[发明专利]由缺氢的合成气进行甲醇合成

说明书

本发明涉及由缺氢的合成气进行甲醇合成。更具体而言，本发明涉及用于甲醇合成，特别是用于由缺氢的合成气进行甲醇合成的方法和设备。根据本发明，净化气流因此从甲醇合成的合成气回路中分出，在洗涤装置中脱除痕量甲醇，然后在包括膜分离阶段和变压吸附阶段的氢分离装置中进行处理。取决于应用和氢不足的大小，膜分离阶段和变压吸附阶段可串联或并联连接。

技术领域

本发明涉及用于甲醇合成，特别是用于由缺氢的合成气进行甲醇合成的方法和设备。

背景技术

用于通过将含有氢和碳氧化物的合成气(synthesis gas)催化转化来生产甲醇的方法早已为本领域技术人员所知。例如在Ullmann's Encyclopedia of IndustrialChemistry(乌尔曼工业化学百科全书),第6版,1998年电子发布,“甲醇”章节,5.2子章节“合成”中，描述了用于生产甲醇的各种基本方法。

一种用于生产甲醇的更先进的两阶段方法例如从EP 0 790 226B1获悉。因此，以循环方法生产甲醇，其中将新鲜和部分反应的合成气的混合物首先供给至水冷却反应器，接着供给至气体冷却反应器，在所述反应器的每个中，合成气在铜类催化剂上转化成甲醇。使所述方法中生产的甲醇与待再循环的合成气分离，所述合成气接着作为冷却剂被逆流引导穿过气体冷却反应器并预加热至220至280℃的温度，随后将其引入第一合成反应器中。为了防止惰性组分、杂质或副产物在合成气回路内累积，将一部分待再循环的合成气作为净化料流从过程中移除(所谓的净化)，这相比于体系中存在的气体存量是少的。这个措施也教导于未经审查的德国专利申请DE 2934332 A1中和欧洲专利申请EP 1016643 A1中。

然而，这个方法要求所用合成气的由下式限定的化学计量数(R)至少为2：

R＝([H₂]-[CO₂])/([CO]+[CO₂])，其中[x]＝组分x的浓度，

要求所用合成气因此关于甲醇生产含有足够的氢。另一方面，缺氢的合成气可由包括部分氧化阶段的重整工艺如自热重整(ATR)来获得。在这种情况下，氢在甲醇合成反应中被消耗，而大部分碳氧化物未反应，这在合成环路中导致具有高含量的碳氧化物，但氢贫乏即氢不足或缺氢的组合物。这具有包括以下事实的各种后果：所需催化剂体积高，并且副产物(特别是高级醇和酮)的分数明显高于标准。

本身已知的是向缺H₂的合成气供给来自其它来源的氢以使化学计量数落入2或更高的最优范围。

仍具有一定含量未转化氢的净化料流可尤其用作氢来源，所述未转化氢可借助于氢回收装置来分离。净化料流中的典型氢浓度是约70体积％。另一替代方案在于从新鲜合成气的也称为补充气体(MUG)的侧线料流中回收氢，并且将这一氢馈送回至合成气中。特许公开美国专利申请US 2009/0018220 A1教导了一种甲醇合成方法，其中由至少一部分所述净化气体和一部分所述补充气体中获得氢，其中将回收的氢引入合成气混合物中。所用的氢回收装置包括变压吸附(PSA)，或作为一种替代方案，借助于膜的H₂分离。

然而，这一布置的缺点在于，在氢回收装置内，一部分氢在到达合成环路之前有所损失。此外，当合成气补充气流已经有氢不足时，仅通过从补充气体侧线料流中另外分离H₂来增加氢。由于从补充气体侧线料流中分离H₂，于是在氢回收装置中获得含有CO和CO₂的废料流，其中在所述氢回收装置中含有的甲醇合成的碳氧化物有所损失。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种甲醇合成方法，所述方法能够处理缺氢的合成气，而不具有现有技术的所述缺点。

通过具有如下所述特征的本发明的方法以及通过具有如下所述特征的本发明的设备来实现这一目的。本发明的其它方面将在相应的从属权利要求中找见。