JPH10182534A - Production of dimethyl ether - Google Patents

Production of dimethyl ether

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JPH10182534A
JPH10182534A JP35002296A JP35002296A JPH10182534A JP H10182534 A JPH10182534 A JP H10182534A JP 35002296 A JP35002296 A JP 35002296A JP 35002296 A JP35002296 A JP 35002296A JP H10182534 A JPH10182534 A JP H10182534A
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JP
Japan
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gas
reaction
molar concentration
raw material
reactor
Prior art date
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JP35002296A
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Japanese (ja)
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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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing dimethyl ether using CO and H2 as the main feedstocks, designed to quickly and easily adjust the H2 /CO molar concentration ratio for the recycled gas consisting mainly of both unreacted CO and H2 to a specified value. SOLUTION: First, steam 14' is brought into contact with a recycled gas 7b' to adjust the H2 /CO molar concentration ratio for the recycled gas to a specified value by shift reaction. The resultant recycled gas 11' is then mixed with a makeup gas 1' so as to adjust the H2 /CO molar concentration ratio for the gas 2' after mixed to a value close to 1. Thus, the H2 /CO molar concentration ratio for the gas for synthesizing dimethyl ether can be controlled independently of fluctuations in the extent of advancement of dimethyl ether synthetic reaction and the like, thus enabling stable operation of the stock feed system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、一酸化炭素と水
素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】従来、ジメチルエーテルの商業的製造方
法としては、メタノールを原料とし、その2分子から水
1分子を脱水反応させることにより得る方法がとられて
いる。これに対して、最近、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技術が開発されようとし
ている。このように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としては、固定床触媒層に原
料ガスを通過させ反応させる方法(例えば、特開平2−
280836号公報)と、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
せる方法(例えば、特表平5−810069号公報)と
が開示されている。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a commercial production method of dimethyl ether, a method has been employed in which methanol is used as a raw material and one molecule of water is dehydrated from two molecules thereof. On the other hand, recently, a technique for synthesizing dimethyl ether directly from carbon monoxide and hydrogen is being developed. As a method for directly synthesizing dimethyl ether from carbon monoxide and hydrogen as described above, a method in which a raw material gas is passed through a fixed bed catalyst layer to cause a reaction (see, for example,
No. 280,836) and a method of passing a raw material gas through a slurry reactor in which catalyst fine particles are suspended in a medium oil having a high boiling point (for example, Japanese Patent Publication No. 5-810069). .

【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。
[0003] In the above-mentioned method for directly synthesizing dimethyl ether from carbon monoxide and hydrogen, the dimethyl ether is formed from hydrogen and carbon monoxide represented by the following formulas (1), (2) and (3). Methanol synthesis, dimethyl ether synthesis generated by a dehydration reaction from the synthesized methanol, and water produced as a byproduct of the dimethyl ether synthesis and carbon monoxide react to generate hydrogen.
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
表わされるジメチルエーテル(以下、DMEという)と
二酸化炭素とが、原料の水素と一酸化炭素とから当量生
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, dimethyl ether (hereinafter referred to as DME) represented by the following formula (4) and carbon dioxide: Will be produced in equivalent amounts from the raw material hydrogen and carbon monoxide.

【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%は転
化せず、反応器出口のガス中には必ず未反応の水素及び
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、他の生成物と
分離した後、原料ガスの一部とするために反応器へリサ
イクルして有効利用される。
3CO + 3H 2 → CH 3 OCH 3 + CO 2 (4) However, the reactions of the above formulas (1) to (3) are equilibrium reactions governed by temperature and pressure. Therefore, in the actual synthesis 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% of the raw material hydrogen and carbon monoxide as represented by the formula (4) are not converted, and the gas at the outlet of the reactor always contains unreacted hydrogen and carbon monoxide. Therefore, normally, the unreacted hydrogen and carbon monoxide are not discarded, but are separated from other products and then recycled to the reactor to be used as a part of the raw material gas, and are effectively used.

【0006】このように、未反応の水素及び一酸化炭素
を反応器へリサイクルしてDMEを直接合成する方法と
して、例えば、DOE/PC/90018−T7は、次
の製造プロセス(以下、「先行技術1」という)を開示
している。
As described above, as a method for directly synthesizing DME by recycling unreacted hydrogen and carbon monoxide to a reactor, for example, DOE / PC / 90018-T7 is described in the following production process (hereinafter referred to as “prior art”). Technology 1 ”).

【0007】図3に、米国エネルギー省からのリポー
ト:DOE/PC/90018−T7に記載された、従
来のDME製造プロセスのフロー図を示す。この製造装
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。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・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・CO2 6’出口には、DME・COライ
ン6が接続され、DME・CO2 ライン6の他端はCO
2 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DME
9’出口にはDMEライン9がそれぞれ接続されてい
る。
FIG. 3 shows a flow diagram of a conventional DME manufacturing process described in a report from the US Department of Energy: DOE / PC / 90018-T7. This production apparatus includes 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. The raw material gas line 2 has a makeup gas line 1 for supplying a new raw material gas and a recycled gas line 7a for circulating and supplying unreacted CO and H 2. Is connected. From the top of the reactor R, a reaction gas line 3 for discharging the reaction product 3 'is connected to the inlet of the methanol / water separator S1, and the methanol / water 4' outlet of the methanol / water separator S1 has methanol. A water line 4 and a reaction gas line 5 at the outlet of the reaction product 5 ';
The other end of the reactive gas line 5 is connected to the inlet of the unreacted gas separator S2, and the other end of the recycle gas line 7a is connected to the outlet of the recycled gas 7 'of the unreacted gas separator S2. This recycled gas line 7 and 7a
Is connected to a purge line 10 for extracting a part of the recycle gas 7 'from the connection portion. The DME · CO 2 6 'outlet of the unreacted gas separator S2, DME · CO line 6 is connected, the other end of DME · CO 2 line 6 is CO
2 separator S3, and a CO 2 line 8 at the CO 2 8 ′ outlet of the CO 2 separator S3, and DME
DME lines 9 are connected to the 9 'outlets, respectively.

