[发明专利]用于合成甲醇的工艺

说明书

本发明描述了一种用于合成甲醇的工艺，该工艺包括以下步骤：(i)在重整单元中由烃原料形成包含氢气、一氧化碳和二氧化碳的合成气体，该重整单元包括串联的换热式重整装置和自热式重整装置；(ii)在该换热式重整装置和一个或多个另外的热交换阶段中冷却该合成气体，并且从该已冷却的合成气体回收工艺冷凝液以形成补充气体；(iii)将包含该补充气体的进给气体通入包括一个或多个甲醇合成反应装置的甲醇合成回路；(iv)从该甲醇合成回路回收包含甲醇的产物气体混合物，将该产物气体混合物冷却至露点以下以冷凝粗甲醇，并且将该粗甲醇与未反应的气体混合物分离；以及(v)使该未反应的气体混合物的一部分再循环至该甲醇合成回路，并且回收该未反应的气体混合物的一部分作为吹扫气体流，其中将富氢流和富碳流与该吹扫气体分离，将该富氢流的一部分进给至该甲醇合成回路，并且将该富碳流的一部分进给至该重整装置单元。

本发明涉及用于合成甲醇的工艺。

甲醇合成通常通过在升高的温度和压力下将包含氢气和一氧化碳和/或二氧化碳的合成气体在合成反应装置中传送通过一个或多个甲醇合成催化剂床来进行，所述甲醇合成催化剂通常为含铜组合物。通常通过将产物气体流冷却到露点以下并且以液体形式分离出产物来回收粗甲醇。粗甲醇通常通过蒸馏来纯化。所述工艺通常在回路中操作：因此未反应的气体可作为进给气体的一部分经由循环装置而再循环到合成反应装置。将新鲜合成气体(称为补充气体)加入到再循环的未反应气体以形成进给气体流。通常从循环气体流中提出吹扫流以避免惰性气体在回路中的积聚。

甲醇合成可通过以下两个公式来描述：

存在两个化学计量值，它们通常用于描述进给到甲醇合成反应装置的反应物的比例。这些是R和Z，并且可如下由合成气体中各组分的摩尔浓度来确定；

R＝([H₂]-[CO₂])/([CO]+[CO₂])

Z＝[H₂]/(2[CO]+3[CO₂])

此外，对于甲醇合成，通常有用的是确定值S；其为合成气体中H₂(Nm³/h)+CO(Nm³/h)之和。然后，S、Z和R可通过以下公式关联：

对于Z≤1，最大甲醇制备量(Nm³/h)＝Z.S/(R+1)

对于Z1，最大甲醇制备量(Nm³/h)＝S/(R+1)

当存在足够的氢气以将全部氧化碳转化成甲醇时，产生理想的化学计量混合物。这是当R＝2并且Z＝1时。然而，不同的合成气体生成技术产生具有不同反应物比例的不同合成气体。

合成气体通常使用燃烧式蒸汽重整装置生成，该燃烧式蒸汽重整装置重整烃原料(诸如天然气和蒸汽)的混合物。在此类装置中，将几乎30％的天然气用于燃料目的，其余70％用作原料。燃料的燃烧会从该工艺中产生大量的二氧化碳排放。

US 6191174公开了一种用于由烃原料生产甲醇的工艺，该工艺包括：将蒸汽重整区中包含该原料和蒸汽的蒸气混合物与有效催化至少一种重整反应的催化剂接触；从重整区回收包含碳氧化物、氢气和甲烷的合成气体混合物；将合成气体混合物的材料供给至甲醇合成区，该甲醇合成区填充有甲醇合成催化剂并保持在甲醇合成条件下；从该甲醇合成区回收产物气体混合物，该产物气体混合物包含甲醇和该合成气体混合物的未反应的材料；将产物气体混合物的材料供给至保持在甲醇回收条件下的甲醇回收区；从该甲醇回收区回收粗甲醇产物流和包含该合成气体混合物的未反应的材料的蒸气流；将该合成气体混合物的材料分离成第一富氢流和包含碳氧化物和甲烷的第二富碳氧化物流；将该第一富氢流的至少一部分作为燃料供给至蒸汽重整区；以及将该第二富碳氧化物流的至少一部分再循环至该蒸汽重整区以形成包含原料和蒸汽的蒸气混合物的一部分。蒸汽重整区包括紧凑型燃烧式重整装置。