CN1989092A - 用于气相反应的方法 - Google Patents
用于气相反应的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1989092A CN1989092A CNA2005800245671A CN200580024567A CN1989092A CN 1989092 A CN1989092 A CN 1989092A CN A2005800245671 A CNA2005800245671 A CN A2005800245671A CN 200580024567 A CN200580024567 A CN 200580024567A CN 1989092 A CN1989092 A CN 1989092A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- product
- reactor
- stream
- final
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 105
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 15
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 12
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 12
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 108
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 238000010010 raising Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 4
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009620 Haber process Methods 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
- C07C29/1516—Multisteps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
- C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
- C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
- C07C1/02—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
- C07C1/04—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen
- C07C1/0485—Set-up of reactors or accessories; Multi-step processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C31/00—Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
- C07C31/02—Monohydroxylic acyclic alcohols
- C07C31/04—Methanol
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
一种用于平衡放热气相反应的方法，包括步骤(a)用添加补充气体提供再循环流来形成供给气体流；(b)加热该供给气流；(c)使该加热的供给气流在适合该反应的条件下通过包含放热气相反应催化剂的第一反应器；(d)从该第一反应器中移出包含产品和未反应气体的产品流；(e)冷却并部分冷凝该产品流以形成气相和液相；(f)从该产品流中分离包含想要的产品的该液相并移出该液相；(g)从该产品流中分离该气相以形成气体流；(h)选择性地混合来自该产品流的该气体流与该添加的补充气体；(i)加热该气体流：(j)使该气体流在适合该反应的条件下通过包含放热气相反应催化剂的最终反应器；(k)从该最终反应器中移出包含产品和未反应气体的最终产品流：(l)冷却和部分冷凝最终产品流来形成最终的气相和最终的液相；(m)从最终产品流中分离包含想要的产品的该最终液相并移出所述的最终液相；以及(n)从该最终产品流中分离该气相并再循环该气体到步骤(a)；其中来自步骤(g)的该气体流在步骤(i)加热之前进行压缩。
Description
技术领域
本发明涉及用于平衡放热气相反应的方法，如用于甲醇合成以及氨合成。
背景技术
甲醇一般由合成气(一氧化碳和氢气的混合气)在适宜催化剂存在下转化生产。这种生产甲醇的传统方法在Kirk-Othmer化学技术百科全书，第四版，第16卷，第545～549页(Kirk-Othmer Enthyclopaedia of ChemicalTechnology，Forth Edition，Volume 16 pages 545 to 549)中有详细记载。合成气一般由含碳原料获得，常常由含碳氢的原料如天然气，常常通过水蒸汽转化而获得。
氨一般由氢气和氮气的混合气在适宜的催化剂存在的条件下通过哈伯工艺(Haber Process)获得。
因为这些产品和其他放热气相反应对于其自身商业利益以及作为其他反应的原料都很重要，因此进行了大量开发来优化这些产品的生产方法。为便于参考，以下讨论主要涉及甲醇的生产。然而，应了解本发明的方法同样适用于其他反应。
