JPS6024774B2 - Methanol production method - Google Patents

Methanol production method

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JPS6024774B2
JPS6024774B2 JP5290281A JP5290281A JPS6024774B2 JP S6024774 B2 JPS6024774 B2 JP S6024774B2 JP 5290281 A JP5290281 A JP 5290281A JP 5290281 A JP5290281 A JP 5290281A JP S6024774 B2 JPS6024774 B2 JP S6024774B2
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catalyst
reactor
liquid
methanol
inert liquid
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ア−ル・ロ−レンス・メドニツク
デビツド・バリ−・ブルム
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Chem Systems Inc
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液相メタノール反応器中でメタノールを製造す
るに当り、メタ/ール形成触媒を不3舌性液体中に混入
して水素および一酸化炭素を含む合成ガスと接触させる
メタノール製造法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention involves the production of methanol in a liquid phase methanol reactor by incorporating a methanol-forming catalyst into a non-trivalent liquid to produce a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide. The present invention relates to a method for producing methanol which involves contacting with.

米国特許妥協総96号明細書の記載を参照すると、一酸
化炭素および水素からのメタノールの製造において、不
活性有機液体媒体、例えばプソイドキュメンを、一酸化
炭素および水素で飽和させ、その飽和された液体媒体を
メタノール形成触媒と接触させることによってメタノー
ルを製造しており、そこには固定方式、および流動床方
式の両方が記載されている。固定床操作に対して好適な
触媒粒子寸法は約3200〜約6400ミクロンの範囲
であるといわれているが、一方、流動床触媒に対しては
約200〜約4800ミクロンの粒子寸法が推奨されて
いる。米国特許4031123号明細書には、一酸化炭
素、二酸化炭素および水素をパラフィン系またはシクロ
パラフィン系液体中に含有させたメタノール形成触媒床
を用い、これによって、反応中の液中のメタノール濃度
を抑制するようにして接触させるメタノールの製造法が
開示されている。
Referring to US Pat. No. 96, in the production of methanol from carbon monoxide and hydrogen, an inert organic liquid medium such as pseudocumene is saturated with carbon monoxide and hydrogen, Methanol is produced by contacting a medium with a methanol-forming catalyst, and both fixed and fluidized bed systems are described. The preferred catalyst particle size for fixed bed operations is said to be in the range of about 3200 to about 6400 microns, while particle sizes of about 200 to about 4800 microns are recommended for fluidized bed catalysts. There is. U.S. Pat. No. 4,031,123 uses a methanol-forming catalyst bed containing carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrogen in a paraffinic or cycloparaffinic liquid, thereby suppressing the methanol concentration in the liquid during the reaction. A method for producing methanol is disclosed.

その触媒床は液体中に固定またはスラリー化されていて
もよく、またはその液体によって流動化されていても良
いといわれる。使用する触媒床のタイプ、すなわち固定
床、流動床またはスラリー化床の別、ならびに使用する
液体の流速に応じて、好適な平均粒子寸法は約190〜
約6400ミクロンの範囲である。流動床操作に対する
好ましい粒子寸法は16と20メッシュの間、すなわち
約850から約1000ミクロンまでである。Sher
winおよびFrankは3相反応によるメタ/ールの
製造、Hydrocar戊nProcessing(1
976年11月)、ページ122−124には、発熱反
応の熱を調節する不均一系触媒を流動化させるために不
活性炭化水素を循環して使用するメタノール合成法が記
載されている。
It is said that the catalyst bed may be fixed or slurried in the liquid, or may be fluidized by the liquid. Depending on the type of catalyst bed used, i.e. fixed bed, fluidized bed or slurried bed, and the flow rate of the liquid used, suitable average particle sizes are from about 190 to
In the range of approximately 6400 microns. Preferred particle sizes for fluidized bed operations are between 16 and 20 mesh, or about 850 to about 1000 microns. Sher
Win and Frank are involved in the production of methanol by three-phase reaction, Hydrocar Processing (1
(November 976), pages 122-124, describes a methanol synthesis process that uses recycled inert hydrocarbons to fluidize a heterogeneous catalyst that modulates the heat of the exothermic reaction.

触媒活性は1000から3000ミクロンまでの領域に
わたる粒子寸法の減少と共に増大するが、これは正比例
的ではないと説明している。Kolbel達はPr比.
EmopeanSyms.Chem.React.E略
.第3版、PergamonPrees、0広め「d(
1965年)、115ページにおいて、一酸化炭素のメ
タンへの水素化に関して報告しているが、この場合には
Ni−Mg○触媒をパラフィン系炭化水素中に懸濁させ
ている。
They explain that catalytic activity increases with decreasing particle size over the range from 1000 to 3000 microns, but this is not directly proportional. Kolbel et al.
EmopeanSyms. Chem. React. E omitted. 3rd edition, Pergamon Prees, 0 spread “d(
(1965), page 115, report on the hydrogenation of carbon monoxide to methane, in which a Ni--Mg catalyst is suspended in a paraffinic hydrocarbon.

