一种利用甲醇制取一氧化碳和氢气的方法技术

本发明专利技术涉及到一种利用甲醇制备一氧化碳和氢气的方法，该工艺采用ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ＃－［２］Ｏ＃－［３］系催化剂，反应条件控制为甲醇液空速为０．１～３．０ｈ＃＋［－１］，最好是０．５～２．０ｈ＃＋［－１］；反应温度为１６０℃～３３０℃；反应压力为０～３．０ＭＰａ，最好是０～１．０ＭＰａ。本发明专利技术同时还提供了一种用于该工艺的反应器。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种利用甲醇制取一氧化碳和氢气的方法及其所用反应器专利
本专利技术涉及到一种利用甲醇制取一氧化碳和氢气的方法，具体的说是采用CuO/ZnO/Al2O3系催化剂，在一定的工艺条件下，利用甲醇制取一氧化碳和氢气的混合气，然后分离混合气，分别得到一氧化碳和氢气。本专利技术还涉及到甲醇制取一氧化碳和氢气工艺中所采用的反应器。
技术介绍
一氧化碳是精细化工、制药工业中的重要原料，一氧化碳和氢气的混合气可广泛的应用于冶金及机械制造等行业。中国专利(ZL96102205.1)公开了一种甲醇蒸汽转化制氢的方法，采用CuO/ZnO/Al2O3系催化剂，其目的是制取氢气；产物中一氧化碳的浓度很低，无法分离出来单独使用。很明显不能利用该方法制取一氧化碳。
技术实现思路
本专利技术的目的是在原工业装置上，对反应器进行简单的改进，利用甲醇在较温和的条件下制取一氧化碳和氢气的混合气，混合气中一氧化碳的浓度很高，然后通过变压吸附或深冷分离等手段分别获得一氧化碳和氢气。本专利技术的另一目的是提供一种利用甲醇制取一氧化碳的反应器。本专利技术的技术方案如下：甲醇经汽化后进入催化反应器，在CuO/ZnO/Al2O3系催化剂的作用下，在一定的温度和压力下分解为一氧化碳和氢气，产物经与原料甲醇换热及冷却水冷却后，再经变压吸附或深冷分离等手段可制得一氧化碳产品或一氧化碳和氢气两种产品。催化剂装填在反应管内，催化剂为CuO/ZnO/Al2O3系催化剂，以Cu为活性组份，ZnO为助剂，以Al2O3为载体，用共沉淀或浸渍法制备而得。制备的方法-->是：用铜、锌、铝的硝酸盐和铵或碱金属的碳酸盐共沉淀，然后经洗涤烘干焙烧打片；将Al2O3和ZnO或单独用Al2O3预先做成条状或片状载体，然后浸渍硝酸铜和硝酸锌，经烘干焙烧制成浸渍型催化剂。其中CuO含量为5～60％，最佳含量为10～50％；ZnO含量为1～35％，最佳含量为15～30％；Al2O3含量为10～90％，最佳含量为20～75％(均为重量百分比)。本专利技术工艺采用的催化反应器为列管式反应器，反应器示意图见附图1。原料甲醇汽走管程，导热油走壳程；通过调节导热油的流量和温度实现对催化剂床层的温度控制。本专利技术中反应条件为：甲醇的液空速为0.1～3.0h-1，最好是0.5～2.0h-1；反应温度为160℃～330℃；反应压力一般为0～3.0MPa，最好是0.1～1.0MPa。甲醇分解的反应器采用列管式反应器，详见附图1。附图1中：(1)：管口1；(2)：管口2；(3)：管口；(4)：管口4。甲醇经汽化过热后，从管口(1)进入反应器，通过装填催化剂的反应管后发生分解反应，生成一氧化碳和氢气的混合气由管口(2)排出。用导热油控制反应器温度，热导热油由管口(3)进入，经壳层由管口(4)流出。这样的流程安排有利于催化剂床层内的甲醇分解反应。分解后的产物中，一氧化碳含量为25～30％，经净化后可得一氧化碳产品或一氧化碳和氢气两种产品。甲醇是产量仅次于乙烯和合成氨的大宗化工产品，随着技术的进步其价格一直是稳中趋降；并且甲醇易于储运。因此本专利技术中所用原料易得；并且经本专利技术的工艺配合经过改制的反应器制备得到的混合气中一氧化碳的浓度高，分离后可得到较多的CO目的产物，经济效益好；同时，结合本工艺中使用的催化剂活性好，使用寿命长，工业化装置在运转200多小时后，无任何催化剂失活现象。实施例下面借助于实施例说明本专利技术的效果，但本专利技术并不限于以下实例：取1摩尔浓度的硝酸铜、硝酸锌、硝酸铝混合液，溶液中Cu∶Zn∶Al＝5∶3.5∶1.5，与碳酸铵在70℃下共沉淀，经洗涤后，在120℃下烘干，400℃焙烧，然后加入石墨打片制成φ4mm×5mm的圆柱型催化剂A。取上述催化剂装入本专利技术的反应器的反应管中、反应管尺寸为φ25mm×3mm×1200mm的不锈钢管。运转前先用含氢量为0.5％的氢氮混合气处理1小-->时，压力为0.5MPa，汽空速为300h-1。然后逐渐升高温度至250℃，氢氮混合气中的配氢量逐渐增加到含氢量2％，至反应器的出口和入口氢气含量基本相同为止。将反应起床层温度升至295℃。将甲醇原料汽化并过热至290℃，并将其引入反应器中，在液空速为1.0h-1，压力为0.5MPa下进行分解反应。用常规色谱分析反应出口产品气的组成，见表1。该装置在运转200小时后，催化剂床层的压降没有明显增加，产品气组成也没有明显变化，说明催化剂的活性和稳定性好。                                表1* 压力MPa 床层温度 ℃甲醇液空速h-1        尾气组成，％ 尾气中未反 应的甲 醇 ％  CH4  CO2   CO 0.5 2951.0  0.29  2.21   29.9 未检出*产品气除表中组份外其余为氢气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用甲醇制取一氧化碳和氢气的工艺，采用ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］系催化剂，控制甲醇的液空速为０．１～３．０ｈ↑［－１］，反应温度为１６０℃～３３０℃，反应压力为０～３．０ＭＰａ。

【技术特征摘要】
1.一种利用甲醇制取一氧化碳和氢气的工艺，采用CuO/ZnO/Al2O3系催化剂，控制甲醇的液空速为0.1～3.0h-1，反应温度为160℃～330℃，反应压力为0～3.0MPa。2.如权力要求1所述的工艺中，其特征在于CuO/ZnO/Al2O3系催化剂是采用共沉淀浸渍法制备而得。3.如权利要求1所述的工艺中，其特征在于催化剂中CuO的含量为5～60％，ZnO的含量为1～35％，Al2O3含量为10～90％。4.如权利要求3所述的催化剂，其特征在于催化剂中CuO的含量为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝树仁，李言浩，尹长学，程玉春，李春禄，梁卫忠，苏旭，王志亮，
申请(专利权)人：中国石化集团齐鲁石油化工公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]