JP3523763B2 - Reduction activation method and reduction treatment apparatus for dimethyl ether synthesis catalyst - Google Patents

Reduction activation method and reduction treatment apparatus for dimethyl ether synthesis catalyst

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JP3523763B2
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

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、水素と一酸化炭
素とを主原料とする合成ガスからジメチルエーテルを合
成するときに用いる触媒の前処理方法に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pretreatment method for a catalyst used when dimethyl ether is synthesized from a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide as main raw materials.

【0002】[0002]

【従来の技術】ジメチルエーテルは、低毒性で安定して
おり、フロンに代わる噴射剤(プロペラント)、合成ガ
ソリンの中間原料、LPGの代替燃料及びディーゼル機
関の燃料等に使われる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Dimethyl ether has low toxicity and is stable, and is used as a propellant (propellant) instead of CFC, an intermediate raw material for synthetic gasoline, an alternative fuel for LPG and a fuel for diesel engines.

【0003】水素と一酸化炭素とを主原料とする合成ガ
スから、ジメチルエーテル(DME)を直接合成する技
術としては、固定床触媒層に合成ガスを通過させ反応さ
せる技術が開発されている(例えば、特開平2−280
836号公報、特開平3−8466号公報)。
As a technique for directly synthesizing dimethyl ether (DME) from a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide as main raw materials, a technique for allowing the synthesis gas to pass through a fixed bed catalyst layer and reacting it has been developed. JP-A-2-280
836, Japanese Patent Laid-Open No. 3-8466).

【0004】ところが、DME合成反応は、強い発熱反
応である。従って、DME合成反応の触媒層が局部加熱
を起こし易く、触媒の失活が問題となる。そこで、本発
明者は、触媒微粒子を高沸点媒体油の中に懸濁させたス
ラリー床式反応器の中を合成ガスを通過させることによ
り、触媒層の局部加熱を防止し、こうして高収率でDM
Eを合成させることができる、DME液相合成反応技術
を開発してきた(例えば、特開平3−181435号公
報、特表平5−810069号公報)。
However, the DME synthesis reaction is a strong exothermic reaction. Therefore, the catalyst layer of the DME synthesis reaction easily causes local heating, and deactivation of the catalyst becomes a problem. Therefore, the present inventor prevents local heating of the catalyst layer by passing the synthesis gas through the slurry bed reactor in which the catalyst fine particles are suspended in the high boiling point medium oil, and thus the high yield is achieved. DM
A DME liquid phase synthesis reaction technique capable of synthesizing E has been developed (for example, JP-A-3-181435 and JP-A-5-810069).

【0005】上記DME液相合成反応に用いられる触媒
は、例えば、銅−亜鉛あるいは銅−亜鉛−アルミニウム
系の微粉末触媒が一種あるいは二種以上混合されたもの
である。これらの微粉末触媒は、成分組成を調整され製
造された段階では、各触媒金属成分は、安定な酸化物の
形態をとった微粒子の混合物である。DME合成反応で
触媒としての機能を発揮させるために、この混合酸化物
微粒子を予め還元して活性化(予備還元活性化)させる
必要がある。その方法は、DME合成反応操作に入る直
前に、所定の成分組成を持つ上記混合酸化物からなる触
媒微粒子を、所定の高沸点媒体油の中に懸濁させたスラ
リー床式反応器の中で、高圧下において還元性ガスを流
通させつつ徐々に昇温することにより安定金属酸化物の
形態の触媒金属成分を還元活性化するのがよい。
The catalyst used in the DME liquid phase synthesis reaction is, for example, one kind or a mixture of two or more kinds of copper-zinc or copper-zinc-aluminum type fine powder catalysts. In the stage where these fine powder catalysts are manufactured by adjusting the component composition, each catalyst metal component is a mixture of fine particles in the form of stable oxide. In order to exert the function as a catalyst in the DME synthesis reaction, it is necessary to reduce and activate the mixed oxide particles in advance (pre-reduction activation). Immediately before starting the DME synthesis reaction operation, the method is carried out in a slurry bed reactor in which catalyst fine particles composed of the above mixed oxide having a predetermined component composition are suspended in a predetermined high boiling point medium oil. It is preferable that the catalytic metal component in the form of a stable metal oxide is reductively activated by gradually raising the temperature under a high pressure while circulating a reducing gas.

【0006】触媒の還元活性化においては、触媒金属の
過還元あるいは金属成分のシンタリング等により触媒性
能が失活するのを避けるために、昇温速度、到達温度、
及び到達温度における還元保持時間等を最適化する必要
がある。更に、還元処理に使用する還元性ガスの還元性
能を、適度にマイルドに調整することが重要である。例
えば、上記公報、特開平3−181435号公報、及び
特表平5−810069号公報には、こうしたスラリー
床式反応器におけるDME合成触媒の還元活性化では、
還元ガスの還元性能を調整するために、還元性ガスであ
る水素、又は一酸化炭素と水素との混合ガスを10〜4
0vol.%程度と、不活性ガスである窒素を90〜60vo
l.%とを混合した還元性ガスを使用することを開示して
いる(以下、「先行技術」という)。
In the reduction activation of the catalyst, in order to avoid deactivation of the catalyst performance due to overreduction of the catalyst metal or sintering of the metal component, the temperature rising rate, the ultimate temperature, the
It is necessary to optimize the reduction holding time at the ultimate temperature. Furthermore, it is important to properly adjust the reducing performance of the reducing gas used for the reducing treatment to be mild. For example, in the above-mentioned publication, JP-A-3-181435, and JP-A-5-810069, the reduction activation of the DME synthesis catalyst in such a slurry bed reactor is as follows.
In order to adjust the reducing performance of the reducing gas, hydrogen which is a reducing gas or a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen is added in an amount of 10 to 4
About 0 vol.% And nitrogen, which is an inert gas, at 90 to 60 vo
It discloses using a reducing gas mixed with l.% (hereinafter referred to as "prior art").

【0007】図3に、上述した一酸化炭素及び水素を主
成分とする合成ガスから、ジメチルエーテルを直接合成
するために使用される従来の製造装置の例をフローシー
トで示す。この製造装置は、ジメチルエーテル合成の反
応器R1、及び供給される反応原料ガスのCOとH2
のモル濃度比をガスリフォーマー又はシフト反応器R
2、並びに、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。
FIG. 3 is a flow sheet showing an example of a conventional manufacturing apparatus used for directly synthesizing dimethyl ether from the above-mentioned synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen as main components. This production apparatus comprises a reactor R1 for dimethyl ether synthesis, and a gas reformer or shift reactor R for converting the molar concentration ratio of CO and H 2 of a reaction raw material gas to be supplied.
2, a methanol / water separator S1, an unreacted gas separator S2, and a CO 2 separator S3.

【0008】原料ガスとしての炭化水素、例えば天然ガ
ス14’と水蒸気15’とがリフォーマーR2に供給さ
れる。リフォーマーR2において天然ガス14’が水蒸
気15’で改質(リフォーミング)され、メイクアップ
ガス1’が調製される。メイクアップガス1’に、未反
応の一酸化炭素及び水素を主成分とするリサイクルガス
7’が、ガス混合器M1で混合され、ジメチルエーテル
の合成ガス2b’が調製される。
Hydrocarbon as a raw material gas, for example, natural gas 14 'and steam 15' is supplied to the reformer R2. In the reformer R2, the natural gas 14 'is reformed (reformed) with the steam 15' to prepare the makeup gas 1 '. Recycle gas 7'having unreacted carbon monoxide and hydrogen as main components is mixed with makeup gas 1'in gas mixer M1 to prepare dimethyl ether synthesis gas 2b '.

