Способ получения метанола

(5 5 ОПИСАНК АВТОРСКО Е ИЗОБРЕТЕСВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт метанола и продуктов органического синтеза и Институт нефтехимического синтеза им, А.В,Топчиева(72) Ю,В.Лендер, А.В,Черепнова, А,А.Лендер, Л,И.Крупник, А,Я.Розовский и Г,ИЛин (56) 1, Патент ВеликобританииМ 1259945, кл. С 07 С 31/04, опублик. 1972.2. Заявка РСТ 88/00580,кл. С 07 С 29/15, опублик. 1988. Изобретение относится к области основного органического синтеза, в частности к производству метанола из оксидов углерода и водорода,Цель изобретения - увеличение удельной производительности катализатора.Для достижения цели предложен способ получения метанола контактированием смеси оксидов углерода и водорода с медь- содержащим катализатором при повышенных температуре и давлении в две стадии, где первую стадию осуществляют в проточном реакторе, а вторую - в реакторе с рециклом с последующим выделением метанола после каждой стадии, в котором согласно изобретению на первую стадию подают синтез-газ при объемном отношении Н 2/СО+С 02, равном 1,47-3,65, а на второй стадии процесс ведут так, чтобы объемное отношение СО/Н 20+С 02 в газе на выходе из реактора находилось в пределах 0,82-2,89, причем объемное отношение СО/Н 20+С 02(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА (57) Использование: в основном органическом синтезе. Сущность изобретения: продукт - метанол, БФ СН 40, степень превращения оксидов углерода в метанол 92-97%, производительность 1 м катализатора;стадия 1,16-2,0 т СНзОН/ч,стадия: 1,02-1,28 т СНзОН/ч, Реагент 1; оксид углерода, реагент 2: диоксид углерода, реагент 3: водород. Условия реакции: при повышенных температуре и давлении в две стадии. Настадию в проточный реактор подают синтез-газ при объемном отношении Н 2/СО+С 02=1,47-3,65. Настадии в реакторе с рециклом процесс ведут при объемном отношении СО/Н 20+С 02 в газе на выходе из реактора в пределах 0,82-2,89, 1 з, и. ф-лы, 4 табл,на выходе из реактора второй стадии регулируют путем добавления к газу, подаваемому на вторую стадию, дополнительного газового потока, содержащего избыток водорода или оксидов углерода.Существенным отличительным признаком предлагаемого способа получения метанола является то, что на первую стадию подают синтез-газ при объемном отношении Н 2/СО+С 02, равном 1,47-3,65, а на второй стадии процесс ведут так, чтобы объемное отношение СО/Н 20+С 02 в газе на выходе из реактора находилось в пределах 0,82-2,89, причем объемное отношение СО/Н 20+С 02 на выходе из реактора второй стадии регулируют путем добавления к газу, подаваемому на вторую стадию, дополнительного газового потока, содержащего избыток водорода или оксидов углерода.Сущность предлагаемого способа получения метанола заключается в следующем, 20179986519-Ф о 3 О о гс л ао 0 оа сосЧ сЧ о СО СО О -С й .Ф а ч сЧа л а й - Сч-л оСЧ ОО СЧ О с ола о о о о О СП сч ф о М -С Лсч С о г 4 м а о О СП со сЧ ш О СО 3 о й Ю 33 о л -Т сч со см сч а ама л л о й й о со О л мм СЧо Ом ооо о о мо сч о СЧ Олао м-т м лс а сч ш П 3 о х оо С 3 ц с е О Э Х а с Э з с е т а Э П 3 т Х П 3 Ъ1 О О о о ал- СЧ О со осч СЧ со С о сч м а о см сч м Ч 3 о й 0 -г о СЧ й СО ОС цг а- й СО СО О .0 си сЧ О а йло3 с -Тм о м о о ОО сч С С 3ло оо м о м еО О Со о о С Ю 1 О О3 а О ф СО сЧ Ч (Ч Ю О о о о о О (Ч О а а г о о ло оо сч О л О Л