JP2001097905A - Method for producing methanol - Google Patents

Method for producing methanol

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing methanol capable of increasing production of methanol by effectively using excessive hydrogen in a gas formed in a reformer, capable of reducing discharge of carbon dioxide by effectively utilizing carbon dioxide and capable of decreasing an amount of steam to be fed to the reformer. SOLUTION: This method for producing methanol comprises a synthesis gas formation process for feeding a raw material gas comprising a hydrocarbon as a main component through a humidifier to the reformer, supplying steam to the humidifier and reacting the hydrocarbon with the steam to form a synthesis gas consisting essentially of hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide, a crude methanol synthesis process for reacting the synthesis gas on a methanol synthesis catalyst to synthesize crude methanol and a distillation process for distilling liquid crude methanol recovered from the synthesis process and separating liquid waste containing a low-boiling organic compound and a high-boiling organic compound from purified methanol. Carbon dioxide is supplied to at least one channel of a channel at the upstream side of the humidifier and a channel between the humidifier and the reformer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、メタノールの製造
方法に関し、特に二酸化炭素を利用してメタノールの増
産化等を図ったメタノールの製造方法に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing methanol, and more particularly, to a method for producing methanol using carbon dioxide to increase the production of methanol.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明はメタノールの製造方法に関し、
特に二酸化炭素を利用してメタノールの増産化等を図っ
たメタノールの製造方法に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing methanol,
In particular, the present invention relates to a method for producing methanol in which the production of methanol is increased using carbon dioxide.

【0003】特開平1−180841号公報には、以下
に説明する工程により天然ガス等の炭化水素からメタノ
ール(CH3 OH)を製造する方法が開示されている。
[0003] Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-180841 discloses a method for producing methanol (CH 3 OH) from hydrocarbons such as natural gas by the steps described below.

【0004】(合成ガス生成工程)まず、改質器におい
てガス状炭化水素または液状の炭化水素を気化したガス
状炭化水素と水蒸気とをニッケル系触媒下、所定の温度
にて反応させ、水素(H2),一酸化炭素(CO)及び
二酸化炭素(CO2 )を主成分とする合成ガスを生成す
る。
(Syngas Generation Step) First, a gaseous hydrocarbon or a gaseous hydrocarbon which has been vaporized from a liquid hydrocarbon is reacted with steam in a reformer at a predetermined temperature under a nickel-based catalyst to obtain hydrogen ( H 2 ), a synthesis gas containing carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 ) as main components is generated.

【0005】前記炭化水素は、前記改質器の上流側に配
置された加湿器で水蒸気が添加され、さらにボイラ等で
作られた過熱水蒸気が供給され、炭化水素および水蒸気
を含むガスとして前記改質器に導入される。
[0005] The hydrocarbon is added with steam in a humidifier arranged on the upstream side of the reformer, and further supplied with superheated steam produced by a boiler or the like, and is converted into a gas containing hydrocarbons and steam. Introduced into the genitalia.

【0006】前記水蒸気改質反応は、吸熱反応であるた
め、前記改質器は合成ガスの生成過程で外部から加熱さ
れる。
[0006] Since the steam reforming reaction is an endothermic reaction, the reformer is heated from the outside in the process of producing synthesis gas.

【0007】(粗メタノール合成工程)メタノール合成
触媒上で前記合成ガスを所定の圧力、温度で一酸化炭素
と水素または二酸化炭素と水素とを反応させて粗メタノ
ールを合成する。
(Crude Methanol Synthesis Step) On the methanol synthesis catalyst, the synthesis gas is reacted at predetermined pressure and temperature with carbon monoxide and hydrogen or carbon dioxide and hydrogen to synthesize crude methanol.

【0008】(蒸留工程)前記合成工程で回収した液状
の粗メタノールを1塔又は2塔以上の蒸留塔で蒸留し
て、メタノールよりも沸点の低い有機化合物(以下、低
沸点有機化合物という),有機酸及びメタノールよりも
沸点の高い有機化合物(以下、高沸点有機化合物とい
う)を含む廃水と、精製メタノールとに分離する。
(Distillation step) The liquid crude methanol recovered in the above synthesis step is distilled in one or more distillation columns, and an organic compound having a boiling point lower than that of methanol (hereinafter referred to as a low boiling organic compound), Waste water containing an organic compound having an boiling point higher than that of the organic acid and methanol (hereinafter, referred to as a high boiling point organic compound) is separated into purified methanol.

【0009】前述した各工程を経ることによりメタノー
ルを製造する。
[0009] Methanol is produced through the above-described steps.

【0010】ところで、最近、地球温暖化対策の一つと
して、工場からの二酸化炭素(CO 2 )排出量を削減す
る必要性が高まっている。
By the way, recently, as one of the measures against global warming,
And carbon dioxide from the factory (CO Two) Reduce emissions
There is a growing need to do so.

【0011】前記炭化水素のような天然ガスからメタノ
ールを製造するプラントでは、前記改質器において水蒸
気改質触媒が充填された反応管を燃焼ガスで周囲から加
熱することにより、一酸化炭素と水素の反応(吸熱反
応)に必要な熱を供給している。また、プラント内で消
費する高圧の蒸気を必要量補うために、蒸気発生用のボ
イラも使用している。このため、改質器や蒸気発生用ボ
イラからの燃焼排ガス中には多くの二酸化炭素 が含ま
れており、今後、二酸化炭素排出税の導入や二酸化炭素
排出規制が開始された場合にはプラントの経済性が低下
する可能性がある。
In a plant for producing methanol from a natural gas such as the hydrocarbon, a reaction tube filled with a steam reforming catalyst is heated from the surroundings with a combustion gas in the reformer, thereby producing carbon monoxide and hydrogen. The heat required for the reaction (endothermic reaction) is supplied. In addition, a steam generator boiler is used to supplement the required amount of high-pressure steam consumed in the plant. Therefore, large amounts of carbon dioxide are contained in the combustion exhaust gas from reformers and steam generator boilers. In the future, the introduction of a carbon dioxide emission tax and the commencement of regulations on carbon dioxide emissions may reduce the economics of the plant.

【0012】一方、天然ガスからメタノールを製造方法
においては、水蒸気改質反応で生成する合成ガス中の水
素濃度が合成ガス中の一酸化炭素と二酸化炭素と反応さ
せてメタノールの合成するために必要とする濃度の約
1.5倍となる。このため、メタノールの合成工程では
合成反応器の反応効率を向上させる目的で、合成された
メタノールを分離した後の未反応ガスを合成反応器に循
環するとともに、未反応ガスの一部を系外に流出させて
過剰な水素を放出している。また、未反応ガスの循環量
は前記合成反応器内に充填された触媒層での反応時の発
熱速度を緩和できるような値に設定されている。
On the other hand, in the method for producing methanol from natural gas, the concentration of hydrogen in the synthesis gas generated by the steam reforming reaction is necessary for reacting carbon monoxide and carbon dioxide in the synthesis gas to synthesize methanol. About 1.5 times the concentration to be used. Therefore, in the methanol synthesis step, in order to improve the reaction efficiency of the synthesis reactor, the unreacted gas after separating the synthesized methanol is circulated to the synthesis reactor, and a part of the unreacted gas is removed from the system. To release excess hydrogen. The circulation amount of the unreacted gas is set to a value that can reduce the heat generation rate during the reaction in the catalyst layer filled in the synthesis reactor.

【0013】このようなことから、“INCREASED PRODUC
TION FROM EXISTING METHANOL PLANTS” BY A. Englis
h, I. A. Forbes, M. N. Islam, J. D. Korchnak PRESE
NTEDTO: WORLD METHANOL CONFERENCE DECEMBER 2-4, 19
91 HYATT REGENCY HOTEL VANCOUVER, BC, CANADA, p.1-
p12の文献における図5には、合成ガス中の過剰な水素
を有効利用するために改質器で生成された合成ガスをメ
タノール合成反応器に送る流路中に二酸化炭素を供給す
ることが開示されている。
[0013] For this reason, "INCREASED PRODUC
TION FROM EXISTING METHANOL PLANTS ”BY A. Englis
h, IA Forbes, MN Islam, JD Korchnak PRESE
NTEDTO: WORLD METHANOL CONFERENCE DECEMBER 2-4, 19
91 HYATT REGENCY HOTEL VANCOUVER, BC, CANADA, p.1-
FIG. 5 in the document of p12 discloses that carbon dioxide is supplied to a flow path for sending synthesis gas generated in a reformer to a methanol synthesis reactor in order to effectively use excess hydrogen in the synthesis gas. Have been.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二酸化
炭素を多く含む合成ガスを粗メタノール合成工程の反応
器に供給すると、その反応器内に充填されたメタノール
合成触媒の活性が低下する恐れがある。
However, when a synthesis gas containing a large amount of carbon dioxide is supplied to the reactor in the crude methanol synthesis step, the activity of the methanol synthesis catalyst filled in the reactor may be reduced.

【0015】本発明は、メタノール合成工程でのメタノ
ール合成触媒の活性低下を招くことなく、改質器で生成
されるガス中の過剰な水素を有効に利用してメタノール
の増産化を図るとともに、二酸化炭素を有効利用して二
酸化炭素の排出を低減でき、かつ改質器に供給する水蒸
気量を低減することが可能なメタノールの製造方法を提
供しようとするものである。
The present invention aims to increase the production of methanol by effectively utilizing the excess hydrogen in the gas generated in the reformer without causing a decrease in the activity of the methanol synthesis catalyst in the methanol synthesis step. An object of the present invention is to provide a method for producing methanol which can reduce carbon dioxide emissions by effectively utilizing carbon dioxide and reduce the amount of steam supplied to a reformer.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明に係るメタノール
の製造方法は、改質器に炭化水素を主成分とする原料ガ
スを加湿器を通して供給するとともに水蒸気を供給し、
前記炭化水素と前記水蒸気とを反応させて水素,一酸化
炭素及び二酸化炭素を主成分とする合成ガスを生成する
合成ガス生成工程と、メタノール合成触媒上で前記合成
ガスを反応させて粗メタノールを合成する粗メタノール
合成工程と、前記合成工程から回収された液状の粗メタ
ノールを蒸留して低沸点有機化合物及び高沸点有機化合
物を含む廃水と精製メタノールとに分離する蒸留工程と
を具備し、前記加湿器の上流側の流路および前記加湿器
と前記改質器の間の流路のうちの少なくとも一方に二酸
化炭素を供給することを特徴とするものである。
In a method for producing methanol according to the present invention, a raw material gas containing hydrocarbon as a main component is supplied to a reformer through a humidifier and steam is supplied.
Reacting the hydrocarbon with the steam to produce a synthesis gas containing hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide as main components; and reacting the synthesis gas on a methanol synthesis catalyst to produce crude methanol. A crude methanol synthesis step for synthesizing, comprising a distillation step of distilling the liquid crude methanol recovered from the synthesis step to separate wastewater containing purified low-boiling organic compounds and high-boiling organic compounds and purified methanol, Carbon dioxide is supplied to at least one of the flow path on the upstream side of the humidifier and the flow path between the humidifier and the reformer.

