JP2001507017A - メタノール製造方法およびプラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は炭化水素原料からメタノールを製造する方法炭化水素原料からメタノールを合成する方法であって、ａ）水蒸気改質ゾーンにおいて、前記原料および水蒸気からなる蒸気状混合物を少なくとも一つの改質反応の触媒作用に有効な触媒と接触させ、ｂ）前記改質ゾーンから、炭素酸化物、水素およびメタンからなる合成ガス混合物を回収し、ｃ）前記合成ガス混合物の構成物質を、メタノール合成触媒が充填されメタノール合成条件に維持されたメタノール合成ゾーンに供給し、ｄ）前記合成ガス混合物の未反応構成物質とメタノールとからなる生成物ガス混合物を上記メタノール合成ゾーンから回収し、ｅ）前記生成物ガス混合物の構成物質を、メタノール回収条件に維持されたメタノール回収ゾーンに供給し、ｆ）前記メタノール回収ゾーンから、粗製メタノール生成物流と前記合成ガス混合物の未反応構成物質を含む蒸気状の流れとを回収し、ｇ）前記合成ガス混合物の構成物質を第一の水素リッチ流と炭素酸化物およびメタンからなる第二の水素枯渇流とに分離し、ｈ）前記第一の水素リッチ流の少なくとも一部を前記水蒸気改質ゾーンに燃料として供給し、およびｉ）前記第二の水素枯渇流の少なくとも一部を前記水蒸気改質ゾーンにリサイクルして工程ａ）の前記混合物の一部とするメタノール製造方法、および、この方法に従って運転可能に建設され、配置されているプラントに関する。

Description

【発明の詳細な説明】 メタノール製造方法およびプラント 本発明はメタノール製造方法およびプラントに関する。 メタノールは炭質原料（carbonaceous feedstock）の転化、通常は天然ガスの ような炭化水素系原料の炭素酸化物および水素の混合物への転化によって、毎年 大量に合成されている。このようなガスの混合物はしばしば合成ガスと呼ばれて いる。 天然ガスのような炭化水素含有原料の合成ガスへの転化は水蒸気改質によって 実行される。 水蒸気改質では、例えば脱硫された天然ガスのような炭化水素系原料と水蒸気 の混合物を、典型的には約６００℃から約１０００℃の高温下、および典型的に は約１０バールから約５０バールの高圧下で、適当な改質触媒、例えば補強され たニッケル触媒上を通過させる。このような目的に用いられる市場で推奨される 触媒の一つはカルシムおよびアルミニウムの酸化物の混合物をニッケルの補強に 用いている。天然ガスが原料である場合の主要な反応はつぎのようになる。 ＣＨ₄＋Ｈ₂Ｏ⇔ＣＯ＋３Ｈ₂ この反応生成物自身は、さらに、二酸化炭素および水素が一酸化炭素と水蒸気 とから生成される次のような可逆性の「水性ガス転化（water gas sift）」反応 に供される。 ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ⇔ＣＯ₂＋Ｈ₂ 炭素酸化物と水素のメタノールへの転化は次の反応式に従っておこる。 ＣＯ＋２Ｈ₂⇔ＣＨ₃ＯＨ ＣＯ₂＋３Ｈ₂⇔ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ これらの反応は、通常、合成ガスを適当なメタノール合成触媒と接触させて実 行される。その際、合成ガスの圧力は、典型的には約５０バールから約１００バ ールまでの範囲、通常は約８０バールの高圧で、またメタノール合成温度は、典 型的には約２１０℃から約２７０℃又はそれ以上、例えば約３００℃までの高温 下で実行される。 通常のメタノール合成プラントは、はっきり区分された四つの部分からなる、 即ち、 １．炭化水素原料から炭素酸化物および水素の混合物を生成する改質プラント ２．下流でのメタノール合成に適する高圧に炭素酸化物と水素の混合物を加圧し て昇圧する昇圧段階、 ３．炭素酸化物と水素から粗製メタノールが生成されるメタノール合成部、およ び ４．粗製メタノールから最終の精製されたメタノール生成物を生成する蒸留部。 このようなプラントは、例えば、ＰＣＴ特許出願公開明細書（ＷＯ−Ａ）９６ ／２１６３４に記載されている。 メタノールを高収率で得るために従来技術の方法では、一般的にメタノール合 成ゾーンの周りにリサイクル・ループを有し、メタノール合成ゾーンを未反応の まま出て行く材料がメタノール合成ゾーンにリサイク ルされるようになっている。米国特許明細書（ＵＳ−Ａ）４９６８７２２は、一 つ以上の固定触媒床を有するメタノール合成ゾーンに一酸化炭素と水素を導入し て、これらの反応物を反応させてメタノールを合成する方法に関するものである 。メタノール合成ゾーンからの排出物は吸収ゾーンに供給されてメタノールはそ こで吸収される。未反応の反応物はさらにメタノール合成および回収ゾーンに供 給される。 米国特許明細書５４７２９８６は、メタノール合成ゾーンから抜き取られたパ ージ・ガスから、膜を利用して水素を回収するメタノール合成方法を開示してい る。パージされて分離された水素は、メタノール合成の反応物として、メタノー ル合成ゾーンにリサイクルされる。 米国特許明細書４１８１６７５もメタノール合成方法に関するものであり、こ の方法では合成ガスがメタノール合成ゾーンのメタノール合成触媒上を通されて から、メタノールを凝縮させるために冷却される。残りのガスはメタノール合成 ゾーンにリサイクルされる。このリサイクル流からのパージ流に膜を通過させる ことで、リサイクル流中に不活性なガスが発生することを制御してもよい。不活 性材料は炭素酸化物と水素から分離され、後者はメタノール合成ゾーンにメタノ ール合成の反応物として供給される。 ドイツ特許出願公開明細書（ＤＥ−Ａ）３２４４３０２は、未反応のメタノー ル合成ガスが三つの分離段階（three−way separation stage）に供給されるメ タノール合成方法を開示する。この分離段階では、ＣＯが分離されてメタノール 合成ゾーンにリサイクルされる、ＣＯ₂が分離されて改質に必要な水蒸気の一部 を置換するために改質ゾーンに供給される、そして、水素、窒素およびメタンを 有する残りのガスは改質管を加熱する燃料として改質ゾーンに供給される。 他の種々のメタノール合成方法が先行技術として知られており、例え ば、米国特許明細書５０６３２５０，米国特許明細書４５２９７３８，米国特許 明細書４５９５７０１，米国特許明細書５０６３２５０，米国特許明細書５５２ ３３２６，米国特許明細書３１８６１４５，米国特許明細書３４４００２，米国 特許明細書３５９８５２７，米国特許明細書３９４０４２８，米国特許明細書３ ９５０３６９および米国特許明細書４０５１３００を参照してもよい。 先行技術として多くのタイプの改質装置が知られている。これらの一つは「コ ンパクト改質装置」として知られ、ＰＣＴ特許出願公開明細書９４／２９０１３ に記載されており、複数の金属製の反応管が改質容器中に密に充填されているコ ンパクトな吸熱反応装置として開示されている。燃料はこの容器中で燃焼される が、この容器は反応管の局部的加熱を避けるために空気・燃料分配手段を備えて いる。