JPH10182530A - ジメチルエーテル合成触媒の交換方法 - Google Patents

ジメチルエーテル合成触媒の交換方法

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JPH10182530A
JPH10182530A JP8349200A JP34920096A JPH10182530A JP H10182530 A JPH10182530 A JP H10182530A JP 8349200 A JP8349200 A JP 8349200A JP 34920096 A JP34920096 A JP 34920096A JP H10182530 A JPH10182530 A JP H10182530A
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JP
Japan
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catalyst
reactor
dimethyl ether
slurry
reaction
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Pending
Application number
JP8349200A
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English (en)
Inventor
Takashi Ogawa
高志 小川
Masami Ono
正巳 小野
Masatsugu Mizuguchi
雅嗣 水口
Keiji Tomura
啓二 戸村
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 H2 とCO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が失活した
ときに、迅速で容易に且つ合成反応の運転を停止せずに
交換すること。 【解決手段】 ジメチルエーテル合成の反応器1内で合
成反応を継続させながら、失活した微粒子触媒4’を含
むスラリー6の少なくとも一部分を反応器R1から排出
すると共に、新しい触媒を含むスラリー9aを反応器1
に装入する。 【効果】 プロセスの操業性が向上し、生産性が向上す
る。触媒を随時交換することができるので、長期間安定
型の触媒に代わり、高活性優先の触媒を選択することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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を効率的に交換する方法に関す
るものである。
【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。
【0003】上記ジメチルエーテルを水素と一酸化炭素
とを主原料とする合成ガスから、直接合成する技術とし
て、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2−280836号
公報、特開平3−8466号公報)。
【0004】上記の固定床触媒型反応器における問題
点、例えば、触媒粒子の機械的強度が十分でないこと、
触媒粒子が反応熱とガス流により粉化して触媒層の目詰
まりを起こすこと、反応時間の経過とともに触媒活性が
低下するが、活性再生のために触媒を反応器から抜き出
す作業が極めて面倒であること、そして、水素と一酸化
炭素とからのジメチルエーテルの合成反応に伴なう著し
い発熱による触媒層の局部加熱が生じやすく、反応温度
の均一化が容易でないこと等の問題があった。これに対
して、本発明者等は、上記問題点を解決するために、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て、高収率でジメチル
エーテルを合成させる技術(以下、先行技術という)を
開発してきた(例えば、特表平5−810069号公
報)。
【0005】図2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合成する
ために使用される従来の製造装置例における、ジメチル
エーテル合成の反応器の縦断面概略図を示す。反応器1
の底部に設けられたガス入口2から、合成ガスライン3
を通してH2 及びCOを主成分とする合成ガス3’を供
給する。反応器1内部には所定の微粒子触媒4を高沸点
媒体油5に懸濁させたスラリー6が収容されている。一
方、反応器1の頂部にはガス出口7が設けられ、反応器
1内から反応生成ガスライン8を通って反応生成ガス
8’が流出する。次いで、反応生成ガス8’からメタノ
ール及び水、未反応ガス、並びに、二酸化炭素が分離さ
れ、ジメチルエーテルが回収されるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】先行技術によれば、触
媒微粒子を溶媒に懸濁させたスラリー床式反応方式と触
媒の調製技術等の開発により、上記問題点は解決され
た。上記問題点の内、触媒の失活問題に関しては、水素
及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスからジメチルエ
ーテルを合成する反応は、通常、反応圧力が20〜30
Kg/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い、一
定の性能以下になることは避けることが困難である。こ
のように失活した触媒を反応器から抜き出すという極め
て面倒な作業は、固定床触媒層をスラリー床触媒に変更
したことにより容易になった。
【0007】しかしながら、失活した触媒を反応器から
抜き出し、再生された触媒を反応器に装入する交換作業
は、反応装置の運転を中断し、反応器を冷却し、降圧
し、そして開放して、触媒の交換を行なわなければなら
