改进设计的催化方法和反应器，其用于在平衡条件下生产甲醇，由此在甲醇形成时将它从反应器中的气态相中分离到液体相中，而不降低甲醇催化剂的催化活性。这是如下来实现的：调整与催化剂粒子间接接触的液体冷却剂的沸点或者温度和提供特定的催化剂床体积与冷却表面积的比例。由此，当甲醇在气态相中形成时，甲醇的冷凝主要地在分布在反应器中均匀排列的冷却表面处和如果有的话在催化剂床的非常有限的区域中进行。
【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在甲醇合成催化剂的存在下转化含有氢气，一氧化碳和二氧化碳 的合成气，来工业生产甲醇。本专利技术具体的是一种方法和反应器，其用于相对于平衡局限来提高甲醇生产，并 由此在甲醇从合成气中产生时，通过原位分离甲醇来减少或者取消合成气再循环。
技术介绍
甲醇的制备是基于下面的三个平衡反应(1)C0+2H2 < = > CH3OH(2) C02+3H2 < = > CH30H+H20(3) C0+H20 < = > C02+H2由于平衡，仅仅一部分的合成气被转化成为甲醇，而其余部分的合成气必须再循 环。甲醇从合成气中的原位分离公开在US专利No. 4731387中。在气固滴流反应器(gas solid trickle reactor)中，通过吸收材料除去甲醇，并由此改善平衡条件。在已经通过反 应器之后，将甲醇从该吸收材料上解吸，并将该吸收材料再循环到反应器入口。这样的系统 的缺点在于该系统的复杂性，其导致了操作困难和更高的投资成本。克服平衡局限的另外一种方式公开在US专利No. 5262443中，这里该催化反应器 运行在这样的温度和压力，在其中一部分所产生的甲醇在催化床中冷凝。通过应用该专利技术， 能够减少或者消除昂贵的合成气再循环。但是，以这种方式运行时存在着两个缺点。为了在气体露点之下运行，催化剂的温度必须降低到催化反应的最佳温度之下。 该较低的温度产生了较低的活性，这提高了必需的催化剂体积和反应器成本。第二个问题涉及甲醇在多孔催化剂中的冷凝。合成气必须扩散到催化剂内部，通 过该孔体系来引发催化反应。如果该孔填充有甲醇，则扩散速率和催化活性会明显降低。这两个问题使得催化剂活性比在常规的甲醇合成方法中所获的活性低了几倍。作 为该活性降低的后果，冷凝反应器必须增大尺寸，这导致该反应器比常规的具有合成气再 循环的反应器更昂贵。
技术实现思路
一般来说，本专利技术提供改进设计的催化方法和反应器，其用于在平衡条件下生产 甲醇，由此在甲醇形成时将它从反应器中的气态相中分离到液体相中，而不降低甲醇催化 剂的催化活性。这是如下来实现的调整与催化剂粒子间接接触的液体冷却剂的温度和提 供特定的催化剂床体积与冷却表面积的比例。由此，当甲醇在气态相中形成时，甲醇的冷凝 主要地在分布在反应器中均勻排列的冷却表面处和如果有的话在催化剂床的非常有限的 区域中进行。更具体的，本专利技术提供一种制备甲醇的方法，其包含步骤在用冷却剂间接冷却的甲醇合成催化剂粒子的固定床反应器中，使含有氢气，一 氧化碳和二氧化碳的合成气反应，和5通过调整冷却剂的压力，来获得沸点(TBW)为60°C -170°C的冷却剂，从而当甲醇形成时在冷却表面上冷凝甲醇，和通过在冷却剂沸点调整冷却表面积(ACOOL)，来将催化剂温度保持在甲醇的露点 之上，以此方式使得沉降的(settled)催化剂本体体积(bulk volume) (VCAT)与冷却表面 积(ACOOL)的比例为 0. 0125m-0. 125m。本专利技术另外一种制备甲醇的方法包含步骤在用冷却剂间接冷却的甲醇合成催化 剂粒子的固定床反应器中，使含有氢气，一氧化碳和二氧化碳的合成气反应，和通过调整冷却剂的压力，来提供沸点(TBW)为60°C -170°C的冷却剂，从而当甲醇 制备时在冷却表面上冷凝甲醇，和通过调整冷却表面积(ACOOL)，来将催化剂温度保持在甲醇的露点之上，以此方式 使得沉降的催化剂本体体积与冷却表面积(ACCOL)和催化剂当量直径(DEQ)的乘积的比例 (Z)为2. 0-30，这里催化剂当量直径是用下面的等式来计算的对于相同尺寸的催化剂粒子来说，DEQ1 = (6*(甲醇合成催化剂粒子的体积 /3. 14)°_33，或者DEQ2 = ( Σ w ⑴ * (DEQ ⑴3)) 33，w⑴是当量直径为DEQ(i) 的催化剂粒子的重量分数。