со сч а 3 -т Ю О м о а О а о О ф 01а О -1 со О Л л о(ОСо Соа мсО ле мСм асо Оо о ц еОСг(м о оо м о а (О - Чл М о О л Оо л м а ч а а о а- м О СГ афа цгф ф о-т мО соч лсЧ О а ОЪ т о -т м л-т С С С (Ч сЧ т (оСч мл аМ О с О Г( сО Л о О С л о о оОсО Мл Ом ф О Ооа 4-т юСла о Ю Ч 01 (Ч4 т оМ л Оф с Са фсч лО Мое (Ч С Ю о о ч ог (4 -т лч оо о0 Ч 31 Ч О 0 -то Ч 3 3 С соОъ сЧц ос 3Х 03 М СО а чСО0С о Х оо С Х ооо юС 3 Х Оо11соХ33 33со лц 1 1 1 1 1 1 1 1 1состав 11 1 стадия 1 реактор2,41 319874,69 989820 0 1 реактор2,62 285676)03 829200 0 111 реактор2,84 247678,22 683090 0 1,9667,100 Исходный СО 2700657000 гаэ Н 0 4,8418,06о 0,9030, 040 6420 5,8 ь15, 080,41 7,2711,270,40100 6300 СО 239 го 17,0 153000 СН ОН 132520289683617 100 100 Итого; 100 2,4771, 190,255,4714,216,41100 СО 2,63 Гаэ на выходе 3, 1468,250,358, 1411,988,14100 2,6774,400,598,346, 127,88100 72,290,366,6910,497,54100 из реак" Н 0 2996420 тора 1668975281174492856829200 СО СН ОН Итого: 2,6276,03 2,8478,22 2,8880,910,019,116,600,49100 3,4074,200,048,9512,930,48100 Гаэ пос- СО ле конденсации Н 0метанол Б 638816452448109064 5,8615,оЕ0,41100 7,2711,270,40100 со ла-сырСН ОН ца Итого; мас,Ж98,041,96100об,Ф т/ч мас. мас Ф т/ч мас,Ф т/ч мас.Ф т/ч т/ч 38,940,78 97,662,34100 95,694,31100 8,000,368,36нмэ/ц 8,490,218,70нмэ/ч СН ОН 9,72 0,27 Метанол 10, 000,2410,24 97,302,70100 97,252,46 Н О сырец 39, 72 9,99 Итого; 100 об. Ф нмэ/ч об,а об,Ф нмэ/ч нмэ/ч П стадия 4,0367,030 269549566014021945826273653170503038500 8,8665,410 8385618604 СО 9,7171,640,037,30 Свевий газ Н 0 1,8926, 420,351003,4160,770 6,6618,710,36100 6300 17699340 10,93 СО СН ОН 0,39100 94588 Итого: СО 9,7557,200,0221,8510,800,38100 Гаэ на 5557532604011412454561560216 Ь 3, 15 входе в Нреактор Н О 73,23 0,0320,592,650,35100 26,049,400,38100 СО СН ОН 5700004983027752558591245454592023551527230 Итого; 9,4552,64 3,1156,520,6128,466,265,04100 1,90 со Гаэ на 70 э 051,48 выходе из реак- Н 0 1,1123,628,714,47100 21,92 тора 1,05 3,60 СО СН ОН Итого: 100 1002,9449,070,101,3919,2627,241004,0367, 0301,8926, 420,35100 3062104699014024687901560422965495669714021945827518101006296549566014021945826273653 1302004700019005000001423725871528131302002865223061457678 63881645244810906425106901034463881001472349550024766830906345983735687323 634598373568732320305659444963454655599376066199355 96446300456734069158 9000024315282627163009269630277399239152257266300910434070418 8385618602663009438340863491795541741117111736315 10519955700001014837506679781 17363564319264535462Постоян- СОная про- Ндувка Н 0 2492 14048 СО СН СН Итого: 100 мас.Ф т/ч мас,Ф т/ч мас.Ф т/ч 30, 132,26 Метанол- СН ОНсырец Н 0Итого: 93,026,98 100 32,3969,073,04 95,78422 СН ОН Н 0 100 Итого: 72,11 Составитель А, ЧерепноваТехред М.Моргентал Корректор А, Козориз Редактор Т. Хорина Заказ 1136 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 3,2860,560,0129, 056,700,40 2920 55,601 0,011402 24,90323 92320 0,404824 100 86,8313, 1710088,971,03100 36300233210125276 30, 454,6235,0738,944,8343,77 1,9573,470,0122,981,190,40100 79,6720,3310083,6116,39100 535201563630032611027430 24,576,2730,8433,066,4839,5415 20 25 30 35 Исходный синтез-газ с объемным соотношением Нг/СО+СО 2, равным 1,47-3,65, нагревают в теплообменнике и при повышенных температуре и давлении, подают на первую стадию в проточный реактор с повышенным теплоотводом, например в трубчатый реактор. В реакторе исходный газ контактируют с медьсодержащим катализатором, имеющим следующий состав, мас.