[发明专利]甲醇制造方法以及甲醇制造装置

说明书

本发明涉及一种甲醇制造方法，其中，具有：由合成气体来合成甲醇的合成工序；和从经过合成工序得到的反应混合物中分离未反应气体的分离工序，在具备至少2个合成工序和至少2个分离工序的合成回路中，具有：对在最终合成工序之后的分离工序从最终反应混合物分离出的最终未反应气体中除去吹扫气后剩余的气体，利用循环机进行升压，并将其与补充气体的一部分进行混合，得到第1混合气体的工序；由第1混合气体合成甲醇的工序；从该工序中得到的第1反应混合物分离第1未反应气体的工序；将第1未反应气体与补充气体的一部分混合，从而得到第2混合气体的工序；最终合成甲醇的最终合成工序；和从该工序中得到的最终反应混合物分离最终未反应气体的工序，至少在最终合成工序中，通过与加压沸水的间接热交换来控制催化剂层的反应温度。

技术领域

本发明涉及一种甲醇制造方法以及甲醇制造装置。

背景技术

工业上甲醇的制造以化石燃料作为原料并通过将对其进行重整而得到的一氧化碳、二氧化碳以及氢气作为主成分的合成气体(以下也称为“合成原料气体”或“原料气体”)在催化剂上进行反应来进行。其反应条件为，压力50～150kg/cm²、温度160～300℃、使用的催化剂为以铜-锌为主成分的催化剂。甲醇合成反应以下述式(1)和(2)表示。

CO+2H₂→CH₃OH (1)

CO₂+3H₂→CH₃OH+H₂O (2)

专利文献1存在在低循环比下的甲醇合成中气体的反应物分压有时变高，这会引起过反应和催化剂床的过热的发生等技术问题。并且，为了解决该技术问题，专利文献1提出了如下方案，即，将供给的合成原料气体分成2股气流，将一股气流与回收未反应气体进行混合之后导入到第1合成阶段，并且将另一股气流与第1合成阶段的出口气体进行混合，在合成甲醇分离之前以进一步的合成阶段合成甲醇。专利文献1所记载的技术特征在于，通过调整合成阶段的甲醇合成量来避免催化剂层的过热，并且可以将作为未反应回收气体流量相对于供给原料气体流量表示的循环比降低至1～3。

专利文献2阐明了，在低压下进行甲醇合成的技术带来了压缩机的负荷的降低或者完全不需要压缩机的优点，但是，另一方面，具有需要大量的催化剂或者必须以高的循环比来循环使用未反应气体的缺点。专利文献2所记载的技术为了解决这些缺点，其特征在于，串联连接2台合成塔，对各个合成塔的出口气体进行冷凝分离，由此将循环比降低至4.0以下。在该专利文献2的实施例中具体公开了将循环比由6.0变更为3.5。

专利文献3阐明了，提高反应器的原料分压，与过反应或高温有关。然后，指出由于该高温而有可能与催化剂劣化速度的提高有关。因此，作为不缩短期待的催化剂寿命并且能利用经济上成立的方法得到大量的目标物的方法，专利文献3所记载的技术提出了一种技术，其特征在于，在合成回路中配置多个反应器，在各个反应器后配置分离器，能够在多个反应器前供给原料气体，并且在反应器间进行升压。专利文献3记载了，通过上述技术，可以降低循环气体的量并控制催化剂层温度，由此实现了可接受的催化剂寿命，并且能够生产应该实现的所希望的生成物。而且，在实施例中示出削减了循环气体量的23％或约28％。

然而，在利用工厂的大型化来追求经济性的提高的情况下，通常使用的方法是通过将成为瓶颈的部分并列来达成大规模化的方法。例如，在甲醇合成过程中，有时由于反应器的制造极限而限制了规模。在这样的情况下，有时将多个反应器并列配置来实现工厂整体的大型化。

另外，在非专利文献1中记载了伴随甲醇合成而产生的水会引起相当大的催化剂活性的劣化。