EA043865B1 - METHOD AND REACTION SYSTEM FOR PRODUCING METHANOL - Google Patents
METHOD AND REACTION SYSTEM FOR PRODUCING METHANOL Download PDFInfo
- Publication number
- EA043865B1 EA043865B1 EA202292167 EA043865B1 EA 043865 B1 EA043865 B1 EA 043865B1 EA 202292167 EA202292167 EA 202292167 EA 043865 B1 EA043865 B1 EA 043865B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- methanol
- gas
- synthesis
- stream
- effluent
- Prior art date
Links
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 252
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 89
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 78
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 70
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 16
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 14
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000012042 active reagent Substances 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
Description
Изобретение относится к способу для получения метанола путем каталитической конверсии синтезгаза для производства метанола и реакционной системе для осуществления указанного способа.The invention relates to a method for producing methanol by catalytic conversion of synthesis gas for the production of methanol and a reaction system for implementing this method.
В частности, в соответствии с настоящим изобретением получение метанола осуществляют в двух реакционных установках, при этом первая установка работает в прямоточном режиме на свежем синтезгазе, который, при необходимости, смешивают с непрореагировавшим синтез-газом, выделенным из выходящего потока второй реакционной установки, а вторая установка работает в контуре синтеза на непрореагировавшем синтез-газе, при необходимости, смешанном со свежим синтез-газом.In particular, in accordance with the present invention, the production of methanol is carried out in two reaction units, with the first unit operating in direct-flow mode on fresh synthesis gas, which, if necessary, is mixed with unreacted synthesis gas isolated from the effluent of the second reaction unit, and the second The plant operates in a synthesis loop using unreacted synthesis gas, if necessary mixed with fresh synthesis gas.
Реакция оксидов углерода и водорода с образованием метанола имеет ограниченное равновесие, и уровень конверсии синтез-газа в метанол при одноразовом прохождении через катализатор синтеза метанола является относительно низким, даже при использовании высокоактивного синтез-газа.The reaction of carbon oxides and hydrogen to form methanol has limited equilibrium, and the level of conversion of synthesis gas to methanol upon passing through the methanol synthesis catalyst is relatively low, even when using highly active synthesis gas.
Так как при процессе конверсии с одноразовым прохождением производятся низкие количества метанола, как правило, непрореагировавший синтез-газ, выделенный из выходящего реакционного потока, рециркулируют и разбавляют им свежий синтез-газ.Since the one-pass conversion process produces low amounts of methanol, typically the unreacted synthesis gas separated from the reaction effluent is recycled and diluted into fresh synthesis gas.
В результате этого, как правило, получают так называемый контур синтеза метанола, где один или более реакторов, расположенных последовательно, работают на свежем синтез-газе, разбавленном рециркулируемым непрореагировавшим газом в сепараторе, выделенным из выходящего потока, или выходящим потоком из реактора, содержащим метанол и непрореагировавший синтез-газ. Обычно отношение рециркулирующего потока (рециркулируемый газ:свежий исходный синтез-газ) составляет от 1:1 до 7:1 в рамках нормальной практики.This typically results in a so-called methanol synthesis loop, where one or more reactors in series are operated with fresh synthesis gas diluted with recirculated unreacted separator gas separated from the effluent or reactor effluent containing methanol. and unreacted synthesis gas. Typically the recycle stream ratio (recycle gas:fresh feed syngas) is between 1:1 and 7:1 as part of normal practice.
В схемах процесса получения метанола с прямоточной реакционной установкой и реакционной установкой, работающей на рециркулируемом не вступившем в реакцию сырье синтеза из контуре синтеза метанола, оптимальные составы газа могут быть заданы для прямоточной реакционной установки или реакционной установки, работающей на рециркулируемом не вступившем в реакцию сырье синтеза из контуре синтеза метанола, за счет рециркулируемого газа и обводного сырьевого газа. Поток, выходящий из прямоточной реакционной установки, смешивают с потоком, выходящим из реакционного блока в контуре синтеза. Полученный метанол отделяют от смешанного выходящего потока после охлаждения по ходу процесса перед сепаратором. Отделенный непрореагировавший синтез-газ, который содержится в смешанном потоке, выходящем из реакционных установок, рециркулируют в реакционную установку в контуре синтеза.In methanol production schemes with a once-through reaction unit and a reaction unit operating on recirculated unreacted synthesis feedstock from the methanol synthesis loop, optimal gas compositions can be specified for the once-through reaction unit or the reaction unit operating on recirculated unreacted synthesis feedstock from the methanol synthesis loop, due to recirculated gas and bypass feed gas. The effluent from the once-through reaction unit is mixed with the effluent from the reaction block in the synthesis loop. The resulting methanol is separated from the mixed effluent after in-process cooling before the separator. The separated unreacted synthesis gas, which is contained in the mixed stream leaving the reaction units, is recycled to the reaction unit in the synthesis loop.