在最简单的形式中，传统的生产甲醇的方法包括原料气体通过与来自反应器的产品流热交换来被预热，接着通过包含适宜催化剂的反应器。来自反应器的产品流通过与进入的原料气体热交换被冷却，然后被空气和/或冷却水冷凝以在气液分离器中回收粗甲醇。小比例的未转化原料和来自分离器顶的惰性气体可以清除以控制系统中的惰性气体含量。剩余物可以再循环到反应器。粗产品接着被进一步处理。合成气到甲醇的可获得的转化率受到反应平衡的限制。
现有技术的方法如图1中所示，其示出传统的甲醇合成流程。在该过程中，补充气体被压缩并由管线1供给合成回路，在该回路中，该补充气体与再循环气混合并由管线2供给交换器3，在由管线4供给反应器5之前在该交换器3中被加热。在反应器中一部分气体在甲醇合成催化剂(未示出)上转化为甲醇。由管线6离开反应器的包括未反应原料气体、产品以及水和惰性气体的该气体在通过管线7到冷凝器8之前在交换器3中被冷却，在冷凝器8中进一步被流9中的空气和/或冷却水冷却和冷凝。在冷凝器8中产品甲醇和气体中的水被冷凝。冷凝的混合物在气/液分离器10中分离以及粗产品和任何存在的水通过管线11去进一步纯化。未反应的气体和惰性气体由气/液分离器10中移出并通过管线12到循环器13的吸口中。在到循环器之前可以由管线14清除以防止惰性气体在合成回路中的累积。然后该气体由管线15再循环与来自管线1的补充气体混合并通过交换器3到反应器5。如图1所示的方法一般适用于具有日生产甲醇约1500吨到约2500吨能力的工厂。
由于甲醇和其他平衡放热气相反应产品的重要性，有提高生产能力的要求，以及建议通过将反应器分成两个或多个与相关设备一起并联操作的反应器而获得更大生产能力的系统。在这种方式中，交换器和冷凝器是多壳的以及回路在补充气体和再循环气混合的点上分开，然后在气/液分离器中再结合。这种方式能够容纳为获得想要的转化率水平所需要的大量催化剂。因此可以了解并列设置反应器的主要结果是应用具有共同的产品分离段的两个并列回路。
作为这些并列方式的另一种，建议两个或多个串联操作，因为这可以获得每个回路的较高转化率。在US 1868096中记载有一个系统，其中原料通过第一反应器，在该反应器中部分转化为甲醇。产品和未反应气体的混合物被冷却和部分冷凝以及甲醇被收集在收集器中。剩余的未反应气体被加热然后被引入第二反应器。通过一系列反应器继续该过程。
US1959219记载在多重反应回路中生产包含碳、氢和氧的化合物的一种方法。在至少第一回路中应用一系列反应器。
US4346179记载由合成气在两个反应器中生产甲醇的另一个方法。在该方法中，离开第二反应器的未反应气体再循环回到第二反应器的入口。同样US4766154记载一个方法，其中具有两段工艺以及来自第二反应器的未反应原料再循环到第二反应器入口以提高工艺效率。US4766154记载了关于液相反应的系统。在US5179129中可以发现液相反应系统的进一步的例子。
另一个系统记载在US5216034中，其中生产甲醇的过程在多段反应系统中完成，该系统包括多个流化床，在每个流化床之间可以移出甲醇。US5631302同样公开了在串联反应器之间可移出产品。
US6387963和US6433029记载了方法，其中反应器串联使用，补充气体的部分或全部被添加第二反应器或后续反应器。
这些方法与图1所示的传统的甲醇基本生产方法比较有一些提高的同时，还存在各种不利和缺点。例如在反应器之间移出产品可以促进有利于产品形成的平衡的同时，在第二反应器和后续反应器中获得可以接受的反应速率需要升高的温度，这将导致加速催化剂的失活因此降低催化剂的寿命。
可以提供一种方法，其中反应气体向产品的转化率提高的同时催化剂用量降低以及在再循环气中的未反应气体与补充气体的循环比降低。然而反应器中反应剂的较高的分压可以导致过反应和高温度。这在用于该反应器的寿命条件的初期可能是个特殊问题。这些高温可能导致催化剂的较高失活率。
发明内容
因此，需要优化的工艺，可以以经济的方式大量生产想要的产品，而没有降低催化剂寿命的期望值。根据本发明，提供一种用于平衡放热气相反应的方法，该方法包括如下步骤：
(a)用添加补充气体提供再循环流来形成供给气体流；
(b)加热该供给气体流；
(c)使该加热的供给气体流在适合该反应的条件下通过包含放热气相反应催化剂的第一反应器；
(d)从该第一反应器中移出包含产品和未反应气体的产品流；
(e)冷却并部分冷凝该产品流以形成气相和液相；
(f)从该产品流中分离包含想要的产品的该液相并移出该液相；
(g)从该产品流中分离该气相以形成气体流；
(h)选择性地混合来自该产品流的该气流与该添加的补充气体；
(i)加热该气体流：
(j)使该气体流在适合该反应的条件下通过包含放热气相反应催化剂的最终反应器；
(k)从该最终反应器中移出包含产品和未反应气体的最终产品流；
(l)冷却和部分冷凝最终产品流来形成最终的气相和最终的液相；
(m)从最终产品流中分离包含想要的产品的该最终液相并移出所述的最终液相；以及
(n)从该最终产品流中分离该气相并再循环该气体到步骤(a)；
其中，来自步骤(g)的该气体流在步骤(i)加热之前进行压缩。
已经令人惊奇地发现本发明的方法能够生产想要的产品的同时降低气体的循环比以及控制反应器中温度从而获得可接受的催化剂寿命。其中应该注意本发明的方法与使用并联反应器的现有技术相比整个反应回路可以降低循环比约20％。因为反应回路的最大尺寸一般由可用的压缩机的尺寸决定因此非常有利。因为压缩机尺寸可以由进入压缩机的吸口的实际体积流量(m3/h)限定，如果每吨产品需要的循环比降低30％，那么在同样压缩机尺寸限度内可以应用提高30％生产能力的回路。
已知节省的循环比与整个回路中压力降增加相平衡，这是当反应器串联设置时所具有的，这将导致用于循环的压缩机的动力需要的提高。但是，由于至少一部分补充气体添加到第一反应器，该反应器一般在较低压力下操作，因此补充气体压缩机的动力需要降低从而这些压缩机的总动力需要不比并联反应器方式的动力需要更高。