【0009】上記合成ガス2b’が反応器R1に供給さ
れる。反応器R1からは、反応生成ガス3’が流出し、
メタノール・水分離器S1に入る。ここでメタノール及
び水4’が分離された反応生成ガス5’は未反応ガス分
離器S2に入る。ここで未反応ガス(主成分:CO及び
2 )が分離されてリサイクルガス7’となる。未反応
ガスが分離されたDME及びCO2 6’は、CO2 分離
器S3に入り、ここでCO2 が分離され、DMEが回収
される。上記リサイクルガス7’はリサイクルガスライ
ン7’の途中で適宜、パージライン10にパージされ、
残部のリサイクルガス7’はリサイクルガスライン7を
通って、メイクアップガス1’と混合され、上述したと
おり、合成ガス2’として反応器R1に供給される。こ
のように、従来のDME合成の一段法においては、未反
応のCO及びH2 を反応器R1へリサイクルして、原料
ガスの利用効率の向上を図っている。なお、メタノール
は回収利用されているが、二酸化炭素は通常、廃棄され
ている。
The synthesis gas 2b 'is supplied to the reactor R1. The reaction product gas 3 ′ flows out from the reactor R1,
Enter the methanol / water separator S1. Here, the reaction product gas 5 ′ from which methanol and water 4 ′ have been separated enters the unreacted gas separator S2. Here, the unreacted gas (main components: CO and H 2 ) is separated and becomes the recycled gas 7 ′. The DME and CO 2 6 ′ from which the unreacted gas has been separated enter the CO 2 separator S 3 where CO 2 is separated and DME is recovered. The recycle gas 7'is appropriately purged to the purge line 10 in the middle of the recycle gas line 7 ',
The remaining recycle gas 7'is mixed with the makeup gas 1'through the recycle gas line 7 and supplied to the reactor R1 as the synthesis gas 2'as described above. As described above, in the conventional one-step method of DME synthesis, unreacted CO and H 2 are recycled to the reactor R1 to improve the utilization efficiency of the raw material gas. In addition, although methanol is recovered and used, carbon dioxide is usually discarded.

【0010】上述した通りの従来のジメチルエーテルの
製造装置において、スラリー床式反応器内の触媒を還元
活性化するために、還元剤として水素、又は一酸化炭素
と水素との混合ガスに、窒素等不活性ガスを混合した還
元性ガスを準備するとなると、不活性ガスの入手態勢を
確立し、ジメチルエーテル合成工程に新たにその供給工
程を設けなければならない。
In the conventional dimethyl ether producing apparatus as described above, in order to reduce and activate the catalyst in the slurry bed reactor, hydrogen or a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen is used as a reducing agent such as nitrogen. When a reducing gas mixed with an inert gas is prepared, it is necessary to establish a system for obtaining the inert gas and newly provide a supply process for the dimethyl ether synthesis process.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ジメチルエーテルの商
業規模プラントでは、使用する触媒量も大量であると同
時に、この触媒の還元化処理に使用する還元性ガス量も
多量となる。従来、この還元性ガスの入手及び失活触媒
の還元処理システムが開発されていない。ところで、D
ME合成原料は、水素と一酸化炭素とを主成分とする混
合ガスであるから、触媒の還元活性化処理に必要な還元
性ガスはDME合成原料そのものを使用すればよいこと
になるが、一貫したジメチルエーテル合成プロセスは開
発されていない。また、上記還元性ガスはその還元性能
をマイルドに調整するための窒素等の不活性ガスを、プ
ラント外より大量に入手する必要がある。
In a commercial scale plant of dimethyl ether, a large amount of catalyst is used, and at the same time, a large amount of reducing gas is used for the reduction treatment of this catalyst. Heretofore, the acquisition of this reducing gas and the reduction treatment system for the deactivated catalyst have not been developed. By the way, D
Since the ME synthesis raw material is a mixed gas containing hydrogen and carbon monoxide as the main components, the DME synthesis raw material itself may be used as the reducing gas necessary for the reduction activation treatment of the catalyst. No dimethyl ether synthesis process has been developed. Further, it is necessary to obtain a large amount of an inert gas such as nitrogen from outside the plant for adjusting the reducing performance of the reducing gas to be mild.

【0012】更に、水素と一酸化炭素とを主原料とする
合成ガスから直接DMEを合成する反応は、一般的に反
応圧力が30〜50Kg/cm2 G以上の圧力条件下で
行なわれる高圧反応である。従って、合成触媒が次第に
その活性を失って、ある一定の性能以下になった場合
は、運転を中断し、反応器を冷却した後降圧して触媒の
交換を行なう必要がある。
Furthermore, the reaction for directly synthesizing DME from a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide as main raw materials is generally a high pressure reaction carried out under a reaction pressure of 30 to 50 kg / cm 2 G or more. Is. Therefore, when the synthetic catalyst gradually loses its activity and becomes less than a certain performance, it is necessary to interrupt the operation, cool the reactor, and then reduce the pressure to replace the catalyst.

【0013】いずれにしても、プラント運転中にDME
合成触媒が失活し、新たな触媒の還元処理、触媒の取り
替えを行なうためには、プラントの運転を中止し、反応
器を冷却した後降圧して失活した古い触媒スラリーを反
応器から抜き出し、還元前の触媒スラリーを反応器に装
入した後、10Kg/cm2 G程度に昇圧し、所定の温
度条件に一定時間保持し、還元処理を行ない、その後更
に30〜50Kg/cm2 G以上のDME合成反応条件
まで昇圧し、DME合成反応を開始する必要がある。
In any case, the DME is operated during plant operation.
In order to carry out the reduction treatment of a new catalyst and the replacement of the catalyst after deactivating the synthetic catalyst, the plant operation was stopped, the reactor was cooled, the pressure was lowered, and the deactivated old catalyst slurry was extracted from the reactor. After charging the catalyst slurry before reduction into the reactor, the pressure was increased to about 10 Kg / cm 2 G, the temperature was maintained at a predetermined temperature for a certain period of time, the reduction treatment was performed, and then 30 to 50 Kg / cm 2 G or more. It is necessary to increase the pressure to the DME synthesis reaction condition of (3) and start the DME synthesis reaction.

【0014】この発明の目的は、上記問題を解決し、水
素と一酸化炭素とを主原料としてジメチルエーテルをス
ラリー床式反応器等により合成する際に、触媒の還元活
性化処理を安価に且つ安定して行なうことができる方法
を提供することにある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to carry out a reduction activation treatment of a catalyst inexpensively and stably when synthesizing dimethyl ether using hydrogen and carbon monoxide as main raw materials in a slurry bed type reactor or the like. To provide a method that can be done.

【0015】[0015]

【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、ジメチルエーテル合成触媒の前処理方法を開発
すべく鋭意研究を重ねた。その際、本発明者は、触媒の
還元活性化処理のための還元性ガスのマイルド化に、窒
素のような不活性ガスの使用にこだわることなく、しか
もジメチルエーテル製造プラント内の工程で発生するガ
スを利用することを検討した。
From the above-mentioned viewpoint, the present inventor has earnestly studied to develop a pretreatment method for a dimethyl ether synthesis catalyst. At that time, the present inventor is not limited to using an inert gas such as nitrogen for mildening the reducing gas for the reducing activation treatment of the catalyst, and is a gas generated in the process in the dimethyl ether production plant. Considered to use.

【0016】その結果、還元性ガスの還元性能のマイル
ド化には、不活性ガスの代わりに酸化性ガスである二酸
化炭素を使用してその作用を発揮させることができると
の知見を得ると共に、ジメチルエーテル合成工程で発生
する二酸化炭素を利用することに着眼した。
As a result, it has been found that carbon dioxide, which is an oxidizing gas, can be used in place of the inert gas to exert its action in order to make the reducing performance of the reducing gas mild. We focused on using carbon dioxide generated in the dimethyl ether synthesis process.