このタイプのコンパクト改質装置では、熱は改質装置の排ガス（flue gas ）口および改質ガス口から供給原料、燃料および燃焼空気に伝わる。他のタイプ の改質装置では、この方法で熱を伝えるのに、このコンパクト改質装置ほど効率 的でない。しかしながら、多くの別のデザインの改質装置が知られていて、その いくつかは欧州特許出願公開明細書（ＥＰ‐Ａ）００３３１２８，米国特許明細 書３５３１２６３，米国特許明細書３２１５５０２，米国特許明細書３９０９２ ９９，米国特許明細書４０９８５８８，米国特許明細書４６９２３０６，米国特 許明細書４８６１３４８，米国特許明細書４８４９１８７，米国特許明細書４９ ０９８０８，米国特許明細書４４２３０２２，米国特許明細書５１０６５９０お よび米国特許明細書５２６４００８に開示されている。 従来のプラントでは、合成ガスは改質プラントからメタノール合成ゾーンへ通 過中に加圧される。この合成ガス圧縮段階は、本質的には、メタノール合成ゾー ンで必要とされる５０〜１００バールの圧力を付与す るために存在する。この合成ガス・コンプッレサーは高価で、プラント全体のコ ストに重大な影響を与える。さらに、プラント内にこのように高圧の合成ガスが 存在することで、このプラントでは肉厚のステンレス鋼または合金鋼製の耐圧配 管の使用が避けられない。この配管は建設材料として購入するにも、溶接するに も、使用するにも高価である。従って、これがプラント建設における実質的な財 政上コストを表わすことになる。 本発明の目的の一つは、建設費用のコスト効率がよくかつ従来のメタノール製 造プラントで好んで使用されてきた高価な部品の少なくとも幾つかを使わなくて すむメタノール製造プラントを提供することにある。本発明の他の目的は炭素の 利用効率が高く、従ってメタノールの収率が高く、かつメタノール合成ゾーンに おいて本質的に高圧に頼らないメタノール合成方法を提供するものである。本発 明のさらにもう一つの目的は、遠隔地または沖合いでの建設および運転に適する メタノール製造プラントを提供することにある。 本発明による、炭化水素原料材からメタノールを製造するプラントは、 ａ）改質条件下に維持され、少なくとも一つの改質反応の触媒作用に有効な触 媒が充填され、前記炭化水素原料と改質剤との蒸気状混合物を改質して炭素酸化 物、水素およびメタンからなる合成ガス混合物をつくるための改質ゾーンと、 ｂ）メタノール合成条件下に維持され、メタノール合成触媒が充填され、前記 合成ガス混合物の構成物質を生成物メタノールと合成ガス混合物中の未反応構成 物質とからなる生成物ガス混合物に転化するメタノール合成ゾーンと、 ｃ）メタノール回収条件下に維持され、前記生成物ガス混合物から粗製メタノ ール生成物流を回収し、前記合成ガス混合物の未反応構成物質 を含有する蒸気流を回収するメタノール回収ゾーンと、 ｄ）前記合成ガス混合物の構成物質を、第一の水素リッチ流（水素を豊富に含 む流れ）と炭素酸化物およびメタンからなる第二の水素枯渇流とに分離する分離 ゾーンと、 ｅ）前記第一の水素リッチ流の少なくとも一部を前記水蒸気改質ゾーンに燃料 として供給する手段と、および ｆ）前記第二の水素枯渇流の少なくとも一部を、炭化水素原料と水蒸気との前 記蒸気状混合物と混合するために前記改質ゾーンにリサイクルする手段と を有することを特徴とする。 第一の水素リッチ流の第二の水素枯渇流からの分離はメタノール合成ゾーンの 上流で行われても下流で行われてもよい。本発明の好適な実施例での一つでは、 分離ゾーンはメタノール合成ゾーンの下流に配置され、分離ゾーンからの第二の 水素枯渇流の少なくとも一部をメタノール合成ゾーンを経由せずに改質ゾーンに 供給する手段を備えている。本発明のこれに変わる実施例では、分離ゾーンはメ タノール合成ゾーンの上流に配置され、第二の水素枯渇流の少なくとも一部をメ タノール合成ゾーンに供給し、その後第二の水素枯渇流の未反応部分を回収しこ の未反応部分を改質ゾーンに供給する手段を備えている。 通常、ここでいう炭素酸化物はＣＯおよびＣＯ₂の混合物を含む。 本発明はさらに炭化水素原料からメタノールを合成する方法であって、 ａ）水蒸気改質ゾーンにおいて、前記原料および水蒸気からなる蒸気状混合物 を少なくとも一つの改質反応の触媒作用に有効な触媒と接触させ、 ｂ）前記改質ゾーンから、炭素酸化物、水素およびメタンからなる合成ガス混 合物を回収し、 ｃ）前記合成ガス混合物の構成物質を、メタノール合成触媒が充填されメタノ ール合成条件に維持されたメタノール合成ゾーンに供給し、 ｄ）前記合成ガス混合物の未反応構成物質とメタノールとからなる生成物ガス 混合物を上記メタノール合成ゾーンから回収し、 ｅ）前記生成物ガス混合物の構成物質を、メタノール回収条件に維持されたメ タノール回収ゾーンに供給し、 ｆ）前記メタノール回収ゾーンから、粗製メタノール生成物流と前記合成ガス 混合物の未反応構成物質を含む蒸気状の流れとを回収し、 ｇ）前記合成ガス混合物の構成物質を第一の水素リッチ流と炭素酸化物および メタンからなる第二の水素枯渇流とに分離し、 ｈ）前記第一の水素リッチ流の少なくとも一部を前記水蒸気改質ゾーンに燃料 として供給し、および ｉ）前記第二の水素枯渇流の少なくとも一部を前記水蒸気改質ゾーンにリサイ クルして工程ａ）の前記混合物の一部とする ことを特徴とする方法を提供する。 分離ステップはメタノール合成ゾーンの上流で行っても下流で行ってもよい。 分離ステップｇ）がメタノール合成ゾーンの下流に配置され、第二の水素枯渇流 の少なくとも一部が分離ステップｇ）から改質ゾーンに、メタノール合成ゾーン を経由せずに、供給されることが好ましいかもしれない。代わりに、分離ステッ プｇ）がメタノール合成ゾーンの上流に配置され、第二の水素枯渇流の少なくと も一部がメタノール合成ゾーンに供給され、その後第二の水素枯渇流の未反応部 分が回収されて改質ゾーンに供給されることが好ましいかもしれない。 本発明の方法およびプラントは従来のメタノール合成プラントおよび方法に対 して、以下に説明するような重要な利点を持っている。 本発明の方法およびプラントは、メタノール合成ゾーンから回収され た未反応の炭素酸化物とメタンを、水素を分離除去後、原料として改質ゾーンに リサイクルするように運転される。分離ゾーンから回収された水素は、燃料とし て改質ゾーンに供給される。この本発明の方法配置は、未転化の合成ガスを、通 常水素又は炭素酸化物のいずれかを豊富に含むようにした後、メタノール合成ゾ ーンにリサイクルするという従来技術とは異なり、この結果従来技術の配置に対 して多くの重要な利点を有することになる。本発明の方法およびプラントでは、 未転化の炭素含有化合物のリサイクル回路が組み込まれ、改質ゾーンとメタノー ル合成ゾーンが同じリサイクル回路の中にある。ここで「炭素含有化合物」は主 に炭素酸化物、メタン又はこれらの混合物を指す。「炭素酸化物」は主に一酸化 炭素と二酸化炭素を指す。 未転化の炭素酸化物およびメタンの改質ゾーンへのリサイクルは、改質ゾーン およびメタノール合成ゾーンの一方か双方で得られる転化収率の如何にかかわら ず、全体として、本発明の方法が炭素の利用効率が高く、炭素はこの方法からほ とんど失われ無いことを意味している。