【0017】本発明に係るメタノールの製造方法におい
て、前記加湿器は、第1段加湿器と、この第1段加湿器
の下流側で前記改質器の上流側の間に配置された第2段
加湿器とからなり、前記第1段加湿器の循環水流路に前
記蒸留工程で回収した廃水を供給し、前記第1段加湿器
の上流側の流路に炭化水素を主成分とする原料ガスおよ
び二酸化炭素を供給することを許容する。
In the method for producing methanol according to the present invention, the humidifier includes a first-stage humidifier and a second humidifier disposed downstream of the first-stage humidifier and upstream of the reformer. A wastewater collected in the distillation step is supplied to a circulating water flow path of the first-stage humidifier, and a raw material mainly containing hydrocarbons is supplied to a flow path on the upstream side of the first-stage humidifier. Allow supply of gas and carbon dioxide.

【0018】前記第1段、第2段の加湿器間の流路およ
び前記第2段加湿器と前記改質器の間の流路のうちの少
なくとも一方にさらに二酸化炭素を供給することを許容
する。
[0018] Carbon dioxide may be further supplied to at least one of the flow path between the first and second humidifiers and the flow path between the second humidifier and the reformer. I do.

【0019】本発明に係るメタノールの製造方法におい
て、供給すべき前記二酸化炭素は前記改質器を加熱する
ための燃焼ガスおよび蒸気発生用ボイラの燃焼排ガスの
うちの少なくとも一方から回収した二酸化炭素であるこ
とが好ましい。
In the method for producing methanol according to the present invention, the carbon dioxide to be supplied is carbon dioxide recovered from at least one of a combustion gas for heating the reformer and a combustion exhaust gas from a steam generator boiler. Preferably, there is.

【0020】本発明に係るメタノールの製造方法におい
て、前記粗メタノール合成工程は2枚の隔離板で上下に
合成ガス供給室、冷却媒体流通室およびメタノール含有
ガス滞留室の3つの室に区画された反応器と、前記2枚
の隔離板を貫通して支持され、外管、中間管および内管
を同心円状に配列した三重管とを備え、前記中間管の上
端が前記外管の上端より下方に位置し、前記内管の下端
が前記中間管の中央付近に位置し、前記三重管の上端に
おいて前記内管のみが開放され、かつ前記三重管の下端
において前記中間管と前記外管で形成される環状空間が
開放され、前記環状空間内に前記メタノール合成触媒を
充填した反応装置を用いてなされることが好ましい。
In the method for producing methanol according to the present invention, the crude methanol synthesizing step is vertically divided into three chambers of a synthesis gas supply chamber, a cooling medium flow chamber and a methanol-containing gas retention chamber by two separators. A reactor, and a triple tube supported through the two separators and having an outer tube, an intermediate tube, and an inner tube arranged concentrically, wherein the upper end of the intermediate tube is lower than the upper end of the outer tube , The lower end of the inner pipe is located near the center of the intermediate pipe, only the inner pipe is opened at the upper end of the triple pipe, and formed by the intermediate pipe and the outer pipe at the lower end of the triple pipe Preferably, the reaction is performed using a reactor in which the formed annular space is opened, and the annular space is filled with the methanol synthesis catalyst.

【0021】本発明に係るメタノールの製造方法におい
て、前記メタノール合成触媒はCu,Zn,Al,Ga
およびM(アルカリ土類金属元素および希土類元素から
選ばれる少なくとも1つの元素)を含む酸化物からな
り、前記Cu,Zn,Al,GaおよびMが原子比にて
Cu:Zn:Al:Ga:M=100:10〜200:
1〜20:1〜20:0.1〜20の割合で配合された
組成を有することが好ましい。
In the method for producing methanol according to the present invention, the methanol synthesis catalyst is Cu, Zn, Al, Ga.
And an oxide containing M and at least one element selected from the group consisting of an alkaline earth metal element and a rare earth element, wherein the Cu, Zn, Al, Ga and M have an atomic ratio of Cu: Zn: Al: Ga: M. = 100: 10-200:
It is preferable that the composition has a composition of 1 to 20: 1 to 20: 0.1 to 20.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるメタノール
の製造方法を図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for producing methanol according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0023】(第1の実施形態)図1は、この第1の実
施態様に用いられるメタノールの製造工程を示すフロー
図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a flow chart showing a process for producing methanol used in the first embodiment.

【0024】このメタノールの製造方法は図1中の1で
示される合成ガス生成工程、図1中の2で示されるメタ
ノール合成工程および図1中の3で示される蒸留工程と
を備える。
The method for producing methanol includes a synthesis gas generation step indicated by 1 in FIG. 1, a methanol synthesis step indicated by 2 in FIG. 1, and a distillation step indicated by 3 in FIG.

【0025】(1)合成ガス生成工程 まず、天然ガスのような炭化水素を主成分とする原料ガ
スは脱硫装置に供給し、ここで前記原料ガス中に含まれ
る微量の硫黄化合物を除去する脱硫がなされる。脱硫後
の原料ガスは加湿器に導入され、ここで例えば150〜
250℃にてほぼ飽和圧力まで水蒸気が添加される。
(1) Synthesis Gas Generation Step First, a raw material gas mainly composed of hydrocarbons, such as natural gas, is supplied to a desulfurizer, where a small amount of a sulfur compound contained in the raw material gas is removed. Is made. The raw material gas after desulfurization is introduced into a humidifier, where, for example, 150 to
Steam is added at 250 ° C. to near saturation pressure.

【0026】加湿された原料ガスは、さらにボイラ等で
作られた過熱水蒸気が供給された後、改質器に導入され
る。なお、改質器に導入されるガス中の水蒸気の量は原
料ガスの体積流量のほぼ2倍から3倍にすることが好ま
しい。
The humidified raw material gas is introduced into a reformer after being supplied with superheated steam produced by a boiler or the like. It is preferable that the amount of water vapor in the gas introduced into the reformer is approximately two to three times the volume flow rate of the raw material gas.

【0027】前記改質器に導入された原料ガスは、その
改質器に充填された例えばニッケル系触媒の下、800
〜1000℃にて前記原料ガスと共に導入した水蒸気で
改質されて、水素(H2 ),一酸化炭素(CO)及び二
酸化炭素(CO2 )を主成分とする合成ガスを生成す
る。
[0027] The raw material gas introduced into the reformer is, for example, 800 N under a nickel-based catalyst filled in the reformer.
It is reformed by steam introduced together with the raw material gas at ~ 1000 ° C to generate a synthesis gas containing hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 ) as main components.

【0028】なお、前記水蒸気改質反応は吸熱反応であ
る。このため、改質器を前記触媒が充填された反応管と
この反応管の外周を包囲する燃焼器とで構成し、前記燃
焼器に燃料ガスと空気を供給して燃焼させ、前記反応管
内を例えば700〜900℃まで加熱し、反応熱を供給
することにより効率的な水蒸気改質反応を行なう。
The steam reforming reaction is an endothermic reaction. For this reason, the reformer is constituted by a reaction tube filled with the catalyst and a combustor surrounding the outer periphery of the reaction tube, and a fuel gas and air are supplied to the combustor for combustion, and the inside of the reaction tube is formed. For example, by heating to 700 to 900 ° C. and supplying reaction heat, an efficient steam reforming reaction is performed.

【0029】前記合成ガス生成工程において、前記水蒸
気を作るためのボイラで発生した燃焼排ガスおよび前記
燃焼器で発生した燃焼排ガスの中の二酸化炭素は、回収
され、後述する加湿器の上流側、下流側の少なくとも一
方に供給するために利用される。前記燃焼排ガスからの
二酸化炭素回収方法は、通常のアミン吸収液を用いた化
学吸収法が利用されるが、効率よく二酸化炭素を回収で
きる方法であれば特に限定されるものではない。
In the syngas generation step, the combustion exhaust gas generated in the boiler for producing the steam and the carbon dioxide in the combustion exhaust gas generated in the combustor are recovered, and are upstream and downstream of a humidifier to be described later. Used to feed at least one of the sides. As a method for recovering carbon dioxide from the combustion exhaust gas, a chemical absorption method using a normal amine absorbing liquid is used, but is not particularly limited as long as it is a method capable of efficiently recovering carbon dioxide.

【0030】(2)粗メタノール合成工程 前記合成ガスは、図1の合成ガス生成工程1からメタノ
ール合成工程2に送られる。この時、前記合成ガスに保
有する熱は、例えば廃熱ボイラ、加湿器または熱交換器
により回収されてほぼ常温まで冷却される。この熱回収
過程での合成ガスの温度低下に伴って、その合成ガスに
含まれる水蒸気が凝縮し、凝縮水として回収される。こ
の凝縮水は、例えば加湿器での加湿用水、ボイラ用供給
水等として利用される。
(2) Crude Methanol Synthesis Step The synthesis gas is sent from the synthesis gas generation step 1 of FIG. 1 to the methanol synthesis step 2. At this time, the heat retained in the synthesis gas is recovered by, for example, a waste heat boiler, a humidifier, or a heat exchanger and cooled to approximately room temperature. As the temperature of the synthesis gas decreases in the heat recovery process, the water vapor contained in the synthesis gas condenses and is collected as condensed water. This condensed water is used, for example, as humidifying water in a humidifier, boiler supply water, or the like.

【0031】常温まで冷却された合成ガスは、圧縮機で
例えば50〜150気圧まで昇圧され、さらに例えば2
00〜300℃に予熱され、メタノール合成触媒が充填
された反応器へ供給される。この反応器では、次の式
(1),(2)に示す反応がなされてメタノールが合成
される。
The syngas cooled to room temperature is pressurized by a compressor to, for example, 50 to 150 atmospheres,
It is preheated to 00 to 300 ° C. and supplied to a reactor filled with a methanol synthesis catalyst. In this reactor, methanol is synthesized by the reactions shown in the following equations (1) and (2).

【0032】 CO+2H2 →CH3 OH …(1) CO2 +3H2 →CH3 OH+H2 O …(2) また、副反応によってジメチルエーテル及びエタノール
等の不純物を生成する。これらの不純物及び水は、前記
メタノールと共に液状の粗メタノール中に含まれる。
CO + 2H 2 → CH 3 OH (1) CO 2 + 3H 2 → CH 3 OH + H 2 O (2) Also, impurities such as dimethyl ether and ethanol are generated by a side reaction. These impurities and water are contained in the liquid crude methanol together with the methanol.