【0017】水素と一酸化炭素とを含む合成ガスから、
ジメチルエーテルを直接合成する場合の反応は、下記
(1)、(2)及び(3)の、メタノール合成、合成さ
れた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
の反応が一つの反応器内で同時に進行するものとして表
わされ、反応(1)〜(3)を総括すると反応(4)で
表わされる。
From a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide,
The reaction in the case of directly synthesizing dimethyl ether is by-produced with the following (1), (2) and (3) methanol synthesis, dimethyl ether synthesis produced by dehydration reaction from synthesized methanol, and dimethyl ether synthesis. Three types of reactions in which water and carbon monoxide react to generate hydrogen are represented as simultaneously progressing in one reactor. When the reactions (1) to (3) are summarized, the reaction (4) is Represented.

【0018】 CO+2H2 →CH3 OH ----------(1) 2CH3 OH→CH3 OCH3 +H2 O ----------(2) H2 O+CO→H2 +CO2 ----------(3) 3CO+3H2 →CH3 OCH3 +CO2 ----------(4) ところが、上記反応(1)〜(3)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反応(4)も、100%
は進行しない。従って、反応(4)で表わされるよう
な、原料のH2 及びCOが100%は転化せず、反応器
出口のガス中には必ず未反応のH2 及びCOが含まれ
る。通常、この未反応のH2 及びCOは廃棄されること
はなく、他の生成物と分離した後、原料ガスの一部とし
て使うために、ジメチルエーテル合成反応器へリサイク
ルされ有効に利用される。ところが、本発明者の研究結
果によれば、このリサイクルガス中には、例えば、CO
2 が、5〜20vol.% 程度混入している。
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) 3CO + 3H 2 → CH 3 OCH 3 + CO 2 ---------- (4) However, the above reactions (1) to (3) Is an equilibrium reaction controlled by temperature and pressure, and thus the above three reactions do not proceed 100% in the actual synthetic process. Therefore, reaction (4), which is a summary of the above three reactions, is also 100%.
Does not progress. Therefore, as shown in the reaction (4), 100% of the raw material H 2 and CO are not converted and the gas at the outlet of the reactor always contains unreacted H 2 and CO. Usually, the unreacted H 2 and CO are not discarded, and after being separated from other products, they are recycled to the dimethyl ether synthesis reactor and effectively used for use as a part of the raw material gas. However, according to the research results of the present inventor, in the recycled gas, for example, CO
2 is mixed in about 5 to 20 vol.%.

【0019】このような、リサイクルガス中の二酸化炭
素の混入は、合成ガス中CO転化率を低下させる。従っ
て、リサイクルガスを5〜50vol.% 程度パージするこ
とにより、合成ガス中のCO2 濃度を所定値以下に抑え
る。ジメチルエーテル合成プロセスの系外にパージされ
る上記リサイクルガスは、触媒の還元活性化処理の還元
性ガスとして利用できることに着眼した。
Such mixing of carbon dioxide in the recycled gas lowers the CO conversion rate in the synthesis gas. Therefore, the CO 2 concentration in the synthesis gas is suppressed to a predetermined value or less by purging the recycled gas at about 5 to 50 vol.%. It was noted that the above-mentioned recycled gas purged outside the system of the dimethyl ether synthesis process can be used as a reducing gas for the reduction activation treatment of the catalyst.

【0020】この発明は、上記知見に基づきなされた
のであって、請求項1に記載の発明に係るジメチルエー
テル合成触媒の還元活性化方法は、一酸化炭素と水素と
を含む合成ガスを触媒を用いて反応させ、ジメチルエー
テルを合成する際に用いる触媒の還元活性化方法であっ
て、ジメチルエーテルの合成反応器から排出された反応
ガスから分離された未反応ガスである一酸化炭素と水素
とを含むリサイクルガスを、ジメチルエーテル合成反応
に用いる触媒を還元活性化処理する際の還元剤として用
いることに特徴を有するものである。請求項2に記載の
発明に係るジメチルエーテル合成触媒の還元活性化方法
は、請求項1に記載の発明において、リサイクルガスを
ジメチルエーテル合成反応に用いる触媒を還元活性化処
理する際の還元剤として用いる際に、前記リサイクルガ
スに、前記リサイクルガス分離後の工程で分離された二
酸化炭素を主成分とするガスを加えることに特徴を有す
るものである。請求項3に記載の発明に係るジメチルエ
ーテル合成触媒の還元処理装置は、一酸化炭素と水素と
を含む合成ガスを触媒を用いてジメチルエーテル合成反
応を行わせ、合成反応器から排出された反応ガスから分
離された未反応ガスを前記合成反応器へ循環させるジメ
チルエーテル合成装置に付設され、前記合成反応に用い
る触媒の還元処理装置であって、前記触媒を還元活性化
処理する還元処理反応塔が設けられ、この還元処理反応
塔に、触媒を供給するラインと、前記合成反応器に繋が
るリサイクルガスラインから分岐されたガスラインと、
還元処理された触媒を前記合成反応器へ送るラインとが
接続され、前記ジメチルエーテル合成装置の運転中に前
記合成反応に用いる触媒の還元処理を行うことが可能に
構成されたことに特徴を有するものである。
[0020] In this invention was made based on the above finding
And the dimethyl ether according to the invention of claim 1.
The reductive activation method of a tellurium synthesis catalyst is a reductive activation method of a catalyst used when synthesizing dimethyl ether by reacting a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen with a catalyst , and a dimethyl ether synthesis reactor. Reactions emitted from
The recycle gas containing unreacted carbon monoxide and hydrogen separated from the gas is used for the dimethyl ether synthesis reaction.
The catalyst is characterized in that it is used as a reducing agent in the reduction activation treatment . Claim 2
Method for reducing activation of dimethyl ether synthesis catalyst according to invention
In the invention according to claim 1, the recycled gas is
The catalyst used for the dimethyl ether synthesis reaction is subjected to reduction activation treatment.
When used as a reducing agent when
The gas separated in the process after separation of the recycled gas
Characterized by adding a gas whose main component is carbon oxide
It is something. The dimethyl ether according to the invention of claim 3
The reduction treatment device for ether synthesis catalysts contains carbon monoxide and hydrogen.
Dimethyl ether synthesis reaction using catalyst containing synthesis gas
The reaction gas discharged from the synthesis reactor.
A dime for circulating the separated unreacted gas to the synthesis reactor.
Attached to the chill ether synthesizer and used for the synthesis reaction
A catalyst reduction treatment device for reducing activation of the catalyst.
A reduction treatment reaction tower for treatment is provided, and this reduction treatment reaction is carried out.
Connect the catalyst supply line to the tower and the synthesis reactor.
A gas line branched from the recycled gas line,
A line for sending the reduced catalyst to the synthesis reactor
Connected and before during operation of the dimethyl ether synthesizer
Enables reduction of catalysts used in synthetic reactions
It is characterized by being configured.

【0021】[0021]

【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。 〔第1実施態様〕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。
この製造装置は、メイクアップガスを製造するリフォー
マーR2、DMEを合成する反応器R1、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。この製造装置は図3に示した従
来の製造装置例のフローシートと比較して、次の二点が
相違している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 shows a flow sheet of an example of a dimethyl ether production apparatus for carrying out the method of the present invention.
This production equipment consists of a reformer R2 for producing make-up gas, a reactor R1 for synthesizing DME, methanol /
It comprises a water separator S1, an unreacted gas separator S2, and a CO 2 separator S3. This manufacturing apparatus is different from the flow sheet of the conventional manufacturing apparatus shown in FIG. 3 in the following two points.