このようにして、本発明に従って設計さ れたプラントの運転者は、本発明の方法を改質ゾーンおよびメタノール合成ゾー ンの一方か双方でワンパス当りの収率を比較的低い値で運転することもできる。 これはコスト軽減に有利である可能性がある。例えば、メタノール合成ゾーンを 、従来の方法と比べて低い圧力および／または少ない触媒量で運転してもよい。 本発明の方法に従って運転される本発明によるプラントの蒸気改質ゾーンでは 、原料の合成ガスへの転化の程度を従来の方法に比べて低く保ってもよい。これ は未反応の炭素酸化物およびメタンからなる水素枯渇流が、最終的には原料とし て改質ゾーンにリサイクルされるからである。本発明のプラントおよび方法に係 る水蒸気改質ゾーンから回収される合成ガス混合物は、水素、炭素酸化物および メタンを含む。もし水蒸気改 質ゾーンの条件が、炭化水素原料の炭素酸化物および水素への転化が全体として 比較的低くなるように維持されれば、メタンは転化率が高い場合と比べて大量に 合成ガス混合物中に存在する。転化率が高い場合には、合成ガス混合物中に存在 するメタンは比較的少量である。このことは、炭化水素原料が主としてメタン（ 天然ガス中のように）であろうともっと高級の炭化水素からなっていようと、そ れには無関係である。炭素酸化物および水素へ水蒸気改質されない高級炭化水素 は、水蒸気改質条件下で水素添加分解されて、メタンを生ずる。このように、例 えばエタン原料、プロパン原料又はブタン／メタンの混合原料は改質されて炭素 酸化物、水素およびメタンの混合物を生ずる。 従来のプラントでは、炭化水素を炭素酸化物および水素へ可能な限り完全に改 質することが望ましい。従って、水蒸気改質反応には低圧が有利なので、従来の プラントでは改質ゾーンを比較的低圧下に、例えば約２０バール以下に維持する のが望ましい。改質ゾーンの圧力を約２０バールとするように、本発明のプラン トおよび方法を運転することは確かに可能ではあるが、実際上、本発明の望まし い特徴は、より高い改質圧力、例えば約２５バールから約５０バール、例えば約 ３０バールが使用できる点にある。これは改質ゾーンの下流において重要な利点 となる。従来の方法では、メタノール合成ループに入る合成ガス混合物を圧縮す るのに補給ガス（make up gas）コンプレッサーが使われる。さらに、未反応の 合成ガスを上記のループ内で循環させるために、リサイクル・コンプレッサーが ループ内に備えられている。本発明の方法では、改質ゾーンがリサイクル回路内 に含まれているので、補給ガスのメタノール合成ゾーンへの供給および未反応合 成ガスの回路内でのリサイクルを推進するのに、一段のコンプレッサーで済ます ことができる。さらに、改質手段を含む単一の回路の設置は、プラントの設計者 の希望に従ってコ ンプレッサーの位置を選定できることを意味する。このやり方でコンプレッサー を一つだけ使用する場合には、本発明のプラントは従来技術のプラントと比べて はるかにコンパクトにできる。このように、従来技術の多段圧縮に伴う駆動設備 および配管が大幅に削減される。本発明のプラントを遠隔地とか沖合いなどに都 合よく設置できるようになるので、この点は非常に重要である。これまで沖合い に商業用のメタノールプラントを経済的に建設するのは難しかった。 従って、メタノール回収ゾーンで回収された合成ガス混合物の未反応の構成物 質、あるいは場合によっては、改質ゾーンで回収された合成ガス混合物の構成物 質が、水素、炭素酸化物およびメタンを含み、水蒸気改質ゾーンに燃料として供 給される水素リッチ流と炭素酸化物およびメタンからなり水蒸気改質ゾーンにリ サイクルされて原料に混入される水素枯渇流とに分離されることは、本発明にと って重要な特徴である。従って、本発明のプラントおよび方法は、改質ゾーン、 メタノール合成ゾーン、メタノール回収ゾーンおよび分離ゾーンを、一つの炭素 酸化物およびメタン・リサイクル回路内に含むことになる。この配置により、本 発明のプラント及び方法においては、一段の圧縮段階の運転で、リサイクル回路 で材料を流すことができる。この圧縮段階はリサイクル回路の都合のよい場所に 設置すればよく、このコンプレッサーの場所は資金とプラントの運転コストとの 間のバランスによって決まる。このことは従来の方法と対照をなす。従来の方法 では、未転化の炭素酸化物がメタノール合成ゾーンの前端にリサイクルされ、リ サイクル流の圧力を従来のメタノール合成プラントで用いられる高圧に維持する ためにリサイクル・コンプレッサーが必要になる。従来の方法では、このリサイ クル流中に大量のメタンが存在することは好ましくなく、従って改質ゾーンでの 不完全な反応の結果生ずる合成ガス混合物中のメタンの発生を制御す るためにパージ流を取ってもよい。 改質ゾーンでの転化率が比較的低い値に維持されていても、このことは本発明 の方法によるメタノールの全収率に対してほとんど又は全く影響を与えない。何 故ならば、未転化のメタンはいずれにしろ改質ゾーンにリサイクルされるからで ある。このことは、本発明の方法およびプラントにおいて、改質ゾーンで比較的 低い水蒸気対炭素比率および／あるいは比較的低い出口温度の使用を可能にする 。このようにして、本発明の方法では、水蒸気改質ゾーンの水蒸気対炭素比率を 約３：１以下にするのが好ましく、より好ましくは、さらに低くして約２．８： １未満、例えば約２． ５：１以下にする。改質ゾーンの出口温度（これは改質 ゾーン内の改質触媒の出口端温度を示すものであるが）は、約７００℃から約１ ０００℃の範囲、例えば約８５０℃であればよい。従来のプラントと比べてより 低い改質温度を使用することで、本発明によるプラントおよび方法の運転者は、 比較的高い改質圧力、例えば、２０バールを超える改質圧力、例えば約３０バー ルから約４０バールの改質圧力の使用が可能となる。特に、ＰＣＴ特許出願公開 明細書９４／２９０１３に記述され、比較的低温かつ比較的高圧で運転される「 コンパクト改質装置」を使用すると、本発明のプラントは従来のプラントよりも 遥かにコンパクトにできる。このことは、本発明のプラントが遠隔地、さらには 沖合いなどに都合がよく設置できるようにするので、大いに意味がある。これま で商業用のメタノールプラントを沖合いに建設するのは経済的に難しかった。 本発明の方法およびプラントは柔軟性に富み、メタノール合成ゾーンにおける 炭索酸化物のメタノールへのパス当りの転化収率が、約４０％から約９５％又は それ以上、好ましくは７０％から９０％、例えば約８０％になるように設計でき る。 本発明の方法およびプラントは、メタノール合成ゾーンで、約２０バールから 約５０バール、例えば約３５バールから約４５バール、例えば約４０バールの圧 力を用いるのが好ましい。 メタノール合成ゾーンを比較的低圧とすることで、さらに以下の利点がある。 即ち本発明によるプラントの建設費用は、肉厚の高圧配管の使用を避けることが できるので、従来のプラントと比べて大幅に削減できる。 従来のプラントでは、約８０バールの圧力で合成ガスをメタノール合成ゾーン に送り込むために合成ガスコンプレッサーが必要である。