【0033】前記メタノール合成触媒としては、例えば
銅系触媒が用いられる。特に、高濃度の二酸化炭素雰囲
気中で高い耐久性を有するCu,Zn,Al,Gaおよ
びM(アルカリ土類金属元素および希土類元素から選ば
れる少なくとも1つの元素)を含む酸化物からなり、前
記Cu,Zn,Al,GaおよびMが原子比にてCu:
Zn:Al:Ga:M=100:10〜200:1〜2
0:1〜20:0.1〜20の割合で配合された組成を
有する触媒が好ましい。
As the methanol synthesis catalyst, for example, a copper catalyst is used. In particular, it is made of an oxide containing Cu, Zn, Al, Ga and M (at least one element selected from an alkaline earth metal element and a rare earth element) having high durability in a high-concentration carbon dioxide atmosphere, , Zn, Al, Ga and M are composed of Cu:
Zn: Al: Ga: M = 100: 10 to 200: 1 to 2
A catalyst having a composition of 0: 1 to 20: 0.1 to 20 is preferable.

【0034】(3)蒸留工程 前記液状の粗メタノールは、図1に示すメタノール合成
工程2から蒸留工程3の例えば蒸留塔へ送られ、蒸留さ
れて精製メタノールと副生成物である低沸点有機化合物
および高沸点有機化合物を含む廃水に分離される。廃水
中の副生成物は、系外へ排出される。
(3) Distillation Step The liquid crude methanol is sent to, for example, a distillation column in the distillation step 3 from the methanol synthesis step 2 shown in FIG. 1, and is distilled to produce purified methanol and low-boiling organic compounds as by-products. And wastewater containing high-boiling organic compounds. By-products in the wastewater are discharged out of the system.

【0035】本発明は、前述したメタノールの製造にお
いて例えばボイラや改質器の燃焼器により排出された燃
焼排ガスから二酸化炭素を回収し、この二酸化炭素を圧
縮機で所定の圧力に昇圧した後、前記加湿器の上流側の
流路および前記加湿器と前記改質器の間の流路のうちの
少なくとも一方に供給する。
According to the present invention, in the above-mentioned production of methanol, for example, carbon dioxide is recovered from flue gas discharged from a combustor of a boiler or a reformer, and after the carbon dioxide is pressurized to a predetermined pressure by a compressor, It is supplied to at least one of a flow path on the upstream side of the humidifier and a flow path between the humidifier and the reformer.

【0036】なお、前記供給すべき二酸化炭素はメタノ
ールの製造工程中で回収される二酸化炭素に限らず、他
の工場等で廃棄していた二酸化炭素を用いることもでき
る。すなわち、従来工場等から廃棄していた二酸化炭素
を、本発明によるメタノール製造方法の原料として有効
活用することにより、大気に排出する二酸化炭素の量を
低減でき、地球温暖化の防止に寄与できる。
The carbon dioxide to be supplied is not limited to carbon dioxide recovered during the methanol production process, but carbon dioxide discarded at another factory or the like can also be used. That is, by effectively utilizing carbon dioxide conventionally discarded from factories and the like as a raw material for the method for producing methanol according to the present invention, the amount of carbon dioxide emitted to the atmosphere can be reduced, which can contribute to prevention of global warming.

【0037】以上説明した第1の実施形態によれば、加
湿器の上流側の流路および前記加湿器と前記改質器の間
の流路のうちの少なくとも一方に二酸化炭素を供給する
ことによって、前記加湿器に炭化水素を主成分とする原
料ガスを供給して前記原料ガスを加湿する際、その加湿
ガスを前記二酸化炭素の供給量に相当する量、増大でき
る。その結果、前記二酸化炭素を含む加湿された原料ガ
スを前記改質器に供給できるため、前記加湿された原料
ガスに別途供給されるボイラ等で作られた過熱水蒸気の
量を削減できる。したがって、メタノールを製造するた
めのランニングコストを低減することができる。
According to the first embodiment described above, carbon dioxide is supplied to at least one of the flow path on the upstream side of the humidifier and the flow path between the humidifier and the reformer. When supplying the raw material gas mainly composed of hydrocarbons to the humidifier and humidifying the raw material gas, the humidified gas can be increased by an amount corresponding to the supply amount of the carbon dioxide. As a result, the humidified raw material gas containing carbon dioxide can be supplied to the reformer, so that the amount of superheated steam generated by a boiler or the like separately supplied to the humidified raw material gas can be reduced. Therefore, the running cost for producing methanol can be reduced.

【0038】特に、加湿器の上流側の流路に二酸化炭素
を炭化水素を主成分とする原料ガスとともに供給するこ
とによって、前記加湿器を流通する間に、前記原料ガス
のみならず二酸化炭素も加湿される。その結果、加湿さ
れた原料ガスおよび二酸化炭素の混合ガスを前記改質器
に供給できるため、前記加湿された原料ガスに別途供給
されるボイラ等で作られた過熱水蒸気の量をより一層削
減できる。したがって、メタノールを製造するためのラ
ンニングコストをさらに低減することが可能になる。
In particular, by supplying carbon dioxide to the upstream flow path of the humidifier together with the raw material gas mainly composed of hydrocarbons, not only the raw material gas but also carbon dioxide is supplied while flowing through the humidifier. Humidified. As a result, a mixed gas of humidified raw material gas and carbon dioxide can be supplied to the reformer, so that the amount of superheated steam produced by a boiler or the like separately supplied to the humidified raw material gas can be further reduced. . Therefore, the running cost for producing methanol can be further reduced.

【0039】また、二酸化炭素を加湿器の上流側の流路
および前記加湿器と前記改質器の間の流路のうちの少な
くとも一方に供給することによって、炭化水素を主成分
とする原料ガス、二酸化炭素および水蒸気を改質器に供
給できる。このため、この改質器において前述した水素
(H2 ),一酸化炭素(CO)及び二酸化炭素(C
2 )を主成分とする合成ガスを生成できる他に、前記
二酸化炭素と前記原料ガス、例えばメタンガスとが下記
式(3)に従って反応して一酸化炭素と水素とを生成で
きる。
Further, the carbon dioxide is supplied to the flow path on the upstream side of the humidifier.
And less of the flow path between the humidifier and the reformer
By supplying at least one, hydrocarbons as the main component
Feed gas, carbon dioxide and steam to the reformer
Can be paid. Therefore, in the reformer, the hydrogen
(HTwo), Carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (C
O Two) As the main component,
Carbon dioxide and the source gas, for example, methane gas are as follows
Reacting according to equation (3) to produce carbon monoxide and hydrogen
Wear.

【0040】 CO2+CH4→2CO+2H2 …(3) したがって、改質器で生成された合成ガス中の二酸化炭
素量は従来のように改質器で生成した合成ガスに二酸化
炭素を供給する場合に比べて低減できる。その結果、前
記改質器から二酸化炭素含有量の少ない合成ガスをメタ
ノール合成工程に移送できるため、このメタノール合成
工程で用いるメタノール合成触媒が高濃度の二酸化炭素
の雰囲気に曝されてその活性が低下するのを防止でき
る。
CO 2 + CH 4 → 2CO + 2H 2 (3) Accordingly, the amount of carbon dioxide in the synthesis gas generated by the reformer is determined by the conventional method of supplying carbon dioxide to the synthesis gas generated by the reformer. Can be reduced. As a result, since the synthesis gas having a low carbon dioxide content can be transferred from the reformer to the methanol synthesis step, the methanol synthesis catalyst used in this methanol synthesis step is exposed to a high-concentration carbon dioxide atmosphere and its activity decreases. Can be prevented.

【0041】さらに、前記加湿器の上流側の流路および
前記加湿器と前記改質器の間の流路のうちの少なくとも
一方に供給する二酸化炭素として、ボイラや改質器の燃
焼器により排出された燃焼排ガスから回収された二酸化
炭素を利用することによって、メタノールの製造により
排出される二酸化炭素量を低減できる。その結果、二酸
化炭素排出税の導入や二酸化炭素の排出規制が開始され
た場合、メタノール製造プラントの経済性を向上でき
る。
Further, carbon dioxide supplied to at least one of the flow path on the upstream side of the humidifier and the flow path between the humidifier and the reformer is discharged by a boiler or a combustor of a reformer. By utilizing the carbon dioxide recovered from the combustion exhaust gas thus collected, the amount of carbon dioxide emitted by the production of methanol can be reduced. As a result, when the introduction of the carbon dioxide emission tax and the regulation of carbon dioxide emission are started, the economic efficiency of the methanol production plant can be improved.

【0042】(第2の実施形態)前述した図1に示すメ
タノール製造のフロー図において、加湿器は第1段加湿
器と、この第1段加湿器の下流側で改質器の上流側の間
に配置された第2段加湿器とから構成する。この第1段
加湿器の循環水流路に蒸留工程で回収した廃水を供給す
る。前記第1段加湿器の上流側から炭化水素を主成分と
する原料ガスおよび二酸化炭素の混合ガスをその第1段
加湿器の頂部に供給する。
(Second Embodiment) In the flow chart of the methanol production shown in FIG. 1 described above, the humidifier is a first-stage humidifier, and a humidifier downstream of the first-stage humidifier and upstream of the reformer. And a second-stage humidifier disposed therebetween. The wastewater collected in the distillation step is supplied to the circulating water flow path of the first humidifier. From the upstream side of the first-stage humidifier, a mixed gas of a raw material gas mainly composed of hydrocarbons and carbon dioxide is supplied to the top of the first-stage humidifier.

【0043】なお、前記第1段、第2段の加湿器を接続
するための流路および前記第2段加湿器と前記改質器の
間の流路のうちの少なくとも一方にさらに二酸化炭素を
供給することを許容する。
Further, carbon dioxide is further supplied to at least one of a flow path for connecting the first and second humidifiers and a flow path between the second humidifier and the reformer. Allow to supply.

【0044】このような第2の実施形態によれば、第1
段、第2段の加湿器を用いることによって、十分に加湿
された混合ガスを改質器に供給できるため、前述した第
1の実施形態に比べてよりプロセス水蒸気量を低減でき
る。
According to such a second embodiment, the first
By using the humidifier of the second stage and the second stage, a sufficiently humidified mixed gas can be supplied to the reformer, so that the amount of process steam can be further reduced as compared with the first embodiment.

