JPH0235684B2 - METANOORUKARANOSUISOSEIZOHO - Google Patents

METANOORUKARANOSUISOSEIZOHO

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JPH0235684B2
JPH0235684B2 JP14662085A JP14662085A JPH0235684B2 JP H0235684 B2 JPH0235684 B2 JP H0235684B2 JP 14662085 A JP14662085 A JP 14662085A JP 14662085 A JP14662085 A JP 14662085A JP H0235684 B2 JPH0235684 B2 JP H0235684B2
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methanol
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reactor
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Senji Takenaka
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Koji Tamura
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はメタノールからの水素製造法に関し、
詳しくは多段の反応器を用い、第1段反応器のメ
タノールとスチームの供給比を特定し、かつ第1
段反応器と第2段以降の反応器にスチームを特定
割合で分割供給することによつて、反応を低温で
行なえるようにして、得られる水素ガスの収率を
向上すると共に反応に必要な消費エネルギーを低
減し得るメタノールからの水素製造法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing hydrogen from methanol,
In detail, using a multi-stage reactor, specify the methanol and steam supply ratio of the first stage reactor, and
By dividing and supplying steam at a specific ratio to the stage reactor and the second and subsequent stage reactors, the reaction can be carried out at low temperatures, improving the yield of hydrogen gas obtained and also increasing the amount of hydrogen gas necessary for the reaction. This invention relates to a method for producing hydrogen from methanol that can reduce energy consumption.

[従来の技術] 従来、メタノールを原料として水素を得る方法
としては、メタノールの水蒸気改質法等が知られ
ている。例えばメタノールの水蒸気改質法はメタ
ノールとスチームを次のように反応させせ行なう
ものである。
[Prior Art] Conventionally, as a method of obtaining hydrogen using methanol as a raw material, a steam reforming method of methanol is known. For example, the steam reforming method for methanol involves reacting methanol and steam as follows.

CH3OH+H2O→3H2+CO2 −11.86kcal/mol ………(1) このような水蒸気改質法には種々のものが知ら
れているが、例えば特開昭59−39701号公報に開
示されている。
CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 −11.86 kcal/mol ………(1) Various steam reforming methods are known, but for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-39701 describes Disclosed.

特開昭59−39701号公報に開示された水蒸気改
質法は、外部加熱型主反応器と断熱型副反応器の
2段の反応器を用い、主反応器用加熱炉と副反応
器用予熱器とを共用することにより副反応器の温
度を制御することを特徴とする方法である。
The steam reforming method disclosed in JP-A-59-39701 uses two reactors: an externally heated main reactor and an adiabatic side reactor, and a heating furnace for the main reactor and a preheater for the side reactor. This method is characterized in that the temperature of the side reactor is controlled by sharing the same.

しかし従来知られているメタノールの水蒸気改
質法においては、いずれの方法にも後述する問題
があるため、スチームの供給量や消費エネルギー
を大きくすることなく、十分に水素ガスの収率を
向上することはできない。
However, in the conventionally known steam reforming methods for methanol, each method has the problems described below, so it is difficult to sufficiently improve the yield of hydrogen gas without increasing the amount of steam supplied or energy consumption. It is not possible.

[発明の解決しようとする問題点] メタノールの水蒸気改質法においては、水素ガ
スの収率を向上させる方法としては、メタノール
とスチームを反応させるにあたつてメタノールの
供給量に対してスチームを過剰に供給して反応を
行なわせる方法、すなわちスチーム供給量の総
量/メタノールの供給量の総量の比(以下、S/
M比という)を大きくする方法が考えられる。し
かしこの方法では工業的規模で実施した場合にス
チーム使用量が多すぎて経済上不利である。
[Problems to be solved by the invention] In the methanol steam reforming method, a method for improving the yield of hydrogen gas is to increase the amount of steam relative to the amount of methanol supplied when reacting methanol and steam. A method of carrying out the reaction by supplying excess amount, that is, the ratio of the total amount of steam supplied/total amount of methanol supplied (hereinafter referred to as S/
One possible method is to increase the M ratio. However, when carried out on an industrial scale, this method requires too much steam and is economically disadvantageous.

また、メタノールの水蒸気改質反応を低温で行
なうことによつて水素ガスの収率を向上させるこ
とができることが知られている。しかし通常用い
られているS/M比をもつて単に反応温度を下げ
ていくと、露点に近付いた時に触媒の細孔中でス
チームの毛管凝縮が起こり、所望の低温までに反
応温度を下げることができない。例えば前述の特
開昭59−39701号公報記載のメタノールの水蒸気
改質法では、特に低温で反応を行なうことについ
ては何ら考慮されておらず、例えば実施例におい
ては300℃以上の高温で反応を行なつている。従
つてこの方法では、通常のS/M比(例えば0.5
〜7.0)をもつて200℃程度の低温で反応を行なう
と主反応器内の触媒でスチームの毛管凝縮が起こ
る。S/M比を小さくすれば露点は下がるもの
の、スチーム供給量が少なくなるため逆に水素ガ
スの収率が下がる。また特殊な高活性触媒を用い
れば低温で反応させることもできるが、この触媒
は一般に高価なため工業的には適当でない。
It is also known that the yield of hydrogen gas can be improved by carrying out the steam reforming reaction of methanol at low temperatures. However, if the reaction temperature is simply lowered using the commonly used S/M ratio, capillary condensation of steam will occur in the pores of the catalyst when the dew point is approached, making it difficult to lower the reaction temperature to the desired low temperature. I can't. For example, in the steam reforming method for methanol described in JP-A No. 59-39701, no consideration is given to carrying out the reaction at a particularly low temperature; for example, in the examples, the reaction is carried out at a high temperature of 300°C or higher. is being carried out. This method therefore requires a normal S/M ratio (e.g. 0.5
~7.0) and conduct the reaction at a low temperature of around 200°C, capillary condensation of steam occurs on the catalyst in the main reactor. If the S/M ratio is made smaller, the dew point will be lowered, but the amount of steam supplied will be reduced, and the yield of hydrogen gas will be reduced. Furthermore, the reaction can be carried out at low temperatures by using a special highly active catalyst, but this catalyst is generally expensive and therefore not suitable for industrial use.

以上のような事情から、工業的にメタノールの
水蒸気改質を行なうときは、特にS/M比を変え
ることなく低温で反応を行なうことのできる方法
が望まれている。
Under the circumstances described above, when carrying out steam reforming of methanol on an industrial scale, a method is desired which allows the reaction to be carried out at low temperatures without particularly changing the S/M ratio.

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもの
で、特にS/M比を変えることなく反応を低温で
行なえるようにして、得られる水素ガスの収率を
向上させると共に、反応に必要な消費エネルギー
を低減し得るメタノールからの水素製造法を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it improves the yield of hydrogen gas obtained by making it possible to carry out the reaction at low temperature without changing the S/M ratio, and also improves the yield of hydrogen gas necessary for the reaction. The purpose of this invention is to provide a method for producing hydrogen from methanol that can reduce energy consumption.

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意
研究した結果、反応器を多段に設け、第1段反応
器のスチーム供給量/メタノール供給量(以下、
S1/M1比という)を特定範囲とし、かつ第1段
反応器と第2段以降の各反応器に特定の割合でス
チームを分割供給することにより、各反応器内の
露点を下げることができることを見出し本発明に
到達した。
As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors installed reactors in multiple stages and determined that the amount of steam supplied to the first stage reactor/the amount of methanol supplied (hereinafter referred to as
The dew point in each reactor can be lowered by setting the S 1 /M 1 ratio in a specific range and supplying steam at a specific ratio to the first stage reactor and each reactor after the second stage. The present invention was achieved by discovering that this can be done.

[問題点を解決するための手段および作用] すなわち本発明は、多段に設けた反応器を用い
てメタノールから水素ガスを製造するメタノール
からの水素製造法であつて、 第1段反応器に、スチーム/メタノールが1.0
(モル比)未満となるように、メタノールおよび
スチームを供給すると共に、第1段反応器のスチ
ーム供給量/第2段以降の反応器のスチーム供給
量が1.0(モル比)以下となるようにスチームを分
割供給したことを特徴とするメタノールからの水
素製造法である。
[Means and effects for solving the problems] That is, the present invention is a method for producing hydrogen from methanol, in which hydrogen gas is produced from methanol using reactors provided in multiple stages, the first reactor having: Steam/methanol 1.0
Methanol and steam are supplied so that the amount of steam supplied to the first stage reactor/the amount of steam supplied to the second and subsequent reactors is less than 1.0 (mole ratio). This is a method for producing hydrogen from methanol, which is characterized by supplying steam in parts.

本発明においては、反応器内のS/M比を変え
ることなく、露点を下げることを特徴とするもの
で、このために反応器を多段式とし、かつ第1段
反応器のS1/M1比を特定し、第1段反応器と第
2段以降の反応器にスチームを特定割合で分割供
給するものである。
The present invention is characterized by lowering the dew point without changing the S/M ratio in the reactor, and for this purpose, the reactor is of a multistage type, and the S 1 /M of the first stage reactor is 1 ratio is specified, and steam is divided and supplied at a specific ratio to the first stage reactor and the second and subsequent stage reactors.

