ES2211610T3 - Procedimiento para la produccion de metanol. - Google Patents
Procedimiento para la produccion de metanol.Info
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Abstract
Procedimiento para la síntesis de metanol a partir de hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono bajo presión con al menos una etapa de síntesis, que contiene al menos un reactor de metanol llenado con catalizador, en donde, en el caso de varias etapas, al menos una etapa está equipada con un condensador y en donde todas las etapas de síntesis están equipadas con una propia salida del producto para metanol y un propio intercambiador de calor gas/gas para la transmisión de energía calorífica de la mezcla gaseosa que abandona el reactor de metanol hacia la mezcla gaseosa prevista para ser utilizada en el reactor de metanol, caracterizado porque en al menos una etapa de síntesis la mezcla gaseosa determinada para ser utilizada en un reactor de metanol llenado con catalizador se calienta en un calentador adicional de compensación directamente antes de añadirla en dicho reactor de metanol.
Description
Procedimiento para la producción de metanol.
La invención se refiere a un procedimiento para
la síntesis de metanol a partir de hidrógeno, monóxido de carbono y
dióxido de carbono bajo presión, con al menos una etapa de síntesis
del género indicado en el preámbulo de la reivindicación 1.
Se conoce una serie de instalaciones o bien de
procedimientos para la síntesis catalítica de metanol, haciéndose
mención aquí, a modo de ejemplo para la cantidad de soluciones, de
los documentos DE-21 17 060, DE-25
29 591, DE-32 20 995, DE-35 18 362,
US-2 904 575 y el documento DE-41 00
632.
Del documento WO 97/31707 se conoce un
procedimiento, en el cual está dispuesto un calentador de
compensación delante de un intercambiador de calor
gas-gas correspondiente, reduciéndose la diferencia
de temperatura de este último y aumentando así su superficie.
Mediante la presente invención debería evitarse un aumento de
superficie de ese tipo. En el documento WO 97/31707 también se
describe una tecnología, en la que el intercambiador de calor está
integrado en el reactor, lo que hace forzosamente necesario un
intercambiador de calor adicional, dado que, caso contrario, las
condiciones de reacción son inestables.
En el documento DE-40 28 750 de
la solicitante se utiliza un horno (allí 6) para alcanzar la
temperatura de reacción necesaria en la entrada del reactor
adiabático y como calentador indirecto para una caldera de
ebullición (allí 11) en la destilación. Allí sólo se emplea una
pequeña parte del calor de reacción del reactor para calentar los
gases de inicio de la reacción. La caldera de ebullición sólo sirve
allí para acelerar la posterior destilación.
En el documento DE-40 04 862 de
la solicitante se describe un intercambiador de calor adicional, el
que, sin embargo, se emplea allí sólo como intercambiador de calor
de arranque, pero cuyo uso no implica una reducción de las demás
superficies del intercambiador de calor.
Tal como se describió en el documento
DE-41 00 632, es ventajoso emplear varias etapas de
síntesis con reactores, extraer por condensación su metanol
producido, separarlo del gas de síntesis y retirarlo como corriente
de producto metanol separada hacia cada uno de los reactores. Al
enfriarse la mezcla de metanol-gas de síntesis que
abandona los reactores, resulta rentable utilizar, al menos en
parte, el calor a suministrar para calentar previamente las
corrientes de entrada en los respectivos reactores por medio de
intercambiadores de calor gas/gas.
Sin embargo, a través de años de operación
resulta desventajoso que el material catalizador empleado
habitualmente en los reactores de metanol modifique su actividad
con el paso del tiempo, de modo que se requieran temperaturas cada
vez más elevadas del reactor para alcanzar un rendimiento óptimo y
en donde, después de cierto tiempo, en las zonas que suceden a las
zonas de entrada de gas de los reactores, ya no es posible alcanzar
dichas temperaturas más elevadas del reactor. Debido al reducido
grado de conversión de la reacción, se produce tanto una menor
cantidad de metanol, como también una menor cantidad de vapor que
el que habitualmente se genera como subproducto durante el
enfriamiento de los reactores de metanol.
La misión de la invención es superar las
desventajas mencionadas y, en especial, crear la posibilidad de
ahorrar superficie del intercambiador de calor y/o aumentar el
rendimiento, considerando particularmente la cambiante actividad
del catalizador.
Con un procedimiento del tipo designado al
comienzo se cumple esta misión de acuerdo con la invención a través
de los rasgos caracterizantes de la reivindicación 1. En este caso
se prevé que, en al menos una etapa de síntesis, la mezcla gaseosa
prevista para uso en un reactor de metanol llenado con catalizador,
se caliente en un calentador de compensación adicional directamente
antes de añadirla a dicho reactor de metanol.
Ejecuciones de la invención consisten, entre
otros, en que:
- -
- se mide la temperatura de la mezcla gaseosa prevista para uso en los reactores llenos de catalizador, después de su calentamiento a través del calentador de compensación adicional,
- -
- puede regularse el suministro de calor del calentador de compensación adicional, y
- -
- el calentador de compensación adicional se calienta con un medio externo, por ejemplo vapor.
La ventaja principal de un modo de proceder de
este tipo radica en que el intercambiador de calor gas/gas, que
enfría la corriente que sale del reactor respecto de la corriente
que ingresa, puede dimensionarse en un tamaño claramente menor. De
modo sorprendente, también se observa que, con una actividad del
catalizador decreciente, siempre puede lograrse un rendimiento
óptimo mediante el reajuste de la temperatura de entrada en el
reactor.