在本发明的方法中，再循环气的循环比的降低以及循环比使反应器中反应剂的分压提高因此使可用的反应速率提高，其结果提高生产率。如上所讨论的，在现有技术中的循环比降低引起温度升高，接着导致催化剂的高失活率。但是在本发明中至少在第一反应器添加补充气体允许每个反应器中的分压被调节，由此提供基于每个反应器中发生的反应量的控制水平。这可以特别是控制该工艺的寿命初期的峰值温度，因此降低失活，这将导致较长的催化剂寿命，保持可接受的较长期间的催化剂活性。
在本发明的一个实施方式中，在步骤(a)和步骤(h)中都添加补充气体。在步骤(a)和步骤(h)中添加的补充气体的相对量可以在催化剂寿命期间进行调整以使反应物向产品的转化率最大化。在另一个实施方式中在步骤(a)中添加50％以上补充气体。在一个优选的实施方式中，在步骤(a)中添加75％以上，更优选80％以上的补充气体。
本发明的进一步的优点是可以获得比现有技术的系统需要的催化剂量降低的催化剂需要量。特别是对于同样的甲醇生产能力可以获得比现有技术的并联反应器降低催化剂量30～40％。这表明在催化剂成本和反应器成本两方面显著节省成本，因为催化剂需要量降低意味着可以比并联系统使用更小的反应器。更小反应器的使用可以节省制造和运输方面的成本。
本发明的该实施方式的优点是通过每个反应器的流动速率比并联系统高。流量的提高提供从催化剂热移出的改进以及催化剂床温度的较好控制。另外，可得到的反应速率比并联系统可得到的反应速率提高。
提高的温度控制和将补充气体添加到第一反应器的能力，或者调节反应器之间补充气体分配的能力使得可以控制特别是催化剂寿命初期的峰值温度。这比并联反应器方式实际上有利，因为这允许通过控制反应器中反应剂水平控制反应。因此可以获得额外的控制反应的自由度，特别是在寿命初期。
在另一个实施方式中，在第一反应器和最终反应器之间可以包括一个或多个附加反应器。每个附加反应器将优选具有专用的产品分离系统。在另一个实施方式中，一个或多个附加反应器可以没有产品分离系统。附加的补充气体可以添加到每个附加反应器的一个或多个。有多个附加反应器时补充气体可以添加到附加反应器的几个或全部中。
一个或多个反应器可以包括两个或多个以传统方式并联的反应器。
任何适宜类型的反应器可以用于第一、最终和任何附加反应器。这些反应器可以相同或不同的类型。
在第一反应器之前可以包括隔热预转化器以允许较低原料气温度用于第一反应器以及提高在该反应器中的转化率。在另一个实施方式中，在存在的反应器中的一些或每个之前可以包括隔热的预转化器。
在该系统中任何适宜的点可以包括清除步骤以防止惰性气体累积。
本发明的方法可以用于放热反应的很宽的范围。特别是适合用于甲醇或氨的生产。
用于本发明的催化剂将选择以适合该方法完成。在第一反应器和最终反应器和任何附加反应器中催化剂可以是相同的或不同的。用于甲醇合成的催化剂优选地选自，但不限于含铜催化剂，例如还原的CuO-ZnO催化剂。
优选催化剂是那些由Haldor Topse A/S、Demark以MK-101出售的催化剂以及由JM Catalysts以51系列出售的催化剂。用于氨水合成的优选催化剂包括用K、Ca、Al、Be、Ce、Si的非可还原的氧化物或其混合物浸渍的Fe。
任何适宜的反应条件可以应用而且将取决于进行的反应。总之将与传统的系统已知的那些相似。但是，由于应用供给第一反应器的补充气体因此供给压力较传统系统中的低。对于甲醇合成，反应器可以在约30bar和100bar之间的压力，甚至更优选约50bar到约80bar。反应温度正常在约200℃和300℃之间，例如在约250℃和280℃之间。对于氨合成，反应器典型压力保持最高达约200bar，反应器优选保持在约70bar和约200bar之间以及典型压力为约140bar。在氨合成中应用的典型温度为约230℃和约550℃之间。
附图说明
本发明将通过参考附图以及实施例的方式详细进行说明。
图1是现有技术的实施方式的示意图；
图2是用于本发明的方法的设备示意图。
具体实施方式
为了避免疑问，图2只是用于了解本发明并且不因所示出的部分的精确排列或其位置，反应器的形状或任何辅助的特征而对本发明的范围的构成任何限制。应该了解该系统能够在用于氨或甲醇合成的已知的工艺回路或任何其他适宜的方式的大量描述下进行操作。本领域的技术人员进一步可以了解附图是示例性的而且在商业性的工厂中可能还需要设备，如原料桶类、泵类、真空泵类、压缩机类、气体循环压缩机类、温度传感器类、压力传感器类、卸压阀类、控制阀类、流量控制器类、液位控制器类、收集槽类、储存罐类等等。这类辅助设备的规定不构成本发明的部分以及遵循传统的化学工程实践。
该方法将通过以合成甲醇为例的实施例来详细进行说明。
如图2所示，补充气体被压缩并由管线16供给合成回路，在此与循环气混合并由管线17供给交换器18，在该交换器18中，由管线19供给反应器20之前被加热。在该反应器中，在甲醇合成催化剂上该气体的一部分转化为甲醇。由管线21离开该反应器的气体在由管线22通过冷凝器23之前在交换器18中被冷却，在冷凝器23中被空气或冷却水进一步冷却和部分冷凝。在冷凝器23中产品甲醇和气体中的水被冷凝。该冷凝的混合物在气/液分离器24中被分离以及粗产品和任何存在的水为进一步纯化而通过管线25。
气体从气/液分离器24中移出以及选择地与在管线26中添加的补充气体混合并通过管线38到循环器27的吸口。该气体在管线28中离开循环器27并在最终交换器29中被来自最终反应器37的气体加热。该加热的气体接着通过管线30到最终反应器37，在该反应器中至少部分未反应气体在甲醇合成催化剂上转化为甲醇。在管线31离开最终反应器的气体在经过管线33进入冷凝器32之前在交换器29中被冷却，在冷凝器32中进一步被冷却以及部分冷凝。该冷凝的水和甲醇的混合物在气/液分离器34中被分离，以及粗产品和存在的任何水通过管线35去进一步纯化，优选在管线25中与甲醇/水混合物合并。
来自气/液分离器34的气体由管线36再循环，在被加热和回到第一反应器20之前在管线36与在管线16中的补充气体混合。清除管线39的再循环流以防止在回路中惰性气体的累积。
在该方法的寿命的初期，补充气体转向最终反应器37并由管线26引入以允许控制反应器20和37中的反应和峰值和操作温度。
