JP2004307493A - メタノールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この課題は、一酸化炭素、二酸化炭素および水素を含む合成ガスからメタノールを製造する方法において、
(a) 該合成ガスをメタノールおよび水の液相に懸濁されているメタノール転化用固体触媒 粒子を含有する反応器中に通し、
(b) 合成ガスを、懸濁された触媒の存在下に加圧加温下に反応させ、その際に触媒上で生 成されるメタノールを凝縮して液相とし、そして
(c) 生じたメタノール生成物を含有する液相の一部を反応器から引き出す
各段階を特徴とする、上記方法によって解決される。
Description
3H2 +CO2 = CH3 OH+H2 O (1)
2H2 +CO = CH3 OH (2)
メタノール合成触媒は水性ガスシフト(WGS)反応
CO+H2 O = CO2 +H2 (3)
および逆水性ガスシフト(RWGS反応)
CO2 +H2 = CO+H2 O (4)
に対して触媒作用する。
第一段階:
塩基性媒体中でのメタノールから蟻酸メチルHCOOCH3 (C2 H4 O2 )へのカルボニル化、例えば
CH3 OH+CO = C2 H4 O2 (5)
第二段階:
Cu−ベース触媒による蟻酸メチルからメタノールへの還元。
種々の解決法は、溶剤としてメタノールを使用することを含めて開示されている。上記の反応が実施される条件は工業的メタノール合成に適用される条件から著しく相違している。反応(5) は200℃よりも低い温度を必要とし、他方、反応(6) は更に高い温度で実施するのが有利である。幾つかの方法においては、反応が実質的に別の反応容器で実施される。
(a) 該合成ガスをメタノールおよび水の液相に懸濁されているメタノール転化用固体触媒 粒子を含有する反応器中に通し、
(b) 合成ガスを、懸濁された触媒の存在下に加圧加温下に反応させ、その際に触媒上で生 成されるメタノールを凝縮して液相とし、そして
(c) 生じたメタノール生成物を含有する液相の一部を反応器から引き出す
各段階を特徴とする、上記方法である。
本発明によって、メタノール合成ガスはメタノール中に懸濁された触媒よりなる液相中にもたらされ、それによって該合成ガスが反応してメタノールを生成する。僅かな割合の水は触媒を著しく不活性化することなく、メタノール懸濁液中において許容することができる(0〜3容量%)。
HCOOCH3 +2H2 = 2CH3 OH (8)
この場合にはMK−101Pの登録商標でハルドール・トプセ A/Sから入手できる活性化された市販の触媒がメタノールの製造に使用される。このものはCu/Zn/Al−ベースの触媒である。
以下の実施例にてバッチ法で得られた結果を詳細に説明する。処理されたガスの組成を表1に記載する。
水濃度の影響を試験した。結果を表3に示した。
(6a) <0.05重量%の水のメタノール溶液
活性化された新鮮な触媒を0.05重量%以下の水のメタノール懸濁液の状態で使用する。合成ガスBを138barおよび200℃の運転温度で添加する。ガスを19.5℃および167barの圧力でガス貯蔵容器から取り出す。圧力は貯蔵容器において137barに低下する。貯蔵容器を166barに2度再充填する。圧力低下は各期間においてそれぞれ30.2、21.4および4barである。9.1gのメタノールが生成される。実験後のメタノール中の水濃度は0.48重量%である。
(6b)5重量%の水のメタノール溶液
実施例6aを繰り返すが、139bar、200℃で実施例6aで使用したのと同じ触媒を再使用する。水を添加してメタノール中5重量%の初期濃度とする。圧力低下は全部で48.3barであり、7.9gのメタノールが生成される。この実験の後にメタノール中の水濃度は3.6重量%である。
(6c)9重量%の水のメタノール溶液
実施例6aを繰り返すが、141bar、200℃で実施例6aおよび6bで使用したのと同じ触媒を再使用する。水を添加してメタノール中9重量%の初期濃度とする。圧力低下は全部で47.8barであり、7.8gのメタノールが生成される。この実験の後の水濃度は7.6重量%である。
この実施例は、多量にある副生成物の蟻酸メチルの濃度を反応(7)および(8)における水素、一酸化炭素、蟻酸メチルおよびメタノールの間の化学平衡によって著しく減少できることを実証する。蟻酸メチルの豊富な流れを反応器に再循環した場合には、反応器中の蟻酸メチルが最終的に生成されない。
Claims (10)
- 一酸化炭素、二酸化炭素および水素を含む合成ガスからメタノールを製造する方法において、
(a) 該合成ガスをメタノールおよび水の液相に懸濁されているメタノール転化用固体触媒 粒子を含有する反応器中に通し、
(b) 合成ガスを、懸濁された触媒の存在下に加圧加温下に反応させ、その際に触媒上で生 成されるメタノールを凝縮して液相とし、そして
(c) 生じたメタノール生成物を含有する液相の一部を反応器から引き出す
各段階を特徴とする、上記方法。 - 液相中に存在する水の量が0〜10重量%、好ましくは0〜3重量%である、請求項1に記載の方法。
- スラリー床反応器中の圧力が50〜290bar、好ましくは60〜140barである、請求項1に記載の方法。
- スラリー床反応器の温度が150℃〜240℃、好ましくは180〜225℃である、請求項1に記載の方法。
- 合成ガスが0.02〜1.0のCO2/COモル比および2〜4のH2/COモル比を有する、請求項1に記載の方法。
- 合成ガスが15〜35容量%のCO、60〜74容量%のH2 および0〜15容量%のCO2 を含有する、請求項1に記載の方法。
- 反応器から引き出される流出ガス流を循環する段階を含む、請求項1に記載の方法。
- 反応性合成ガスを内部冷却手段によって冷却する、請求項1に記載の方法。
- メタノールおよび/または触媒を新鮮なものとして添加するかまたは反応器に循環する、請求項1に記載の方法。
- メタノール、および蟻酸メチルの少なくとも1種類の化合物を含有する流れを循環する別の段階を含み、エタノールを反応器に循環する、請求項1〜9のいずれか一つに記載の方法。
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