Dado que un calentador de compensación, por
ejemplo calentado a vapor, presenta propiedades de transmisión de
calor mucho mejores que un intercambiador de calor gas/gas, y
también dado que la reserva de seguridad necesaria sólo queda a
cargo del calentador de compensación, finalmente se produce incluso
un ahorro de gastos de inversión. Además, se demuestra que la
cantidad de vapor que debe emplearse en el calentador de
compensación es menor a lo largo de la vida útil del catalizador
que la pérdida de subproducto para el caso de mermas a causa de un
menor rendimiento de reacción. De esta manera, a pesar de la demanda
adicional de vapor, finalmente aumenta la cantidad de vapor
generada. Además, se demuestra que el período de puesta en marcha
de una instalación de este tipo puede acortarse considerablemente
cuando se pueden utilizar calentadores de compensación como
calentadores de arranque.
Otras ventajas, detalles y características de la
invención resultan de la posterior descripción, así como del
dibujo. Éste muestra en una representación simplificada una de las
varias etapas, por lo general idénticas, de una instalación para la
síntesis de metanol.
Para la condensación del gas de aplicación
designado con 1, se prevé un condensador 2, habiéndose previsto en
el recorrido ulterior del gas un intercambiador de calor gas/gas 3
para precalentar el gas de aplicación. El gas precalentado de esta
manera es guiado a través del conducto 4 a un calentador de
compensación 5, que calienta el gas de aplicación 1 a la temperatura
deseada. Para medir la temperatura se dispone en el conducto de
alimentación 6 un dispositivo de medición y regulación de la
temperatura 7, en donde por medio de una válvula de regulación de
vapor 8 se regula el suministro de vapor 9 de modo que siempre pueda
ajustarse una temperatura óptima de entrada de gas en el reactor de
metanol 10 llenado con catalizador.
En el reactor de metanol 10 llenado con
catalizador, el gas de aplicación reacciona generando calor. El
calor de la reacción se emplea para generar vapor 12 a partir del
agua de alimentación 11. El gas producto 13 caliente cede una parte
de su energía calorífica en el intercambiador de calor gas/gas 3. El
metanol gaseoso generado en el reactor se extrae por condensación
del gas de síntesis en el condensador de metanol 14, se separa del
gas de síntesis en el separador de condensado 15 y se evacua como
metanol producto 16. El gas de síntesis 17 restante puede continuar
utilizándose en la siguiente etapa.
En la instalación según la invención, la
regulación de la reacción en el reactor de metanol 10 se realiza
principalmente mediante un regulador de presión no representado con
mayor detalle en la figura, para el medio de refrigeración (agua 11
o vapor 12), que rodea los tubos llenos con catalizador. Si se
reduce la actividad del catalizador, es necesario elevar todo el
nivel de temperatura en el reactor, lo cual se realiza aumentando
la presión del medio de refrigeración, con lo que aumenta la
temperatura de evaporación del medio de refrigeración. De ese modo
aumenta la temperatura en el catalizador y también aumenta la
temperatura de salida 13.
A través del intercambiador de calor 3 también
aumenta la temperatura en el conducto 4, pero no en la medida
necesaria para alcanzar óptimas condiciones de reacción. Esto se
logra mediante el calentador de compensación 5. Obviamente, el
calentador de compensación 5 cumple con la misión esencial de evitar
la necesidad de superficie del intercambiador de calor gas/gas 3,
por un lado, porque se incrementa la diferencia de temperatura y,
por otro, porque puede prescindirse de la usual reserva de
seguridad, especialmente porque el traspaso de calor en el
calentador de compensación mejora en un factor siete. El adicional
de superficie, por lo tanto, es allí mucho menor que en el
intercambiador de calor, lo que representa una ventaja esencial de
la presente invención.
Por supuesto, aún deben modificarse muchos
aspectos del ejemplo de realización descrito. De este modo, por
ejemplo el calentador de compensación puede estar conformado
eventualmente de dos etapas y, similares.
Claims (4)
1. Procedimiento para la síntesis de metanol a
partir de hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono bajo
presión con al menos una etapa de síntesis, que contiene al menos
un reactor de metanol llenado con catalizador, en donde, en el caso
de varias etapas, al menos una etapa está equipada con un
condensador y en donde todas las etapas de síntesis están equipadas
con una propia salida del producto para metanol y un propio
intercambiador de calor gas/gas para la transmisión de energía
calorífica de la mezcla gaseosa que abandona el reactor de metanol
hacia la mezcla gaseosa prevista para ser utilizada en el reactor de
metanol, caracterizado porque en al menos una etapa de
síntesis la mezcla gaseosa determinada para ser utilizada en un
reactor de metanol llenado con catalizador se calienta en un
calentador adicional de compensación directamente antes de añadirla
en dicho reactor de metanol.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque la temperatura de la mezcla gaseosa
prevista para ser utilizada en un reactor de metanol llenado con
catalizador se mide después de ser calentada por el calentador de
compensación.
3. Procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque puede regularse
el suministro de calor del calentador de compensación.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
calentador de compensación se calienta con un medio externo, con
preferencia vapor.
Applications Claiming Priority (4)
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