【0008】このプロセスにおいては、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
COとH2 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。
In this process, the reaction product 3 '
From First, with methanol-water separator S1 'to separate, then recycle gas 7 to the unreacted CO and H 2 as main components unreacted gas separator S2' of methanol and water 54 is separated and the reactor this Recycling to improve the efficiency of raw material utilization.

【0009】一方、例えば、英国特許公報GB2253
623Aには、DMEの合成原料ガスとして、水素モル
濃度が一酸化炭素モル濃度よりも高い原料ガス、即ち、
水素が一酸化炭素に対して余剰にある原料ガスを用いる
DME合成プロセスの場合には、未反応の水素及び一酸
化炭素だけではなく、反応生成物である二酸化炭素を合
成ガス生成系にリサイクルし、上記の余剰水素と反応さ
せて一酸化炭素を再製造する技術が開示されている(以
下、「先行技術2」という)。
On the other hand, for example, British Patent Publication GB2253
623A, as a raw material gas for synthesis of DME, a raw material gas having a molar concentration of hydrogen higher than the molar concentration of carbon monoxide, that is,
In the case of a DME synthesis process using a raw material gas in which hydrogen is excessive with respect to carbon monoxide, not only unreacted hydrogen and carbon monoxide but also the reaction product carbon dioxide is recycled to the synthesis gas generation system. A technique for reacting with the above-mentioned excess hydrogen to re-produce carbon monoxide has been disclosed (hereinafter referred to as "prior art 2").

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述した先行技術1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C
O及びH2 の転換率の向上に役立っている。また、先行
技術2にあっては、反応ガスから未反応COとH 2 だけ
でなく、反応生成物であるCO2 をも合成ガス生成系に
リサイクルしているので、原料ガス中のCOの転換率を
一層向上させることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The prior art 1 described above
Unreacted CO and H from the reaction gasTwoTo separate
Is recycled to the reactor, so the C
O and HTwoIs helping to increase the conversion rate. In addition,
In technology 2, unreacted CO and H TwoOnly
But the reaction product COTwoAs a synthesis gas generation system
Because of recycling, the conversion rate of CO in the raw material gas
It can be further improved.

【0011】一方、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、上述の(4)式
で示したように、3CO+3H2 →CH3 OCH3 (D
ME)+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。ところが、上述した通り、上記(1)〜
(3)式の三つの反応は、実際の合成プロセスにおいて
は100%は進行しない。
On the other hand, when DME is directly synthesized from H 2 and CO, the stoichiometric reaction formula is 3CO + 3H 2 → CH 3 OCH 3 (D
ME) + CO 2 . Therefore, in order to carry out this synthesis reaction efficiently, it is desirable that the molar ratio of H 2 and CO of the raw material gas supplied to the synthesis reactor be closer to 1: 1. However, as described above, the above (1) to
The three reactions of the formula (3) do not proceed 100% in the actual synthesis process.

【0012】即ち、実際のDME合成プロセスにおいて
は、反応器Rから流れ出る反応ガスライン3の反応生成
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CO、並びに反応中間体であるC
3 OH及びH2 Oが含まれている。
That is, in the actual DME synthesis process, the reaction products 3 'of the reaction gas line 3 flowing out of the reactor R contain DME and CO 2 as reaction products and H 2 and CO as unreacted gases. And the reaction intermediate C
H 3 OH and H 2 O are included.

【0013】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
H及びH2 O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CH3 OH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
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モル濃度比は単調に減少し、原料ガス
2’のH2 /COモル濃度比は減少し続けるので、DM
Eの生産効率を著しく損なうことになる。
Of these, the reaction intermediate CH 3 OH
Number of H atoms contained in gas obtained by summing both H 2 O and H 2 O ×
The value of 2 is greater than the number of carbon atoms. This means that 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 input / output mass balance of the reactor R that the molar concentration of CO flowing out of the reactor R as an unreacted gas is always higher than the molar concentration of H 2 and is excessive. Therefore, it is natural that the purged recycled gas 7
CO in the unreacted gas in a 'is adapted to always overreact those quantitatively against H 2 in the unreacted gas. Such a recycled gas 7 having an excessively high CO molar concentration.
'Continuing to supply the raw material gas line 2, a raw material gas 2' a H 2 / CO molar ratio of decreases monotonically, since H 2 / CO molar ratio of the raw material gas 2 'continues to decrease, DM
E production efficiency will be significantly impaired.

【0014】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1:1に調整する方法が考えられる。
Therefore, in order to ideally perform the DME synthesis reaction of the formula (4), the molar concentration of H 2 with respect to CO of the makeup gas 1 ′ constituting the main component of the raw material gas 2 ′ is appropriately increased, and A method of adjusting the molar concentration of H 2 : CO of the gas 2 ′ to 1: 1 is conceivable.