本发明通过表1中的实施例1和比较例1的数据进一步例示，其中根据本发明的生产甲醇的方法的操作条件(实施例1)与现有技术的采用并联反应器的实施方式(比较例1)进行比较。
表1
| 寿命末期 | 寿命初期 | |||||
| 构成 | 比较例1 | 实施例1 | 比较例1 | 实施例1 | ||
| 反应器数量 | 2 | 2 | 2 | 2 | ||
| 在线时间 | 月 | 36 | 36 | 0 | 0 | |
| 产品(每反应器) | MTPD | 2500/2500 | 3023/1977 | 2500/2500 | 2687/2313 | |
| 循环器流量(％，相对于并联EOL) | 100 | 77 | 109 | 78 | ||
| 最终反应器的MUG | ％ | 0 | 50 | |||
| 反应器 | ||||||
| 压力 | bar | 70 | 65/70 | 70 | 65/70 | |
| T峰值 | ℃ | 268 | 270/270 | 270 | 270/270 | |
| 催化剂量(％，相对于并联) | 100 | 70 | 100 | 70 | ||
| 压缩机/压力降 | ||||||
| 循环动力 | MW | 11 | 15 | 13 | 16 | |
| 合成气压缩机动力 | MW | 54 | 50 | 51 | 49 | |
| 总压缩机动力 | MW | 65 | 65 | 64 | 65 | |
| 回路压力降 | bar | 6 | 10 | 6 | 10 | |
因此，可以看出对于同样的甲醇生产，在本发明中需要的转化催化剂量以及因此反应器尺寸减小。同样，循环流量降低以及回路压力降提高。这导致循环动力提高但是当与合成气压缩机组合时可以得到同样的总压缩机动力减小。尽管循环率降低但反应器的峰值温度被控制。这在当补充气体的部分从最终反应器转向时在寿命初期特别显著。
Claims (13)
1.一种用于平衡放热气相反应的方法，包括如下步骤：
(a)用添加补充气体提供再循环流来形成供给气体流；
(b)加热该供给气体流；
(c)使该加热的供给气体流在适合该反应的条件下通过包含放热气相反应催化剂的第一反应器；
(d)从该第一反应器中移出包含产品和未反应气体的产品流；
(e)冷却并部分冷凝该产品流以形成气相和液相；
(f)从该产品流中分离包含想要的产品的该液相并移出该液相；
(g)从该产品流中分离该气相以形成气体流；
(h)选择性地混合来自该产品流的该气体流与该添加的补充气体；
(i)加热该气体流：
(j)使该气体流在适合该反应的条件下通过包含放热反应催化剂的最终反应器；
(k)从该最终反应器中移出包含产品和未反应气体的最终产品流；
(l)冷却和部分冷凝最终产品流来形成最终的气相和最终的液相；
(m)从最终产品流中分离包含想要的产品的该最终液相并移出所述的最终液相；以及
(n)从该最终产品流中分离该气相并再循环该气体到步骤(a)；
其中，来自步骤(g)的该气体流在步骤(i)中加热之前进行压缩。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，仅在步骤(a)添加补充气体。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(a)和步骤(h)中都添加补充气体。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，来自步骤(g)的所述气流在步骤(h)中添加补充气体之后以及在步骤(i)中加热之前进行压缩。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(a)和步骤(h)中添加的补充气体的相对量在所述催化剂的寿命中进行调整至最大化产品的转化率。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中添加50％以上的补充气体。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一和最终反应器之间包括一个或多个附加反应器。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，补充气体添加到一个或多个附加反应器。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的或每一个附加反应器具有专用产品分离系统。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的方法，其特征在于，所述反应器中的一个或多个包括两个或多个并联的反应器。
11.根据权利要求1～10中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一反应器之前包括隔热的预转化器。
12.根据权利要求1～11中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述现有反应器的几个或全部之前包括隔热的预转化器。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法用于生产甲醇或氨。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB0418654.0A GB0418654D0 (en) | 2004-08-20 | 2004-08-20 | Process |
| GB0418654.0 | 2004-08-20 | ||
| PCT/GB2005/003144 WO2006018610A1 (en) | 2004-08-20 | 2005-08-10 | Process for use in gas phase reactions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1989092A true CN1989092A (zh) | 2007-06-27 |
