由富惰性物的合成气生产甲醇的方法和设备技术

在由富惰性物的合成气生产甲醇期间，将催化预反应器安装在单级或多级合成回路的上游，第一部分的合成气在催化预反应器中转化为甲醇。此外，将惰性气体分离段，例如变压吸附系统或膜系统，连接到合成回路的下游，由此富氢合成气料流可返回到合成回路。在富甲烷合成气的处理中，惰性气体分离段还可以包括自热重整器，在该自热重整器中甲烷被转化为碳氧化物和氢气，其也返回到合成回路中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由富惰性物的合成气生产甲醇的方法和设备
本专利技术涉及一种用于生产甲醇的方法和实施该方法的设备。特别地，本专利技术涉及一种用于将合成气转化为甲醇的方法，所述合成气具有高含量的惰性组分，因为例如通过用富氧空气气化天然气或者通过用含氧气体气化生物质或煤获得该合成气。本专利技术还涉及一种用于对现有的生产甲醇用设备进行翻新改进的方法，其涉及从低惰性物合成气的操作至富惰性物合成气的操作。
技术介绍
长久以来，本领域技术人员已知通过催化转化含氢气和碳氧化物的合成气来生产甲醇的方法。例如在 Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry (乌尔曼化工百科全书)，第6版，1998年电子发行，“Methanol” (甲醇)章，第5.2节“Synthesis”(合成)中描述了多种用于生产甲醇的基本方法。 从例如EP0790226B1中已知用于生产甲醇的更先进的两步法。甲醇在循环方法中生产，其中将新鲜的和部分反应过的合成气的混合物首先供应至水冷反应器，然后供应至气冷反应器，在每个反应器中合成气在铜基催化剂上转化为甲醇。将该方法中生产的甲醇自合成气分离以再循环，其然后作为冷却剂逆流通过气冷反应器并预热至220至280°C的温度，然后将其引入第一合成反应器。将待再循环的合成气的一部分作为吹洗料流(所谓的吹洗流)自该过程移除，以防止惰性组分在合成循环中的富集。未审的德国专利申请DE2934332A1和欧洲专利申请EP1016643A1中也教导了该方法。在上文所述的两种方法中不利的是，当处理具有高含量惰性组分的合成气时必须增加循环比，这是因为与贫惰性物合成气的的情况相比，反应物分压越低，则每次通过合成反应器向甲醇的转化越低。这导致所需压缩机容量的增加，并且在给定的甲醇生产能力的情况下，这导致设备和管道的更大尺寸。一方面，惰性组分被理解为是无机气体成分，例如氮气或惰性气体，其例如由从天然气与相应组分开始的合成气生产中获得。这类天然气例如由亚洲矿床获得。在用空气或富氧空气气化天然气中，如目前所讨论的，首先对于较小的位于远离生产氧气的气体分离系统的设备，还存在获得的富氮的合成气体；这例如在国际专利申请W096 / 14279A1中提出。在另一方面，非转化的甲烷，其在天然气或煤的气化期间可以包含在合成气产物中，从甲醇合成的意义上被认为是惰性气体，因为在该合成中其不进一步转化。在相当长的时间前已经提出了在甲醇合成中富惰性物的合成气的处理问题。已经提出了多种技术方案，然而这些技术方案由于它们的缺点而不能得到接受。在未审的德国专利申请DE1296133B中，例如提出了通过二甲苯洗涤来处理包含惰性组分例如氮气、甲烷或氩气的原料合成气，由此应实现惰性组分含量的明显减少。在此处不利的是，在进入到气体洗涤器之前，合成气的温度必须降低至-10至-30°c，以显著降低惰性组分的分压。这导致了高的可用能损失。此外还获得了负载的吸收剂，其必须后处理并且其含有与甲醇合成方法无关的组分二甲苯。相似的技术教导可得自未审德国专利申请DE10156092A1中，其中提出了在用于生产甲醇的每个催化反应系统的上游设置吸收段，其包含甲醇合成催化剂作为吸收剂并且其在如下的温度下操作，该温度低于用于催化转化成甲醇的温度。采用该方法固有的辅助物质作为吸收剂，但是仍然存在上述的两个缺点:温度上需要降低，和吸收剂的后处理或处置。在专利申请EP1819653A1中描述了由合成气生产甲醇的方法，所述合成气由天然气的自热气化获得，含有20至50 %的氢气、一氧化碳和甲烷中的每种。关于在甲醇合成反应器的反应器产物中保留的甲烷，没有采取任何特殊的措施，但氢气含量通过转化而升高，所述氢气，可能还有同样生产的二氧化碳，随后被分离并且再次装料到甲醇合成反应器中。反应物的分压通过该措施而增加，但是由于高含量的惰性组分而保持高循环料流。总之，应当因此注意到，虽然所阐述的问题已经存在了相当长的时间，但是目前还未找到该目的令人满意的技术方案。此外，上文讨论的许多方法旨在通过尽可能的相应处理来减少包含惰性组分的吹洗料流。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是避免上述缺点，并且提供更经济的和技术上更简单可行的方法，以用于通过使用富惰性物的合成气作为离析气体来生产甲醇，特别地，该方法特征在于低的能量需求、更小的设备尺寸并且避免与方法无关的辅助物质。通过根据权利要求1特征部分与其前序部分的特征协作的方法来实现上述目的。