【0015】しかしながら、メイクアップガス1’の組
成を、上述したリサイクルガス7a’の組成変動に合わ
せて常に調整することは、極めて困難である。その理由
は、 リサイクルガス7’又は7a’のH2 /COモル濃度
比は、DME合成反応の進行度合い(反応温度や反応圧
力等に依存)やリサイクルガス7a’量の変動等の要因
に左右される。従って、上記要因を制御するには極めて
高度のプロセス制御が要求され、別途の制御技術の開発
が必要である。また、上記要因によるリサイクルガス
7’又は7a’のH2 /COモル濃度比の変動は頻繁で
ある。従って、リサイクルガス7a’の組成変動に合わ
せて、メイクアップガス1’のH2 /COモル濃度比を
頻繁に調整することは極めて困難である。メイクアップ
ガス1’は通常、石炭ガス化や天然ガスリフォームによ
り生成されるため、DME合成ガスのロット規模は、リ
サイクルガス7a’の流量規模と比較すると極めて大き
いからである。
However, it is extremely difficult to always adjust the composition of makeup gas 1 'in accordance with the above-mentioned composition fluctuation of recycle gas 7a'. The reason is, H 2 / CO molar ratio of recycle gas 7 'or 7a' is dependent on factors such as variations in the progress (depending on the reaction temperature and reaction pressure, etc.) and recycled gas 7a 'of DME synthesis reaction Is done. Therefore, extremely high-level process control is required to control the above factors, and the development of a separate control technique is required. In addition, the H 2 / CO molar concentration ratio of the recycle gas 7 ′ or 7 a ′ frequently fluctuates due to the above factors. Therefore, it is extremely difficult to frequently adjust the H 2 / CO molar concentration ratio of the makeup gas 1 ′ according to the composition fluctuation of the recycled gas 7a ′. This is because the make-up gas 1 'is usually generated by coal gasification or natural gas reforming, so that the lot size of the DME synthesis gas is extremely large as compared with the flow size of the recycled gas 7a'.

【0016】従って、この発明の目的は、上述したリサ
イクルガス7a’のH2 /COモル濃度比を所定値に、
迅速且つ容易に調整する方法を考案し、この方法をリサ
イクルガス7a’のH2 /COモル濃度比の調整に適用
する。こうして、上述した問題を解決し、原料ガス2’
のH2 /COモル濃度比を常に、1:1に調節すること
ができるようにすること、そしてその結果、原料ガス
2’のCO及びH2 の転換率を向上させることにより、
効率よくDMEを製造する方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to set the H 2 / CO molar concentration ratio of the recycle gas 7a ′ to a predetermined value.
A method for quick and easy adjustment is devised, and this method is applied to the adjustment of the H 2 / CO molar concentration ratio of the recycle gas 7a ′. Thus, the above-described problem is solved, and the raw material gas 2 ′
By constantly adjusting the H 2 / CO molar concentration ratio to 1: 1 and, as a result, improving the conversion of CO and H 2 of the feed gas 2 ′,
An object of the present invention is to provide a method for efficiently manufacturing DME.

【0017】[0017]

【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、合成原料ガスを有効に利用することができ、且
つ生産性のよい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。その結果、次の知見を得た。
SUMMARY OF THE INVENTION From the above-mentioned viewpoints, the present inventors have conducted intensive studies in order to develop a method for producing dimethyl ether which can effectively utilize a synthesis raw material gas and has high productivity. As a result, the following findings were obtained.

【0018】本発明者は、上記課題を解決する方策とし
て、第一に、DMEの生産工程を技術的にできるだけ安
定した状態に維持すること、そのためには、メイクアッ
プガスの成分組成を調整することは特にはせず、また例
外的に調整する場合でも、全く問題なく、リサイクルガ
スのH2 /COモル濃度比を容易に所定値に調整するこ
とができる方法を考案することにした。第二に、メイク
アップガス資源をできるだけ有効に利用するために、リ
サイクルガスのパージ量をできるだけ少なくし、且つリ
サイクルガスのH2 /COモル濃度比の変動に対して、
迅速・正確にそして技術的に安定して上記モル濃度比を
調整することができる方法を考案することにした。
As a measure for solving the above-mentioned problems, the present inventor first maintains the DME production process as technically as possible as possible, and for that purpose, adjusts the composition of the makeup gas. In particular, the present invention has devised a method that can easily adjust the H 2 / CO molar concentration ratio of the recycle gas to a predetermined value without any problem even when the adjustment is performed exceptionally. Second, in order to use makeup gas resources as efficiently as possible, the purge amount of the recycle gas should be as small as possible, and the H 2 / CO molar concentration ratio of the recycle gas should not be changed.
We have devised a method that can adjust the molar ratio quickly, accurately and technically stably.

【0019】上記二つの条件を満たすための方法とし
て、本発明者は、上述したリサイクルガスライン7aの
途中に、下記(3)式で表わされるシフト反応工程を新
たに挿入設置し、シフト反応におけるCO源として上述
したリサイクルガス7a’中の余剰COを供給する。こ
うして、リサイクルガスのCO濃度を低下させると共
に、H2 濃度を増加させる。
As a method for satisfying the above two conditions, the present inventor newly inserts and installs a shift reaction step represented by the following equation (3) in the middle of the above-mentioned recycle gas line 7a, The surplus CO in the recycle gas 7a 'described above is supplied as a CO source. Thus, the CO concentration of the recycled gas is reduced, and the H 2 concentration is increased.

【0020】 H2 O+CO→H2 +CO2 ----------(3) そして、シフト反応条件を調整することにより、リサイ
クルガスのH2 /COモル濃度比を所定の一定値に、容
易に調整することができる。シフト反応におけるH2
としてはスチームを供給すればよい。
H 2 O + CO → H 2 + CO 2 (3) Then, by adjusting the shift reaction conditions, the H 2 / CO molar concentration ratio of the recycle gas is set to a predetermined constant value. Can be easily adjusted. H 2 O in shift reaction
What is necessary is just to supply steam.

