用单塔纯化由富含二氧化碳的合成气生产纯甲醇的方法技术

提供了一种用于由富含二氧化碳的合成气生产纯甲醇的方法，该方法包括以下步骤：在甲醇合成单元中至少部分地使富含二氧化碳的合成气反应，从该甲醇合成单元中排出液态粗甲醇流，将该液态粗甲醇流引入闪蒸罐，从该闪蒸罐中排出作为底部产物的液态减压粗甲醇流和包含合成气组分的气态顶部产物流，将该液态减压粗甲醇流引入由单个蒸馏塔(102)组成的蒸馏装置(100)中，在该蒸馏塔(102)中分离该粗甲醇流，经由顶部产物出口(118)排出顶部产物流，经由底部产物出口(112)排出底部产物流，以及经由第一侧取(114)排出纯甲醇产物流。由第一侧取(114)排出纯甲醇产物流。由第一侧取(114)排出纯甲醇产物流。

【技术实现步骤摘要】
用单塔纯化由富含二氧化碳的合成气生产纯甲醇的方法


[0001]本披露总体上涉及甲醇生产；更具体地，本披露涉及一种用于用单塔纯化由富含二氧化碳(CO2)的合成气生产纯甲醇的方法。

技术介绍

[0002]多年来，已经开发了若干种方法以便最大化甲醇产量和选择性并最小化副产物形成。对于以下情况，作为甲醇合成的原料的不同合成气的粗甲醇中的典型副产物(以重量(wt.)
‑
百万分率(ppm)计)在下表中示出：
[0003]情况“CO
2”：具有高CO2含量的合成气中的24vol％“CO
2”；
[0004]情况“NG”(＝天然气)：合成气中的8vol％“CO
2”；
[0005]情况“煤”：合成气中的2vol％“CO
2”。
[0006]甲醇通常在两级或三级塔装置中纯化。低沸物或溶解气体在所谓的预运行塔中沸腾并且由此获得的稳定甲醇被进料到产物塔。在此过程中，甲醇与水分离。然而，设计标准是甲醇产物中的乙醇含量，根据AA级规范(美国联邦规范O
‑
M
‑
232N，甲醇)，乙醇含量必须低于10wt.
‑
ppm。
[0007]副产物情况CO2情况NG情况煤二甲醚(DME)2780660碳氢化合物(HC)071284乙醇(ETOH)705151600异丙醇25180705丁醇12230615甲酸甲酯(MFOR)5006001295其他0107670总计63417835829
[0008]使用单塔甲醇纯化系统来纯化由衍生自例如煤或天然气(NG)的常规合成气生产的甲醇，在经济合理的条件下不可能生产A级或甚至AA级的纯甲醇，并且因此它可能只用于计划生产用于燃烧器燃料或发动机燃料应用的甲醇的工厂。此外，由于常规合成气中的高乙醇含量，单塔纯化系统不经济。对于双塔甲醇纯化系统，塔的投资成本高，而且还有蒸发器和冷凝器以及仪表和其他相关成本。然而，由具有高CO2含量的合成气生产的粗甲醇的较低副产物浓度可能为简化纯化提供新的机会。
[0009]因此，需要解决现有技术中的上述技术缺陷为得到一种由富含二氧化碳的合成气生产纯甲醇的简单且经济的方法。