【0022】未反応ガス分離器S2において反応生成
ガス5’から分離されたリサイクルガス7’は、従来の
装置では、リサイクルガスライン7を通ってガス混合器
M1で、メイクアップガス1’と混合されて合成ガス2
b’となり、DME合成反応器R1に供給されている。
これに対して、本発明の装置では、従来の装置に更に、
リサイクルガス7’が未反応ガス分離器S2を出た後、
ガス切替え器C1、C2次いでC3で切り替えられて、
順次リサイクルガスライン7a、還元ガスライン13、
次いでライン2aを通り、触媒還元ガス13a’となっ
てDME反応器R1に供給される工程が付加されてい
る。但し、ガス切替え器C1とC2との間でリサイクル
ガス7a’は、ガス混合器M2において必要であるなら
ば所定量のリサイクルCO2 8a’を添加され、所定の
CO2 濃度を有する触媒還元ガス13a’に調整され
る。なお、未反応ガス分離器S2から出たリサイクルガ
ス7’は、ガス切替え器C1により、リサイクルガス貯
留ライン11に流され、リサイクルガス貯留タンクT1
に貯留されるようにもなっている。
In the conventional apparatus, the recycled gas 7'separated from the reaction product gas 5'in the unreacted gas separator S2 is mixed with the makeup gas 1'in the gas mixer M1 through the recycled gas line 7. Being Syngas 2
It becomes b ′ and is supplied to the DME synthesis reactor R1.
On the other hand, in the device of the present invention, in addition to the conventional device,
After the recycled gas 7 ′ leaves the unreacted gas separator S2,
Gas switching device C1, C2 and then C3,
Recycle gas line 7a, reducing gas line 13,
Then, a step of passing through the line 2a and becoming the catalyst reducing gas 13a 'and being supplied to the DME reactor R1 is added. However, the recycle gas 7a ′ between the gas switchers C1 and C2 is added with a predetermined amount of recycle CO 2 8a ′ if necessary in the gas mixer M2, and is a catalyst reducing gas having a predetermined CO 2 concentration. 13a '. The recycled gas 7 ′ discharged from the unreacted gas separator S2 is caused to flow to the recycled gas storage line 11 by the gas switch C1 and is recycled to the recycled gas storage tank T1.
It is also stored in.

【0023】従来の装置では、CO2 分離器S3にお
いてDME9’から分離されたCO 2 8b’は廃棄され
るようになっている。これに対して、本発明の装置で
は、リサイクルCO2 8a’はCO2 貯留タンクT2に
ストックされる。CO2 貯留タンクT2のCO2 8a’
は流量制御弁f1を介してガス混合器M2でリサイクル
ガス7a’と混合されるようになっている。これは、上
記触媒還元ガス13a’を調製するためである。
In the conventional device, CO2In the separator S3
CO separated from DME 9 ' 28b 'is discarded
It has become so. In contrast, with the device of the present invention
Is a recycled CO28a 'is CO2In storage tank T2
Stocked. CO2CO in storage tank T228a '
Is recycled in the gas mixer M2 via the flow control valve f1
It is adapted to be mixed with the gas 7a '. This is
This is for preparing the catalyst reducing gas 13a '.

【0024】上記装置の操業方法は次の通り行なう。 (触媒の還元活性化処理)DME合成の反応器R1内
に、所定の微粒子状触媒を所定の媒体油に懸濁させたス
ラリー床を形成させる。次いで、触媒の還元活性化処理
を次の操作で行なう。 ガス切替え弁を次の通り操作する:C1を、リサイク
ルガス貯留ライン11がリサイクルガスライン7aに通
じるように、C2次いでC3を、混合ガスライン12が
還元ガスライン13、次いで13aに通じるように操作
する。こうして、リサイクルガス貯留タンクT1にスト
ックされているリサイクルガス11’と、CO2 貯留タ
ンクT2にストックされたリサイクルCO2 8a’と
を、それぞれ流量制御弁f1とf2とにより所定の比率
で取り出し、ガス混合器M2で混合ガス12’を調製す
る。還元性ガスの還元性能をマイルドに調整するために
不活性ガスを使用する代わりに、上述したように酸化性
ガスであるCO2 (リサイクルCO2 8a’)を用いた
ことが特徴である。次いで、ガス切替え弁C2及びC3
を経て還元ガスライン13aから反応器R1に供給す
る。 反応器R1内における触媒還元条件の決定に当たって
は、昇温速度、到達温度、及び到達温度における還元保
持時間を最適化することが重要である。具体的には、還
元対象の触媒の種類及び粒径、触媒成分の混合比率、媒
体油中の触媒濃度、及び還元性ガスの成分組成及び空間
速度(触媒1kg当たりの標準状態における還元性ガス
の供給速度)に応じて決める。通常、室温から到達温度
として200〜230℃程度まで、数時間かけて徐々に
昇温し、還元性ガス中のCO2 濃度を最終的に0まで徐
々に減少させ、更に上記到達温度で2〜4時間程度保持
する。
The operation method of the above apparatus is as follows. (Reduction activation treatment of catalyst) A slurry bed in which a predetermined particulate catalyst is suspended in a predetermined medium oil is formed in a reactor R1 for DME synthesis. Next, the reduction activation treatment of the catalyst is performed by the following operation. Operate the gas switching valve as follows: Operate C1 so that the recycled gas storage line 11 leads to the recycled gas line 7a, C2 then C3 and the mixed gas line 12 leads to the reducing gas line 13, then 13a. To do. Thus, the recycled gas 11 'stocked in the recycled gas storage tank T1 and the recycled CO 2 8a' stocked in the CO 2 storage tank T2 are taken out at a predetermined ratio by the flow control valves f1 and f2, respectively. The mixed gas 12 'is prepared by the gas mixer M2. Instead of using an inert gas in order to adjust the reducing performance of the reducing gas mildly, it is characterized in that CO 2 (recycled CO 2 8a ′) which is an oxidizing gas is used as described above. Then, gas switching valves C2 and C3
And is supplied to the reactor R1 from the reducing gas line 13a. In determining the catalyst reduction conditions in the reactor R1, it is important to optimize the temperature raising rate, the ultimate temperature, and the reduction holding time at the ultimate temperature. Specifically, the type and particle size of the catalyst to be reduced, the mixing ratio of the catalyst components, the catalyst concentration in the medium oil, and the component composition and space velocity of the reducing gas (reducing gas in the standard state per 1 kg of catalyst) Supply rate). Usually, the temperature is gradually raised from room temperature to about 200 to 230 ° C. over several hours to finally gradually reduce the CO 2 concentration in the reducing gas to 0. Hold for about 4 hours.