| CN1989092B CN1989092B (zh) | 2011-06-08 |
Family
ID=33042413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2005800245671A Active CN1989092B (zh) | 2004-08-20 | 2005-08-10 | 用于气相反应的方法 |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7790775B2 (zh) |
| EP (1) | EP1778610B1 (zh) |
| CN (1) | CN1989092B (zh) |
| AR (1) | AR051075A1 (zh) |
| AT (1) | ATE455592T1 (zh) |
| AU (1) | AU2005273687B2 (zh) |
| BR (1) | BRPI0514433B1 (zh) |
| DE (1) | DE602005019059D1 (zh) |
| EA (1) | EA009834B1 (zh) |
| EG (1) | EG24503A (zh) |
| GB (1) | GB0418654D0 (zh) |
| MY (1) | MY141554A (zh) |
| NO (1) | NO338659B1 (zh) |
| PL (1) | PL1778610T3 (zh) |
| WO (1) | WO2006018610A1 (zh) |
| ZA (1) | ZA200701478B (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104470630A (zh) * | 2012-07-18 | 2015-03-25 | 赫多特普索化工设备公司 | 用于制备甲醇的方法与反应系统 |
| CN105392762A (zh) * | 2013-06-27 | 2016-03-09 | 托普索公司 | 并联反应器中制备甲醇的方法 |
| CN105753646A (zh) * | 2016-02-16 | 2016-07-13 | 南京国昌化工科技有限公司 | 一种节能型段间高低温梯度分醇两段产醇方法及装置 |
| CN106380376A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-08 | 北京华福工程有限公司 | 合成系统和制备设备 |
| CN106458804A (zh) * | 2014-06-20 | 2017-02-22 | 托普索公司 | 串联甲醇反应器 |
| CN108473329A (zh) * | 2015-12-16 | 2018-08-31 | 托普索公司 | 在多反应系统中由无惰性组分的合成气生产氨的方法 |
| CN110088042A (zh) * | 2016-12-14 | 2019-08-02 | 卡萨尔公司 | 一种用于合成氨的方法 |
| CN112390702A (zh) * | 2019-08-19 | 2021-02-23 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 用于生产甲醇的方法和设备 |
| CN112437764A (zh) * | 2018-08-17 | 2021-03-02 | 托普索公司 | 用于在具有旁路的反应器中生产甲醇的方法 |
| CN112661606A (zh) * | 2019-10-16 | 2021-04-16 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 通过多阶段合成生产甲醇的方法 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007040707B4 (de) * | 2007-08-29 | 2012-05-16 | Lurgi Gmbh | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol |
| DE102008049622B4 (de) * | 2008-09-30 | 2012-10-31 | Lurgi Gmbh | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol |
| DE102009034551A1 (de) * | 2009-07-23 | 2011-02-03 | Lurgi Gmbh | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol |
| AU2015336514B2 (en) * | 2014-10-20 | 2020-02-20 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Method for producing methanol and apparatus for producing methanol |
| WO2017025272A1 (en) | 2015-08-12 | 2017-02-16 | Haldor Topsøe A/S | A novel process for methanol production from low quality synthesis gas |
| GB201600793D0 (en) | 2016-01-15 | 2016-03-02 | Johnson Matthey Davy Technologies Ltd | Methanol process |
