[發明專利]用于生產醇的方法和設備

有效

• 申請號: 201180053838.1
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN103189515A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: P.S.貝爾;B.H.庫克;N.特恩布爾
• 申請（專利權）人: 英尼奧斯商業服務英國有限公司
• 主分類號: C12P7/06
• 分類號: C12P7/06;C12P3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 韋欣華;李進

發明背景

1.發明領域

本發明涉及用于生產一種或多種C2+醇的方法和設備。具體地，本發明涉及由含甲烷的給料，經由形成一氧化碳和氫氣，隨后將該一氧化碳和氫氣發酵成一種或多種C2+醇并回收所述的醇，來生產一種或多種C2+醇的方法。作為此處使用的，表述“C2+醇”包括乙醇和更重質的醇，如丙醇和丁醇。

2.現有技術說明

由碳氧化物和氫氣來生產醇是本領域公知的。例如許多方法是已知的，其使用已知的催化劑來催化反應，包括基于VI族金屬的那些，特別是鉬，如US4752623和US4831060所述，和基于混合的金屬氧化物的那些，特別是基于含有銅和鈷的催化劑，如US4122110和US4780481所述。更近的公開文獻包括WO2007/003909A1，其也描述了一種在微粒催化劑存在下，將含有碳氧化物和氫氣的給料轉化成醇的方法。

該催化路線通常產生混合的醇產物，包括甲醇、乙醇和更重質的醇，特別是丙醇和丁醇。對于不同醇產物的選擇性取決于所用的具體催化劑和加工條件，并且雖然通常是在任何具體的反應中都同時形成甲醇和高級醇(乙醇及以上)，但是本領域通常尋求在犧牲另一個的情況下使得甲醇或更高級醇最大化。

同樣已知的是基于使用細菌的發酵方法將一氧化碳和氫氣轉化成C2+醇的方法。發酵方法的例子可以在例如WO02/08438和WO00/68407中找到，并且還描述在DOE報告DOE合同號DE-AC22-92PC92118下，例如“Bench-scale?Demonstration?of?Biological?Production?of?Ethanol?from?Coal?Synthesis?Gas”，Topical?Report?5，1995年11月。

通常，與催化方法相比，這樣的方法對于具體的醇例如乙醇選擇性大得多，并且形成的其他醇的量低得多(如果有的話)。

用于這樣的方法的一氧化碳和氫氣可以通過重整含甲烷的給料例如天然氣來生產一氧化碳、氫氣和二氧化碳的混合物(合成氣)而獲得。許多甲烷重整方法及其變體是本領域已知的，如Bonneau的Hydrocarbon?Processing，2010年4月，第33-42頁所述，主要類型有：

(1)蒸汽甲烷重整(SMR)，其中將含甲烷的給料在外燃式重整器中，在>2：1的蒸汽：甲烷摩爾比(通常>2.5：1)存在下進行重整，

(2)自熱重整(ATR)，其中將含甲烷的給料在蒸汽和氧氣存在下重整，和

(3)部分氧化(POX)，其中將含甲烷的給料在氧氣和相對低的或0濃度的蒸汽存在下重整。

上述3種方法的主要變體也是已知的，和因此例如二氧化碳可以加入到蒸汽甲烷重整或自熱重整中，來調整所獲得的氫氣：一氧化碳比。在一種具體的例子中，干氣體重整是蒸汽甲烷重整的一個變體，其中含甲烷的給料在高濃度的二氧化碳和低或0濃度的供料蒸汽存在下重整，供料CO₂具有降低H₂：CO比的作用，并且低的水含量能夠將CO₂更有效地轉化成CO。

但是，通常，所獲得的氫氣：一氧化碳比是以(1)>(2)>(3)的次序降低的，典型地SMR重整器(1)的H₂：CO摩爾比為大約4.5：1，ATR重整器(2)的為2：1，和POX重整器(3)的為1.7或1.8：1。(除非另外指出，否則本文中所有的比率均為摩爾比)。

每個上述方法還產生了二氧化碳。除最高的一氧化碳：氫氣比之外，ATR和POX還導致了所形成的合成氣中最低的二氧化碳和甲烷。典型地SMR產生的合成氣中CO₂：CO摩爾比為0.35：1，而ATR的為0.2：1，POX的為<0.1：1。

已經描述了組合重整的概念，即利用ATR排出氣體的熱能作為用于氣體加熱的重整器(GHR)中的蒸汽重整反應的熱源，來代替常規的加熱式重整器爐(fired-reformer?furnace)，Bonneau描述了兩個這樣的排列(串聯的或平行的)。