典型的には、ガス圧縮 の動力は、プラント内において蒸気タービンで作られた高圧の水蒸気から得られ る。本発明のプラント及び方法は，以上で説明したように、かなり低い圧力で運 転してもよい。本発明の方法では、従来技術の方法で用いられるコンプレッサー よりも小さなコンプレッサーを使用できる。本発明のプラントのメタノール合成 ゾーンの圧力は、リサイクル回路内の適当な場所に設置できる一段の圧縮段階か ら供給してもよい。 本発明のプラントが一段の比較的小さなコンプレッサーで運転できるであろう ことはコスト以上の結果をもたらす。付随する蒸気タービン、蒸気発生および輸 送システムが不要になるので、本発明によるプラントの大きさは従来のプラント に比べて大幅に縮小できる。この大きさの削減は、本発明のプラントを経済的に 遠隔地又は沖合い地で設置することを可能にする。 従来のプラントでは、水蒸気改質ゾーンで使う燃料は一般的には炭化水素原料 で、硫化水素のような硫黄を含む不純物を含んでもよい。本発明のプラントおよ び方法では、分離された水素リッチな流れが改質ゾーンに燃料として供給される 。従って、本発明によるプラントの改質ゾー ンからの排ガスは、硫黄を実質的に含まず、もし必要であれば、露点以下に冷却 して即廃棄できる。この際、従来のプラントで要求されるかもしれない様に、亜 硫酸を除去するためにさらに処理する必要がない。 もし必要であれば、炭素酸化物およびメタンを含むリサイクル流からパージ流 を取ってもよい。このパージ流を改質ゾーンに燃料として供給してもよい。通常 、パージ流が取られ、この際のパージの速度は、リサイクル回路の、化学的に不 活性な材料、即ち原料材中に存在するかもしれない窒素、アルゴンおよびヘリウ ムなどの蓄積を制御できるように選定する。 本発明の好ましいプラントおよび方法では、分離ゾーンは膜分離装置を具備す るが、この膜分離装置の設計は適当なものであればよい。本発明の方法およびプ ラントでの使用に適した多数の膜分離装置が、上記の米国特許明細書４１８１６ ７５に記載されている。 さらに、このメタノール合成ゾーンは、直列に接続された多数のメタノール合 成反応容器を具備することが好ましい。メタノール回収ゾーンは、連続する各メ タノール合成反応容器の間および直列の最後のメタノール反応容器の後に設置で きる。直列の最後に位置する以外の、各メタノール回収ゾーンからの炭素酸化物 と水素とを含有する蒸気状の流れは、次に連続する直列のメタノール合成反応容 器に供給される。このメタノール合成反応は平衡状態に制約されるが、この配置 によればメタノールが各メタノール合成容器間で反応混合物から除去されるので 、それによって、次のメタノール合成容器内でのメタノール形成反応に有利に働 くという利点がある。 メタノールの回収は、どのような適当な方法、例えば、冷却や溶媒洗浄によっ て実施してもよい。もし溶媒洗浄が実施される場合には、適当な溶媒として、エ チレン・グリコール、テトラエチレングリコール・ジ メチル・エーテル、水などが使用できる。 都合よくは、粗製メタノール生成物流の全体又は各々は、精製されたメタノー ル生成物流を回収するために精製ゾーンに供給される。この精製ゾーンはプラン トから離れた場所に設置してもよい。かくして、もしこのプラントが沖合いに建 設されれば、約６％の水分を含む粗製メタノール生成物をメタノール回収ゾーン から回収して、これに続く精製のために陸地に送ってもよい。 望ましくは、一のガス・コンプレッサーが、原料流、合成ガス流および炭素酸 化物と水素とを含有する蒸気状の流れを動すために設置される。本発明のプラン トおよび方法は、メタノール合成圧力が約５０バールかそれ以下に維持される時 には、一段階のコンプレッサーで運転してもよい。もし約５０バール以上のメタ ノール合成圧力が必要ならば、二台目のコンプレッサーを用いるのが好ましいだ ろう。一台のコンプレッサーの使用は、本発明によるプラントの建設コストとこ うしたプラントの占有面積に有利に働く。一台のコンプレッサーと上述のコンパ クト改質装置と併用すれば、本発明によるプラントを沖合いに経済的に建設し、 運転することができる。メタノール合成設備の沖合い設置は本発明の重要な一側 面であり、従来の改質装置に基づいたメタノール合成技術に対して大変重要な改 良点である。現時点では、従来のメタノール合成技術に基づく改質装置ではコス ト効率よく沖合いに設置できない。 メタノール合成ゾーンは約２１０℃から約３００℃、例えば約２３０℃から約 ２７０℃、例えば約２４０℃に維持されるのが好ましい。本発明による好ましい 方法では（ここでの改質ゾーンは上述のコンパクト改質ゾーンである）、改質ゾ ーンに供給される燃焼空気は、改質ゾーンに供給される前に、水蒸気で全部又は 一部を飽和される。これは改質ゾーン内の燃焼特性を変更できる利点を持ってお り、このゾーン内の改質 要素をより均一に加熱でき、さらに排ガス中の二酸化炭素および窒素酸化物の放 出量が従来プラントに比べて削減できる。 本発明による好ましいプラントでは、改質ゾーンは上述したコンパクト改質ゾ ーンである。しかしながら、本発明の方法およびプラントで使用される水蒸気改 質ゾーンは適当な設計であればどんなものでもよい。 本発明の方法で使われる好ましい原料は天然ガスである。 本発明のプラント及び方法の有利な特徴は、水蒸気改質ゾーンからの排ガスに 含まれる炭素酸化物と硫黄含有化合物との量が、同等のメタノール製造能力を持 つ従来のプラントと比べて、大幅に少ない点にある。 本発明が明瞭に理解され、容易に実施されて効果を発揮するように、本発明に 従って建設され配置された、また本発明の好ましい方法を運転するように設計さ れた多数のメタノール合成プラントを、例として、概略図を参照にしながら説明 する。 図１は、本発明による第一のメタノール合成プラントの簡略化した流れ図であ り、 図２a、２ｂおよび２ｃは、合わせて、本発明の第２のメタノール合成プラン トのより詳しい流れ図を示す。 以上の図は概略図であって、商業用のプラントにはさらに還流ドラム、ポンプ 、真空ポンプ、温度センサー、圧カセンサー、圧力開放バルブ、コントロール・ バルブ、流量コントローラー、レベル・コントローラー、保持タンク、貯蔵タン ク、などが必要なことは当業者には理解されるであろう。このような補助的な装 置類の設置は本発明の一部を構成せず、従来の化学工学の実践に従うものである 。 図１を参照して説明する。天然ガス流がライン１０１に供給され、天然ガス・ コンプレッサー１０２を通過後、約４０バールの圧力でライン１０３に入る。原 料コンプレッサー１０２はさらに、後述するように、 ライン１０４からの炭素酸化物およびメタンのリサイクル流を供給される。 ライン１０３中の圧縮された原料およびリサイクル流は、原料前処理ゾーン１ ０５に供給される。原料前処理ゾーン１０５では（その詳細は図１には示されて いない）、圧縮された流れを、引き続き脱硫反応容器に導く前に、約３８０℃に 加熱する。天然ガス原料は少量の硫黄を硫化水素として含んでいるが、これは下 流の触媒に有害である。硫黄は脱硫反応容器を通過中に除去される。