JP2019182809A - Process for producing methanol - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メタノール製造方法に関し、特にメタノール製造プラント用のメタノール製造方法に関する。 The present invention relates to a methanol production method, and more particularly to a methanol production method for a methanol production plant.
従来より、メタノール製造プラント等の製造プラントでは、メタンを含有するガスから気相反応法によりメタノールが製造されている。このような方法は、メタノールの収率が平衡反応に制約されており、メタノールの収率を高める方法が要求されている。 Conventionally, in a production plant such as a methanol production plant, methanol is produced from a gas containing methane by a gas phase reaction method. In such a method, the yield of methanol is restricted by an equilibrium reaction, and a method for increasing the yield of methanol is required.
このようなメタノール製造方法としては、メタンと酸素及び塩化水素と反応させることにより塩化メチレンと水を生成し、塩化メチレンと水を反応させることによりホルムアルデヒドと塩化水素とを生成し、ホルムアルデヒドを水素化することによりメタノールを合成する方法が知られている(例えば、特許文献１)。 As such a methanol production method, methylene chloride and water are produced by reacting methane with oxygen and hydrogen chloride, and formaldehyde and hydrogen chloride are produced by reacting methylene chloride and water, and formaldehyde is hydrogenated. Thus, a method for synthesizing methanol is known (for example, Patent Document 1).
前記した例では、メタノール合成とその中間生成物を処理するために、多くの装置が必要となる。また、メタノール合成用のガスを、例えば３７５℃の高温まで上昇させる必要がある。更に、メタノールの製造効率が低いという問題がある。 In the example described above, many apparatuses are required to process methanol synthesis and its intermediate products. Moreover, it is necessary to raise the gas for methanol synthesis to a high temperature of 375 ° C., for example. Furthermore, there is a problem that the production efficiency of methanol is low.
本発明は、前記事情に照らして、メタノールの製造効率を向上することができるメタノール製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the methanol manufacturing method which can improve the manufacturing efficiency of methanol in view of the said situation.
前記目的を達成するため、本発明に係るメタノール製造方法は、反応ガスを昇圧する第１昇圧工程と、前記第１昇圧工程にて昇圧したガスからメタノールを液相合成し、メタノール含有流体を得る第１生成工程とを含む。 In order to achieve the above object, a method for producing methanol according to the present invention includes a first pressurizing step for boosting a reaction gas, and liquid-phase synthesizing methanol from the gas boosted in the first pressurizing step to obtain a methanol-containing fluid. A first generation step.
また、前記１生成工程の合成圧力は、２ＭＰａ以上６ＭＰａ以下とし、その合成温度を１３０℃以上１７０℃以下とすることが好適である。 In addition, it is preferable that the synthesis pressure in the one generation step is 2 MPa or more and 6 MPa or less, and the synthesis temperature is 130 ° C. or more and 170 ° C. or less.
また、本発明に係るメタノール製造方法は、前記第１生成工程後、冷却により前記メタノール含有流体からメタノール溶液を分離する第１分離工程と、メタノール溶液を分離したガスを昇圧する第２昇圧工程と、前記第２昇圧工程により昇圧したガスからメタノールを気相合成し、メタノール含有ガスを得る第２生成工程と、前記第２生成工程後、冷却により前記メタノール含有ガスからメタノール溶液を分離する第２分離工程と、前記第２分離工程後、前記メタノール溶液を精製工程に送るとともに、前記メタノール溶液を分離したガスを昇圧して前記第２生成工程に利用する再利用工程とを更に含む形態とすることができる。 The methanol production method according to the present invention includes a first separation step of separating the methanol solution from the methanol-containing fluid by cooling after the first generation step, and a second pressure increase step of increasing the pressure of the gas separated from the methanol solution. A second generation step of synthesizing methanol from the gas boosted in the second pressurization step to obtain a methanol-containing gas; and a second step of separating the methanol solution from the methanol-containing gas by cooling after the second generation step. The embodiment further includes a separation step, and a recycling step of sending the methanol solution to the purification step after the second separation step and increasing the pressure of the gas separated from the methanol solution and using it in the second generation step. be able to.
また、本発明に係るメタノール製造方法は、排ガスからＣＯ2を回収する排ガス処理工程を更に含み、前記第１分離工程に用いる冷媒から回収した熱を前記排ガス処理工程の熱源として利用するとともに、前記排ガス処理工程で回収したＣＯ2を前記第１昇圧工程に送る形態とすることができる。 The methanol production method according to the present invention further includes an exhaust gas treatment step of recovering CO 2 from the exhaust gas, and uses the heat recovered from the refrigerant used in the first separation step as a heat source of the exhaust gas treatment step. The CO 2 recovered in the exhaust gas treatment process can be sent to the first pressure increasing process.
また、本発明に係るメタノール製造方法は、水蒸気改質法により原料ガスから前記反応ガスを得る改質工程と、前記原料ガスの一部を燃焼して発生した熱を、前記改質工程の熱源として利用する燃焼工程と、前記改質工程後のガスを昇圧する第２昇圧工程と、前記第２昇圧工程により昇圧したガスからメタノールを気相合成し、メタノール含有ガスを得る第２生成工程と、前記第２生成工程後、冷却によりメタノール含有ガスからメタノール溶液を分離する第２分離工程と、前記第２分離工程後、水素分離膜により前記メタノール溶液を分離したガスからＨ2を分離する膜分離工程とを更に含み、前記第２分離工程後のメタノール溶液を精製工程に送り、前記燃焼工程で発生した排ガスを前記排ガス処理工程で処理し、かつ、前記膜分離工程で分離したＨ2を前記第１生成工程に送る形態とすることができる。 Further, the methanol production method according to the present invention includes a reforming step for obtaining the reaction gas from a raw material gas by a steam reforming method, and heat generated by burning a part of the raw material gas as a heat source for the reforming step. A combustion step utilized as a second step, a second step of boosting the gas after the reforming step, and a second generation step of synthesizing methanol from the gas boosted in the second step of boosting to obtain a methanol-containing gas A second separation step for separating the methanol solution from the methanol-containing gas by cooling after the second generation step; and a membrane for separating H 2 from the gas from which the methanol solution has been separated by a hydrogen separation membrane after the second separation step. A separation step, the methanol solution after the second separation step is sent to a purification step, the exhaust gas generated in the combustion step is treated in the exhaust gas treatment step, and the membrane separation step It can be configured to send the separated H 2 in the first generation step.
また、前記２生成工程の合成圧力は、７ＭＰａ以上１１ＭＰａ以下とし、その合成温度を１６０℃以上３００℃以下とすることが好適である。 Further, it is preferable that the synthesis pressure in the two production steps is 7 MPa or more and 11 MPa or less, and the synthesis temperature is 160 ° C. or more and 300 ° C. or less.
本発明によれば、メタノールの製造効率を向上することができるメタノール製造方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the methanol manufacturing method which can improve the manufacturing efficiency of methanol is provided.
以下、添付図面を参照して、本発明に係るメタノール製造方法の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されない。また、添付図面は、本発明に係るメタノール製造方法の実施の形態の概要を説明するための図であり、装置又はそれに付属する機器を一部省略している。 Hereinafter, embodiments of a method for producing methanol according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment described below. Further, the accompanying drawings are diagrams for explaining the outline of the embodiment of the method for producing methanol according to the present invention, and a part of the apparatus or the equipment attached thereto is omitted.
１．第一実施の形態
１．１．システム
先ず、図１を参照して、本発明に係るメタノール製造方法の第一実施の形態を採用したメタノール製造システムについて説明する。本明細書では、流体の流通方向を基準として、「前流」、「後流」のように表現している。
1. 1. First embodiment 1.1. System First, a methanol production system that employs a first embodiment of a methanol production method according to the present invention will be described with reference to FIG. In this specification, it is expressed as “front flow” or “back flow” with reference to the flow direction of the fluid.
