Способ получения метанола

/С (ОК)к Аксель Топсее и Йон псее Аедери(ОК)ША ЬЬ 4731787, кл. С1988.ОЛУЧЕНИЯ МЕТАНО 07 С Изобретеннизших алканошенствованнополучения мета ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(72) Хальдор фрБегильд Хансен(54) СПОСОБ П ие относится к производству лов, в частности к усоверму способу каталитического нола. Цель изобретения - упрощение процесса при одновременном снижении затрат.Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения метанола путем гидрирования синтез-газа на неподвижном слое медно-цинкового катализатора в виде окислов при повышенных температуре и давлении и последующего выделения целевого продукта за счет того, что гидрирование осуществляют в условиях, обеспечивающих конденсацию метанола на катализаторе: при температуре 189,9- 210 С, давлении 9,2-24,4 МПа (на выходе слоя катализатора) и объемной скорости синтез-газа, равной 0,52-1,16 н л/ч г катализатора,(57) Использование: в основном органическом синтезе. Сущность изобретения: про дукт - метанол. БФ СН 40. Реагент 1; синтез-гаэ, Условия реакции: гидрирование на неподвижном слое медно-цинкового катализатора в виде окислов при 189,9-210 С, 9,2 - 24,4 МПа (на выходе слоя катализатора), обеспечивающих конденсацию метанола на катализаторе, объемная скорость синтез-газа 0,52 - 1,16 мл/ч г катализатора, Предпочтительно 0,08-13,94% от обьема синтез-геэа сконденсировавшегося метанола рециркулируют на гидрирование, 1 э,п,ф-лы, 1 ил. В качестве исходного сырья предпочтительно используют синтез-газ, содержащий 10 - 60.об.% окиси углерода, 0-25 обф дву.окиси углерода и 25 - 75 об,% водорода. Син- А тез-газ может также содержать небольшие Ж количества инертных компонентоа. ЮПодходящими катализаторами для осу ществления предлагаемого способа являют- , о ся известные для синтеза метанола, катализаторы, котор:е можно использоватьФф в качестве неподвижного слоя. Предпочти-бд тельно используют катализаторы на основе 1 цинка и меди, например катализатор, выпускаемый заявителем под торговым названием "МК". Катализатор можно применятьв любом виде, например в виде частиц, гранул или таблеток, пригодных для формирования стандартного неподвижного слоя.Состав применяемого катализатора на носителе может колебаться в следующих пределах, мас.%: 40-60 СВО, 15-30 2 пО, 18382895 10 30 40 остальное носитель (окись алюминия и графит),Охлаждение слоя катализатора можетосуществляться путем наружного охлаждения реактора, что обеспечивает в основномиэотермическую работу, или путем проме-.жуточного охлаждения последовательнорасположенных в одном или нескольких реакторах адиабатических слоев,В определенных рабочих условиях температура в слое катализатора может превышать допустимый предел, Так, например,при пропускании богатого окисью углеродасинтез-газа через один слой катализаторавысокие температуры на входе слоя, обусловленные высокой скоростью реакции, могут приводить к повреждениям илинеприемлемой степени образования побочных продуктов. Для снижения скорос 1 и реакции и, следовательно, предотврзв,".ния 2нежелательных температур в определенныхусловиях может оказаться целесообр" знойподача в реакционную зону вместе с синтезгазом метанола,Таким образом, развитие изобретениязаключается в том, что часть сконденсировавшего метанола, получаемого в слое катализатора - 0,08 - 13,94% от обье масинтез-газа, отделяют от выходящего изслоя катализатора потока и рециркулируютна вход слоя катализатора,Рециркулируемый поток жидкого метанола не подлежит ни охлаждению, ни повторному нагреву. Его только упариваютперед подачей в реактор, Рецикл жидкогометанола лишь связан с небольшими затраами на повторное сжатие, так как метанолнасосом подают в жидком виде.