この脱硫反 応容器にはモリブデン酸ニッケルおよび酸化亜鉛のような脱硫材料が充填されて いる。 脱硫されたガスは交換装置を通過させて冷却され、飽和カラムの底部に流され るが、この飽和カラムで、このガスはこの飽和カラムの上端部に供給された温水 に対して向流的に流れる。 この飽和カラム通過中に、ガス混合物は水蒸気で飽和させられる。水蒸気で飽 和されたガス混合物は飽和カラムを出るときには、約２００℃で、次に続く改質 に要求される水蒸気のほぼ９０％を含んでいる。このガス／水蒸気の混合物は、 さらにガスタービンから供給された水蒸気と混ぜられて、改質装置１０６の排ガ スダクトに設置されている混合供給加熱器（mixed feed heater）を通過する。 この混合供給加熱器通過中に、このガス／水蒸気の混合物の温度は約４００℃に 昇温される。得られた高温ガスはライン１０７に供給されて改質装置１０６に至 る。 改質装置１０６の詳細は図１には示されていない。改質装置は上記したコンパ クト・タイプであることが望ましい。ライン１０７からの高温ガスはコンパクト 改質装置１０６の反応管に供給される。このコンパクト改質装置１０６の反応管 には適当な水蒸気改質触媒、例えば補強されたニッケル触媒、が充填されている 。吸熱改質反応を行うのに必要な熱量はコンパクト改質装置１０６内で水素リッ チな燃料を燃焼し、輻射と 対流によって反応管に熱を与えることで供給する。 改質装置１０６はライン１０８からの高温の燃焼空気を供給される。この燃焼 空気はコンパクト改質装置１０６内の改質されたガスにより加熱された燃焼空気 予熱装置（図示せず）で予熱され、ライン１１０経由でプラントに供給された後 に燃焼空気コンプレッサー１０９内で予備圧縮されている。燃料改質装置１０６ への水素は、ライン１１１に下流の分離段階から供給されるが、これについては 後に説明する。水素は改質装置１０６内で燃焼されて、この輻射熱および対流熱 を改質装置の反応管に供給する。排ガスは改質装置１０６からライン１１２に排 出される。 コンパクト改質装置１０６内で、天然ガス、水蒸気およびリサイクル炭素酸化 物の供給混合物は、一酸化炭素、二酸化炭素、水素およびメタンの混合物に改質 されるが、この混合物は一般に合成ガスとして知られる。 高温でニッケル触媒の存在下で、水蒸気を高温高圧下で蒸気状の炭化水素と反 応させ、メタンと共に、一酸化炭素、二酸化炭素および水素からなる合成ガスを 得る。合成ガスの各成分の濃度は、触媒上を通過する炭化水素に対する水蒸気の 比と、ガスが触媒から離れるときの温度と圧力とに依存する。起きる反応は複雑 に入り組んだものであるが、最終生成物は次の二つの反応によって確定する。 （ｉ）水性ガス・シフト平衡反応 ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ⇔ＣＯ₂＋Ｈ₂＋熱 （ii）水蒸気−メタン平衡反応 熱＋ＣＨ₄＋Ｈ₂Ｏ⇔ＣＯ＋Ｈ₂ 反応全体としては吸熱反応である。平衡を右に移動させ、合成ガスの残 留メタン含有量を減らすためには、大幅な過剰水蒸気と高温とが必要である。 合成ガスは、約４５０℃かつ約３０バールでコンパクト改質装置１０６を出て 、ライン１１３中に入る。運転に際しては、充分な炭素酸化物および／又はメタ ンをライン１０４経由で供給し、ライン１１３中の合成ガスを化学量論比にする のが好ましく、従って、炭素酸化物および／又はメタンのリサイクル速度を、モ ル・ベースで、水素の量が一酸化炭素量の２倍と二酸化炭素量の３倍の合計に等 しくなるように制御してもよい。 高温の合成ガスは冷却されてからライン１１３を経由してメタノール・コンバ ーター１１４に送られる。 本発明による典型的なメタノール合成条件では、３０バール程度の圧力と約２ １０℃から約２４０℃の出口温度を使用し、銅／亜鉛触媒、例えば、ＩＣＩ ５ １−７、ハルド・トプソー（Haldor Topsoe）ＭＫ−１０１又はサド・ケミ（Sud −Chemie）Ｃ７９−５ＧＬ名で販売されている触媒を使用する。 メタノール合成平衡は以下の通りである、 ＣＯ＋２Ｈ₂⇔ＣＨ₃ＯＨ ＣＯ₂＋３Ｈ₂⇔ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ 典型的には、ライン１１３中のガスは約１０〜約２０容積％の炭素酸化物を含 み、残りは水素、メタンおよび窒素である。窒素は天然ガス原料中に不純物とし て存在する可能性がある。 生成物混合物はライン１１５に回収され、メタノール洗浄カラム１１６に送ら れ、そこから粗製メタノール生成物がライン１１７に回収され る。洗浄カラム１１６からの未反応の合成ガスは、ライン１１９に供給され分離 ゾーン１２０に送られる。 分離ゾーン１２０は、好都合な既存技術を、例えば、圧力スウイング吸着、膜 技術、液化、又はこれらの二つ又はそれ以上の組み合わせ等を、用いることがで きる。最も経済的であることが多いことから、膜技術を用いることが好ましい。 水素リッチなリサイクル流はライン１２１に回収されて、コンパクト改質装置 １０６の燃料として、ライン１１１に供給される。炭素酸化物および／またはメ タンリッチな流れはライン１２２に回収されて、原料へ加えるためのリサイクル 流として、ライン１０４に供給される。不活性材料の発生を制御するため、パー ジ流をライン１２３に取り出してもよい。 ライン１１７中の粗製メタノール生成物は、精製ゾーン１２４に送られるが、 この精製ゾーン１２４から精製されたメタノール生成物をライン１２５に回収す る。 図２ａを参照すると、バッテリー・リミット（battery limits）からの天然ガ スは、ライン２０１経由でプラントに入り、さらにライン２０３に入る前に天然 ガス・ノック・アウトドラム（gas knockout drum）２０２に入る。ライン２０ ３中のガスの一部が取り出されてガス・タービン２０５を駆動する。 ガス・タービン２０５からの高温ガスは、ライン２０６を経て熱回収ダクト２ ０７に入る。排ガスはライン２０８から大気中に放出される。水蒸気はライン２ ０９に回収され、ライン２１０とライン２１１の二つの流れに分かれる。ライン ２１０の水蒸気は、さらにライン２１２およびライン２１３の二つに分かれる。 ライン２１３の水蒸気は、水蒸気改質方法に供給されるが、これについては後述 する。ライン２１２の水蒸 気はメタノール精製プロセスに供給されるが、これについても後述する。ライン ２１１の水蒸気は脱気装置２１４に入り、ライン２１５から放出される。脱気さ れた水はライン２１６に回収され、ボイラー水ポンプ２１７を経由してライン２ １８に入る。ライン２１８の水はライン２１９を通って熱回収ダクト２０７に供 給される。補給水流はライン２２０に取りこまれコンバーター蒸気ドラム（図示 せず）に供給される。 ライン２０３中の残留ガスはライン２２１に向かい、天然ガス・コンプレッサ ー２２２で約２５バールに圧縮される。圧縮されたガスはライン２２３に向かい 、ライン２２４中でライン２２５からのリサイクル水蒸気と合流する。ライン２ ２４で合流した流れは、ライン２２７の冷却水を供給された交換装置２２６を通 されて冷却される。