ф: СоО 53,2; ЕпО 27,1; А 20 з 6,5. При контактировании синтез-газа с медьсодержащим катализатором образуются метанол и вода Выделяющееся при этом тепло отводится из зоны реакции и используется, например,для получения водяного пара, К газовой смеси, выходящей из проточного реактора, после отделения метанола и воды добавляют газовый поток, содержащий избыток водорода или оксидов углерода, таким образом регулируют отношение СО/НгО+СО 2 в газе на выходе из реактора второй стадии ч пределах 0,82-2,89. Полученный газовый поток подают на вторую стадию, которую осуществляют в реакторе при циркуляции газовой смеси с объемной скоростью не ниже 7500 ч . При этом температура и давление на второй стадии такие же, как и на первой стадии. Циркулирующую газовую смесь, выходящую из второйстадии и содержащую оксид углерода, диоксид углерода, водород, пары метанола и воду, подают в теплообменник для отвода тепла, а затем выделяют из указанной газовой смеси метанол и воду в сепараторе, Предлагаемый предел объемного отношения Н 2/СО+СО 2, равный 1,47-3,65, для первой стадии выбран из следующих соображений. Снижение объемного отно-шения ниже 1,47 нецелесообразно, так как будет приводить к увеличению скорости образования побочных продуктов и ухудшению качества метанола-сырца, а следовательно, возрастут потери продукта при ректификации и затраты на ректификацию, Экспериментально установлено, что при отношении Нг/СО+С 02, равном 2,18, содержание метанола-сырца составляет 98,97 мас.ф , при отношении 1,67-96,34 мас,при отношении 0,76-95,6 мас,. При отношении Н 2/СО+СО 2 выше 3,65 первая стадия синтеза метанола работает неэффективно, потому что большую часть метанола получают на второй стадии, в реакторе, работающем с рециклом, При отношении Нг/СО+СО 2 выше 3,65 снижается производительность катализатора по метанолу, Если увеличить количество катализатора, резко снижается удельная производительность катализатора в процессе синтеза метанола, что следует из примеров 9 и 10. 40 45 50 55 Вторая стадия осуществляется так, чтообъемное отношение СО/НгО+СОг в газе навыходе из реактора находится в пределах0,82-2,89, причем в случае необходимостиэто отношение регулируют путем добавления газового потока, содержащего избытокводорода или оксидов углерода, Проведение процесса синтеза метанола за пределами указанного отношения приводит кснижению удельной производительностикатализатора.Приведенные примеры выполненияпредлагаемого изобретения иллюстрируютпрактическое осуществление предлагаемого способа.П р и м е р 1(сравнительный).На первую стадию в проточный реакторподают 135000 нм/ч газовой смеси следующего состава, об. ф :С 02 2,0Нг 66,7Йг 0,8СН 4 0,5СО 30,0с объемной скоростью 4500 чВ проточном реакторе при давлении 7МПа, температуре 240 С газовая смесь контактирует с медьсодержащим катализатором следующего состава, мас. :СоО 54,0ЕпО 25,0СггОз 12,6АзОз 397взятым в количестве 30 м . На первойстадии образуется 33,6 т/ч метанола.Выходящую из проточного реактора га зовую смесь, имеющую после отделения воды и метанола следующий состав, об.;:СО 2 4,07Н 2 66,31Н 20 0,03Й 2 1,68СН 1,05СО 26,32СНзОН 0,54в количестве 64413 нм /ч подают на вторуюстадию,На второй стадии этот газ перерабатывают.