【0025】(DMEの合成反応方法)原料の天然ガス
からメイクアップガスを製造し、反応器でDMEを合成
し、反応生成ガスから反応中間体、未反応ガス及び生成
物を分離してDMEを回収する。その方法は下記の通り
である。 触媒の還元活性化処理を終了後、流量制御弁f1及び
f2を閉じる。次いで、ガス切替え弁を次の通り変更す
る。C1を、CO2 ライン7が7aに通じるように、C
2を、CO2 ライン7aが7’に通じるように、そして
次いでC3を、ガス混合器M1の出口に接続された合成
ガスライン2が2aに通じるように操作する。 天然ガス14’を水蒸気15’でリフォーミングして
2 及びCOを主成分とするメイクアップガス1’を製
造する。メイクアップガス1’とリサイクルガス7a”
とをガス混合器M1で混合し、こうして調整されたDM
E合成ガス2’を反応器R1に供給する。反応器R1に
おいて所定の反応条件でDME合成を行なわせる。 反応器R1から流出する反応生成ガス3’には、反応
成品のジメチルエーテル及びCO2 、反応中間体のメタ
ノール及び水、未反応ガスのH2 及びCO、並びに、少
量の天然ガス中の不純物ガス等が含まれている。始め
に、上記反応生成ガス3’をメタノール・水分離器S1
で、例えば凝縮温度差を利用して処理し、メタノール及
び水4’を分離する。次いで反応生成ガス5’を未反応
ガス分離器S2で、例えば凝縮温度差、又は化学的吸収
プロセスを利用して処理し、未反応のH2 及びCO主体
のリサイクルガス7’を分離し、リサイクルガスライン
7に流す。一方、上記リサイクルガス7’から分離され
たDME及びCO2 6’は、CO2 分離器S3に入る。
(DME synthesis reaction method) Make-up gas is produced from raw material natural gas, DME is synthesized in a reactor, and reaction intermediate, unreacted gas and product are separated from reaction product gas to obtain DME. to recover. The method is as follows. After the reduction activation process of the catalyst is completed, the flow rate control valves f1 and f2 are closed. Then, the gas switching valve is changed as follows. C1 so that the CO 2 line 7 leads to 7a
2 is operated so that the CO 2 line 7a leads to 7 ′, and then C3 is connected to the synthesis gas line 2 connected to the outlet of the gas mixer M1 to 2a. Natural gas 14 'is reformed with water vapor 15' to produce makeup gas 1'having H 2 and CO as main components. Makeup gas 1'and recycled gas 7a "
And DM mixed in the gas mixer M1 and adjusted in this way
E synthesis gas 2'is fed to reactor R1. DME synthesis is performed in the reactor R1 under predetermined reaction conditions. The reaction product gas 3 ′ flowing out from the reactor R1 includes reaction products such as dimethyl ether and CO 2 , reaction intermediates such as methanol and water, unreacted gases H 2 and CO, and a small amount of impurity gas in natural gas. It is included. First, the reaction product gas 3'is added to the methanol / water separator S1.
At this point, for example, the condensation temperature difference is used for the treatment to separate methanol and water 4 '. Next, the reaction product gas 5'is treated in the unreacted gas separator S2 by utilizing, for example, a condensation temperature difference or a chemical absorption process to separate unreacted H 2 and CO-based recycled gas 7'and recycle it. Flow to gas line 7. On the other hand, DME and CO 2 6 ′ separated from the recycled gas 7 ′ enter the CO 2 separator S 3.

【0026】一方、ジメチルエーテル及びCO2 6’
は、CO2 分離器S3に入りリサイクルCO2 8a’が
分離・回収される。リサイクルCO2 8a’はCO2
留タンクT2にストックされる。そして、触媒の還元活
性化処理に際し、触媒還元ガス13a’の還元性能マイ
ルド化用ガスとして、適宜使用される。 CO2 を分離されたDME9’は成品として回収され
る。 一方、未反応ガス分離器S2で分離されたリサイクル
ガス7’中には、メタン等の微量ガス生成物や未反応ガ
ス分離器で分離されなかったCO2 等が混じっている。
これらのガス成分がリサイクルガス中に徐々に蓄積する
と、その結果CO転化率が次第に低下する。従って、C
O転化率を所定の水準に維持するために、従来、リサイ
クルガス7’を一部引き抜きパージし、反応原料成分以
外のガスのリサイクルガス中への蓄積を防止するが、こ
の発明においては、引き抜いたリサイクルガス7’をリ
サイクルガス貯留ライン11に流し、リサイクルガス貯
留タンクT1にストックする。そして、前述した通り、
触媒の還元活性化処理における還元ガスとして利用す
る。
On the other hand, dimethyl ether and CO 2 6 '
Enters the CO 2 separator S3, and the recycled CO 2 8a 'is separated and collected. The recycled CO 2 8a ′ is stocked in the CO 2 storage tank T2. Then, in the reduction activation treatment of the catalyst, it is appropriately used as a reducing performance mild gas of the catalyst reducing gas 13a '. DME 9 ′ from which CO 2 has been separated is recovered as a product. On the other hand, in the recycled gas 7 ′ separated by the unreacted gas separator S2, trace gas products such as methane and CO 2 which has not been separated by the unreacted gas separator are mixed.
When these gas components are gradually accumulated in the recycled gas, the CO conversion rate gradually decreases as a result. Therefore, C
In order to maintain the O conversion rate at a predetermined level, conventionally, a part of the recycle gas 7'is withdrawn and purged to prevent accumulation of gas other than the reaction raw material components in the recycle gas. The recycled gas 7'is supplied to the recycled gas storage line 11 and stocked in the recycled gas storage tank T1. And, as mentioned above,
It is used as a reducing gas in the catalytic reduction activation process.

【0027】なお、触媒の還元活性化処理における還元
ガスとしては、図3に示した従来のジメチルエーテルの
製造装置におけるリサイクルパージガス10’をそのま
ま利用してもよい。リサイクルパージガス10’中には
前述した通り、一酸化炭素及び水素の他に、未反応ガス
分離器S2の運転条件により、CO2 が5〜20vol.%
含まれる場合があるからである。
The recycle purge gas 10 'in the conventional dimethyl ether producing apparatus shown in FIG. 3 may be used as it is as the reducing gas in the reduction activation treatment of the catalyst. As described above, in the recycle purge gas 10 ', CO 2 is 5 to 20 vol.% Depending on the operating conditions of the unreacted gas separator S2 in addition to carbon monoxide and hydrogen.
This is because it may be included.

【0028】(触媒)ジメチルエーテル合成の反応器R
1で使用する触媒としては、上述した反応(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。これら触媒を混
合して使用する。
(Catalyst) Reactor R for dimethyl ether synthesis
As the catalyst used in 1, the above-mentioned reaction (1)-
In order to proceed each reaction of (3) to synthesize DME,
Using a methanol synthesis catalyst and a methanol dehydration catalyst,
Optionally, an aqueous shift reaction catalyst is added. These catalysts are mixed and used.

【0029】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 industrially used 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.

【0030】上記三触媒の混合割合は、特に限定する必
要はなく、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。但し、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を0.1〜5程
度、望ましくは0.2〜2程度と、水性ガス触媒を0.
2〜5程度、望ましくは0.5〜3程度とを混合する。
メタノール合成触媒と水性ガスシフト触媒とを同一物質
とし、メタノール合成触媒に水性ガスシフト触媒を兼ね
させる場合には、両触媒を合算した量のメタノール合成
触媒を用いるものとする。
The mixing ratio of the above three catalysts is not particularly limited and may be appropriately selected according to the type of each component, reaction conditions and the like. However, usually, the weight ratio of methanol dehydration catalyst to methanol synthesis catalyst 1 is about 0.1 to 5, preferably about 0.2 to 2, and water gas catalyst is 0.
2 to 5 and preferably about 0.5 to 3 are mixed.
When the methanol synthesis catalyst and the water gas shift catalyst are the same substance and the methanol synthesis catalyst also serves as the water gas shift catalyst, the total amount of both catalysts is used.

【0031】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
程度に粉砕しのものがよい。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 size is 300 μm or less, preferably 1 to 200 μm, more preferably 10 to 150 μm.
It should be crushed to some extent. 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.

【0032】(媒体油)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、エステル及びケトン、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。
(Medium Oil) When using a slurry bed reactor, the medium oil must be one that can maintain a stable liquid state under the reaction conditions. For example, aliphatic, aromatic and alicyclic hydrocarbons, alcohols, ethers, esters and ketones, and mixtures of these compounds are used. The amount of the catalyst to be present in the solvent can be appropriately determined depending on the type of the solvent, the reaction conditions and the like, but is usually desirable to be about 1 to 50% by weight based on the solvent.