すなわち第1段反応器に供給するメタノールお
よびスチームは、S1/M1比が1.0未満(モル比)
で供給することが必要であり、第1段反応器のス
チーム供給量/第2段以降の反応器のスチームの
供給量(以下、スチーム供給比という)が1.0(モ
ル比)以下とすることが必要であり、好ましくは
0.5(モル比)以下である。これらのS1/M1比お
よびスチーム供給比の数値限定をした理由は次の
通りである。
In other words, methanol and steam supplied to the first stage reactor have an S 1 /M 1 ratio of less than 1.0 (molar ratio).
The steam supply amount to the first stage reactor/the steam supply amount to the second and subsequent reactors (hereinafter referred to as steam supply ratio) should be 1.0 (molar ratio) or less. necessary and preferably
It is 0.5 (molar ratio) or less. The reasons for limiting the S 1 /M 1 ratio and the steam supply ratio are as follows.

メタノールから水素を製造する場合に、メタノ
ールの水蒸気改質においては、(2)式の分解反応お
よび(3)式のCOシフト反応が並存し、前述の(1)式
の改質反応となる。また、水蒸気改質を行なわず
(2)式の分解反応および(3)式のCOシフト反応を
別々に行なうことも可能である。
When hydrogen is produced from methanol, the decomposition reaction of formula (2) and the CO shift reaction of formula (3) coexist in the steam reforming of methanol, resulting in the reforming reaction of formula (1) described above. Also, without steam reforming
It is also possible to carry out the decomposition reaction of formula (2) and the CO shift reaction of formula (3) separately.

CH3OH→CO+2H2 −21.7kcal/mol ………(2) CO+H2O→CO2H2 +9.84kcal/mol ………(3) この反応に関し、反応器を2段としたプロセス
について考察する。メタノール1モルに対して総
量でスチームaモル加えて反応させるとして、第
1段反応器にスチームaモルのうちxモルを、第
2段以降の反応器にスチームを(a−x)モルを
分割供給することとする。
CH 3 OH→CO+2H 2 −21.7kcal/mol ………(2) CO+H 2 O→CO 2 H 2 +9.84kcal/mol ………(3) Regarding this reaction, consider a process using two reactors. do. Assuming that a total of a mole of steam is added to react with 1 mole of methanol, x moles of the a mole of steam are added to the first stage reactor, and (ax) moles of steam are divided into the second and subsequent reactors. We will supply it.

先ず、第1段反応器内の反応は次のように起こ
る。
First, the reaction in the first stage reactor occurs as follows.

xCH3OH+xH2O→xCO2 +3xH2(1−x)CH3OH→(1 −x)CO+2(1x)H2 すなわち、添加したスチームxモルは、(1)式の
反応で全量消費され、残量メタノール(1−x)
モルは(2)式の反応で分解する。厳密には、化学平
衡が存在するので反応は完全に右側には進行しな
いが実質的には無視できる程度である。なお、x
が0の場合には(2)式の分解反応のみが起ることと
な。この時、もしxを1.0以上とするとスチーム
過剰の従来法と同様であり第1反応器内の露点を
下げることはできない。従つて、本発明ではS1
M1比が1.0未満であることが必要である。
xCH 3 OH + xH 2 O → xCO 2 +3xH 2 (1-x) CH 3 OH → (1-x) CO + 2 (1x) H 2 In other words, x moles of added steam are completely consumed in the reaction of equation (1), Remaining methanol (1-x)
Moles are decomposed by the reaction of equation (2). Strictly speaking, since a chemical equilibrium exists, the reaction does not proceed completely to the right, but it is practically negligible. In addition, x
When is 0, only the decomposition reaction of equation (2) will occur. At this time, if x is 1.0 or more, it is similar to the conventional method with excessive steam, and the dew point in the first reactor cannot be lowered. Therefore, in the present invention, S 1 /
It is necessary that the M 1 ratio is less than 1.0.

第2段以降の反応器には、分割スチーム(a−
x)モルおよび第1段反応器の出口ガスが供給さ
れることになるが、第1段反応器の出口ガスは
(3+x)モルとなつているので、第2段反応器
内のスチームの分圧は低くなり露点も低くなる。
The reactors from the second stage onwards are equipped with divided steam (a-
x) moles and the outlet gas of the first stage reactor will be supplied, but since the outlet gas of the first stage reactor is (3+x) moles, the fraction of steam in the second stage reactor will be The pressure will be lower and the dew point will also be lower.

さらに、全圧をπとすると第1段反応器のスチ
ームの分圧はxπ/(1+x)で、第2段以降の
反応器のそれは(a−x)π/(3+a)であ
る。ここで、スチーム凝縮の危険と第1段と第2
段以降の反応器と同等に分散させる場合が最も効
率良く両者の露点を下げることができるから、 xπ/(1+x)=(a−x)π/(3+a) としてaに通常供給されるスチームの量を代入す
れば最適のxの値が算出される。この式からメタ
ノールの水蒸気改質における一般のS/M比の範
囲である0.5〜7.0では、スチーム供給比を1.0以下
好ましくは0.5以下とすることが望ましい。
Further, assuming that the total pressure is π, the partial pressure of steam in the first stage reactor is xπ/(1+x), and that in the second and subsequent stage reactors is (ax)π/(3+a). Here, the danger of steam condensation and the
The dew point of both can be lowered most efficiently when the steam is distributed equally to the reactors after the stage, so the steam normally supplied to a is calculated as xπ/(1+x)=(a-x)π/(3+a). By substituting the quantities, the optimal value of x can be calculated. From this equation, in the general S/M ratio range of 0.5 to 7.0 in steam reforming of methanol, it is desirable to set the steam supply ratio to 1.0 or less, preferably 0.5 or less.

本発明においては、第1段反応器にスチームを
全く供給せずに、スチーム全量を第2段以降の反
応器に供給することもできる。この場合は、第1
段反応器内では実質的に前述の(2)式の分解反応の
みが起り、第2段以降の反応器内では(3)式のCO
シフト反応が起ることになる。従つて第2段以降
の反応器には第1段反応器の出口ガスである、
COおよび水素ガスが供給されるからスチームを
全量注入してもスチームの分圧を低くすることが
でき、露点を下げることができる。
In the present invention, the entire amount of steam can be supplied to the second and subsequent stage reactors without supplying any steam to the first stage reactor. In this case, the first
In the stage reactor, only the above-mentioned decomposition reaction of formula (2) occurs, and in the second and subsequent stage reactors, the CO decomposition reaction of formula (3) occurs.
A shift reaction will occur. Therefore, the outlet gas of the first stage reactor is used in the second and subsequent stage reactors.
Since CO and hydrogen gas are supplied, even if the entire amount of steam is injected, the partial pressure of steam can be lowered, and the dew point can be lowered.

以下、図面に基づいて本発明を具体的に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示すプロセスシー
トである。同図においては、原料メタノールはメ
タノール供給ライン1を通つて第1段反応器3に
供給される。この場合、点線で示されるごとく、
第2段反応器にメタノールを分割供給してもよ
い。一方スチームはスチーム供給ライン2を通つ
て、第1段反応器3および第2段反応器4に分割
供給される。第1段反応器3と加熱炉5の間には
ポンプ6を介して熱媒体循環ライン7が設けら
れ、第1段反応器3内が所定の温度となるように
されている。前述したスチームの毛管凝縮は露点
温度より約10℃高い温度から始まるので、本発明
においては反応を反応器内の露点温度より10〜50
℃高い温度で行なうことが必要である。本発明に
おいては、S1/M1比、スチーム供給比を適当に
調製することによつて、従来と同様のS/M比を
もつて原料を供給した時においても露点を80℃位
まで下げることができる。従つて本発明において
は、190〜300℃、好ましくは190〜250℃の低温で
反応を行なうことができる。なお反応は、圧力0
〜50Kg/cm2・G、銅系触媒の存在下において行な
われるのが好ましい。
FIG. 1 is a process sheet showing one embodiment of the present invention. In the figure, raw methanol is supplied to a first stage reactor 3 through a methanol supply line 1. In this case, as shown by the dotted line,
Methanol may be supplied in portions to the second stage reactor. On the other hand, steam is dividedly supplied to a first stage reactor 3 and a second stage reactor 4 through a steam supply line 2. A heat medium circulation line 7 is provided between the first stage reactor 3 and the heating furnace 5 via a pump 6, and the inside of the first stage reactor 3 is kept at a predetermined temperature. The capillary condensation of steam mentioned above starts at a temperature approximately 10°C higher than the dew point temperature, so in the present invention, the reaction is carried out at a temperature 10 to 50°C higher than the dew point temperature in the reactor.
It is necessary to carry out the process at a temperature higher than 10°C. In the present invention, by appropriately adjusting the S1 / M1 ratio and the steam supply ratio, the dew point can be lowered to around 80℃ even when raw materials are supplied with the same S/M ratio as before. be able to. Therefore, in the present invention, the reaction can be carried out at a low temperature of 190 to 300°C, preferably 190 to 250°C. Note that the reaction takes place at a pressure of 0.
~50 Kg/cm 2 ·G, preferably carried out in the presence of a copper-based catalyst.

次いで第2段反応器4には、第1段反応器3か
らの出口ガスが出口ガスライン8aを通つて供給
されると共に、スチームがスチーム供給ライン2
から供給される。また、所望によりメタノールが
メタノール供給ライン1から供給される。第2段
反応器4においては、Cu/Zn系触媒が好ましく
用いられ、温度、圧力等は第1段反応器と略同様
の条件とする。
Next, the outlet gas from the first stage reactor 3 is supplied to the second stage reactor 4 through the outlet gas line 8a, and the steam is supplied to the second stage reactor 4 through the steam supply line 2.
Supplied from. Further, methanol is supplied from the methanol supply line 1 if desired. In the second stage reactor 4, a Cu/Zn based catalyst is preferably used, and the conditions such as temperature and pressure are substantially the same as in the first stage reactor.

第2段反応器4からの出口ガスは、主成分とし
てH2およびCO2を含み、その他に少量の未反応
スチーム、未反応メタノールおよびCOを含んで
いる。この出口ガスは、出口ガスライン8bを通
りクーラー10および気液分離器11を介して
PSAシステム12に送られる。PSAシステム1
2においてはCO2や残留したCOが分離除去され、
水素ガスが精製される。
The outlet gas from the second stage reactor 4 contains H 2 and CO 2 as main components, and also contains small amounts of unreacted steam, unreacted methanol, and CO. This outlet gas passes through the outlet gas line 8b and passes through the cooler 10 and the gas-liquid separator 11.
Sent to PSA system 12. PSA system 1
In step 2, CO 2 and residual CO are separated and removed,
Hydrogen gas is purified.

次に、第1段反応器にはスチームを供給せずに
全量を第2段反応器に供給する方法について説明
する。
Next, a method of supplying the entire amount of steam to the second stage reactor without supplying steam to the first stage reactor will be explained.

第2図は、本発明においてスチーム全量を第2
段反応器に供給する実施例を示すプロセスシート
である。同図において、メタノールはメタノール
供給ライン1を通つて第1段反応器3に供給され
る。一方、スチームはスチーム供給ライン2を通
り、熱交換器9および蒸発器13を介して第2段
反応器4aのみに供給される。第2段反応器4a
においては前述の(3)式のCOシフト反応が起こる
ため反応熱を除去する必要がある。この反応熱の
除去は蒸発器13と第2段反応器4aの間に設け
られた水循環ライン14によつて行なう。その他
の設備については第1図のプロセスと略同様であ
る。
Figure 2 shows that in the present invention, the total amount of steam is
It is a process sheet showing an example of feeding to a stage reactor. In the figure, methanol is supplied to a first stage reactor 3 through a methanol supply line 1. On the other hand, steam passes through the steam supply line 2 and is supplied only to the second stage reactor 4a via the heat exchanger 9 and the evaporator 13. Second stage reactor 4a
In this case, the CO shift reaction of equation (3) described above occurs, so it is necessary to remove the reaction heat. This reaction heat is removed by a water circulation line 14 provided between the evaporator 13 and the second stage reactor 4a. Other equipment is approximately the same as the process shown in FIG.

第1図および第2図においては、反応器を2段
設けているだけであるが、本発明においては3段
以上設けることもできる。また本発明においては
反応器の型式は特に限定するものではないが、少
くとも第1段反応器は外部加熱型であることが好
ましい。さらに第2段目以降の反応器は、コスト
の面から断熱型反応器であることが望ましい。こ
の場合は、上述のごとく、メタノールの反応熱を
利用するために、メタノールの一部を第2段目以
降の断熱型反応器に分割供給するとよい。
In FIG. 1 and FIG. 2, only two stages of reactors are provided, but in the present invention, three or more stages can also be provided. Further, in the present invention, the type of reactor is not particularly limited, but it is preferable that at least the first stage reactor is an external heating type. Furthermore, it is desirable that the second and subsequent stage reactors be adiabatic reactors from the viewpoint of cost. In this case, as described above, in order to utilize the reaction heat of methanol, it is preferable to supply a portion of the methanol in portions to the adiabatic reactors in the second and subsequent stages.

[実施例] 以下、本発明を実施例および比較例に基づいて
説明する。なお、実施例1〜2については第1図
に示すと略同様のプロセスで反応を行ない、実施
例3〜4については第2図に示すと略同様のプロ
セスで反応を行なつた。また、比較例1は1段の
みの反応器を用いて反応を行なつた。
[Examples] The present invention will be described below based on Examples and Comparative Examples. Note that for Examples 1 and 2, reactions were carried out using substantially the same process as shown in FIG. 1, and for Examples 3 and 4, reactions were carried out using substantially the same process as shown in FIG. Furthermore, in Comparative Example 1, the reaction was carried out using only one stage reactor.

実施例 1 メタノール10Kg/hrおよびスチーム2.81Kg/hr
を、メタノール改質触媒30Kgを充填した外部加熱
型の第1段反応器に供給し、温度195〜200℃、圧
力15.5Kg/cm2・Gで反応を行ない、さらに第1段
反応器の出口ガスにH2O14.01Kg/hrを加えてメ
タノール改質触媒60Kgを充填した外部加熱型の第
2段反応器に供給し、195〜200℃、15.0Kg/cm2
Gに保ち反応を行なつた。
Example 1 Methanol 10Kg/hr and steam 2.81Kg/hr
is supplied to an externally heated first stage reactor filled with 30 kg of methanol reforming catalyst, and the reaction is carried out at a temperature of 195 to 200°C and a pressure of 15.5 kg/cm 2 G. 14.01Kg/hr of H 2 O was added to the gas and supplied to an externally heated second stage reactor filled with 60Kg of methanol reforming catalyst, and the mixture was heated at 195-200℃, 15.0Kg/cm 2 .
The reaction was carried out while maintaining the temperature at G.

第2段反応器の出口ガスを冷却し、未反応スチ
ームおよび未反応メタノールを凝縮除去したとこ
ろ、H274.8容量%、CO224.3容量%、CO0.9容量
%の組成のガスを27.7Nm3/hr得ることができ
た。この収率は反応開始後10時間経過しても変化
しなかつた。なお、第1段反応器入口の露点は
155℃で、第2段反応器入口のそれは160℃であつ
た。
When the outlet gas of the second stage reactor was cooled and unreacted steam and unreacted methanol were condensed and removed, a gas with a composition of 74.8% by volume of H 2 , 24.3% by volume of CO 2 and 0.9% by volume of CO was produced at 27.7Nm 3 /hr was able to be obtained. This yield did not change even after 10 hours had passed after the start of the reaction. Furthermore, the dew point at the inlet of the first stage reactor is
The temperature was 155°C, and that at the second stage reactor inlet was 160°C.

比較例 1 メタノール10Kg/hrおよびスチーム1.687Kg/
hrを、メタノール改質触媒90Kgを充填した外部加
熱型反応器に供給し、温度195〜200℃、圧力15.0
Kg/cm2・Gに保ち反応を行なつた。
Comparative example 1 Methanol 10Kg/hr and steam 1.687Kg/hr
hr was supplied to an externally heated reactor packed with 90 kg of methanol reforming catalyst at a temperature of 195-200℃ and a pressure of 15.0℃.
The reaction was carried out while maintaining the temperature at Kg/cm 2 ·G.

出口ガスを冷却して未反応スチームおよび未反
応メタノールを凝縮除去したところ、H274.9容
量%、CO224.9容量%、CO0.2容量%の組成のガ
スを、最初は20.2Nm3/hr得た。しかし、徐々に
取率が下がり5時間後にはほとんどガスは得られ
なくなつた。
When the outlet gas was cooled to condense and remove unreacted steam and unreacted methanol, a gas with a composition of 74.9% by volume of H 2 , 24.9% by volume of CO 2 and 0.2% by volume of CO was initially obtained at 20.2Nm 3 /hr. Ta. However, the yield gradually decreased and after 5 hours, almost no gas could be obtained.

実験終了後、反応器内の触媒を取出して観察し
たところ、細孔に水分が毛管凝縮していることが
確認された。なお、反応器入口の露点は187℃で
あつた。
After the experiment was completed, the catalyst inside the reactor was taken out and observed, and it was confirmed that water was capillary condensed in the pores. Note that the dew point at the inlet of the reactor was 187°C.

実施例 2 メタノール10Kg/hrおよびスチーム2.81Kg/hr
を、メタノール改質触媒30Kgを充填した外部加熱
型の第1段反応器に供給し、温度195〜200℃、圧
力15.5Kg/cm2・Gで反応を行ない、さらに第1段
反応器の出口ガスにメタノール3.6Kg/hrおよび
H2O20.12Kg/hrを加えてメタノール改質触媒130
Kgを充填した断熱型の第2段反応器に供給し、反
応器入口温度を195〜200℃、圧力を15.0Kg/cm2
Gに保ち反応を行なつた。この際、反応器出口温
度は195〜200℃であつた。
Example 2 Methanol 10Kg/hr and steam 2.81Kg/hr
is supplied to an externally heated first stage reactor filled with 30 kg of methanol reforming catalyst, and the reaction is carried out at a temperature of 195 to 200°C and a pressure of 15.5 kg/cm 2 G. Methanol 3.6Kg/hr and
Methanol reforming catalyst 130 by adding H 2 O20.12Kg/hr
Kg is supplied to an adiabatic second-stage reactor filled with 2 kg, and the reactor inlet temperature is set at 195-200°C and the pressure is set at 15.0 Kg/ cm2 .
The reaction was carried out while maintaining the temperature at G. At this time, the reactor outlet temperature was 195-200°C.

第2段反応器の出口ガスを冷却し、未反応スチ
ームおよび未反応メタノールを凝縮除去したとこ
ろ、H274.9容量%、CO224.8容量%、CO0.3容量
%の組成のガスを38.0Nm3/hr得ることができ
た。この収率は反応開始後10時間経過しても変化
しなかつた。なお、第1段反応器入口の露点は
155℃で、第2段反応器入口のそれは167℃であつ
た。
When the outlet gas of the second stage reactor was cooled and unreacted steam and unreacted methanol were condensed and removed, a gas with a composition of 74.9% by volume of H 2 , 24.8% by volume of CO 2 and 0.3% by volume of CO was produced at 38.0Nm 3 /hr was able to be obtained. This yield did not change even after 10 hours had passed after the start of the reaction. Furthermore, the dew point at the inlet of the first stage reactor is
The temperature at the second stage reactor inlet was 167°C.

実施例 3 メタノール10Kg/hrを、メタノール分解触媒60
Kgを充填した外部加熱型の第1段反応器に供給
し、温度195〜200℃、圧力15.5Kg/cm2・Gで反応
を行ない、さらに第1段反応器の出口ガスに
H2O16.9Kg/hrを加えて低温シフト触媒60Kgを充
填した外部冷却型の第2反応器に供給し、200℃、
15.0℃/cm2・Gに保ち反応を行なつた。
Example 3 Methanol 10Kg/hr was mixed with methanol decomposition catalyst 60Kg/hr.
The gas is supplied to an externally heated first stage reactor filled with Kg, and the reaction is carried out at a temperature of 195 to 200℃ and a pressure of 15.5Kg/ cm2・G.
16.9Kg/hr of H 2 O was added and supplied to an externally cooled second reactor filled with 60Kg of low-temperature shift catalyst.
The reaction was carried out while maintaining the temperature at 15.0°C/cm 2 ·G.

第2段反応器の出口ガスを冷却し、未反応スチ
ーム、メタノール凝縮除去したところ、H274.9
容量%、CO224.9容量%、CO0.2容量%の組成の
ガスを27.9Nm3/hr得ることができた。この収率
は反応開始後10時間経過しても変化しなかつた。
When the outlet gas of the second stage reactor was cooled and unreacted steam and methanol were condensed and removed, H 2 74.9
It was possible to obtain 27.9 Nm 3 /hr of gas having a composition of 24.9 volume % CO 2 and 0.2 volume % CO 2 . This yield did not change even after 10 hours had passed after the start of the reaction.

実施例 4 メタノール10Kg/hrを、メタノール分解触媒60
Kgを充填した外部加熱型の第1段反応器に供給
し、温度195〜200℃、圧力15.5Kg/cm2・Gで反応
を行ない、さらに第1段反応器の出口ガスに
H2O28.7Kg/hrおよびメタノール7Kg/hrを加え
て低温シフト触媒120Kgを充填した断熱型の第2
段反応器に供給し、反応器入口温度を195〜200
℃、圧力を15.0Kg/cm2・Gに保ち反応を行なつ
た。この際、反応器出口温度は200℃であつた。
Example 4 Methanol 10Kg/hr was mixed with methanol decomposition catalyst 60Kg/hr.
The gas is supplied to an externally heated first stage reactor filled with Kg, and the reaction is carried out at a temperature of 195 to 200℃ and a pressure of 15.5Kg/ cm2・G.
Adiabatic type 2nd tank filled with 120Kg of low temperature shift catalyst with addition of 8.7Kg/hr of H 2 O and 7Kg/hr of methanol.
Feed into the stage reactor and keep the reactor inlet temperature at 195-200
The reaction was carried out while maintaining the temperature and pressure at 15.0 Kg/cm 2 ·G. At this time, the reactor outlet temperature was 200°C.

第2段反応器の出口ガスを冷却し、未反応スチ
ームおよび未反応メタノールを凝縮除去したとこ
ろ、H274.9容量%、CO224.9容量%、CO0.2容量
%の組成のガスを47.5Nm3/hr得ることができ
た。この収率は反応開始後10時間経過しても変化
しなかつた。
When the outlet gas of the second stage reactor was cooled and unreacted steam and unreacted methanol were condensed and removed, a gas with a composition of 74.9 volume % H 2 , 24.9 volume % CO 2 , and 0.2 volume % CO was produced at 47.5 Nm 3 /hr was able to be obtained. This yield did not change even after 10 hours had passed after the start of the reaction.

[発明の効果] 以上説明したように、2以上の多段の反応器を
用い、第1段反応器のスチーム/メタノール比
(S1/M1比)および第1段反応器のスチーム供給
量/第2段以降の反応器のスチーム供給量(スチ
ーム供給比)を特定範囲とした本発明のメタノー
ルから水素製造法によれば、特にスチーム供給量
の総量/メタノール供給量の総量(S/M比)を
変えることなく反応器内の露点を下げることがで
き、反応を低温で行なうことができる。従つて水
素ガスの収率を向上させることができると共に、
反応温度が低いので従来法に比べて消費エネルギ
ーを低減することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, by using two or more multi-stage reactors, the steam/methanol ratio (S 1 /M 1 ratio) of the first stage reactor and the steam supply amount / According to the method for producing hydrogen from methanol of the present invention in which the steam supply amount (steam supply ratio) of the second stage and subsequent reactors is set within a specific range, in particular, the total steam supply amount/total methanol supply amount (S/M ratio ) The dew point inside the reactor can be lowered without changing the temperature, and the reaction can be carried out at low temperatures. Therefore, the yield of hydrogen gas can be improved, and
Since the reaction temperature is low, energy consumption can be reduced compared to conventional methods.

また本発明においては、スチーム供給ラインを
第2段以降の供給口までに延長するだけでよいか
ら、特に設備を高価にすることも大型にすること
もなく工業的に利用価値が大きい。
Further, in the present invention, since it is only necessary to extend the steam supply line to the supply ports of the second stage and thereafter, the equipment does not need to be particularly expensive or large-sized, and has great industrial utility value.

このことから、本発明はメタノールからの水素
製造法として好適に用いられる。
For this reason, the present invention is suitably used as a method for producing hydrogen from methanol.

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

第1図は本発明の一実施例を示すプロセスシー
ト、第2図は本発明の他の実施例を示すプロセス
シートである。 1……メタノール供給ライン、2……スチーム
供給ライン、3……第1段反応器、4,4a……
第2段反応器、5……加熱炉、6……ポンプ、7
……熱媒体循環ライン、8a,8b……出口ガス
ライン、9……熱交換器、10……クーラー、1
1……気液分離器、12……PSAシステム、1
3……蒸発器、14……水循環ライン。
FIG. 1 is a process sheet showing one embodiment of the invention, and FIG. 2 is a process sheet showing another embodiment of the invention. 1... Methanol supply line, 2... Steam supply line, 3... First stage reactor, 4, 4a...
Second stage reactor, 5... Heating furnace, 6... Pump, 7
... Heat medium circulation line, 8a, 8b ... Outlet gas line, 9 ... Heat exchanger, 10 ... Cooler, 1
1... Gas-liquid separator, 12... PSA system, 1
3...Evaporator, 14...Water circulation line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 多段に設けた反応器を用いてメタノールから
水素ガスを製造するメタノールからの水素製造法
であつて、 第1段反応器に、スチーム/メタノールが1.0
(モル比)未満となるように、メタノールおよび
スチームを供給すると共に、第1段反応器のスチ
ーム供給量/第2段以降の反応器のスチーム総供
給量が1.0(モル比)以下となるようにスチームを
分割供給したことを特徴とするメタノールからの
水素製造法。 2 前記多段の各反応器における反応が露点より
10〜50℃高い温度で行なわれる前記特許請求の範
囲第1項記載のメタノールからの水素製造法。
[Scope of Claims] 1. A method for producing hydrogen from methanol in which hydrogen gas is produced from methanol using reactors provided in multiple stages, wherein the first stage reactor has a ratio of steam/methanol of 1.0
Methanol and steam are supplied so that the amount of steam supplied to the first stage reactor/total amount of steam supplied to the second and subsequent reactors is less than 1.0 (mole ratio). A method for producing hydrogen from methanol, characterized by supplying steam in parts. 2 The reaction in each of the multi-stage reactors is below the dew point.
The method for producing hydrogen from methanol according to claim 1, which is carried out at a temperature 10 to 50°C higher.
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