図１に示すメタノール製造システムにて、昇圧装置１は、メタノールを合成するための反応物を少なくとも含有する反応ガスを昇圧する、例えば圧縮機である。図１では、反応物として、一酸化炭素(ＣＯ)、二酸化炭素(ＣＯ2)、水素(Ｈ2)を例示している。このような圧縮機としては、例えば、図示しない熱回収装置で発生した高圧の蒸気を動力源とする遠心圧縮機を採用できる。昇圧装置１は、その内部に反応ガスを導入するラインＬ0と、昇圧した反応ガスを生成装置２に導入するラインＬ1に連結している。
昇圧装置１の後流の生成装置２は、昇圧した反応ガスからメタノールを液相合成する、例えばスラリー床反応器である。このような反応器には、メタノールを液相合成するための既知の液相メタノール合成触媒と溶媒が充填されている。生成装置２は、生成したメタノールを含有する流体を分離装置３に導入するラインＬ2に連結している。
生成装置２の後流の分離装置３は、その内部に冷媒が流通しており、メタノールを含有する流体を液相のメタノール溶液と気相のガスとに分離する、例えば気液分離器である。分離装置３は、メタノール溶液を精製装置４に導入するラインＬ3と、気相のガスを系外に排出するラインＬ4に連結している。
分離装置３の後流の精製装置４は、メタノール溶液を高純度メタノールと副生成物とに分離する、例えば蒸留塔である。精製装置４は、精製したメタノールを製品又は他のプラントの原料として供給する図示しない製品ラインと、副生成物を排出する図示しない排出ラインに連結している。このような他のプラントとしては、例えば、本メタノール製造プラントに併設した発電所、ホルマリン製造プラント、酢酸製造プラント等が挙げられる。
In the methanol production system shown in FIG. 1, the pressure increasing device 1 is, for example, a compressor for increasing the pressure of a reaction gas containing at least a reactant for synthesizing methanol. In FIG. 1, carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), and hydrogen (H 2 ) are illustrated as reactants. As such a compressor, for example, a centrifugal compressor using high-pressure steam generated by a heat recovery device (not shown) as a power source can be employed. Boosting device 1, the line L 0 of introducing a reaction gas therein, are connected to the line L 1 for introducing a pressurized reaction gas generator 2.
The downstream generation device 2 of the pressure increasing device 1 is, for example, a slurry bed reactor that performs liquid phase synthesis of methanol from the pressured reaction gas. Such a reactor is packed with a known liquid phase methanol synthesis catalyst and solvent for liquid phase synthesis of methanol. Generator 2 is coupled to the fluid containing the produced methanol line L 2 to be introduced into the separation device 3.
The downstream separation device 3 of the generation device 2 is, for example, a gas-liquid separator that circulates refrigerant therein and separates a fluid containing methanol into a liquid-phase methanol solution and a gas-phase gas. . The separator 3 is connected to a line L 3 for introducing a methanol solution into the purifier 4 and a line L 4 for discharging a gas phase gas out of the system.
The purification device 4 downstream of the separation device 3 is, for example, a distillation column that separates the methanol solution into high-purity methanol and by-products. The refining device 4 is connected to a product line (not shown) for supplying purified methanol as a raw material for products or other plants and a discharge line (not shown) for discharging by-products. Examples of such other plants include a power plant, a formalin production plant, an acetic acid production plant, etc. that are attached to the methanol production plant.
１．２．製造方法
続いて、以上の構成を有するメタノール製造システムの作動形態を図１及び図２を参照して説明することにより、本発明に係るメタノール製造方法の第一実施の形態を以下に詳説する。
本実施の形態のメタノール製造方法は、第１昇圧工程と、第１生成工程と、第１分離工程と、精製工程とを含む。
1.2. Manufacturing Method Subsequently, a first embodiment of the methanol manufacturing method according to the present invention will be described in detail below by describing an operation mode of the methanol manufacturing system having the above configuration with reference to FIGS. 1 and 2.
The method for producing methanol according to the present embodiment includes a first pressurization step, a first generation step, a first separation step, and a purification step.
第１昇圧工程では、昇圧装置１にて、ラインＬ0からの反応ガスを、メタノールを液相合成する圧力まで昇圧する。第１昇圧工程で処理する反応ガスは、メタノールを合成する反応物としてＣＯ及び／又はＣＯ2とＨ2とを少なくとも含有するガスである。このような反応ガスとしては、例えば、本明細書に記載の天然ガスを水蒸気改質したガス、石炭ガス化ガス等が挙げられる。昇圧前の反応ガスの圧力と温度は、例えば２ＭＰａと４０℃とすることができる。 In the first pressurizing step, the booster 1 boosts the reaction gas from the line L 0 to a pressure at which methanol is liquid-phase synthesized. The reaction gas processed in the first pressurization step is a gas containing at least CO and / or CO 2 and H 2 as a reactant for synthesizing methanol. Examples of such a reactive gas include a gas obtained by steam reforming the natural gas described in this specification, a coal gasification gas, and the like. The pressure and temperature of the reaction gas before pressurization can be set to 2 MPa and 40 ° C., for example.
昇圧後の生成ガスの圧力は、少なくとも液相のメタノールと水の一部が存在するのに必要な圧力であればよく、具体的には、好ましくは２ＭＰａ以上６ＭＰａ以下であり、より好ましくは３ＭＰａ以上６ＭＰａ以下である。第１昇圧工程にて昇圧した反応ガスを、ラインＬ1より第１生成工程に送る。 The pressure of the product gas after the pressurization may be a pressure necessary for at least a part of methanol and water in the liquid phase to exist, and specifically, preferably 2 MPa or more and 6 MPa or less, more preferably 3 MPa. The pressure is 6 MPa or less. The reaction gas that is pressurized in the first step-up step, and sends the line L 1 in the first generation step.
第１生成工程では、生成装置２にて、第１昇圧工程にて昇圧した反応ガスから液相合成法によりメタノールを合成し、メタノール含有流体を得る。液相合成法では、既知の液相メタノール合成触媒とアルコール溶媒の存在下で、反応ガスからメタノールを合成する。また、メタノール含有流体には、メタノール合成反応に対して未反応のガス（以降、未反応ガスともいう。）が含有される。
第１生成工程では、メタノール溶媒を用いた場合、生成されたメタノールが液相のメタノールに溶解することが推測できる。すなわち、第１生成工程では、メタノール含有流体には、未反応ガス若しくは未反応ガスと生成されたメタノールを含有する気相流体、及び／又は、液相メタノールを含有する液相流体が含有されることが推測できる。このようなメタノールの合成反応は、ＣＯ及び／又はＣＯ2とＨ2を反応物として、アルコール溶媒としてのメタノールの存在下で、例えば下記式（i）〜（iii）にて表すことができる。
In the first generation process, methanol is synthesized by the liquid phase synthesis method from the reaction gas pressurized in the first pressure increase process in the generation device 2 to obtain a methanol-containing fluid. In the liquid phase synthesis method, methanol is synthesized from a reaction gas in the presence of a known liquid phase methanol synthesis catalyst and an alcohol solvent. The methanol-containing fluid contains an unreacted gas (hereinafter also referred to as an unreacted gas) for the methanol synthesis reaction.
In a 1st production | generation process, when methanol solvent is used, it can be estimated that produced | generated methanol melt | dissolves in methanol of a liquid phase. That is, in the first generation step, the methanol-containing fluid contains an unreacted gas or a gas-phase fluid containing the unreacted gas and the produced methanol and / or a liquid-phase fluid containing liquid-phase methanol. I can guess. Such methanol synthesis reaction can be represented by, for example, the following formulas (i) to (iii) in the presence of methanol as an alcohol solvent using CO and / or CO 2 and H 2 as reactants.