【0033】(反応条件)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、10〜300Kg/cm2 Gの範囲内、特に
望ましくは20〜70Kg/cm2 Gの範囲内がよい。
反応圧力が10Kg/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、昇熱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、1
00〜50000Nl/kg・hが望ましく、特に50
0〜30000Nl/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。
(Reaction conditions) As the reaction conditions in the slurry bed reactor, the reaction temperature is preferably in the range of 150 to 400 ° C, and particularly preferably in the range of 250 to 350 ° C. Even if the reaction temperature is lower than 150 ° C. or higher than 400 ° C., the conversion rate of CO in the raw material gas is low. The reaction pressure is preferably in the range of 10 to 300 Kg / cm 2 G, particularly preferably in the range of 20 to 70 Kg / cm 2 G.
Required reaction pressure 10 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, a large amount of energy for Noborinetsu So not economical. Space velocity (catalyst 1kg
The supply rate of the raw material gas in the standard state is 1
0-50000 Nl / kg · h is desirable, especially 50
0 to 30000 Nl / kg · h is desirable. When the space velocity is higher than 50000 Nl / kg · h, the CO conversion becomes low, while when it is lower than 100 Nl / kg · h, the reactor becomes extremely large, which is not economical.

【0034】こうして、反応器R1で得られる反応生成
ガス3’の成分組成は、C−mol%単位で、DME:
5〜20%、CO2 :5〜30%、CO:20〜50
%、H 2 :20〜50%、CH3 OH:1〜10%、H
2 O:1〜10%、CH4 :0〜5%及びその他:数%
程度以下である。
Reaction product thus obtained in the reactor R1
The composition of the gas 3'is C-mol%, and DME:
5-20%, CO2: 5-30%, CO: 20-50
%, H 2: 20-50%, CH3OH: 1-10%, H
2O: 1-10%, CHFour: 0-5% and others: several%
It is below the level.

【0035】[第2実施態様]図2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他の例のフロー
シートを示す。図2において18は原料ガスメークア
ップコンプレッサー、R1はジメチルエーテルの合成反
応を行う反応器、23は反応器R1から排出された反応
生成物から未反応ガスを分離する生成物分離器である
そして、この製造装置には、合成反応に用いる触媒を還
元活性化処理し、処理された触媒を反応器R1へ供給す
るための還元処理反応塔R3が設けられている還元処
理反応塔R3には、触媒スラリータンク24から低圧ス
ラリーポンプ25を介してスラリー状態の触媒(反応器
R1で使用される高沸点媒体油の中に懸濁させたもの)
を供給するスラリーラインが設けられている又、還元
処理反応塔R3の下部には、生成物分離器23で分離さ
れた未反応ガスを反応器R1へ供給するリサイクルガス
ラインから分岐されたガスライン7bが接続されてお
り、流量調整弁f3を介して未反応ガスが供給されるよ
うになっている又、還元処理反応塔R3の上部に接続
されたオフガスライン16には、塔内の圧力を調整する
ための圧力調整弁A1が設けられている又、オフガス
ライン16には、原料ガスメークアップコンプレッサー
18の吐出側のメークアップガスラインから分岐された
ガスラインが接続されており、必要に応じて還元処理反
応塔R3内の圧力を反応器R1の入口側の圧力まで高め
ることができるようになっている又、還元処理反応塔
R3の下部と反応器R1の間には、スラリーライン20
が設けられており、還元処理された触媒スラリーが圧力
調整弁を介して反応器R1へ供給されるようになってい
22は高圧スラリーポンプ、21は加熱器である
[Second Embodiment] FIG. 2 shows a flow sheet of another example of the dimethyl ether producing apparatus for carrying out the method of the present invention. In FIG. 2 , 18 is a source gas make-up.
Up compressor, R1 is a synthetic reaction of dimethyl ether
A reactor for performing reaction, 23 is a reaction discharged from the reactor R1
It is a product separator for separating unreacted gas from products .
Then, the catalyst used in the synthesis reaction is returned to this manufacturing device.
The original activation treatment is performed, and the treated catalyst is supplied to the reactor R1.
A reduction treatment reaction tower R3 is provided for this purpose . Return shop
The physical reaction tower R3 has a low pressure spray from the catalyst slurry tank 24.
A catalyst in a slurry state (reactor) via the rally pump 25
Suspended in the high boiling point medium oil used in R1)
Is provided for supplying the slurry . Also, reduction
A product separator 23 separates the lower portion of the processing reaction tower R3.
Recycled gas that supplies the unreacted gas to the reactor R1
Gas line 7b branched from the line is connected
The unreacted gas is supplied via the flow rate adjusting valve f3.
Growling . Also connected to the upper part of the reduction treatment reaction tower R3
The pressure in the tower is adjusted to the off gas line 16
A pressure adjusting valve A1 is provided for this purpose . Also, off gas
In line 16, raw gas make-up compressor
18 branched off from the makeup gas line on the discharge side
A gas line is connected, and if necessary, reduction treatment
Increase the pressure in the tower R3 to the pressure on the inlet side of the reactor R1
You can do it . Also, reduction treatment reaction tower
A slurry line 20 is provided between the lower part of R3 and the reactor R1.
Is installed and the reduced catalyst slurry is
It is supplied to the reactor R1 via a regulating valve.
It 22 is a high-pressure slurry pump, and 21 is a heater .

【0036】上記装置で還元活性化処理を行うと共に、
還元の終了した触媒スラリーを高圧スラリーポンプ22
で反応器R1に供給すると同時に、反応器内部の失活触
媒を高圧弁A4を介して、反応器R1外に抜き出すこと
によって、運転状態を維持しながら反応器R1内の触媒
を交換することができる。
In addition to performing the reduction activation process with the above apparatus,
The high-pressure slurry pump 22 uses the catalyst slurry after the reduction.
At the same time that the deactivated catalyst inside the reactor is withdrawn via the high-pressure valve A4 to the outside of the reactor R1, the catalyst inside the reactor R1 can be replaced while maintaining the operating state. it can.

【0037】〔還元活性化〕DME合成プロセスからの
リサイクルガス(未反応ガス)は、主成分として未反応
の原料水素、一酸化炭素ガスと共に、DME合成反応で
生成した二酸化炭素も多量に含まれている。二酸化炭素
は酸化性のガスであるため、水素及び一酸化炭素の還元
性ガスの還元性能をマイルドなものとしている。従っ
て、還元活性化処理に必要なマイルドな還元性能をもつ
還元性ガスとして、窒素等の不活性ガスを使用すること
なく触媒スラリーの還元処理に使用できる。
[Reduction activation] Recycle gas (unreacted gas) from the DME synthesis process contains unreacted raw material hydrogen and carbon monoxide gas as main components, and a large amount of carbon dioxide produced in the DME synthesis reaction. ing. Since carbon dioxide is an oxidizing gas, the reducing performance of reducing gases such as hydrogen and carbon monoxide is mild. Therefore, the reducing gas having a mild reducing performance required for the reduction activation treatment can be used for the reduction treatment of the catalyst slurry without using an inert gas such as nitrogen.

