JPH10195009A - ジメチルエーテル製造装置 - Google Patents

ジメチルエーテル製造装置

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JPH10195009A
JPH10195009A JP35805096A JP35805096A JPH10195009A JP H10195009 A JPH10195009 A JP H10195009A JP 35805096 A JP35805096 A JP 35805096A JP 35805096 A JP35805096 A JP 35805096A JP H10195009 A JPH10195009 A JP H10195009A
Authority
JP
Japan
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dimethyl ether
gas
synthesis
medium oil
tower
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Pending
Application number
JP35805096A
Other languages
English (en)
Inventor
Norio Inoue
紀夫 井上
Takuya Kadowaki
琢哉 門脇
Kazuo Mayumi
一雄 真弓
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スラリー床式ジメチルエーテル製造装置
において媒体油の蒸発量を減少させかつ発泡を抑制しう
る簡便な手段を提供する。 【解決手段】 上記課題は、塔頂から反応生成ガスを排
出させるスラリー床式ジメチルエーテル合成塔と、該ガ
スを冷却して同伴してきた媒体油を凝縮させる冷却器
と、凝縮した媒体油をジメチルエーテル合成塔に返送す
るラインを有するジメチルエーテル製造装置において、
ジメチルエーテル合成塔の塔頂部にスプレーノズルを設
け前記媒体油返送ラインがこのスプレーノズルに接続さ
れていることを特徴とするジメチルエーテル製造装置に
よって解決される。