| GB201600794D0 (en) * | 2016-01-15 | 2016-03-02 | Johnson Matthey Davy Technologies Ltd | Methanol process |
| EP3205622B1 (de) | 2016-02-11 | 2018-05-09 | Ulrich Wagner | Verfahren zur synthese von methanol |
| US10556849B2 (en) | 2016-04-07 | 2020-02-11 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Method for producing methanol and apparatus for producing methanol |
| EP3556451B1 (de) * | 2018-04-20 | 2020-06-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum betreiben einer reaktoranlage |
| GB201908449D0 (en) | 2019-06-12 | 2019-07-24 | Johnson Matthey Davy Technologies Ltd | Process for synthesising methanol |
| GB201908450D0 (en) | 2019-06-12 | 2019-07-24 | Johnson Matthey Davy Technologies Ltd | Process for synthesising methanol |
| EP3808725A1 (de) * | 2019-10-16 | 2021-04-21 | L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude | Verfahren zum mehrstufigen herstellen von methanol |
| US11369932B2 (en) | 2020-01-24 | 2022-06-28 | Cri Hf | Load-following reactor system, associated facilities, and method of operating the same |
| EP4015496B8 (de) * | 2020-12-15 | 2023-06-07 | L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Verfahren und anlage zum herstellen von methanol aus unterstöchiometrischem synthesegas |
| BR112023019764A2 (pt) | 2021-05-11 | 2023-11-21 | Johnson Matthey Davy Technologies Ltd | Processo para sintetizar metanol |
| GB2606855B (en) * | 2021-05-11 | 2023-09-13 | Johnson Matthey Davy Technologies Ltd | Process for synthesising methanol |
| US12098657B2 (en) | 2022-02-01 | 2024-09-24 | CRI, hf | Heat integration |
| WO2023218160A1 (en) | 2022-05-09 | 2023-11-16 | Johnson Matthey Davy Technologies Limited | Process for synthesising methanol |
| GB202406100D0 (en) | 2023-05-26 | 2024-06-12 | Johnson Matthey Plc | Process for synthesising methanol |
| GB202400240D0 (en) | 2024-01-08 | 2024-02-21 | Johnson Matthey Davy Technologies Ltd | Process for synthesising methanol |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US195219A (en) * | 1877-09-18 | Improvement in alarm-safes | ||
| US1868096A (en) * | 1929-06-05 | 1932-07-19 | Dreyfus Henry | Manufacture of methyl alcohol |
| US1959219A (en) * | 1932-09-08 | 1934-05-15 | Forrest C Reed | Process of producing compounds containing carbon, hydrogen, and oxygen |
| FR2453125B1 (fr) * | 1979-04-05 | 1985-06-07 | Inst Francais Du Petrole | Production d'alcools a partir de gaz de synthese |
| DE3518362A1 (de) * | 1985-05-22 | 1986-11-27 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verfahren zur herstellung von methanol |