в шахтном реакторе, в который загружено 40 м медьсодержащего катализатора,разделенного на 4 слоя, Температура циркулирующей смеси на входе в реактор составляет 220 С, на выходе из реактора равна290 С, Расход циркулирующей газовойсмеси на входе в реактор составляет400000 нм /ч, объемная скорость 10000 чОбъемное отношение СО/НО+СОр равно3,44. На второй стадии образуется 26 т/чметанола. Общее количество метанола, полученного на первой и второй стадиях, со 17998652,6467,091,100,6928,200,18 ставляет 59,6 т/ч, На образование 1 т метанола расходуется 2268 нм газа,П р и м е р 2. Исходную газовую смесьследующего состава, об, ф ;СОг 2,0 5СО 38,0Нг 58,7И 0,8СН 4 0,5в количестве 140000 нм /ч подают на первую стадию синтеза метанола в проточныйреактор, где она при температуре 250 С идавлении 8 МПа контактирует с медьсодержащим катализатором следующего состава,мас.: 15СоО 53,2ЕпО 27,1АзОз 5,5Количество катализатора на первой стадии 30 м, Объемное отношение водорода к 20сумме оксидов углерода равно 1,47, На первой стадии образуется 34,75 т/ч метанола,Выходящая из проточного реактора газовая смесь после отделения метанола-сырца имеет следующий состав, об. ф : 25СО 2 4,03Нр 49,66Й 2 1,69СН 4 1,05СО 43,14 30СНзОН 0,43Этот газ в количестве 66106 нм /чпоступает на вторю стадию с объемнойскоростью 10530 ч в шахтный реактор, работающий с рециклом. Шахтный реактор содержит 38 м катализатора, разделенногона 4 слоя, На вход реактора подают400000 нм /ч циркуляционного газа, Температура на входе в каждый слой катализатора: 1 - 210 С;2 - 220 С;3-230 С;4-230 С, 40на выходе из реактора 260 С, Объемное отношение СО/Н 20+СО 2 равно 6,01.На второй стадии образуется 20,87 т/чметанола. Общее количество метанола, полученного на первой и второй стадиях, составляет 55,62 т/ч. На образование 1 тметанола расходуется 2517 нм исходногогаза,П р и м е р 3. Первая стадия та же, чтов примере 2, К газовому потоку, выходящему из первой стадии, добавляют 35009нм /ч водорода. При этом образуется101115 нм /ч газа следующего состава,об,:СО 2 55Н 2Й 2СН 4СОСНзОН Этот газ перерабатывают в шахтном реакторе, в который загружено 40 м медьсодержащего катализатора.На вход шахтного реактора подают 600000 нм /ч циркуляционного газа с объемной скоростью 15000 ч Температура на входе в каждый иэ слоев катализатора та же, что в примере 2, температура на выходе из реактора 286 С. Объемное отношение СО/НзО+СОз равно 2,76. При этом на второй стадии образуется 43,54 т/ч метанола, Общее количество метанола. полученного на первой и второй стадиях, составляет 78,29 т/ч, На образование 1 т метанола расходуется 2235 нм исходного газа.П р и м е р 4. Первая стадия аналогична описанной в примере 2. Затем к газовому потоку, выходящему из первой стадии, добавляют 25966 нм /ч водорода, При этом образуется 92072 нмз/ч газовой смеси следующего состава, об, ;С 02 2,89Н 2 63,87Йз 1,21СН 4 0,75СО 30,97СНзОН 0,31Этот газ поступает на вторую стадию - в шахтный реактор, где перерабатывается при параметрах, описанных в примере 2, Температура на выходе из реактора 274 С. Объемное отношение СО/Н 20+СО 2 равно 2,89, При этом образуется 39,20 т/ч метанола. Общее количество метанола, полученного на первой и второй стадиях, составляет 73,95 т/ч; на образование 1 т метанола расходуется 2244 нм исходного газа.