こうして冷却された流れは、ライン２２８に向かい、ノック ・アウト・ポット（knockout pot）２２９中に導かれるが、冷却された流れの凝 縮物は、このノック・アウト・ポット２２９において取り除かれる。混合ガス流 は次にライン２３０に向かい、リサイクル・コンプレッサー２３１で約３８バー ルに圧縮される。 圧縮されたガス流は引き続きライン２３２を通り、交換装置２３３を通って加 熱されてから、ライン２３４に向かい、改質装置２３６からの排ガス流中に設置 されている交換装置２３５を通ってさらに加熱される。こうして約３８０℃とな った高温ガスはライン２３７を通って水素添加脱硫容器２３８に導かれるが、こ の容器２３８には、例えばモリブデン酸ニッケル又はモリブデン酸コバルトのよ うな、適当な水素添加脱硫触媒の充填物２３９が充填されている。図２ａのプラ ントでは、酸化亜鉛が触媒として使われている。 脱硫容器２３８からのガスはライン２４１を経由して脱硫容器２４０に入るが 、この容器２４０には酸化亜鉛脱硫触媒の充填物２４２が詰ま っている。こうして硫黄含有量が約０．１ｐｐｍより少なくなった脱硫ガス流は ライン２４３に流れ込み、交換装置２３３で冷却されて、ライン２４４を経由し て供給原料飽和装置２４５の底部に送り込まれる。 供給原料飽和装置２４５にはライン２４６の温水が供給されている。新鮮な水 はライン２４７を通ってプラントに入り、ポンプ２４８でくみ出されてライン２ ４９、２５０、２５１および２５２、さらにポンプ２５３を経由してライン２５ ４に入る。ライン２５４の水は交換装置２５５で加熱されて、ライン２５６を経 由して交換装置２５７に達する。加熱された水又は水蒸気は、ライン２５８を通 ってさらに交換装置２５９を経由してライン２４６に入る。 供給原料飽和装置２４５では、混合ガス流は上方へ流れ、温水流は下方へ流れ る。ガスは、下流での改質反応に要する水蒸気の約９０％を含んだ状態で、飽和 装置２４５からライン２６０に入る。残る１０％の水蒸気はライン２１３で供給 され、水蒸気改質に必要な水蒸気の１００％を含んだガス流がライン２６１を流 れるようになる。 飽和装置２４５の底部からの水はライン２６２および２６３を経由してリサイ クルされ、ライン２５０からの新鮮な水とライン２１５で合流する。流れ２６２ から抜き取られた少量のブローダウン（blowdown）はライン２６４を経由して廃 棄される。温水流はライン２５１と２５２を通ってポンプ２５３で汲み上げられ てライン２５４に入り、さらに交換装置２５５、ライン２５６、交換装置２５７ 、ライン２５８、交換装置２５９を経由してライン２４６に入り、飽和装置２４ ５の上端部に供給される。ライン２６０からのブローダウン流の残りはライン２ ６４を経由して廃棄される。 ライン２６１中のガス流は交換装置２６５を通過する際に加熱され、ライン２ ６６を通って改質装置２３６に送られる。交換装置２３５，２ ６５および２５７は、改質装置２３６の排ガスダクトに取りつけられている。交 換装置２５９および２５５は、改質装置の２３６の改質ガスダクトに取りつけら れている。改質装置２３６は、図２ａに示されたプラント中に、互いに平行に配 置された多数のコンパクト改質装置管を具備する。例えば補強されたニッケル触 媒などの改質触媒（図示せず）が、改質装置管中に供給されている。ライン２６ ６からの供給原料および水蒸気混合物は約４００℃となっており、改質装置２３ ６に入りこの中を上から下に流れる。 吸熱の改質反応を駆動する熱は、水素リッチな燃料を改質装置２３６の中で燃 焼させて供給する。水素燃料はライン２６７から改質装置２３６に供給される。 この燃料は下流の分離方法からリサイクルされるが、これについては後述する。 コンパクト改質装置２３６用の燃焼空気は、ライン２６８からプラントに供給 され、エア・コンプレッサー２６９によりライン２７０に入り、それから空気飽 和カラム２７１に入る。この燃焼空気を飽和させる目的は、コンパクト改質装置 ２３６内の熱回収を制御して、本プラント内でのエネルギーの回収を向上させる ためである。熱水は下流の精製段階からリサイクルされ、ライン２７２から空気 飽和カラム２７１に供給されるが、これについては後述する。空気飽和カラム２ ７１の底部からライン２７３へ流れる水は、ライン２７５の冷却水を供給された 熱交換装置２７４を通過中に冷却される。冷却された水流はライン２７６を通り 、ライン２７７においてライン２７８からの新鮮な水と合流されてから、下流の メタノール回収方法で最終的に使用するためにポンプ２７９で吸い上げられてラ イン２８０に導入されるが、これについては後述する。空気飽和カラム２７１の 上端部から出てくる飽和された燃焼ガス流は、ライン２８１を経て改質装置２３ ６に供給される。 図２ａ，２ｂおよび２ｃのプラントには示されていないが、改質装置の燃料を ライン２６７で飽和させることも可能である。特に、本発明のプラントが上述し たタイプのコンパクト改質装置を用いるときには、改質装置の燃料を飽和させる のが好ましいだろう。 コンパクト改質装置２３６を使用することは、改質装置内で発生した熱の大半 を内部的に回収して、プラントが必要とする全燃料を削減できることを意味する 。さらに、改質装置２３６からの改質されたガスおよび排ガスは供給原料飽和装 置２４５の循環水を加熱するのに(交換装置２５５、２５７および２５９におい て)使われる。水は最初に飽和器水ヒーター（saturator water heater）２５５ 中で改質されたガスによって加熱され、次に飽和器水ヒーター２５７中で排ガス によって加熱され、最終的に飽和器水ヒーター２５９中で高温の改質ガスによっ て加熱される。この熱交換装置の配置は、別の改質装置の設計に適するように変 更可能である。図２に示した配置は、コンパクト改質装置を利用して、合成部か ら改質部への「熱のリサイクル」のない熱回収装置を提供する。このことが本プ ラントの立ち上がりを、従来のメタノール・プラントに比べて、より容易かつ迅 速にする。 炭素酸化物、水素およびメタンを含む合成ガス混合物は、改質装置２３６から ライン２８２に回収され、ライン２８４に達するまでに交換装置２５９、ライン ２８３および交換装置２５５を通過して冷却される。飽和器水ヒーター２５５を 出る改質ガス流を使って、下流にある蒸留カラムで使用する再沸騰熱量の約３５ ％から約４０％を供給するが、これは後述する。 排ガス流は、改質装置２３６を出てライン２８３に入り、ライン２８６に達す るまでに、交換装置２３５、ライン２８４、交換装置２６５、ライン２８５およ び交換装置２５７を通過して様々な流れと熱交換する。 排ガスは煙突２８７からプラント外に出る。 次に、図２bについて説明すると、ライン２８４からの合成ガスは交換装置３ ７０でさらに冷却され、これによって再沸騰熱が蒸留カラム２８９に供給される 。冷却された合成ガスはライン２９０を経てノック・アウト・ポット２９１に達 する。ノック・アウト・ポット２９１からの凝縮物は、ライン２９２、ポンプ２ ９３およびライン２９４経由し、図２aを参照すると、ライン２９５、ライン２ ９６を経てライン２５２でライン２５１からの水と合流する。