利用间接加热的CO2‑TSA由合成气体制备较高分子量化合物的方法技术

本发明专利技术涉及通过分子量增加的反应制备一种或多种反应产物的方法，其中由合成气体中的低分子量化合物至少部分形成较高分子量化合物，所述方法具有以下步骤：提供含有CO和H2的合成气体流(4)；将合成气体流(4)引入反应器(104)并在反应器(104)中进行分子量增加的反应，其中产生含有较高分子化合物、CO2、CH3OH、CO和H2的产物流(5)；在分离设备(105)中将产物流(5)分离成含有较高分子量化合物的第一流(8)和含有CO2、CO、H2、和特别是CH4的第二流(6)。根据本发明专利技术，在分离设备(105)的下游的变温吸附设备(103)中通过变温吸附的方式从第二流(6)中至少分离出CO2，其中，在变温吸附中，CO2被吸附至吸附剂上且通过加热所述吸附剂再生该负载CO2的吸附剂，其中CO2被解吸附，并且其中通过将流体载热介质的热量至少部分间接传递至吸附剂来加热该负载的吸附剂。

The use of CO2 TSA by indirect heating synthesis gas preparation method of high molecular weight compounds

The invention relates to a method for preparation of one or more reaction products increased by molecular weight, which is composed of a low molecular weight compound synthesis gas in at least part of the formation of higher molecular weight compounds, the method has the following steps: providing a synthesis gas containing CO and H2 flow (4); the synthetic gas stream (4) is introduced into the reactor (104) and in the reactor (104) for increasing the molecular weight of the reaction, which contains high molecular compound, production logistics CO2, CH3OH, CO and H2 (5); the separation equipment (105) in the production logistics (5) separated into the containing high molecular weight compounds the first stream (8) containing CO2, CO, and H2, and especially the second CH4 (6). According to the invention, the separation device (105) downstream of the temperature swing adsorption equipment (103) by way of temperature swing adsorption from the second flow (6) at least in isolated CO2, which, in TSA, CO2 adsorption to the adsorbent and by heating the adsorbent regeneration of the load CO2, in which CO2 was desorbed, and the heat carrying fluid medium heat transfer to the adsorbent at least part of indirect heating of the load through the adsorbent.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及通过累积反应生产一种或多种反应产物的方法，其中由合成气体的低分子量化合物至少部分形成较高分子量化合物。在多个领域中，具有低分子量的一类物质被称为低分子量化合物。通常，其形成更大的较高分子量化合物，所述较高分子量化合物比所述低分子量化合物具有更大的分子量。这里合成气体的低分子量化合物意指优选CO和H2，由它们能够形成多种不同的较高分子量化合物，例如，甲醇、乙烯等。