DE69814430T2

DE69814430T2 - Verfahren zur herstellung von methanol

Info

Publication number: DE69814430T2
Application number: DE69814430T
Authority: DE
Inventors: R. Adams; A. Groten; P. Nemphos
Original assignee: Catalytic Distillation Technologies
Current assignee: Catalytic Distillation Technologies
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: EP1019346A4; ES2199429T3; DE69814430D1; EP1019346A1; WO1998030525A1; AU718036B2; EP1019346B1; ZA98112B; MY116700A; AU6445098A; US5886055A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von Methanol mit der Reaktion von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid mit Wasserstoff in Gegenwart eines Kupfer/Zink/Aluminiumoxid-Katalysators und betrifft speziell einen katalytischen Destillationsprozess. Speziell betrifft die Erfindung die Verwendung einer inerten Verbindung in einer katalytischen Destillationssäule, in der die inerte Komponente um die normalerweise gasförmigen Reaktanten herum siedet und kondensiert.

Verwandtes Gebiet

Methanol ist eines der Grundchemikalien und wird als solches mit einer Jahresleistung von mehr als 10 Millionen Tonnen erzeugt. Konventionell ist Methanol in Zweiphasensystemen erzeugt worden; die Reaktanten (CO, CO&sub2; und H&sub2;) und Produkte (hauptsächlich CH&sub3;OH und H&sub2;O) bilden die Gasphase und der Katalysator ist die feste Phase. In einer Methanol-Anlage läuft die Reaktion von Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff exotherm ab. Daher ist in einem konventionellen Aufbau eines Festbettreaktors die Wärmeregelung und -ableitung von größter Bedeutung. Wenn zuviel CO&sub2; oder CO vorhanden ist, kann sich der Reaktor überhitzen und den Katalysator beschädigen. Als Ergebnis bevorzugte man für einen vorgegebenen Katalysator unter der alten Technologie einen Flüssigphasenreaktor, da die technischen Grunddaten eines Flüssigphasenreaktors seine interne Kühlung erlauben.
Vor kurzem ist ein dreiphasiger Methanol-Syntheseprozess entwickelt worden (jetzt bekannt unter dem Warenzeichen LPMEOH). In diesem Prozess wird eine inerte Flüssigphase in den Reaktor eingeführt, hauptsächlich um während der Reaktion die freigesetzte Wärme aufzunehmen. Die Wärmeübertragung zwischen dem festen Katalysator und der flüssigen Phase ist hoch wirksam, wodurch es möglich wird, dass höhere Umwandlungen erhalten werden, ohne die Katalysatoraktivität zu beeinträchtigen. Die flüssige Phase erlaubt die Abführung der Wärme unter Verwendung eines inneren Wärmetauschers in dem LPMEOH- Prozess. Der feste partikuläre Katalysator wird in einer Aufschlämmung der inerten Flüssigkeit eingeführt.
Zur empirischen Darstellung der während des erfindungsgemäßen Prozesses ablaufenden Reaktionen können die folgenden 3 Gleichungen verwendet werden:
CO + 2H&sub2; CH&sub3;OH (1)
CO&sub2; + H&sub2; CO + H&sub2;O (2)
CO&sub2; + 3H&sub2; CH&sub3;OH + H&sub2;O (3)
Die katalytische Destillation, in der Reaktionsprodukte erzeugt und gleichzeitig von dem Reaktanten durch Destillation abgetrennt werden, ist erfolgreich zur Regelung der Temperaturen in exotherm ablaufenden Reaktionen angewendet worden. Allerdings war die Anwendung der katalytischen Destillation traditionell durch die Tatsache beschränkt, dass einer der Reaktanten unter den im Inneren des Reaktors herrschenden Bedingungen eine siedende Flüssigkeit sein musste. In den früheren katalytischen Destillationsprozessen wurden beide Reaktanten in dem Reaktor als Flüssigkeiten eingeführt. Neuerdings ist mit der US-P-5 087 780 gezeigt worden, dass die Methode der katalytischen Destillation in einem Prozess anwendbar ist, in dem Wasserstoff eine Reaktionskomponente ist. Inerte Materialien sind einer katalytischen Destillation für verschiedene Aufgaben zugeführt worden, wie beispielsweise für die Gewährung einer Wärmeableitung, es war jedoch stets einer der Reaktanten eine siedende Flüssigkeit.

