемпературного синтеза метанола в кипящем слое при высоком давлении. .
Изобретение относится к медьсодержащим катализаторам для низкотемпературного синтеза метанола в кипящем слое при низком давлении. .
Изобретение относится к медьсодержащим катализаторам для низкотемпературного синтеза метанола в кипящем слое при среднем давлении. .
Изобретение относится к способу получения метанола из природного газа. .

Изобретение относится к способу получения метанола, который находит применение в области основного органического синтеза. .

Изобретение относится к способу синтеза метанола в изотермических реакторах. Способ включает получение питающего потока свежего газа при риформинге или газификации, подачу свежего газа в замкнутую систему синтеза, конверсию свежего газа в метанол в каталитической среде, при этом тепло напрямую отводят из каталитической среды, в результате среда является изотермической, конденсацию метанола, при этом получают жидкий метанол-сырец и рециркулирующий газ, который направляют в рециркуляционную систему в замкнутой системе синтеза, причем каталитическая среда включает множество изотермических каталитических слоев, часть питающего потока свежего газа смешивают с рециркулирующим газом, при этом получают газообразную смесь свежего газа и рециркулирующего газа и часть газообразной смеси направляют между первым и вторым каталитическим слоем среды, газообразную смесь свежего газа и рециркулирующего газа смешивают с потоком, выходящим из первого каталитического слоя, при этом получают питающий поток второго каталитического слоя.

Настоящее изобретение относится к области основого органического синтеза, в частности к способу получения метанола. Способ заключается в подаче синтез-газа с циркуляционным газом на компримирование и контактирование в реакторе с медно-цинковым катализатором при температуре 220-290°С, с последующим охлаждением выходящего из реактора метанолсодержащего газа и отделением метанола-сырца в сепараторе. При этом на компримирование с объемной скоростью 3000-15000 ч-1 подают синтез-газ состава, об.: водород - 62,0-75,0; аргон - 0,04-0,20; азот - 0,07-3,0; метан - 0,8-4,0; оксид углерода - 7,8-20,0; диоксид углерода - 3,7-11, полученный пара-углекислотной конверсией природного газа в объемном отношении метан : диоксид углерода :1, контактирование с катализатором осуществляют при давлении 2-12 МПа в реакторе, разделенном на две изолированные части в соотношении 3:1 по количеству секций, при этом циркуляционный газ делится на два потока, и один из двух потоков циркуляционного газа предварительно смешивают с синтез-газом перед входом в трехсекционную катализаторную зону реактора, а другой поток циркуляционного газа обогащается вводом диоксида углерода до достижения объемного отношения : и пропускается через встроенный теплообменник во вторую часть реактора с одной катализаторной секцией, с последующим выделением метанола из двух технологических линий. Предлагаемый способ позволяет повысить съем метанола с единицы объема загруженного катализатора и увеличить срок службы каталитической системы. 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Наверх