在根据本专利技术的用于由包含氢气和碳氧化物且惰性组分含量高的合成气生产甲醇的方法中，详细地，实施了以下方法步骤:-将第一合成气料流作为进料料流通过至少一个甲醇预反应器，其中催化转化一部分碳氧化物和氢气以获得甲醇；分离生产的甲醇并且由此获得第二合成气料流，-将第二合成气料流通过至少一个甲醇主反应器，其中催化转化另外一部分碳氧化物和氢气以获得甲醇；分离生产的甲醇并且由此获得第三合成气料流，-将第三合成气料流分成第四合成气料流和第五合成气料流，其中将第四合成气料流再循环至甲醇主反应器，并且以这种方式形成内部合成循环，-将第五合成气料流供应至至少一个惰性气体分离段，其中获得耗尽了惰性组分的第六再循环料流和富惰性组分的吹洗料流，-将耗尽惰性组分的第六再循环料流再循环至所述一个或多个甲醇主反应器，并且以这种方式形成外部合成循环。令人预料不到地发现，所述甲醇主反应器上游的甲醇预反应器有利地与该甲醇主反应器以及在该甲醇主反应器下游的惰性合成气组分的分离协作，其原因在于，由于部分合成气在预反应器中反应成甲醇，因此合成循环的气体负载明显地降低。因此，由吹洗气体料流、所谓的吹洗流分离的合成气组分能够在无需如下参数大幅上升的情况下进行再循环: 所需压缩机容量，在合成循环中使用的设备和管线的尺寸，和在甲醇主反应器中需要的催化剂的量。专利技术的优选方面根据本专利技术的优选的方面，规定所述惰性气体分离段包括变压吸附系统或膜系统。以这种方式，可获得富氢且同时耗尽惰性组分的气体料流，并且可将该气体料流再循环至第一甲醇主反应器。有利地，所述惰性气体分离段可包括自热重整器，优选还包括变压吸附系统。可有利地通过用含氧气体气化天然气或生物质获得第一合成气料流。可选地，也可通过用含氧气体气化煤获得第一合成气料流。在最后提到的情形中，获得的合成气通常是特别富甲烷的，以致特别是在这种情形下，可推荐所述惰性气体分离段包括自热重整器，因为甲烷同样被转化并且可因此作为合成气而获得。在所述甲醇预反应器之后或在所述一个或多个甲醇主反应器之后分离的甲醇料流可供应至本身已知的甲醇产品加工，优选一起供应。该甲醇产品加工通常包括一个或多个蒸馏步骤，从而最终能够获得纯的甲醇作为产物。在本专利技术另外的方面中，所述甲醇预反应器可绝热地操作，或以冷却的、优选水冷的方式操作。在所述甲醇预反应器的水冷操作中，可甲醇合成反应的放热性可用于产生蒸汽。特别地，当将低化学计量数SN的低氢合成气装料至所述甲醇预反应器中时，SN被定义为SN= ((c (H2)-C (CO2)) / ((c (CO) +c (CO2))所述甲醇合成反应涉及高的放热。因此，在本专利技术的另外的有利的方面，提出为所述甲醇预反应器装备其自身的合成气再循环。在甲醇预反应器中生产的甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
由含有氢气和碳氧化物且惰性组分含量高的合成气生产甲醇的方法，其中?将第一合成气料流作为进料料流通过至少一个甲醇预反应器，其中催化转化一部分碳氧化物和氢气以获得甲醇，分离生产的甲醇并且由此获得第二合成气料流，?将第二合成气料流通过至少一个甲醇主反应器，其中催化转化另外一部分碳氧化物和氢气以获得甲醇，分离生产的甲醇并且由此获得第三合成气料流，?将第三合成气料流分成第四合成气料流和第五合成气料流，其中将第四合成气料流再循环至所述甲醇主反应器并且以这种方式形成了内部合成循环，?将第五合成气料流供应至至少一个惰性气体分离段，其中获得耗尽了惰性组分的第六再循环料流和富惰性组分的吹洗料流，?将耗尽惰性组分的第六再循环料流再循环至所述一个或多个甲醇主反应器并且以这种方式形成外部合成循环。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.15 DE 102011017300.51.由含有氢气和碳氧化物且惰性组分含量高的合成气生产甲醇的方法，其中 -将第一合成气料流作为进料料流通过至少一个甲醇预反应器，其中催化转化一部分碳氧化物和氢气以获得甲醇，分离生产的甲醇并且由此获得第二合成气料流， -将第二合成气料流通过至少一个甲醇主反应器，其中催化转化另外一部分碳氧化物和氢气以获得甲醇，分离生产的甲醇并且由此获得第三合成气料流， -将第三合成气料流分成第四合成气料流和第五合成气料流，其中将第四合成气料流再循环至所述甲醇主反应器并且以这种方式形成了内部合成循环， -将第五合成气料流供应至至少一个惰性气体分离段，其中获得耗尽了惰性组分的第六再循环料流和富惰性组分的吹洗料流， -将耗尽惰性组分的第六再循环料流再循环至所述一个或多个甲醇主反应器并且以这种方式形成外部合成循环。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述惰性气体分离段包括变压吸附系统或月吴系统。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述惰性气体分离段包括自热重整器，优选地包括自热重整器与变压吸附系统。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于通过用含氧气体气化天然气或生物质获得所述第一合成气料流。5.权利要求1或3所述的方法，其特征在于通过用含氧气体气化煤获得所述第一合成气料流。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于将获得的甲醇供应至进一步的产品加工。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于以水冷、气冷或绝热的方式操作所述一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·马里乌斯·哈克尔，雷纳·莫根罗特，安德烈亚斯·博尔曼，维诺尼嘉·格伦纳曼，
申请(专利权)人：鲁奇有限责任公司，
类型：
国别省市：