Zusammenfassung der Erfindung

Um den Vorteil der charakteristischen Merkmale der katalytischen Destillation zu nutzen und gleichzeitig die normalerweise gasförmigen CO, CO&sub2; und H&sub2;O umzusetzen, wird in der vorliegenden Erfindung die Nutzung eines inerten, kondensierenden Mittels oder einer Komponente für die Reaktanten einbezogen. Die inerte, kondensierende Komponente kann separat oder mit der gasförmigen Beschickung vermischt zugeführt werden. Es wird vorgeschlagen, dass mindestens ein Reaktant mindestens zum Teil in dieser inerten, kondensierenden Komponente eingeschlossen ist und dieser Reaktant unter den in dem Reaktor herrschenden Bedingungen als ein Dampf vorliegt.
Die Erfindung kann beschrieben werden als ein Verfahren, umfassend:
(a) Zuführen einer inerten, kondensierenden Komponente als einen Flüssigstrom zu einem Destillationssäulenreaktor mit einer Destillationsreaktionszone, wobei die inerte, kondensierende Komponente bei den in dem Destillationssäulenreaktor herrschenden Bedingungen siedet;
(b) Zuführen von Kohlenmonoxid und Wasserstoff oder Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff zu einem Destillationssäulenreaktor und
(c) gleichzeitig in dem Destillationssäulenreaktor:
(i) Sieden der inerten, kondensierenden Komponente und Refluxieren der inerten, kondensierenden Komponente, so dass ein Teil der inerten Komponente in der Destillationsreaktionszone kondensiert;
(ii) Kontaktieren des CO und H&sub2; oder CO, CO&sub2; und H&sub2; und der inerten, kondensierenden Komponente mit einem festen partikulären Katalysator in der Destillationsreaktionszone unter Bedingungen in dem Reaktor, bei denen das CO, CO&sub2; und H&sub2; im dampfförmigen Zustand vorliegen, sowie Umsetzen eines Teils des CO und/oder CO&sub2; und H&sub2; unter Erzeugung von Methanol, sowie
(iii) Abziehen von Überkopfprodukten, die Methanol, ein inertes, kondensierendes Mittel und nicht umgesetztes CO, CO&sub2; oder Wasserstoff enthalten, sowie
(d) Abtrennen des Methanols von dem Kohlenmonoxid, Kohlendioxid oder Wasserstoff.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Figur ist ein Fließschema in schematischer Darstellung eines Prozesses unter Nutzung der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung nutzt den Vorteil der Betriebsmerkmale der katalytischen Destillation für normalerweise gasförmige Reaktionen, ohne bei den Drücken zu arbeiten, die erforderlich sind, um die Gase zu kondensieren. Die Vorteile der katalytischen Destillation sind im Laufe der letzten Jahre bekannt geworden. Der Erfolg der katalytischen Destillation liegt in einem Verständnis der Prinzipien im Zusammenhang mit der Destillation. Erstens, da die Reaktion gleichzeitig mit der Destillation abläuft, wird das anfängliche Reaktionsprodukt aus der Reaktionszone so schnell entfernt, wie es gebildet wird. Zweitens, da die Reaktionsmischung im siedenden Zustand vorliegt, wird die Temperatur der Reaktion durch den Siedepunkt der Mischung bei Systemdruck bestimmt. Die Reaktionswärme erzeugt einfach ein stärkeres Aufsieden, nicht jedoch eine Erhöhung der Temperatur.
Als Ergebnis kann im großen Umfang eine Kontrolle über die Reaktionsgeschwindigkeit und Verteilung der Produkte dadurch erzielt werden, dass der Systemdruck reguliert wird. Eine weitere Kontrolle über die Produktverteilung und den Umwandlungsgrad gibt auch die Einstellung des Durchsatzes (Verweilzeit = stündlicher Flüssigkeitsdurchsatz). Die Temperatur in dem Reaktor wird durch den Siedepunkt des Flüssigkeitsgemisches bestimmt, das bei einem beliebigen vorgegebenen Druck vorliegt. Die Temperatur in den unteren Abschnitten der Säule spiegelt die Zusammensetzung des Materials in diesem Teil der Säule wieder, die höher sein wird als das Überkopfprodukt, d. h. bei konstantem Druck zeigt eine Temperaturänderung des Systems eine Änderung der Zusammensetzung in der Säule an.