ライン２５２で合 流した流れは、最終的には供給原料飽和カラム２４５に供給されるが、これにつ いては、上述した。 再び図２bに戻って説明すると、合成ガス混合物はノック・アウト・ポット２ ９１の上端部を出てライン２９７に入り、交換装置２９８を通って冷却され、後 述するように、蒸留カラム２８９に供給される粗製メタノール流に熱を供給する 。交換装置２９８を出た冷却された合成ガス流はライン２９９に入る。ライン２ ９９の流れは、交換装置３００を通り、ここにおいて、脱塩水を予熱して蒸気と して方法に供給するために使われるが、これについては次に説明する。 交換装置３００はライン３０１から脱塩水を供給されるるが、この脱塩水は、 図２aを参照すると、ライン３０２およびポンプ３０３を経由してプラントに供 給される。再び図２bを参照すると、加熱された脱塩水はライン３０４を通って 、また図２aを参照すると、脱気装置２１４に入る。 再び図２bを参照すると、さらに冷却されて交換装置３００を出た合成ガスは 、ライン３０５を経てガス冷却器３０６、ライン３０７、ライン３０９の冷却水 を供給された交換装置３０８を経て、ライン３１０に入り、第二のノック・アウ ト・ポット３１１に供給される。ノック・ア ウト・ポット３１１からの凝縮物は、ライン３１２に回収されて、ポンプ３１３ およびライン３１４を経て、また図2aを参照すると、ライン２９６に供給され、 ライン２５２中で、ライン２５０および２５１からの補給水と合流する。 再び図２bを参照すると、ノック・アウト・ポット３１１の上端部から出てく る合成ガスはライン３１５に供給され、図２ｃを参照すると、交換装置３１６に 達するが、ここを通過することでこの合成ガスは約２１０℃のメタノール合成温 度に予熱され、その後、ライン３１７を経て、例えば、ハルド・トプソー ＭＫ −１０１の商品名で売られている銅／亜鉛触媒のようなメタノール合成反応触媒 の充填物３１９を含むメタノール合成反応容器３１８に送られる。図示したメタ ノール・コンバーター３１８では、発熱反応の熱は高温の触媒床に装着された配 管内の水蒸気量を高めて取り除かれる。 メタノール・コンバーター３１８の周辺の循環ループは、ライン３２０、コン バーター蒸気ドラム３２１およびライン３２２で構成されている。コンバーター の蒸気ドラム３２１への補給水は、図示しない接続ラインを経由して、ライン２ ２０（図2a）から供給される。コンバーター蒸気ドラム３２１を出てライン３２ ３に入った生成蒸気は、ライン３２４に供給され、そこでライン２１２からの蒸 気と合流して、最終的には再沸騰熱として、蒸留カラム２８９に供給されるが、 これについては後述する。 メタノール、炭素酸化物、メタンおよび水素からなる生成物ガス混合物はメタ ノール・コンバーター３１８からライン３２５中に回収する。ライン３２５中の 流れは、交換装置３１６を通って冷却され、ライン３２６を経てメタノール洗浄 カラム３２７に至るが、ここにはライン３２８の洗浄水が供給されている。もし 必要ならば、冷却器を一台（図示せ ず）ライン３２６に追加することができる。図2aを参照すると、ライン３２８に は、ライン２８０から洗浄水が供給される。 粗製メタノール生成物はメタノール洗浄カラム３２７からライン３２９に回収 され、フィルター３３０を経てライン３３１に、さらにライン３３２に入り、最 終的には下流の精製段に送られるが、これについては、後述する。 メタノール洗浄カラム３２７の上端部から出てくる合成ガス混合物は、ライン ３３３を通って、上述したのと同じ第二のメタノール合成ループに入る。第三、 第四のループも設置されている。 第四のメタノール洗浄カラム３３４を出てから、未反応の合成ガス混合物はラ イン３３５に供給され、交換装置３３６を経て膜分離装置３３７に入る。水素は 分離膜３３８を通過し、分離装置３３７を出てライン３３９に入り、そこからさ らにライン２６７を経由して、図2aを参照すると、改質装置２３６に入る。炭素 酸化物および未反応の原料は膜３３８を通過せず、分離装置３３７を出てライン ３４０に入る。 ライン３４０からパージ流を取ってライン３４１に入れて、リサイクル流中の 不活性物質の発生を制御してもよい。パージ・ライン３４１はバルブ３４２で制 御される。 パージの後、残りがあれば、ライン３４０中のリサイクル流はライン２２５に 入り、図2aを参照すると、ライン２２４に向かい、そこでライン２２３からの補 給天然ガスと合流する。 図2cを参照すると、ライン３３２中の粗製メタノール生成物は、また図2bを参 照すると、交換装置２９８を経てライン３４３に供給される。ライン３４３中の 粗製メタノール生成物は、メタノール精製カラム２８９の中段に供給される。 精製されたメタノール生成物は、このカラム２８９の上端付近で回収 されてライン３４４に入る。ライン３４４中の精製された流れは交換装置３４５ を通って冷却されるが、この交換装置３４５はライン３４６の冷却水を供給され ており、さらに、ライン３４７からメタノール・シフト・タンク３４８に入る。 生成物メタノールは、シフト・タンク３４８からライン３４９、ポンプ３５０お よびライン３５１を経て回収される。 蒸気状の材料は、メタノール精製カラム２８９の上端部からライン３５２に入 り、コンデンサー３５３を通される。コンデンサー３５３からの生成物は、ライ ン３５４に回収され、ライン３５５に抜き出される。抜き出されなかった材料の 流れは、ライン３５６からカラム還流ドラム（column reflux drum）３５７に入 り、この後、ライン３５８に入りポンプ３５９とライン３６０からカラム２８９ の上端部にリサイクルされる。ライン３５５中の抜き出された流れは、ライン３ ６２の冷却水で冷却された熱交換装置３６１を通って冷却され、ライン３６３お よび３６４を経てカラム還流ドラム３５７に入る。ライン３６３のガスは、適当 に圧縮して回収してもよいかもしれないが、ここではライン３６５から大気中に 放出される。 底部の生成物は、カラム２８９からライン３６６，３６７および３６８に回収 される。ライン３６６の流れは、ポンプ３６９を経てライン２７２に、そして、 図2aに示すように、燃焼空気飽和カラム２７１に供給される。 図2bを参照すると、ライン３６７中の底部生成物は、交換装置３７０およびラ イン３７１を経て、カラム２８９の底部にリサイクルされる。