[發明專利]制備甲醇的方法

在審

• 申請號: 201980059513.0
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN112673124A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: E·A·賈納霍夫;L·S·佩德森;M·胡爾特奎斯特;S·G·埃斯克森;L·W·詹森
• 申請（專利權）人: 托普索公司
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B15/08;C07C29/151;C07C29/152;C07C31/04;C07C29/80
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 段菊蘭;楊思捷

本發明涉及制備甲醇產品的方法，所述方法包括以下步驟：a)提供基本上由二氧化碳組成的第一工藝料流；b)通過在電解單元中電解水，提供由氫氣組成的第二工藝料流；c)以獲得具有介于2.5與3.5之間的H2與CO2摩爾比的甲醇合成氣的量混合所述第一和第二工藝料流；d)在至少一個甲醇反應器中將所述甲醇合成氣催化轉化成粗甲醇；e)在蒸餾單元中純化所述粗甲醇；并且回收在步驟(b)中的所述電解單元中生成的余熱，這是通過經由與所述余熱間接熱交換將所述余熱傳遞至循環傳熱介質以及通過經加熱的傳熱介質與用于蒸餾所述粗甲醇的蒸汽間接熱交換來進行的，其中所述經加熱的傳遞介質在與蒸汽的間接熱交換的上游被壓縮。

本申請涉及由合成氣(由二氧化碳和氫氣組成)制備甲醇。更具體而言，本發明在根據以下反應催化制備甲醇中利用水電解用于制備氫氣和從例如廢氣或煙道氣回收二氧化碳：

MeOH生產中的氫氣通常提供于通過蒸汽重整生成的合成氣中。氫氣也可通過水電解來產生，并且產物氫氣與碳原料混合以經合成催化劑生產甲醇。

為了通過電解生成氫氣，需要大量的電，并且一部分電因效率而作為余熱損失。熱通常被冷卻介質去除并損失。為了提高其中使用電解的設備的總效率，必須要利用余熱。

在使用來自電解的余熱時的問題是，熱在傳熱介質中以相對低的溫度被回收，并且必須被提高以便可用于在工藝單元中傳熱。

我們發現當在具有循環傳熱介質和間接熱交換器的加熱回路中布置具有壓縮機的熱泵時，低溫熱可在傳熱介質中提高并且隨后可用于其中要求低值熱的工藝中。

在本發明的方法中，在具有循環傳熱介質的回路中安裝熱泵，以在其中使用蒸汽的甲醇蒸餾中利用來自水電解的余熱。這將降低對所產生蒸汽的要求。

因此，本發明提供了一種制備甲醇產品的方法，該方法包括以下步驟：

a)提供基本上由二氧化碳組成的第一工藝料流；

b)通過在電解單元中電解水，提供由氫氣組成的第二工藝料流；

c)以獲得具有介于2.5與3.5之間的H2與CO2摩爾比的甲醇合成氣的量混合第一和第二工藝料流；

d)在至少一個甲醇反應器中將甲醇合成氣催化轉化成粗甲醇；

e)在蒸餾單元中純化粗甲醇；并且

回收在步驟(b)中的電解單元中生成的余熱，這是通過經由與余熱間接熱交換將余熱傳遞至循環傳熱介質以及通過經加熱的傳熱介質與用于蒸餾粗甲醇的蒸汽間接熱交換來進行的，其中經加熱的傳遞介質在與蒸汽間接熱交換的上游被壓縮。

本發明的必要特征是持有循環傳熱介質和壓縮機、熱交換器和閃蒸裝置的加熱回路。

由此工藝中的總能量消耗減少，因為運行壓縮機所需的功率低于來自利用的熱的功率。

合適的傳熱介質具有低于在閃蒸下游給定壓力下從電解單元傳遞的余熱中的溫度、且高于在壓縮機的排出側處的壓力下甲醇蒸餾單元中熱交換器的加熱表面的沸點。

當運行根據本發明的方法時，傳熱介質以其氣態被壓縮機加壓并循環經過回路。在壓縮機的排出側上，通過與甲醇蒸餾單元中使用的蒸汽熱交換而使熱且經加壓的汽化傳熱介質在熱交換器中冷卻，并且冷凝成經加壓的液體。然后，冷凝的傳熱介質通過例如膨脹閥的降壓裝置而閃蒸。然后，低壓液態傳熱介質進入間接熱交換器、蒸發器，在該處蒸發的傳熱介質吸收熱。然后，傳熱介質返回至壓縮機并且重復該循環。

除了將來自水電解的余熱傳遞至粗甲醇的純化以外，其它方法步驟是本領域常規且已知的。

在本發明的一個實施方案中，蒸餾單元包括兩個或更多個串聯運行的蒸餾塔。

在另一個實施方案中，電解單元中電解的水的至少一部分是從甲醇蒸餾單元取出的蒸餾水。