Целевой жидкий метанол выделяют извыходящего из слоя катализатора потокапутем охлаждения и отделения от непрореагировавшего синтез-газа.Условия реакции, в которых происходитконденсация метанола в слое катализатора,зависят от конкретного состава подаваемого в слой синтез-газа,Так, например, давление, температураи/или обьемная скорость газа на выходеслоя катализатора должны устанавливатьсяс таким расчетом, что в результате превышения точки росы реакционной смеси в слоекатализатора образуется жидкий метанол.Предлагаемый способ можно проводить в установке, схематически представленной на чертеже.оСинтез-газ подают по линии 1 и посленагрева в подогревателе 2 вводят в реактор3. Реактор 3, содержащий неподвижныйслой 4 катализатора марки МК, может эксплуатироваться в изотермическом или адиабатическом режиме, .Температура, давления и обьемная скорость синтез-газа доводятся до величин, обеспечивающих конденсацию на частицах катализатора метанола, получаемого в реакторе 3,Образующийся в реакторе 3 жидкий метанол вместе с непоооеагиоовавшими синтез-газом и газообразным метанолом отводят по линии 5 и подают в сепаратор 6, в котором жидкий метанол отделяют от непрореагировавших газов и газообразного метанола, Газообразный метанол выводят из сепаратора 6 через линию 7, Жидкий метанол выводят из сепаратора 6 через линию 8 и по линии 9 подают в размещенный в ней охладитель 10,Газообразный метанол, отводимый по линии 7, скил 1 ают путем охлаждения в охладителе 11 и обьединяют с жидким метанолом, подаваемым по линии 9. Объединенный поток жидкого метанола отводят по линии 12 после предварительного газово-жидкостного разделения в сепараторе 13, Оставшиеся газы выводят из сепаратора 13 через линию 14. При необходимости небольшое количество жидкого метанола рециркулируют по линиям 8,15 в линию 1. При этом жидкий метанол повторно сжимают при помощи насоса 16 и упаривают в подогревателе 2 перед его подачей вместе с синтез-газом в реактор 3.. Предлагаемый способ далее поясняется следующими примерами.П р и м е р 1, В реактор рабо ающий в изотермическом режиме,. подзют 2,4 г дробленого медно-цинкового катализатора на носителе марки МКсостава, л".ас,%: 55 окиси меди и 23 окиси цинка, остальное окись алюминия и графит в качестве носителя, Затем подают 2,57 нл/ч синтез-газа состава, об,%: 66,51 Н 2, 29,70 СО, 2,08 СО 2, 0,08 СНзОН, 1,62 Аг, что соответствует обьемной скорости, равной 1,07 нл/ч г катализатора. При температуре 189,9 С и давлении 9,5 МПа на выходе слоя катализатора получают целевой поток состава, об.%: 25,37 Н 2, 5,46 СО, 4,06 СО 2, 60,63 СНЗОН, 3,70 Аг и 0,78 Н 20, Таким образом, конверсия содеркащихся в синтез-газе окислов углерода до метанола составляет 86,57%. Содержание газовой фракции в выходящем из реактора потоке составляет 58,5%, что свидетельствует о превышении точки росы реакционной смеси в слое катализатора и, следовательно, о том, что имела место конденсация метанола на катализаторе,П р и м е р 2, Повторяют пример 1 с той разницей, что в реактор подают2,57 нл/ч синтез-газа состава, об,%: 66,37Нг, 29,72 СО, 2,15 СОг, 0,08 СНЗОН, 1,64 Аг,что соответствует объемной скорости 1,07нл/ч г катализатора. При этом при температуре 210,0 С и давлении 9,5 МПа на выходе слоя катализатора получается целевойпоток состава, об,: 19,22 Нг, 1,79 СО, 4,17СОг, 69,57 СНзОН, 4,04 Аг и 1,21 НгО, Такимобразом, конверсия содержащихся в синтез-газе окислов углерода до метанола составляет 92, 16%. Содержание газовойфракции в выходящем из реактора потокесоставляет 58,2%, что свидетельствует опревышении точки росы реакционной смесив слое катализатора и, следовательно, о том, 15что имела место конденсация метанола накатализаторе.