ライン３６８中の 底部生成物は、交換装置３７２およびライン３７３を経てカラム２８９の底部に リサイクルされる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ｗ (72)発明者 リンスウェイト、マーク・アンドリュー イギリス国、ティーダブリュー２ ６アー ルエス ミドルセックス州、トウィッケナ ム、グールド ロード 70 【要約の続き】 ンに燃料として供給し、およびｉ）前記第二の水素枯渇 流の少なくとも一部を前記水蒸気改質ゾーンにリサイク ルして工程ａ）の前記混合物の一部とするメタノール製 造方法、および、この方法に従って運転可能に建設さ れ、配置されているプラントに関する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 炭化水素原料からメタノールを合成する方法であって、 ａ）水蒸気改質ゾーンにおいて、前記原料および水蒸気からなる蒸気状混合物 を少なくとも一つの改質反応の触媒作用に有効な触媒と接触させ、 ｂ）前記改質ゾーンから、炭素酸化物、水素およびメタンからなる合成ガス混 合物を回収し、 ｃ）前記合成ガス混合物の構成物質を、メタノール合成触媒が充填されメタノ ール合成条件に維持されたメタノール合成ゾーンに供給し、 ｄ）前記合成ガス混合物の未反応構成物質とメタノールとからなる生成物ガス 混合物を上記メタノール合成ゾーンから回収し、 ｅ）前記生成物ガス混合物の構成物質を、メタノール回収条件に維持されたメ タノール回収ゾーンに供給し、 ｆ）前記メタノール回収ゾーンから、粗製メタノール生成物流と前記合成ガス 混合物の未反応構成物質を含む蒸気状の流れとを回収し、 ｇ）前記合成ガス混合物の構成物質を第一の水素リッチ流と炭素酸化物および メタンからなる第二の水素枯渇流とに分離し、 ｈ）前記第一の水素リッチ流の少なくとも一部を前記水蒸気改質ゾーンに燃料 として供給し、および ｉ）前記第二の水素枯渇流の少なくとも一部を前記水蒸気改質ゾーンにリサイ クルして工程ａ）の前記混合物の一部とする ことを特徴とするメタノール製造方法。 ２． 前記分離工程ｇ）はメタノール合成ゾーンの下流に配置され、前記第二の 水素枯渇流の前記少なくとも一部が前記分離工程ｇ）から前記 改質ゾーンに、前記メタノール合成ゾーンを経由せずに、供給されることを特徴 とする請求項１記載のメタノール製造方法。 ３． 前記分離工程ｇ）はメタノール合成ゾーンの上流に配置され、前記第二の 水素枯渇流の前記少なくとも一部が前記メタノール合成ゾーンに供給され、その 後前記第二の水素枯渇流の未反応部分が回収されて前記改質ゾーンに供給される ことを特徴とする請求項１記載のメタノール製造方法。 ４． 前記メタノール合成ゾーンが約２０バール乃至約５０バールの圧力下に維 持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のメタ ノール製造方法。 ５． 前記メタノール合成ゾーンが約２５バール乃至約４０バールの圧力下に維 持されていることを特徴とする請求項４記載のメタノール製造方法。 ６． 前記メタノール合成ゾーンが約３０バールの圧力下に維持されていること を特徴とする請求項４又は請求項５に記載のメタノール製造方法。 ７． 前記第一の水素リッチ流から前記第二の炭素酸化物水素リッチ流の分離が 膜分離手段で行われることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記 載のメタノール製造方法。 ８． 前記メタノール合成ゾーンは直列に接続された複数のメタノール 合成反応容器を有し、各連続する対をなすメタノール合成反応容器は一つのメタ ノール回収ゾーンで分離されており、この直列のメタノール合成反応容器の各々 からの生成物ガス混合物が対応するメタノール回収ゾーンに供給され、このメタ ノール回収ゾーンから回収された前記合成ガス混合物の未反応構成物質が次に続 く直列のメタノール合成反応容器に供給されることを特徴とする請求項１乃至請 求項７のいずれか１項記載のメタノール製造方法。 ９． 前記粗製メタノール生成物流を精製ゾーンに供給して精製メタノール生成 物流を回収することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載のメ タノール製造方法。 １０．前記原料流、前記合成ガス流および前記リサイクル流を動すために、一台 のガス・コンプレッサーを具備することを特徴とする請求項１乃至請求項９のい ずれか１項記載のメタノール製造方法。 １１．前記メタノール合成ゾーンが約２００℃乃至約３００℃の温度に維持され ていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載のメタノー ル製造方法。 １２．前記原料が天然ガスからなることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の いずれか１項記載のメタノール製造方法。 １３．炭化水素原料材からメタノールを製造するプラントであって、 ａ）改質条件下に維持され、少なくとも一つの改質反応の触媒作用に有効な触 媒が充填され、前記炭化水素原料と改質剤との蒸気状混合物を 改質して炭素酸化物、水素およびメタンからなる合成ガス混合物をつくるための 改質ゾーンと、 ｂ）メタノール合成条件下に維持され、メタノール合成触媒が充填され、前記 合成ガス混合物の構成物質を生成物メタノールと合成ガス混合物中の未反応構成 物質とからなる生成物ガス混合物に転化するメタノール合成ゾーンと、 ｃ）メタノール回収条件下に維持され、前記生成物ガス混合物から粗製メタノ ール生成物流を回収し、前記合成ガス混合物の未反応構成物質を含有する蒸気流 を回収するメタノール回収ゾーンと、 ｄ）前記合成ガス混合物の構成物質を、第一の水素リッチ流と炭素酸化物およ びメタンからなる第二の水素枯渇流とに分離する分離ゾーンと、 ｅ）前記第一の水素リッチ流の少なくとも一部を前記水蒸気改質ゾーンに燃料 として供給する手段と、および ｆ）前記第二の水素枯渇流の少なくとも一部を、炭化水素原料と水蒸気との前 記蒸気状混合物と混合するために前記改質ゾーンにリサイクルする手段と を有することを特徴とするメタノール製造プラント。 １４．前記分離ゾーンが前記メタノール合成ゾーンの下流に配置され、前記分離 ゾーンからの前記第二の水素枯渇流の前記少なくとも一部を前記メタノール合成 ゾーンを経由せずに前記改質ゾーンに供給する手段を備えていることを特徴とす る請求項１３に記載のプラント。 １５．前記分離ゾーンは前記メタノール合成ゾーンの上流に配置され、前記第二 の水素枯渇流の前記少なくとも一部を前記メタノール合成ゾーンに供給しその後 前記第二の水素枯渇流の未反応部分を回収しこの未反 応部分を前記改質ゾーンに供給する手段を具備することを特徴とする請求項１３ に記載のメタノール製造プラント。 １６．前記分離ゾーンは膜分離装置を具備することを特徴とする請求項１３乃至 請求項１５のいずれか１項記載のメタノール製造プラント。 １７．複数のメタノール合成ゾーンが複数のメタノール回収ゾーンと直列に配置 され、各メタノール回収ゾーンからのリサイクル流は、直列に配置された最後の ものを除いて、次に続く直列のメタノール合成ゾーンに供給されることを特徴と する請求項１３乃至請求項１６のいずれか１項記載のメタノール製造プラント。 １８．精製条件下に維持され、前記粗製メタノール生成物流の入口と精製メタノ ール生成物流の回収用の出口とを有する精製ゾーンをさらに具備することを特徴 とする請求項１３乃至請求項１７のいずれか１項記載のメタノール製造プラント 。 １９．前記原料流、前記合成ガス流および前記リサイクル流を動かす一つのガス コンプレッサーを具備することを特徴とする請求項１３乃至請求項１８のいずれ か１項記載のメタノール製造プラント。