В целях экономии оборудования охлаждение и сепарацию отходящего газа с содержанием метанола можно производить в комбинированной линии охлаждения. Тем не менее, комбинированная охлаждающая линия будет смешивать два разных вида оборотных газов, т.е. один из прямоточной реакционной установки, и еще один из реакционной установки контура синтеза. Для предотвращения накопления инертных газов часть объединенного непрореагировавшего оборотного синтез-газа необходимо удалить из контура, за счет чего будет удалено больше активных реагентов, чем это необходимо.In order to save equipment, cooling and separation of exhaust gas containing methanol can be carried out in a combined cooling line. However, a combination refrigeration line will mix two different types of circulating gases, i.e. one from the once-through reaction unit, and one from the synthesis loop reaction unit. To prevent the accumulation of inert gases, a portion of the combined unreacted recycle synthesis gas must be removed from the loop, thereby removing more active reagents than necessary.
Для упрощения в последующем описании и формуле изобретения прямоточная реакционная установка называется первой реакционной установкой синтеза метанола, а реакционная установка контура синтеза называется второй реакционной установкой синтеза метанола.For simplicity, in the following description and claims, the once-through reaction unit is referred to as the first methanol synthesis reaction unit, and the synthesis loop reaction unit is referred to as the second methanol synthesis reaction unit.
При использовании по тексту описания и формулы в настоящем документе термин катализатор синтеза метанола относится к любому катализатору, обладающему активностью при конверсии водорода, монооксида углерода и диоксида углерода в метанол. Такие катализаторы не входят в область действия изобретения и подробно описаны в патентной литературе.As used throughout the description and claims herein, the term methanol synthesis catalyst refers to any catalyst having activity in converting hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide to methanol. Such catalysts are outside the scope of the invention and are described in detail in the patent literature.
В качестве катализаторов синтеза метанола в изобретении могут быть использованы, например, известные цинк-медные катализаторы.As catalysts for the synthesis of methanol in the invention, for example, known zinc-copper catalysts can be used.
Таким образом, основной принцип изобретения заключается в отводе горячего продувочного газа из потока, выходящего из второй реакционной установки синтеза метанола, до того, как выходящий поток будет объединен с выходящим потоком из первой реакционной установки.Thus, the basic principle of the invention is to remove hot purge gas from the effluent stream from the second methanol synthesis reaction unit before the effluent stream is combined with the effluent stream from the first reaction unit.
Горячий продувочный газ позволит объединить оборудование на линии охлаждения при самом высоком содержании инертных компонентов и самой низкой активности, что позволит более эффективно осуществлять продувку без потери слишком большого количества реагентов только с одним дополнительным небольшим охладителем.Hot purge gas will allow cooling line equipment to combine at the highest inert content and lowest activity, allowing for more efficient purge without wasting too many reactants with only one additional small cooler.
Термин инертные вещества относится к компонентам, содержащимся в синтезированном газообразном метаноле, которые не вступают в химическую реакцию при синтезе метанола.The term inerts refers to components contained in the synthesized methanol gas that do not react chemically during the synthesis of methanol.