メタノールの合成圧力は、前述した第１昇圧工程後のガスの圧力と略同値である。また、メタノールの合成温度は、前述の合成圧力下で液相合成が実施できる温度であればよく、具体的には、好ましくは１３０℃以上１７０℃以下であり、より好ましくは１４０℃以上１７０℃以下である。第１生成工程にて得られたメタノール含有流体を、ラインＬ2より第１分離工程に送る。 The synthesis pressure of methanol is approximately the same value as the gas pressure after the first pressurization step described above. Further, the synthesis temperature of methanol may be a temperature at which liquid phase synthesis can be performed under the above-described synthesis pressure. Specifically, it is preferably 130 ° C. or higher and 170 ° C. or lower, more preferably 140 ° C. or higher and 170 ° C. or lower. It is as follows. The methanol-containing fluid obtained by the first generating step, send the line L 2 in the first separation step.
第１分離工程では、分離装置３にて、第１生成工程で得られたメタノール含有流体から冷却によりメタノール溶液を分離する。メタノール溶液は、メタノール含有流体中の気相のメタノールと水とを冷媒等を用いて凝縮させることにより、メタノールと水とを主に含有する。メタノール溶液を分離したメタノール含有流体は、水素を主に含有するガスとなる。このような冷媒としては、スチーム(Ｈ2Ｏ)、エチレングリコール（Ｃ2Ｈ6Ｏ2）、アンモニア（ＮＨ3）等の有機冷媒、ＨＦＣ−３２（ＣＨ2Ｆ2）等の可燃性のフロン系溶媒、ＨＦＣ−２３（ＣＨＦ3）等の不燃性のフロン系溶媒が挙げられる。また、冷却温度は、メタノール溶液を分離できる温度であればよく、例えば４５℃とすることができる。第１分離離工程で得られたメタノール溶液を、ラインＬ3より精製工程に送り、メタノール溶液を分離したガスを、ラインＬ4よりオフガスとして系外へ排出する。但し、液相メタノール合成システムは高いメタノール収率を得ることができるため，気液を分離せずに全量を精製工程に導入することも可能である。 In the first separation step, the methanol solution is separated by cooling from the methanol-containing fluid obtained in the first generation step in the separation device 3. The methanol solution mainly contains methanol and water by condensing vapor phase methanol and water in the methanol-containing fluid using a refrigerant or the like. The methanol-containing fluid from which the methanol solution is separated becomes a gas mainly containing hydrogen. Such refrigerants include organic refrigerants such as steam (H 2 O), ethylene glycol (C 2 H 6 O 2 ), ammonia (NH 3 ), and flammable chlorofluorocarbons such as HFC-32 (CH 2 F 2 ). And non-flammable chlorofluorocarbon solvents such as HFC-23 (CHF 3 ). Moreover, the cooling temperature should just be a temperature which can isolate | separate a methanol solution, for example, can be 45 degreeC. The methanol solution obtained in the first separation / separation step is sent to the purification step from line L 3 , and the gas from which the methanol solution has been separated is discharged out of the system as off-gas from line L 4 . However, since the liquid phase methanol synthesis system can obtain a high methanol yield, it is possible to introduce the entire amount into the purification step without separating the gas and liquid.
精製工程では、精製装置４にて、分離工程後のメタノール溶液を、蒸留分離法により高純度のメタノールと副生成物となる低沸点及び高沸点化合物とに分離する。精製工程後、高純度のメタノールは、製品としてもよく、本メタノール製造プラントに併設した酢酸製造プラントの製造原料としてよい。副生成物は、例えば廃水として系外へ排出する。 In the purification process, the methanol solution after the separation process is separated into high-purity methanol and low-boiling and high-boiling-point compounds that become by-products by the distillation separation method in the purification apparatus 4. After the purification step, high-purity methanol may be used as a product or a raw material for production in an acetic acid production plant attached to the methanol production plant. The by-product is discharged out of the system as waste water, for example.
以上の各工程を実施することにより、メタノールの製造効率を向上することができる。例えば、生成工程にて気相反応法を用いた場合、図２に示すように、メタノールの収率は、平衡状態の存在によって制限される。これに対して、液相反応法を用いた生成工程では、低圧及び低温下でメタノールを合成でき、圧縮動力を小さくして、メタノールの収率を向上できる。高い収率でメタノールを得ることができるため、例えば、分離工程後のオフガスを圧縮機等により昇圧してリサイクルする工程を省略できる。これにより、圧縮機等の機器点数を減少することができる。その結果、単位メタノール当たりのエネルギー消費量を削減することができる。 By carrying out the above steps, the production efficiency of methanol can be improved. For example, when a gas phase reaction method is used in the production process, the yield of methanol is limited by the presence of an equilibrium state, as shown in FIG. On the other hand, in the production process using the liquid phase reaction method, methanol can be synthesized under low pressure and low temperature, the compression power can be reduced, and the yield of methanol can be improved. Since methanol can be obtained at a high yield, for example, the step of recycling the off-gas after the separation step with a compressor or the like can be omitted. Thereby, the number of equipment such as a compressor can be reduced. As a result, the energy consumption per unit methanol can be reduced.
２．第二実施の形態
２．１．システム
図３を参照して、本発明に係るメタノール製造方法の第二実施の形態を採用したメタノール製造システムについて説明する。第一実施の形態と同じ構成は、同一の符号を付すと共に、説明を省略する。
図３に示すメタノール製造システムは、分離装置３と精製装置４との間をメタノール製造システム１０とする点において第一実施の形態と主に相違する。メタノール製造システム１０は、昇圧装置１１Ａ、１１Ｂと、生成装置１２と、分離装置１３と、精製装置４とを備える。
2. Second embodiment 2.1. System With reference to FIG. 3, a methanol production system employing the second embodiment of the methanol production method according to the present invention will be described. The same configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The methanol production system shown in FIG. 3 is mainly different from the first embodiment in that the methanol production system 10 is provided between the separation device 3 and the purification device 4. The methanol production system 10 includes pressure boosters 11A and 11B, a generation device 12, a separation device 13, and a purification device 4.
図３に示すように、分離装置３の後流の昇圧装置１１Ａは、反応ガスを昇圧する、例えば圧縮機である。昇圧装置１１Ａは、昇圧装置１と同様の構成を採用できる。昇圧装置１１Ａは、反応ガスを導入するラインＬ10と、昇圧した反応ガスを生成装置１２に導入するラインＬ11Aに連結している。ラインＬ10には、その内部の流体流量を制御できる図示しない流量調整弁を設けている。
昇圧装置１１Ａの後流の生成装置１２は、メタノールを気相合成する、例えば固定床反応器である。このような反応器には、メタノールを気相合成するための既知のメタノール合成触媒が充填されている。生成装置１２は、未反応ガスとメタノールを主に含有するメタノール含有ガスを分離装置１３に導入するラインＬ12に連結している。
生成装置１２の後流の分離装置１３は、その内部に冷媒が流通しており、冷却によりメタノール含有ガスから水とメタノールを主に含有するメタノール溶液を分離する、例えば気液分離器である。分離装置１３は、メタノール溶液を精製装置４に導入するラインＬ13と、メタノール溶液を分離したガスを系外に排出するラインＬ4と、そのガスの一部を昇圧装置１１Ｂに導入するラインＬ14に連結している。
また、分離装置１３の後流の昇圧装置１１Ｂは、メタノール溶液を分離したガスの一部を昇圧する、例えば圧縮機である。昇圧装置１１Ｂは、昇圧装置１１Ａと同様の構成を採用できる。昇圧装置１１Ｂは、昇圧したガスをラインＬ11Aに導入するラインＬ11Bに連結している。
As shown in FIG. 3, the booster 11 </ b> A downstream of the separation device 3 is, for example, a compressor that boosts the reaction gas. The booster 11A can employ the same configuration as the booster 1. Booster 11A includes a line L 10 for introducing a reactive gas, are connected to the line L 11A for introducing a pressurized reaction gas generator 12. The line L 10, is provided with a flow control valve (not shown) can control the fluid flow therein.