【0045】前記第1段加湿器の頂部に原料ガスと二酸
化炭素の混合ガスを供給することによって、前記混合ガ
スは前記第1段加湿器頂部の充填層で循環水流路から供
給される水と断熱的に接触し、加湿される。この際、前
記循環水流路に蒸留工程で回収した廃水を供給すること
によって、廃水中のアルカリ金属やアルカリ土類金属の
塩が前記混合ガス中の二酸化炭素により中和される。そ
の結果、廃水のpHをアルカリ側から中性側または酸性
側に移行できる。したがって、蒸留工程で回収した廃水
を第1段加湿器の循環水流路に供給しても、前記第1段
加湿器でのアルカリによる腐食を防止できるため、前記
廃水を有効に利用できる。
By supplying a mixed gas of the raw material gas and carbon dioxide to the top of the first stage humidifier, the mixed gas is mixed with water supplied from a circulating water flow path in a packed bed at the top of the first stage humidifier. Adiabatic contact and humidification. At this time, the salt of the alkali metal or alkaline earth metal in the wastewater is neutralized by the carbon dioxide in the mixed gas by supplying the wastewater recovered in the distillation step to the circulating water channel. As a result, the pH of the wastewater can be shifted from the alkaline side to the neutral side or the acidic side. Therefore, even if the wastewater collected in the distillation step is supplied to the circulating water flow path of the first-stage humidifier, corrosion by the alkali in the first-stage humidifier can be prevented, and the wastewater can be used effectively.

【0046】[0046]

【実施例】以下、好ましい実施例を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments will be described below in detail.

【0047】(実施例1)この実施例1では、前述した
第1の実施形態のメタノールの製造を図2に示すメタノ
ール製造プラントを参照してより具体的に説明する。
Example 1 In Example 1, the production of methanol according to the first embodiment will be described more specifically with reference to a methanol production plant shown in FIG.

【0048】図2の10は、一段式の熱交換型加湿器で
ある。この加湿器10は、頂部側から下方に向けて充填
層11および濡れ壁方式でガスと水を接触させるチュー
ブ12が順次配置されている。前記加湿器10底部から
水を循環水流路13を経由して前記加湿器10の頂部に
循環させるポンプ14は、前記加湿器10の下方に配置
されている。
Reference numeral 10 in FIG. 2 is a single-stage heat exchange humidifier. In this humidifier 10, a filling layer 11 and a tube 12 for bringing gas and water into contact with each other in a wet wall manner are sequentially arranged from the top side downward. A pump 14 for circulating water from the bottom of the humidifier 10 to the top of the humidifier 10 via a circulating water flow path 13 is disposed below the humidifier 10.

【0049】改質器20は、前記加湿器10の下流側に
配置され、流路301を通して前記加湿器10に接続さ
れている。この改質器20は、水蒸気改質用反応管21
と、この反応管21の周囲に配置され、予熱部22を有
する燃焼器23とを備えている。前記反応管21内に
は、例えばニッケル系触媒が充填されている。なお、前
記流路301は前記予熱部22を経由して前記反応管2
1に接続されている。二酸化炭素回収装置24は前記予
熱部22に流路302を通して接続されている。
The reformer 20 is disposed on the downstream side of the humidifier 10 is connected to the humidifier 10 through the passage 30 1. The reformer 20 includes a steam reforming reaction tube 21.
And a combustor 23 disposed around the reaction tube 21 and having a preheating unit 22. The reaction tube 21 is filled with, for example, a nickel-based catalyst. Incidentally, the channel 30 1 the reaction tube 2 through the preheating section 22
1 connected. Carbon dioxide recovery apparatus 24 is connected through a passage 30 2 to the preheating unit 22.

【0050】メタノール合成用反応装置40は、前記改
質器20の下流側に配置され、流路303を通して前記
改質器20に接続されている。この反応装置40は、予
熱器41と、この予熱器41からの合成ガスが循環流路
42を通して供給されるメタノール合成用反応器43を
備えている。この反応器43内には、メタノール合成触
媒、例えばCu,Zn,Al,GaおよびM(アルカリ
土類金属元素および希土類元素から選ばれる少なくとも
1つの元素)を含む酸化物からなり、前記Cu,Zn,
Al,GaおよびMが原子比にてCu:Zn:Al:G
a:M=100:10〜200:1〜20:1〜20:
0.1〜20の割合で配合された組成を有する触媒が充
填されている。熱交換器51、熱回収器52および第1
圧縮機53は、前記流路303に前記改質器20側から
前記予熱器41に向けて順次介在されている。前記熱交
換器51と前記熱回収器52との間の前記流路303
分は、前記加湿器10の前記チューブ12を経由する。
[0050] for methanol synthesis reactor 40, the disposed downstream of the reformer 20 is connected to the reformer 20 through the passage 30 3. The reactor 40 includes a preheater 41 and a reactor 43 for methanol synthesis to which synthesis gas from the preheater 41 is supplied through a circulation channel 42. The reactor 43 contains a methanol synthesis catalyst, for example, an oxide containing Cu, Zn, Al, Ga and M (at least one element selected from alkaline earth metal elements and rare earth elements). ,
Al, Ga and M are atomic ratios of Cu: Zn: Al: G
a: M = 100: 10 to 200: 1 to 1: 1 to 20:
A catalyst having a composition of 0.1 to 20 is packed. Heat exchanger 51, heat recovery unit 52 and first
Compressor 53 is interposed in order toward from the reformer 20 side to the channel 30 3 to the preheater 41. The channel 30 3 portion between the heat recovery unit 52 and the heat exchanger 51 through the tube 12 of the humidifier 10.

【0051】第1蒸留塔601は、前記メタノール合成
用反応装置40の下流側に配置され、流路304を通し
て前記メタノール合成用反応装置40に接続されてい
る。第1コンデンサ611は、前記第1蒸留塔601の頂
部付近に循環流路621を通して接続されている。な
お、前記流路304はその一端が前記反応器43底部に
接続されている。前記予熱器41、冷却器71、気液分
離器72および粗メタノール予熱器73は、前記流路3
4に前記メタノール合成用反応装置40の反応器43
側から第1蒸留塔601に向けて順次介在されている。
前記気液分離器72は、ガス循環流路74を通して前記
予熱器41入口の前記流路303に接続されている。ガ
ス圧縮機75は、前記ガス循環流路74に介装されてい
る。
The first distillation column 60 1, the disposed downstream of the methanol synthesis reactor 40 is connected to the a methanol synthesis reactor 40 through the passage 30 4. First capacitor 61 1 is connected through a circulation passage 62 1 in the vicinity of the top of the first distillation column 60 1. Incidentally, the channel 30 4 and one end thereof is connected to the reactor 43 bottom. The preheater 41, the cooler 71, the gas-liquid separator 72, and the crude methanol preheater 73
0 4 to the methanol synthesis reactor 40 reactor 43
It is successively interposed toward the first distillation column 60 1 from the side.
The gas-liquid separator 72 is connected to the channel 30 3 of the preheater 41 inlet through the gas circulation flow path 74. The gas compressor 75 is interposed in the gas circulation channel 74.

【0052】第2蒸留塔602は、前記第1蒸留塔601
の下流側に配置され、流路305を通して前記第1蒸留
塔601に接続されている。第2コンデンサ612は、前
記第2蒸留塔602の頂部付近に循環流路622を通して
接続されている。
The second distillation column 60 2 is provided with the first distillation column 60 1
Of disposed downstream and connected to the first distillation column 60 1 through the passage 30 5. The second capacitor 61 2 is connected through the circulation flow path 62 2 in the vicinity of the top of the second distillation column 60 2.

【0053】前記メタノール合成用反応装置の反応器
は、例えば以下に説明する図3に示す三重管を内蔵する
構造を有することが好ましい。
The reactor of the reactor for methanol synthesis preferably has, for example, a structure incorporating a triple tube shown in FIG. 3 described below.

【0054】図3の反応器本体101は、2枚の隔離板
102,103により上下に合成ガス供給室104、冷
却媒体流通室105およびメタノール含有ガス滞留室1
06の3つの室に区画されている。外管107、中間管
108および内管109を同心円状に配列した複数、例
えば2本の三重管110は、前記2枚の隔離板102,
103を貫通して支持されている。前記内管109と中
間管108の間には、内側環状空間111が形成され、
前記中間管108と外管107の間には外側環状空間1
12が形成されている。前記中間管108の上端は、前
記外管107の上端より下方に位置している。前記内管
109の下端は、前記中間管108の中央付近に位置し
ている。前記内管109の下端位置は、三重管110上
端よりその三重管110長さの1/10〜2/3の距離
にすることが圧力損失の上昇を抑制し、かつ後述する触
媒の内側からの冷却効果を得る上で好ましい。
The reactor main body 101 shown in FIG. 3 is vertically arranged by two separators 102 and 103 in a synthesis gas supply chamber 104, a cooling medium flow chamber 105, and a methanol-containing gas retention chamber 1.
06 are divided into three rooms. A plurality of, for example, two, triple tubes 110 in which the outer tube 107, the intermediate tube 108, and the inner tube 109 are concentrically arranged, are connected to the two separators 102,
103 and is supported. An inner annular space 111 is formed between the inner pipe 109 and the intermediate pipe 108,
An outer annular space 1 is provided between the intermediate pipe 108 and the outer pipe 107.
12 are formed. The upper end of the intermediate pipe 108 is located below the upper end of the outer pipe 107. The lower end of the inner pipe 109 is located near the center of the intermediate pipe 108. The lower end position of the inner pipe 109 is set at a distance of 1/10 to 2/3 of the length of the triple pipe 110 from the upper end of the triple pipe 110 to suppress an increase in pressure loss, and to prevent the pressure loss from the inside of the catalyst described later. It is preferable to obtain a cooling effect.

【0055】前記三重管110の上端は、上部遮蔽板1
13により前記内管109のみが開放されるように塞が
れている。前記三重管110の下端は、下部遮蔽板11
4により前記中間管108が塞がれ、前記外側環状空間
112が開放されている。前記中間管108と前記外管
107間の前記外側環状空間112内には、例えば粒状
のメタノール合成触媒からなる触媒層115がその下端
から上端付近に亘って充填されている。なお、前記外側
環状空間112の下端には、前記粒状メタノール合成触
媒の落下を防止するために図示しないメッシュ板または
多孔質板が取付けられている。
The upper end of the triple tube 110 is connected to the upper shielding plate 1.
13, only the inner tube 109 is closed so as to be opened. The lower end of the triple tube 110 is
4, the intermediate tube 108 is closed, and the outer annular space 112 is opened. The outer annular space 112 between the intermediate pipe 108 and the outer pipe 107 is filled with a catalyst layer 115 made of, for example, a granular methanol synthesis catalyst from the lower end to the vicinity of the upper end. A mesh plate or a porous plate (not shown) is attached to a lower end of the outer annular space 112 to prevent the granular methanol synthesis catalyst from falling.

