[發明專利]用于合成甲醇的方法

有效

• 申請號: 201080011529.3
• 申請日: 2010-03-08
• 公開（公告）號: CN102348666A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 拉法埃萊·奧斯圖尼;埃爾曼諾·菲利皮
• 申請（專利權）人: 卡薩爾甲醛公司
• 主分類號: C07C29/151
• 分類號: C07C29/151
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 李中奎;黃志華

技術領域

本發明涉及一種用于合成甲醇的方法和成套設備。更具體地說，本發明涉及從高壓合成回路的凈化氣體的能量回收。

背景技術

用于生產甲醇的補充合成氣(make-up?synthesis?gas)通常是通過合適的含碳氫化合物的原料(例如天然氣)的水蒸氣轉化產生的。補充合成氣是通常在大約20-40巴的壓力下的碳的氧化物(CO、CO₂)和氫氣(H₂)的混合物。能夠使用不同的配置來進行水蒸氣轉化：非限制性的示例為：獨立的一段轉化爐；一段轉化爐，然后是可能為自熱轉化爐的二段轉化爐；或者自熱轉化爐。

補充合成氣通常被冷卻以回收熱，并供應給具有多級主壓縮裝置的高壓(HP)合成回路。

HP合成回路中的反應能概括成CO+2H₂→CH₃OH和CO₂+3H₂→CH₃OH+H₂，其中反應物CO、CO₂和H₂是通過補充合成氣供給的。補充合成氣的氫與碳的比率(摩爾)通過化學計量數R定義

R=[H2]-[CO2][CO]+[CO2]]]>

且已知在HP回路中的反應動力學要求最佳R稍大于2，優選地在2.05至2.3的范圍，取決于CO/CO₂比率。較高的或較低的R意味著HP回路在其能力之下運行。

然而通過(多個)轉化爐傳送的補充合成氣能夠明顯的偏離R的所述最佳值。具體來說，基于一段轉化爐的前端產生具有明顯的氫過量的補充合成氣，例如R等于3或高于3，這意味著50％過量或更多的過量。該過量的氫氣增加了主壓縮裝置的能量輸入和通過HP回路的總流量，而不參加合成過程。因此，能夠確定補充合成氣中的過量氫氣對甲醇成套設備的能量平衡和性能具有負面影響。尤其是，在主壓縮裝置中的過量氫氣的壓縮基本上是浪費能量。

通常過量氫氣的至少一部分是從合成回路中取得的，與惰性物質一起形成所謂的凈化氣體流。現有技術中，凈化氣體被回收作為轉化段的燃料。然而，該能量回收并不能補償上述缺陷。

已知的減輕在補充合成氣中的過量H2的問題的措施是添加二氧化碳以調節化學計量數R的值。然而二氧化碳并不總是可獲得的。二氧化碳能夠從轉化爐的煙道氣中回收，但是該過程需要昂貴的設備和大量能量。用于此目的的傳統的CO₂回收段包括吸收塔，其中用基于胺的溶液逆流洗滌煙道氣；在該塔的底部分離富含CO₂的溶液，并在再生器中進行純化，在再生器中，重沸器提供熱量給溶液以便打破溶液和二氧化碳之間的界限；在再生器的頂部分離富含CO₂的氣體流，在合適的壓縮裝置中壓縮該富含CO₂的氣體流并將其回收至一段轉化爐。另一措施是安裝氧氣燃燒二段轉化爐，但是該組件也昂貴。

發明內容

本發明面對的技術問題是克服在補充合成氣中的氫過量對總能量平衡的負面影響。

本發明基于的想法是通過與該方法可獲得的合適的高溫熱源的間接熱交換對凈化氣體進行加熱從而有效地回收凈化氣體的焓，以及在合適的膨脹器中膨脹該被加熱的凈化氣體，以產生機械能。所述機械能或者所述機械能的一部分本身能夠被用于例如驅動壓縮裝置或者被轉化成電能。膨脹器的輸出端的凈化氣體能夠被進一步用作燃料。