| US4766154A (en) * | 1987-02-06 | 1988-08-23 | Air Products And Chemicals, Inc. | Liquid phase methanol reactor staging process for the production of methanol |
| GB9023465D0 (en) * | 1990-10-29 | 1990-12-12 | Shell Int Research | Process for the production of methanol |
| US5179129A (en) * | 1991-03-01 | 1993-01-12 | Air Products And Chemicals, Inc. | Staged liquid phase methanol process |
| DE4416425A1 (de) * | 1994-05-10 | 1995-11-16 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur Erzeugung von Methanol |
| GB9904649D0 (en) * | 1998-05-20 | 1999-04-21 | Ici Plc | Methanol synthesis |
-
2004
- 2004-08-20 GB GBGB0418654.0A patent/GB0418654D0/en not_active Ceased
-
2005
- 2005-08-10 US US11/572,119 patent/US7790775B2/en active Active
- 2005-08-10 WO PCT/GB2005/003144 patent/WO2006018610A1/en active Application Filing
- 2005-08-10 EP EP05794061A patent/EP1778610B1/en active Active
- 2005-08-10 CN CN2005800245671A patent/CN1989092B/zh active Active
- 2005-08-10 AT AT05794061T patent/ATE455592T1/de not_active IP Right Cessation
- 2005-08-10 PL PL05794061T patent/PL1778610T3/pl unknown
- 2005-08-10 EA EA200700326A patent/EA009834B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2005-08-10 BR BRPI0514433-7A patent/BRPI0514433B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2005-08-10 ZA ZA200701478A patent/ZA200701478B/en unknown
- 2005-08-10 DE DE602005019059T patent/DE602005019059D1/de active Active
- 2005-08-10 AU AU2005273687A patent/AU2005273687B2/en active Active
- 2005-08-15 MY MYPI20053822A patent/MY141554A/en unknown
- 2005-08-19 AR ARP050103498A patent/AR051075A1/es not_active Application Discontinuation
-
2007
- 2007-02-11 EG EGNA2007000152 patent/EG24503A/xx active
- 2007-02-19 NO NO20070936A patent/NO338659B1/no unknown
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104470630A (zh) * | 2012-07-18 | 2015-03-25 | 赫多特普索化工设备公司 | 用于制备甲醇的方法与反应系统 |
| CN104470630B (zh) * | 2012-07-18 | 2017-06-13 | 托普索公司 | 用于制备甲醇的方法与反应系统 |
| CN111574324A (zh) * | 2013-06-27 | 2020-08-25 | 托普索公司 | 并联反应器中制备甲醇的方法 |
| CN105392762A (zh) * | 2013-06-27 | 2016-03-09 | 托普索公司 | 并联反应器中制备甲醇的方法 |
| CN106458804A (zh) * | 2014-06-20 | 2017-02-22 | 托普索公司 | 串联甲醇反应器 |
| CN108473329A (zh) * | 2015-12-16 | 2018-08-31 | 托普索公司 | 在多反应系统中由无惰性组分的合成气生产氨的方法 |
| CN105753646A (zh) * | 2016-02-16 | 2016-07-13 | 南京国昌化工科技有限公司 | 一种节能型段间高低温梯度分醇两段产醇方法及装置 |
| CN106380376A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-08 | 北京华福工程有限公司 | 合成系统和制备设备 |
| CN110088042A (zh) * | 2016-12-14 | 2019-08-02 | 卡萨尔公司 | 一种用于合成氨的方法 |