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、スラリー床式で
合成ガスからジメチルエーテルを製造する装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一酸化炭素と水素を主原料とする合成ガ
ス等からジメチルエーテルを直接合成する技術として
は、固定床触媒層に原料ガスを通過させ反応させる技術
が開発されている(特開平2−280836号公報、特
開平3−8446号公報等)。
【0003】ところが、ジメチルエーテル合成反応は強
い発熱反応であるため、触媒層の局部加熱による触媒の
失活を避けるため、触媒微粒子を高沸点媒体油のなかに
懸濁させたスラリー床式合成塔の中を原料ガスを通過さ
せて、高収率でジメチルエーテルを合成させる技術が開
発されてきた(特開平2−9833号公報、特開平3−
52835号公報、特開平3−181453号公報、特
開平4−264046号公報、特表平5−810069
(WO 93/10069)号公報等)。
【0004】このスラリー床式においても反応温度が高
いために媒体油が気化して反応生成ガスとともに流出が
起こる。そこで合成塔から排出される反応生成ガスを冷
却して媒体油を凝縮させ、これを合成塔に返送してい
る。返送位置は合成塔の底部である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】媒体油の蒸発量はかな
り多量になるため合成塔の排出管はかなり大径のものな
るばかりか、凝縮のための冷却器も大型になり返送のた
めのポンプも能力の大きなものを用いていた。また、ス
ラリー床上部の泡立ちも多くスラリーの飛沫同伴も問題
となっていた。
【0006】本発明の目的はスラリー床式ジメチルエー
テル製造装置において媒体油の蒸発量を減少させかつ発
泡を抑制しうる簡便な手段を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するべく鋭意検討の結果、冷却器で凝縮回収され
た媒体油が低温であることに着目し、これを合成塔の塔
頂から塔内にスプレーすれば塔頂部の気相を冷却して塔
外へ排出される媒体油の量を減少できること、また、発
泡も抑制できることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【0008】すなわち、本発明は、塔頂から反応生成ガ
スを排出させるスラリー床式ジメチルエーテル合成塔
と、該ガスを冷却して同伴してきた媒体油を凝縮させる
冷却器と、凝縮した媒体油をジメチルエーテル合成塔に
返送するラインを有するジメチルエーテル製造装置にお
いて、ジメチルエーテル合成塔の塔頂部にスプレーノズ
ルを設け前記媒体油返送ラインがこのスプレーノズルに
接続されていることを特徴とするジメチルエーテル製造
装置に関するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】ジメチルエーテル合成塔はスラリ
ー床式であればいかなるものでも使用できる。
【0010】ジメチルエーテル合成触媒には、メタノー
ル合成触媒とメタノール脱水触媒が混合されて用いら
れ、場合により水性ガスシフト触媒がさらに加えられ
る。これらは混合状態で使用されるほか、水性ガスシフ
ト触媒を切り放して二段反応とすることもできる。本発
明はこれらのいずれの触媒にも適用できる。
【0011】メタノール合成触媒としては、通常工業的
にメタノール合成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、酸
化銅−酸化亜鉛/アルミナ等がある。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、ゼオライトなどがある。ゼオライトの
金属酸化物成分としてはナトリウム、カリウム等のアル
カリ金属の酸化物、カルシウム、マグネシウム等のアル
カリ土族の酸化物等である。水性ガスシフト触媒として
は酸化銅−酸化亜鉛、酸化銅−酸化クロム−酸化亜鉛、
酸化鉄−酸化クロムなどがある。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。メタノール脱水触媒及び水性ガス
シフト触媒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。
【0012】前述のメタノール合成触媒、メタノール脱
水触媒および水性ガスシフト触媒の混合割合は、特に限
定されること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が、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は0.1〜5程
度、好ましくは0.2〜2程度、そして、水性ガスシフ
ト触媒は、0.2〜5程度、好ましくは0.5〜3程度
の範囲が適当であることが多い。メタノール合成触媒に
水性ガスシフト触媒を兼ねさせた場合には、上記の水性
ガスシフト触媒の量はメタノール合成触媒の量に合算さ
れる。
【0013】上記の触媒は粉末状態で使用され、平均粒
径が300μm以下、好ましくは1〜200μm程度、
特に好ましくは10〜150μm程度が適当である。そ
のために必要によりさらに粉砕することができる。
【0014】媒体油は反応条件下において液体状態を呈
するものであればそのいずれもが使用可能である。例え
ば脂肪族、芳香族および脂環族の炭化水素、アルコー
ル、エーテル、エステル、ケトンおよびハロゲン化物、
これらの化合物の混合物等を使用できる。また、硫黄分
を除去した軽油、減圧軽油、水素化処理したコールター
ルの高沸点留分、フィッシャートロプシュ合成油、高沸
点食用油等も使用できる。溶媒中に存在させる触媒量は
溶媒の種類、反応条件などによって適宜決定されるが、
通常は溶媒に対して1〜50重量%であり、2〜30重
量%程度が好ましい。
【0015】本発明の製造装置はこのスラリー床式合成
塔の塔頂部に冷却器で凝縮した媒体油を返送してスプレ
ーノズルから噴霧させるところに特徴がある。スプレー
ノズルの数は複数がよく、合成塔の規模に応じて3〜2
0個程度を円状に配置するのがよい。ノズルは塔頂面に
取付けてもよく、また、塔内にリング状の管等を設けそ
の管の下面に適宜間隔をおいてノズル孔を穿設してもよ
い。
【0016】冷却器は媒体油を凝縮させるものであれば
よい。系には凝縮した媒体油を一時貯留する受槽を設け
ることが好ましい。また、この媒体油は合成塔内に噴出
させるため、これを加圧するポンプが必要である。
【0017】冷却器の温度は、50℃〜250℃、好ま
しくは100℃〜150℃程度になる。
【0018】冷却器の温度は、媒体油の蒸発ロスをなく
すために低い温度にすることが好ましいが、低すぎると
媒体油の流動が悪くなり、熱交換器の閉塞、伝熱量の低
下などの原因となる。また、ジメチルエーテル、メタノ
ールなどの生成物を多量に凝縮し、無駄な内部循環を起
こす。
【0019】水素と一酸化炭素の混合割合はH2/CO
モル比で0.5〜3.0、好ましくは0.8〜2.0の
混合比のものを使用できる。一方、水素と一酸化炭素の
割合(H2/CO比)が著しく小さな(例えば、0.5以
下)混合ガスあるいは水素を含まない一酸化炭素の場合
には、別途スチームを供給して反応器中で一酸化炭素の
一部をスチームにより水素と二酸化炭素に変換すること
が必要である。水蒸気の量は変換したい一酸化炭素量
(不足している水素量と等しい)と等モルである。また、
二酸化炭素の量は変換された一酸化炭素と同じモル数と
なる。このような原料ガスの例としては、石炭ガス化ガ
ス、天然ガスからの合成ガス、炭層メタン等を挙げるこ
とができる。触媒被毒を防止するために原料ガスに硫黄
化合物が含まれている場合には予め脱硫処理する必要が
ある。この脱硫により硫黄化合物濃度は1ppm以下、
好ましくは0.05ppm以下にする。硫黄化合物の種
類はSOx、H2S、COS等がある。
【0020】スラリー床反応器における反応条件として
は、反応温度は150〜400℃が好ましく、特に25
0〜350℃の範囲が好ましい。反応温度が150℃よ
り低くても、また400℃より高くても一酸化炭素の転
化率が低くなる。反応圧力は10〜300kg/c
2、より好ましくは15〜150kg/cm2、特に好
ましくは20〜70kg/cm2が適当である。反応圧
力が10kg/cm2より低いと一酸化炭素の転化率が
低く、また300kg/cm2より高いと反応器が特殊
なものとなり、また昇圧のために多大なエネルギーが必
要であって経済的でない。空間速度(触媒1kgあたり
の標準状態における混合ガスの供給速度)は、100〜
50000l/kg・hが好ましく、特に500〜30
000l/kg・hである。空間速度が50000l/
kg・hより大きいと一酸化炭素の転化率が低くなり、
また100l/kg・hより小さいと反応器が極端に大
きくなって経済的でない。
【0021】
【実施例】本発明の一実施例であるジメチルエーテル製
造装置のフローシートを図2に、そのジメチルエーテル
合成塔塔頂部周辺の拡大図を図1に示す。
【0022】この装置は下記の構成からなっている。
【0023】(1) 合成ガス発生装置 石炭ガス化、天然ガスのリフォーミングなどのようにH
2とCOを主成分とする合成ガスを製造する装置。
【0024】(2) 合成ガスコンプレッサー 合成ガス発生装置の運転圧力がDME合成塔の圧力より
も低い場合に必要になる。
【0025】(3) CO2除去部 CO2はDME合成反応を阻害するため、合成ガス中に
CO2が多い場合に吸収法等のCO2除去装置が必要にな
る。
【0026】(4) DME合成部 合成ガスは、ガス/ガス熱交換器で合成塔出口ガスと熱
交換し、昇温して合成塔底部に入る。合成塔底部でスラ
リー液中に気泡分散したガスは、次に示す反応をしなが
ら上昇する。 メタノール合成反応 CO+2H2 → CH3OH DME合成反応 2CH3OH → CH3OCH3+H2O シフト反応 CO+H2O → CO2+H2
【0027】反応は、圧力50kg/cm2A(30〜
100kg/cm2A)、温度280℃(200〜30
0℃)で行う。反応熱は、合成塔中に入れた熱交換チュ
ーブによって除去し、CO2再生塔、DME生成塔のリ
ボイラー熱源などに有効利用する。
【0028】合成塔を出たガスは、ガス/ガス熱交換
器、媒体油回収用の冷却器によって約100℃まで冷却
し、合成塔で蒸発した媒体油を凝縮回収する。凝縮した
媒体油は、セパレータで分離し、ポンプで合成塔頂部に
戻す。合成塔の頂部ガス相に冷却した溶媒をスプレーす
ると、頂部ガス相が少し冷却されて温度低下し、蒸発し
て合成塔から出ていく溶媒量を低減できる。また、フォ
ーミング(液相表面の泡立ち)の防止にもなる。
【0029】(5) DME冷却回収部 媒体油回収セパレータを出たガスは、さらに冷却してメ
タノールと水分を凝縮分離する。残ったガスは、更に−
40℃(−20〜−50℃)程度に冷却して低温セパレ
ータ(LTS)でDMEを凝縮回収する。また同時にC
2を凝縮分離する。
【0030】低温セパレータを出たガスと液は、メタノ
ールと水分を凝縮分離する前、または後のガスとの熱交
換を行って冷熱の回収を行う。
【0031】(6) リサイクルガスコンプレッサー 冷熱を回収した後のガスは、メタンや窒素ガスの蓄積を
防止するために一部をパージする。残りのガスはリサイ
クルコンプレッサーで数kg/cm2加圧して合成塔に
戻す。
【0032】(7) DME精製部 CO2ストリッパー:凝縮したDMEとメタノールは、
30〜35kg/cm2Aに減圧してCO2ストリッパー
に供給する。CO2ストリッパーでは、凝縮液に溶解し
たCO、水素とCO2を頂部から放散する。DMEおよ
びDMEより重たい成分が塔底に残る。
【0033】DME精製塔:CO2を除去した塔底部の
液は、次にDME精製塔に送り塔頂で高濃度のDME液
を回収する。
【0034】メタノール回収塔:DME精製塔底部の液
はメタノール回収塔に送られ、塔頂でメタノール液を回
収する。塔底には水が残る。
【0035】
【発明の効果】本発明により、スラリー床式合成塔でジ
メチルエーテルを合成する際に、スラリー床の媒体油の
蒸発量を減少させるとともに合成塔内での発泡を抑制す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例であるジメチルエーテル製
造装置のジメチルエーテル合成塔塔頂部周辺の拡大図で
ある。
【図2】 上記ジメチルエーテル製造装置全体の構成を
示すフローシートである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塔頂から反応生成ガスを排出させるスラ
    リー床式ジメチルエーテル合成塔と、該ガスを冷却して
    同伴してきた媒体油を凝縮させる冷却器と、凝縮した媒
    体油をジメチルエーテル合成塔に返送するラインを有す
    るジメチルエーテル製造装置において、ジメチルエーテ
    ル合成塔の塔頂部にスプレーノズルを設け前記媒体油返
    送ラインがこのスプレーノズルに接続されていることを
    特徴とするジメチルエーテル製造装置
JP35805096A 1996-12-30 1996-12-30 ジメチルエーテル製造装置 Pending JPH10195009A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35805096A JPH10195009A (ja) 1996-12-30 1996-12-30 ジメチルエーテル製造装置

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JPH10195009A true JPH10195009A (ja) 1998-07-28

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JP35805096A Pending JPH10195009A (ja) 1996-12-30 1996-12-30 ジメチルエーテル製造装置

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JP (1) JPH10195009A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7537700B2 (en) 2002-06-03 2009-05-26 Central Research Institute Of Electric Power Industry Method for removing water contained in solid using liquid material
US8246789B2 (en) 2007-03-09 2012-08-21 Central Research Institute Of Electric Power Industry Hydrous matter treatment system

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US7537700B2 (en) 2002-06-03 2009-05-26 Central Research Institute Of Electric Power Industry Method for removing water contained in solid using liquid material
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