Um die Temperatur zu ändern, wird der Druck geändert. Damit wird die Temperaturregelung in der Reaktionszone über den Druck kontrolliert; indem man den Druck erhöht, wird die Temperatur in dem System erhöht und umgekehrt.
Mit großer Wirkung können in dem erfindungsgemäßen Verfahren Drücke von 1 bis 50 Atmosphären angewendet werden. Höhere Drücke können dann zur Anwendung gelangen, wenn eine stärker flüchtige inerte Substanz verwendet wird oder für Kontrollzwecke entsprechend der vorstehenden Beschreibung. In Abhängigkeit von dem Druck lassen sich in dem Säulenreaktor Temperaturen des inerten Lösemittels im Bereich von 150º bis 300ºC beobachten.
Wie vorstehend bereits ausgeführt, besteht ein anderer Vorteil darin, dass ein kondensierender, flüssiger Reaktionsteilnehmer einen gasförmigen Reaktanten einschließt (wie beispielsweise Wasserstoff), wodurch wahrscheinlich der katalytische Kontakt verbessert und der erforderliche Partialdruck des eingeschlossenen gasförmigen Reaktanten gesenkt wird.
Das Problem hat bisher darin bestanden, dass bei H&sub2;, CO und CO&sub2; die zur Erzeugung einer siedenden Flüssigkeit bei der Reaktionstemperatur benötigten Drücke zu hoch gewesen sind. Die Reaktionstemperatur befindet sich oberhalb der kritischen Temperatur mindestens des H&sub2;. Eine Lösung ist in der Verwendung einer inerten, kondensierenden Komponente gefunden worden, die als die siedende Flüssigkeit verwendet werden kann. Bei kluger Wahl der inerten, kondensierenden Komponente kann sie über einen sehr viel höheren oder sehr viel niedrigeren Siedepunkt verfügen als die Reaktanten oder Produkte, wodurch im Inneren des Destillationssäulenreaktors eine leichte Abtrennung möglich ist.
In einigen Fällen kann die inerte, kondensierende Komponente ein Lösemittel für die gasförmigen Reaktanten sein, und in einigen Fällen die inerte, kondensierende Komponente nicht als ein Lösemittel für die Reaktanten bekannt ist. Der für das erfindungsgemäße Verfahren vorgeschlagene Mechanismus hängt nicht von dem chemischen Merkmal der Löslichkeit sondern von dem physikalischen Merkmal des Einschlusses ab. Sofern ein gewisser Grad an tatsächlicher Löslichkeit der gasförmigen Reaktanten in der kondensierten inerten Komponente besteht, kann dieses die Ergebnisse verbessern.
Darüber hinaus muss die inerte, kondensierende Komponente so ausgewählt werden, dass der Siedepunkt bei dem gewünschten Reaktionsdruck die gewünschte Reaktionstemperatur ist. Ein Typ der inerten Komponente der sich in der Methanolsynthese aus CO, CO&sub2; und H&sub2; als nützlich erwiesen hat, besteht in der allgemeinen Klasse der paraffinischen C&sub7;-C&sub1;&sub2;-Kohlenwasserstoffe. Ein typisches Beispiel dafür ist n-Octan. Methanol ist bei höheren Temperaturen in Octan stärker löslich. In dem Maße wie die Mischung sich abkühlt, neigt das Methanol dazu, sich in eine separate Phase bei leichterer Gesamtabtrennung zu separieren.
In einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der Destillationssäulenreaktor beim Siedepunkt der inerten, kondensierenden Komponente betrieben, wobei die Überkopfprodukte abgenommen und kondensiert werden. Der Rückfluss der kälteren inerten, kondensierenden Komponente bewirkt, dass ein Teil der verdampften inerten, kondensierenden Komponente sich um die gasförmigen Reaktanten herum abscheidet, um die gasförmigen Komponenten einzuschließen und sie zu den aktiven Katalysatorstellen zu führen, wo sie in einer dichteren Form vorliegen als gewöhnlich.