П р и м е р 5. Первая стадия аналогична описанной в примере 2. Затем к газовому потоку, выходящему из первой стадии, добавляют 63386 нм /ч водорода, При этом образуется 129492 нм /ч газовой смеси, следующего состава, об,ф :СО 2 2,06Нг 74,30Кг 0,86СНд 0,54СО 22,02СНзОН 0,22Этот гаэ перерабатывают в шахтном реакторе при параметрах, описанных в примере 2, Температура на выходе из реактора равна 288 С. Объемное отношение СО/НгО+СО 2 равно 2,85. На второй стадии образуется 42,23 т/ч метанола, Общее количество полученного на первой и второй стадиях метанола составляет 76,98 т/ч, на 1 т метанола расходуется 2642 нм газа, 1799865П р и м е р б, Первая стадия осуществляется в каскаде из трех проточных реакторов. В первый проточный реактор подают140200 нм /ч исходной газовой смеси следующего состава, об,о ;С 02 2,00Нг 58,61ч 2 0,86СН 4 0,58СО 37,95,где она при температуре 250 С и давлении8 МПа контактирует с медьсодержэщим катализатором, В реактор загружено 10 мкатализатора, Объемное отношение водорода к сумме оксидов углерода равно 1,47,В первом реакторе образуется 19,01 т/ч метанола,Газовая смесь, выходящая из первогопроточного реактора, после отделения метанола-сырца имеет следующий состав,об. :С 02 2,74Н 2 55,31М 2 1,23СН 4 0,81СО 39,55СН 30 Н 036,этот газ в количестве 96321 нм /ч направляют во второй проточный реактор и при температуре 250 С и давлении 8 МПаконтактируют с 10 м катализатора, Во втором проточном реакторе образуется16,26 т/ч метанола,Выходящая из второго реактора газовая смесь после отделения метанола и водыимеет следующий состав, об, О :С 02 4,13Нг 49,54Йг 1,93СН 4 1,23СО 42,70СНЗОН 0,47Ее в количестве 59980 нм /ч направляют в третий проточный реактор. Указаннаягазовая смесь контактирует при температуре 250 С и давлении 8 МПа с 10 м катализатора. При этом образуется 11,01 т/чметанола, Общее количество катализаторав трех проточных реакторах равно 30 м.Всего на первой стадии образуется 46,28т/ч метанола, Выходящая из первой стадиигазовая смесь (34649 нм /ч) после отделезния метанола-сырца имеет следующий состав, об.о :С 02 6,70Н 2 38,80М 2 3,22СН 4 2,00СО 48,46СНзОН 0,82 К ней добавляют 66468 нм /ч газовойсмеси состава, об,ф :С 02 0,51Н 2 81,85 5 СО 17,64При этом образуется 101115 нм /ч газовой смеси следующего состава, об. :СОг 2,64Нг 67,09 10 Й 2 1,10СН 4 0,69СО 28,20СНзОН 0,28Этот газ перерабатывают в шахтном ре акторе при параметрах, что указаны в примере 3, Объемное отношение СО/Н 20+С 02на выходе из второй стадии равно 2,76, Навторой стадии образуется 43,54 т/ч метанола, Общее количество метанола, полученное 20 на первой и второй стадиях, составляет89,82 т/ч. На образование 1 т метанола расходуется 2301 нм исходного газа.Условия и результаты примеров 1-6 приведены в табл,1.25 П р и м е р 7. Исходную газовую смесьследующего состава, об. О :С 02 1,96Н 2 67,10М 2 0,90 30 СО 30,04в количестве 156042 нм /ч подают на первую стадию синтеза метанола в проточныйреактор, где при температуре 250 С и давлении 8 МПа контактируют с медьсодержа щим катализатором. Количествокатализатора на первой стадии 32 мз. Объемное отношение Н 2/СО+С 02 равно 2,10.