【0056】前記反応器本体101の上部には、前記合
成ガスを合成ガス供給室104に供給するための供給口
116が取付けられ、この供給口116には前記循環流
路42が接続されている。前記反応器本体101の下部
には、前記三重管110で生成されたメタノールを含む
生成ガスを排出するための排出口117が取付けられ、
この排出口117は前記流路304に接続されている。
前記冷却媒体流通室105が位置する前記反応器本体1
01の側壁には冷却媒体の入口118,出口119が取
付けられている。
A supply port 116 for supplying the synthesis gas to the synthesis gas supply chamber 104 is attached to an upper portion of the reactor main body 101, and the circulation path 42 is connected to the supply port 116. . An outlet 117 is attached to a lower portion of the reactor main body 101 for discharging a generated gas including methanol generated in the triple tube 110,
The discharge port 117 is connected to the channel 30 4.
The reactor body 1 in which the cooling medium flow chamber 105 is located
A cooling medium inlet 118 and an outlet 119 are attached to the side wall 01.

【0057】次に、前述した図2に示すメタノール製造
プラントを参照してメタノールの製造方法を説明する。
Next, a method for producing methanol will be described with reference to the methanol production plant shown in FIG.

【0058】脱硫後の予熱された炭化水素を主成分とす
る原料ガスは、流路306を通して前記熱交換型加湿器
10頂部の充填層11に向けて供給する。同時に、前記
二酸化炭素回収装置24で回収した二酸化炭素は流路3
7から圧縮機25に導入され、ここで昇圧される。昇
圧された二酸化炭素は、流路308を通して前記流路3
6に供給され、前記原料ガスと混合されて前記流路3
6から前記加湿器10の頂部の充填層11に供給され
る。前記加湿器10の下方に配置したポンプ14を予め
作動して前記加湿器10底部から水を循環水流路13を
経由して前記加湿器10の頂部に循環させることによ
り、その頂部に供給された前記原料ガスと二酸化炭素の
混合ガスを加湿する。すなわち、前記混合ガスは前記充
填層11で循環水流路13から供給される水と接触し、
加湿された後、前記チューブ12で後述する改質器20
から流路303を通して供給された高温の合成ガスと熱
交換されて加熱され、更に加湿される。なお、前記二酸
化炭素回収装置24で二酸化炭素を回収した後のガスは
流路309を通して大気に放出される。
[0058] raw material gas mainly composed of preheated hydrocarbon after desulfurization and supplies toward the filling layer 11 of the heat exchange type humidifier 10 top through the passage 30 6. At the same time, the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery
0 7 is introduced into the compressor 25 from being boosted here. Boosted carbon dioxide, the flow path 3 through the flow path 30 8
0 6 is supplied to the flow path 3 is mixed with the raw material gas
0 6 is supplied to the packed bed 11 of the top of the humidifier 10. The pump 14 disposed below the humidifier 10 was previously operated to circulate water from the bottom of the humidifier 10 to the top of the humidifier 10 via the circulating water flow path 13, so that water was supplied to the top of the humidifier 10. The mixed gas of the raw material gas and carbon dioxide is humidified. That is, the mixed gas contacts the water supplied from the circulating water channel 13 in the packed bed 11,
After humidification, a reformer 20 described later is connected to the tube 12.
Passage 30 3 is syngas and heat exchange of the supplied high temperature through the heated, is further humidified. The gas after the recovery of carbon dioxide in the carbon dioxide recovery device 24 is discharged to the atmosphere through the passage 30 9.

【0059】加湿された前記混合ガスは、流路301
通して前記改質器20の水蒸気改質用反応管21内に供
給される。前記加湿された混合ガスは、前記流路301
を流通する過程で必要量のプロセス水蒸気が流路3010
を通して添加された後、前記改質器20の対流部にある
予熱部22を経て前記反応管21に供給される。前記改
質器20の反応管21に供給された炭化水素を主成分と
する原料ガス、水蒸気および二酸化炭素は、その反応管
21内の触媒の存在下で主に炭化水素、例えばメタンが
水蒸気改質され、一酸化炭素、二酸化炭素および水素を
含む合成ガスに転換される。同時に二酸化炭素とメタン
が反応して一酸化炭素および水素を含む合成ガスに転換
される。
[0059] humidified the mixed gas is supplied to the reformer 20 steam reforming reaction tube 21 through the passage 30 1. The humidified mixed gas is supplied to the flow path 30 1
The required amount of process steam flow path in the process of flowing 30 10
Is supplied to the reaction tube 21 through a preheating section 22 at a convection section of the reformer 20. The raw material gas, steam and carbon dioxide mainly containing hydrocarbons supplied to the reaction tube 21 of the reformer 20 mainly convert hydrocarbons, for example, methane, into steam in the presence of a catalyst in the reaction tube 21. And converted to a synthesis gas containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen. At the same time, carbon dioxide and methane react to be converted to synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen.

【0060】前記改質反応は、吸熱反応であるため、前
記改質器20の燃焼器23で燃料ガスと空気を燃焼させ
て前記反応管21内を例えば800から1000℃に加
熱する。燃焼排ガスは、予熱部22、流路302を通し
て前記二酸化炭素回収装置24に供給され、ここで二酸
化炭素が回収され、さらに前述したように加湿器10に
供給される。
Since the reforming reaction is an endothermic reaction, fuel gas and air are burned in the combustor 23 of the reformer 20 to heat the reaction tube 21 to, for example, 800 to 1000 ° C. Flue gas preheating section 22 is supplied to the carbon dioxide recovery apparatus 24 through the passage 30 2, where carbon dioxide is recovered, it is further supplied to the humidifier 10 as described above.

【0061】得られた合成ガスは、流路303を通して
熱交換器51に供給され、ここで流路3011を流通する
ボイラ水を加熱し、高圧の水蒸気を発生させた後、前記
加湿器10のチューブ12の外側流路に供給される。こ
こで、前記合成ガスの熱の一部が回収され前記加湿器1
0の熱源として利用される。
[0061] The resulting synthesis gas is fed through a passage 30 3 in the heat exchanger 51, wherein heating the boiler water flowing through the flow path 30 11, after generating a high-pressure steam, the humidifier It is supplied to the outer channel of the tube 12. Here, a part of the heat of the synthesis gas is recovered and the humidifier 1
0 is used as a heat source.

【0062】前記チューブ12を出た合成ガスは、熱回
収器52に供給されて、常温まで冷却される。この時、
前記合成ガス中に含まれる水蒸気は凝縮水となりその一
部が流路3012を通して前記加湿器10の循環水流路1
3に供給され、前記加湿器10に導入された前記原料ガ
スと二酸化炭素の混合ガスの加湿に利用される。他の凝
縮水は、流路3013を通して例えばプロセス用水として
利用される。
The synthesis gas exiting the tube 12 is supplied to a heat recovery unit 52 and cooled to room temperature. At this time,
Circulation water passage 1 of the humidifier 10 the water vapor contained in the synthesis gas becomes condensed water partially through the channel 30 12
3 and used for humidification of the mixed gas of the raw material gas and carbon dioxide introduced into the humidifier 10. Other condensed water is available through the channel 30 13, for example, as process water.

【0063】凝縮水を分離した合成ガスは、流路303
を通して第1圧縮機53に供給され、ここでメタノール
合成反応に適した圧力(例えば50〜150気圧)まで
圧縮される。昇圧された合成ガスは、流路303を通し
てメタノール合成用反応装置40の予熱器41に供給さ
れ、ここでメタノール合成反応に適した温度(例えば2
00〜300℃)まで予熱され、さらに循環流路42を
通してメタノール合成触媒が充填された反応器43に供
給される。なお、後述する気液分離器72で分離された
未反応ガスはガス循環流路74を通して前記予熱器41
手前の流路30 3部分に供給され、前記合成ガスと混合
される。前記反応器43では、前記式(1),(2)に
示す反応がなされてメタノールが合成される。この反応
器43には、前述した図3に示す三重管を内蔵する反応
器を利用することが好ましい。
The synthesis gas from which the condensed water has been separated is supplied to the flow path 30Three
To the first compressor 53, where methanol
To a pressure suitable for the synthesis reaction (for example, 50 to 150 atm)
Compressed. The pressurized synthesis gas is supplied to the flow path 30ThreeThrough
Supplied to the preheater 41 of the reactor 40 for methanol synthesis.
Here, the temperature suitable for the methanol synthesis reaction (for example, 2
100 to 300 ° C.) and further circulates through the circulation channel 42.
To a reactor 43 filled with a methanol synthesis catalyst.
Paid. In addition, it was separated by a gas-liquid separator 72 described later.
The unreacted gas passes through the gas circulation passage 74 to the preheater 41.
The front channel 30 ThreeSupplied to the part and mixed with the synthesis gas
Is done. In the reactor 43, the above formulas (1) and (2)
The following reaction is performed to synthesize methanol. This reaction
The reactor 43 incorporates the triple tube shown in FIG.
It is preferable to use a vessel.

【0064】すなわち、前記合成ガスは図3に示す供給
口116から反応器本体101の合成ガス供給室104
に供給される。この供給室104内の合成ガスは、三重
管110の内管109上端の入口を経て、その内管10
9の上方から下方に流れ、その下端出口から内管109
と中間管108の間の内側環状空間111内に流入す
る。合成ガスは、さらに前記内側環状空間111を上方
に流れ、中間管108と外管107間の外側環状空間1
12の上端からその外側環状空間112内に充填された
触媒層115に流入する。合成ガスが前記触媒層115
を流通する間に前記式(1),(2)に示す反応がなさ
れてメタノールが合成される。
That is, the synthesis gas is supplied from the supply port 116 shown in FIG.
Supplied to The synthesis gas in the supply chamber 104 passes through the inlet at the upper end of the inner pipe 109 of the triple pipe 110,
9 flows from above to below, and from the lower end outlet to the inner pipe 109
And into the inner annular space 111 between the and the intermediate pipe 108. The synthesis gas further flows upward through the inner annular space 111, and the outer annular space 1 between the intermediate pipe 108 and the outer pipe 107.
12 flows into the catalyst layer 115 filled in the outer annular space 112 from the upper end. The synthesis gas is supplied to the catalyst layer 115.
During the reaction, the reactions shown in the above formulas (1) and (2) are performed to synthesize methanol.