【0021】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、上記主原料を触媒反応させてジメチルエーテ
ルを生成させる。得られた反応生成物中に残存する一酸
化炭素と水素とを含むリサイクルガスを循環させて、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、上記リサイクルガスにスチームを接触
させ、このリサイクルガス中の一酸化炭素と上記スチー
ムとを反応させるいわゆるシフト反応により、上記リサ
イクルガス中の水素モル濃度と一酸化炭素モル濃度との
比を所定値に調整し、次いで、この所定値に調整された
上記リサイクルガスを上記主原料の一部に再利用するこ
とに特徴を有するものである。
The present invention has been made on the basis of the above-mentioned findings, and the method for producing dimethyl ether according to the present invention uses a mixed gas containing at least carbon monoxide and hydrogen as a main raw material, and performs a catalytic reaction on the main raw material. To form dimethyl ether. In a method for producing dimethyl ether by circulating a recycle gas containing carbon monoxide and hydrogen remaining in the obtained reaction product and reusing it as part of the main raw material, contacting steam with the recycle gas The ratio between the molar concentration of hydrogen and the molar concentration of carbon monoxide in the recycled gas is adjusted to a predetermined value by a so-called shift reaction of reacting carbon monoxide in the recycled gas with the steam. The method is characterized in that the recycled gas adjusted to a value is reused as a part of the main raw material.

【0022】[0022]

【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。
この製造装置は、DME合成用の反応器R1及びリサイ
クルガス7b’の成分を調整するシフト反応器R2、並
びに、メタノール・水分離器S1、未反応ガス分離器S
2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の例に、シフト反応器R
2を更に付加したものである。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a flow sheet of an example of an apparatus for producing dimethyl ether for carrying out the method of the present invention.
This production apparatus includes a reactor R1 for DME synthesis and a shift reactor R2 for adjusting the components of the recycle gas 7b ', a methanol / water separator S1, and an unreacted gas separator S.
2 and a CO 2 separator S3. This manufacturing apparatus is different from the conventional manufacturing apparatus shown in FIG.
2 is further added.

【0023】反応器R1の底部から原料ガス2’を供給
する。原料ガス2’は、所定のH2/COモル濃度比を
もつH2 及びCOからなるメイクアップガス1’と、シ
フト反応器R2において、所定のH2 /COモル濃度比
にリフォームされたリサイクルガス11’との混合ガス
である。
A raw material gas 2 'is supplied from the bottom of the reactor R1. Raw material gas 2 ', make-up gas 1 consisting of H 2 and CO having a predetermined H 2 / CO molar ratio' and, in the shift reactor R2, is renovated into a predetermined H 2 / CO molar ratio Recycling It is a mixed gas with the gas 11 '.

【0024】シフト反応器R2には、リサイクルガス7
b’とスチーム14’とを供給する。化学反応式(3)
式:H2 O+CO→H2 +CO2 に基づき、リサイクル
ガス中のCOをH2 Oで酸化し、H2 とCOとを生成さ
せる。生成したH2 /COモル濃度比を所定の一定値に
調整することがこの発明では特に重要である。即ち、リ
フォームされたリサイクルガス11’のH2 /COモル
濃度比は、メイクアップガス1’と混合させた後の混合
ガス、即ち、原料ガス2’のH2 /COモル濃度比が1
になるよう調整する。従って、リサイクルガス11’の
2 /COモル濃度比は、メイクアップガス1’のH2
/COモル濃度比及び流量、並びにリサイクルガス7
b’の流量から容易に算出される。従って、適切なシフ
ト反応器と反応条件を決定することにより、リサイクル
ガス11’のH2 /COモル濃度比を目標値に調整する
ことができる。
The recycle gas 7 is supplied to the shift reactor R2.
b 'and steam 14'. Chemical reaction formula (3)
Based on the formula: H 2 O + CO → H 2 + CO 2 , CO in the recycle gas is oxidized with H 2 O to generate H 2 and CO. It is particularly important in this invention to adjust the generated H 2 / CO molar ratio to a predetermined constant value. That is, the H 2 / CO molar concentration ratio of the reformed recycle gas 11 ′ is such that the H 2 / CO molar concentration ratio of the mixed gas mixed with the makeup gas 1 ′, that is, the H 2 / CO molar concentration ratio of the raw material gas 2 ′ is 1
Adjust so that Thus, the recycle gas 11 'H 2 / CO molar ratio of the make-up gas 1' H 2 of
/ CO molar concentration ratio and flow rate, and recycled gas 7
It is easily calculated from the flow rate of b '. Therefore, by determining an appropriate shift reactor and reaction conditions, the H 2 / CO molar concentration ratio of the recycle gas 11 ′ can be adjusted to a target value.

【0025】一方、反応式(3):H2 O+CO→H2
+CO2 で表わされるいわゆるシフト反応は、工業的に
確立された技術である。従って、上記目標値のH2 /C
Oモル濃度比を有するリサイクルガス11’を得ること
は、従来技術をもって容易に行ない得る。即ち、例え
ば、Cr−Fe系触媒を用い、反応温度:330〜50
0℃の条件、あるいは、Cu−Zn−Al系触媒を用い
た低温シフト反応(約200〜300℃)の条件等を採
用すればよい。
On the other hand, the reaction formula (3): H 2 O + CO → H 2
The so-called shift reaction represented by + CO 2 is an industrially established technique. Therefore, the target value H 2 / C
Obtaining a recycle gas 11 'having an O molar concentration ratio can be easily performed by conventional techniques. That is, for example, using a Cr—Fe-based catalyst, the reaction temperature: 330 to 50
A condition of 0 ° C. or a condition of a low-temperature shift reaction (about 200 to 300 ° C.) using a Cu—Zn—Al-based catalyst may be employed.

【0026】工業的に行なわれているシフト反応では、
要求される水素の純度により、一段法あるいは二段法プ
ロセスが適用されている。一段法では、Cr−Fe触媒
を用いた場合、残存CO濃度2〜3%程度まで反応を行
なわせることが可能であり、Cu−Zn系触媒を用いた
場合、残存CO濃度0.1〜0.5%程度までガスを行
なわせることが可能である。高純度の水素が必要な場合
は二段に分けてシフト反応を行なうことが多く、この場
合一段目に高温用触媒、二段目に低温用触媒を用いるの
が一般的である。
In the shift reaction which is carried out industrially,
Depending on the required hydrogen purity, a one-stage or two-stage process is applied. In the one-step method, when a Cr—Fe catalyst is used, the reaction can be performed up to a residual CO concentration of about 2 to 3%. When a Cu—Zn-based catalyst is used, the residual CO concentration is 0.1 to 0%. It is possible to carry out gas up to about 0.5%. When high-purity hydrogen is required, the shift reaction is often performed in two stages. In this case, a high-temperature catalyst is generally used in the first stage, and a low-temperature catalyst is generally used in the second stage.

【0027】本発明に適用するシフト反応では、高い反
応転換率は必要無く、リサイクルガス中のCOガスの数
%から十数%程度がスチームと反応して水素ガスを製造
すればよい。
In the shift reaction applied to the present invention, a high reaction conversion rate is not required, and hydrogen gas may be produced by reacting about several to ten and several percent of CO gas in the recycle gas with steam.

【0028】上述した方法により、H2 /COモル濃度
比が1に調整された原料ガス2’は、反応器R1に供給
される。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。
The raw material gas 2 'whose H 2 / CO molar concentration ratio has been adjusted to 1 by the above-described method is supplied to the reactor R1. The type of the reactor R1 may be any of a fixed bed type, a fluidized bed type and a slurry bed type. In particular, the slurry bed type is desirable because the temperature in the reactor is uniform and the amount of by-products is small.

【0029】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。これら触媒を混合して使用
する。
As for the catalyst, a methanol synthesis catalyst and a methanol dehydration catalyst are used, and an aqueous shift reaction catalyst is added as appropriate in order to proceed with each of the above reactions (1) to (3) to synthesize DME. These catalysts are mixed and used.

【0030】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類金属の酸化物等を用いる。な
お、メタノール合成触媒は、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, copper oxide-zinc oxide, zinc oxide-chromium oxide, copper oxide-zinc oxide / chromium oxide, copper oxide-zinc oxide / alumina, etc., which are usually used industrially, are used. As a methanol dehydration catalyst, acid-base catalysts such as γ-alumina, silica, silica
Alumina, zeolite, or the like is used. Here, as the metal oxide component of the zeolite, an oxide of an alkali metal such as sodium and potassium, and an oxide of an alkaline earth metal such as potassium and magnesium are used. Since the methanol synthesis catalyst has 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.

【0031】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 does not need to be particularly limited, and may be appropriately selected according to the type of each component or reaction conditions. However, the methanol dehydration catalyst is usually about 0.1 to 5 and preferably about 0.2 to 2 with respect to the methanol synthesis catalyst 1 in terms of weight ratio, and the water gas catalyst is 0.1 to 0.2.
About 2 to 5, preferably about 0.5 to 3 are mixed.
When the methanol synthesis catalyst and the water gas shift catalyst are made of the same substance, and the methanol synthesis catalyst also serves as the water gas shift catalyst, the total amount of both catalysts is used.

【0032】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.
What is crushed to the extent is good. In order to use it more effectively, the above-mentioned mixed powder is appropriately compacted and molded, and pulverized again,
Use the one prepared to the above particle size.

【0033】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 type reactor, the medium oil must maintain 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 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.
About 1 to 50% by weight based on the solvent is desirable.

【0034】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の転換率が低くなる。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の転換率が低く、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、100〜500
00Nl/kg・hが望ましく、特に500〜3000
0Nl/kg・hが望ましい。空間速度が50000N
l/kg・hよりも大きいと、COの転換率が低くな
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。
As the reaction conditions in the slurry bed type reactor, the reaction temperature is preferably in the range of 150 to 400 ° C.,
In particular, the temperature is 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 decreases. The reaction pressure is 1
Within the range of 0 to 300 Kg / cm 2 G, particularly preferably 2
The range is preferably from 0 to 70 Kg / cm 2 G. Reaction pressure is 1
0 kg / cm 2 less the conversion of CO is less than G, whereas if greater than 300 Kg / cm 2 G, except that the reactor becomes a special, since it takes a great deal of energy for Noborinetsu economic Not. The space velocity (the supply rate of the raw material gas in a standard state per kg of the catalyst) is 100 to 500.
00Nl / kg · h is desirable, especially 500-3000
0 Nl / kg · h is desirable. Space velocity 50,000N
If it is greater than 1 / kg · h, the conversion of CO is low, while if it is less than 100 Nl / kg · h, the reactor becomes extremely large and is not economical.

【0035】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
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
2 :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, the reaction gas 3 'obtained in the reactor R1 contains not only DME but also CO 2 , CO, H 2 , H 2 O
And CH 3 OH, as well as other 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: 3~25%, CO: 20~50%, H 2: 20~
50%, CH 3 OH: 0.5~3 %, H 2 O: 0.1~
0.5% and others: about 5% or less.

【0036】上記反応ガス3’を分離器S1に通してC
3 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 a separator S1 and C
Separating the H 3 OH and H 2 O. This separation means uses, for example, a condensation temperature difference. 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.

【0037】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
剰に含まているからである。従って、原料ガスのH 2
COモル濃度比が1であったとしても、リサイクルガス
7b’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、常にCOが濃化する方向に進もうと
する反応器R1から流出されるリサイクルガス7’のH
2 /COモル濃度比を、反応器R2において水蒸気改質
して、H2 /COモル濃度比を調整する。
On the other hand, in the separator S2, DME and CO
TwoIs separated into the unreacted gas HTwoAnd C
O remains. This gas phase flow, ie, the recycled gas
The main component of 7 'is HTwoAnd CO. And this resai
H of Kurgas 7 'Two/ CO molar concentration ratio is as follows:
HTwo/ CO molar concentration ratio is always smaller
You. As described above, the reason is as follows.
The reaction intermediate of the E synthesis includes H to COTwoBut always
This is because it is included in the surplus. Therefore, the H of the source gas Two/
Even if the CO molar concentration ratio is 1, recycled gas
H of 7b 'Two/ CO molar concentration ratio is always less than 1.
Become. In this way, always try to move in the direction of CO concentration
H of the recycle gas 7 'flowing out of the reacting reactor R1
Two/ CO molar concentration ratio in reactor R2 steam reforming
And HTwoAdjust the / CO molarity ratio.

【0038】リサイクルガス7’から、その一部をパー
ジした後、リサイクルガス7b’を反応器R2に供給す
る。反応器R2には、スチーム14’を供給してリサイ
クルガス7b’のH2 /COモル濃度比を、より小さい
所定の目標値に調整する。反応器R2においては、前述
したように、シフト反応条件を制御することにより、リ
サイクルガス11’をメイクアップガス1’と混合した
後のガスのH2 /COモル濃度比が、常に1になるよう
調整する。
After purging a part of the recycle gas 7 ', the recycle gas 7b' is supplied to the reactor R2. The reactor R2, 'supplies the recycle gas 7b' steam 14 H 2 / CO molar ratio of, is adjusted to less than a predetermined target value. In reactor R2, as described above, by controlling the shift reaction conditions, H 2 / CO molar ratio of the gas after mixing 'the make-up gas 1' recycle gas 11 is always 1 Adjust as follows.

【0039】以上のようにして、DMEの合成反応器R
1に供給する原料ガス2’のH2 /COモル濃度比を常
に1に調整することができる。
As described above, the DME synthesis reactor R
The H 2 / CO molar concentration ratio of the source gas 2 ′ supplied to 1 can always be adjusted to 1.

【0040】[0040]

【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。図1に示したフローシートのジメチルエ
ーテル製造装置を使用して、この発明の方法を実施し
た。反応器R1は、懸濁スラリー床型反応器であり、内
径90mm、高さ2000mmである。反応器R1内
に、溶媒:n−ヘキサデカン、7600gに、粉末状触
媒(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の割合で混合したもの):1100gを加えて懸濁状
態にしたスラリーを形成させた。反応器R1の底部か
ら、H2 及びCOからなるメイクアップガス1’と、リ
サイクルガス7c’とを混合した原料ガス2’を上記ス
ラリー反応床に供給した。
Next, the method of the present invention will be described in detail with reference to examples. The method of the present invention was carried out using the apparatus for producing dimethyl ether of the flow sheet shown in FIG. The reactor R1 is a suspended slurry bed type reactor having an inner diameter of 90 mm and a height of 2000 mm. In a reactor R1, 7600 g of a solvent: n- hexadecane, a powdery catalyst (a copper-zinc-aluminum-based catalyst having an average particle size of about 50 microns and a copper-aluminum-based catalyst in a weight ratio of 2:
1100 g) was added to form a suspended slurry. From the bottom of the reactor R1, a raw material gas 2 ′ obtained by mixing a make-up gas 1 ′ composed of H 2 and CO and a recycled gas 7c ′ was supplied to the slurry reaction bed.

【0041】〔DME合成条件〕メイクアップガス1’
はH2 /COモル濃度比:1:1の一定値で、53Nl
/minの一定流量とし、リサイクルガス7b’をシフ
ト反応器R2においてスチームと反応させ、得られたリ
フォームガス11’のH2 /COモル濃度比を1:1の
一定値に調整し、一定流量:106Nl/minとし
た。上記メイクアップガス1’とリフォームガス11’
とを混合して原料ガス2’を調製した。こうして、原料
ガスのH2 /COモル濃度比を1に調整した。以上の条
件より、反応器R1内への原料ガス2’の供給速度(空
間速度)は、8673Nl/kg触媒・hとなる。そし
て、反応温度:260℃、反応圧力:50Kg/cm2
GでDME合成を行なった。
[DME synthesis conditions] Make-up gas 1 '
Is a constant value of H 2 / CO molar concentration ratio of 1: 1 and 53Nl
/ A constant flow rate of min, 'is reacted with steam in the shift reactor R2, and the resulting preform gas 11' recycle gas 7b the H 2 / CO molar ratio of 1: adjusted to a constant value of 1, a constant flow rate : 106 Nl / min. Makeup gas 1 'and reform gas 11'
Were mixed to prepare a raw material gas 2 ′. In this way, the H 2 / CO molar concentration ratio of the raw material gas was adjusted to 1. From the above conditions, the supply rate (space velocity) of the raw material gas 2 ′ into the reactor R1 is 8673 Nl / kg catalyst · h. Then, the reaction temperature: 260 ° C., the reaction pressure: 50 Kg / cm 2
G performed DME synthesis.

【0042】シフト反応器R2におけるリフォームガス
11’の反応条件は、下記の通りである。シフト反応触
媒としてCu−Zn系触媒を用いた。シフト反応器の形
式は固定床タイプである。この触媒は150〜300℃
でシフト反応活性を示すため、シフト反応器の温度を制
御することによりシフト反応が進み過ぎないように反応
を制御し、目的とするシフト反応率を制御した。
The reaction conditions of the reform gas 11 'in the shift reactor R2 are as follows. A Cu-Zn catalyst was used as the shift reaction catalyst. The type of the shift reactor is a fixed bed type. This catalyst is 150-300 ° C
In order to show the shift reaction activity, the reaction was controlled so that the shift reaction did not proceed excessively by controlling the temperature of the shift reactor, and the target shift reaction rate was controlled.

【0043】即ち、例えば、リサイクルガス中の単位体
積当たりのCO濃度が50mol、H2 濃度が40mo
lとすると、その濃度差の半分、この場合は5molに
相当するCOがシフト反応により5molのスチームと
反応してCO2 とH2 を生産すれば、シフト反応器を出
るリサイクルガス中の単位体積当たりのCO濃度は45
mol、H2 濃度も45molとなり、H2 /CO2
度比は1:1となる。従って、この場合は、リサイクル
ガス中の単位体積当たり5molのスチームをシフト反
応器に供給すれば、目的とするシフト反応を制御するこ
とが可能となる。
That is, for example, the CO concentration per unit volume in the recycled gas is 50 mol, and the H 2 concentration is 40 mo.
l, half of the concentration difference, in this case 5 mol of CO reacts with 5 mol of steam by the shift reaction to produce CO 2 and H 2, and if CO 2 and H 2 are produced, the unit volume in the recycle gas exiting the shift reactor CO concentration per unit is 45
mol and H 2 concentration are also 45 mol, and the H 2 / CO 2 concentration ratio is 1: 1. Therefore, in this case, if 5 mol of steam per unit volume in the recycle gas is supplied to the shift reactor, the target shift reaction can be controlled.

【0044】〔原料ガス(H2 +CO)転換率の理論計
算結果〕DME合成反応(反応式(4))について、反
応器に供給される原料ガスのH 2 /COモル濃度比が変
化したときの、原料ガス(H2 +CO)の平衡反応転換
率の理論計算結果を、図2に示す。計算は280℃で圧
力がそれぞれ30、50atmの条件で行なったもので
あるが、いずれの場合でもH2 /COモル濃度比が1:
1のときに反応転換率は最大となり、H2 /COモル濃
度比が1:1からずれると、急激に反応転換率が減少す
ることが分かる。実際のDME合成反応では、反応転換
率はこの理論値には達しないので実転換率の減少は、も
っと顕著なものとなる。
[Raw material gas (HTwo+ CO) Theoretical conversion rate
Calculation result] Regarding the DME synthesis reaction (reaction formula (4)),
Of raw material gas supplied to the reactor Two/ CO molar concentration ratio changes
Of raw material gas (HTwo+ CO) equilibrium reaction conversion
The theoretical calculation result of the ratio is shown in FIG. Calculation is at 280 ° C
The force was performed under the conditions of 30 and 50 atm, respectively.
But in any case HTwo/ CO molar concentration ratio is 1:
When the reaction conversion rate is 1, the reaction conversion rate becomes maximum and HTwo/ CO molar concentration
When the degree ratio deviates from 1: 1, the reaction conversion rate decreases sharply.
You can see that In actual DME synthesis reaction, reaction conversion
Since the rate does not reach this theoretical value, the decrease in the actual conversion rate
It will be remarkable.

【0045】この発明の方法(実施例)に対する比較例
として、図3に示した従来のジメチルエーテル製造装置
のフローシート、即ち、図1のフローシートからシフト
反応器R2を除いた場合に基づき、DMEの製造試験を
実施した。比較例におけるDME合成条件を、表1に示
す。
As a comparative example with respect to the method (embodiment) of the present invention, a DME based on the flow sheet of the conventional dimethyl ether production apparatus shown in FIG. 3, that is, the case where the shift reactor R2 is removed from the flow sheet of FIG. Was manufactured. Table 1 shows the DME synthesis conditions in the comparative example.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】即ち、表1に示した条件は、図1のフロー
シートからシフト反応を除いただけであるが、リサイク
ルガス中のH2 /COモル濃度比の調整を行なわないの
で、メイクアップガスのH2 /COモル濃度比が1:1
の一定値のままであると、未反応ガスリサイクル状態で
反応が進行するにつれ次第にリサイクルガス中のH2
COモル濃度比は1より小さな値となり、(H2 +C
O)反応転換率も低下していく。
That is, under the conditions shown in Table 1, only the shift reaction was removed from the flow sheet of FIG. 1, but the adjustment of the H 2 / CO molar concentration ratio in the recycle gas was not performed. H 2 / CO molar concentration ratio of 1: 1
Is maintained at a constant value of H 2 / H 2 in the recycle gas as the reaction proceeds in the unreacted gas recycle state.
The CO molar concentration ratio becomes a value smaller than 1 and (H 2 + C
O) The reaction conversion rate also decreases.

【0048】表2に、シフト反応器がある場合と、無い
場合とのリサイクルガスの組成を比較して示す。
Table 2 shows a comparison of the composition of the recycled gas with and without the shift reactor.

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】シフト反応器がある場合、反応に入る原料
ガス2’のH2 /COモル濃度比は、メイクアップガ
ス、リサイクルガス共H2 /COモル濃度比は1.0と
なる。これに対して、シフト反応器が無い場合は、リサ
イクルガス中のH2 /COモル濃度比は、40.1/5
5.9=0.72となり、従って、H2 /COモル濃度
比は1.0であるメイクアップガスと合流した後の原料
ガス2’のH2 /COモル濃度比は、メイクアップガス
とリサイクルガスとの流量比が1:2であるため、結果
的に約0.8となる。
[0050] When there is a shift reactor, H 2 / CO molar ratio of the raw material gas 2 'entering the reaction, the make-up gas, the recycle gas co H 2 / CO molar ratio of 1.0. On the other hand, when there is no shift reactor, the H 2 / CO molar concentration ratio in the recycle gas is 40.1 / 5
5.9 = 0.72, therefore, H 2 / CO molar ratio of H 2 / CO molar ratio of the raw material gas 2 after having been mixed with the make-up gas is 1.0 'includes a make-up gas Since the flow ratio with the recycle gas is 1: 2, the result is about 0.8.