Vorzugsweise ist die inerte, kondensierende Komponente im Inneren der Säule sowohl dampfförmig als auch flüssig, d. h. in dem unteren heißeren Abschnitt der Säule dampfförmig und in dem oberen, kälteren Abschnitt der Säule zumindestens teilweise kondensiert. In einer der Ausführungsformen ist die inerte, kondensierende Komponente in einer Zone der Säule verdampft, die konventionelle (nicht katalytische) Destillationsstrukturen enthält, und im Inneren einer katalytischen Zone der Säule kondensiert, die beispielsweise katalytische Destillationsstrukturen enthält. Wie vorstehend beschrieben, schließt die Kondensation der inerten, kondensierenden Komponente einen Teil der gasförmigen Reaktanten ein und bringt sie in Kontakt mit dem Katalysator in der Katalysatorzone.
Da schließlich die Reaktionen exotherm ablaufen, wird das Sieden der inerten, kondensierenden Komponente Wärme in Form latenter Verdampfungswärme entfernen, die sich eventuell in einem Überkopf-Kondensatabscheider entfernen läßt. Dieses letztere Merkmal ist besonders nützlich bei der Temperaturregelung, da bei einem vorgegebenen Druck mehr Reaktionswärme lediglich bewirkt, dass mehr aufsiedet. Daher lässt sich die Temperatur einfach über den Druck regeln.
Obgleich die Katalysatorzone vorzugsweise katalytische Destillationsstrukturen aufweist, kann der Katalysator in der Katalysatorzone so angeordnet werden, wie in den US-P-4 847 431; 4 847 430; 4 475 005; 5 338 517 und 5 198 196 dargestellt wird, die hiermit insgesamt als Fundstellen einbezogen sind.
Sofern die inerte, kondensierende Komponente über einen niedrigeren Siedepunkt als die Produkte verfügt, lassen sich die Produkte mühelos in dem Destillationssäulenreaktor als Bodenprodukte abtrennen. Wenn das inerte Lösemittel einen höheren Siedepunkt als die Produkte hat, lassen sich die Produkte am Kopf der Säule als Kondensat oder wie in diesem Fall als ein Azeotrop mit dem inerten Lösemittel abziehen.
Katalytische Destillationsstrukturen und -systeme sind außerdem in den gemeinschaftlich zuerkannten Patentschriften US-P-4 302 356; 4 439 350; 4 443 559; 5 507 468; 5 189 001; 5 262 012; 5 266 546; 5 348 710 und 5 431 890 beschrieben worden, die hiermit insgesamt als Fundstellen einbezogen sind. Speziell haben sich die in den vorgenannten Patentschriften 5 266 546 und 5 431 890 offenbarten Strukturen dann als nützlich erwiesen, wenn große Mengen an gasförmigen Komponenten vorlagen, wie beispielsweise Wasserstoff.
Grundsätzlich wird in den Patentschriften ein fester partikulärer Katalysator offenbart, der von einer porösen Komponente umgeben ist oder in dieser enthalten ist, um die benötigten Flüssigkeits- und Dampfdurchsätze und Katalysatorkontakt ohne unnötigen Druckabfall zu gewähren.
Katalysatoren, die für die Reaktion von CO, CO&sub2; und H&sub2; verwendbar sind, um Methanol zu erzeugen, enthalten Kupfer und Zinkoxide und können andere Modifiziermittel enthalten, wie sie beispielsweise in den US-P-4 766 155 und 4 780 481 dargestellt sind.
Einer der geeigneten Katalysatoren ist der C-79 von United Catalysts Inc., der sich so beschreiben lässt, dass er Kupfer und Zinkoxide auf ¹/&sub4;" Aluminiumoxid-Extrudaten aufweist.
Da es den Anschein hat, dass metallisches Kupfer der aktive Katalysator ist, ist es wünschenswert, den Katalysator vor der Verwendung zu reduzieren, beispielsweise indem Wasserstoffgas durch die Destillationsreaktionssäule in Abwesenheit der anderen Komponenten des Reaktionssystems bei 200º bis 300ºC durchgeleitet wird. Vorzugsweise ist das Molverhältnis von C/Zn 1 oder größer als 1, z. B. bis 10 und der Al-Gehalt beträgt 10 Molprozent oder weniger. Zinkoxid unterstützt die Bildung einer großen metallischen Kupferoberfläche, verlangsamt die Agglomeration der Kupferpartikel, schließt Cu-Gifte ein und reagiert mit Aluminiumoxid unter Hemmung der Dimethylether-Bildung.