На первой стадии образуется 38,94 т/ч метанола, Выходящая из проточного реактора 40 газовая смесь после отделения метаноласырца имеет следующий состав, об. О :С 02 4,03Нг 67,03Н 20 0 45 й 2 1,89СО 26,42СН 30 Н 0,35 Весь газ в количестве 73653 нм /ч по ступает на,вторую стадию в шахтный реактор, работающий с рециклом. В шахтный реактор загружают 36 м катализатора. Нэ вход реактора подают 500000 нм /ч циркуляционного газа, Объемная скорость 55 13889 ч ". Температура на входе в каждыйслой катализатора равна: 1 - 220 С; 2 - 220 С; 3 - 230 С; 4 - 240 С. Температура на выходе из реактора 268 С, Объемное отношение СО/Н 20+С 02 равно 1,68, На второй стадии образуется 30,13 т/ч метанола. Общее количество метанола, полученного напервой и второй стадиях, составляет 69,07т/ч, На образование 1 т метанола расходуется 2259 нм синтез-газа,зП р и м е р 8. Первая стадия осуществляется в каскаде из трех проточных реакторов, в первый проточный реактор подают132520 нм /ч исходной газовой смеси слездующего состава, об.%: СОг 2,41: Нг 74,69;йг 4,84; СО 18,06, где она при температуре250 С и давлении 7 МПа контактирует с 5 ммедьсодержащего катализатора, Объемноеотношение водорода к сумме оксидов углерода равно 3,65. В первом реакторе образуется 10 т/ч метанола. Газовая смесь,выходящая из первого проточного реактора, после отделения метанола-сырца имеетследующий состав, об. : СОг 2,62; Нг 76,03;Мг 5,86; СО 15,08; СНзОН 0,41. Этот газ вколичестве 109064 нм /ч направляют возвторой проточный реактор, где он при температуре 250 С и давлении 7 МПа контактирует с 5 м катализатора, Во второмзпроточном реакторе образуется 9,72 т/ч метанола. Выходящая из второго реактора газовая смесь после отделенияметанола-сырца имеет следующий состав,об. о/о: СОг 2,84; Нг 78,22, Иг 7,27; СО 11,27;СНЗОН 0,40. Ее в количестве 87323 нм /чнаправляют в третий проточный реактор,Указанная газовая смесь при температуре250 С и давлении 7 МПа контактирует с 5 мкатализатора, При этом образуется 8 т/чметанола. Общее количество катализатора в трех проточных реакторах составляетз15 м , На первой стадии всего образуется27,72 т/ч метанола, Выходящая из первойстадии газовая смесь (69168 нм/ч) послеотделения метанола-сырца имеет следующий состав, об,о :СОг 2,88Нг 80,91НгО 0,01Иг 9,1 1СО 6,60СНзОН 0,49К ней добавляют 25420 нм /ч газовойсмеси следующего состава, об, о :СОг 25,15Нг 23,19СО 51,66При этом образуется 94588 нм /ч газовой смеси следующего состава, об. О :СОг 8,86Нг 65,41Йг 6,66СО 18,71СНЗОН 0,36Этот газ перерабатывают в шахтном реакторе, в который загружено 38 м медьсодержащего катализатора, разделенного на4 слоя. Температуры на входе в каждыйслой катализатора: 1 - 220 С; 2 - 220 С; 3 -230 С; 4 - 230 С. Температура на выходе из5 реактора 261 С. Расход циркулирующей газовой смеси на входе в реактор составляет570000 нм /ч. На второй стадии образуетсяз30,45 т/ч метанола. Объемное отношениеСО/НгО+СОг равно 0,82. Общее количество10 метанола, полученное на первой и второйстадиях, составляет 58,17 т/ч. Расход газана 1 т метанола равен 2715 нм,П р и м е р 9. На первую стаздию впроточный реактор подают 90000 нм /ч ис 15 ходного газа, имеющего состав, об,о :СОг 3,0Нг 73,0Мг 7,0СО 17,020 В проточном реакторе при давлении 7МПа, температуре 250 С газовая смесь контактирует с медьсодержащим катализатором, взятым в количестве 5 м, На первойзстадии образуется 8,49 т/ч метанола. К газо 25 вому потоку, выходящему из первой стадии,добавляют 15931 нм /ч газа следующего созстава, об.