【0038】DME合成反応の圧力条件は、上述したと
おり30〜50kg/cmG以上の高圧であるが、上
記実施態様の方法を用い還元処理反応塔R3に接続さ
れているコンプレッサー18の吐き出し部からのガスラ
インと、スラリーライン20を閉の状態にして生成物
分離器23で分離されたリサイクルガス(未反応ガス)
を還元処理反応塔R3に供給すれば、10kg/cm
G程度に圧力調整しながら、所定の流量の未反応ガスを
還元処理反応塔へ送入することができるこのため、還
元ガスを10kg/cmG程度まで昇圧する手段を設
けることなく未反応ガスを還元処理反応塔R3へ供給
することができるこのようにして、DME合成運転中
に同時に、新しい触媒の還元処理を行うことができる。
The pressure conditions of DME synthesis reaction, is a 30 to 50 kg / cm 2 G or more high pressure as described above, using the method of the above embodiments, is connected to a reduction treatment reactor R3
Gas from the discharge part of the compressor 18
In and the slurry line 20 in a closed state , the product
Recycled gas (unreacted gas) separated by the separator 23
Is supplied to the reduction treatment reaction tower R3 , 10 kg / cm 2
While adjusting the pressure to about G, a predetermined flow rate of unreacted gas
It can be fed into the reduction treatment reaction tower . For this reason
A means for increasing the pressure of the original gas to about 10 kg / cm 2 G is installed.
Without reaction, supply unreacted gas to the reduction treatment reaction tower R3
You can do it . In this way, the reduction treatment of the new catalyst can be simultaneously performed during the DME synthesis operation.

【0039】還元処理終了後は、DME合成反応器内部
の失活した触媒の交換が必要となったとき、還元処理反
応塔の還元ガス入・出のガスラインを徐々に開け、コン
プレッサー吐出圧力で還元処理反応塔を加圧する。原料
ガスメイクアップガスコンプレッサー吐出圧力は、DM
E合成反応器の反応圧力より必ず数〜数十Kg/cm 2
G高いため、還元触媒反応塔が加圧された後は、塔の下
部からのスラリーラインの弁を徐々に開とすれば、高圧
スラリーポンプ等を用いることなく自圧で還元処理反応
塔から還元の終了した触媒スラリーがDME合成反応器
に流入することとなる。
After the reduction treatment, inside the DME synthesis reactor
When it becomes necessary to replace the deactivated catalyst of the
Gradually open the reducing gas inlet / outlet gas line in the tower,
The reduction treatment reaction tower is pressurized with the presser discharge pressure. material
Gas make-up gas compressor discharge pressure is DM
E Several to several tens of Kg / cm more than the reaction pressure of the E synthesis reactor 2
Since the G is high, after the reduction catalyst reaction tower is pressurized,
If the valve of the slurry line from the
Reduction treatment reaction by self pressure without using slurry pump etc.
The catalyst slurry that has been reduced from the tower is the DME synthesis reactor
Will flow into.

【0040】失活した触媒と新しい触媒との反応器内部
での混合を避けるため、触媒の交換作業ではDME合成
反応器にある古い触媒の一部又は大部分をスラリーの状
態でDME合成反応器外に抜き出した後、新しい触媒ス
ラリーをDME合成反応器に装入する方法が望ましい。
DME合成反応は強い発熱反応であるので、触媒スラリ
ーを反応器から抜き出すにしたがい発生している反応の
熱量が減少するため、この触媒抜き出し作業によって反
応器が暴走反応を起こすようなことはない。
In order to avoid mixing of the deactivated catalyst with the new catalyst inside the reactor, part or most of the old catalyst in the DME synthesis reactor is slurried in the DME synthesis reactor in the catalyst replacement work. A method in which a new catalyst slurry is charged into the DME synthesis reactor after being taken out is preferable.
Since the DME synthesis reaction is a strongly exothermic reaction, the amount of heat of the reaction that occurs as the catalyst slurry is withdrawn from the reactor is reduced, and thus the catalyst withdrawal operation does not cause a runaway reaction in the reactor.

【0041】新しく供給するスラリーは、DME合成反
応器の運転の連続性を維持するために、予熱しながらD
ME合成反応器に装入してもよい。
The freshly fed slurry was preheated to D while maintaining the continuous operation of the DME synthesis reactor.
It may be charged into the ME synthesis reactor.

【0042】[0042]

【実施例】次に、この発明を実施例により更に説明す
る。本発明方法の実施例として、図4に示すような、図
1に示した装置に準じた実験室規模のジメチルエーテル
合成装置を用い、リサイクルパージガス単味を触媒の還
元活性化のための還元性ガスとして用いた試験を行なっ
た。また、比較例として、還元性ガスの還元性能をマイ
ルド化するのに窒素を用いたH2 とCOとN 2 とからな
る混合ガスを用いた場合について試験した。
EXAMPLES Next, the present invention will be further described with reference to examples.
It As an example of the method of the present invention, a diagram as shown in FIG.
Laboratory scale dimethyl ether based on the equipment shown in 1.
Use the synthesizer to return the recycled purge gas alone to the catalyst.
Performed a test using as a reducing gas for original activation
It was As a comparative example, the reducing performance of reducing gas was
H using nitrogen to convert2And CO and N 2Tokara
The test was performed using a mixed gas of

【0043】表1及び2に、実施例及び比較例の各場合
における、触媒の還元活性化の試験条件、及びジメチル
エーテル合成の試験条件をそれぞれ示す。そして、表3
に、実施例及び比較例の場合における還元処理触媒の反
応成績を示す。
Tables 1 and 2 show the test conditions for the reduction activation of the catalyst and the test conditions for the synthesis of dimethyl ether in each case of Examples and Comparative Examples. And Table 3
The reaction results of the reduction treatment catalysts in Examples and Comparative Examples are shown in FIG.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】[0046]

【表3】 [Table 3]

【0047】反応は、内径90mm、高さ2000mm
のスラリー床型反応器を用い、反応器内に平均粒径が約
50ミクロンの銅−亜鉛−アルミニウム系触媒と、銅−
アルミニウム系触媒とを重量比で2:1の割合で混合し
た微粉末触媒1100gをnヘキサデカン7600gに
懸濁させたスラリー触媒層に、DME合成主原料ガスを
流通させて行ない、反応生成物はガスクロマトグラフィ
ーで分析した。
The reaction has an inner diameter of 90 mm and a height of 2000 mm.
The slurry-bed reactor of No. 1 is used, and a copper-zinc-aluminum-based catalyst having an average particle size of about 50 microns and a copper-
A DME synthesis main raw material gas is circulated through a slurry catalyst layer in which 1100 g of a fine powder catalyst prepared by mixing an aluminum-based catalyst in a weight ratio of 2: 1 is suspended in 7600 g of n-hexadecane, and a reaction product is a gas. It was analyzed by chromatography.

【0048】上記結果により、実施例と比較例とを比較
すると、実施例の触媒活性化方法での十分なジメチルエ
ーテル合成の反応成績を収めていることがわかる。
From the above results, it can be seen from the comparison between the example and the comparative example that sufficient reaction results for dimethyl ether synthesis are obtained by the catalyst activation method of the example.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
触媒還元ガスの昇圧コンプレッサー、触媒スラリー用の
高圧スラリーポンプ等を用いることなく、また、プラン
ト外よりの窒素等の不活性ガスを大量に入手することな
く、且つ、運転を中断して反応器を開放して触媒の交換
を行なうといった作業無しに、運転状態を維持しつつ触
媒スラリーの還元処理とDME合成反応器内の触媒スラ
リーの交換とを行なうことが可能となる。こうしたジメ
チルエーテル合成触媒の還元活性化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,
Without using a booster compressor for catalyst reducing gas, a high-pressure slurry pump for catalyst slurry, etc., and without obtaining a large amount of inert gas such as nitrogen from outside the plant, and suspending the operation of the reactor. It becomes possible to carry out the reduction treatment of the catalyst slurry and the exchange of the catalyst slurry in the DME synthesis reactor while maintaining the operating state without the work of opening and exchanging the catalyst. A method for reducing and activating such a dimethyl ether synthesis catalyst can be provided, and industrially useful effects are brought about.