Es ist gut bekannt, dass das Vorhandensein von CO&sub2; eine positive Wirkung auf die Geschwindigkeit der Methanolerzeugung der mit Kupfer/Zinkoxid-katalysierten Reaktionen hat. Es konditioniert und hält Schäden von den Katalysatoren ab. Einige Untersuchungen haben gezeigt, dass im Wesentlichen das gesamte Methanol aus der Reaktion von CO&sub2; mit Wasserstoff erzeugt wird. Eine innere Wassergas-Konvertierungsreaktion zwischen dem resultierenden Wasser mit CO erzeugt bei der Methanolerzeugung mehr CO&sub2;. Ohne den Geltungsbereich der Erfindung beschränken zu wollen, ist zur Vereinfachung der folgende Mechanismus vorgeschlagen worden:
CO&sub2; CO2,ads
H&sub2; 2 Hads
CO2,ads + 3 Hads HCOOads
HCOOads + 3 Hads CH&sub3;OH + Oads
CO + Oads CO&sub2;
H&sub2; + Oads H&sub2;O
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass rohes Synthesegas, das höhere Mengen an CO enthält, als Beschickung für die Anlage verwendet werden kann, ohne eine Überhitzung des Katalysators befürchten zu müssen. Jegliche zusätzliche Wärme, die erzeugt wird, bewirkt einfach ein stärkeres Aufsieden.
Bezugnehmend auf die Figur, wird ein vereinfachtes Fließschema einer der Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Dargestellt ist ein Destillationssäulenreaktor 1 mit einem Bett 2 als Kupfer/Zinkoxid-Trägerkatalysator, der in Form von Destillationsstrukturen hergestellt ist. Oberhalb des Bettes 2 befindet sich eine Rektifikationszone 3, die eine standardmäßige inerte Destillationsstruktur enthält, wie beispielsweise Füllkörper, Fraktionierglockenböden oder Siebböden. Unterhalb des Bettes 2 befindet sich eine Abstreiferzone 4, die ebenfalls eine standardmäßige inerte Destillationsstruktur enthält, wie beispielsweise Füllkörper, Fraktionierglockenböden oder Siebböden.
Dem Destillationssäulenreaktor 1 wird über Rohrleitung 13 an einer Stelle oberhalb des Katalysatorbettes 2 flüssiges n-Octan zugeführt. Der gasförmige Wasserstoff, das Kohlenmonoxid und Kohlendioxid werden unterhalb des Bettes 2 über Rohrleitung 5 zugeführt. Das gasförmige Wasserstoff, das Kohlenmonoxid und Kohlendioxid steigen bis in das Bett hoch, wo sie von dem kondensierenden und nach unten abfallenden n-Octan eingeschlossen werden und zu den katalytischen Stellen auf dem Katalysator mitgenommen werden. Der Wasserstoff, das Kohlenmonoxid und im optimalen Fall Kohlendioxid reagieren in dem Bett unter Bildung von Methanol. Der Destillationssäulenreaktor wird bei einem solchen Druck betrieben, dass das n-Octan innerhalb des Bettes siedet.
Methanol und n-Octan werden gemeinsam mit nicht umgesetztem Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid überkopf über Rohrleitung 6 abgenommen und durch einen Dephlegmator 7 geschickt, wo das kondensierbare Methanol und n-Octan abgeschieden werden. Der gasförmige nicht umgesetzte Wasserstoff, das Kohlendioxid und Kohlenmonoxid werden von dem flüssigen Methanol und n-Octan im Abscheider 14 abgetrennt und über Rohrleitung 11 zum Rückführen zu dem Reaktor 1 (nicht gezeigt) entnommen.
In Folge des Abkühlens tritt in dem Abscheider eine Phasentrennung zwischen dem Methanol und dem n-Octan ein, wodurch es möglich ist, das Methanol über Rohrleitung 12 abzuziehen und n-Octan über Rohrleitung 9 abzuziehen, um zu dem Destillationssäulenreaktor zurückgeführt zu werden.
Abgezogene Bodenprodukte werden aus dem Destillationssäulenreaktor 1 über Rohrleitung 10 entnommen, um etwaige Verunreinigungen, schwere Nebenprodukte, zu entfernen und überschüssiges n-Octan auszuwaschen.

