[發明專利]用于生產甲醇的設備和方法

有效

• 申請號: 201080033383.2
• 申請日: 2010-07-16
• 公開（公告）號: CN102471193A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 安德烈亞斯·博格曼;維諾尼嘉·格倫納曼;雷納·莫根羅特;簡·哈格曼;霍爾格·施利希廷;菲利普·馬里烏斯·哈克爾
• 申請（專利權）人: 魯奇有限責任公司
• 主分類號: C07C29/152
• 分類號: C07C29/152;C07C31/04;B01D53/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 蔡石蒙;車文

技術領域

本發明涉及用于生產甲醇的方法以及用于執行該方法的設備。尤其是，本發明涉及用于將具有高惰性組分含量的合成氣體轉化成甲醇的方法。此外，本發明涉及用于將生產甲醇的現有設備從在具有低惰性物質的合成氣體情況下的操作轉化成在富含惰性物質的合成氣體情況下的操作的方法。

背景技術

通過含有氫和碳氧化物的合成氣體的催化轉化來生產甲醇的方法很久以來已為本領域技術人員所知。例如，在厄爾曼工業化學百科全書(第六版，1998電子發行版)，“甲醇”章，5.2節“合成”中，描述了用于生產甲醇的方法，該方法在圖1中以示意性且簡化的形式示出。在該圖中，含有氫和碳氧化物的合成氣體流經由管道1被供應到壓縮機2且通過所述壓縮機被帶到典型地為5至10MPa的反應壓力。壓縮機2和壓縮機15能夠在技術上相互耦合。經壓縮的合成氣體流經由管道3被供應到熱交換器4且在熱交換器4中被帶到反應溫度，其中主要地針對來自合成反應器(在圖1中未示出)的熱的產物氣體流發生熱交換。預加熱的合成氣體流經由管道5進入合成反應器6，在合成反應器6中，在200和300℃之間的溫度下，在甲醇合成催化劑上發生氫與碳氧化物的部分轉化，其中獲得了含有合成氣體的產物混合物。產物混合物經由管道7從合成反應器排出。在熱交換器8中冷卻之后，產物混合物流動通過管道9進入分離器10，在分離器10中，甲醇被分離成粗甲醇并經由管道11供應到另一產物處理。在分離器中獲得的氣體產物經由管道12排出并分離成清除流和循環流，清除流經由管道13排出，循環流經由管道14供應到循環壓縮機15。惰性組分經由清除流而從工藝中排出。循環流經由管道16被再循環到合成反應器6，其中新鮮的合成氣體經由管道17供應并與循環流結合。循環流與新鮮氣體流的摩爾流量的比率稱為循環比。

更多先進的用于生產甲醇的兩階段方法例如從EP?0?790?226?B1是已知的。在循環工藝中產生甲醇，在循環工藝中，新鮮的和部分已反應的合成氣體的混合物首先被供應到水冷反應器且然后供應到氣冷反應器，在水冷反應器和氣冷反應器中每一個反應器中，合成氣體在銅基催化劑上被轉化成甲醇。在工藝中產生的甲醇從合成氣體中被分離出以進行再循環，甲醇然后作為冷卻劑逆流地通過氣冷反應器，并且在甲醇被引入第一合成反應器之前被預加熱到220至280℃的溫度。待被再循環的合成氣體的的一部分作為清除流從工藝中移除，以便防止惰性組分在合成循環內富集。這一措施也在未審查的德國專利申請DE?2934332?A1和歐洲專利申請EP?1016643?A1中教導過。

在上述兩種方法中不利的是，當處理具有高含量的惰性組分的合成氣體時，必須增加循環比，因為反應物的較低分壓，所以每次通過合成反應器的到甲醇的轉化低于在具有低惰性物質的合成氣體情況中到甲醇的轉化。這導致所需的壓縮機容量增加，且在給定用于甲醇的生產能力的情況下導致較大的設備和管道尺寸。

一方面惰性組分包括比如氮或惰性氣體的無機氣體成分，例如從來自具有對應成分的天然氣的合成氣體的生產中獲得這些惰性組分。例如從亞洲沉積物獲得這種天然氣。另一方面，在天然氣的氣化期間能夠包含在合成氣體產物中的未被轉化的甲烷在甲醇合成的意義上被認為是惰性氣體。而且，當用空氣或富含氧的空氣執行天然氣的氣化時，獲得含氮的合成氣體，如例如在國際專利申請WO?96/14279?A1中提出的。

在甲醇合成中處理富含惰性物質的合成氣體的問題已經已知很長時間。已經提出各種技術方案，然而，這些技術方案由于其缺點而不能被接受。

例如在未審查的德國專利申請DE?1296133?B中提出通過二甲苯洗滌劑來處理含有諸如氮、甲烷或氬的惰性組分的原料合成氣體，由此應該實現惰性組分含量的明顯減少。這里，缺點是，在進入氣體洗滌器之前，合成氣體的溫度必須被降低到-10至-30℃，以便明顯降低惰性組分的分壓。這導致高的能量損失。另外，獲得載滿的吸收劑，該載滿的吸收劑必須進行后處理且其含有與甲醇合成工藝無關的組分二甲苯。

能夠從未審查的德國專利申請DE?10156092?A1得到相似的技術教導，其中提出：在每個生產甲醇的催化反應系統的上游設置一個吸收階段，該吸收階段含有作為吸收劑的甲醇合成催化劑且該吸收階段在比催化轉化成甲醇的溫度低的溫度下操作。采用該工藝固有的輔助物質作為吸收劑，但是仍存在需要減小溫度和對吸收劑進行后處理或處置的上述兩個缺點。