[发明专利]用于甲醇生产的方法

说明书

用于合成甲醇的方法包括：将烃原料重整为含有低于1.7的摩尔比(H₂‑CO₂)/(CO+CO₂)的碳氧化物和氢气的合成气；将所述摩尔比升高到至少1.9的值；压缩所述合成气并将其转化为粗甲醇；将所述粗甲醇分离为甲醇的液态料流和含有未反应合成气的气态料流；将所述气态料流的至少50体积％进行氢气回收并且将所回收的氢气与所述合成气混合从而将其摩尔比升高到至少1.9的值。

技术领域

本发明涉及用于合成甲醇的方法和装置。

背景技术

一种用于合成甲醇的方法基本上包括在前端部分中通过重整或部分氧化烃原料生产含有碳氧化物(CO，CO₂)和氢气(H₂)的补充合成气，以及在合成回路中将所述补充合成气转化为甲醇。

将补充气转化为甲醇在适当催化剂的存在下在高温(200℃-300℃)和高压(50-150巴)下实施，并且涉及碳氧化物(CO，CO₂)的氢化和反向水-气变换的以下反应：

ΔH⁰₂₉₈＝-90.8kJ/mol

ΔH⁰₂₉₈＝-49.6kJ/mol

ΔH⁰₂₉₈＝+41.1kJ/mol

整体过程是放热的，并且通常在等温转化器中进行。

所述反应通过不利的热力学平衡条件来表征，并且每次通过催化剂仅将补充合成气的一部分转化为甲醇。通常将含有未反应气体的料流与通过补充气转化获得的原始甲醇的料流分开，并且然后将其分成第一部分和第二部分，将所述第一部分再循环到合成回路中以用于进一步反应，并且将所述第二部分连续从合成回路抽出以避免惰性化合物(主要包括甲烷、氩和氮)的累积。所述第二部分还被称为吹扫气体料流，并且通常不大于原始气态料流的5％(按体积计)，因为此量通常足以避免合成回路中的惰性物累积。

最佳补充合成气是碳氧化物和氢气的混合物，其中化学计量数SN等于或大于2，其中：

SN＝(H₂-CO₂)/(CO+CO₂)

SN(即，氢含量)越高，碳效率越好。由此，对于向甲醇的转化，具有SN>2的补充气是强烈期望的。

然而，在前端部分中通过重整或部分氧化烃原料获得的气体通常具有SN<2，并且需要调质。调质合成气从而实现所需的SN的最常用方式是添加通过膜单元或变压吸附(PSA)单元从以上提及的吹扫气体抽出的氢气。然而，由于吹扫气体的量相对较小(即，不大于5％)，所以可用技术能够处理具有仅稍微低于2的SN(例如，具有1.8-1.9的SN)的气体。

可替选的解决方案提供用于对具有SN<2的经重整的或部分氧化的气体的部分在其被供应至合成回路之前进行专门处理。此处理通常包括：水气变换过程，其中CO和H₂O被转化为CO₂和H₂；和CO₂除去过程。然而，此解决方案具有一些缺点，因为它需要安装包括水气变换单元(即，额外的催化反应器)和CO₂除去单元的额外部分，并且需要相当大的成本和能量消耗，例如用于再生成CO2除去溶液。最佳补充合成气还具有非常低含量的氧气和低浓度的惰性气体，所述惰性气体通常是甲烷、氩气和氮气。氧气导致甲醇合成催化剂的灭活，因此补充气中高含量的氧气将需要频繁更换催化剂，伴随高资本成本和长的装置停产方面的缺点。

关于惰性气体，其高浓度将降低反应物的分压，并且出于此原因，不鼓励使用具有高浓度惰性气体的补充气用于甲醇合成。