JP3421900B2 - Dimethyl ether production equipment - Google Patents

Dimethyl ether production equipment

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JP3421900B2
JP3421900B2 JP10075796A JP10075796A JP3421900B2 JP 3421900 B2 JP3421900 B2 JP 3421900B2 JP 10075796 A JP10075796 A JP 10075796A JP 10075796 A JP10075796 A JP 10075796A JP 3421900 B2 JP3421900 B2 JP 3421900B2
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dimethyl ether
medium oil
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reactor
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高志 小川
正己 小野
雅嗣 水口
勉 鹿田
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ジェイエフイーホールディングス株式会社
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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】この発明は、一酸化炭素と水
素を主原料としてジメチルエーテルを製造する装置及び
方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus and method for producing dimethyl ether using carbon monoxide and hydrogen as main raw materials.

【0002】[0002]

【従来の技術】一酸化炭素と水素を主原料とする合成ガ
ス等からジメチルエーテルを直接合成する技術として
は、固定床触媒層に原料ガスを通過させ反応させる技術
が開発されている(特開平2−280836号公報、特
開平3−8446号公報等)。
2. Description of the Related Art As a technique for directly synthesizing dimethyl ether from a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen as main raw materials, a technique has been developed in which a raw material gas is passed through a fixed bed catalyst layer to cause a reaction (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 2 -280836, JP-A-3-8446, etc.).

【0003】ところが、ジメチルエーテル合成反応は強
い発熱反応であるため、触媒層の局部加熱による触媒の
失活を避けるため、触媒微粒子を高沸点媒体油のなかに
懸濁させたスラリー床式反応器の中を原料ガスを通過さ
せて、高収率でジメチルエーテルを合成させる技術が開
発されてきた。
However, since the dimethyl ether synthesis reaction is a strong exothermic reaction, in order to avoid deactivation of the catalyst due to local heating of the catalyst layer, a slurry bed reactor in which catalyst fine particles are suspended in high boiling point medium oil is used. A technique for synthesizing dimethyl ether in a high yield by passing a raw material gas through it has been developed.

【0004】例えば、特開平2−9833号公報には、
水素、一酸化炭素および二酸化炭素から成る合成ガスを
固体触媒と接触させ、また固体触媒の存在において反応
させる前記合成ガスからのジメチルエーテルの直接合成
法において、前記合成ガスを固体触媒系の存在において
接触させることから成り、そこにおいて前記固体触媒は
3相(液相、固相、気相)反応器系において液状媒体に
懸濁された単一触媒または複数の触媒の混合物であり、
そこにおいて前記3相反応器系は少くとも1基の3相反
応器から成る合成ガスからのジメチルエーテルの直接合
成法が開示されている。
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-9833 discloses that
In a process for the direct synthesis of dimethyl ether from said synthesis gas, in which a synthesis gas consisting of hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide is contacted with and reacted in the presence of a solid catalyst, said synthesis gas is contacted in the presence of a solid catalyst system. Wherein the solid catalyst is a single catalyst or a mixture of catalysts suspended in a liquid medium in a three phase (liquid phase, solid phase, gas phase) reactor system,
There, a method for the direct synthesis of dimethyl ether from synthesis gas is disclosed, wherein said three-phase reactor system consists of at least one three-phase reactor.

【0005】特開平3−52835号公報には、合成ガ
スを固体メタノール合成触媒の存在において反応させて
メタノールを生産し、又生産されたメタノールを固体脱
水触媒の存在において反応させてジメチルエーテルを生
産する、水素、一酸化炭素及び二酸化炭素から成る合成
ガスからジメチルエーテルを合成する方法において、前
記合成ガスを、メタノール合成成分と脱水(エーテル形
成)成分から成る固体触媒系の存在において接触させて
反応させ、その際前記固体触媒系3相(液相、固相、気
相)反応器系にある液状媒体中の単一触媒又は複数の触
媒混合物であり、前記反応器系を操作して、最小有効メ
タノール速度を少くとも1時間当り触媒1kg当り1.
0gモルのメタノールに維持することを特徴とするジメ
チルエーテル合成法が開示されている。
JP-A-3-52835 discloses that synthesis gas is reacted in the presence of a solid methanol synthesis catalyst to produce methanol, and the produced methanol is reacted in the presence of a solid dehydration catalyst to produce dimethyl ether. In the method for synthesizing dimethyl ether from a synthesis gas consisting of hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide, the synthesis gas is contacted and reacted in the presence of a solid catalyst system consisting of a methanol synthesis component and a dehydration (ether formation) component, A solid catalyst or a mixture of catalysts in a liquid medium in the solid catalyst system three-phase (liquid phase, solid phase, gas phase) reactor system, wherein the reactor system is operated to obtain the minimum available methanol. The speed is at least 1.
A dimethyl ether synthesis method is disclosed which is characterized by maintaining 0 gmole of methanol.

【0006】特開平3−181453号公報には、一酸
化炭素と水素の混合ガス、あるいはこれに更に二酸化炭
素および/または水蒸気が含まれる混合ガスからジメチ
ルエーテルを製造する方法において、触媒を溶媒に懸濁
してスラリー状態で使用する方法が開示されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 3-181453 discloses a method for producing dimethyl ether from a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen, or a mixed gas containing carbon dioxide and / or steam, in which a catalyst is suspended in a solvent. A method for use in a turbid, slurried state is disclosed.

【0007】特開平4−264046号公報には、水
素、一酸化炭素および二酸化炭素を含む合成ガスからの
ジメチルエーテルの生産方法であって、前記合成ガスを
液相反応器内の不活性液体中でスラリー化された粉末触
媒と接触させることと、それから前記ジメチルエーテル
を含む生成物を除去することからなり、前記粉末触媒に
は重量比にして約70乃至99.9%のメタノール合成
触媒が含まれ、前記粉末触媒の残量がメタノール脱水触
媒から本質的になることを特徴とするジメチルエーテル
の生産方法が開示されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 264046/1992 discloses a method for producing dimethyl ether from a synthesis gas containing hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide, the synthesis gas being in an inert liquid in a liquid phase reactor. Contacting with a slurried powder catalyst and then removing the dimethyl ether containing product, the powder catalyst comprising about 70 to 99.9% by weight of a methanol synthesis catalyst, A method for producing dimethyl ether is disclosed, wherein the residual amount of the powder catalyst consists essentially of a methanol dehydration catalyst.

【0008】また、特表平5−810069(WO 93
/10069)号公報には、一酸化炭素と水素および水
蒸気のいずれか一方または両方が含まれる混合ガス、あ
るいはこれにさらに二酸化炭素が含まれる混合ガスから
ジメチルエーテルを製造する方法において、メタノール
合成触媒、メタノール脱水触媒および水性ガスシフト触
媒を共粉砕した後、加圧密着させ、その後再度粉砕した
触媒を溶媒に懸濁してスラリー状態で使用する方法が開
示されている。
In addition, Japanese Patent Publication No. 5-810069 (WO 93
/ 10069), in a method for producing dimethyl ether from a mixed gas containing carbon monoxide and one or both of hydrogen and steam, or a mixed gas further containing carbon dioxide, a methanol synthesis catalyst, There is disclosed a method in which a methanol dehydration catalyst and a water gas shift catalyst are co-pulverized, then brought into close contact with pressure, and then the pulverized catalyst is suspended in a solvent and used in a slurry state.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
如きスラリー床触媒を用いてジメチルエーテルの合成実
験を続けていたところ比較的短期間に触媒の失活が進行
してしまうという問題に遭遇した。
DISCLOSURE OF INVENTION Problems to be Solved by the Invention The inventors of the present invention had a problem that the deactivation of the catalyst progressed in a relatively short period of time while continuing the dimethyl ether synthesis experiment using the slurry bed catalyst as described above. I encountered.

【0010】本発明の目的は、スラリー床触媒を用いた
ジメチルエーテルの製造において該触媒を長期間にわた
って活性を維持させることができるジメチルエーテルの
製造装置及び方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for producing dimethyl ether, which can maintain the activity of the catalyst for a long period in the production of dimethyl ether using a slurry bed catalyst.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決すべく鋭意検討の結果、触媒の失活が硫黄化合
物、金属カルボニル(鉄カルボニル、Niカルボニル
等)(以下、「触媒失活成分」と記す)にあることを見
出した。すなわち、スラリー床式反応器の中で触媒微粒
子を懸濁させる媒体油としては、高沸点食用油、深度脱
硫軽油、フィッシャートロプシュ合成油(FTオイル)あ
るいはn−セタン等の高沸点油が用いられるが、ジメチ
ルエーテル合成に用いられる触媒は前記触媒失活成分に
対する耐性が低く、例えば媒体油中に硫黄成分が数百p
pm存在するとジメチルエーテルの収率は1/3〜1/
7に大幅に低下してしまう。石炭ガス化ガス等の原料ガ
スは、反応に供せられる前に脱硫反応器等で脱硫される
が、硫黄成分が完全に除去されるわけではなく、これが
媒体油中に徐々に蓄積されて触媒毒となっていたことを
見出した。又、同程度の金属カルボニルによっても、同
様の触媒性能失活が起こる事を見出した。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have found that the deactivation of the catalyst is a sulfur compound, a metal carbonyl (iron carbonyl, Ni carbonyl, etc.) (hereinafter referred to as "catalyst depletion"). Active ingredient ”). That is, as the medium oil for suspending the catalyst fine particles in the slurry bed reactor, high boiling point edible oil, deep desulfurized gas oil, Fischer-Tropsch synthetic oil (FT oil) or high boiling point oil such as n-cetane is used. However, the catalyst used in the synthesis of dimethyl ether has low resistance to the catalyst deactivating component, and for example, the sulfur component in the medium oil is several hundreds of p.
When pm is present, the yield of dimethyl ether is 1/3 to 1 /
It will be greatly reduced to 7. Raw material gas such as coal gasification gas is desulfurized in a desulfurization reactor before being used for the reaction, but the sulfur component is not completely removed, and this is gradually accumulated in the medium oil to form a catalyst. I found that it was a poison. It was also found that similar catalytic activity deactivation occurs even with the same level of metal carbonyl.

【0012】すなわち、本発明は、ジメチルエーテル合
成触媒とその媒体油が充填されたスラリー床式反応器
と、該反応器から排出されるガス化された該媒体油を凝
縮する凝縮器と、該凝縮器で凝縮された媒体油から触媒
失活成分を吸着除去する吸着槽と、これらを接続して媒
体油を循環させる循環ラインを有することを特徴とする
ジメチルエーテルの製造装置と、少なくとも一酸化炭素
と水素を含有する原料ガスを、ジメチルエーテル合成触
媒をその媒体油に分散させたスラリーに接触させ、該触
媒反応により生じた反応生成物ガスを冷却して同伴する
ガス化された該媒体油を凝縮分離し、次いでこの反応生
成物ガスからはジメチルエーテルを取得し、一方、凝縮
された媒体油はそこに含まれている触媒失活成分を除去
してから前記スラリーに循環することを特徴とするジメ
チルエーテルの製造方法に関するものである。
That is, the present invention relates to a slurry bed reactor filled with a dimethyl ether synthesis catalyst and its medium oil, a condenser for condensing the gasified medium oil discharged from the reactor, and the condenser. Adsorption tank for adsorbing and removing the catalyst deactivating component from the medium oil condensed in the vessel, a dimethyl ether producing apparatus characterized by having a circulation line for connecting these and circulating the medium oil, and at least carbon monoxide A raw material gas containing hydrogen is brought into contact with a slurry in which a dimethyl ether synthesis catalyst is dispersed in the medium oil, and the reaction product gas generated by the catalytic reaction is cooled to condense and separate the gasified medium oil. Then, dimethyl ether is obtained from the gas of this reaction product, while the condensed medium oil is used to remove the catalyst deactivating components contained therein and then the slurry is removed. A process for producing dimethyl ether, characterized by circulating the.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】反応器はスラリー床式であればい
かなるものでも使用できる。
Any reactor can be used as long as it is a slurry bed type.

【0014】ジメチルエーテル合成触媒には、メタノー
ル合成触媒とメタノール脱水触媒が混合されて用いら
れ、場合により水性ガスシフト触媒がさらに加えられ
る。これらは混合状態で使用されるほか、水性ガスシフ
ト触媒を切り放して二段反応とすることもできる。本発
明はこれらのいずれの触媒にも適用できる。
As the dimethyl ether synthesis catalyst, a methanol synthesis catalyst and a methanol dehydration catalyst are mixed and used, and a water gas shift catalyst is further added depending on the case. In addition to being used in a mixed state, the water gas shift catalyst can be cut off to perform a two-step reaction. The present invention can be applied to any of these catalysts.

【0015】メタノール合成触媒としては、通常工業的
にメタノール合成に用いられる酸化銅−酸化亜鉛、酸化
亜鉛−酸化クロム、酸化銅−酸化亜鉛/酸化クロム、酸
化銅−酸化亜鉛/アルミナ等がある。メタノール脱水触
媒としては酸塩基触媒であるγ−アルミナ、シリカ、シ
リカ・アルミナ、ゼオライトなどがある。ゼオライトの
金属酸化物成分としてはナトリウム、カリウム等のアル
カリ金属の酸化物、カルシウム、マグネシウム等のアル
カリ土族の酸化物等である。水性ガスシフト触媒として
は酸化銅−酸化亜鉛、酸化銅−酸化クロム−酸化亜鉛、
酸化鉄−酸化クロムなどがある。メタノール合成触媒は
強いシフト触媒活性を有するので水性ガスシフト触媒を
兼ねることができる。メタノール脱水触媒及び水性ガス
シフト触媒を兼ねるものとしてアルミナ担持酸化銅触媒
を用いることができる。
As the methanol synthesis catalyst, there are copper oxide-zinc oxide, zinc oxide-chromium oxide, copper oxide-zinc oxide / chromium oxide, copper oxide-zinc oxide / alumina and the like which are usually industrially used for methanol synthesis. Examples of methanol dehydration catalysts include acid-base catalysts γ-alumina, silica, silica-alumina, and zeolite. Examples of the metal oxide component of zeolite include oxides of alkali metals such as sodium and potassium, oxides of alkaline earth metals such as calcium and magnesium, and the like. As the water gas shift catalyst, copper oxide-zinc oxide, copper oxide-chromium oxide-zinc oxide,
Examples include iron oxide-chromium oxide. Since the methanol synthesis catalyst has a strong shift catalytic activity, it can also serve as a water gas shift catalyst. An alumina-supported copper oxide catalyst can be used as both a methanol dehydration catalyst and a water gas shift catalyst.

【0016】前述のメタノール合成触媒、メタノール脱
水触媒および水性ガスシフト触媒の混合割合は、特に限
定されることなく各成分の種類あるいは反応条件等に応
じて適宜選定すればよいが、通常は重量比でメタノール
合成触媒1に対してメタノール脱水触媒は0.1〜5程
度、好ましくは0.2〜2程度、そして、水性ガスシフ
ト触媒は、0.2〜5程度、好ましくは0.5〜3程度
の範囲が適当であることが多い。メタノール合成触媒に
水性ガスシフト触媒を兼ねさせた場合には、上記の水性
ガスシフト触媒の量はメタノール合成触媒の量に合算さ
れる。
The mixing ratio of the above-mentioned methanol synthesis catalyst, methanol dehydration catalyst and water gas shift catalyst is not particularly limited and may be appropriately selected according to the type of each component, reaction conditions and the like, but is usually a weight ratio. The methanol dehydration catalyst is about 0.1 to 5, preferably about 0.2 to 2 with respect to the methanol synthesis catalyst 1, and the water gas shift catalyst is about 0.2 to 5, preferably about 0.5 to 3. Often the range is appropriate. When the methanol synthesis catalyst also serves as the water gas shift catalyst, the amount of the above water gas shift catalyst is added to the amount of the methanol synthesis catalyst.

【0017】上記の触媒は粉末状態で使用され、平均粒
径が300μm以下、好ましくは1〜200μm程度、
特に好ましくは10〜150μm程度が適当である。そ
のために必要によりさらに粉砕することができる。
The above catalyst is used in a powder state and has an average particle size of 300 μm or less, preferably about 1 to 200 μm.
Particularly preferably, about 10 to 150 μm is suitable. Therefore, it can be further crushed if necessary.

【0018】媒体油は反応条件下において液体状態を呈
するものであればそのいずれもが使用可能である。例え
ば脂肪族、芳香族および脂環族の炭化水素、アルコー
ル、エーテル、エステル、ケトンおよびハロゲン化物、
これらの化合物の混合物等を使用できる。また、硫黄分
を除去した軽油、減圧軽油、水素化処理したコールター
ルの高沸点留分、フィッシャートロプシュ合成油、高沸
点食用油等も使用できる。溶媒中に存在させる触媒量は
溶媒の種類、反応条件などによって適宜決定されるが、
通常は溶媒に対して1〜50重量%であり、2〜30重
量%程度が好ましい。
Any medium oil can be used as long as it exhibits a liquid state under the reaction conditions. For example, aliphatic, aromatic and alicyclic hydrocarbons, alcohols, ethers, esters, ketones and halides,
A mixture of these compounds can be used. Further, gas oil from which sulfur has been removed, vacuum gas oil, hydrolyzed coal tar high boiling point fraction, Fischer-Tropsch synthetic oil, high boiling point edible oil and the like can also be used. The amount of catalyst to be present in the solvent is appropriately determined depending on the type of solvent, reaction conditions, etc.
Usually, it is 1 to 50% by weight, preferably about 2 to 30% by weight, based on the solvent.

【0019】凝縮器は反応器で気化した媒体油を凝縮さ
せるものであればよく、熱交換器等その名称は問わな
い。
The condenser may be any condenser as long as it condenses the medium oil vaporized in the reactor, and the name thereof such as a heat exchanger does not matter.

【0020】触媒失活成分の除去は吸着材を用いて行な
うのがよい。この吸着材は、ガンマ−アルミナ、活性
炭、吸着ゼオライト等の一般に用いられる吸着材でよ
く、必要な吸着材の量は、これらの吸着材の吸着能力に
よりその最適な量が決定される。吸着槽は再生中も他の
槽で吸着除去を続けられるよう複数設けるのがよい。
The catalyst deactivating component is preferably removed using an adsorbent. This adsorbent may be a commonly used adsorbent such as gamma-alumina, activated carbon, or adsorbed zeolite, and the optimum amount of adsorbent is determined by the adsorbability of these adsorbents. It is preferable to provide a plurality of adsorption tanks so that adsorption and removal can be continued in another tank even during regeneration.

【0021】循環ラインはスラリー床式反応器、凝縮器
及び吸着槽を順次接続して循環路を形成するものであ
る。ラインの途中には逆流防止機構を設ける。この逆流
防止機構は単なる逆流防止弁などでもよく、ポンプで強
制循環させることも可能である。
The circulation line connects the slurry bed reactor, the condenser and the adsorption tank in sequence to form a circulation path. A backflow prevention mechanism is installed in the middle of the line. This backflow prevention mechanism may be a simple backflow prevention valve or the like, and it is possible to perform forced circulation with a pump.

【0022】本発明の装置にはさらに貯槽、中間槽、
弁、測定機器等が適宜設けられる。
The apparatus of the present invention further includes a storage tank, an intermediate tank,
Valves, measuring instruments, etc. are provided as appropriate.

【0023】水素と一酸化炭素の混合割合はH2/CO
モル比で0.5〜3.0、好ましくは0.8〜2.0の
混合比のものを使用できる。一方、水素と一酸化炭素の
割合(H2/CO比)が著しく小さな(例えば、0.5以
下)混合ガスあるいは水素を含まない一酸化炭素の場合
には、別途スチームを供給して反応器中で一酸化炭素の
一部をスチームにより水素と二酸化炭素に変換すること
が必要である。水蒸気の量は変換したい一酸化炭素量
(不足している水素量と等しい)と等モルである。ま
た、二酸化炭素の量は変換された一酸化炭素と同じモル
数となる。このような原料ガスの例としては、石炭ガス
化ガス、天然ガスからの合成ガス、炭層メタン等を挙げ
ることができる。触媒被毒を防止するために原料ガスに
硫黄化合物が含まれている場合には予め脱硫処理する必
要がある。この脱硫により硫黄化合物濃度は数百ppm
程度以下、通常50〜200ppm程度になる。硫黄化
合物の種類はSOx、H2S、COS等がある。
The mixing ratio of hydrogen and carbon monoxide is H 2 / CO
A molar ratio of 0.5 to 3.0, preferably 0.8 to 2.0 can be used. On the other hand, in the case of a mixed gas in which the ratio of hydrogen and carbon monoxide (H 2 / CO ratio) is extremely small (for example, 0.5 or less) or carbon monoxide containing no hydrogen, steam is separately supplied to the reactor. Among them, it is necessary to convert a part of carbon monoxide into hydrogen and carbon dioxide by steam. The amount of water vapor is equimolar to the amount of carbon monoxide to be converted (equal to the lacking amount of hydrogen). The amount of carbon dioxide is the same as the number of moles of converted carbon monoxide. Examples of such raw material gas include coal gasification gas, synthesis gas from natural gas, coalbed methane, and the like. When the raw material gas contains a sulfur compound in order to prevent catalyst poisoning, it is necessary to perform desulfurization treatment in advance. Due to this desulfurization, the concentration of sulfur compounds is several hundred ppm
It is about 50 to 200 ppm or less. The types of sulfur compounds include SOx, H 2 S, and COS.

【0024】スラリー床反応器における反応条件として
は、反応温度は150〜400℃が好ましく、特に25
0〜350℃の範囲が好ましい。反応温度が150℃よ
り低くても、また400℃より高くても一酸化炭素の転
化率が低くなる。反応圧力は10〜300kg/c
2、より好ましくは15〜150kg/cm2、特に好
ましくは20〜70kg/cm2が適当である。反応圧
力が10kg/cm2より低いと一酸化炭素の転化率が
低く、また300kg/cm2より高いと反応器が特殊
なものとなり、また昇圧のために多大なエネルギーが必
要であって経済的でない。空間速度(触媒1kgあたり
の標準状態における混合ガスの供給速度)は、100〜
50000l/kg・hが好ましく、特に500〜30
000l/kg・hである。空間速度が50000l/
kg・hより大きいと一酸化炭素の転化率が低くなり、
また100l/kg・hより小さいと反応器が極端に大
きくなって経済的でない。
As the reaction conditions in the slurry bed reactor, the reaction temperature is preferably 150 to 400 ° C., particularly 25
The range of 0 to 350 ° C. is preferable. When the reaction temperature is lower than 150 ° C or higher than 400 ° C, the conversion rate of carbon monoxide is low. Reaction pressure is 10 to 300 kg / c
m 2 is suitable, more preferably 15 to 150 kg / cm 2 , and particularly preferably 20 to 70 kg / cm 2 . If the reaction pressure is lower than 10 kg / cm 2, the conversion rate of carbon monoxide is low, and if it is higher than 300 kg / cm 2 , the reactor becomes special, and a large amount of energy is required for pressurization, which is economical. Not. The space velocity (the supply rate of the mixed gas in the standard state per 1 kg of the catalyst) is 100 to
50,000 l / kg · h is preferable, especially 500 to 30
It is 000 l / kg · h. Space velocity is 50000l /
If it is larger than kg · h, the conversion rate of carbon monoxide will decrease,
If it is less than 100 l / kg · h, the reactor becomes extremely large, which is not economical.

【0025】触媒失活成分の除去条件としては、触媒失
活成分を吸着除去された媒体油中の触媒失活成分濃度が
100ppm以下であることが必要で、望ましくは50
ppm以下であればよい。
As a condition for removing the catalyst deactivating component, it is necessary that the concentration of the catalyst deactivating component in the medium oil from which the catalyst deactivating component is adsorbed and removed is 100 ppm or less, preferably 50.
It may be ppm or less.

【0026】[0026]

【実施例】【Example】

(実施例1)本発明の一実施例であるジメチルエーテル
の製造装置を図1に示す。この装置はスラリー反応器
1、凝縮器2、気液分離器3、吸着槽4及びポンプ5よ
りなり、これらが順次配管接続されて循環ライン6を形
成している。原料ガスは原料ガス供給管7からスラリー
反応器1へその底部から供給される。スラリー反応器1
から蒸発、あるいは高温反応ガスに同伴されて流出した
媒体油は、凝縮器2で熱交換され凝縮する温度以下に冷
却された後、気液分離器3で反応生成物、未反応ガスか
ら分離される。分離回収された媒体油は、吸着槽4に送
られ、媒体油中の触媒失活成分を吸着除去される。浄化
された媒体油はポンプ5により反応器1に再循環され、
反応器1内部の媒体油中の触媒失活成分濃度を低濃度に
維持する。吸着脱硫槽4の脱硫操作は反応器の反応条件
と同じような高圧条件下でも、いったん減圧された常圧
の条件下でもよい。吸着槽4を2槽以上設置し、交互に
使用してもよい。
(Example 1) FIG. 1 shows an apparatus for producing dimethyl ether, which is an example of the present invention. This apparatus comprises a slurry reactor 1, a condenser 2, a gas-liquid separator 3, an adsorption tank 4 and a pump 5, which are sequentially connected by piping to form a circulation line 6. The raw material gas is supplied from the raw material gas supply pipe 7 to the slurry reactor 1 from the bottom thereof. Slurry reactor 1
The medium oil that has been evaporated from or has been carried out with the high-temperature reaction gas and flowed out is cooled to a temperature below which it is heat-exchanged and condensed in the condenser 2, and then separated from the reaction products and unreacted gas in the gas-liquid separator 3. It The separated and recovered medium oil is sent to the adsorption tank 4, and the catalyst deactivating component in the medium oil is adsorbed and removed. The purified medium oil is recirculated to the reactor 1 by the pump 5,
The catalyst deactivating component concentration in the medium oil inside the reactor 1 is maintained at a low concentration. The desulfurization operation of the adsorptive desulfurization tank 4 may be carried out under the same high pressure condition as the reaction conditions of the reactor or under the normal pressure condition once depressurized. Two or more adsorption tanks 4 may be installed and used alternately.

【0027】スラリー床式反応器としてガス流通式オー
トクレーブを用いて、圧力30kg/cm2G、温度2
80℃、原料ガスは一酸化炭素、水素を1対1の割合で
供給し、一酸化炭素モル流量に対する触媒重量比W/F
=4.0g−cat・h/CO−molの条件で、溶存
硫黄成分濃度の異なる媒体油を用いて反応実験をおこな
った。メタノール合成触媒の銅−亜鉛−アルミナ触媒
と、メタノール脱水触媒の銅アルミナ触媒の粉末触媒を
重量比で2対1の割合で混合して、反応触媒として用い
た。
Using a gas flow type autoclave as a slurry bed type reactor, pressure 30 kg / cm 2 G, temperature 2
Carbon monoxide and hydrogen were supplied at a ratio of 1: 1 as the raw material gas at 80 ° C., and the catalyst weight ratio W / F to the carbon monoxide molar flow rate was set.
= 4.0 g-cat · h / CO-mol, a reaction experiment was conducted using medium oils having different dissolved sulfur component concentrations. A copper-zinc-alumina catalyst as a methanol synthesis catalyst and a powder catalyst of a copper-alumina catalyst as a methanol dehydration catalyst were mixed at a weight ratio of 2: 1 and used as a reaction catalyst.

【0028】媒体油としては、硫黄成分をまったく含有
しないn−セタン、硫黄成分を250ppmまで精製し
た工業軽油1、硫黄成分を100ppmまで精製した工
業軽油2、硫黄成分を50ppmまで精製した工業軽油
3を用いた。
As the medium oil, n-cetane containing no sulfur component, industrial light oil 1 having a sulfur component refined to 250 ppm, industrial light oil 2 having a sulfur component refined to 100 ppm, and industrial light oil 3 having a sulfur component refined to 50 ppm have been used. Was used.

【0029】n−セタンの媒体油で50.5%であった
一酸化炭素転化率が、硫黄成分250ppmの工業軽油
では8.1%、硫黄成分100ppmの工業軽油では3
5.2%、硫黄成分50ppmの工業軽油で45.6%
であった。したがって、本発明では、硫黄成分を吸着除
去された媒体油中の硫黄成分濃度は、100ppm以下
であることが必要で、望ましくは50ppm以下であれ
ばよい。
The carbon monoxide conversion rate, which was 50.5% in the medium oil of n-cetane, was 8.1% in the industrial light oil having a sulfur content of 250 ppm and 3% in the industrial light oil having a sulfur content of 100 ppm.
5.2%, 45.6% for industrial light oil with 50 ppm sulfur
Met. Therefore, in the present invention, the concentration of the sulfur component in the medium oil from which the sulfur component has been adsorbed and removed needs to be 100 ppm or less, and preferably 50 ppm or less.

【0030】上記の結果を表1に示す。表中、反応率は
原料一酸化炭素のモルあたりの転化率として示してあ
る。
The above results are shown in Table 1. In the table, the reaction rate is shown as the conversion rate per mol of the raw material carbon monoxide.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】媒体油として、沸点286.8℃、分子量
226のn−セタンを用いた場合、反応器の内部条件を
圧力30kg/cm2G、温度280℃、原料一酸化炭
素ガスに対する触媒重量比W/F=6kg−cat/C
O−kg・mol、触媒スラリー濃度20重量%とし
て、反応器内部条件での気液平衡計算より反応器から流
出する媒体油重量の流出量を、初めに反応器内部にある
媒体油重量に対する重量比として計算すると、約50%
/hとなる。
When n-cetane having a boiling point of 286.8 ° C. and a molecular weight of 226 is used as the medium oil, the internal conditions of the reactor are as follows: pressure 30 kg / cm 2 G, temperature 280 ° C., catalyst weight ratio to raw carbon monoxide gas. W / F = 6 kg-cat / C
With O-kg · mol and catalyst slurry concentration of 20% by weight, the outflow amount of the weight of the medium oil flowing out from the reactor based on the gas-liquid equilibrium calculation under the internal conditions of the reactor is first expressed as the weight with respect to the weight of the medium oil inside the reactor. Approximately 50% when calculated as a ratio
/ H.

【0033】実際には、反応器上部での温度低下等によ
り流出媒体油量はこの試算値より低下するが、通常の反
応条件で、図1の吸着槽4に、媒体油浄化に十分な量の
媒体油が循環する。
Actually, the amount of the outflowing medium oil is lower than this estimated value due to the temperature drop or the like in the upper part of the reactor, but under the normal reaction conditions, the adsorbing tank 4 shown in FIG. Medium oil circulates.

【0034】(実施例2)表2に示す媒体油を用いて実
施例1と同様に行ない、表2に示す結果を得た。
Example 2 Using the medium oils shown in Table 2, the same procedure as in Example 1 was carried out to obtain the results shown in Table 2.

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】(実施例3)連続流通式の高圧反応気体を
用いて連続的に媒体油中の硫黄成分濃度を抑制し、本発
明の有効性を確認した。
Example 3 The effectiveness of the present invention was confirmed by continuously suppressing the concentration of sulfur components in the medium oil using a high pressure reaction gas of continuous flow type.

【0037】装置には図2に示すものを用いた。この装
置は図1の装置の気液分離器3のガス排出側に第2凝縮
器8、第2気液分離器9が取り付けられている。
The apparatus shown in FIG. 2 was used. In this device, a second condenser 8 and a second gas-liquid separator 9 are attached to the gas discharge side of the gas-liquid separator 3 of the device shown in FIG.

【0038】気液分離器3で媒体油が分離された反応精
製ガスは、第2凝縮器8でさらに冷却され、第2気液分
離器9でジメチルエーテル、メタノール、水と、未反応
ガス、二酸化炭素とに分離され、液体成分はライン10
から、ガス成分はライン11から回収される。
The reaction refined gas from which the medium oil has been separated in the gas-liquid separator 3 is further cooled in the second condenser 8 and then in the second gas-liquid separator 9 dimethyl ether, methanol, water, unreacted gas and dioxide. Separated into carbon and liquid components in line 10
Therefore, the gas component is recovered from the line 11.

【0039】反応条件は実施例1の条件と同一の条件で
実施し、原料として600ppmの濃度の硫化水素を不
純物として含有する、一酸化炭素、水素を1対1の割合
のガスを反応器に供給した。媒体油としては硫黄成分を
まったく含有しないn−セタンを使用した。吸着材とし
ては、粒状のガンマ−アルミナを使用し、媒体油中に溶
存する硫化水素を十分に吸着脱硫できる量の吸着材を吸
着槽4に仕込んだ。
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1, and a gas containing hydrogen sulfide at a concentration of 600 ppm as an impurity, carbon monoxide and hydrogen at a ratio of 1: 1 was fed to the reactor. Supplied. N-Cetane containing no sulfur component was used as the medium oil. As the adsorbent, granular gamma-alumina was used, and the adsorbent 4 was charged with an amount of adsorbent sufficient to adsorb and desulfurize hydrogen sulfide dissolved in the medium oil.

【0040】得られた結果を図3と図4に示す。The obtained results are shown in FIGS. 3 and 4.

【0041】図3は、吸着槽4に、吸着材を入れた場合
と入れない場合の媒体油中の硫黄成分濃度の変化を示し
ている。脱硫操作有の場合は、循環している媒体油中の
硫黄成分濃度はほぼゼロに維持されているが、脱硫操作
無の場合は、循環している媒体油中の硫黄成分濃度は時
間の経過とともに増加している。
FIG. 3 shows the changes in the sulfur component concentration in the medium oil when the adsorbent 4 was or was not charged with the adsorbent. With desulfurization operation, the sulfur component concentration in the circulating medium oil is maintained at almost zero, but without desulfurization operation, the sulfur component concentration in the circulating medium oil is over time. Is increasing with.

【0042】図4は、図3に示した硫黄成分の経時変化
に対応した、原料一酸化炭素ガスの反応転化率の変化を
示している。脱硫操作有の場合は、原料一酸化炭素ガス
の反応転化率はほぼ初期値を維持しているが、脱硫操作
無の場合は、原料一酸化炭素ガスの反応転化率は硫黄成
分濃度の増加に対応して、時間の経過とともに急激に減
少しており、本発明の有効性を示している。
FIG. 4 shows changes in the reaction conversion rate of the raw material carbon monoxide gas corresponding to the changes with time of the sulfur component shown in FIG. When the desulfurization operation is performed, the reaction conversion rate of the raw material carbon monoxide gas maintains almost the initial value, but when the desulfurization operation is not performed, the reaction conversion rate of the raw material carbon monoxide gas increases to the sulfur component concentration. Correspondingly, it decreases sharply over time, showing the effectiveness of the present invention.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明は、石炭ガス化ガス、天然ガスか
らの合成ガス等の一酸化炭素ガスと水素ガスを主成分と
する原料ガスを、媒体油中に反応触媒を懸濁させたスラ
リー反応器に供給して、ジメチルエーテルを合成する反
応プロセスにおいて、原料ガス中に含有される微量触媒
失活成分を連続的に除去し媒体油中の触媒失活成分濃度
を低濃度に維持することにより、長時間にわたって高い
触媒反応活性を維持することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a slurry prepared by suspending a reaction catalyst in a medium oil of a raw material gas mainly composed of carbon monoxide gas such as coal gasification gas and synthesis gas from natural gas and hydrogen gas. In the reaction process of synthesizing dimethyl ether by supplying to the reactor, by continuously removing the trace amount catalyst deactivating component contained in the raw material gas and maintaining the concentration of the catalyst deactivating component in the medium oil at a low concentration. The high catalytic reaction activity can be maintained for a long time.

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

【図1】 本発明の実施例で使用した装置のフローシー
トである。
FIG. 1 is a flow sheet of an apparatus used in an example of the present invention.

【図2】 本発明の実施例で使用した装置のフローシー
トである。
FIG. 2 is a flow sheet of an apparatus used in an example of the present invention.

【図3】 本発明の実施例で得られた結果のグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph of the results obtained in the examples of the present invention.

【図4】 本発明の実施例で得られた結果のグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph of the results obtained in the examples of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…スラリー反応器(スラリー床式反応器) 2…凝縮器 3…気液分離器 4…吸着槽 5…ポンプ 6…循環ライン 7…原料ガス供給管 1 ... Slurry reactor (slurry floor type reactor) 2 ... condenser 3 ... Gas-liquid separator 4 ... adsorption tank 5 ... Pump 6 ... Circulation line 7 ... Raw material gas supply pipe

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿田 勉 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−181435(JP,A) 国際公開93/010069(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 41/01 C07C 41/09 C07C 43/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Tsutomu Shikata Tsutomu Shibata 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Kokan Co., Ltd. (56) Reference JP-A-3-181435 (JP, A) International Publication 93 / 010069 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C07C 41/01 C07C 41/09 C07C 43/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ジメチルエーテル合成触媒とその媒体油
が充填されたスラリー床式反応器と、該反応器から排出
されるガス化された該媒体油を凝縮する凝縮器と、該凝
縮器で凝縮された媒体油から触媒失活成分を吸着除去す
る吸着槽と、これらを接続して媒体油を循環させる循環
ラインを有することを特徴とするジメチルエーテルの製
造装置
1. A slurry bed reactor filled with a dimethyl ether synthesis catalyst and a medium oil thereof, a condenser for condensing the gasified medium oil discharged from the reactor, and a condenser condensed by the condenser. A device for producing dimethyl ether, comprising: an adsorption tank for adsorbing and removing the catalyst deactivating component from the medium oil, and a circulation line for connecting these to circulate the medium oil.
【請求項2】 少なくとも一酸化炭素と水素を含有する
原料ガスを、ジメチルエーテル合成触媒をその媒体油に
分散させたスラリーに接触させ、該触媒反応により生じ
た反応生成物ガスを冷却して同伴するガス化された該媒
体油を凝縮分離し、次いでこの反応生成物ガスからはジ
メチルエーテルを取得し、一方、凝縮された媒体油はそ
こに含まれている触媒失活成分を除去してから前記スラ
リーに循環することを特徴とするジメチルエーテルの製
造方法
2. A raw material gas containing at least carbon monoxide and hydrogen is brought into contact with a slurry in which a dimethyl ether synthesis catalyst is dispersed in a medium oil, and a reaction product gas generated by the catalytic reaction is cooled and entrained. The gasified medium oil is condensed and separated, and then dimethyl ether is obtained from the reaction product gas, while the condensed medium oil removes the catalyst deactivating component contained therein, and then the slurry is obtained. Method for producing dimethyl ether, characterized in that
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