技术实现思路

[0010]本披露寻求提供一种用于由富含二氧化碳的合成气生产纯甲醇的方法，其中资本成本在决定总体经济性中占主导地位。本披露的目的在于提供至少部分地克服现有技术中
遇到的问题的解决方案，并且提供一种用于仅用一个蒸馏塔从合成气中纯化粗甲醇的改进方法。在产物塔中简单地集成侧取生产完全符合规范的甲醇产物，无需上游预运行塔，因此仅使用单个蒸馏塔用于甲醇生产。本披露的目的通过所附独立权利要求中提供的解决方案来实现。本披露的有利的实施方式在从属权利要求中进一步限定。
[0011]根据第一方面，本披露提供了一种用于由含有氢气和碳氧化物作为合成气组分的富含二氧化碳的合成气生产纯甲醇的方法，该方法包括以下步骤：
[0012](a)在含有至少一个甲醇合成反应器的甲醇合成单元中，在甲醇合成条件下，至少部分地使包含氢气和碳氧化物的富含二氧化碳的合成气反应，
[0013](b)从该甲醇合成单元中排出包含甲醇、水、溶解的合成气组分和低沸点副产物的液态粗甲醇流，
[0014](c)将该液态粗甲醇流引入闪蒸罐中，从该闪蒸罐中排出作为底部产物的贫合成气组分的液态减压粗甲醇流和包含合成气组分的气态顶部产物流，
[0015](d)将该贫合成气组分的液态减压粗甲醇流引入由单个蒸馏塔组成的蒸馏装置中，该蒸馏塔包括粗甲醇入口、在塔顶部的顶部产物出口、在塔底部的底部产物出口和第一侧取，其中该第一侧取位于该蒸馏塔的精馏段中，
[0016](e)在蒸馏条件下在该蒸馏塔中通过蒸馏分离粗甲醇流，
[0017](f)经由该顶部产物出口排出顶部产物流，其中该顶部产物流包含气态低沸点副产物和合成气组分，
[0018](g)经由该底部产物出口排出底部产物流，其中该底部产物流包含水并且相对于该液态粗甲醇流就其水含量而言是富集的，以及
[0019](h)经由该第一侧取排出纯甲醇产物流。
[0020]根据本披露的用于由含有氢气和碳氧化物作为合成气组分的富含二氧化碳的合成气生产纯甲醇的方法使能够仅用一个蒸馏塔从合成气中纯化粗甲醇。该方法使能够在没有上游预运行塔的情况下生产完全符合规范的甲醇产物。该方法使能够通过在产物塔中集成侧取而不是常规的甲醇合成方法中使用的两级或三级塔装置将单个蒸馏塔用于纯化粗甲醇，从而提供了显著降低在甲醇生产设施中纯化粗甲醇的投资成本的经济优势。通过本披露的方法生产的甲醇产物中甲酸甲酯的计算浓度显示出对酸度没有影响并且因此对实验室中甲醇的规范没有影响。
[0021]本披露的实施例通过在产物塔中集成侧取消除了现有已知的用于用单塔纯化由富含二氧化碳的合成气生产纯甲醇的方法中的上述缺点。根据本披露的实施例的优点在于，这些实施例使能够在没有上游预运行塔的情况下生产完全符合规范的甲醇产物，从而提供了显著降低在甲醇生产设施中纯化粗甲醇的投资成本的经济优势。
[0022]通过结合随后所附的权利要求解释的附图及示例性实施例的详细描述，本披露的另外的方面、优点、特征和目标变得明显。应认识到，在不偏离如由所附权利要求限定的本披露的范围的情况下，本披露的特征可以以各种组合进行组合。
附图说明
[0023]当结合附图进行阅读时，更好地理解以上
技术实现思路
以及以下对示例性实施例的详细描述。为了说明本披露，在附图中示出了本披露的示例性构造。但是，本披露不并限于本
文中披露的具体方法和手段。此外，本领域技术人员应当理解，附图并没有按比例绘制。在可能的情况下，相同的元件由相同的数字表示。现将参照以下图，仅以举例的方式，对本披露的实施例进行描述，在这些图中：
[0024]图1是根据本披露的实施例的用于由富含二氧化碳的合成气生产纯甲醇的方法设备的蒸馏装置的示意图；
[0025]图2是示出根据本披露的实施例的在由单个蒸馏塔组成的蒸馏装置中乙醇和甲酸甲酯(MFOR)的浓度曲线作为理论塔板(级)的函数的示例性图形说明；以及
[0026]图3A
‑
3C是展示根据本披露的实施例的用于由含有氢气和碳氧化物作为合成气组分的富含二氧化碳的合成气生产纯甲醇的方法的流程图。
具体实施方式
[0027]以下具体实施方式说明本披露的实施例以及可以实施其的方式。尽管已披露了进行本披露的一些模式，但本领域技术人员将认识到，其他用于进行或实践本披露的实施例也是可能的。
[0028]进行甲醇合成所需的条件是现有技术中的技术人员已知的。这些是实现合成气组分到甲醇产物的可测量的、至少部分的、优选工业相关的转化的物理化学条件。在这个意义上“至少部分地反应”应理解为使析出物经受引起这种至少部分转化的物理化学条件，优选技术上和经济上相关的转化。这些条件与相应操作需要的必要调节将在常规实验的基础上进行。披露本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于由含有氢气和碳氧化物作为合成气组分的富含二氧化碳的合成气生产纯甲醇的方法，该方法包括以下步骤：(a)在含有至少一个甲醇合成反应器的甲醇合成单元中，在甲醇合成条件下，至少部分地使该包含氢气和碳氧化物的富含二氧化碳的合成气反应，(b)从该甲醇合成单元中排出包含甲醇、水、溶解的合成气组分和低沸点副产物的液态粗甲醇流，(c)将该液态粗甲醇流引入闪蒸罐中，从该闪蒸罐中排出作为底部产物的贫合成气组分的液态减压粗甲醇流和包含合成气组分的气态顶部产物流，(d)将该贫合成气组分的液态减压粗甲醇流引入由单个蒸馏塔(102)组成的蒸馏装置(100)中，该蒸馏塔(102)包括粗甲醇入口(110)、在该塔顶部的顶部产物出口(118)、在该塔底部的底部产物出口(112)和第一侧取(114)，其中该第一侧取(114)位于该蒸馏塔(102)的精馏段中，(e)在蒸馏条件下在该蒸馏塔(102)中通过蒸馏分离该粗甲醇流，(f)经由该顶部产物出口(118)排出顶部产物流，其中该顶部产物流包含气态低沸点副产物和合成气组分，(g)经由该底部产物出口(112)排出底部产物流，其中该底部产物流包含水并且相对于该液态粗甲醇流就其水含量而言是富集的，以及(h)经由该第一侧取(114)排出纯甲醇产物流。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在该富含二氧化碳的合成气中，二氧化碳的浓度大于一氧化碳的浓度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在该富含二氧化碳的合成气中，一氧化碳的浓度是至多4mol.
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％。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在该富含二氧化碳的合成气中，二氧化碳的浓度是至少15mol.
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％、优选至少20mol.
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％。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该富含二氧化碳的合成气的化学计量数在1.8与2.4之间、优选在1.95与2.2之间、最优选在1.98与2.0之间...

【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：