The downstream generation device 12 of the pressure increasing device 11A is, for example, a fixed bed reactor that synthesizes methanol in a gas phase. Such a reactor is packed with a known methanol synthesis catalyst for gas phase synthesis of methanol. Generator 12 is coupled to the line L 12 for introducing the methanol containing gas containing unreacted gas and methanol mainly separator 13.
The downstream separator 13 of the generator 12 is, for example, a gas-liquid separator that separates a methanol solution mainly containing water and methanol from a methanol-containing gas by cooling. The separator 13 includes a line L 13 for introducing the methanol solution into the purifier 4, a line L 4 for discharging the gas from which the methanol solution has been separated out of the system, and a line L for introducing a part of the gas into the booster 11 B. 14 is linked.
Further, the booster 11B downstream of the separator 13 is, for example, a compressor that boosts a part of the gas from which the methanol solution is separated. The booster 11B can employ the same configuration as the booster 11A. The booster 11B is connected to a line L 11B that introduces the boosted gas into the line L 11A .
２．２．製造方法
以上の構成を有するメタノール製造システムの作動形態を説明することにより、本発明に係るメタノール製造方法の第二実施の形態を以下に詳説する。
本実施の形態のメタノール製造方法は、第２昇圧工程と、第２生成工程と、第２分離工程と、再利用工程とを含む。
2.2. Manufacturing Method The second embodiment of the methanol manufacturing method according to the present invention will be described in detail below by describing the operation mode of the methanol manufacturing system having the above configuration.
The methanol production method of the present embodiment includes a second pressure increasing step, a second generation step, a second separation step, and a reuse step.
第２昇圧工程では、昇圧装置１１Ａにて、第１分離工程にてメタノール溶液を分離したラインＬ10からのガスを、メタノールを気相合成する圧力まで昇圧する。昇圧前の反応ガスの圧力と温度は、例えば６ＭＰａと４５℃とすることができる。
昇圧後の圧力は、メタノールが気相合成できる圧力であればよく、具体的には、好ましくは７ＭＰａ以上１１ＭＰａ以下であり、より好ましくは８ＭＰａ以上９．５ＭＰａ以下である。第１昇圧工程にて昇圧したガスを、ラインＬ11Aより第２生成工程に送る。
In the second step-up process at the step-up device 11A, the gas from line L 10 separating the methanol solution in the first separation step, to boost the methanol to a pressure gas-phase synthesis. The pressure and temperature of the reaction gas before pressurization can be set to 6 MPa and 45 ° C., for example.
The pressure after the pressurization may be a pressure at which methanol can be synthesized in a gas phase. Specifically, the pressure is preferably 7 MPa or more and 11 MPa or less, and more preferably 8 MPa or more and 9.5 MPa or less. The gas whose pressure has been increased in the first pressure increasing process is sent from the line L 11A to the second generating process.
第２生成工程では、生成装置１２にて、第２昇圧工程にて昇圧した反応ガスから、気相合成法によりメタノールを合成し、メタノール含有ガスを得る。また、メタノール含有ガスには、未反応ガスも含有される。このようなメタノールの合成反応は、ＣＯ及び／又はＣＯ2とＨ2を反応物として、既知のメタノール合成触媒の存在下で、例えば下記式（iv）及び（v）にて表される。 In the second generation step, methanol is synthesized by the vapor phase synthesis method from the reaction gas boosted in the second pressure increase step in the generation device 12 to obtain a methanol-containing gas. The methanol-containing gas also contains unreacted gas. Such methanol synthesis reaction is represented by, for example, the following formulas (iv) and (v) in the presence of a known methanol synthesis catalyst using CO and / or CO 2 and H 2 as reactants.
メタノールの合成圧力は、第２生成工程の合成圧力と略同値となる。また、メタノールの合成温度は、前述の合成圧力下でメタノール合成が実施できる温度であればよく、例えば１６０〜３００℃である。第２生成工程にて得られたメタノール含有ガスを、ラインＬ12より第２分離工程に送る。 The synthesis pressure of methanol is substantially the same as the synthesis pressure in the second generation step. Moreover, the synthesis | combination temperature of methanol should just be a temperature which can synthesize | combine methanol under the above-mentioned synthesis pressure, for example, is 160-300 degreeC. The methanol-containing gas obtained in the second generation step, and sends the line L 12 in the second separation step.
第２分離工程では、分離装置１３にて、第２生成工程で得られたメタノール含有ガスから冷却によりメタノール溶液を分離する。メタノール溶液は、メタノール含有ガス中のメタノールと水とを冷媒等を用いて凝縮させることにより、メタノールと水とを主に含有する。メタノール溶液を分離したガスは、水素を主に含有するガスとなる。このような冷媒としては、第一分離工程と同様の冷媒を採用できる。冷却温度は、メタノールと水を凝縮できる温度であればよく、例えば４５℃とすることができる。分離工程では、得られたメタノール溶液を、ラインＬ13より精製工程に送り、メタノール溶液を分離したガスを、ラインＬ4より系外へオフガスとして排出する。 In the second separation step, the separation unit 13 separates the methanol solution from the methanol-containing gas obtained in the second generation step by cooling. The methanol solution mainly contains methanol and water by condensing methanol and water in the methanol-containing gas using a refrigerant or the like. The gas from which the methanol solution has been separated is a gas mainly containing hydrogen. As such a refrigerant, the same refrigerant as in the first separation step can be employed. The cooling temperature should just be a temperature which can condense methanol and water, for example, can be 45 degreeC. The separation step, the resulting methanol solution fed to the purification step from the line L 13, the gas separation of the methanol solution is discharged as off-gas to the outside of the system from the line L 4.
再利用工程では、第２分離工程にてメタノール溶液を分離したガスの一部を、ラインＬ14より昇圧装置１１Ｂに導入し、昇圧する。昇圧するガスの圧力は、第２生成工程での合成圧力と略同値とすることができる。昇圧したガスをラインＬ11Bより第２生成工程に送り、メタノール合成のために再利用する。 The reuse step, a portion of the gas separated methanol solution in the second separation step, is introduced into the pressurizing device 11B from the line L 14, it is boosted. The pressure of the gas to be increased can be made substantially the same as the combined pressure in the second generation process. The pressurized gas is sent from the line L 11B to the second generation step and reused for methanol synthesis.
本実施の形態によれば、メタノール製造システムの前流でのメタノールの製造効率を向上することができるため、メタノール製造システム１０の処理量を低減して、メタノールの製造に要する負担を低減することができる。その結果、メタノール合成システム１０をコンパクト化することができる。また、処理量の低減に起因して触媒への負担を低減することにより、第２生成工程のメタノール合成触媒の劣化を防ぐことができる。例えば、メタノール合成システム１０のみでメタノールを製造する場合を比較すると、第２昇圧工程では１／１０程度の未反応ガスをメタノール気相合成できる圧力まで昇圧すればよく、これによって圧縮動力を低減できる。第２圧縮工程へのガスの流量は、ラインＬ10の流量調整弁により制御する。 According to the present embodiment, it is possible to improve the production efficiency of methanol in the upstream of the methanol production system, thereby reducing the processing amount of the methanol production system 10 and reducing the burden required for the production of methanol. Can do. As a result, the methanol synthesis system 10 can be made compact. Further, by reducing the burden on the catalyst due to the reduction in the processing amount, it is possible to prevent the methanol synthesis catalyst in the second generation step from being deteriorated. For example, comparing the case of producing methanol only with the methanol synthesis system 10, in the second pressurization step, it is only necessary to pressurize about 1/10 of the unreacted gas to a pressure at which methanol can be synthesized in the gas phase, thereby reducing the compression power. . Flow rate of gas to the second compression step is controlled by the flow rate control valve of the line L 10.
３．第三実施の形態
３．１．システム
図４を参照して、本発明に係るメタノール製造方法の第三実施の形態を採用したメタノール製造システムについて説明する。第一実施の形態と同じ構成は、同一の符号を付すと共に、説明を省略する。
図４に示すメタノール製造システムは、排ガス処理装置２５を更に備える点において第一実施の形態と主に相違する。
3. Third embodiment 3.1. System With reference to FIG. 4, a methanol production system employing the third embodiment of the methanol production method according to the present invention will be described. The same configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The methanol production system shown in FIG. 4 is mainly different from the first embodiment in that an exhaust gas treatment device 25 is further provided.
排ガス処理装置２５は、本プラントに独立して併設され、少なくともＣＯ2回収装置を備えている。排ガス処理装置２５は、分離装置３と冷媒を共有する熱回収ラインと、ＣＯ2回収装置により回収したＣＯ2を昇圧装置１に導入するラインＬ25に連結している。図中では、熱回収ラインを点線で示している。ラインＬ25には、その内部の流体流量を制御できる図示しない流量調整弁を設けている。排ガス処理装置は、本プラントに併設された発電所、酢酸製造プラント等が備える排ガス処理装置を共有してもよく、又は本プラントに配置してもよい。
ＣＯ2回収装置は、アルカノールアミン水溶液等のアミン吸収液にＣＯ2を吸収することにより、ＣＯ2を回収する、例えば分離塔である。このようなアミン吸収液としては、例えばメチルジエタノールアミン(Ｃ5Ｈ13ＮＯ2)等が挙げられる。また、このようなＣＯ2回収装置では、図示しないリボイラ等を用いて加熱することにより、ＣＯ2を吸収したアミン吸収液からＣＯ2を放出させ、再利用している。
The exhaust gas treatment device 25 is provided separately from the plant and includes at least a CO 2 recovery device. Exhaust gas treatment apparatus 25 is connected to the line L 25 for introducing the heat recovery lines that share a separator 3 and the refrigerant, the CO 2 recovered by the CO 2 recovery apparatus booster 1. In the figure, the heat recovery line is indicated by a dotted line. The line L 25 is provided with a flow rate adjustment valve (not shown) that can control the flow rate of fluid inside the line L 25 . The exhaust gas treatment device may share an exhaust gas treatment device provided in a power plant, an acetic acid production plant, or the like attached to the plant, or may be disposed in the plant.
The CO 2 recovery device is, for example, a separation tower that recovers CO 2 by absorbing CO 2 in an amine absorbing solution such as an alkanolamine aqueous solution. Examples of such amine absorbing liquid include methyl diethanolamine (C 5 H 13 NO 2 ). Further, in such a CO 2 recovery apparatus, CO 2 is released from an amine absorbing solution that has absorbed CO 2 by heating using a reboiler or the like (not shown) and reused.
３．２．製造方法
本実施の形態のメタノール製造方法は、排ガス処理工程を更に含む点において、第一実施の形態と主に相違する。
排ガス処理工程は、排ガス処理装置２５に第１分離工程に用いる冷媒を導入することにより、第１生成工程で発生した熱を回収する。回収した熱をＣＯ2回収装置の熱源として利用する。第１生成工程から得られた熱量は、ＣＯ2を回収したアミン吸収液を再生させるために最適な熱量であるため、ＣＯ2の回収量を効率よく増大できる。ＣＯ2回収のために用いた冷媒を第１分離装置３に導入し、第１分離工程の冷却のために用いる。但し、冷媒に水(スチーム)を利用する場合等には、必ずしも排ガス処理装置２５で冷却された冷媒を第１分離装置３に戻す必要はない。
3.2. Manufacturing Method The methanol manufacturing method of the present embodiment is mainly different from the first embodiment in that it further includes an exhaust gas treatment step.
In the exhaust gas treatment process, the heat generated in the first generation process is recovered by introducing the refrigerant used in the first separation process into the exhaust gas treatment device 25. The recovered heat is used as a heat source for the CO 2 recovery device. The amount of heat obtained from the first generation step is an optimum amount of heat for regenerating the amine absorbing liquid from which CO 2 has been recovered, so that the amount of CO 2 recovered can be increased efficiently. The refrigerant used for CO 2 recovery is introduced into the first separation device 3 and used for cooling in the first separation step. However, when water (steam) is used as the refrigerant, it is not always necessary to return the refrigerant cooled by the exhaust gas treatment device 25 to the first separation device 3.
更に、排ガス処理工程にて回収したＣＯ2を、ラインＬ25より第１昇圧工程に送ることにより、第１生成工程にてメタノール合成用の反応物として利用する。回収したＣＯ2をメタノールの液相反応に利用することにより、メタノールの生成量を増大することができる。第１昇圧工程に導入するＣＯ2の量は、ラインＬ25の流量調整弁により制御することができ、これによって液相反応法によるメタノール合成の合成温度と合成圧力を制御できる。 Further, the CO 2 recovered in the exhaust gas treatment process is sent to the first pressurization process from the line L 25 to be used as a reactant for methanol synthesis in the first generation process. By using the recovered CO 2 for the liquid phase reaction of methanol, the amount of methanol produced can be increased. The amount of CO 2 introduced into the first pressurization step can be controlled by a flow rate adjustment valve in the line L 25 , thereby controlling the synthesis temperature and synthesis pressure of methanol synthesis by the liquid phase reaction method.
４．第四実施の形態
４．１．システム
図５を参照して、本発明に係るメタノール製造方法の第一実施の形態を採用したメタノール製造システムについて説明する。第一実施の形態から第三実施の形態と同じ構成は、同一の符号を付すと共に、説明を省略する。
図５に示すメタノール製造システムは、分離装置３と精製装置４との間をメタノール製造システム３０とし、水素分離膜３８を更に備える点において、第三実施の形態と主に相違する。
4). Fourth embodiment 4.1. System With reference to FIG. 5, a methanol production system employing the first embodiment of the method for producing methanol according to the present invention will be described. The same configurations as those of the first embodiment to the third embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The methanol production system shown in FIG. 5 is mainly different from the third embodiment in that a methanol production system 30 is provided between the separation device 3 and the purification device 4 and a hydrogen separation membrane 38 is further provided.
メタノール製造システム３０は、改質装置３６と、燃焼装置３７と、排ガス処理装置２５と、昇圧装置１１Ａ、１１Ｂと、生成装置１２と、分離装置１３と、精製装置４とを備える。
改質装置３６は、原料ガスからＣＯ及び／又はＣＯ2とＨ2とを少なくとも生成し、生成ガスとする、例えば水蒸気改質器である。原料ガスは、例えばメタン(ＣＨ4)を主に含有する天然ガスとすることができる。また、水蒸気改質により生成ガスを生成する場合、原料ガスは、スチーム(Ｈ2Ｏ)を更に含有する。スチームを原料ガスに含有するために、改質装置３６は別途設けたスチーム導入用ラインを備えることができる。改質装置３６は、原料ガスを導入するラインＬ30と、生成ガスを昇圧装置１１Ａに導入するラインＬ36に連結している。
燃焼装置３７は、燃焼手段を備え、原料ガスの一部を燃焼する、例えば燃焼器である。燃焼装置３７は、原料ガスを導入するラインＬ30と、燃焼により発生した熱を改質装置３７に供給する熱供給ラインと、燃焼により発生した排ガスを排ガス処理装置２５で処理するラインＬ37に連結している。図中では、熱の流れを点線で示している。
排ガス処理装置２５、昇圧装置１１Ａ、１１Ｂ、生成装置１２及び分離装置１３については、前述の実施の形態と同様の構成を採用できる。
The methanol production system 30 includes a reforming device 36, a combustion device 37, an exhaust gas treatment device 25, boosters 11 </ b> A and 11 </ b> B, a generation device 12, a separation device 13, and a purification device 4.
The reformer 36 is, for example, a steam reformer that generates at least CO and / or CO 2 and H 2 from a raw material gas and uses it as a product gas. The source gas can be a natural gas mainly containing methane (CH 4 ), for example. In addition, when the product gas is generated by steam reforming, the raw material gas further contains steam (H 2 O). In order to contain the steam in the raw material gas, the reformer 36 can be provided with a separate steam introduction line. The reformer 36 is connected to a line L 30 for introducing the raw material gas and a line L 36 for introducing the generated gas to the pressure increasing device 11A.
The combustion device 37 is a combustor, for example, that includes combustion means and burns a part of the raw material gas. The combustion device 37 includes a line L 30 for introducing the raw material gas, a heat supply line for supplying heat generated by the combustion to the reforming device 37, and a line L 37 for processing the exhaust gas generated by the combustion by the exhaust gas processing device 25. It is connected. In the figure, the heat flow is indicated by dotted lines.
The exhaust gas treatment device 25, the pressure boosters 11A and 11B, the generation device 12 and the separation device 13 can employ the same configuration as that of the above-described embodiment.
水素分離膜３８は、水素分子のみを選択的に透過可能な膜であり、例えば水素分子のみを透過可能な有底円筒状の多孔質基材からなる水素分離膜である。このような水素分離膜としては、多孔質セラミックス、パラジウム(Ｐｄ)、Ｐｄ合金等の金属材料、ポリイミド等の高分子材料等により構成した膜が挙げられる。水素分離膜３８は、その内部に分離装置１３からのガスを導入するラインＬ4と、透過した水素を生成装置１に導入するラインＬ38と、水素を分離したガスを系外へ排出するオフガスラインに連結している。ラインＬ4及びラインＬ38には、その内部の流体流量を制御できる図示しない流量調整弁を設けている。 The hydrogen separation membrane 38 is a membrane that can selectively permeate only hydrogen molecules. For example, the hydrogen separation membrane 38 is a hydrogen separation membrane composed of a bottomed cylindrical porous substrate that can permeate only hydrogen molecules. Examples of such hydrogen separation membranes include membranes made of porous ceramics, metal materials such as palladium (Pd) and Pd alloys, and polymer materials such as polyimide. The hydrogen separation membrane 38 includes a line L 4 for introducing a gas from the separation device 13 therein, a line L 38 for introducing the permeated hydrogen into the generation device 1, and an off-gas for discharging the gas from which hydrogen has been separated out of the system. It is connected to the line. The line L 4 and the line L 38 are provided with a flow rate adjusting valve (not shown) that can control the flow rate of the fluid therein.
４．２．製造方法
また、本実施の形態のメタノール製造方法は、改質工程と、燃焼工程と、第２昇圧工程と、第２生成工程と、第２分離工程と、再利用工程と、膜分離工程とを更に含む点において、前記第三実施の形態と主に相違する。
4.2. Manufacturing Method The methanol manufacturing method of the present embodiment includes a reforming step, a combustion step, a second pressure increasing step, a second generation step, a second separation step, a reuse step, and a membrane separation step. Is mainly different from the third embodiment.
改質工程では、ラインＬ30から改質装置３６に原料ガスを導入し、水蒸気改質法により反応ガスを得る。得られた反応ガスを、ラインＬ36より第２昇圧工程に送る。改質工程では、例えば、原料ガスを、ＣＨ4を主に含有する天然ガスとスチームとした場合、以下の式(vi)及び(vii)に表わされるように、水蒸気改質反応により、ＣＯ及び／又はＣＯ2とＨ2とを少なくとも含有する生成ガスが生成される。改質工程の反応温度は、例えば７００〜９００℃とすることができる。 The reforming process, the raw material gas is introduced from the line L 30 in the reformer 36, to obtain a reaction gas by steam reforming process. The obtained reaction gas is sent from the line L 36 to the second pressure increasing step. In the reforming step, for example, when the raw material gas is steam and natural gas mainly containing CH 4 , as represented by the following formulas (vi) and (vii), CO and CO A product gas containing at least CO 2 and H 2 is produced. The reaction temperature in the reforming step can be set to, for example, 700 to 900 ° C.
燃焼工程では、ラインＬ30から燃焼装置３７に原料ガスの一部を導入し、燃焼手段により原料ガスの一部を燃焼する。燃焼により発生した熱を、放射熱として改質工程に送ることにより、改質工程の熱源として利用する。また、燃焼により生じた排ガスを、ラインＬ37より排ガス処理工程に送り処理する。燃焼手段としては、直接燃焼、燃焼触媒等が挙げられる。 The combustion process, introducing a part of the raw material gas to the combustion device 37 through the line L 30, burning a portion of the raw material gas by the combustion unit. The heat generated by the combustion is used as a heat source for the reforming process by sending it to the reforming process as radiant heat. Further, the exhaust gas generated by the combustion is sent from the line L 37 to the exhaust gas treatment process. Examples of the combustion means include direct combustion and a combustion catalyst.
第２昇圧工程では、改質工程後の反応ガスを昇圧する。昇圧したガスを、ラインＬ11Aより第２生成工程に送る。昇圧するガスの圧力は、第二実施の形態と同様の値を採用することができる。 In the second pressure increasing step, the pressure of the reaction gas after the reforming step is increased. The pressurized gas is sent from the line L 11A to the second generation process. As the pressure of the gas to be increased, the same value as in the second embodiment can be adopted.
第２生成工程、第２分離工程及び再利用工程は、前述の第二実施の形態と同様の処理を採用することができる。 For the second generation step, the second separation step, and the reuse step, the same processing as that of the second embodiment described above can be employed.
膜分離工程では、ラインＬ4から水素分離膜３８にガスを導入し、第２分離工程にてメタノール溶液を分離したガスの一部から水素(Ｈ2)を分離する。具体的には、水素分離膜３８の一次側にメタノール溶液を分離したガスを導入することにより、水素分離膜３８の二次側にＨ2を透過させるとともに、水素が分離した一次側のガスをオフガスとして系外に排出する。膜分離工程で分離したＨ2を、ラインＬ25から第１昇圧工程後のガスに導入することにより、第１生成工程に送る。 In the membrane separation step, gas is introduced from the line L 4 to the hydrogen separation membrane 38, and hydrogen (H 2 ) is separated from a part of the gas from which the methanol solution has been separated in the second separation step. Specifically, by introducing a gas from which the methanol solution has been separated to the primary side of the hydrogen separation membrane 38, H 2 permeates through the secondary side of the hydrogen separation membrane 38, and the primary side gas from which hydrogen has been separated is introduced. Discharge out of the system as off-gas. The H 2 separated in the membrane separation process is introduced into the gas after the first pressure increasing process from the line L 25 to be sent to the first generation process.