Соответственно, настоящее изобретение относится к способу получения метанола, включающему следующие этапы:Accordingly, the present invention relates to a process for producing methanol, comprising the following steps:
a) предоставление свежего синтез-газа для производства метанола, содержащего водород, монооксид углерода и диоксид углерода;a) provision of fresh synthesis gas for the production of methanol containing hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide;
b) введение и вступление в реакцию потока свежего синтез-газа для производства метанола в первую реакционную установку для производства метанола в присутствии катализатора синтеза метанола и получение первого выходящего потока, содержащего метанол и непрореагировавший синтез-газ;b) introducing and reacting a fresh methanol synthesis gas stream into a first methanol production reaction unit in the presence of a methanol synthesis catalyst and producing a first effluent stream containing methanol and unreacted synthesis gas;
c) предоставление потока рециркулирующего газа, содержащего непрореагировавший синтез-газ для производства метанола, содержащийся в первом выходящем потоке, и непрореагировавший синтез-c) providing a recycle gas stream containing unreacted methanol synthesis gas contained in the first effluent stream and unreacted synthesis gas
- 1 043865 газ для производства метанола из второй реакционной установки синтеза метанола;- 1 043865 gas for the production of methanol from the second reaction unit for methanol synthesis;
d) введение и вступление в реакцию потока рециркулирующего газа во вторую реакционную установку синтеза метанола в присутствии катализатора синтеза метанола;d) introducing and reacting the recycle gas stream into a second methanol synthesis reaction unit in the presence of a methanol synthesis catalyst;
e) отвод второго выходящего потока, содержащего метанол и непрореагировавший синтез-газ для производства метанола из второй реакционной установки синтеза метанола;e) withdrawing a second effluent stream containing methanol and unreacted synthesis gas for producing methanol from the second methanol synthesis reaction unit;
f) объединение первого и части второго выходящих потоков;f) combining the first and part of the second output streams;
g) охлаждение и сепарация объединенного выходящего потока на метанолсодержащий жидкий поток и рециркулирующий поток; иg) cooling and separating the combined effluent stream into a methanol-containing liquid stream and a recycle stream; And
h) отвод оставшейся части второго выходящего потока из потока продувочного газа, причем перед объединением первого и второго выходящих потоков оставшуюся часть второго выходящего потока отводят в виде потока продувочного газа.h) withdrawing the remainder of the second effluent stream from the purge gas stream, wherein the remainder of the second effluent stream is diverted as a purge gas stream before combining the first and second effluent streams.
В некоторых областях применениях способа согласно настоящему изобретению желательно будет скорректировать модуль свежего синтез-газа М=(Н2-СО2)/(СО+СО2) путем добавления в газ водорода. Водород можно извлекать из продувочного газа и возвращать в процесс по ходу процесса перед компрессором синтез-газа.In some applications of the process of the present invention, it will be desirable to adjust the modulus of the fresh synthesis gas M=(H 2 -CO2)/(CO+CO2) by adding hydrogen to the gas. Hydrogen can be recovered from the purge gas and returned to the process downstream of the synthesis gas compressor.
Таким образом, в варианте осуществления изобретения по меньшей мере часть водорода, содержащегося в потоке продувочного газа, извлекают и возвращают на этап b).Thus, in an embodiment of the invention, at least a portion of the hydrogen contained in the purge gas stream is recovered and returned to step b).
Чтобы обеспечить оптимальные условия для реакции с метанолом в первой установке синтеза метанола, в одном из вариантов осуществления изобретения часть рециркулирующего потока вводят в первую реакционную установку синтеза метанола.To provide optimal conditions for reaction with methanol in the first methanol synthesis unit, in one embodiment of the invention, a portion of the recycle stream is introduced into the first methanol synthesis reaction unit.
В еще одном варианте осуществления часть свежего синтез-газа для производства метанола вводят во вторую реакционную установку синтеза метанола, чтобы обеспечить оптимальные условия во второй установке синтеза метанола.In yet another embodiment, a portion of the fresh methanol synthesis gas is introduced into a second methanol synthesis reaction unit to provide optimal conditions in the second methanol synthesis unit.
Первая и вторая реакционные установки синтеза метанола могут содержать один или более реакторов, которые по выбору могут быть представлены кипящими водоохлаждаемыми реакторами, газоохлаждаемыми реакторами, охладительными реакторами и адиабатическими реакторами, соединенными последовательно и/или параллельно.The first and second methanol synthesis reaction units may contain one or more reactors, which may optionally be boiling water-cooled reactors, gas-cooled reactors, cooling reactors and adiabatic reactors connected in series and/or parallel.
Также настоящим изобретением предоставляется реакционная система для применения в способе получения метанола, причем указанная система содержит пе рвую и вторую реакционные установки синтеза метанола, каждая из которых содержит катализатор синтеза метанола;Also provided by the present invention is a reaction system for use in a process for producing methanol, said system comprising: first and second methanol synthesis reaction units, each of which contains a methanol synthesis catalyst;
ка нал подачи потока технологического газа для введения потока технологического газа из свежего синтез-газа в первую реакционную установку синтеза метанола и канал рециркуляции для рециркуляции непрореагировавшего синтез-газа во вторую реакционную установку синтеза метанола;a process gas flow supply path for introducing a process gas stream from the fresh synthesis gas into the first methanol synthesis reaction unit and a recirculation channel for recycling unreacted synthesis gas into the second methanol synthesis reaction unit;
пе рвый канал выходящего потока для отвода и переноса первого выходящего потока, содержащего метанол, из первой реакционной установки в точку смешивания и второй канал выходящего потока для отвода второго выходящего потока, содержащего метанол, из второй реакционной установки;a first effluent passage for withdrawing and transferring a first effluent stream containing methanol from the first reaction unit to a mixing point and a second effluent conduit for withdrawing a second effluent stream containing methanol from the second reaction unit;
ср едство разделения, расположенное по ходу процесса после точки смешивания во втором канале выходящего потока, для отделения метанола от непрореагировавшего синтез-газа;separation means located downstream of the mixing point in the second effluent channel for separating the methanol from the unreacted synthesis gas;
циркуляционный насос, расположенный в канале рециркуляции между устройствами сепарации, расположенными по ходу процесса после второй реакционной установки синтеза метанола; и линию продувочного газа, соединенную с каналом рециркуляции и расположенную по ходу процесса перед точкой смешивания во втором канале выходящего потока.a circulation pump located in the recirculation channel between separation devices located along the process after the second reaction unit for methanol synthesis; and a purge gas line connected to the recirculation channel and located downstream of the mixing point in the second effluent channel.
В одном из вариантов осуществления изобретения реакционной системы по изобретению линия продувочного газа соединена с блоком восстановления водорода.In one embodiment of the reaction system of the invention, a purge gas line is connected to a hydrogen recovery unit.
В одном из вариантов осуществления изобретения канал соединен с установкой восстановления водорода и с каналом потока технологического газа для переноса водорода в поток свежего синтез-газа.In one embodiment of the invention, the channel is connected to a hydrogen recovery unit and to a process gas flow channel to transfer hydrogen to the fresh synthesis gas stream.
В одном из вариантов осуществления изобретения реакционная система дополнительно содержит канал, соединенный с установкой восстановления водорода и с каналом потока технологического газа для переноса водорода в поток свежего синтез-газа.In one embodiment of the invention, the reaction system further includes a channel connected to the hydrogen recovery unit and to the process gas flow channel for transferring hydrogen to the fresh synthesis gas stream.
В одном из вариантов осуществления изобретения реакционная система дополнительно содержит канал разделения потока для подачи части непрореагировавшего синтез-газа из канала рециркуляции к каналу подачи потока технологического газа.In one embodiment of the invention, the reaction system further includes a flow separation channel for supplying a portion of the unreacted synthesis gas from the recirculation channel to the process gas flow supply channel.
В одном из вариантов осуществления изобретения реакционная система дополнительно содержит канал разделения потока для подачи части технологического потока свежего синтез-газа в канал рециркуляции.In one embodiment of the invention, the reaction system further comprises a flow separation channel for supplying a portion of the fresh synthesis gas process stream to a recycle channel.
В соответствии с вариантами осуществления, приведенными выше, первая и вторая реакционные установки могут содержать один или более реакторов синтеза метанола, выбранных из кипящих водоохлаждаемых реакторов, газоохлаждаемых реакторов, охладительных реакторов и адиабатических реакторов, соединенных последовательно и/или параллельно.In accordance with the embodiments above, the first and second reaction units may comprise one or more methanol synthesis reactors selected from boiling water-cooled reactors, gas-cooled reactors, cooling reactors and adiabatic reactors connected in series and/or parallel.
--
Claims (11)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DKPA202000146 | 2020-02-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA043865B1 true EA043865B1 (en) | 2023-06-30 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2012385744B2 (en) | Process and reaction system for the preparation of methanol | |
| CA3006755C (en) | Methanol process | |
| KR102556774B1 (en) | Ammonia process using improved conversion process | |
| CN101454263B (en) | Methanol production process and system | |
| EA034987B1 (en) | Process for producing methanol | |
| AU2019269094B2 (en) | Process for synthesising methanol | |
| RU2564818C2 (en) | Method and device for obtaining methanol with application of isothermal catalytic layers | |
| GB2560784A (en) | Method for revamping a methanol process | |
| CA2911306A1 (en) | Process for the preparation of methanol in parallel reactors | |
| GB2568128A (en) | Methanol synthesis process | |
| EA043865B1 (en) | METHOD AND REACTION SYSTEM FOR PRODUCING METHANOL | |
| JP7488344B2 (en) | METHOD AND REACTOR FOR METHANOL PRODUCTION | |
| US11306048B2 (en) | Process and a plant for the production of methanol | |
| US20210246021A1 (en) | Method and device for carrying out a water-gas shift reactor | |
| US4433066A (en) | Method for the preparation of high-caloric gases, particularly methane, by means of a catalyst fluidized bed | |
| JP2022091692A (en) | Device and method for producing dimethyl carbonate | |
| DK202000314A1 (en) | Process and Reaction System for the Preparation of Methanol | |
| WO2022218815A1 (en) | Improved cycle gas process for preparation of ethylene oxide from ethanol | |
| JPWO2021156179A5 (en) |