[发明专利]一种用于甲醇合成的新方法

说明书

本发明涉及一种用于从合成气生产甲醇的方法，该方法包括以下步骤：提供含有氢气和一氧化碳的补充气体，其中在该补充气体中，二氧化碳含量为小于0.1摩尔％；将补充气体与富含氢气的再循环气体混合，并将气体混合物任选经由硫防护提供至甲醇合成反应器；和使来自合成反应器的流出物经受分离步骤，从而提供粗甲醇和富含氢气的再循环气，其中二氧化碳至所述补充气体的常规添加被水的添加所取代，该水的添加量为0.1至5摩尔％。这样，可节省二氧化碳压缩机，并且显著降低补充气体中有毒的硫的量。

本发明涉及用于甲醇合成的新方法。更具体地，本发明涉及用于甲醇合成回路中的补充气体的新处理。

甲醇由合成气合成，合成气由H₂和碳氧化物即CO和CO₂组成。来自合成气的转化可设计为一氧化碳或二氧化碳的氢化，伴随反向变换反应，并且可以通过以下反应序列来总结：

CO+2H₂-CH₃OH

CO₂+3H₂-CH₃OH+H₂O

CO₂+H₂-CO+H₂O

转化通过催化剂进行，催化剂通常是氧化铝载体上的铜-锌氧化物催化剂。该催化剂的实例包括申请人的催化剂MK-121和MK-151FENCE^TM。

生产甲醇理论上需要模数M等于2的合成气(合成气)。模数M被定义为

M＝(H₂-CO₂)/(CO+CO₂)。

由于合成气通常还含有惰性化合物，所以最佳模数可能略高于2，通常为2.05，以允许吹扫惰性化合物，这也将导致吹扫反应物H₂、CO和CO₂。对于具有小于上述最佳模数的合成气，存在多余的碳氧化物，并且模数必须调整到所需的水平，例如通过从吹扫流中回收H₂并将回收的H₂再循环到合成段。在已知的方法中，这通过在分离单元例如PSA单元或膜单元(其产生用于再循环的富含H₂的气体和H₂贫化的废气)中从吹扫中回收H₂来完成。

在典型的甲醇生产过程中，补充气体与富含H₂的再循环气体混合，并且如果补充气体含有足够的硫以影响甲醇合成催化剂的寿命，则任选地通过硫保护将其送入合成反应器。将补充气体与再循环气体混合后，将合并的气体送入甲醇反应器，其中氢气和碳氧化物反应形成甲醇，如上述反应序列所示。

到现在为止，为了保持甲醇合成催化剂的充分选择性，在甲醇合成回路中向补充气体中加入二氧化碳是一般的做法。这是因为，一般而言，甲醇合成催化剂的选择性在以太高的CO/CO₂比进行操作时会降低，这可以通过增加补充气体中的CO₂含量来补偿。

然而，向补充气体中添加CO₂可能是一个问题，特别是在基于煤的甲醇装置中，因为CO₂通常来自CO₂去除步骤，其中所产生的CO₂在环境压力下接收。此外，这种二氧化碳通常会被硫污染。

现在令人惊奇地发现，上述问题可以通过向补充气体中添加水而不是CO₂来解决。

许多现有技术的文献涉及甲醇合成。因此，EP 1 080 059 B1描述了一种方法，其中在至少两个合成阶段的合成回路中从包含氢和碳氧化物的合成气体合成甲醇。利用所述方法，可以避免使用初步合成步骤或以低再循环比操作导致相对高的分压(其又导致催化剂床中的过度反应和放热)的问题。