П р и м е р 3. Реакцию проводят вохлаждаемом пилотном реакторе типа Даудзерм, содержащем 3,32 кг применяемого 20в примере 1 катализатора марки МК,выполненного в виде гранул. В реактор подают 3,87 нм /ч синтез-газа состава, об, :58,21 Нг, 25,20 СО, 1,70 СОг, 13,94 СНЗОН,что соответствует объемной скорости 1,16 25нл/ч г катализатора, Температуру поддерживают 194 С, а давление 9,2 МПа,Выходящий из реактора поток имеет состав, об,%: 12,8 Нг, 4,62 СО, 3,04 СОг и 80,64СНзОН, что соответствует конверсии окислов углерода до метанола, равной 92,6%.Содержание газовой фракции в выходящемиз реактора потоке составляет 31,45%, чтосвидетельствует о превышении точки росыреакционной смеси в слое катализатора и, 35следовательно, о том, что имела место конденсация метанола на катализаторе.П р и м е р 4. Повторяют пример 1 с тойразницей, что применяют синтез-газ состава, об.%: 40,94 Нг, 37,25 СО, 21,02 СОг, 0,08 40СНзОН и 0,71 Аг, который подают в количестве 1,25 нл/ч, что соответствует объемнойскорости 0,52 нл/ч г катализатора, Притемпературе 200 С и давлении 24,4 МПа навыходе слоя катализатора получается целевой поток состава, об./,: 20,05 Нг, 32,75 СО,28,43 СОг, 17,77 СНзОН, 0,98 Аг и 0,02 НгО.Таким образом, конверсия содержащихся в синтез-газе окислов углерода до метанола составляет 22,54 . Содержание газовой фракции в выходящем из реактора потоке составляет 92,2 7 что свидетельствует о превышеНии точки росы реакционной смеси в слое катализатора и, следовательно, о том, что имела место конденсация метанола на катализаторе.П р и м е р 5, Повторяют пример 1 с той разницей, что в реактор подают 1,53 нл/ч синтез-газа состава, об,о : 72,57 Нг, 17,34 СО, 7,55 СОг, 0,08 СНЗОН и 2,46 Аг, что соответствует объемной скорости 0,63 нл/ч г катализатора. При этом при температуре 210,0 С и давлении 14,6 МПа на выходе слоя катализатора получается целевой поток состава, об. : 43,72 Нг, 0,27 СО, 5,43 СОг, 38,35 СНзОН, 4,34 Аг и 7,89 НгО. Таким образом, конверсия содержащихся в синтез-газе окислов углерода до метанола составляет 87,32 о . Содержание газовой фракции в выходящем из реактора потоке составляет 80,470 , что свидетельствует о превышении точки росы реакционной смеси в слое катализатора и, следовательно, о том, что имела место конденсация метанола на катализаторе,Формула изобретения 1. Способ получения метанола путем гидрирования синтез-газа на неподвижном слое медно-цинкового катализатора в виде окислов на носителе при повышенной температуре и давлении и последующего выделения целевого продукта, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения процесса при одновременном снижении его затрат, гидрирование осуществляют при температуре 189,9 - 210 С, давлении 9,2 - 24,4 МПа и объемной скорости синтез-газа, равной 0,52-1,16 нл/ч г катализатора.2. Способ поп 1,отл ичаю щийся тем, что,целью предотвращения -,овреждения катализатора и/или снйжения образования побочных продуктов, сконденсированный метанол рециркулируют на гидрирование в количестве 0.08- 13,94% от обьема синтез-газа.1838289 4 Корректор А. Обручар едакт каз 2899 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 енно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Произ Состав Техред ель Г, Моси ,Моргентал