ない。次いで、触媒を交換した後は、反応器の気密試験
等の手順を行なった後、再度、反応器の立ち上げを行わ
なければならない。これら一連の作業は、プラントにお
けるジメチルエーテルの生産性等を著しく低下させるも
のである。先行技術では、こうした問題の解決方法につ
いては開示されていない。
【0008】
【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、ジメチルエーテルをで合成する場合に、生産性
等の低下を抑制しつつ、触媒を交換する方法を開発すべ
く鋭意研究を重ねた。その結果、反応装置の運転を中断
せずに触媒を交換するためには、反応器から失活した触
媒を抜き出す排出機構と、再生した触媒を供給する装入
機構とを、反応器に新たに設け、触媒の排出と装入とを
同じタイミングで行なうか、または古い触媒の一部また
は大部分を排出した後に新しい触媒を装入することと、
触媒の排出及び装入は、触媒が媒体油に懸濁したスラリ
ー形態で行なうこととにより、実現できるとの見通しを
得た。
【0009】この発明のジメチルエーテル合成触媒の交
換方法は、上記知見によりなされたものである。即ち、
触媒を媒体油に懸濁させたスラリーを収容した反応器内
で、水素と一酸化炭素とを主原料とする合成ガスからジ
メチルエーテルを直接合成するジメチルエーテル合成の
上記触媒を交換する方法において、上記反応器内でジメ
チルエーテルの合成反応を継続させながら、失活した触
媒を含むスラリーの少なくとも一部分を反応器から排出
すると共に、新しい触媒を含むスラリーを反応器に装入
することに特徴を有するものである。
【0010】
【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た
めの装置例の縦断面概略図を示す。同図は上記図2に示
した従来の装置例に、更に触媒を懸濁させたスラリー
(触媒スラリー)を準備する工程、並びに、触媒スラリ
ーを反応器に装入する機構及び反応器から古い触媒を排
出する機構を設けたものである。9は触媒スラリータン
ク、10は高圧スラリーポンプ、そして12は加熱装置
である。
【0011】ジメチルエーテルの合成操業において、反
応器内の微粒子触媒4’の性能が一定値以下に低下(失
活)したら、合成ガス3’の流量を所定値まで徐々に減
らし、生産速度を下げた状態で運転を継続する。次い
で、反応器1の底部に接続された触媒スラリーの排出ラ
イン14に設けられた減圧弁13を調整して反応器1の
内圧を下げ、反応器1内の失活した触媒スラリーの一部
(所定量)を、排出ライン14を通して排出する。次い
で、高圧スラリーポンプ10を作動させると共に、触媒
スラリーの流量調整器11を開いて、触媒スラリータン
ク9に貯留されている、新しい微粒子触媒16が高沸点
媒体油5に懸濁した触媒スラリー9aを装入ライン15
を通して反応器1に装入する。反応器1に装入する触媒
スラリーの量は、上記抜き出された触媒スラリー量と同
じにする。なお、触媒スラリー9aは、装入ライン15
の途中に設けられた加熱器12で、所定温度まで加熱さ
れた後に装入すれば、反応器1の運転の連続性を維持す
ることができる。
【0012】上記触媒スラリーの排出と装入との操作サ
イクル期間に、新しい触媒スラリーと古い触媒スラリー
とはある程度混合される。1サイクルにおける触媒スラ
リーの排出及び装入量を多くすれば、混合程度は少なく
なるが、合成反応の安定性が劣化する。合成反応の条件
に応じて、適切な排出及び装入量に決める。また、最初
に触媒スラリーの大部分を排出し、次いで同量を装入す
れば、失活した触媒と再生触媒との混合を少なくし、且
つ迅速に交換することが可能である。このような方法
は、原料ガス中に硫化水素等の硫黄化合物、シアン化水
素等のシアン化合物、塩化水素等の塩素化合物等、触媒
毒となる成分が存在していたために触媒の失活が激しい
場合等の緊急時の触媒交換方法として有効である。
【0013】上記した通りの、触媒スラリーの排出と装
入との操作サイクルを継続し、触媒スラリーの交換量が
所定値に達したときに、交換操作を終了する。
【0014】
【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1に示した装置の実
験室規模の装置を用い、また、比較例として、図2に示
した装置の実験室規模の装置を用い、それぞれの触媒過
酷試験により、両方法間の触媒交換効果及び生産性につ
いて試験した。
【0015】それぞれの反応器は同一のものを用い、内
径90mm、高さ2000mmのスラリー床型反応器で
ある。反応器内に平均粒径各々約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、H2 /COモル濃度比が1:1のDME合成主
原料ガス3’じょ53Nl/min、反応圧力50at
mの条件で流して反応実験を行なった。
【0016】この触媒は反応温度が高すぎると失活し、
最適な反応温度は250〜320℃程度であるが、今回
は触媒の過酷試験を目的として反応温度は345℃の条
件で行なった。この反応温度では約50時間で反応活性
は初期安定値の50%まで低下する。触媒はあらかじめ
予備活性化処理を施して、n−ヘキサデカン中に保管し
ておいたものを使用した。
【0017】図1に示した本発明の製造装置の実験規模
の装置を用いた実験では、反応開始から毎50時間後に
本発明の装置を使用して反応器内部の触媒の90%を抜
き出し、同量の新触媒を補充した。図2に示した比較の
ための実験装置を用いた実験では、反応開始から毎50
時間後に反応器を降温降圧して反応器を開放し、内部の
触媒の90重量%を抜き出し、同量の新触媒を補充し
た。各々の反応実験では触媒を交換した後、反応温度が
所定の条件に達してから5時間後の反応結果は、共に原
料ガスの一酸化炭素転換率で55.6%、製品であるD
ME、メタノール及びメタンの製品分率はそれぞれ9
0.5%、8.5%及び1.0%であった。しかし、図
2の装置の場合、触媒交換時には、反応器内部の触媒油
の急激な蒸発等を抑えるために徐々に反応器を降温降圧
する必要があると同時に、反応器を触媒交換のため開放
した場合に可燃性ガスによる爆発事故を防ぐために、反
応器を降温降圧した後、反応系内のガスを窒素等の不活
性ガスでパージ・置換した後、窒素ガス等の不活性ガス
による開放部の高圧気密テストと、その後漏洩性の高い
原料ガス成分である水素ガスによる高圧気密テストを行
なった後、徐々に昇圧昇温を行なって所定の反応条件と
しなければならない。
【0018】図1の装置の場合、反応貴の降圧・開放を
行なう必要がないため、触媒をスラリー状態のまま90
重量%まで抜き出した時、反応器の温度が数十℃低下し
たが、反応器本体が外気によって冷却される前に新触媒
を補充することができるので、直ちに所定の反応条件に
復帰させることが可能であった。
【0019】図2の装置での触媒交換・所定の反応条件
への復帰には、反応器の降温降圧開始から、降温降圧に
約8時間、反応系内のガスの窒素でのパージ・置換に3
時間、反応器の上部フランジを開放・触媒交換作業に5
時間、反応器に流入した空気の窒素によるパージ・置換
と窒素/水素による開放部の気密テストに6時間、徐々
に昇圧昇温を行なって所定の反応条件に達するまでに1
0時間と、総計32時間を要した。
【0020】一方、図1の装置では、触媒をスラリー状
態のまま90重量%まで抜き出し、新触媒を補充する間
に約2時間、所定の反応条件に復帰するまでに更に1.
5時間と、3.5時間ですべての交換作業を安全に終了
することが可能であった。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
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
ルエーテルを液相で直接合成するときに用いられる触媒
が失活したときに、新しい触媒と交換する場合、従来の
ように、運転を中断し、反応器を開放して行ない、次い
で各種操作を経て運転を再開しなければならないといっ
た、非効率的な作業をしなくてよい。運転状態を継続し
ながら、且つ簡単な操作で触媒の交換をすることができ
る。従って、下記効果が得られる、ジメチルエーテル液
相合成触媒の交換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。 1.ジメチルエーテル製造のプロセスの操業性が向上
し、生産性が向上する。 2.触媒を随時交換することができるので、固定床触媒
方式の場合に要求される長期間の活性安定性は、第一に
必要とされる触媒性能ではなくなり、高活性優先の触媒
を選択することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の方法を実施するための装置例の縦断
面概略図である。
【図2】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
従来の製造装置例における、ジメチルエーテル合成の反
応器の縦断面概略図である。
【符号の説明】
1 反応器 2 ガス入口 3 合成ガスライン 3’合成ガス 4 微粒子触媒 4’微粒子触媒(失活) 5 高沸点媒体油 6 スラリー 7 ガス出口 8 反応生成ガスライン 8’反応生成ガス 9 触媒スラリータンク 9a 触媒スラリー(新品) 10 高圧スラリーポンプ 11 流量調整器 12 加熱装置 13 減圧弁 14 排出ライン 15 装入ライン 16 微粒子触媒(新品)
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07C 41/01 C07C 41/01 (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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 触媒を媒体油に懸濁させたスラリーを収
    容した反応器内で、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際の、前記触
    媒を交換する方法において、 前記反応器内で前記ジメチルエーテルの合成反応を継続
    させながら、失活した触媒を含むスラリーの少なくとも
    一部分を前記反応器から排出すると共に、新しい触媒を
    含むスラリーを前記反応器に装入することを特徴とす
    る、ジメチルエーテル合成触媒の交換方法。
JP8349200A 1996-12-27 1996-12-27 ジメチルエーテル合成触媒の交換方法 Pending JPH10182530A (ja)

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JP (1) JPH10182530A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010260858A (ja) * 2009-04-29 2010-11-18 Bayer Materialscience Ag 芳香族アミンの製造方法
US8246789B2 (en) 2007-03-09 2012-08-21 Central Research Institute Of Electric Power Industry Hydrous matter treatment system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8246789B2 (en) 2007-03-09 2012-08-21 Central Research Institute Of Electric Power Industry Hydrous matter treatment system
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040518