用于生产甲醇的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于生产甲醇的方法和设备，其中将含有至少一种碳氧化物和氢气的压缩的补充气体流与残余气体合并以提供合成气流并且使其在至少一个合成级中在固体甲醇合成催化剂上反应以提供甲醇。根据本发明专利技术，使用射流泵将该残余气体流和该补充气体流合并，其中将该压缩的补充气体流作为动力介质通过该射流泵的动力介质接口以压力p1供应至该射流泵，并且将该残余气体流作为抽吸介质通过该射流泵的抽吸端口以压力p3供应至该射流泵，并且其中将该合成气流通过该射流泵的压力端口以压力p2从该射流泵排出并随后供应至该合成级，并且其中p1>p2>p3。。。

【技术实现步骤摘要】
用于生产甲醇的方法和设备


[0001]本专利技术涉及用于使用射流泵作为用于再循环甲醇合成中未转化的合成气的装置，以工业规模生产甲醇的方法和设备。

技术介绍

[0002]在大的工业规模上，甲醇是从合成气生产的。合成气是主要氢气(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的混合物。合成气进一步包含较少量的在甲醇合成条件下惰性的气体成分。一氧化碳和二氧化碳常常归入术语“碳氧化物”中。在现今描述为低压甲醇合成法的方法中，将合成气在60巴至120巴的合成压力下转化成甲醇和水(水作为必然产生的副产物)。在压缩至相应的合成压力后，使所采用的合成气(常称为补充气体)在通常超过200℃的催化剂温度下穿过甲醇合成催化剂的催化剂床。甲醇合成催化剂典型地是包含铜作为催化活性物质的组合物。取决于方法模式，采用一个或多个串联布置或并联的合成级(反应器级)，其每个都具有适当的催化剂床。根据以下反应方程式，由于热力学平衡的建立，碳氧化物在催化剂上转化成甲醇和水是不完全的：
[0003][0004][0005]因此，该生产工艺典型地在所谓的环路中作为再循环过程运行。将在从相应合成级的出口处获得的反应混合物冷却至低于甲醇的沸点，以从回路排出甲醇和水的混合物(以及还有不希望的可冷凝的副产物)，称为粗甲醇。同时，将未转化合成气与补充气体合并后再循环至甲醇合成催化剂进行再反应。未转化合成气(也称为残余气体或再循环气体)具有作为吹扫流连续从中取出的子流，以避免合成回路中惰性成分的浓度随时间增加。
[0006]补充气体典型地在20与40巴之间的压力下产生，并通过所谓合成气或补充气体压缩机压缩到典型地明显高于60巴的较高压力水平用于甲醇合成。根据转化为甲醇的碳和氢的收率，该方法以相对高的气体再循环率通过反应器部分进行操作，以便实现充分转化。残余气体的压缩工作通常用补充气体压缩机的附加压缩级(特别是在高能力下)进行，或者用附加机器，即，专用的残余气体压缩机(尤其是在小能力情况下)进行。取决于反应器系统和补充气体的组成，残余气体的再循环体积流量是来自合成气生产的补充气体的体积流量的最高达5倍。对于其中热力学平衡转化率低的具有高二氧化碳含量的合成气来说尤其如此。残余气体体积流量与补充气体体积流量的商也被称为再循环率。
[0007]添加包括对获得的粗甲醇进行中间冷凝的另外的合成级使得能够提高“单程”的转化率。这允许降低再循环率。该原理例如描述于EP 3 401299A1和EP 3 401 300 A1中。

技术实现思路

[0008]用于压缩残余气体并将残余气体再循环到反应器入口的附加压缩机或附加压缩机级是昂贵的装置，其需要高维护要求并且易于发生故障。布置在反应器附近的装置进一步需要额外的面积和结构钢用于安装和操作。这样的装置进一步需要适当的仪器用于操作
和控制。在定期维护的情况下，装置的润滑和密封也是时间和成本密集型的。
[0009]本专利技术的目的是提供用于生产甲醇的方法和设备，该方法和设备至少部分地克服了现有技术的缺点。
[0010]特别地，本专利技术的一个目的是提供一种方法，该方法使得能够用成本更低的更易于维护的部件代替残余气体压缩机或附加压缩机级。
[0011]本专利技术的另一个目的是提供一种方法，该方法使得能够用成本更低的部件代替残余气体压缩机或附加压缩机级，该部件对于小规模和中等规模设备来说更易于维护。
[0012]本专利技术的另一个目的是提供一种方法，该方法使得能够用成本更低的部件代替残余气体压缩机或附加压缩机级，该部件对于利用具有中间冷凝的甲醇多级合成的原理的设备来说更易于维护。
[0013]本专利技术的另一个目的是提供一种方法，该方法使得能够用成本更低的部件代替残余气体压缩机或附加压缩机级，该部件对于利用具有高一氧化碳含量的合成气的方法来说更易于维护。
[0014]本专利技术的另一个目的是提供一种方法，该方法使得能够用成本更低的部件代替残余气体压缩机或附加压缩机级，该部件对于利用具有高二氧化碳含量的合成气以及具有中间冷凝的甲醇多级合成的原理的方法来说更易于维护。
[0015]本专利技术的另一个目的是提出一种至少部分地实现上述目的中的至少一个的设备。
[0016]独立权利要求有助于至少部分地实现上述目的中的至少一个。从属权利要求提供了优选实施例，其有助于至少部分地实现上述目的中的至少一个。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]术语“具有”、“包括”或“包含”等不排除另外的要素、成分等的可能存在。不定冠词“一个/种”不排除复数的可能存在。
[0018]上述目的至少部分地通过用于生产甲醇的方法来实现，其中该方法包括以下步骤：
[0019]a)提供和压缩补充气体流MG，其中该补充气体流MG包含至少一种碳氧化物和氢气；
[0020]b)使合成气流SG在合成级中在固体甲醇合成催化剂上反应，其中获得粗甲醇和残余气体流RG，并且其中将冷却和冷凝后的该粗甲醇作为液体反应产物和该残余气体流RG从该合成级排出；
[0021]c)将该残余气体流RG与该补充气体流MG合并以获得该合成气流SG，
[0022]其特征在于，
[0023]使用射流泵将该残余气体流RG和该补充气体流MG合并，其中将该压缩的补充气体流MG作为动力介质通过该射流泵的动力介质接口以压力p1供应至该射流泵，并且将该残余气体流RG作为抽吸介质通过该射流泵的抽吸端口以压力p3供应至该射流泵，并且其中将该合成气流SG通过该射流泵的压力端口以压力p2从该射流泵排出并随后供应至该合成级，并且其中p1>p2>p3。
[0024]根据本专利技术，残余气体压缩机或附加压缩机级由射流泵代替。射流泵为本领域技术人员已知的用于输送、压缩或混合气体、液体或固体的装置。它们为没有可移动部件的
泵，其通过将压力能转化为速度进行工作。基本原理是液体或气态射流以高速离开喷嘴并从其环境中夹带并加速液体、气体或固体。这导致动力和夹带(被吸入)物质的混合物，其速度在第二喷嘴中通过压力升高再次降低。
[0025]射流泵，特别是根据本专利技术的射流泵，还可以被称为喷射器。根据本专利技术，射流泵或喷射器特别地为所谓的气体射流泵，因为仅输送气态物质。这样的气体射流泵还可以被称为气体射流压缩机。
[0026]根据本专利技术的射流泵包括动力介质接口、抽吸端口和压力端口。压缩的补充气体流MG充当动力介质，并且因此通过该射流泵的动力介质接口而被施加到射流泵。动力喷嘴通常布置在射流泵的动力介质接口的下游。动力喷嘴加速动力介质(在此为压缩的补充气体流MG)以产生低压区域。这造成通过抽吸端口吸入的抽吸介质(在此为残余气体流RG)将被夹带。夹带的抽吸介质被动力介质压缩。典型地，将动力介质和抽吸介质在布置在射流泵的头部区域中的射流泵的混合室内混合。所得的动力和夹带气体的混合物(在此为合成气SG)随后通过压力端口离开射流泵。在混合室与压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于生产甲醇的方法(1，2)，其中，该方法包括以下步骤：a)提供和压缩补充气体流MG(13)，其中该补充气体流MG(13)包含至少一种碳氧化物和氢气；b)使合成气流SG(18)在合成级(22，22a，22b，22c)中在固体甲醇合成催化剂上反应，其中获得粗甲醇和残余气体流RG(19)，并且其中将冷却和冷凝后的粗甲醇作为液体反应产物(21，21a，21b，21c)和该残余气体流RG(19)从该合成级(22，22a，22b，22c)排出；c)将该残余气体流RG(19)与该补充气体流MG(13)合并以获得该合成气流SG(18)，其特征在于，使用射流泵(14)将该残余气体流RG(19)和该补充气体流MG(13)合并，其中将该压缩的补充气体流MG(13)作为动力介质通过该射流泵的动力介质接口(15)以压力p1供应至该射流泵，并且将该残余气体流RG(19)作为抽吸介质通过该射流泵的抽吸端口(16)以压力p3供应至该射流泵，并且其中将该合成气流SG(18)通过该射流泵的压力端口(18)以压力p2从该射流泵排出并随后供应至该合成级(22，22a)，并且其中p1>p2>p3。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于定义为以下的再循环率R：0.3≤R≤2.0、优选地0.5≤R≤1.5、更优选地1.0≤R≤1.5。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法包括复数N个串联布置的合成级(22a，22b，22c)，其中将冷却和冷凝后的该粗甲醇作为液体反应产物(21a，21b，21c)从这些合成级中的每一个排出并且将该残余气体流RG(19)从该N个合成级中的最后一个(22c)排出。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，N≥2、优选地2≤N≤5、更优选地3≤N≤4。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在该补充气体流MG中碳氧化物中二氧化碳的比例为按体积计至少50％、或按体积计至少75％、或按体积计至少90％。6.一种用于生产甲醇的设备(1，2)，其中，该设备包括以下彼此操作连接的部件：a)...

【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：