%:СОг 37,62Нг 60,2830 СО 2,10При этом образуется 86349 нм /ч газовой смеси следующего состава, об,о :СОг 9,71Нг 71,6435 НгО 0,03йг 7,30СО 10,93СНзОН 0,39Этот газ перерабатывают на второй ста 40 дии в шахтном реакторе при параметрах,описанных в примере 8. Температура на выходе из реактора 248 С, На второй стадииобразуется 24,57 т/ч метанола, Объемноеотношение СО/НгО+СОг равно 0,31, Общее45 количество метанола, полученное на первойи второй стадиях, равно 33,06 т/ч. Расходсырья на 1 т метанола равен 3204 нм .П р и м е р 10. На первую стадию - впроточный реактор подают 90000 нм /ч ис 50 ходной газовой смеси следующего состава,об о СОг 7,0Нг 78,0Мг 7,055 СО 8,0В проточном реакторе при давлении 7МПа, температуре 250 С газовая смесь контактирует с медьсодержащим катализатором, взятым в количестве 1,5 м, На первойзстадии образуется 1,93 т/ч метанола.45 50 55 П р и м е р 11. На первую стадию - в проточный реактор подают 90000 нмз/ч исходной газовой смеси следующего состава, об,%:СО 2 7,0Нг 78,0Мг 7,0СО 8,0В проточном реакторе при давлении 7 МПа, температуре 250 С газовая смесь контактирует с медьсодержащим катализатором, взятым в количестве 30 м . Здесь образуется 9,96 т/ч метанола.Условия и результаты синтеза метанола по примерам 6-11 даны в табл,2,Как следует из табл,1 и 2, удельная производительность катализатора увеличивается как на второй стадии, так и во всем процессе в целом, если объемное отношение СО/НгО+СОг в газе на выходе из реактора второй стадии поддерживать в пределах 0,82-2,89, Как увеличение, так и уменьшение этого отношения в газе на выходе из реактора второй стадии приводит к уменьшению удельной производительности катализатора (примеры 2 и 9), В указанном пределе объемного отношения СО/НгО+СОг наблюдается высокая степень превращения оксидов углерода в метанол, При этом под степенью превращения оксидов углерода понимается отношение количества оксидов углерода, превращенного в метанол, к исходному количеству оксидов углерода. В процессе синтеза метанола не используются лишь оксиды углерода, выводимые с постоянной продувкой и растворенные в метаноле, Они выводятся из процесса и используются в качестве топлива. В примерах 3, 4 и 5 при использовании исходного газа приблизительно одинакового состава на второй стадии на выходе из реактора получают газ, значительно отличающийся по своему составу. Это объясняется тем, что в примере 3 функционал газа Н 2- СОг/СО+СО 2, подаваемого на вторую стадию, равен 2,08, т,е. близок к стехиометрии, в примере 4 - ниже стехиометрии (1,83), в примере 5 значительно больше (3,0), Поэтому в примере 3 соотношение НгСО 2/СО+СО 2 на выходе из реактора становится равным 4,6, т,е, возрастает, В примере 4, где оно меньше 2,0 - уменьшается и становится равным 0,56, В примере 5, где отношение Нг-СО 2/СО+СО 2 на входе в реактор равно 3,0, на выходе из реактора становится равным 19,7. Таким образом, если в исходном газе соотношение реагирующих компонентов ниже стехиометрии, то после проведения реакции в циркуляционном газе накапливаются те компоненты, ко 5 10 15 20 25 30 35 40 торые были в избытке, т.е, оксиды углерода. Если соотношение реагирующих компонентоввыше стехиометрии, то в реакционной смеси накапливается водород.