在本专利技术一种优选的实施方案中，通过加热剂来将甲醇催化剂粒子的温度保持 在甲醇的露点之上，该加热剂包括沸点为220°C _280°C的加压的水，露点为220°C -280°C 的蒸汽或者其混合物，将该加热剂通过内部加热装置(internal heating means)，该加热 装置具有这样的表面积，以使得该加热装置的表面与冷却区域的表面(ACOOL)的比例是 0. 3-3. O0本专利技术的方法的另外的实施方案描述在权利要求12-16中。本专利技术另外提供了一种甲醇反应器，其用于本专利技术的方法中。在本专利技术的一方面，一种甲醇反应器，其包含在共同的壳中的甲醇催化剂粒子的 固定床和冷却装置，该冷却装置适于用冷却剂来间接地冷却甲醇合成气，其中沉降的催化 剂本体体积与该冷却装置的冷却表面积的比例(VCAT/AC00L)是0.0125m-0. 125m，在冷却 剂的沸点是60°C _170°C的情况下。在本专利技术的另一方面，一种甲醇反应器，其包含在共同的壳中的甲醇催化剂的固 定床和冷却装置，该冷却装置适于用冷却剂来间接地冷却甲醇合成气，其中在该冷却剂的 沸点是60°C-17(TC时，催化剂本体体积与冷却表面积和催化剂当量直径(DEQ)的乘积的比 例(Z)为2. 0-30，这里催化剂当量直径是用下面的等式来计算的对于相同尺寸的催化剂粒子来说，DEQ1 = (6*(甲醇合成催化剂粒子的体积 /3. 14)°_33，并且对于不同尺寸的催化剂粒子来说，依靠下面的等式来计算DEQ2 = ( Σ w ⑴ * (DEQ ⑴3)) 33，这里w(i)是当量直径为DEQ(i) 的催化剂粒子的重量分数。上述本专利技术反应器的一种优选的实施方案此外包含在共同的壳中的加热装置，该 加热装置适于通过加热剂来间接的将甲醇催化剂的温度保持在甲醇的露点之上，其中该加 热装置的表面与冷却装置的表面比是0. 3-3. 0。本专利技术另外的实施方案是权利要求17-22。具体实施例方式通常，本专利技术所用的反应器的类型是不太重要的。所需沸点或者温度的液体冷却 剂将与任何的反应器类型是同等重要的，并且催化剂体积比冷却表面积也是同等重要的。 大部分有用的甲醇反应器是这样的反应器，其通过上升的蒸气或者通过加热加压的液体冷 却剂来进行冷却的。液体冷却剂的“温度”是这样的平均温度，其定义为在接受一半的总传递热之后的 冷却剂的温度。三种主要的甲醇反应器类型是反应器类型1，这里合成气在催化床顶部进入，并且该催化剂床被液体冷却剂间接 的包围，合成气和冷凝的液体甲醇同向向下移动。这样的反应器的一个例子表示在附图8 中。反应器类型2，这里合成气在催化床顶部进入，并且液体冷却剂间接的被催化剂床 包围着，合成气和冷凝的液体同向向下移动。这样的反应器的一个例子表示在附图9中。反应器类型3，这里合成气垂直于圆柱形反应器轴进入，并且液体冷却剂间接的被 催化剂床包围着，合成气和冷凝的液体甲醇以放射状方式通过反应器。这样的反应器的一 个例子表示在附图11中。前文和下面所述的术语“间接包围着”指的是公知的间接热交换原理，其中冷却剂 或者加热剂是与另外一种流体间接热接触的，该另外一种流体是通过传热表面与该冷却/ 加热剂隔开的，该传热表面处于例如热交换器的管或板的壁的形式。为了根据本专利技术获得在甲醇在催化剂床中形成时，基本上在冷却表面上冷凝本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备甲醇的方法，其包含步骤：在用冷却剂间接冷却的甲醇合成催化剂粒子的固定床反应器中，使含有氢气，一氧化碳和二氧化碳的合成气反应，和通过调整冷却剂的压力，来提供沸点（ＴＢＷ）为６０℃－１７０℃的冷却剂，从而当甲醇制备时在冷却表面上冷凝甲醇，和通过在所提供的冷却剂沸点调整冷却表面积（ＡＣＯＯＬ），来将催化剂温度保持在甲醇的露点之上，以此方式使得沉降的催化剂本体体积（ＶＣＡＴ）与冷却表面积（ＡＣＯＯＬ）的比例为０．０１２５ｍ－０．１２５ｍ。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M索尔豪格，
申请(专利权)人：赫多特普索化工设备公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]
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