Beispiel 1

In dem folgenden Beispiel wurde ein Destillationssäulenreaktor mit einem Durchmesser von 1 inch und einer Höhe von 30 ft verwendet. Es wurden keramische Füllkörper, 5 ft, in den Reaktor gegeben, um den in Form einer Destillationsstruktur hergestellten CuO/ZnO-Katalysator (0,9 lb), 15 ft, zu halten. Der Reaktor wurde mit einer Beschickung von weiteren 5ft keramischer Füllkörper abgedeckt. Der verwendete Katalysator war kommerziell verfügbar als UCI C-79-Methanol- Katalysator in Form von ¹/&sub4;"-Extrudaten. Der Katalysator wurde in die in der US-P- 5 431 890 beschriebene Struktur gegeben, die im Wesentlichen aus flexiblen, halbstarren, offenmaschigen Röhrenelementen bestand, die mit einem partikulären katalytischen Material (Katalysatorkomponente) gefüllt und an beiden Enden verschlossen war, und zwar innig verbunden mit und gehalten von einem Drahtgewebesieb.
Es wurden reiner Wasserstoff und CO verwendet, um die Synthesegasbeschickung zu simulieren die in den Boden des Reaktors eingeführt wurde. Das CO&sub2; wurde in den Reaktor als eine Lösung in dem n-Octan zugeführt. Das CO&sub2; wurde anstelle von Stickstoff für den Überdruck in dem n-Octan-Beschickungstank verwendet. Die in dem Reaktor resultierenden CO&sub2;-Konzentrationen lagen im Bereich von 10 bis 20%. Damit verfügt das CO&sub2; über keine Strömungsgeschwindigkeit.
Das n-Octan/CO&sub2;-Gemisch wurde im oberen Teil der Katalysatorzone zugeführt und das H&sub2;/CO-Gemisch im Boden des Reaktors. Die Säulendrücke wurden auf einen Bereich von 300 bis 500 psig geregelt, woraus in der Säule Temperaturen im Bereich von 350º bis 650ºF resultierten. Das Produkt Methanol wurde vom Kopf der Säule in der Form, wie es gebildet wurde, als ein Azeotrop mit dem Octan-Lösemittel abgenommen. Es wurden keine kontinuierlichen Bodenströme abgezogen mit der Ausnahme einer periodischen Entfernung geringer Mengen, um die Ansammlung etwaiger Schwerstoffe in dem Nachverdampfer auf ein Minimum zu halten. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt. Tabelle II
Die Daten der Stoffbilanz wurden im Durchlauf 2 entnommen und, wie die Ergebnisse in Tabelle III zeigen, gab es ein gutes Gleichgewicht zwischen den eingehenden und ausgehenden Materialien. Tabelle III Stoffbilanz

Beispiel 2

Dieses Beispiel wurde ausgeführt, um den Einfluss der Partikelgröße des Katalysators (Oberfläche) zu bewerten. Es wurden die zuvor beschriebenen Katalysator-Pellets zerkleinert und gesiebt. Als Füllkörper wurden Partikel mit -10 bis +40Mesh verwendet, um die Destillationsstruktur aufzubauen. Die Daten zeigen, dass eine wesentliche Erhöhung in der MeOH-Produktivität mit einer größere Oberfläche erhalten werden kann. Die Bedingungen und Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle IV zusammengestellt. Tabelle IV

Claims

1. Verfahren für die Herstellung von Methanol, umfassend die Schritte:

(a) Zuführen einer inerten, kondensierenden Komponente als einen Flüssigstrom zu einem Destillationssäulenreaktor mit einer Destillationsreaktionszone, wobei die inerte, kondensierende Komponente bei den in dem Destillationssäulenreaktor herrschenden Bedingungen siedet;

(b) Zuführen von Kohlenmonoxid und Wasserstoff oder Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff zu einem Destillationssäulenreaktor und

(c) gleichzeitig in dem Destillationssäulenreaktor:

(i) Sieden der inerten, kondensierenden Komponente und Refluxieren der inerten, kondensierenden Komponente, so dass ein Teil der inerten Komponente in der Destillationsreaktionszone kondensiert;

(ii) Kontaktieren des CO und H&sub2; oder CO, CO&sub2; und H&sub2; und der inerten, kondensierenden Komponente mit einem festen partikulären Katalysator in der Destillationsreaktionszone unter Bedingungen in dem Reaktor, bei denen das CO, CO&sub2; und H&sub2; im dampfförmigen Zustand vorliegen, sowie Umsetzen eines Teils des CO und/oder CO&sub2; und H&sub2; unter Erzeugung von Methanol, sowie