【0065】前記メタノールの合成において、冷却媒体
の入口118から例えばボイラ水のような冷却媒体を前
記反応器本体101の冷却媒体流通室105に供給し、
冷却媒体の出口119から排出することにより、前記触
媒層115を外管107を通して冷却する。また、メタ
ノールの反応に関与する反応部を三重管110により構
成し、合成ガスを内管109および内側環状空間111
を経由して触媒層115が充填された外側環状空間11
2の上端に流通させることによって、この合成ガスによ
り前記触媒層115を内側から冷却することができる。
その結果、メタノール合成の反応に伴う発熱、この発熱
による触媒の活性低下を効果的に抑制することができ
る。
In the synthesis of methanol, a cooling medium such as boiler water is supplied from the cooling medium inlet 118 to the cooling medium flow chamber 105 of the reactor body 101,
The catalyst layer 115 is cooled through the outer tube 107 by discharging from the outlet 119 of the cooling medium. Further, a reaction part involved in the reaction of methanol is constituted by a triple tube 110, and the synthesis gas is supplied to the inner tube 109 and the inner annular space 111.
Outer annular space 11 filled with catalyst layer 115 via
By flowing the catalyst gas to the upper end of the catalyst layer 2, the catalyst layer 115 can be cooled from the inside by the synthesis gas.
As a result, it is possible to effectively suppress the heat generated by the methanol synthesis reaction and the decrease in the activity of the catalyst due to the heat generated.

【0066】特に、本発明のように改質器20に二酸化
炭素を供給し、一酸化炭素の濃度が比較的高い合成ガス
を利用すると、メタノールの合成反応速度が高くなり、
それだけ発熱速度も大きくなって触媒の温度が上昇して
活性低下を招く恐れがある。このような合成ガスの利用
において、前述した三重管110を内蔵した反応器43
を用い、発熱反応時の温度上昇の激しい合成ガス入口の
触媒層115部分を前述したように冷却媒体および合成
ガスにより冷却することによって、長期間にわたって良
好な触媒活性を維持することが可能になる。
In particular, when carbon dioxide is supplied to the reformer 20 and a synthesis gas having a relatively high concentration of carbon monoxide is used as in the present invention, the rate of methanol synthesis reaction increases,
As a result, the heat generation rate may increase, and the temperature of the catalyst may increase, leading to a decrease in activity. In the use of such a synthesis gas, the reactor 43 incorporating the triple tube 110 described above is used.
By using the cooling medium and the synthesis gas to cool the catalyst layer 115 at the synthesis gas inlet where the temperature rises sharply during the exothermic reaction as described above, it is possible to maintain good catalytic activity for a long period of time. .

【0067】なお、一酸化炭素濃度の高い合成ガスの利
用において、前述した未反応ガスを合成ガスに循環させ
て合成ガス中の一酸化炭素濃度を低減することにより前
記メタノール合成時の発熱速度を抑えることが可能であ
る。
In the use of a synthesis gas having a high carbon monoxide concentration, the above-described unreacted gas is circulated through the synthesis gas to reduce the carbon monoxide concentration in the synthesis gas, thereby increasing the heat generation rate during the methanol synthesis. It is possible to suppress.

【0068】次いで、前記反応器43からの生成ガスは
図2に示すように流路304を通して前記予熱器41お
よび冷却器71にそれぞれ供給され、これら部材により
ほぼ常温まで冷却される。この時、前記生成ガス中のメ
タノールと水はそのほとんどが凝縮し、液状となって気
液分離器72に流入される。この気液分離器72では、
液状の粗メタノールと未反応ガスとに分離される。
[0068] Then, the product gas from the reactor 43 are respectively supplied to the preheater 41 and the cooler 71 through the passage 30 4, as shown in FIG. 2, is cooled to approximately room temperature by these members. At this time, most of the methanol and water in the produced gas are condensed, become liquid, and flow into the gas-liquid separator 72. In this gas-liquid separator 72,
It is separated into crude liquid methanol and unreacted gas.

【0069】前記未反応ガスは、ガス循環流路74を通
してガス圧縮機75に送られ、ここで昇圧された後ガス
循環流路74を通して前記予熱器41入口の前記流路3
3に循環され、合成ガスとともに前記反応器43に供
給される。未反応ガスの一部は、パージガスとして流路
3014を経て、例えば前記改質器20の燃料として利用
される。
The unreacted gas is sent to a gas compressor 75 through a gas circulation passage 74, where the gas is pressurized and then passed through the gas circulation passage 74 to the passage 3 at the inlet of the preheater 41.
Is circulated to 0 3, it is fed to the reactor 43 together with the synthesis gas. Some of the unreacted gas is passed through the flow path 30 14 as a purge gas is used, for example, as a fuel in the reformer 20.

【0070】一方、粗メタノールは前記流路304に介
在された粗メタノール予熱器73を経て第1蒸留塔60
1に供給される。必要に応じて、第1蒸留塔601には流
路3015を通して少量の水が供給される。低沸点有機化
合物は、前記第1蒸留塔60 1の塔頂部において濃縮さ
れ、第1コンデンサ611で一部凝縮されて還流され、
残部は溶解ガスと共に系外に排出される。前記第1蒸留
塔601の底部は主にメタノール及び水となり、流路3
5を経て第2蒸留塔602に供給される。
On the other hand, the crude methanol isFourTo
The first distillation column 60 passes through the crude methanol preheater 73
1Supplied to If necessary, the first distillation column 601Flow
Road 30FifteenA small amount of water is supplied through the system. Low boiling organic
The compound is mixed with the first distillation column 60 1Concentrated at the top of the tower
And the first capacitor 611Is partially condensed and refluxed,
The remainder is discharged out of the system together with the dissolved gas. The first distillation
Tower 601Is mainly methanol and water at the bottom of
0FiveThrough the second distillation column 60TwoSupplied to

【0071】前記第2蒸留塔602の塔頂部において、
メタノール留分は第2コンデンサ612によって冷却さ
れて凝縮を生じ、還流によってメタノールが高純度に精
製されて、流路3016から製品として系外に抜き出され
る。第2蒸留塔602の底部は主に水となり、少量の高
沸点有機化合物、有機酸、及び装置より生じる微量の無
機物が含まれる。この廃水は、第2蒸留塔602の底部
から流路3017を経て系外へ排出される。
[0071] In the second column top of the distillation column 60 2,
Methanol fraction resulting condensed is cooled by a 2 second capacitor 61, methanol is highly purified, it is withdrawn from the flow channel 30 16 out of the system as a product by refluxing. The bottom of the second distillation column 60 2 is mainly made of water, a small amount of high boiling point organic compounds, organic acid, and inorganic trace caused by the device. The waste water is discharged outside the system through a flow path 30 17 from the second distillation column 60 2 of the bottom.

【0072】以上、実施例1では改質器20の燃焼器2
3から排出された燃焼排ガスを二酸化炭素回収装置24
に導入し、ここで回収した二酸化炭素を圧縮機25で圧
縮した後、加湿器10の上流側において流路308を通
して流路306に供給し、ここに供給された原料ガスと
混合し、この混合ガスを前記加湿器10の頂部に供給す
る。このため、前記加湿器10に供給されるガス流量は
二酸化炭素を混合しない場合に比べて増加できる。その
結果、加湿器10での加湿量を増加させることができ
る。したがって、流路3010から供給するプロセス水蒸
気量を削減できる。
As described above, in the first embodiment, the combustor 2 of the reformer 20
Combustion exhaust gas discharged from the fuel cell 3
Was introduced, after compressing here recovered carbon dioxide compressor 25, and supplied to the flow path 30 6 through the flow path 30 8 upstream of the humidifier 10, and mixed with the supplied raw material gas here, This mixed gas is supplied to the top of the humidifier 10. For this reason, the gas flow rate supplied to the humidifier 10 can be increased as compared with the case where carbon dioxide is not mixed. As a result, the amount of humidification in the humidifier 10 can be increased. Therefore, it is possible to reduce the supply process water vapor from the flow path 30 10.

【0073】例えば、二酸化炭素を原料ガス流量の30
%程度添加すれば、加湿量もほぼ30%増加させること
ができる。この増加量だけプロセス水蒸気量を削減でき
る。
For example, carbon dioxide is supplied at a raw material gas flow rate of 30%.
%, The humidification amount can be increased by about 30%. The amount of process steam can be reduced by this increased amount.

【0074】また、前記加湿器10の上流側の流路30
6に供給する二酸化炭素を改質器20の燃焼器23(お
よび/または蒸気発生ボイラ)により排出される燃焼排
ガスから回収された二酸化炭素を利用することによっ
て、メタノールの製造により排出される二酸化炭素量を
低減できる。その結果、二酸化炭素排出税の導入や二酸
化炭素の排出規制が開始された場合、メタノール製造プ
ラントの経済性を向上できる。
The flow path 30 on the upstream side of the humidifier 10
By utilizing the carbon dioxide recovered from the combustion exhaust gas discharged by the combustor 23 of the reformer 20 of carbon dioxide supplied to 6 (and / or steam generation boiler), carbon dioxide emitted by the production of methanol The amount can be reduced. As a result, when the introduction of the carbon dioxide emission tax and the regulation of carbon dioxide emission are started, the economic efficiency of the methanol production plant can be improved.

【0075】さらに、反応器43に充填される触媒とし
てCu,Zn,Al,GaおよびM(アルカリ土類金属
元素および希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元
素)を含む酸化物からなり、前記Cu,Zn,Al,G
aおよびMが原子比にてCu:Zn:Al:Ga:M=
100:10〜200:1〜20:1〜20:0.1〜
20の割合で配合された組成を有する高濃度の二酸化炭
素を含む合成ガスに対する耐久性の高い触媒を用いれ
ば、触媒の活性劣化が抑制できる。その結果、触媒量を
低減することが可能になる。
The catalyst filled in the reactor 43 is an oxide containing Cu, Zn, Al, Ga and M (at least one element selected from alkaline earth metal elements and rare earth elements). Zn, Al, G
a and M are atomic ratios of Cu: Zn: Al: Ga: M =
100: 10 to 200: 1 to 20: 1 to 20: 0.1 to
If a catalyst having a composition of 20 and having a high durability against a synthesis gas containing a high concentration of carbon dioxide is used, deterioration of the activity of the catalyst can be suppressed. As a result, the amount of the catalyst can be reduced.

【0076】さらに、図3に示すような三重管110を
内蔵した構造のメタノール合成用反応器43を用いるこ
とにより、触媒層の合成ガス入口の温度を低減できる。
このため、前記合成ガス中の一酸化炭素濃度を低減する
目的で気液分離器72で分離された未反応ガスを合成ガ
スが流通される流路303に循環させる際、その循環未
反応ガス量を低減できる。その結果、循環動力を削減で
きる。
Further, by using the methanol synthesis reactor 43 having a structure incorporating the triple tube 110 as shown in FIG. 3, the temperature of the synthesis gas inlet of the catalyst layer can be reduced.
Therefore, when circulating the gas-liquid separator 72 in stream of synthesis gas separated unreacted gas is flow passage 30 3 in order to reduce the concentration of carbon monoxide in the synthesis gas, the circulating unreacted gas The amount can be reduced. As a result, circulating power can be reduced.