还可以是由CO和H2形成的一种或多种第一产物被转化为一种或多种的进一步产物，所述进一步产物相比于第一产物，具有更高分子量化合物。这种实例是烯烃的醛化用于产生醛/酮(烯烃+H2+CO-＞醛，H2∶CO＝1，无CO2)，以及烯烃的醛化产生醇(烯烃+2H2+CO-＞醇，H2∶CO＝2，无CO2)。作为另一个实例，通过甲醇脱水的方式直接合成制备二甲醚(DME)。对此，由化学计量数SN＝(XH2-XCO2)/(XCO+XC02)约为2的合成气体产生甲醇。这个两步法在，例如“Dimethyl Ether Technology and Markets.CHEMYSTEMS PERP Program，Nexant Inc.，November 2008”和“Japan DME Forum，2007.DME Handbook.Japan DME Forum，Tokyo”中被详细说明。作为另一种选择，DME可以由由合成气体在一步法中制备，这也称为直接合成。这种直接合成在，例如以上提及的现有技术中，“Takashi ogawa，Norio Inoue，Tutomu Shikada，Yotaro ohno，2003：Direct Dimethyl Ether Synthesis.Journal of Natural Gas Chemistry 12，219-227”和“Lee，Seung-Ho，Cho，Wonjun，Song，Taekyong，& Ra，Young-Jin，2009：Scale Up Study of DME Direct Synthesis Technology.IN：Proceedings of the 24th World Gas Conference，Buenos Aires，Argentina”中有描述。在DME的直接合成中，含有CO和H2的合成气体在合成气体产生装置中(例如，合成气体反应器中，如用于蒸汽重整碳氢化合物，特别是CH4的蒸汽重整炉)形成，并被引入DME反应器，其中通过用适当催化剂催化转化合成气体来进行DME的直接合成，其中产生含有DME、CO2、H2O、CH3OH和未反应的合成气体(CO和H2)的产物流或反应器排出物。这种情况下，CO和H2的合成气体可例如由天然气，例如通过蒸汽重整来制备：CH4+H2O-＞2CO+4H2。此外，通过部分氧化将天然气转化为合成气体也是可能的：2CH4+O2-＞2CO+4H2。而且，合成气体还可以通过自热重整(一个装置中结合蒸汽重整和部分氧化)制备。这两个过程以这样的方式彼此结合使得氧化(提供热能)的优势有利地与蒸汽重整(更高氢气产率)的优势补充结合。最后，合成气体还可以通过被称为联合重整(在各自的装置中蒸汽重整与部分氧化相结合)的方式制备。此外，合成气体可以进一步由干式重整或由已知合成气体制备方法的各种组合制备，例如自热重整或部分氧化与蒸汽重整或干式重整的系列或平行连接。根据本专利技术的方法不限于单一的合成气体生产方法，还适用于适当方法的组合，只要能够产生合成气体即可。DME的直接合成由合成气体根据以下平衡反应式进行：3H2+3CO-＞DME+CO2。根据化学计量，例如，可使用H2/CO比为约1∶1的合成气体。其它合成气体组成也是可能的。作为机理，当前认为是经过中间体甲醇的以下反应路线：2H2+CO-＞CH3OH，2CH2OH-＞DME+H2O，和H2O+CO-＞CO2+H2(水-气转移反应)为了在DME的直接合成中增加碳的利用效率并降低CO2排放，有利的是回收碳组分CO2，特别是CO和CH4，并将其循环到合成气体生产中。目的不仅是为了直接合成DME，而且一般为了其它累积反应。该问题通过具有权利要求1的特征的方法而解决。此外，在从属权利要求中显示了本专利技术有益的实施方案。权利要求的特征能够以任何技术意义的方式结合，其中，在此上下文中，可使用以下说明中的解释，还有附图中的特征，其包括本专利技术的补充实施方案。根据权利要求1，本专利技术提供了含有CO和H2的合成气体气流(例如，见以上)，并将其引入到进行累积反应的反应器中。表述合成气体意指气体混合物，特别是工业上制备的气体混合物，其主要包含一氧化碳和氢气以及任选存在的其它气体。较高分子量化合物由合成气体的低分子量化合物形成，其中至少部分产生含有较高分子量化合物、CO2、未反应的合成气体和任选存在的CH4的产物流。这种情况下，合成气体的组分至少部分地化学转化为具有比使用的合成气体的组分具有更高分子量的化合物。得到的含有较高分子量化合物的产物流在分离设备中分离成含有较高分子量化合物的第一流和含有CO2、CO、H2以及任选存在的CH4的第二流。在位于分离设备的下游的变温吸附设备中，通过变温吸附的方式，从第二流中分离掉CO2，其中在变温吸附中，CO2被吸附剂吸附。通过加热吸附剂而再生负载了CO2的吸附剂，其中CO2被解吸附。通过将流体载热介质的热量至少部分间接地传递给吸附剂，来对负载的吸附剂进行加热。