Наибольший положительный эффект наблюдается, если первую стадию осуществлять в каскаде из нескольких проточных реакторов, Это видно из сравнения примеров 3 и 6 табл,1 и примеров 8 и 9 табл.2. Увеличение удельной производительности катализатора при проведении первой стадии в каскаде проточных реакторов объясняется тем, что после каждого из проточных реакторов выводятся продукты реакции (метанол и вода), Поэтому снижается термодинамическое торможение процесса продуктами реакции и достигаются более высокие скорости образования метанола в каждом отдельном реакторе по сравнению со скоростью реакции в случае, когда первую стадию проводят в одном проточном реакторе,В табл.3 и 4 приведены материальные балансы всех потоков,Предложенный способ получения метанола дает положительный эффект: увеличение удельной производительности катализатора при достаточно низком удельном расходе синтез-газа; от 2235 до 2715 нм /т. Это дает возможность применятьзданный способ получения метанола в две стадии, используя в качестве исходного газа газовые смеси, содержащие водород и оксиды углерода в более широких пределах изменения концентраций, чем указано в прототипе, т.е. значительно расширить сырьевую базу производства метанола, При этом можно использовать газы, отходящие иэ других производств, а также полученные высокотемпературной конверсией или газификацией твердого топлива,Формула изобретения1. Способ получения метанола контактированием смесей оксидов углерода и водорода с медьсодержащим катализатором при повышенных температуре и давлении в две стадии, где первую стадию осуществляют в проточном реакторе, а вторую - в реакторе с рециклом, с выделением метанола после каждой стадии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения удельной производительности катализатора, на первую стадию подают синтез - газ при объемном отношении Н 2/СО+СО 2 1,47-3,65, а на второй стадии процесс ведут при объемном отношении СО/НгО+СОг в газе на выходе из реактора в пределах 0,82-2,89.13 1799865 14 Условия и результаты синтеза метанола по примерам 1 - 6 По известноПоказатель П име 6реакторму способу Пример 126,0 20,87 43,54 39,20 42,23 43,54 2, Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что объемное отношение СО/Н 20+СОг на выходе из реактора второй стадии регулируют путем добавления к газу, подавае 5стадия 1. Объем катализатора,м 2. Расход исходного газа, нм/ч 3. Объемная скорость, ч4, Объемное катализатора, тСНЗОН/чстадия 7, Объем катализатора, м 8. Скорость циркуляции, нмз/ч 9. Количество добавляемого газа,нм /ч 10. Количество мому на вторую стадию, дополнительного газового потока, содержащего избыток водорода или оксидов углерода,Таблица 1Продолжение табл. 1 славия и результаты синтеза метанола по примерам 7 - 11 15 1799865 16 лицато 1,29 1,22 2,00 1,94 1,60 1,70 0,33 36 38 38 500000 570000 570000 25420 15931 30,13 30,45 24,57 1,68 0,82 0,31 68 43 69,07 58,17 33,06 2259 2715 3204 1,02 1,10 0,77 96,81 87,30 95,12 10 Показатель 6, Производительность 1 м катализатора, т СНзОН/чстадия 7. Объем катализатора, м 8, Скорость циркуляции, нм /ч 9, Количество добавляемого газа,нм /ч 10, Количество полученного метанола, т/ч 11. Объемное отношение СО/Н 20 + СОг в газе на выхо де из реактора Общие показатели 12. Общее количество катализатора,з 13. Общее количество полученногометанола, т/ч 14. Расход исходного газа на 1 т метанола, т/ч 15, Производительность 1 м катализатора, т СНзОН/ч 16. Степень превращения (СО+СО 2) в метанол,реакторреакПродолжение табл. 2