【0077】なお、前記実施例1では改質器20の燃焼
器23で回収した二酸化炭素を圧縮した後、加湿器の上
流側(流路308)に供給する場合について述べたが、
これに限定されない。例えば、図2に示すように二酸化
炭素を加湿器10の下流側の301に流路3018を通し
て供給しても実施例1とほぼ同様なプロセス水蒸気量の
削減効果が得られる。
In the first embodiment, the case where the carbon dioxide recovered in the combustor 23 of the reformer 20 is compressed and then supplied to the upstream side (flow path 30 8 ) of the humidifier has been described.
It is not limited to this. For example, reduction of substantially similar process steam amount as in Example 1 was fed through the channel 30 18 30 1 downstream of the humidifier 10 the carbon dioxide is obtained as shown in FIG.

【0078】(実施例2)この実施例2では、前述した
第2の実施形態のメタノールの製造を図4に示すメタノ
ール製造プラントの要部を参照してより具体的に説明す
る。なお、図4において前述した図2と同様な部材は同
符号を付して説明を省略する。
Example 2 In Example 2, the production of methanol according to the second embodiment described above will be described more specifically with reference to a main part of a methanol production plant shown in FIG. In FIG. 4, the same members as those in FIG. 2 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0079】図4の101は、一段式の熱交換型の第1
段加湿器である。この第1段加湿器101は、頂部側か
ら下方に向けて充填層111および濡れ壁方式でガスと
水を接触させるチューブ121が順次配置されている。
前記第1段加湿器101底部から水を第1循環水流路1
1を経由して前記加湿器101の頂部に循環させる第1
ポンプ141は、前記加湿器101の下方に配置されてい
る。第2蒸留塔から排出された廃水は、流路3017を通
して前記第1循環水流路131に供給される。
[0079] 10 1 of FIG. 4, the first heat exchange of single stage
It is a stage humidifier. The first stage humidifier 10 1, tube 12 1 contacting a gas and water from the top side with a filling layer 11 1 and the wet wall type downward are sequentially arranged.
The first stage humidifier 10 1 water is supplied from the bottom to the first circulating water passage 1
First circulating to the top of said humidifier 10 1 via 31
Pump 14 1 is disposed below the humidifier 10 1. Wastewater discharged from the second distillation column is fed to the first circulation flow passage 13 1 through the flow path 30 17.

【0080】一段式の熱交換型の第2段加湿器10
2は、前記第1段加湿器101の下流側に配置され、流路
3019により接続されている。この第2段加湿器102
は、頂部側から下方に向けて充填層112および濡れ壁
方式でガスと水を接触させるチューブ122が順次配置
されている。なお、流路3019は一端が前記第1段加湿
器のチューブ121下方の側壁に接続され、他端が前記
第2段加湿器102の頂部に接続されている。前記第2
段加湿器102底部から水を第2循環水流路132を経由
して前記第2段加湿器102の頂部に循環させる第2ポ
ンプ142は、前記第2段加湿器102の下方に配置され
ている。前記第2段加湿器102は、流路301を通して
この第2段加湿器102の下流側に配置される改質器に
接続されている。また、前記改質器の合成ガスは流路3
3を通して前記第2段加湿器102のチューブ122
導入されて熱交換される。
One-stage heat exchange type second-stage humidifier 10
2 is disposed on the first stage downstream of the humidifier 10 1 are connected by a flow path 30 19. This second stage humidifier 10 2
The tube 12 2 contacting a gas and water from the top side with a filling layer 11 2 and wetted wall method downwardly are sequentially arranged. Incidentally, the flow path 30 19 has one end connected to the side wall of the tube 12 1 under the first stage humidifier, the other end is connected to the top of the second stage humidifier 10 2. The second
Stage humidifier 10 2 second pump 14 the water from the bottom via the second circulation flow path 13 2 is recycled to the second stage humidifier 10 2 of the top portion 2, the second stage humidifier 10 2 lower Are located in The second stage humidifier 10 2 is connected to the reformer to be placed through the passage 30 1 to the second stage downstream of the humidifier 10 2. Further, the synthesis gas of the reformer is supplied to the flow path 3
0 3 through is introduced into the tube 12 2 of the second stage humidifier 10 2 is heat exchanged.

【0081】このような図4に示すメタノールの製造プ
ラントにおいて、前述した実施例1と同様に脱硫装置8
1で脱硫され、さらに予熱された炭化水素を主成分とす
る原料ガスは流路306を通して前記熱交換型の第1段
加湿器101頂部の充填層11 1に向けて供給される。同
時に、例えば二酸化炭素回収装置で回収し、圧縮機で昇
圧された二酸化炭素は流路308を通して前記流路306
に供給され、前記二酸化炭素および前記原料ガスの混合
ガスは前記流路306から前記第1段加湿器101の頂部
の充填層111に供給される。前記加湿器101の下方に
配置した第1ポンプ141を予め作動して前記加湿器1
1底部から水を第1循環水流路131を経由して前記加
湿器101の頂部に循環させるとともに、第2蒸留塔か
ら排出された廃水を流路3017を通して前記第1循環水
流路131に供給する。このような水の循環により前記
第1段加湿器101の頂部に供給された前記混合ガスは
前記充填層111で第1循環水流路131から供給される
水と接触し、さらにその下方のチューブ121内で水と
接触して加湿される。この時、前記第1循環水流路13
1に供給された廃水中に含まれるアルカリ金属やアルカ
リ土類金属の塩が前記混合ガス中の二酸化炭素により中
和される。このため、蒸留工程で回収した廃水を第1段
加湿器101の第1循環水流路131に供給しても、前記
第1段加湿器101でのアルカリによる腐食を防止でき
る。
The methanol production process shown in FIG.
In the runt, the desulfurization unit 8 is used in the same manner as in the first embodiment.
1. Hydrocarbons desulfurized in step 1 and preheated mainly
Source gas is supplied to the flow path 306Through the first stage of the heat exchange type
Humidifier 101Top packed bed 11 1Supplied to. same
Sometimes, for example, it is captured by a carbon dioxide capture device and then lifted by a compressor.
The pressurized carbon dioxide flows through the channel 308Through the channel 306
Mixed with the carbon dioxide and the raw material gas
The gas passes through the flow path 306From the first stage humidifier 101Top of
Packed bed 111Supplied to The humidifier 101Below
First pump 14 arranged1To operate the humidifier 1 in advance.
01The water is supplied from the bottom to the first circulating water flow path 131Via the
Humidifier 101Of the second distillation column
Waste water discharged from the17Through the first circulating water
Channel 131To supply. Due to such water circulation,
First stage humidifier 101The mixed gas supplied to the top of
The packed layer 111And the first circulating water flow path 131Supplied by
The tube 12 that comes in contact with water and further below it1With water in
Humidified on contact. At this time, the first circulating water flow path 13
1Metals and alkali contained in wastewater supplied to
Lithium metal salt is mixed with carbon dioxide in the mixed gas.
Be summed up. Therefore, the wastewater collected in the distillation process is
Humidifier 101First circulating water channel 131To supply
First stage humidifier 101Can prevent corrosion by alkali
You.

【0082】前記第1段加湿器101で加湿された混合
ガスは、流路3019を通して第2段加湿器102頂部の
充填層112に供給される。この第2段加湿器102の下
方に配置した第2ポンプ142を予め作動して前記第2
段加湿器102底部から水を第2循環水流路132を経由
して前記第2段加湿器102の頂部に循環させることに
より、その頂部に供給された前記混合ガスを加湿する。
すなわち、前記混合ガスは前記充填層112で第2循環
水流路132から供給される水と接触し、加湿された
後、前記チューブ122で改質器から流路303を通して
供給された高温の合成ガスと熱交換されて加熱され、更
に加湿される。なお、前記第2循環水流路13 2に実施
例1で説明したように熱回収器で排出された凝縮水を流
路3012を通して供給してもよい。
The first stage humidifier 101Humidified mixing
The gas passes through the flow path 3019Through the second stage humidifier 10TwoAt the top
Packed bed 11TwoSupplied to This second stage humidifier 10TwoUnder
Second pump 14 arranged on the sideTwoTo operate the second
Step humidifier 10TwoWater is supplied from the bottom to the second circulating water flow path 13TwoVia
And the second stage humidifier 10TwoCirculating at the top of the
Thus, the mixed gas supplied to the top is humidified.
That is, the mixed gas is filled in the packed bed 11.TwoIn the second circulation
Water channel 13TwoHumidified by contact with water supplied from
Later, the tube 12TwoAnd the flow path 30 from the reformerThreeThrough
Heat is exchanged with the supplied high-temperature syngas and heated,
Is humidified. The second circulating water flow path 13 TwoImplemented in
As described in Example 1, the condensed water discharged from the heat recovery
Road 3012May be supplied through

【0083】前記第2段加湿器102で加湿された混合
ガスは、流路301を通して改質器に供給され、前述し
た実施例1と同様に、合成ガスの生成、メタノールの合
成がなされ、蒸留塔を通して精製メタノールが回収され
る。
[0083] mixed gas is humidified in the second stage humidifier 10 2 is supplied to the reformer through the channel 30 1 in the same manner as in Example 1 described above, the generation of synthesis gas, the synthesis of methanol is made The purified methanol is recovered through a distillation column.

【0084】以上、実施例2では前記実施例1と同様な
効果を得ることができることは勿論、第1段、第2段の
加湿器101,102を用いることによって、十分に加湿
された混合ガスを改質器に供給できるため、前述した実
施例1に比べてよりプロセス水蒸気量を低減できる。
As described above, in the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Of course, the humidifiers 10 1 and 10 2 of the first and second stages are used to sufficiently humidify. Since the mixed gas can be supplied to the reformer, the amount of process steam can be reduced as compared with the first embodiment.

【0085】また、二酸化炭素を第1段加湿器101
上流側に供給することにより、第1循環水流路131
蒸留工程から排出されたアルカリ金属やアルカリ土類金
属の塩を含有する廃水を供給しても、そのpHを低下さ
せて中性側から酸性側へ移行できる。このため、第1段
加湿器101でのアルカリによる腐食を防止することが
でき、前記廃水を有効利用できる。
[0085] Moreover, by supplying carbon dioxide to the first stage upstream of the humidifier 10 1, containing an alkali metal or an alkaline earth metal salt discharged from the distillation step to a first circulation flow passage 13 1 Even when the wastewater is supplied, the pH can be lowered to shift from the neutral side to the acidic side. Therefore, it is possible to prevent the alkali due to corrosion in the first stage humidifier 10 1, it can be effectively utilized the waste water.

