[发明专利]制备甲醇的方法和设备

说明书

本发明涉及由含氢气和碳氧化物的合成气制备甲醇，其中使该合成气 通过第一反应器，该反应器优选为水冷反应器，在其中，碳氧化物的一部 分催化转化成甲醇，其中将所获得的含合成气和甲醇蒸气的混合物供给第 二反应器，该反应器优选为气冷反应器，在其中，碳氧化物的又一部分催 化转化成甲醇，其中将甲醇与合成气分离，以及将合成气再循环到所述第 一反应器。

此种制备甲醇的方法例如从EP 0 790 226 B1已知。甲醇以循环工艺制 备，其中首先将新鲜和部分反应的合成气的混合物供给水冷反应器，然后 供给气冷反应器，在其中，合成气分别在铜催化剂上转化成甲醇。将该工 艺中制得的甲醇与待再循环的合成气分离，然后使该合成气作为冷却剂通 过气冷反应器并且使其预热到220-280℃的温度，然后，将其导入第一合成 反应器。在所述气冷的第二反应器中甲醇的最大产率(通过热力学测定)极 大地取决于该反应器中的温度分布和出口温度。如果用新鲜催化剂填充水 冷的第一反应器，则该水冷反应器中的碳氧化物的大部分被转化。然而， 在该水冷反应器中转化的碳氧化物的量随催化剂的老化而减少，这导致这 样的事实，即甲醇的总转化的大部分在气冷反应器中发生。为了抗衡水冷 反应器中的催化剂的老化影响，提高第一反应器的出口温度和因此提高第 二反应器的入口温度。然而，温度的提高使反应平衡朝气冷反应器中的离 析物移动，这意味着实现的最大甲醇产率降低。

本发明的目的是在老化催化剂的情况下也实现该方法的高甲醇产率。

在如上所述的方法中，基本上解决了该目的，其中将合成气的部分料 流引导越过第一反应器并直接地导入第二反应器。借助引导越过第一反应 器的合成气(该合成气优选与从水冷的第一反应器排出的气体混合物一起) 导入第二反应器，可以降低从第一反应器排出的气体混合物的温度，因此 提高了第二反应器中的碳转化率。温度的降低受催化剂的启动温度 (ignition temperature)限制，常用的铜催化剂中的启动温度为大约220℃。

根据本发明的一个优选的方面，所述引导越过第一反应器的部分料流 是由甲醇分离后再循环的合成气分流出的。在甲醇分离后，所述合成气通 常具有大约60℃的温度，因此实现了进入第二反应器的气体混合物的温度 的有效降低。然而，原则上也可以将新鲜合成气用于所述旁路，新鲜合成 气由于其通常大约160℃的比较高的温度而仅能提供相应较小的导入第二 反应器的气体混合物的温度降低，并要求相应较大的旁路料流。

根据本发明的研究结果，所述引导越过第一反应器的部分料流的量为 再循环的合成气的0-20体积％，优选5-15体积％，尤其为大约10体积％。 这样，可以实现所需的气体混合物的第二反应器入口温度。

为了抗衡第一反应器中老化性催化剂的钝化，通过提高蒸气压有意地 提高该反应器中的温度。结果，该反应器的出口温度也被提高。因此，根 据一个尤其优选的方面，需要根据第一反应器出口处的气体混合物的温度 控制所述引导越过该第一反应器的部分料流的大小。结果，实现了第二反 应器的入口温度对第一反应器条件的最佳适应，因此获得最大甲醇产率成 为可能。

将作为旁路引导越过第一反应器的合成气再循环料流与新鲜合成气一 起供给第一反应器，其中该新鲜合成气的量优选为大约15-40体积％。

为了达到第一反应器的适合的入口温度，将合成气作为冷却剂导入第 二反应器并因此将其预热。因此可以避免附加的加热装置。

本发明还涉及由含氢气和碳氧化物的合成气制备甲醇的设备，该设备 尤其适合于进行如上所述的本发明方法，其包括：第一反应器，该反应器 优选为水冷反应器，在其中，将该碳氧化物的一部分催化转化成甲醇；第 二反应器，该反应器优选为气冷反应器，从第一反应器获得的气体混合物 经由导管供应到该反应器中，在其中，碳氧化物的又一部分转化成甲醇； 用于将甲醇与合成气分离的分离装置；和用于将合成气再循环到第一反应 器的返回导管。根据本发明，用于合成气的旁路导管越过第一反应器导向 第二反应器的入口。

为了能够将第二反应器的入口温度(控制变量)调节到适合于甲醇最大 回收率的值，根据本发明提供控制阀，用于影响流过旁路导管的气流的大 小(执行变量(actuating variable))。优选借助第一反应器出口处的温度(被测 变量)进行控制，该温度由温度传感器检测。