也可通过将流体载热介质的热全部间接地传递给吸附剂来加热吸附剂。这方面，可以想到的是仅部分再生所需要的热量通过载热流体间接供给吸附剂，而另一部分，例如通过利用热气体直接加热，如传统的TSA过程。吸附剂也能够通过多种吸附剂形成，例如，以层状床的形式。优选的是，吸附剂在吸附中通过向流体载热介质的间接热转移而得到冷却。在这种变温吸附过程中，在相对低的温度下进行吸附，且吸附剂的再生在较高的温度下进行，所述较高的温度通过所描述的间接传热而实现，这种变温吸附过程也称为快速变温吸附(RTSA)。这种过程由例如EP1291067A2、WO2012085128A1、US8226746B2和WO2008143966A1而为人们所知。由于通过流体载热介质的间接传热是在空间上单独进行的，相对于传统变温吸附获得了更短的循环时间，在所述传统变温吸附中吸附剂是通过暴露于热再生气体而被直接加热。此外，吸附过程中RTSA中的间接冷却允许相对于传统TSA去除更大量的杂质。而且，RTSA装置规则上需要更少的吸附剂，这使得这种装置的设计更为紧凑，降低了成本并能够以高浓度回收所吸附的成分，因为，由于无需再生气体或使用较少的再生气体，从而对解吸附的成分不进行稀释或者进行较少的稀释。与由现有技术已知的其它用于分离气体混合物的成分的方法，例如，变压吸附、膜分离方法或胺洗涤器相比较，RTSA原则上可以使待分离的组分在高压下进行分离。实施RTSA的装置的设计可基于，例如管束换热器，如EP1291067A2中所描述的，微通道设备(参见，例如，US6974496B2)，结构化吸附剂混合器(见，例如WO2008143823A1)，或中空纤维(如WO2009003171A1所描述的)。在文献中描述的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过累积反应生产一种或多种反应产物的方法，在所述累积反应中由合成气体(3)的低分子量化合物至少部分形成较高分子量化合物，所述方法包括以下步骤：‑提供含有CO和H2的合成气体(3)‑将所述合成气体(3)的至少一部分引入反应器(104)并在反应器(104)中进行累积反应，其中产生含有较高分子量化合物、CO2、CO和H2的产物流(5)，‑在分离设备(105)中将所述产物流(5)分离成含有较高分子量化合物的第一流(8)和含有CO2、CO、H2的第二流(6)，其特征在于在分离设备(105)的下游的变温吸附设备(103)中通过变温吸附的方式从第二流(6)中至少分离出CO2，其中，在所述变温吸附中，所述CO2被吸附至至少一种吸附剂上且通过加热所述至少一种吸附剂使该至少一种负载CO2的吸附剂再生，其中CO2被解吸附，以及其中通过至少将流体载热介质的热量间接传递至所述吸附剂来加热该至少一种负载的吸附剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.04 EP 14000399.71.通过累积反应生产一种或多种反应产物的方法，在所述累积反应中由合成气体(3)的低分子量化合物至少部分形成较高分子量化合物，所述方法包括以下步骤：-提供含有CO和H2的合成气体(3)-将所述合成气体(3)的至少一部分引入反应器(104)并在反应器(104)中进行累积反应，其中产生含有较高分子量化合物、CO2、CO和H2的产物流(5)，-在分离设备(105)中将所述产物流(5)分离成含有较高分子量化合物的第一流(8)和含有CO2、CO、H2的第二流(6)，其特征在于在分离设备(105)的下游的变温吸附设备(103)中通过变温吸附的方式从第二流(6)中至少分离出CO2，其中，在所述变温吸附中，所述CO2被吸附至至少一种吸附剂上且通过加热所述至少一种吸附剂使该至少一种负载CO2的吸附剂再生，其中CO2被解吸附，以及其中通过至少将流体载热介质的热量间接传递至所述吸附剂来加热该至少一种负载的吸附剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述变温吸附设备(103)中离开的并且从中分离出了CO2的流在回路中被供给至反应器(104)，以及在将合成气体(3)引入反应器(104)之前，所述合成气体进入变温吸附设备(103)中。3.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在合成气体反应器中获得合成气体，以及在变温吸附(103)中吸附的所述CO2(10)被再循环至合成气体反应器(101)...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·福斯，A·佩舍尔，B·许雷尔，G·萨拉查杜阿尔特，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE