DE1146865B - Verfahren zur Herstellung von Methanol - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Methanol

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DE1146865B
DE1146865B DEI14604A DEI0014604A DE1146865B DE 1146865 B DE1146865 B DE 1146865B DE I14604 A DEI14604 A DE I14604A DE I0014604 A DEI0014604 A DE I0014604A DE 1146865 B DE1146865 B DE 1146865B
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DE
Germany
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methanol
gas
carbon monoxide
methane
hydrogen
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Pending
Application number
DEI14604A
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English (en)
Inventor
James William Woolcock
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Imperial Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Imperial Chemical Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15Preparation 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
    • C07C29/151Preparation 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
    • C07C29/153Preparation 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 characterised by the catalyst used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15Preparation 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
    • C07C29/151Preparation 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
    • C07C29/1516Multisteps
    • C07C29/1518Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Methanol Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Methanol.
  • Es ist bekannt, daß durch die Einwirkung von Wasserstoff auf Kohlenmonoxyd Methanol erzeugt wird.
  • Daher wird gemäß vorliegender Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Methanol aus einem Gas, welches anfänglich Methan, Acetylen, Äthylen, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd und Wasserstoff enthält, wobei Acetylen, Äthylen und Kohlendioxyd entfernt und das Kohlenmonoxyd und Wasserstoff in an sich bekannter Weise miteinander zur Methanolsynthese umgesetzt werden, mit dem Kennzeichen vorgeschlagen, daß das hergestellte Methanol teilweise dazu verwendet wird, um die die Methanolherstellungszone verlassenden Gase unter erhöhtem Druck auszuwaschen, wodurch ein Teil des in diesen Gasen enthaltenden Methans herausgelöst und das Restgas zusammen mit weiteren Mengen des Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthaltenden Synthesegases der Me thanolsynthesezone zugeführt wird. Dabei wird das Produkt nacheinander einer Behandlung zur Entfernung des Kohlendioxyds, Acetylens und äthylen unterworfen, wobei der Gasrest, der Methan, Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthält und bei welchem das Volumenverhältnis Wasserstoff zu Kohlenmonoxyd größer als 1:1 ist, in einen Methanolkonverter übergeführt wird, in welchem wesentliche Teile des Wasserstoffs und Kohlenmonoxyds katalytisch bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in Methanol übergeeihrt werden; das erzeugte Methanol wird kondensiert und zum Teil dazu verwendet, nicht umge setztes Gas, das den Methanolkonverter verläßt, unter erhöhtem Druck zu waschen; die so erhaltene Lösung von Methan in Methanol wird aus dem System entfernt und ihr Druck verringert, wobei das Methan zusammen mit anderen gelösten Gasen freigesetzt wird.
  • Alle leichten gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffe können in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel kann der verwendete Kohlenwasserstoff eine Fraktion sein, die in dem Bereich zwischen 30 und 1500 C siedet und eine Dichte von 0,7 hat. Ein Gas, das Kohlenwasserstoffe und/oder Wasserstoff enthält, kann in einer Stufe der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, und in der Folge kann eines der zu der Ausgangsreaktion zugesetzten Gase ein Gas sein, das nach einer geeigneten Behandlung aus einer anderen Stufe des Verfahrens wieder in den Kreislauf zurück geführt worden ist.
  • Die Mischung aus Kohlenwasserstoff-Ausgangs- material und einem Gas, das aus Kohlenwasserstoffen und/oder Wasserstoff besteht, wird vorzugsweise einer Umsetzung mit Sauerstoff in einer oder mehreren Stufen unterworfen, so daß eine Temperatur von etwa 1300 bis 15000 C erreicht wird. Methan und Kohlenmonoxyd, die gemäß dem vorliegenden Gesamtverfahren später abgetrennt werden, können auch in die sem Reaktionsbereich wieder eingeführt werden. Bei dieser Umsetzung ist es erwünscht, praktisch reinen Sauerstoff zu verwenden; sonst werden Verunreinigungen, wie etwa unerwünschte inerte Gase, wie Stickstoff und Argon, in die Apparatur eingeschleppt.
  • Selbst bei Verwendung von relativ reinem Sauerstoff ist es im allgemeinen notwendig, später in dem Ge; samtprozeß eine Reinigung durchzuführen, um ein Auftreten von inerten Gasen in dem System zu verhindern. Die Umsetzung mit Sauerstoff wird vorzugsweise bei im wesentlichen gewöhnlichem Druck durchgeführt. Vorzugsweise werden die Zusammensetzung der Reaktionsmischung und die äußeren Bedingungen so gewählt, daß das aus der Umsetzung mit Sauerstoff ausscheidende Gas ein Volumenverhältnis Wasserstoff zu Kohlenmonoxyd von etwa 2:1 besitzt.
  • Dieses Gasgemisch wird vorzugsweise von Kohlendioxyd befreit, indem es beispielsweise mit wäßrigem Ammoniak gewaschen wird. Dann wird das Acetylen nach irgendeiner geeigneten Methode entfernt: es kann z.B. aus der erhaltenen Gasmischung dadurch entfernt werden, daß diese mit flüssigem Ammoniak bei etwa -700 C behandelt wird.
  • Auf dieser Stufe wird das Äthylen aus dem Gasgemisch auf irgendeine geeignete Weise entfernt; so kann der Druck des Gasgemisches mäßig erhöht werden, z. B. auf 30 at, -und das Äthylen kann aus der unter Druck befindlichen Gasmischung durch Absorption in einem geeigneten Lösungsmittel entfernt werden, z. B. in einem C5- C6-Kohlenwasserstoffgemisch bei einer Temperatur von etwa - 200 C.
  • Der Druck der Gasmischung, die in den Methanolkonverter eingeleitet wird, sollte vorzugsweise auf etwa 200 bis 400 at erhöht werden. Die Gasmischung wird vorzugsweise durch Behälter mit aktiver Kohle oder eine andere geeignete Einrichtung durchgeführt, um Kohlenwasserstoffe, die mitgeschleppt worden sind, zu entfernen, bevor sie in den Methanolkonverter gelangt.
  • Das Gasgemisch, das aus Kohlenmonoxyd, Wasserstoff und Methan besteht, wird dann in einen Methanolkonverter übergeführt, d. h. in ein Reaktionsgefäß, in dem das Kohlenmonoxyd und der Wasserstoff wenigstens teilweise in Methanol umgewandelt werden.
  • Es ist erwünscht, in diesem Konverter bei einer relativ geringen Umsetzung pro Durchgang zu arbeiten, z.B. werden 25 bis 506/o des Kohlenmonoxyds pro Durchgang in Methanol übergeführt, und in diesem Fall wird im allgemeinen eine bedeutende Menge der Gase wieder in das Reaktionsgefäß zurückgeführt. Wenn man auf diese Weise unter Verwendung eines Kreislaufs verfährt, kann praktisch das gesamte Kohlenmonoxyd in Methanol übergeführt werden. Die Umsetzung kann bewirkt werden, indem z. B. ein Katalysator aus Zinkoxyd und einem Chromoxyd verwendet wird, und in diesem Fall wird die Umsetzung zweckmäßig bei einer Temperatur von 300 bis 4500 C ausgeführt.
  • Das Produkt, das den Methanolkonverter verläßt, wird mit Methanol gewaschen. Die Verwendung der Methanolwäsche gestattet ein selektives Vorgehen zur Entfernung des Abgases, im besonderen des Methans, wobei der Verlust an Kohlenmonoxyd und Wasserstoff so gering wie möglich gehalten wird. Die Methanollösung wird dann in ein Gefäß übergaführt, in dem ihr Druck auf den atmosphärischen Druck reduziert wird, wobei Gas aus dem Methanol entweicht, das eine wesentliche~Menge Methan enthält, von dem ein Teil aus früheren Reaktionsstufen bis in den Methanolkonverter mitgeführt worden ist, während ein anderer Teil in dem Methanolkonverter erzeugt wurde. Das auf diese Weise freigesetzte Gasgemisch kann als Heizgas verwendet werden. Ein Teil des erzeugten Methanols wird aus dem System entnommen und einer Reinigung unterzogen; der Rückstand wird wieder in die Apparatur zurückgepumpt und zum Waschen der Gase, die den Methanolkonverter verlassen, verwendet.
  • Wahlweise wird das methanolhaltige Produkt, das den Methanolkonverter verläßt, in einen Auffangtopf llbergeftiit, der unter hohem Druck gehalten wird.
  • Flüssiges Methanol aus diesem Auffangtopf wird dann in einen Auffangtopf mit einem mittleren Druck von beispielsweise 100 at abgelassen. Bei dieser Arbeitsweise wird ein Gas freigesetzt, das geringe Mengen inerter Gase enthält, z. B. Stickstoff und Argon, deren Eindringen in das System nicht zu vermeiden ist, so wie wesentliche Mengen von Kohlenmonoxyd, Wasserstoff und Methan. Dieses Gas kann z. B. zu Heiz- zwecken oder zu anderen Zwecken verwendet werden. Das Methanol aus dem Auffangtopf, das bei einem mittleren Druck gehalten wird, wird nun in ein Gefäß unter gewöhnlichem atmosphärischem Druck abgelassen, und das so erhaltene Gas, das einen hohen Gehalt an Methan besitzt, kann, wie bereits dargelegt, in die erste Stufe des Verfahrens zurückgeführt werden. Ein Teil des Methanols wird aus dem unter gewöhnlichem Druck stehenden Auffangtopf abge zogen, der Rest wird in die Apparatur zurückgepumpt und zum Waschen der Gase, die den Methanolsyntheseraum verlassen, verwendet. Diese Wäsche kann an jeder beliebigen Stelle stattfinden. Das von dieser Methanolwäsche übrigbleibende Gas wird wieder in den Methanolkonverter zurückgeführt.
  • Beispiel In einen Pyrolyseraum, der bei einer Temperatur von etwa 13000 C gehalten wird, werden stündlich folgende Stoffe eingeleitet: a) 5,54t Leichtkohlenwasserstoffe, Kp. oberhalb 300 C. Dieses Ausgangsmaterial wurde aus einem einfach destillierten Rohöl aus dem mittleren Osten, dessen Endpunkt bei 145 bis 1500 C lag, entnommen. b) 110,87 gMol Sauerstoff mit einem Reinheitsgrad von 99,5 o/o. c) 111,23 gMol eines Brenngases, dessen Herstellung unten beschrieben wird und das folgende Hauptbestandteile enthält: H2 = 95,79 gMol; Methan = 9,22 gMol.
  • Aus dieser Pyrolysezone wurden 493,83 gMol Gas pro Stunde erhalten, dessen Hauptbestandteile waren: CO2 = 22,11 gMol; H2 = 197,94 gMol; CO = 108,96gMol; CH4 = 36,59gMol; C2H2 = 37,18gMol; C2H4 = 73,05 gMol. Das Kohlendioxyd wurde aus diesem Gasgemisch vermittels wäßrigen Ammoniaks entfernt. Geringe Mengen Kohlenwasserstoffe, die dabei mitentfernt wurden, wurden aus der Waschflüssigkeit abgetrennt und einem Heizgasstrom zuge setzt, der zum Vorheizen der Reaktionsbestandteile diente. Praktisch reines Acetylen wurde durch Verwendung von flüssigem Ammoniak bei einer Temperatur von 700 C abgetrennt, und das Restgas (430,03 gMol) enthielt nun folgende Hauptbestandteile: H2 = 197,94 gMol; CO = 108,96 gMol; CH4 = 36,32 gMol; C2H4 = 71,96 gMol. Der Gasdruck wurde nun auf 27 at erhöht, und durch eine Behandlung mit Cp-C-KohlenwassQrstoffen bei 200 C wurde das Äthylen entfernt. Bei diesem Verfahren wurden 68,100 gMol reines Äthylen erhalten; zusätzliche geringe Mengen von Wasserstoff, Kohlenmonoxyd und Methan wurden abgetrennt und zu dem bereits erwähnten Heizgasstrom zugegeben. Stündlich verließen 323,7 gMol Gas die Äthanolabtrennungsstufe. Dieses Gas hatte folgende Hauptbestandteile: H2 = 195,22gMol; CO = 93,1 gMol; CH4 = 27,69 gMol.
  • Dieses Gas wurde in zwei Ströme geteilt, von denen der eine ohne wesentliche Änderung der Zusammen setzung dem Methanolumwandlungssystem zugeführt wurde, während der andere durch ein Gebiet geleitet wurde, in welchem ein Teil davon mit Dampf umgs setzt wurde. Dieser zweite Strom wurde genau in zwei Teile geteilt. Ein Teil wurde direkt in den Heizgasstrom geführt; er betrug 59,33 gMol und hatte folgende Hauptbestandteile: H2 = 35,83gMol; CO = 16,78 gMol; CH4 = 5,26 gMol.
  • Der restliche Teil des zweiten Stromes, der 105,68 gMol betrug und folgende Hauptbestandteile hatte: H2 = 66,68 gMol; CO = 31,98 gMol; CH4 = 9,85 gMol, wurde mit Dampf bei 4000 C in Gegenwart eines aus Eisen bestehenden Katalysators umgesetzt.
  • Dadurch wurde das Kohlenmonoxyd durchEinwirkung von Dampf weitgehend in Wasserstoff und Kohlendioxyd umgewandelt, und das erzeugte Gas wurde nach Entfernung des Kohlendioxyds als Brenngas in der ersten Stufe des Verfahrens verwendet.
  • Was nun das Gas, das in das Methanolumwandlungssystem geleitet wurde, anlangt, so betrug dieses 153,32 gMol und enthielt H2 = 93,53 gMol; CO = 44,17gMol; CH4 = 12,57gMol. Es wurde auf 300 at komprimiert und durch Gefäße geleitet, die aktivierte Kohle enthielten, wodurch praktisch alle zurückgebliebenen Kohlenwasserstoffe entfernt wurden. Dies Gas wurde zu dem Gas für die Methanolsynthese, das bereits in der Methanolumwandlungszone kreiste, zugegeben. Dies Gasgemisch wurde mit einem Katalysator, der aus den Oxyden des Zinks und Chroms bestand, in Kontakt gebracht, wobei eine Temperatur von 350 bis 4000 C eingehalten wurde.
  • Nach dem Abkühlen wurde das Produkt mit Methanol gewaschen und das restliche Gasgemisch wieder in die Methanolumwandlungszone zurückgeführt.
  • Dieses restliche Gas enthielt annähernd 24 <>/<> °/ Methan. Methan.
  • Das Methanol, das in dieser Stufe zum Waschen der den Methanolkonverter verlassenden Gase verwendet wurde, wurde in ein Gefäß geführt, in welchem der Druck herabgesetzt wurde. Es wurde ein Gas erzeugt, das 32 Volumprozent Wasserstoff, 9 Volumprozent Kohlenmonoxyd und 45Volumprozent Methan enthielt. Dies wurde zu dem Heizgas zuge geben. Ein Teil des Methanols aus dem Gefäß wurde wieder in den Kreislauf eingefügt, um bei der obenerwähnten Methanolwäsche verwendet zu werden.
  • Die Menge des erzeugten Methanols betrug 1,25 t je Stunde in Form einer Flüssigkeit, die 95 Gewichtsprozent Methanol enthielt.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Methanol aus einem Gas, welches anfänglich Methan, Acetylen, Äthylen, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd und Wasserstoff enthält, wobei Acetylen, Äthylen und Kohlendioxyd entfernt und das Kohlenmonoxyd und Wasserstoff in an sich bekannter Weise miteinander zur Methanolsynthese umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das hergestellte Methanol teilweise dazu verwendet wird, um die die Methanolherstellungszone verlassenden Gase unter erhöhtem Druck auszuwaschen, wodurch ein Teil des in diesen Gasen enthaltenen Methans herausgelöst und das Restgas zusammen mit weiteren Mengen des Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthaltenden Synthesegases der Methanolsynthese zone zugeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Methanollösung aus dem bei einem mittleren Druck gehaltenen Gefäß in ein Gefäß mit gewöhnlichem Druck übergeführt und das dabei freigesetzte, einen großen Teil Methan enthaltende Gas zur ersten Verfahrensstufe zurückgeführt wird.
DEI14604A 1957-03-27 1958-03-26 Verfahren zur Herstellung von Methanol Pending DE1146865B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2529544A1 (fr) * 1982-07-05 1984-01-06 Inst Francais Du Petrole Produit d'alcools a partir de gaz de synthese
EP1327843A1 (de) * 2002-01-04 2003-07-16 Air Products And Chemicals, Inc. Rückgewinnung von Krypton und Xenon

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2529544A1 (fr) * 1982-07-05 1984-01-06 Inst Francais Du Petrole Produit d'alcools a partir de gaz de synthese
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