本実施の形態によれば、気相合成後に分離された水素を主に含有するガスから、膜分離によりＨ2を分離することにより、膜分離工程後のガス(Ｈ2)の圧力を低下する。圧力が低下したＨ2は、低圧下でメタノールを合成する第１生成工程に好適に利用できる。第１生成工程に導入するＨ2の量は、ラインＬ4及び／又はラインＬ38の流量調整弁により制御することができる。改質工程を経たメタノール合成プラントでは、第２分離工程後のガスに余剰な水素が存在する。本実施の形態によれば、余剰な水素を、メタノール合成に効率よく利用できる。また、液相合成の反応熱をＣＯ2の再生に利用するとともに、ＣＯ2を液相反応に利用する。結果として、単位メタノールに対するエネルギー消費量を低減し、単位メタノールに対するＣＯ2排出量を低減し、かつ、メタノール生産量を増大することができる。 According to the present embodiment, the pressure of the gas (H 2 ) after the membrane separation step is reduced by separating H 2 from the gas mainly containing hydrogen separated after the gas phase synthesis by membrane separation. . H 2 having a reduced pressure can be suitably used in the first production step for synthesizing methanol under a low pressure. The amount of H 2 introduced into the first generation process can be controlled by the flow rate regulating valve in the line L 4 and / or the line L 38 . In the methanol synthesis plant that has undergone the reforming step, surplus hydrogen exists in the gas after the second separation step. According to the present embodiment, surplus hydrogen can be efficiently used for methanol synthesis. Further, while utilizing the reaction heat of the liquid phase synthesis for reproduction of CO 2, utilizes CO 2 in the liquid phase reaction. As a result, it is possible to reduce energy consumption with respect to unit methanol, reduce CO 2 emission with respect to unit methanol, and increase methanol production.
以下、本発明の実施例を説明することにより、本発明の効果を明らかにする。本発明に係るメタノール製造方法は、本例によって制限されない。 Hereinafter, the effects of the present invention will be clarified by describing examples of the present invention. The methanol production method according to the present invention is not limited by this example.
１．試験例１
試験例１として、プロセスシミュレータにより、図３に示すメタノール製造システム１０を稼働してエタノールを製造した場合の、単位当たりのメタノールに対する消費エネルギーを算出した。具体的には、昇圧装置１１Ａ、１１Ｂ、合成装置１２、分離装置１３、精製装置４を稼働し、原料ガスをラインＬ10から昇圧装置１１Ａに導入し、精製装置４でメタノールを製造した場合を想定した。原料ガスを、ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2を含有するガスとし、気相合成のメタノール合成圧力を９．５ＭＰａとし、合成温度を２５０℃とした。
1. Test example 1
As Test Example 1, the energy consumed per unit of methanol when ethanol was produced by operating the methanol production system 10 shown in FIG. 3 was calculated by a process simulator. Specifically, the step-up device 11A, 11B, synthesizer 12, separator 13, operating the purification unit 4, the raw material gas is introduced from the line L 10 in the step-up device 11A, a case of producing the methanol purification unit 4 Assumed. The raw material gas was a gas containing CO, CO 2 and H 2 , the methanol synthesis pressure in the gas phase synthesis was 9.5 MPa, and the synthesis temperature was 250 ° C.
２．試験例２
試験例２として、試験例１と同様にして、第一実施の形態に係るメタノール製造プラントを稼働してエタノールを製造した場合の、単位当たりのメタノールに対する消費エネルギーを算出した。液相合成のメタノール合成圧力を５．５ＭＰａとし、合成温度を１５０℃とし、アルコール溶媒をメタノールとし、その他の条件は、試験例１と同様とした。結果を、図６に示す。単位当たりのメタノールに対する消費エネルギーは、試験例１の値を１とした場合の比率で表した。
2. Test example 2
As Test Example 2, in the same manner as Test Example 1, the energy consumption for methanol per unit when the methanol production plant according to the first embodiment was operated to produce ethanol was calculated. The methanol synthesis pressure in the liquid phase synthesis was 5.5 MPa, the synthesis temperature was 150 ° C., the alcohol solvent was methanol, and other conditions were the same as in Test Example 1. The results are shown in FIG. The energy consumption per unit of methanol is expressed as a ratio when the value of Test Example 1 is 1.
図６に示すように、試験例２は、試験例１を１とした場合に、単位メタノールに対する消費エネルギーが０．３０程度となった。結果より、試験例２は、試験例１と比較して、単位メタノールに対する消費エネルギーを７０％程度低減できることを確認した。 As shown in FIG. 6, in Test Example 2, when Test Example 1 was set to 1, the energy consumption per unit methanol was about 0.30. From the results, it was confirmed that Test Example 2 can reduce the energy consumption per unit methanol by about 70% compared to Test Example 1.
３．試験例３
試験例３として、試験例１と同様にして、第二実施の形態に係るメタノール製造プラントを稼働してエタノールを製造した場合の、単位当たりのメタノールに対する消費エネルギーを算出した。シミュレーションに用いた条件は、試験例２と同様とした。結果を、図７に示す。単位当たりのメタノールに対する消費エネルギーは、試験例１の値を１とした場合の比率で表した。
3. Test example 3
As Test Example 3, in the same manner as Test Example 1, the energy consumption for methanol per unit when the methanol production plant according to the second embodiment was operated to produce ethanol was calculated. The conditions used for the simulation were the same as in Test Example 2. The results are shown in FIG. The energy consumption per unit of methanol is expressed as a ratio when the value of Test Example 1 is 1.
図７に示すように、試験例３は、試験例１を１とした場合に、単位メタノールに対する消費エネルギーが０．６程度となった。結果より、試験例３は、試験例１と比較して、単位メタノールに対する消費エネルギーを４０％程度低減できることを確認した。 As shown in FIG. 7, in Test Example 3, when Test Example 1 was set to 1, the energy consumption per unit methanol was about 0.6. From the results, it was confirmed that Test Example 3 can reduce the energy consumption per unit methanol by about 40% compared to Test Example 1.
４．試験例４
試験例４として、試験例１と同様にして、第三実施の形態に係るメタノール製造プラントを稼働してエタノールを製造した場合の、単位当たりのメタノールに対する消費エネルギーを算出した。シミュレーションに用いた条件は、試験例２と同様とした。結果を、図８に示す。単位当たりのメタノールに対する消費エネルギーは、試験例１の値を１とした場合の比率で表した。
4). Test example 4
As Test Example 4, in the same manner as Test Example 1, the energy consumption for methanol per unit when the methanol production plant according to the third embodiment was operated to produce ethanol was calculated. The conditions used for the simulation were the same as in Test Example 2. The results are shown in FIG. The energy consumption per unit of methanol is expressed as a ratio when the value of Test Example 1 is 1.
図８に示すように、試験例４は、試験例１を１とした場合に、単位メタノールに対する消費エネルギーが０．３５程度となった。結果より、試験例４は、試験例１と比較して、単位メタノールに対する消費エネルギーを６５％程度低減できることを確認した。 As shown in FIG. 8, in Test Example 4, when Test Example 1 was set to 1, the energy consumption per unit methanol was about 0.35. From the results, it was confirmed that Test Example 4 can reduce the energy consumption per unit methanol by about 65% compared to Test Example 1.
５．試験例５
試験例５として、プロセスシミュレータにより、図５に示すメタノール製造システム３０を稼働した場合の、単位当たりのメタノールに対する消費エネルギーを算出した。具体的には、改質装置３６、燃焼装置３７、排ガス処理装置２５、昇圧装置１１Ａ、１１Ｂ、合成装置１２、分離装置１３、精製装置４を稼働し、原料ガスを改質装置３６にラインＬ30から導入し、天然ガスを改質装置３７にラインＬ30から導入し、精製装置４でメタノールを製造した場合を想定した。原料ガスを、ＣＨ4とスチームを含有するガスとし、気相合成のメタノール合成圧力を９．５ＭＰａとし、合成温度を２５０℃とした。
5. Test Example 5
As Test Example 5, the energy consumed for methanol per unit when the methanol production system 30 shown in FIG. Specifically, the reforming device 36, the combustion device 37, the exhaust gas treatment device 25, the booster devices 11A and 11B, the synthesis device 12, the separation device 13, and the purification device 4 are operated, and the raw material gas is supplied to the reforming device 36 at the line L It was assumed that the gas was introduced from 30 and natural gas was introduced into the reformer 37 from the line L 30 and methanol was produced by the purifier 4. The raw material gas was a gas containing CH 4 and steam, the methanol synthesis pressure in the gas phase synthesis was 9.5 MPa, and the synthesis temperature was 250 ° C.
６．試験例６
試験例６として、試験例５と同様に、プロセスシミュレータにより第四実施の形態に係るメタノール製造プラントを稼働してエタノールを製造した場合の、単位当たりのメタノールに対する消費エネルギーを算出した。液相合成のメタノール合成圧力を５．５ＭＰａとし、その合成温度を１５０℃とし、アルコール溶媒をメタノールとし、その他の条件は、試験例５と同様とした。結果を、下記表１に示す。単位当たりのメタノールに対する消費エネルギーは、試験例５の値を１とした場合の比率で表した。
6). Test Example 6
As in Test Example 6, as in Test Example 5, the energy consumption for methanol per unit when ethanol was produced by operating the methanol production plant according to the fourth embodiment using a process simulator was calculated. The methanol synthesis pressure in the liquid phase synthesis was 5.5 MPa, the synthesis temperature was 150 ° C., the alcohol solvent was methanol, and other conditions were the same as in Test Example 5. The results are shown in Table 1 below. The energy consumption per unit of methanol is expressed as a ratio when the value of Test Example 5 is 1.
結果より、試験例６は、試験例５と比較して、単位メタノール消費量を３％低減でき、単位メタノールに対するＣＯ2排出量を３％低減できることを確認した。また、試験例６は、試験例５と比較して、エネルギー消費量とＣＯ2排出量を低減できるとともに、メタノール生産量を２５％増大できることを確認した。 From the results, it was confirmed that Test Example 6 can reduce the unit methanol consumption by 3% and CO 2 emission to the unit methanol by 3% compared with Test Example 5. In addition, Test Example 6 compared to Test Example 5 confirmed that energy consumption and CO 2 emissions could be reduced and that methanol production could be increased by 25%.
本発明に係るメタノール製造方法によれば、メタノールを効率よく製造することができる。 According to the methanol production method of the present invention, methanol can be produced efficiently.
１、１１Ａ、１１Ｂ 昇圧装置
２、１２ 生成装置
３、１３ 分離装置
４ 精製装置
２５ 排ガス処理装置
３６ 改質装置
３７ 燃焼装置
３８ 水素分離膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11A, 11B Booster 2, 12 Generator 3, 13 Separation device 4 Purification device 25 Exhaust gas treatment device 36 Reforming device 37 Combustion device 38 Hydrogen separation membrane
Claims (6)
前記第１昇圧工程にて昇圧したガスからメタノールを液相合成し、メタノール含有流体を得る第１生成工程と
を含むメタノール製造方法。 A first pressure increasing step for increasing the pressure of the reaction gas;
A first production step of liquid-phase synthesizing methanol from the gas boosted in the first pressurization step to obtain a methanol-containing fluid.
前記第２昇圧工程により昇圧したガスからメタノールを気相合成し、メタノール含有ガスを得る第２生成工程と、
前記第２生成工程後、冷却により前記メタノール含有ガスからメタノール溶液を分離する第２分離工程と、
前記第２分離工程後、前記メタノール溶液を精製工程に送るとともに、前記メタノール溶液を分離したガスを昇圧して前記第２生成工程に利用する再利用工程と
を更に含む請求項１又は２に記載のメタノール製造方法。 After the first generation step, a first separation step of separating the methanol solution from the methanol-containing fluid by cooling, a second boosting step of pressurizing the gas from which the methanol solution has been separated,
A second generation step of obtaining a methanol-containing gas by gas-phase synthesis of methanol from the gas boosted in the second pressurization step;
A second separation step of separating the methanol solution from the methanol-containing gas by cooling after the second generation step;
The recycling step of sending the methanol solution to the purification step after the second separation step, and further increasing the pressure of the gas separated from the methanol solution and using it in the second generation step. Of methanol production.
前記第１分離工程に用いる冷媒から回収した熱を前記排ガス処理工程の熱源として利用するとともに、前記排ガス処理工程で回収したＣＯ2を前記第１昇圧工程に送る請求項１〜３のいずれか一項に記載のメタノール製造方法。 An exhaust gas treatment step of recovering CO 2 from the exhaust gas,
The heat recovered from the refrigerant used in the first separation step is used as a heat source for the exhaust gas treatment step, and CO 2 recovered in the exhaust gas treatment step is sent to the first pressurization step. The methanol production method according to item.
前記原料ガスの一部を燃焼して発生した熱を、前記改質工程の熱源として利用する燃焼工程と、
前記改質工程後のガスを昇圧する第２昇圧工程と、
前記第２昇圧工程により昇圧したガスからメタノールを気相合成し、メタノール含有ガスを得る第２生成工程と、
前記第２生成工程後、冷却によりメタノール含有ガスからメタノール溶液を分離する第２分離工程と、
前記第２分離工程後、水素分離膜により前記メタノール溶液を分離したガスからＨ2を分離する膜分離工程と
を更に含み、
前記第２分離工程後のメタノール溶液を精製工程に送り、前記燃焼工程で発生した排ガスを前記排ガス処理工程で処理し、かつ、前記膜分離工程で分離したＨ2を前記第１生成工程に送る請求項４に記載のメタノール製造方法。 A reforming step of obtaining the reaction gas from the raw material gas by a steam reforming method;
A combustion step of using heat generated by burning a part of the raw material gas as a heat source of the reforming step;
A second boosting step of boosting the gas after the reforming step;
A second generation step of obtaining a methanol-containing gas by gas-phase synthesis of methanol from the gas boosted in the second pressurization step;
A second separation step of separating the methanol solution from the methanol-containing gas by cooling after the second generation step;
A membrane separation step of separating H 2 from a gas obtained by separating the methanol solution by a hydrogen separation membrane after the second separation step;
The methanol solution after the second separation step is sent to the purification step, the exhaust gas generated in the combustion step is treated in the exhaust gas treatment step, and H 2 separated in the membrane separation step is sent to the first generation step The method for producing methanol according to claim 4.
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62192328A (en) * | 1986-02-12 | 1987-08-22 | エア−．プロダクツ．アンド．ケミカルス．インコ−ポレ−テツド | Increase of methanol production capacity |
| JPH0597732A (en) * | 1991-03-01 | 1993-04-20 | Air Prod And Chem Inc | Preparation of methanol and reactor unit therefor |
| US20040198847A1 (en) * | 2003-04-07 | 2004-10-07 | Hojlund Nielsen Poul Erik | Process for the preparation of methanol |
| JP2007055974A (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Methanol-producing device and methanol-producing method |
| JP2009179591A (en) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing methanol |
| JP2012219068A (en) * | 2011-04-11 | 2012-11-12 | Chiyoda Kako Kensetsu Kk | Method for producing methanol highly efficiently |
| WO2017175760A1 (en) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | 三菱瓦斯化学株式会社 | Method for producing methanol and device for producing methanol |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62192328A (en) * | 1986-02-12 | 1987-08-22 | エア−．プロダクツ．アンド．ケミカルス．インコ−ポレ−テツド | Increase of methanol production capacity |
| JPH0597732A (en) * | 1991-03-01 | 1993-04-20 | Air Prod And Chem Inc | Preparation of methanol and reactor unit therefor |
| US20040198847A1 (en) * | 2003-04-07 | 2004-10-07 | Hojlund Nielsen Poul Erik | Process for the preparation of methanol |
| CN1569785A (en) * | 2003-04-07 | 2005-01-26 | 赫多特普索化工设备公司 | Process for the preparation of methanol |
| JP2007055974A (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Methanol-producing device and methanol-producing method |
| JP2009179591A (en) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing methanol |
| JP2012219068A (en) * | 2011-04-11 | 2012-11-12 | Chiyoda Kako Kensetsu Kk | Method for producing methanol highly efficiently |
| WO2017175760A1 (en) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | 三菱瓦斯化学株式会社 | Method for producing methanol and device for producing methanol |
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