用于制备甲醇的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制备甲醇的方法，其中提供包含碳氧化物和氢气的合成气，使该合成气在高压和高温下穿过甲醇合成催化剂的催化剂床用于将该合成气转化成甲醇以获得包含粗甲醇和未反应的合成气的产物流，以及冷却该产物流用于冷凝和去除至少包含甲醇和水的粗甲醇。使未反应的合成气再循环至催化剂床入口并且与该合成气合并，产生在高压和高温下穿过该催化剂床的混合合成气。根据本发明专利技术设想的是，在该催化剂床入口处该混合合成气具有≥0.80的化学计量数SN，该催化剂床在该混合合成气向甲醇的转化中具有≤280℃的最高催化剂床温度，并且在该催化剂床入口处该混合合成气具有按体积计≤20％的一氧化碳浓度。这些参数的组合有效地抑制了副产物的形成。有效地抑制了副产物的形成。有效地抑制了副产物的形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备甲醇的方法


[0001]本专利技术涉及用于制备甲醇的方法、被配置为进行根据本专利技术的用于制备甲醇的方法的设备、以及该设备在根据本专利技术的用于制备甲醇的方法中的用途。
现有技术
[0002]可以将至少含有碳氧化物(一氧化碳和二氧化碳)和氢气并且由任何烃源可制备的合成气根据反应(1)和(2)在合适的催化剂上转化成甲醇
[0003][0004][0005]前提是催化剂毒物已经从合成气去除至可容许的阈值，并且合成气的组成具有定义如下的合适的化学计量数SN
[0006]其中n以[mol]计，
[0007]对于用于甲醇合成的合成气，经常要求SN值高于2.0、或者高于2.5、或者甚至高于3.0。高于2.0的SN值指示氢气过剩，低于2.0的SN值指示氢气不足。
[0008]在本领域专业人员中的一般观点是，在甲醇合成中使用具有仅略高于2.0或者甚至低于2.0的化学计量数的合成气组成导致不容许的副产物形成。
[0009]高程度的副产物形成表示关于甲醇目标产物的低选择性，并且因此导致不期望的低甲醇产率。
[0010]如果形成了大量的副产物，则情况可能是不能通过紧跟甲醇制备之后的热分离过程(例如通过精馏)将这些副产物从作为主要产物获得的粗甲醇中去除。此外，由于相似的物理特性(如沸点、蒸气压)而难以从甲醇目标产物中分离的副产物导致所使用的热分离过程中的能量消耗升高和/或甲醇损失升高。在本领域专业人员中的一般观点是，随着使用的合成气的化学计量数减小，副产物的形成变得如此高以至于通过紧跟甲醇制备之后的热分离过程对粗甲醇的后处理将给不出足够纯的甲醇，这可能是例如当粗产物中副产物浓度大于10 000ppm(按重量计1％)时的情况。
[0011]因此，需要改进现有方法。

技术实现思路

[0012]本专利技术解决的一个问题是提供了一种用于生产甲醇的方法，该方法至少部分地克服了现有技术的缺点。
[0013]本专利技术解决的另一个问题是提供了一种用于制备甲醇的方法，该方法的特征为减少的副产物形成。
[0014]本专利技术解决的另一个问题是提供了一种用于制备甲醇的方法，该方法使得能够使用低化学计量数的合成气用于甲醇合成，并且同时特征为减少的副产物形成。
[0015]本专利技术解决的另一个问题是提供了一种用于制备甲醇的设备，该设备至少部分地解决了前述问题中的至少一个。
[0016]独立权利要求为至少部分地解决前述问题中的至少一个提供了贡献。从属权利要求提供了有助于至少部分地解决这些问题中的至少一个的优选实施例。根据本专利技术的一个类别的成分的优选实施例在相关的情况下对于根据本专利技术的相应的另一类别的相同命名的或对应的成分同样是优选的。
[0017]前述问题至少部分地通过一种用于制备甲醇的方法解决，其中该方法包括以下方法步骤，这些步骤不必按指定的顺序进行：
[0018]a.提供包括碳氧化物和氢气的合成气；
[0019]b.使该合成气在高压和高温下穿过甲醇合成反应器的催化剂床用于将该合成气转化成甲醇以获得包含粗甲醇和未反应的合成气的产物流；
[0020]c.冷却该产物流用于从经冷却的产物流中冷凝和分离至少包含甲醇和水的粗甲醇；
[0021]d.使该未反应的合成气的至少一部分再循环至催化剂床入口，其中将该未反应的合成气与该合成气合并以获得混合合成气，并且使该混合合成气在高压和高温下穿过甲醇合成催化剂的催化剂床用于将该混合合成气转化成甲醇，
[0022]其特征在于，
[0023]在该催化剂床入口处该混合合成气具有≥0.80的化学计量数SN，其中
[0024]其中n以[mol]计，
[0025]该催化剂床在该混合合成气向甲醇的转化中具有≤280℃的最高催化剂床温度，并且在该催化剂床入口处该混合合成气具有按体积计≤20％的一氧化碳浓度。
[0026]已出人意料地发现当以下情况时，可以抑制副产物的形成
[0027]‑
将该催化剂床中的最高温度，即最高催化剂床温度，限制至280℃的最高值，
[0028]‑
在该催化剂床入口处该混合合成气的化学计量数为至少0.80并且
[0029]‑
在该催化剂床入口处该混合合成气具有按体积计不大于20百分比的一氧化碳浓度。
[0030]详细的研究已显示出，当遵守根据本专利技术定义的参数时，获得的粗甲醇总是具有小于10000ppm浓度的副产物。以ppm计报告的副产物含量在此涉及相对于通过冷却从产物混合物中分离的粗甲醇的质量的所形成的副产物的总质量，该粗甲醇由甲醇(CH3OH)、水(H2O)和不可避免的副产物构成。例如，6500ppm浓度的副产物意指已形成6500mg的副产物/kg的粗甲醇。
[0031]根据本专利技术的方法被配置为所谓的甲醇合成回路，意指将在催化剂床中未转化的合成气(未反应合成气)的一部分通过冷却和由此引起的相分离从冷凝的粗甲醇相中分离，并且返回即再循环至催化剂床入口。使该再循环合成气与合成气合并以获得混合合成气。因此，用于将合成气转化成甲醇的是混合合成气，使其在高压和高温下穿过催化剂床，以进而获得包含粗甲醇和未反应的合成气的产物流。合成气还可以被称为“新鲜”合成气、新鲜气体或补充气体。再循环合成气还可以被称为返回气体或再循环气体。使未反应的合成气
完全或部分返回至催化剂床入口并且与合成气合并。通常的情况是仅部分地再循环未反应的合成气，因为典型地未反应的合成气的一部分作为吹扫气体从未反应的合成气分出。这是旨在防止在甲醇合成条件下惰性的成分例如甲烷或氮气在甲醇合成回路中积累。此外，可以将吹扫气体送至例如变压吸附(PSA)，以便使氢气与该吹扫气体的其他成分分离。可以将如此获得的氢气进料到例如合成气，以便将其化学计量数调节至期望的值。
[0032]已出人意料地发现为了以较小程度形成副产物，在催化剂床入口处混合合成气的化学计量数需要具有仅0.80的相对低的最小值，如以上在量方面结合所定义的另外的参数所描述的。
[0033]在催化剂床入口处混合合成气的化学计量数在此应当严格地区别于合成气或新鲜气体的化学计量数。根据制备方法，作为主要产物产生的合成气具有约1.7至2.2的化学计量数。合成气流和再循环合成气流的混合、以及任选地内部或外部产生的氢气的供应可以在更广范围内改变在催化剂床入口处的混合合成气的化学计量数。
[0034]0.80的相对低的化学计量数意指混合合成气的氢气低并且富含碳氧化物(一氧化碳和二氧化碳)。这开辟了在根据本专利技术的方法中使用未改性的合成气(即未通过内部或外部来源而富含氢气的合成气)的可能性。至少当混合合成气中一氧化碳的浓度不超过按体积计20％的浓度，并且同时遵守280℃的最高催化剂床温度时，就是这种情况。
[0035]根据本专利技术的方法的优选实施例的特征在于，该催化剂床在该混合合成气向甲醇的转化中具有≤265℃的最高催化剂床温度。如果将最高催化剂床温度以不超过265℃的温度这样的方式来控制，则进一步抑制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产甲醇的方法，其中，该方法包括以下方法步骤：a.提供包括碳氧化物和氢气的合成气；b.使该合成气在高压和高温下穿过甲醇合成反应器的催化剂床用于将该合成气转化成甲醇以获得包含粗甲醇和未反应的合成气的产物流；c.冷却该产物流用于从经冷却的产物流中冷凝和分离至少包含甲醇和水的粗甲醇；d.使该未反应的合成气的至少一部分再循环至催化剂床入口，其中将该未反应的合成气与该合成气合并以获得混合合成气，并且使该混合合成气在高压和高温下穿过甲醇合成催化剂的催化剂床用于将该混合合成气转化成甲醇，其特征在于，在该催化剂床入口处该混合合成气具有≥0.80的化学计量数SN，其中其中n以[mol]计，该催化剂床在该混合合成气向甲醇的转化中具有≤280℃的最高催化剂床温度，并且在该催化剂床入口处该混合合成气具有按体积计≤20％的一氧化碳浓度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该催化剂床在该混合合成气向甲醇的转化中具有≤265℃的最高催化剂床温度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该催化剂床在该混合合成气向甲醇的转化中具有205℃至280℃的最高催化剂床温度。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该催化剂床在该混合合成气向甲醇的转化中具有205℃至265℃的最高催化剂床温度。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在该催化剂床...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂姆，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：