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

【図1】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 method of the present invention.

【図2】この発明の方法を実施するジメチルエーテル製
造装置の他の例のフローシートである。
FIG. 2 is a flow sheet of another example of a dimethyl ether production apparatus for carrying out the method of the present invention.

【図3】従来の一酸化炭素及び水素を主成分とする合成
ガスから、ジメチルエーテルを直接合成するために使用
される製造装置の一例を示すフローシートである。
FIG. 3 is a flow sheet showing an example of a manufacturing apparatus used for directly synthesizing dimethyl ether from a conventional synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen as main components.

【図4】本発明の実施例を用いた実験装置の概略フロー
シートである。
FIG. 4 is a schematic flow sheet of an experimental device using an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 メイクアップガスライン 1’メイクアップガス 2、2a 合成ガスライン 2’合成ガス 3 反応生成ガスライン 3’反応生成ガス 4 メタノール・水ライン 4’メタノール及び水 5 反応生成ガスライン(含DME、CO2 ) 5’反応生成ガス(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’、7a”、7b’リサイクルガス 8a CO2 リサイクルライン 8a’ リサイクルCO2 8b CO2 廃棄ライン 8b’ 廃棄CO2 9 DMEライン 9’ DME 10 パージライン 10’ パージガス 11 リサイクルガス貯留ライン 11’ リサイクルガス 12 混合ガスライン 12’ 混合ガス 13、13a 還元ガスライン 13’、13a’還元ガス 14 天然ガスライン 14’ 天然ガス 15 水蒸気ライン 15’ 水蒸気 16 オフガスライン 17 メイクアップガスライン 18 原料ガスメイクアップコンプレッサー 19 吐き出し口 20 スラリーライン 21 加熱器 22 高圧スラリーポンプ 23 生成物分離器 24 触媒スラリータンク 25 スラリー低圧ポンプ 26 リサイクルコンプレッサー 27 ガスクロマトグラフィー R1 反応器(DME合成) R2 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 T1 リサイクルガス貯留タンク T2 CO2 貯留タンク f1、f2 流量制御弁 f3、f4、f5 流量調整弁 M1、M2 ガス混合器 C1、C2、C3 ガス切替え器 A1、A2、A3 圧力調整弁 A4 降圧弁1 Makeup gas line 1'Makeup gas 2, 2a Syngas line 2'Syngas 3 Reaction product gas line 3'Reaction product gas 4 Methanol / water line 4'Methanol and water 5 Reaction product gas line (including DME, CO 2 ) 5'reaction product gas (including DME, CO 2 ) 6 DME / CO 2 line 6'DME and CO 2 7, 7a recycle gas line 7 ', 7a', 7a ", 7b 'recycle gas 8a CO 2 recycle line 8a 'recycled CO 2 8b CO 2 disposal line 8b' waste CO 2 9 DME line 9 'DME 10 purge line 10' purge 11 recycle gas reservoir line 11 'recycle gas 12 mixed gas line 12' a mixed gas 13,13a reducing gas line 13 ', 13a' reducing gas 14 natural gas line 14 'natural gas 15 steam line 15' steam 1 6 Off-gas line 17 Make-up gas line 18 Raw-material gas make-up compressor 19 Discharge port 20 Slurry line 21 Heater 22 High-pressure slurry pump 23 Product separator 24 Catalyst slurry tank 25 Slurry low-pressure pump 26 Recycle compressor 27 Gas chromatography R1 reactor (DME synthesis) R2 reformer S1 methanol / water separator S2 DME / CO 2 separator S3 CO 2 separator T1 recycled gas storage tank T2 CO 2 storage tanks f1, f2 flow control valves f3, f4, f5 flow control valve M1, M2 gas mixers C1, C2, C3 gas selectors A1, A2, A3 pressure adjusting valve A4 pressure reducing valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C07C 43/06 C07C 43/06 (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 特開 昭60−261540(JP,A) 特開 昭53−79811(JP,A) 特開 平3−181435(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 38/74 C07B 61/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C07C 43/06 C07C 43/06 (72) Inventor Keiji Tomura 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Within Nippon Kokan Co., Ltd. ( 56) References JP-A-60-261540 (JP, A) JP-A-53-79811 (JP, A) JP-A-3-181435 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B01J 21/00-38/74 C07B 61/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一酸化炭素と水素とを含む合成ガスを触
媒を用いて反応させ、ジメチルエーテルを合成する際
用いる触媒の還元活性化方法であって、ジメチルエーテ
ルの合成反応器から排出された反応ガスから分離された
未反応ガスである一酸化炭素と水素とを含むリサイクル
ガスを、ジメチルエーテル合成反応に用いる触媒を還元
活性化処理する際の還元剤として用いることを特徴とす
るジメチルエーテル合成触媒の還元活性化方法。
The method according to claim 1 syngas containing carbon monoxide and hydrogen are reacted with a catalyst, in the synthesis of dimethyl ether
A method for reducing and activating a catalyst to be used , comprising recycling of unreacted carbon monoxide and hydrogen separated from a reaction gas discharged from a dimethyl ether synthesis reactor.
Gas reduces catalyst used for dimethyl ether synthesis reaction
A method for reducing and activating a dimethyl ether synthesis catalyst, which is used as a reducing agent during activation treatment .
【請求項2】2. リサイクルガスをジメチルエーテル合成Dimethyl ether synthesis from recycled gas
反応に用いる触媒を還元活性化処理する際の還元剤としAs a reducing agent for the reduction activation of the catalyst used in the reaction
て用いる際に、前記リサイクルガスに、前記リサイクルWhen used as a recycled gas,
ガス分離後の工程で分離された二酸化炭素を主成分とすThe main component is carbon dioxide separated in the process after gas separation.
るガスを加えることを特徴とする請求項1に記載のジメThe gas according to claim 1, wherein a gas is added.
チルエーテル合成触媒の還元活性化方法。Method for reductive activation of chill ether synthesis catalyst.
【請求項3】3. 一酸化炭素と水素とを含む合成ガスを触Touch syngas containing carbon monoxide and hydrogen
媒を用いてジメチルエーテル合成反応を行わせ、合成反A dimethyl ether synthesis reaction is performed using
応器から排出された反応ガスから分離された未反応ガスUnreacted gas separated from the reaction gas discharged from the reactor
を前記合成反応器へ循環させるジメチルエーテル合成装A dimethyl ether synthesis system for circulating the dimethyl ether to the synthesis reactor
置に付設され、前記合成反応に用いる触媒の還元処理装Equipment for reducing the catalyst used in the synthesis reaction.
置であって、前記触媒を還元活性化処理する還元処理反And a reduction treatment counter for reducing and activating the catalyst.
応塔が設けられ、この還元処理反応塔に、触媒を供給すA reaction tower is provided to supply a catalyst to this reduction treatment reaction tower.
るラインと、前記合成反応器に繋がるリサイクルガスラLine and the recycling gas line connected to the synthesis reactor
インから分岐されたガスラインと、還元処理された触媒Gas line branched from the in, and reduction treated catalyst
を前記合成反応器へ送るラインとが接続され、前記ジメIs connected to a line for sending the
チルエーテル合成装置の運転中に前記合成反応に用いるUsed in the synthesis reaction while the chill ether synthesizer is operating
触媒の還元処理を行うことが可能に構成されたジメチルDimethyl configured to enable catalytic reduction treatment
エーテル合成触媒の還元処理装置。Reduction treatment equipment for ether synthesis catalysts.
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