【0086】なお、前記実施例2では二酸化炭素を第1
段加湿器101の上流側に供給する場合について述べた
が、これに限定されない。例えば、図4に示すように二
酸化炭素をさらに流路3020を通して前記第1段、第2
段の加湿器101,102を接続する流路3019、または
流路3021を通して流路301、つまり混合ガスを改質
器に供給する流路301、に供給してもよい。また、図
4に示すように二酸化炭素をさらに流路3022を通して
蒸留廃水の流路3017に直接供給してもよい。
In the second embodiment, the first carbon dioxide is used.
It has dealt with the case of supplying to the upstream side of the stage humidifier 10 1, but is not limited thereto. For example, the first stage through the further passage 30 20 carbon dioxide as shown in FIG. 4, the second
The humidifiers 10 1 and 10 2 of the stages may be supplied to the flow path 30 19 or the flow path 30 1 through the flow path 30 21 , that is, the flow path 30 1 for supplying the mixed gas to the reformer. It may also be fed directly to the distillation wastewater flow paths 30 17 further through the channel 30 22 carbon dioxide as shown in FIG.

【0087】このように二酸化炭素を第1段加湿器10
1の上流側に加えて特定の箇所に供給することによっ
て、加湿される混合ガス流量を増大できるため、前述し
た実施例1に比べてより一層プロセス水蒸気量を低減す
ることができる。
As described above, carbon dioxide is supplied to the first stage humidifier 10.
By supplying the gas to a specific location in addition to the upstream side, the flow rate of the humidified mixed gas can be increased, so that the process steam amount can be further reduced as compared with the first embodiment.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、メ
タノール合成工程でのメタノール合成触媒の活性低下を
招くことなく、改質器で生成されるガス中の過剰な水素
を有効に利用してメタノールの増産化を図るとともに、
二酸化炭素を有効利用して二酸化炭素の排出を低減で
き、かつ改質器に系外から供給する水蒸気量を低減する
ことが可能なメタノールの製造方法を提供することがで
きる。
As described above, according to the present invention, the excess hydrogen in the gas generated in the reformer can be effectively used without causing a decrease in the activity of the methanol synthesis catalyst in the methanol synthesis step. To increase methanol production,
It is possible to provide a method for producing methanol capable of reducing carbon dioxide emission by effectively utilizing carbon dioxide and reducing the amount of steam supplied to the reformer from outside the system.

【0089】また、加湿器を第1段、第2段の加湿器か
ら構成し、蒸留廃水を原料ガスと二酸化炭素が供給され
る第1段加湿器の循環水に供給することによって、蒸留
廃水のpHを中性側ないし酸性側に移行させ、前記蒸留
廃水中のアルカリによる前記第1段加湿器の金属部材の
腐食を防止して前記蒸留廃水を有効に利用することがで
きる。
Further, the humidifier is constituted by a first-stage humidifier and a second-stage humidifier, and the distillation wastewater is supplied to the circulating water of the first-stage humidifier to which the raw material gas and the carbon dioxide are supplied. Can be shifted to a neutral side or an acidic side to prevent corrosion of the metal member of the first stage humidifier due to alkali in the distillation wastewater, whereby the distillation wastewater can be used effectively.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わるメタノール製造工程を示すフロ
ー図。
FIG. 1 is a flowchart showing a methanol production process according to the present invention.

【図2】本発明の実施例1におけるメタノール製造プラ
ントの一例を示す概略図。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a methanol production plant according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図2のプラントに組込まれるメタノール合成の
ための反応器の一形態を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing one embodiment of a reactor for methanol synthesis incorporated in the plant of FIG. 2;

【図4】本発明の実施例2におけるメタノール製造プラ
ントの他の例を示す要部概略図。
FIG. 4 is a main part schematic diagram showing another example of the methanol production plant in Embodiment 2 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,101,102…加湿器、 20…改質器、 24…二酸化炭素回収装置、 40…メタノール合成用反応装置、 43…反応器、 601,602…蒸留塔、 101…反応器本体、 107…外管、 108…中間管、 109…内管、 110…三重管。10, 10 1, 10 2 ... humidifier, 20 ... reformer, 24 ... carbon dioxide recovery device, 40 ... methanol synthesis reactor, 43 ... reactor, 60 1, 60 2 ... distillation column, 101 ... reactor Main body, 107: outer tube, 108: intermediate tube, 109: inner tube, 110: triple tube.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07C 31/04 C07B 61/00 300 // C07B 61/00 300 B01J 23/82 X (72)発明者 大空 弘幸 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 清木 義夫 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC29 AC41 AD11 BA05 BA06 BA07 BA08 BA09 BD80 BD81 BE40 BE41 BE60 FE11 4H039 CA60 CL35 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C07C 31/04 C07B 61/00 300 // C07B 61/00 300 B01J 23/82 X (72) Inventor Ozora Hiroyuki Hiroshima Pref. Hiroshima Pref. Hiroshima 4-6-22 Kannon Shinmachi Inside the Hiroshima Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (Reference) 4H006 AA02 AC29 AC41 AD11 BA05 BA06 BA07 BA08 BA09 BD80 BD81 BE40 BE41 BE60 FE11 4H039 CA60 CL35

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 改質器に炭化水素を主成分とする原料ガ
スを加湿器を通して供給するとともに水蒸気を供給し、
前記炭化水素と前記水蒸気とを反応させて水素,一酸化
炭素及び二酸化炭素を主成分とする合成ガスを生成する
合成ガス生成工程と、 メタノール合成触媒上で前記合成ガスを反応させて粗メ
タノールを合成する粗メタノール合成工程と、 前記合成工程から回収された液状の粗メタノールを蒸留
して低沸点有機化合物及び高沸点有機化合物を含む廃水
と精製メタノールとに分離する蒸留工程とを具備し、 前記加湿器の上流側の流路および前記加湿器と前記改質
器の間の流路のうちの少なくとも一方に二酸化炭素を供
給することを特徴とするメタノールの製造方法。
A raw material gas containing hydrocarbon as a main component is supplied to a reformer through a humidifier, and steam is supplied.
Reacting the hydrocarbon with the steam to produce a synthesis gas containing hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide as main components; and reacting the synthesis gas on a methanol synthesis catalyst to produce crude methanol. A crude methanol synthesis step of synthesizing, and a distillation step of distilling liquid crude methanol recovered from the synthesis step to separate wastewater containing low-boiling organic compounds and high-boiling organic compounds into purified methanol, and A method for producing methanol, comprising supplying carbon dioxide to at least one of a flow path on an upstream side of a humidifier and a flow path between the humidifier and the reformer.
【請求項2】 前記加湿器は、第1段加湿器と、この第
1段加湿器の下流側で前記改質器の上流側の間に配置さ
れた第2段加湿器とからなり、前記第1段加湿器の循環
水流路に前記蒸留工程で回収した廃水を供給し、前記第
1段加湿器の上流側の流路に炭化水素を主成分とする原
料ガスおよび二酸化炭素を供給することを特徴とする請
求項1記載のメタノールの製造方法。
2. The humidifier comprises a first-stage humidifier, and a second-stage humidifier disposed downstream of the first-stage humidifier and upstream of the reformer. Supplying the wastewater recovered in the distillation step to the circulating water flow path of the first-stage humidifier, and supplying the raw material gas mainly composed of hydrocarbons and carbon dioxide to the upstream-side flow path of the first-stage humidifier The method for producing methanol according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記第1段、第2段の加湿器を接続する
ための流路および前記第2段加湿器と前記改質器の間の
流路のうちの少なくとも一方にさらに二酸化炭素を供給
することを特徴とする請求項2記載のメタノールの製造
方法。
3. Carbon dioxide is further supplied to at least one of a flow path for connecting the first and second humidifiers and a flow path between the second humidifier and the reformer. The method for producing methanol according to claim 2, wherein the methanol is supplied.
【請求項4】 前記粗メタノール合成工程は、2枚の隔
離板で上下に合成ガス供給室、冷却媒体流通室およびメ
タノール含有ガス滞留室の3つの室に区画された反応器
本体と、前記2枚の隔離板を貫通して支持され、外管、
中間管および内管を同心円状に配列した三重管とを備
え、前記中間管の上端が前記外管の上端より下方に位置
し、前記内管の下端が前記中間管の中央付近に位置し、
前記三重管の上端において前記内管のみが開放され、か
つ前記三重管の下端において前記中間管と前記外管で形
成される環状空間が開放され、前記環状空間内に前記メ
タノール合成触媒を充填した反応器を用いてなされるこ
とを特徴とする請求項1記載のメタノールの製造方法。
4. The reactor for synthesizing crude methanol is divided into three chambers, a synthesis gas supply chamber, a cooling medium flow chamber, and a methanol-containing gas retention chamber, vertically by two separators; Supported through the two separators, the outer tube,
A triple pipe in which the intermediate pipe and the inner pipe are arranged concentrically, wherein the upper end of the intermediate pipe is located below the upper end of the outer pipe, and the lower end of the inner pipe is located near the center of the intermediate pipe;
Only the inner tube was opened at the upper end of the triple tube, and the annular space formed by the intermediate tube and the outer tube was opened at the lower end of the triple tube, and the methanol synthesis catalyst was filled in the annular space. The method for producing methanol according to claim 1, wherein the method is performed using a reactor.
【請求項5】 前記メタノール合成触媒は、Cu,Z
n,Al,GaおよびM(アルカリ土類金属元素および
希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元素)を含む
酸化物からなり、前記Cu,Zn,Al,GaおよびM
が原子比にてCu:Zn:Al:Ga:M=100:1
0〜200:1〜20:1〜20:0.1〜20の割合
で配合された組成を有することを特徴とする請求項1記
載のメタノールの製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the methanol synthesis catalyst comprises Cu, Z
an oxide containing n, Al, Ga and M (at least one element selected from an alkaline earth metal element and a rare earth element), wherein the Cu, Zn, Al, Ga and M
Is in atomic ratio Cu: Zn: Al: Ga: M = 100: 1
The method for producing methanol according to claim 1, wherein the composition has a composition of 0 to 200: 1 to 20: 1 to 20: 0.1 to 20.
【請求項6】 供給すべき前記二酸化炭素は、前記改質
器を加熱するための燃焼ガスおよび蒸気発生用ボイラの
燃焼ガスのうちの少なくとも一方から回収した二酸化炭
素であることを特徴とする請求項1ないし5いずれか記
載のメタノールの製造方法。
6. The carbon dioxide to be supplied is carbon dioxide recovered from at least one of a combustion gas for heating the reformer and a combustion gas of a steam generating boiler. Item 6. The method for producing methanol according to any one of Items 1 to 5.
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