| CN110088042B (zh) * | 2016-12-14 | 2022-10-25 | 卡萨尔公司 | 一种用于合成氨的方法 |
| CN112437764A (zh) * | 2018-08-17 | 2021-03-02 | 托普索公司 | 用于在具有旁路的反应器中生产甲醇的方法 |
| CN112390702A (zh) * | 2019-08-19 | 2021-02-23 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 用于生产甲醇的方法和设备 |
| CN112661606A (zh) * | 2019-10-16 | 2021-04-16 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 通过多阶段合成生产甲醇的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200700326A1 (ru) | 2007-06-29 |
| AU2005273687A1 (en) | 2006-02-23 |
| AU2005273687B2 (en) | 2010-09-16 |
| NO20070936L (no) | 2007-02-19 |
| EG24503A (en) | 2009-08-18 |
| US20070225385A1 (en) | 2007-09-27 |
| CN1989092B (zh) | 2011-06-08 |
| ATE455592T1 (de) | 2010-02-15 |
| DE602005019059D1 (de) | 2010-03-11 |
| EP1778610A1 (en) | 2007-05-02 |
| GB0418654D0 (en) | 2004-09-22 |
| BRPI0514433A (pt) | 2008-06-10 |
| WO2006018610A1 (en) | 2006-02-23 |
| EA009834B1 (ru) | 2008-04-28 |
| US7790775B2 (en) | 2010-09-07 |
| BRPI0514433B1 (pt) | 2015-03-17 |
| EP1778610B1 (en) | 2010-01-20 |
| AR051075A1 (es) | 2006-12-20 |
| MY141554A (en) | 2010-05-14 |
| PL1778610T3 (pl) | 2010-06-30 |
| ZA200701478B (en) | 2008-04-30 |
| NO338659B1 (no) | 2016-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1989092B (zh) | 用于气相反应的方法 | |
| CN108463450B (zh) | 甲醇方法 | |
| RU2381058C2 (ru) | Способ проведения гетерогенных каталитических экзотермических газофазных реакций | |
| US8075856B2 (en) | Multiple reactor chemical production system | |
| CN101434569B (zh) | 一种由环己酮肟制备己内酰胺的方法及设备 | |
| EP1080058A1 (en) | Methanol synthesis | |
| CN100349839C (zh) | 从合成气合成甲醇/二甲醚混合物的方法 | |
| CN103170284A (zh) | 高温、高压浆态床反应器费托合成系统及其工艺 | |
| US9040595B2 (en) | Process and plant for the production of methanol with isothermal catalytic beds | |
| KR100445253B1 (ko) | 암모니아 제조를 위한 방법과 반응기 | |
| CN213590416U (zh) | 提高气体催化反应的装置 | |
| CN117000158A (zh) | 一种制备丙酸甲酯的鼓泡塔反应器、反应系统以及方法 | |
| CN111330518A (zh) | 一种提高气体催化反应的方法和装置 | |
| CN112125779A (zh) | 一种双级双分离甲醇生产方法 | |
| US3461167A (en) | Process for making hexamethylene-diamine from adiponitrile | |
| WO2017220570A1 (en) | Interstage removal of ammonia | |
| CN118371198A (zh) | 马来酸二甲酯加氢联产dms和bdo的系统及工艺 | |
| CA2110373C (en) | Methanol synthesis | |
| CN117085604A (zh) | 一种制备6-氨基己腈的反应装置及制备6-氨基己腈的方法 | |
| CN113387780A (zh) | 一种液相双级循环铑法丙烯氢甲酰化生产丁醛的方法和系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: London, England Patentee after: David Technology Co., Ltd. Address before: London, England Patentee before: David Process Technology Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |