JP3447494B2 - Method for producing dimethyl ether - Google Patents
Method for producing dimethyl etherInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、一酸化炭素と水
素とを主原料としてジメチルエーテルを製造する方法に
関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing dimethyl ether using carbon monoxide and hydrogen as main raw materials.
【0002】[0002]
【従来の技術】一酸化炭素と水素とを主原料とする合成
ガスから、ジメチルエーテル(DME)を直接製造する
技術として、固定床触媒層に原料ガスを通過させ反応さ
せる技術が開示されている(例えば、特開平2−280
836号公報、特開平3−8446号公報)。また、触
媒微粒子を高沸点媒体油の中に懸濁させたスラリー反応
器の中を原料ガスを通過させ反応させて、高収率でジメ
チルエーテルを合成させる技術も開示されている(例え
ば、特開平3−52835号公報及び特公平7−577
39号公報、米国エネルギー省報告書:DOE/PC/
90018−T7)。2. Description of the Related Art As a technique for directly producing dimethyl ether (DME) from a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen as main raw materials, a technique in which a raw material gas is passed through a fixed bed catalyst layer and reacted is disclosed ( For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-280
No. 836, Japanese Patent Laid-Open No. 3-8446). Further, a technique of synthesizing dimethyl ether in a high yield by allowing a raw material gas to pass through a slurry reactor in which catalyst fine particles are suspended in a high boiling point medium oil to react with each other is also disclosed (for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 10 (1999) -242242). 3-52835 and Japanese Patent Publication No. 7-577
39, US Department of Energy report: DOE / PC /
90018-T7).
【0003】上述した、一酸化炭素と水素とから直接ジ
メチルエーテルを合成する方法においては、下記
(1)、(2)及び(3)の各式で表わされる、水素と
一酸化炭素とから生成するメタノール合成、合成された
上記メタノールからの脱水反応により生成するジメチル
エーテル合成、及び上記ジメチルエーテル合成に伴って
副生する水と一酸化炭素とが反応して水素を生成する3
種類の反応が同時に進行する。In the above-mentioned method for directly synthesizing dimethyl ether from carbon monoxide and hydrogen, hydrogen is generated from carbon monoxide represented by the following formulas (1), (2) and (3). Methanol synthesis, dimethyl ether synthesis produced by dehydration reaction from the synthesized methanol, and water produced as a byproduct of the dimethyl ether synthesis reacts with carbon monoxide to produce hydrogen 3
Kinds of reactions proceed simultaneously.
【0004】
CO+2H2 →CH3 OH ----------(1)
2CH3 OH→CH3 OCH3 +H2 O ----------(2)
H2 O+CO→H2 +CO2 ----------(3)
(1)〜(3)式を総括すると下記(4)式の反応式で
表わされる通り、水素と一酸化炭素とからジメチルエー
テルと二酸化炭素とが当量生成することになる。CO + 2H 2 → CH 3 OH ---------- (1) 2CH 3 OH → CH 3 OCH 3 + H 2 O ---------- (2) H 2 O + CO → H 2 + CO 2 ---------- (3) When the formulas (1) to (3) are summarized, as shown by the reaction formula of the following formula (4), hydrogen and carbon monoxide are converted into dimethyl ether. Equivalent to carbon dioxide will be produced.
【0005】
3CO+3H2 →CH3 OCH3 +CO2 ----------(4)
ところが、上記(1)〜(3)式の反応は、温度及び圧
力に支配される平衡反応であるから、実際の合成プロセ
スにおいては、上記三つの反応が100%は進行しな
い。従って、上記三反応の総括である(4)式の反応
は、100%は進行しない。従って、(4)式で表わさ
れるような、原料の水素及び一酸化炭素が100%転化
するということは起こらず、反応器から流出するガスに
は反応成品であるDME及び二酸化炭素の他に、未反応
の水素及び一酸化炭素が含まれる。そこで、通常、この
未反応の水素及び一酸化炭素を廃棄することはせず、生
成物から分離した後、原料ガスの一部とするために反応
器へリサイクルして有効に利用される。上記反応器から
流出するガスには、その他に反応中間体であるメタノー
ル及び水が含まれている。ところが、従来、反応成品の
二酸化炭素はDMEから分離された後、廃棄されてい
た。二酸化炭素が廃棄されると、地球温暖化等環境上望
ましくなく、また、原料中の炭素資源が未利用のまま廃
棄されることになる。3CO + 3H 2 → CH 3 OCH 3 + CO 2 ---------- (4) However, the reactions of the above formulas (1) to (3) are equilibrium reactions controlled by temperature and pressure. Therefore, in the actual synthetic process, the above three reactions do not proceed 100%. Therefore, the reaction of the formula (4), which is a summary of the above three reactions, does not proceed 100%. Therefore, 100% conversion of the raw material hydrogen and carbon monoxide as represented by the formula (4) does not occur, and the gas flowing out from the reactor contains DME and carbon dioxide, which are reaction products, as well as It includes unreacted hydrogen and carbon monoxide. Therefore, normally, the unreacted hydrogen and carbon monoxide are not discarded, but after being separated from the product, they are recycled to the reactor and effectively used as a part of the raw material gas. The gas flowing out from the reactor further contains reaction intermediates such as methanol and water. However, conventionally, carbon dioxide as a reaction product has been discarded after being separated from DME. When carbon dioxide is discarded, it is environmentally unfavorable such as global warming, and carbon resources in raw materials are discarded without being used.
【0006】図2に、DOE/PC/90018−T7
に開示された、従来のDME製造プロセス例のフロー図
を示す。この装置は、反応器R、メタノール・水分離器
S1、未反応ガス分離器S2、及びCO2分離器S3か
らなっている。反応器Rの底部には原料ガスライン2が
接続され、この原料ガスライン2には、新たな原料ガス
を供給するメイクアップガスライン1と未反応CO及び
H2 を循環供給するリサイクルガスライン7aが接続さ
れている。メイクアップガス1’はCOガスとH2ガス
とを主成分とする。反応器Rの頂部からは、反応生成物
3’を排出させる反応ガスライン3がメタノール・水分
離器S1の入口に接続され、またメタノール・水分離器
S1のメタノール及び水4’出口にはメタノール・水ラ
イン4が、そして反応生成物5’出口には反応ガスライ
ン5が接続されている。この反応ガスライン5の他端は
未反応ガス分離器S2の入口に接続され、未反応ガス分
離器S2のリサイクルガス7’出口には、上記リサイク
ルガスライン7aの他端が接続されている。このリサイ
クルガスライン7と7aとの接続部から、リサイクルガ
ス7’の一部を抜き出すパージライン10が接続されて
いる。未反応ガス分離器S2のDME及びCO2 6’出
口には、DME・CO 2 ライン6が接続され、DME・
CO2 ライン6の他端はCO2分離器S3に接続され、
そして、CO2分離器S3のCO2 8’出口にはCO2
ライン8が、そしてDME9’出口にはDMEライン9
がそれぞれ接続されている。上記CO2 分離器S3では
DMEからCO2 が分離され、CO2 は廃棄される。FIG. 2 shows the DOE / PC / 90008-T7.
2 shows a flow diagram of an example of a conventional DME manufacturing process disclosed in. This apparatus comprises a reactor R, a methanol / water separator S1, an unreacted gas separator S2, and a CO 2 separator S3. A raw material gas line 2 is connected to the bottom of the reactor R, and a makeup gas line 1 for supplying new raw material gas and a recycle gas line 7a for circulating and supplying unreacted CO and H 2 are circulated to the raw material gas line 2. Are connected. Make-up gas 1 'is mainly of CO gas and H 2 gas. From the top of the reactor R, the reaction gas line 3 for discharging the reaction product 3 ′ is connected to the inlet of the methanol / water separator S1, and the methanol of the methanol / water separator S1 and the methanol at the outlet of the water 4 ′ are methanol. A water line 4 and a reaction gas line 5 at the outlet of the reaction product 5 '. The other end of the reaction gas line 5 is connected to the inlet of the unreacted gas separator S2, and the other end of the recycled gas line 7a is connected to the outlet of the recycled gas 7'of the unreacted gas separator S2. A purge line 10 for extracting a part of the recycled gas 7'is connected from the connection between the recycled gas lines 7 and 7a. The DME and CO 2 6 'outlet of the unreacted gas separator S2, DME · C O 2 line 6 is connected, DME ·
The other end of the CO 2 line 6 is connected to the CO 2 separator S3,
Then, the CO 2 8 'exit of CO 2 separator S3 CO 2
Line 8 and DME line 9 at exit DME 9 '
Are connected respectively. In the CO 2 separator S3, CO 2 is separated from DME, and CO 2 is discarded.
【0007】このように、従来のDME製造技術(以
下、先行技術という)においては、反応生成物3’から
先ず、メタノール・水分離器S1でメタノール及び水
4’を分離し、次いで未反応ガス分離器S2で未反応C
OとH2 とを主成分とするリサイクルガス7’を分離
し、これを反応器Rにリサイクルして原料の利用効率の
向上を図っている。As described above, in the conventional DME manufacturing technology (hereinafter referred to as the prior art), the methanol / water separator S1 first separates methanol and water 4'from the reaction product 3 ', and then the unreacted gas. Unreacted C in separator S2
The O and H 2 separates the recycle gas 7 'mainly, by recycling it to the reactor R thereby improving the material utilization efficiency.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述した先行技術にあ
っては、反応ガスから未反応COとH2 を分離し、これ
を反応器にリサイクルしているので、原料ガス中のCO
及びH2 の転化率の向上に役立っている。しかしなが
ら、DMEから分離されたCO2 は廃棄されている。こ
のようにCO2 が大気に放散されると、上述したように
地球温暖化現象等環境上望ましくなく、また、原料中の
炭素資源が未利用のまま廃棄されることになり、資源保
存上望ましくない。In the above-mentioned prior art, since the unreacted CO and H 2 are separated from the reaction gas and recycled to the reactor, the CO in the raw material gas is reduced.
It also helps to improve the conversion rate of H 2 and H 2 . However, the CO 2 separated from the DME is discarded. When CO 2 is released to the atmosphere in this way, it is not desirable for the environment such as the global warming phenomenon as described above, and the carbon resource in the raw material is discarded without being used, which is desirable for resource conservation. Absent.
【0009】一方、留意すべきことは、H2 とCOとか
ら直接DMEを合成する場合、その化学量論的な反応式
は、上記(4)式で示したように、3CO+3H2 →C
H 3 OCH3 (DME)+CO2 である。従って、効率
的にこの合成反応を行なわせるためには、合成反応器に
供給される原料ガスのH2 とCOとのモル比率を、1:
1に近づけるほど望ましい。従って、原料ガスのH2 と
COとのモル比率を、1:1に近づけることを前提条件
とし、その上で上記CO2 の廃棄を止めなければならな
い。On the other hand, it should be noted that H2And CO
When directly synthesizing DME from the stoichiometric reaction formula
Is 3CO + 3H as shown in the equation (4).2→ C
H 3OCH3(DME) + CO2Is. Therefore, efficiency
In order to carry out this synthetic reaction,
Source gas H supplied2And the molar ratio of CO is 1:
The closer it is to 1, the better. Therefore, H of the source gas2When
The precondition is that the molar ratio with CO should be close to 1: 1.
And then the above CO2Must stop the disposal of
Yes.
【0010】従って、この発明の目的は、一酸化炭素と
水素とを主原料としてジメチルエーテルを直接合成する
方法で製造する場合、反応生成物として発生した二酸化
炭素の廃棄を止めると共に、このCO2 を有効に利用す
るジメチルエーテルの製造方法を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to stop the disposal of carbon dioxide generated as a reaction product and to remove this CO 2 when producing dimethyl ether directly by using carbon monoxide and hydrogen as main raw materials. An object of the present invention is to provide a method for effectively using dimethyl ether.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した観
点から、ジメチルエーテルの製造方法を開発すべく鋭意
研究を重ねた。The present inventor has earnestly studied to develop a method for producing dimethyl ether from the above viewpoint.
【0012】本発明者は上記課題を解決するに当たり、
先ず次の方策を立てた。第一は、図2で述べたように、
未反応ガスであるCO及びH2 を含むリサイクルガス7
a’を、DME合成の原料ガスの一部として利用するこ
と、そして第二は、メイクアップガスの主成分であるC
O及びH2 の生成原料として天然ガス等の飽和炭化水素
ガスを用いることである。In order to solve the above problems, the present inventor
First, the following measures were taken. First, as mentioned in FIG.
Recycled gas containing unreacted gases CO and H 2 7
a'is used as a part of a raw material gas for DME synthesis, and secondly, C which is a main component of makeup gas.
That is, a saturated hydrocarbon gas such as natural gas is used as a raw material for producing O and H 2 .
【0013】第一の理由の根拠は、原料ガス資源を有効
に利用するためである。第二の理由の根拠について説明
する。炭化水素ガスをリフォームしてH2 及びCOを生
成させる場合、飽和炭化水素ガスを用いれば最も効率的
にH2 及びCOにリフォームすることができる。従っ
て、飽和炭化水素ガスを用いることにした。次に、飽和
炭化水素ガスのリフォームは例えば、スチーム、C
O2 、酸素(空気)、あるいはこれらの組合わせで行な
われ、その化学反応式は下記(5)、(6)及び(7)
式で例示される。The reason for the first reason is to effectively use the raw material gas resource. The reason for the second reason will be explained. When reforming hydrocarbon gas to generate H 2 and CO, saturated hydrocarbon gas can be reformed into H 2 and CO most efficiently by using saturated hydrocarbon gas. Therefore, we decided to use saturated hydrocarbon gas. Next, the reforming of the saturated hydrocarbon gas is performed by, for example, steam, C
O 2, oxygen (air), or carried out in combination thereof, the chemical reaction formula (5) below, (6) and (7)
This is illustrated by the formula.
【0014】
CH4 +H2 O→3H2 +CO ----------------(5)
CH4 +CO2 →2H2 +2CO ----------------(6)
2CH4 +O2 →2CO+4H2 ----------------(7)
(5)、(6)及び(7)式から、スチーム、CO2 あ
るいは酸素(空気)のいずれを用いたリフォームによっ
ても、生成されるH2 /COモル濃度比は、通常、1以
上となることがわかる。従って、メイクアップガスのH
2 とCOとのモル濃度比を1:1に近づけるためには、
(6)式による飽和炭化水素ガスのリフォームをできる
だけ多量に行なう方が有利である。そこで、CO2 をリ
サイクルさせてメイクアップガスの生成に使用する場合
には、飽和炭化水素ガスをメイクアップガスの主原料と
するのが適していることがわかる。CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO ---------------- (5) CH 4 + CO 2 → 2H 2 + 2CO ----------- ----- (6) 2CH 4 + O 2 → 2CO + 4H 2 ---------------- (7) From formulas (5), (6) and (7), steam, It can be seen that the H 2 / CO molar concentration ratio produced is usually 1 or more by reforming using either CO 2 or oxygen (air). Therefore, H of makeup gas
In order to bring the molar concentration ratio of 2 and CO close to 1: 1,
It is advantageous to reform the saturated hydrocarbon gas according to the formula (6) as much as possible. Therefore, when CO 2 is recycled to be used for producing makeup gas, it is found that it is suitable to use saturated hydrocarbon gas as the main raw material of makeup gas.
【0015】上述したように、リフォームメイクアップ
ガスのH2 とCOとのモル濃度比を、増大させて1:1
に近づけることにした理由は、次の通りである。上述し
た通り、COとH2 とからDMEを直接合成する場合、
実際の合成プロセスにおいては、上記(1)、(2)及
び(3)の各式で表わされる各反応が起こっており、い
ずれも100%は進行しない。従って、反応器R(図2
参照)から流れ出る反応生成物3'中には、反応成品で
あるDME及びCO2 、未反応ガスであるH2及びC
O、並びに反応中間体であるCH3 OH及びH2 Oが含
まれている。これらの内、反応中間体であるCH3 OH
とH2 Oとの両方を合計したガスに含まれるH原子数/
2の値は、炭素原子数よりも多い。このことはCH3 O
H及びH2Oの各分子式のH及びCの原子数を数えれ
ば、反応生成物3'中に含まれるCH3OHとH2 Oとの
生成比率に依存せず常に成り立つことがわかる。従っ
て、未反応ガスとして反応器Rから流出するCOモル濃
度が、H2 モル濃度よりも常に高く、過剰になっている
ことが、反応器Rについての入出マスバランスより明ら
かである。従って、当然、パージ後リサイクルガス7
a'中の未反応ガス中のCOは、未反応ガス中のH2 に
対して反応当量的に常に過剰になっている。このよう
な、COモル濃度が過剰になっているリサイクルガス7
a'を原料ガスライン2に供給し続けると、原料ガス2'
のH2 /COモル濃度比は減少するので、DMEの生産
効率を著しく損なうことになる。As described above, the molar concentration ratio of H 2 and CO in the reform make-up gas is increased to 1: 1.
The reason for choosing to approach is as follows. As mentioned above, when DME is directly synthesized from CO and H 2 ,
In the actual synthetic process, the reactions represented by the formulas (1), (2) and (3) occur, and none of them proceed 100%. Therefore, the reactor R (Fig. 2
In the reaction product 3'flowing out from the reference product), reaction products DME and CO 2 , unreacted gases H 2 and C are contained.
O, and reaction intermediates CH 3 OH and H 2 O are included. Of these, the reaction intermediate CH 3 OH
And between H 2 O items H atoms contained both in the total gas of /
A value of 2 is greater than the number of carbon atoms. This is CH 3 O
To count the H and H 2 atoms each molecular formula of H and C O, the reaction product 3 'CH 3 OH and between H 2 O production ratio to be seen always true that independent of contained in. Therefore, it is clear from the inlet / outlet mass balance for the reactor R that the CO molar concentration flowing out of the reactor R as unreacted gas is always higher than the H 2 molar concentration and is excessive. Therefore, of course, the recycled gas 7 after purging
CO in the unreacted gas in a'is always in reaction equivalent excess with respect to H 2 in the unreacted gas. Recycle gas 7 with an excessive CO molar concentration
If a'is continuously supplied to the raw material gas line 2, the raw material gas 2 '
Since the H 2 / CO molar concentration ratio of is decreased, the production efficiency of DME is significantly impaired.
【0016】そこで、(4)式のDME合成反応を理想
的に行なわせるために、原料ガス2’の主体を構成する
メイクアップガス1’のCOに対するH2 のモル濃度を
適正な過剰にして、原料ガス2’のH2 :COのモル濃
度をできるだけ1:1に近づけることが望ましい。以上
が第二の方策を立てた理由である。[0016] Therefore, in the (4) in order to ideally perform DME synthesis reaction formula, proper molar concentration of H 2 to CO of 'make-up gas 1 which constitutes the main body of' the source gas 2 excess It is desirable that the H 2 : CO molar concentration of the raw material gas 2 ′ be as close as possible to 1: 1. The above is the reason for the second measure.
【0017】上記二つの方策を実行し、上記課題を解決
する方法として、従来、分離器S3で分離後廃棄してい
たCO2 を、飽和炭化水素ガスと反応させてメイクアッ
プガスの一部として利用することに着眼した。即ち、本
来、CO及びH2 をメタン等炭化水素ガスのリフォーミ
ングによって製造する場合は、該リフォーマーへ、また
石炭ガス化ガス等を使用する場合は、リフォーマーを新
たに設け、廃棄していたCO2 をこのリフォーマーにリ
サイクルし、上記(6)式の反応によりCO2で飽和炭
化水素ガスをリフォームすればよい。As a method of implementing the above two measures and solving the above problems, CO 2 which has been conventionally separated after being separated by the separator S3 and discarded is reacted with a saturated hydrocarbon gas to form a part of the makeup gas. I focused on using it. That is, originally, when CO and H 2 are produced by reforming a hydrocarbon gas such as methane, a reformer is newly provided to the reformer, and when a coal gasification gas or the like is used, a CO is previously discarded. 2 may be recycled to this reformer, and the saturated hydrocarbon gas may be reformed with CO 2 by the reaction of the above formula (6).
【0018】この発明は、上記知見に基づきなされたも
のであって、この発明のジメチルエーテルの製造方法
は、少なくとも一酸化炭素と水素とを含む混合ガスを主
原料として用い、この主原料を触媒反応させてジメチル
エーテルを生成させ、このジメチルエーテルの合成反応
において生成する生成物中に残存する、一酸化炭素と水
素とを含むガスを循環させることにより、上記主原料の
一部に再利用してジメチルエーテルを製造する方法にお
いて、次の(イ)及び(ロ)の工程が更に付加されたこ
とに特徴を有するものである。上記において、(イ)及
び(ロ)の工程とは、
(イ)主原料としての混合ガスを、飽和炭化水素ガスを
原料としてリフォーマーにより生成させることにより調
製する工程、及び、
(ロ)ジメチルエーテルの合成反応において生成する生
成物中に共存する二酸化炭素を分離し、この分離された
二酸化炭素を(イ)の工程のリフォーマーに循環させる
ことにより、ジメチルエーテル合成用の上記主原料の一
部に利用する工程である。予め反応生成物をDME・C
O2分離機で冷却して、(1)凝縮したジメチルエーテル及
びこれに溶解した二酸化炭素と(2)循環用の前記一酸化
炭素と前記水素とを含むガスとに分離した後に、前記
(ロ)工程を行うのが望ましい。The present invention was made based on the above findings, and the method for producing dimethyl ether of the present invention uses a mixed gas containing at least carbon monoxide and hydrogen as a main raw material, and the main raw material is subjected to a catalytic reaction. By producing dimethyl ether, by circulating a gas containing carbon monoxide and hydrogen, which remains in the product produced in the synthesis reaction of this dimethyl ether, the dimethyl ether is reused as a part of the main raw material to produce dimethyl ether. The manufacturing method is characterized in that the following steps (a) and (b) are further added. In the above, the steps (a) and (b) are: (a) a step of preparing a mixed gas as a main raw material by a reformer using a saturated hydrocarbon gas as a raw material, and (b) a dimethyl ether Carbon dioxide coexisting in the product produced in the synthesis reaction is separated, and this separated carbon dioxide is circulated to the reformer in the step (a) to be used as a part of the main raw material for dimethyl ether synthesis. It is a process. Advance reaction product DME · C
By cooling with O 2 separator, after separation into a gas comprising (1) condensed dimethyl ether and the carbon dioxide dissolved in it (2) and the carbon monoxide circulation the hydrogen, the (b) It is desirable to perform the process.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】次に、この発明を、図面を参照し
ながら説明する。図1に、この発明の方法を実施するジ
メチルエーテル製造装置の一例のフローシートを示す。
図1において、R1はDME合成の反応器、そしてR2
は飽和炭化水素ガスのリフォーマーである。飽和炭化水
素ガスのリフォーマーR2は、DME合成の反応器R1
の上流に、原料ガスライン2その他のラインを介して接
続されている。以下、この装置を、リフォーマーR2メ
イクアップガスライン(11、14及び15)からリフ
ォーマーR2及び反応器R1を経て、精製・分離された
DME9’が回収されるに至る流れに沿って説明する。
炭化飽和水素ガス11’はリフォーマーR2でCO
2 14’及び/または水15’と反応させられ、リフォ
ーム反応生成物16’が生成し、リフォーム反応生成物
16’は水分離器S4で脱水され、分離されたた水1
7’は脱水ライン17を通ってメイクアップ水ライン1
5へリサイクルされる。
水分離器S4から流出したリフォーム反応生成物1
8’はCO2 分離器S5で脱炭酸され、CO2 分離器S
5で分離されたCO2 19’は脱炭酸ライン19を通っ
てCO2 リサイクルライン8に流入する。このCO2 リ
サイクルライン8は、DME合成反応による反応成品の
一つであるCO2 がDMEから分離されリサイクルされ
るラインである。CO2 リサイクルライン8に流入した
CO2 19’はメイクアップCO2 ライン14に合流す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a flow sheet of an example of a dimethyl ether production apparatus for carrying out the method of the present invention.
In FIG. 1, R1 is a reactor for DME synthesis, and R2 is
Is a reformer of saturated hydrocarbon gas. The reformer R2 for saturated hydrocarbon gas is the reactor R1 for DME synthesis.
Is connected via the raw material gas line 2 and other lines. Hereinafter, this apparatus will be described along the flow from the reformer R2 make-up gas line (11, 14 and 15) to the reformer R2 and the reactor R1 to recover the purified and separated DME 9 ′. The saturated hydrogen gas 11 'is CO in the reformer R2.
2 14 'and / or water 15' to produce a reforming reaction product 16 ', and the reforming reaction product 16' is dehydrated in the water separator S4 to separate the separated water 1
7'is a dehydration line 17 and a makeup water line 1
It is recycled to 5. Reform reaction product 1 flowing out from the water separator S4
8'is decarbonated by the CO 2 separator S5 and the CO 2 separator S5
The CO 2 19 ′ separated in 5 flows into the CO 2 recycle line 8 through the decarbonation line 19. The CO 2 recycle line 8 is a line in which CO 2, which is one of the reaction products produced by the DME synthesis reaction, is separated from DME and recycled. CO 2 CO 2 19 that has flowed into the recycle line 8 'merges makeup CO 2 line 14.
【0020】上述した通り、リフォーマーR2で生成さ
れたリフォームガスは、脱水及び脱炭酸され精製され、
DME合成ガス(DME合成のメイクアップガス)1’
になる。次いで、DME合成のメイクアップガス1’
は、DME合成ラインDLのリサイクルガスライン7a
を流れてくる未反応ガス(CO及びH2 )主体のリサイ
クルガス7a’と混合されて、DMEの原料ガス2’に
なる。
原料ガス2’を、反応器R1の底部から供給する。
反応器R1でDMEの合成反応が行なわれた後、反応器
R1の頂部からは、反応生成物3’を排出させる反応ガ
スライン3がメタノール・水分離器S1の入口に接続さ
れ、またメタノール・水分離器S1のメタノール・水
4’出口にはメタノール・水ライン4が、そして反応生
成物5’出口には反応ガスライン5が接続されている。
この反応ガスライン5は未反応ガス分離器S2の入口に
接続され、未反応ガス分離器S2で分離された未反応ガ
ス及び少量の不純物ガスを含むガスはリサイクルガス
7’となる。リサイクルガス7’は、系内圧調整のため
途中で一部抜き出され(パージされ)、リサイクルライ
ンから分岐したパージライン10に流される。
リサイクルライン7は、パージライン10と分かれ
た後、リサイクルライン7aになり、リサイクルガス
7’の大部分7a’はリサイクルライン7aを通って、
DME合成のメイクアップガス1’と混合する。こうし
て混合された原料ガス2’が反応器R1の底部から供給
される。
一方、未反応ガス分離器S2で精製されたDME及
びCO2 6’は、DME・COライン6を通ってCO2
分離器S3に入る。CO2 分離器S3でCO2 8’を分
離され精製されたDME9は、DMEラインを通って成
品として回収される。メタノール、水が微量混入してい
る場合は、必要に応じて蒸留等の方法でこれらを分離す
ることが可能である。
CO2 分離器S3で分離されたCO2 8’は、廃棄
せずにリサイクルする。リサイクルされたCO2 はCO
2 リサイクルライン8を通して、リフォーマーR2にメ
イクアップガスとして供給されるCO2 ガス14’と混
合する。こうして混合されたCO2 ガス14’は、飽和
炭化水素ガス11’をリフォームするのに使われる。As described above, the reformed gas produced by the reformer R2 is dehydrated and decarbonated and purified,
DME synthesis gas (makeup gas for DME synthesis) 1 '
become. Next, make-up gas 1'for DME synthesis
Is the recycled gas line 7a of the DME synthesis line DL
Of the unreacted gas (CO and H 2 ), which is a main component, is mixed with the recycled gas 7 a ′ and becomes a raw material gas 2 ′ of DME. The raw material gas 2'is supplied from the bottom of the reactor R1.
After the reaction of synthesizing DME in the reactor R1, the reaction gas line 3 for discharging the reaction product 3 ′ is connected to the inlet of the methanol / water separator S1 from the top of the reactor R1. The methanol / water 4 ′ outlet of the water separator S1 is connected to the methanol / water line 4, and the reaction product 5 ′ outlet is connected to the reaction gas line 5.
The reaction gas line 5 is connected to the inlet of the unreacted gas separator S2, and the gas containing the unreacted gas and a small amount of impurity gas separated by the unreacted gas separator S2 becomes a recycled gas 7 '. A part of the recycled gas 7'is withdrawn (purged) in the middle for adjusting the system internal pressure, and is flown into a purge line 10 branched from the recycling line. The recycle line 7 becomes a recycle line 7a after being separated from the purge line 10, and most of the recycle gas 7 ′ 7a ′ passes through the recycle line 7a,
Mix with make-up gas 1'of DME synthesis. The raw material gas 2 ′ thus mixed is supplied from the bottom of the reactor R1. On the other hand, the DME and CO 2 6'purified by the unreacted gas separator S2 pass through the DME / CO line 6 to produce CO 2
Enter the separator S3. The DME 9 purified by separating CO 2 8 ′ by the CO 2 separator S3 is recovered as a product through the DME line. When a very small amount of methanol and water are mixed, they can be separated by a method such as distillation, if necessary. CO 2 8 separated by the CO 2 separator S3 'is recycled without disposal. CO 2 recycled is CO
2 Through the recycle line 8, the reformer R2 is mixed with the CO 2 gas 14 'supplied as makeup gas. The CO 2 gas 14 'thus mixed is used to reform the saturated hydrocarbon gas 11'.
【0021】上述した実施態様では、リフォーマーR2
に供給するメイクアップガスとしては、飽和炭化水素ガ
ス11’と、CO2 14’及び/又は水15’であり、
全部で三通りの場合がある。即ち、ケース1:飽和炭化
水素ガス及びCO2 の場合、ケース2:飽和炭化水素ガ
ス及び水の場合、ケース3:飽和炭化水素ガス、CO 2
及び水の場合である。いずれのケースにするかは、DM
E合成の生産能率、リサイクルガス7a’のH2 /CO
モル濃度比濃度及び流量、及び飽和炭化水素ガスのガス
種構成比等から、DME合成の原料ガス2’のH2 :C
Oのモル濃度比をできるだけ、1:1に近づけるのに適
すると判断されるケースに決めればよい。In the embodiment described above, the reformer R2
The makeup gas supplied to the
11 'and CO214 'and / or water 15',
There are three cases in all. That is, Case 1: Saturated carbonization
Hydrogen gas and CO2Case 2: Case 2: Saturated hydrocarbon gas
In case of gas and water, Case 3: Saturated hydrocarbon gas, CO 2
And water. DM for which case
Production efficiency of E synthesis, H of recycled gas 7a '2/ CO
Molar concentration ratio concentration and flow rate, and saturated hydrocarbon gas
From the species composition ratio, etc.,2: C
It is suitable to make the molar concentration ratio of O as close to 1: 1 as possible.
Then, you can decide the case to be judged.
【0022】次に、リフォーマーR2及び反応器R1の
操業条件について説明する。
〔メイクアップガス1’のリフォーマーR2の操業条
件〕リフォーマーR2の方式は、内熱式、外熱式の内い
ずれであってもよい。特に、内熱式にあっては、バーナ
ー、スチームジェネレーターが不要なので、建設費節減
の観点から望ましい。一方、外熱式では、反応器(チュ
ーブ)の小型化が可能である。Next, the operating conditions of the reformer R2 and the reactor R1 will be described. [Operating Conditions of Reformer R2 of Makeup Gas 1 ′] The reformer R2 may be either an internal heat type or an external heat type. In particular, the internal heat type does not require a burner or a steam generator, which is desirable from the viewpoint of saving construction costs. On the other hand, the external heat type can downsize the reactor (tube).
【0023】触媒については、上記(5)及び(6)等
の各反応を進行させて、飽和炭化水素ガスの転化率を向
上させるために、公知の担持Ni触媒を用いることがで
き、担体としてはAl2 O3 、SiO2 等の酸化物が使
用できる。更に、上記触媒にRh、Pd、Ru、Pt等
の貴金属を修飾することにより、触媒活性の向上、炭素
析出の抑制に高い効果が現われる。Regarding the catalyst, a known supported Ni catalyst can be used in order to promote the respective reactions (5) and (6) to improve the conversion rate of the saturated hydrocarbon gas. An oxide such as Al 2 O 3 or SiO 2 can be used. Furthermore, by modifying the above catalyst with a noble metal such as Rh, Pd, Ru, Pt, etc., a high effect is exhibited in improving the catalytic activity and suppressing carbon deposition.
【0024】触媒の粒径、形態については、圧力損失が
小さく、ガスとの接触、熱移動特性が良好に保たれれ
ば、任意に選択することができる。例えば、円柱状、円
筒状、球状等のものが使用できる。The particle size and morphology of the catalyst can be arbitrarily selected as long as the pressure loss is small and the contact with gas and the heat transfer property are kept good. For example, a columnar shape, a cylindrical shape, or a spherical shape can be used.
【0025】リフォーム温度は400〜1100℃の範
囲内が望ましい。400℃より低いと反応が十分に進行
せず、一方、1100℃より高いと反応器(チューブ)
に高度な耐熱性が要求され、また、多大な熱を与えなけ
ればならず望ましくない。The reforming temperature is preferably in the range of 400 to 1100 ° C. If the temperature is lower than 400 ° C, the reaction does not proceed sufficiently, while if it is higher than 1100 ° C, the reactor (tube)
Is required to have a high degree of heat resistance, and a large amount of heat must be applied, which is not desirable.
【0026】リフォーム圧力は、反応の形式によって任
意に選び得るが、反応器(チューブ)の耐熱、耐圧性を
考慮すると、0〜50Kg/cm2 Gの範囲内が望まし
い。空塔速度は、50,000〜500,000h-1が
望ましい。500,000h-1よりも大きいと、転化率
が低下し、一方、50,000h-1よりも小さいと、大
型の反応器が必要となる。The reforming pressure can be arbitrarily selected depending on the type of reaction, but considering the heat resistance and pressure resistance of the reactor (tube), it is preferably within the range of 0 to 50 kg / cm 2 G. The superficial velocity is preferably 50,000 to 500,000 h −1 . When greater than 500,000 -1, the conversion is lowered, while when less than 50,000 h -1, a large reactor is required.
【0027】こうして、リフォーマーR2で得られるリ
フォーム反応生成物16’中には、H2 及びCOの他、
未反応の飽和炭化水素ガス、並びに、CO2 、H2 O及
び不純物が含まれている。リフォームガスの成分組成
は、通常、CO:20〜50%、H2 :20〜50%で
あってH2 /COモル濃度比:1〜3、その他成分につ
いてはリフォーマーメイクアップガスの成分組成に依存
して変化する。Thus, in the reforming reaction product 16 'obtained by the reformer R2, in addition to H 2 and CO,
It contains unreacted saturated hydrocarbon gas, as well as CO 2 , H 2 O and impurities. The component composition of the reforming gas is usually CO: 20 to 50%, H 2 : 20 to 50% and the H 2 / CO molar concentration ratio is 1 to 3, and other components are the same as those of the reformer make-up gas. Change depending.
【0028】上記リフォーム反応生成物16’中の水分
離は、反応ガスの冷却によって、CO2 分離は、アミン
吸収、冷却等の方法で行なう。未反応の飽和炭化水素ガ
スは、上述した程度の少量ならば、DME合成のメイク
アップガス1’に残存させたまま反応器R1に供給して
も、DME合成反応には影響せず、パージガス10’の
量を調整することにより、系内への蓄積も防止できるの
で特に問題はない。パージガス10’はリフォーマーR
2に戻し、再び反応原料に供することができる。Water in the reforming reaction product 16 'is separated by cooling the reaction gas, and CO 2 is separated by a method such as amine absorption and cooling. If the unreacted saturated hydrocarbon gas is supplied to the reactor R1 while remaining in the make-up gas 1'of DME synthesis as long as it is in a small amount as described above, it does not affect the DME synthesis reaction and the purge gas 10 There is no particular problem because the accumulation in the system can be prevented by adjusting the amount of '. Purge gas 10 'is reformer R
It can be returned to 2 and used again as a reaction raw material.
【0029】〔DME合成の反応器の操業条件〕:反応
器R1の方式は、固定床式、流動床式及びスラリー床式
の内いずれであってもよい。特に、スラリー床式にあっ
ては反応器内の温度が均一であり、副生物も少ないので
望ましい。[Operating Conditions of DME Synthesis Reactor]: The reactor R1 may be of a fixed bed type, a fluidized bed type, or a slurry bed type. In particular, the slurry bed type is desirable because the temperature inside the reactor is uniform and the amount of by-products is small.
【0030】触媒については、上記(1)〜(3)の各
反応を進行させてDMEを合成するために、メタノール
合成触媒及びメタノール脱水触媒を使用し、適宜、水性
シフト反応触媒を付加する。Regarding the catalyst, a methanol synthesis catalyst and a methanol dehydration catalyst are used for advancing the respective reactions (1) to (3) to synthesize DME, and an aqueous shift reaction catalyst is appropriately added.