(iii) Abziehen von Überkopfprodukten, die Methanol, ein inertes, kondensierendes Mittel und nicht umgesetztes CO, CO&sub2; oder Wasserstoff enthalten, sowie

(d) Abtrennen des Methanols von dem Kohlenmonoxid, Kohlendioxid oder Wasserstoff.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die inerte, kondensierende Komponente einen höheren Siedepunkt als Methanol hat und das Methanol aus dem Destillationssäulenreaktor zusammen mit dieser inerten Komponente als Überkopfprodukte abgezogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Überkopfprodukte gekühlt werden, um die inerte, kondensierende Komponente zu kondensieren, wobei das Methanol weitgehend von der inerten, kondensierenden Komponente in einem Separatorzylinder abgetrennt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die inerte, kondensierende Komponente und etwaiges, nicht umgesetztes Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff als Überkopfprodukte abgenommen und die Überkopfprodukte gekühlt werden, um die inerte Komponente zu kondensieren, und wobei das Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und der Wasserstoff von der inerten Komponente in einem Separatorzylinder abgetrennt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem mindestens ein Teil des Kohlenmonoxids, Kohlendioxids und Wasserstoff mindestens teilweise in der inerten, kondensierenden Komponente löslich sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der feste partikuläre Katalysator als eine katalytische Destillationsstruktur hergestellt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der feste partikuläre Katalysator Kupfer- und Zinkoxide aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die inerte, kondensierende Komponente C&sub7;-C&sub1;&sub2;-Paraffinkohlenwasserstoffe aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem die Kupfer- und Zinkoxide vor der Einführung der Beschickung reduziert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem Methanol in der inerten, kondensierenden Komponente bei den Temperaturen in dem Destillationssäulenreaktor besser löslich ist als bei niedrigeren Temperaturen und das Methanol und die inerte, kondensierende Komponente als Überkopfprodukte aus dem Destillationssäulenreaktor abgezogen werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Überkopfprodukte gekühlt werden, um die inerte, kondensierende Komponente zu kondensieren, und wobei das Methanol und das von der inerten, kondensierenden Komponente in einem Separatorzylinder abgetrennte Methanol durch eine Phasenabscheidung des Methanols und der inerten, kondensierenden Komponente getrennt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die inerte, kondensierende Komponente n-Octan aufweist.

13. Verfahren für die Herstellung von Methanol nach Anspruch 12, umfassend die Schritte:

(a) Zuführen von n-Octan als ein Flüssigstrom zu einem Destillationssäulenreaktor mit einer Destillationsreaktionszone, wobei die inerte, kondensierende Komponente bei den in dem Destillationssäulenreaktor herrschenden Bedingungen siedet;

(b) Zuführen von Kohlenmonoxid und Wasserstoff oder Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff zu einem Destillationssäulenreaktor, wobei das Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und der Wasserstoff bei den in dem Reaktor vorherrschenden Bedingungen Dämpfe sind; und

(c) gleichzeitig in dem Destillationssäulenreaktor:

(i) Siedenlassen und Refluxieren des n-Octans, so dass ein Teil des n-Octans in der Destillationsreaktionszone kondensiert;

(ii) Kontaktieren des n-Octans und des Kohlenmonoxids und Wasserstoffs oder Kohlenmonoxids, Kohlendioxids und Wasserstoffs mit einem festen partikulären Katalysator in der Destillationsreaktionszone, wodurch ein Teil des Kohlenmonoxids und/oder Kohlendioxids und Wasserstoffs unter Erzeugung von Methanol umgesetzt wird, sowie

(iii) Abziehen von Überkopfprodukten, die Methanol, n-Octan und nicht umgesetztes CO, CO&sub2; oder Wasserstoff enthalten;

(d) Abtrennen des Methanols von dem Kohlenmonoxid, Kohlendioxid oder Wasserstoff, sowie

(e) Kühlen der Überkopfprodukte, um das n-Octan und das Methanol zu kondensieren, wodurch eine weitgehende Flüssigphasentrennung des Methanols von dem n-Octan bewirkt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem der feste partikuläre Katalysator Kupfer- und Zinkoxide auf einem Aluminiumoxid-Träger aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem die Kupfer- und Zinkoxide vor der Einführung der Beschickung reduziert werden.