【0051】表3に、上述したシフト反応器がある場合
(実施例)及び無い場合(比較例)の実験の反応結果を
示す。
Table 3 shows the reaction results of the experiments with and without the above-mentioned shift reactor (Example) and without (Comparative Example).

【0052】[0052]

【表3】 [Table 3]

【0053】実施例における方が比較例におけるよりも
CO反応転換率、H2 反応転換率共に優れていることが
わかる。
It can be seen that the conversion rate of the CO reaction and the conversion rate of the H 2 reaction are better in the example than in the comparative example.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上述べたように、この発明において
は、リサイクルガスラインの途中にシフト反応工程を新
たに付加して設け、リサイクルガスラインのH2 /CO
モル濃度比を任意の所定値に調整することができるよう
にした。従って、メイクアップガスと上記リサイクルガ
スとを混合して調製するDME合成用の原料ガスの
2 :COのモル濃度を、DME合成反応の進行度やリ
サイクルガス量等の変動に左右されることなく、安定し
て、且つ容易に、1:1に制御することができる。その
結果、DME合成反応器のみならず、原料ガス供給系を
安定的に運転制御することができ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, a shift reaction step is newly provided in the middle of the recycle gas line, and the H 2 / CO 2 of the recycle gas line is provided.
The molarity ratio could be adjusted to any given value. Accordingly, the molar concentration of H 2 : CO of the raw material gas for DME synthesis prepared by mixing the makeup gas and the above-mentioned recycled gas is influenced by the progress of the DME synthesis reaction, the amount of the recycled gas and the like. It is possible to stably and easily control 1: 1. As a result, it is possible to provide a method for producing dimethyl ether capable of stably controlling the operation of not only the DME synthesis reactor but also the raw material gas supply system, resulting in an industrially useful effect.

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

【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】DME合成反応:3CO+3H2 →CH3 OC
3 +CO2 について、原料ガスのH2 /COモル濃度
比が変化したときの、原料ガス(H2 +CO)の平衡反
応転換率の理論計算結果を示すグラフである。
FIG. 2 DME synthesis reaction: 3CO + 3H 2 → CH 3 OC
4 is a graph showing the theoretical calculation results of the equilibrium reaction conversion rate of the raw material gas (H 2 + CO) when the H 2 / CO molar concentration ratio of the raw material gas changes with respect to H 3 + CO 2 .

【図3】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. 3 is a flow sheet showing an example of a dimethyl ether production apparatus for implementing a conventional dimethyl ether production method.

【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 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・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・CO2 7、7a、7b リサイクルガスライン 7’、7a’、7b’ リサイクルガス 8 CO2 ライン 8’CO2 9 DMEライン 9’DME 10 パージライン 10’パージガス 11 リサイクルガスライン 11’リサイクルガス(H2 /COモル濃度比調整済
み) 12 COライン 12’CO 13 H2 ライン 13’H2 14 スチームライン 14’スチーム R 反応器(DME合成) R1 反応器(DME合成) R2 反応器(シフト反応) S1 メタノール、水分離器 S2 未反応ガス分離器 S3 CO2 分離器
Reference Signs List 1 makeup gas line 1 'makeup gas 2 raw gas line 2' raw gas 3 reaction gas line 3 'reaction product 4 methanol / water line 4' methanol / water 5 reaction gas (including DME, CO 2 ) line 5 ' Reaction product (including DME, CO 2 ) 6 DME, CO 2 line 6 ′ DME · CO 2 7, 7a, 7b Recycle gas line 7 ′, 7a ′, 7b ′ Recycle gas 8 CO 2 line 8 ′ CO 2 9 DME line 9'DME 10 purge line 10 'purge 11 recycle gas line 11' recycle gas (H 2 / CO molar ratio adjusted) 12 CO line 12'CO 13 H 2 line 13'H 2 14 steam line 14 'steam R Reactor (DME synthesis) R1 Reactor (DME synthesis) R2 Reactor (shift reaction) S1 Methanol / water separator S2 Not yet Response gas separator S3 CO 2 separator

───────────────────────────────────────────────────── 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Keiji Tomura 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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、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、前記反応生成物中に残存する
一酸化炭素と水素とを含むリサイクルガスを循環させる
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、前記リサイクルガ
スにスチームを接触させ、前記リサイクルガス中の一酸
化炭素と前記スチームとを反応させるシフト反応によ
り、前記リサイクルガス中の水素モル濃度と一酸化炭素
モル濃度との比を所定値に調整し、次いで、前記所定値
に調整された前記リサイクルガスを前記主原料の一部に
再利用することを特徴とする、ジメチルエーテルの製造
方法。
1. A mixed gas containing at least carbon monoxide and hydrogen is used as a main raw material, and the main raw material is subjected to a catalytic reaction to produce dimethyl ether, which contains carbon monoxide and hydrogen remaining in the reaction product. In the method for producing the dimethyl ether by recycling a part of the main raw material by circulating a recycled gas, in the method, steam is brought into contact with the recycled gas to react carbon monoxide in the recycled gas with the steam. The shift reaction adjusts the ratio between the molar concentration of hydrogen and the molar concentration of carbon monoxide in the recycled gas to a predetermined value, and then recycles the recycled gas adjusted to the predetermined value to a part of the main raw material. A method for producing dimethyl ether, characterized in that it is utilized.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2001098237A1 (en) * 2000-06-23 2004-01-08 日揮株式会社 Method for producing lower olefin
US8246789B2 (en) 2007-03-09 2012-08-21 Central Research Institute Of Electric Power Industry Hydrous matter treatment system
US20140364654A1 (en) * 2013-06-10 2014-12-11 Unitel Technologies, Inc. Dimethyl ether (dme) production process

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