【0031】メタノール合成触媒としては、通常、工業
的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、及び酸化銅−酸化
亜鉛/アルミナ等を用いる。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、及びゼオライト等を用いる。ここで、ゼオラ
イトの金属酸化物成分としては、ナトリウム及びカリウ
ム等のアルカリ金属の酸化物、並びにカリウム及びマグ
ネシウム等のアルカリ土族の酸化物等を用いる。なお、
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。このよ
うにメタノール脱水触媒と水性ガスシフト触媒とを兼ね
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, usually used are copper oxide-zinc oxide, zinc oxide-chromium oxide, copper oxide-zinc oxide / chromium oxide, copper oxide-zinc oxide / alumina and the like. As the methanol dehydration catalyst, γ-alumina, silica, silica
Alumina and zeolite are used. Here, as the metal oxide component of zeolite, oxides of alkali metals such as sodium and potassium, and oxides of alkaline earth such as potassium and magnesium are used. In addition,
Since the methanol synthesis catalyst has a strong shift catalytic activity, it can also serve as a water gas shift catalyst. As described above, an alumina-supported copper oxide catalyst can be used as both a methanol dehydration catalyst and a water gas shift catalyst.
【0032】[0032]
【0033】触媒の形態について、スラリー床式反応器
を用いる場合には、平均粒径:300μm 以下、望まし
くは1〜200μm、一層望ましくは10〜150μm
程度に粉砕したものがよい。更に効果的に使用するため
に、適宜、上記混合粉体を圧密・成型し、再度粉砕し、
上記粒度に調製したものを使用する。Regarding the form of the catalyst, when a slurry bed type reactor is used, the average particle diameter is 300 μm or less, preferably 1 to 200 μm, more preferably 10 to 150 μm.
Good what was ground to a degree. In order to use it more effectively, the mixed powder is appropriately compacted, molded, and pulverized again,
The one prepared to the above particle size is used.
【0034】スラリー床式反応器を用いる場合の媒体油
としては、反応条件下において液体状態を安定して維持
するものでなければならない。例えば、脂肪族、芳香族
及び脂環族の炭化水素、アルコール、エーテル、エステ
ル、ケトン及びハロゲン化物、並びにこれらの化合物の
混合物等を使用する。溶媒中に存在させる触媒量は、溶
媒の種類及び反応条件等によって適宜きめるが、通常、
溶媒に対して1〜50重量%程度が望ましい。When using a slurry bed reactor, the medium oil must be one that maintains a stable liquid state under the reaction conditions. For example, aliphatic, aromatic and alicyclic hydrocarbons, alcohols, ethers, esters, ketones and halides, and mixtures of these compounds are used. The amount of catalyst to be present in the solvent can be appropriately determined depending on the type of solvent and reaction conditions, etc.
About 1 to 50% by weight is desirable with respect to the solvent.
【0035】スラリー床式反応器における反応条件とし
て、反応温度は150〜400℃の範囲内が望ましく、
特に、250〜350℃の範囲内が望ましい。反応温度
が150℃より低くても、また400℃より高くても、
原料ガス中のCOの転化率が低くなる。反応圧力は、1
0〜300Kg/cm2 Gの範囲内、特に望ましくは2
0〜70Kg/cm2 Gの範囲内がよい。反応圧力が1
0Kg/cm2 Gよりも低いとCOの転化率が低く、一
方300Kg/cm2 Gよりも高いと、反応器が特殊の
ものとなる他、昇圧のために多大なエネルギーを要する
ので経済的でない。空間速度(触媒1kg当たりの標準
状態における原料ガスの供給速度)は、100〜500
00Nl/kg・hが望ましく、特に500〜3000
Nl/kg・hが望ましい。空間速度が50000Nl
/kg・hよりも大きいと、COの転化率が低くなり、
一方、100Nl/kg・hよりも小さいと、反応器が
極端に大きくなり経済的でない。The reaction temperature in the slurry bed reactor is preferably in the range of 150 to 400 ° C.,
In particular, the temperature is preferably within the range of 250 to 350 ° C. Whether the reaction temperature is lower than 150 ° C or higher than 400 ° C,
The conversion rate of CO in the raw material gas becomes low. Reaction pressure is 1
Within the range of 0 to 300 kg / cm 2 G, particularly preferably 2
It is preferably in the range of 0 to 70 Kg / cm 2 G. Reaction pressure is 1
0 kg / cm 2 less and CO conversion rate of lower than G, whereas if greater than 300 Kg / cm 2 G, except that the reactor becomes a special, not economical since it takes a great deal of energy for boosting . The space velocity (feed rate of the raw material gas in the standard state per 1 kg of catalyst) is 100 to 500.
00Nl / kg · h is desirable, especially 500 to 3000
Nl / kg · h is desirable. Space velocity is 50000Nl
If it is larger than / kg · h, the conversion rate of CO will be low,
On the other hand, if it is less than 100 Nl / kg · h, the reactor becomes extremely large, which is not economical.
【0036】こうして、反応器R1で得られる反応ガス
3’中には、DMEの他、CO2 、CO、H2 、H2 O
及びCH3 OHが含まれ、その他、CH4 等の反応副生
物や原料ガスに含まれていた不純物等が含まれている。
反応ガスの成分組成は、通常、DME:3〜25%、C
O2 :3〜25%、CO:20〜50%、H2 :20〜
50%、CH3 OH:0.5〜3%、H2 O:0.1〜
0.5%、及びその他:5%程度以下である。Thus, in the reaction gas 3'obtained in the reactor R1, in addition to DME, CO 2 , CO, H 2 , H 2 O
And CH 3 OH, as well as reaction by-products such as CH 4 and impurities contained in the raw material gas.
The component composition of the reaction gas is usually DME: 3 to 25%, C
O 2 : 3 to 25%, CO: 20 to 50%, H 2 : 20 to
50%, CH 3 OH: 0.5~3 %, H 2 O: 0.1~
0.5%, and others: about 5% or less.
【0037】上記反応ガス3’を分離器S1に通してC
H3 OH及びH2 Oを分離する。この分離手段は例え
ば、凝縮温度差を利用する。CH3 OH及びH2 Oを分
離された反応ガス5’を更に冷却すると、DMEが凝縮
し、これにCO2 が溶解した流体6’を分離器S3に通
す。分離器S3で例えば、蒸留法によりCO2 を分離
し、DMEが得られる。The above reaction gas 3'is passed through the separator S1 to obtain C
Separate H 3 OH and H 2 O. This separation means utilizes, for example, the difference in condensation temperature. When the reaction gas 5 ′ from which CH 3 OH and H 2 O have been separated is further cooled, DME is condensed, and the fluid 6 ′ in which CO 2 is dissolved is passed through the separator S3. In the separator S3, for example, CO 2 is separated by a distillation method to obtain DME.
【0038】一方、分離器S2においてDME及びCO
2 を分離された気相には、未反応ガスであるH2 及びC
Oが残っている。この気相流、即ち、リサイクルガス
7’の主成分はH2 及びCOである。そしてこのリサイ
クルガス7’のH2 /COモル濃度比は、原料ガス2’
のH2 /COモル濃度比よりも常に、小さくなってい
る。その理由は前述した通り、反応器R1におけるDM
E合成の反応中間体には、COに対してH2 が、常に過
剰に含まれているからである。従って、原料ガスのH2
/COモル濃度比が1であったとしても、リサイクルガ
ス7a’のH2 /COモル濃度比は、常に1よりも小さ
くなる。このように、反応器R1から流出されるリサイ
クルガス7’のH2 /COモル濃度比は、常にCOが濃
化する方向に進もうとする。そこで、リフォーマーR2
から供給されるDME合成のメイクアップガス1’のH
2 /COモル濃度比は、H2 を適度に過剰傾向に調整す
ることにより、上記リサイクルガス7’のH2 /COモ
ル濃度比がCO過剰になる傾向を抑制するようにするこ
とが望ましい。On the other hand, in the separator S2, DME and CO
In the gas phase separated from 2 , the unreacted gases H 2 and C
O remains. The gas phase flow, that is, the main components of the recycled gas 7'are H 2 and CO. Then, the H 2 / CO molar concentration ratio of this recycled gas 7'is 2 '
Is always smaller than the H 2 / CO molar concentration ratio of. The reason is, as described above, DM in the reactor R1.
The reaction intermediates of E synthesis, H 2 is relative to CO, it is always contained in excess. Therefore, the source gas H 2
/ CO molar ratio as was 1, H 2 / CO molar ratio of recycle gas 7a 'is smaller than always 1. In this way, the H 2 / CO molar concentration ratio of the recycled gas 7 ′ flowing out from the reactor R1 always tries to proceed in the direction in which CO is concentrated. Therefore, reformer R2
Makeup gas 1'H of DME synthesis supplied from H
As for the 2 / CO molar concentration ratio, it is desirable that the H 2 / CO molar concentration ratio of the recycled gas 7 ′ be suppressed to be excessive CO by adjusting H 2 to an appropriate excessive tendency.
【0039】[0039]
【実施例】次に、この発明の方法を、実施例によって詳
細に説明する。
(実施例)図1に示したジメチルエーテル製造の装置を
使用して、この発明の方法を実施した。Next, the method of the present invention will be described in detail with reference to Examples. (Example) The method of the present invention was carried out using the apparatus for producing dimethyl ether shown in FIG.
【0040】飽和炭化水素ガスのリフォーマーR2とし
て、メタンリフォーマーを用い、また、DME合成の反
応器R1として、気泡塔反応器を用いた。メタンリフォ
ーマーR2には、メイクアップガスである飽和炭化水素
ガス11’としての、CH4 を15.0Nl/minと
CO2 を9.6Nl/minとを供給した。そして、メ
タンリフォーマーR2の運転は、温度:850℃、圧
力:1Kg/cm2 Gで行なった。A methane reformer was used as the saturated hydrocarbon gas reformer R2, and a bubble column reactor was used as the reactor R1 for the DME synthesis. The methane reformer R2, as the saturated hydrocarbon gas 11 'is a make-up gas, and supplying the 9.6Nl / min the 15.0Nl / min and CO 2 and CH 4. The methane reformer R2 was operated at a temperature of 850 ° C. and a pressure of 1 Kg / cm 2 G.
【0041】一方、DME合成の気泡塔反応器R1は、
反応温度:280℃、圧力:50Kg/cm2 Gで運転
した。気泡塔反応器R1内には、媒体油としてのn−ヘ
キサデカン:7600gに、酸化銅−酸化亜鉛/アルミ
ナと酸化銅/アルミナとの混合物(2:1)からなる粉
末状触媒:1140gを加えて懸濁状態にした。気泡塔
反応器R1から流出する反応生成物3’中のメタノール
及び水4’を、メタノール・水分離器S1で分離し、次
いで、メタノール・水分離器S1から流出する反応生成
物5’中のDME及びCO2 6’を、DME・CO2 分
離器S2で分離し(凝縮操作温度:−40℃)、未反応
ガスを精製して、リサイクルガス7’としてリサイクル
ガスライン7に流した。そして、所定量だけパージライ
ン10に抜き出した後、リサイクルガス7a’を循環利
用するために、DME合成のメイクアップガス1’と混
合して原料ガス2’に調製した。一方、上記DME・C
O 2 分離器S2で分離されたDMEとCO2 との混合物
6’から、CO2 分離器S3でCO2 8を分離し、DM
E9’を精製し回収した。他方、上記CO2 分離器S3
で分離されたCO2 8は、従来、廃棄されていたが、こ
の発明においてはCO2 ライン8により、メタンリフォ
ーマーR2の入口にリサイクルし、メイクアップCO2
ライン14に流入させた。こうして、DME合成ライン
DLで分離されたCO2 8’を廃棄することなく、リフ
ォーマーR2のメイクアップガスの一部として有効に利
用した。On the other hand, the bubble column reactor R1 for DME synthesis is
Reaction temperature: 280 ° C., pressure: 50 Kg / cm2 Driving with G
did. In the bubble column reactor R1, n-he as medium oil is
Xadecane: Copper oxide-zinc oxide / aluminum to 7600 g
Powder consisting of a mixture of copper and copper oxide / alumina (2: 1)
Powdered catalyst: 1140 g was added to make a suspension. Bubble tower
Methanol in the reaction product 3'flowing out of the reactor R1
And water 4'are separated by a methanol / water separator S1,
The reaction product flowing out from the methanol / water separator S1
DME and CO in object 5 '26'to DME / CO2Minute
Separation by separator S2 (condensing operation temperature: -40 ° C), unreacted
Purifies gas and recycles as recycled gas 7 '
It flowed to the gas line 7. Then, purge the specified amount.
Recycling gas 7a 'after recycling
Mixed with DME synthetic makeup gas 1'for use
A raw material gas 2'was prepared. On the other hand, the above DME / C
O 2DME and CO separated by the separator S22Mixture with
From 6 ', CO2CO in the separator S328 separated, DM
E9 'was purified and recovered. On the other hand, the CO2Separator S3
CO separated by28 was previously discarded, but this
In the invention of2By line 8, the methane reformer
Armor R2 recycled to make-up CO2
It was made to flow into the line 14. Thus, DME synthesis line
CO separated by DL2Riff without discarding the 8 '
Effectively used as part of the makeup gas of Homer R2
I used it.
【0042】この場合のDME生成量は、16.8mo
l/hであった。そしてこの場合のDME炭素収率は、
メタンリフォーマーのメイクアップガス基準で51.0
%であった。なお、DME炭素収率は、下記(8)式の
定義による。The amount of DME produced in this case is 16.8 mo.
It was 1 / h. And the DME carbon yield in this case is
51.0 based on methane reformer make-up gas
%Met. The DME carbon yield is defined by the following formula (8).
【0043】
(DME炭素収率)
={(生成DME中の炭素数)/(リフォーマー入口のメイクアップメタン
及びメイクアップ二酸化炭素中の炭素数)}×100(%)
------------------------(8)
(比較例)上記本発明の範囲内である(実施例)に対し
て、本発明の範囲外である(比較例)を、次の通り行な
った。図1に示したジメチルエーテル製造の装置におい
て、CO2 分離器S3で分離されたCO2 8’を、メタ
ノールリフォーマーR2にリサイクルせず、リフォーム
ラインRL及びDME合成ラインDLにおけるその他の
運転条件はすべて実施例に準じて反応実験を行なった。(DME carbon yield) = {(carbon number in produced DME) / (carbon number in make-up methane and make-up carbon dioxide at reformer inlet)} × 100 (%) ------- ----------------- (8) (Comparative Example) While it is within the scope of the present invention (Example), it is outside the scope of the present invention (Comparative Example) ) Was performed as follows. In the dimethyl ether production apparatus shown in FIG. 1, the CO 2 8 ′ separated by the CO 2 separator S3 is not recycled to the methanol reformer R2, and all other operating conditions in the reform line RL and the DME synthesis line DL are implemented. A reaction experiment was conducted according to the example.
【0044】その結果、実施例におけると同等のDME
生成量を得るのに要した、メタンリフォーマーのメイク
アップガス中のCO2 量は、15.0Nl/minであ
った。そして、この場合のDME炭素収率は、メタンリ
フォーマーのメイクアップガス基準で41.8%であっ
た。As a result, the DME equivalent to that in the embodiment is obtained.
The amount of CO 2 in the make-up gas of the methane reformer required to obtain the produced amount was 15.0 Nl / min. The DME carbon yield in this case was 41.8% based on the makeup gas of the methane reformer.
【0045】このように、実施例によれば、DME合成
ラインで発生したCO2 を廃棄する必要がないこと、且
つ、このCO2 を飽和炭化水素ガスリフォーマーのメイ
クアップガスの一部として有効利用することができるこ
とがわかる。As described above, according to the embodiment, it is not necessary to discard the CO 2 generated in the DME synthesis line, and this CO 2 is effectively used as a part of the makeup gas of the saturated hydrocarbon gas reformer. You can see that you can.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上述べたように、この発明において
は、DME合成ラインで発生するCO2を廃棄すること
なく、飽和炭化水素ガスリフォーマーへリサイクルして
有効利用することができる。従って、地球温暖化等の環
境破壊を避けることができる。また、DME合成の炭素
源として利用することができるので、炭素収率の向上に
もなる。この発明は上記効果を奏するジメチルエーテル
の製造方法を提供することができ、工業上有用な効果が
もたらされる。As described above, according to the present invention, the CO 2 generated in the DME synthesis line can be recycled to the saturated hydrocarbon gas reformer for effective use without being discarded. Therefore, environmental destruction such as global warming can be avoided. Further, since it can be used as a carbon source for DME synthesis, it also improves the carbon yield. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a method for producing dimethyl ether having the above effects, and brings industrially useful effects.
【図1】この発明のジメチルエーテルの製造方法を実施
するための、ジメチルエーテル製造装置の一例を示すフ
ローシートである。FIG. 1 is a flow sheet showing an example of a dimethyl ether production apparatus for carrying out the dimethyl ether production method of the present invention.
【図2】従来のジメチルエーテルの製造方法を実施する
ための、ジメチルエーテル製造装置の一例を示すフロー
シートである。FIG. 2 is a flow sheet showing an example of a dimethyl ether production apparatus for carrying out a conventional dimethyl ether production method.
1 メイクアップガスライン 1’メイクアップガス 2 原料ガスライン 2’原料ガス 3 反応ガスライン 3’反応生成物 4 メタノール・水ライン 4’メタノール及び水 5 反応ガス(含DME、CO2 )ライン 5’反応生成物(含DME、CO2 ) 6 DME・CO2 ライン 6’DME及びCO2 7、7a リサイクルガスライン 7’、7a’リサイクルガス 8 CO2 リサイクルライン 8’リサイクルCO2 9 DMEライン 9’DME 10 パージライン 10’パージガス 11 飽和炭化水素ガスライン 11’飽和炭化水素ガス 14 メイクアップCO2 ライン 14’メイクアップCO2 ガス 15 メイクアップ水ライン 15’メイクアップ水 16 反応生成物ライン 16’リフォーム反応生成物 17 脱水ライン 17’水 18 リフォーム反応生成物ライン 18’リフォーム反応生成物 19 脱炭酸ライン 19’CO2 R 反応器(気泡塔反応器) R1 反応器(気泡塔反応器) R2 リフォーマー(CH4 リフォーマー) S1 メタノール、水分離器 S2 DME・CO2 分離器 S3 CO2 分離器 S4 水分離器 S5 CO2 分離器 DL DME合成ライン RL リフォームライン1 Makeup Gas Line 1'Makeup Gas 2 Source Gas Line 2'Source Gas 3 Reaction Gas Line 3'Reaction Product 4 Methanol / Water Line 4'Methanol and Water 5 Reaction Gas (Including DME, CO 2 ) Line 5 ' Reaction product (including DME, CO 2 ) 6 DME / CO 2 line 6 ′ DME and CO 2 7, 7a Recycle gas line 7 ′, 7a ′ Recycle gas 8 CO 2 recycle line 8 ′ Recycle CO 2 9 DME line 9 ′ DME 10 Purge line 10 'Purge gas 11 Saturated hydrocarbon gas line 11' Saturated hydrocarbon gas 14 Makeup CO 2 line 14 'Makeup CO 2 gas 15 Makeup water line 15' Makeup water 16 Reaction product line 16 'Reform Reaction product 17 Dehydration line 17 'Water 18 Reform reaction product line 18' Reform reaction product Product 19 Decarbonation line 19'CO 2 R Reactor (bubble column reactor) R1 Reactor (bubble column reactor) R2 Reformer (CH 4 reformer) S1 Methanol / water separator S2 DME / CO 2 separator S3 CO 2 separator S4 water separator S5 CO 2 separator DL DME synthesis line RL remodeling line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸村 啓二 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 米国エネルギー省報告書DOE/PC /90018−T7(1993年) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 41/01,41/09 C07C 43/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Keiji Tomura 1-2 1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (56) References US Department of Energy Report DOE / PC / 90018-T7 (1993) ) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C07C 41/01, 41/09 C07C 43/04
Claims (2)
合ガスを主原料として用い、前記主原料を触媒反応させ
てジメチルエーテルを生成させ、前記ジメチルエーテル
の合成反応において生成する生成物中に残存する、一酸
化炭素と水素とを含むガスを循環させることにより、前
記主原料の一部に再利用して前記ジメチルエーテルを製
造する方法において、下記(イ)及び(ロ)の工程が更
に付加されたことを特徴とするジメチルエーテルの製造
方法。 (イ)前記主原料としての前記混合ガスを、飽和炭化水
素ガスを原料としてリフォーマーにより生成させること
により調製する工程。 (ロ)前記ジメチルエーテルの前記合成反応において生
成する反応生成物中に共存する二酸化炭素を分離し、分
離された前記二酸化炭素を、前記(イ)工程の前記リフ
ォーマーに循環させることにより、前記ジメチルエーテ
ル合成用の前記主原料の一部に利用する工程。1. A mixed gas containing at least carbon monoxide and hydrogen is used as a main raw material, the main raw material is catalytically reacted to produce dimethyl ether, which remains in a product produced in the synthesis reaction of the dimethyl ether. In the method for producing the dimethyl ether by recycling a part of the main raw material by circulating a gas containing carbon monoxide and hydrogen, the following steps (a) and (b) are further added: A method for producing dimethyl ether, comprising: (A) A step of preparing the mixed gas as the main raw material by generating a saturated hydrocarbon gas as a raw material by a reformer. (B) Separation of carbon dioxide coexisting in the reaction product generated in the synthesis reaction of the dimethyl ether, and the separated carbon dioxide is circulated to the reformer of the step (a) to synthesize the dimethyl ether. Utilizing as a part of the main raw material for production.
で冷却して、(1)凝縮したジメチルエーテル及びこれに
溶解した二酸化炭素と(2)循環用の前記一酸化炭素と前
記水素とを含むガスとに分離した後に、前記(ロ)工程
を行うことを特徴とする請求項1に記載のジメチルエー
テルの製造方法。2. A method in advance reaction product was cooled in DME · CO 2 separator, (1) condensed dimethyl ether and carbon dioxide dissolved in it (2) the carbon monoxide in the previous circulation
The method for producing dimethyl ether according to claim 1, wherein the step (b) is performed after separating the gas containing hydrogen.
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