ラネーニツケル触媒によるベンゼンのシクロヘキサンへ
の水素化に対するThelnst血【eF的ncais
d肥Petrole法は触媒を反応器底から運び出し外
部熱交換器を通して反応器の頂部へ戻すために循環液体
として生成物のシクロヘキサンを使用している。DMa
n等のCEP.60(1964年)、43ページ、およ
びCha等のOil andGasJoumal(6月
10日、197必王)を参照する。同様の反応システム
が瓜ter鞍ardのAdvancesmChemic
aI Engneenng 第7巻、Academi
cPress、NewYork.71ページに記載され
ている。最も一般的には、触媒を液体中に混入するシス
テムにおいては、その触媒が反応器中に補捉されたまま
で蝿梓または上昇するガス気泡によって混合が達成され
るものと推定される。前述のCSter鉾ard ;
G℃vin船rao 、 ChemicalE増i
neering Jom岬1、9(1975年)、22
9べ‐ジ;およびRoy達、Chemical Eng
neerlngScieMe、19(196ぷ年)、2
16ページを参照する。
Thernst reaction to the hydrogenation of benzene to cyclohexane over Raney-nickel catalysts
The Petrole process uses the product cyclohexane as the circulating liquid to transport the catalyst from the bottom of the reactor and back to the top of the reactor through an external heat exchanger. DMa
CEP of n etc. 60 (1964), p. 43, and Cha et al., Oil and Gas Journal (June 10, 197). A similar reaction system is available at Ard's Advanced Chemistry.
aI Engineering Volume 7, Academy
cPress, New York. It is listed on page 71. Most commonly, in systems where the catalyst is mixed into a liquid, it is assumed that mixing is accomplished by a flywheel or rising gas bubbles while the catalyst remains trapped in the reactor. The aforementioned CSterhokoard;
G℃vin ship rao, Chemical E increase i
neering Cape Jom 1, 9 (1975), 22
9Bage; and Roy et al., Chemical Eng.
neerlngScieMe, 19 (196 years), 2
See page 16.

従来、好ましい液相メタノール製造法は流動床触媒を使
用し、その際、循環不活性液体炭化水素と合成ガス供総
合原料とは並流的に反応器底から導入され、かつ炭化水
素液体がガス供給物の支援によって触媒を流動化させる
ものであった。このようなシステムにおいては、流動触
媒床の容積と共に拡大する反応城は主として触媒粒子の
寸法およびその液体炭化水素の速度といったような因子
によって支配され物理的に制限される。従来の好ましい
とされた方法は望ましくない半面を有しているといわざ
るを得ない。例えば、その流動床の全体的調節は触媒粒
子寸法の比較的一性を要求している。さもないと液体の
速度を大きい粒子の流動化に十分なものとすると、4・
さい粒子は所望の反応城から外へ運び出されてしまうか
らである。均一な適当な寸法の触媒粒子が最初に反応器
へ仕込まれた場合でさえも、流動床中での粒子の一定の
運動からの避け得ざる結果としての粒子の磨耗、および
このような環境下での磨耗の生じないような触媒粒子の
製造は元来困難なため、粒子寸法の望ましくない分布な
らびに触媒微粉の形成が必然的に生じてくる。反応器か
ら出て行くガスまたは液体中への徴粉触媒の混入は流動
床中の触媒の減少を生じ、また下流の工程装置に問題を
生じる。また、反応器を通して循環している不活性液体
炭化水素の速度は流動化されている触媒粒子を反応城の
所望の境界内に維持することの必要性によって制限され
る。このようにして、高度に発熱性の合成反応に対して
熱吸収剤として作用する炭化水素液体は通常、反応器中
の通路の全長にわたって顕著な温度傾斜を有している。
これによって反応温度の制御を顕著に妨げている。流動
床法によって要求される比較的低い液体の速度によるさ
らに別の結果はその炭化水素液体を反応器の外部で冷却
する必要のあることであるが、これはその低速度による
貧弱な熱伝導特性によって反応器内での液体の冷却、例
えば冷却コイルによる冷却等を不可能にするためである
。本発明の1つの目的は触媒粒子の磨耗が問題とならぬ
程度にまで実質的に除かれた液相メタノール合成法を提
供することである。
Traditionally, the preferred liquid phase methanol production process uses a fluidized bed catalyst in which the circulating inert liquid hydrocarbon and the syngas feedstock are introduced cocurrently from the bottom of the reactor, and the hydrocarbon liquid is introduced into the gaseous The catalyst was fluidized with the aid of feed. In such systems, the reaction castle, which expands with the volume of the fluidized catalyst bed, is physically limited, primarily governed by factors such as the size of the catalyst particles and the velocity of their liquid hydrocarbons. It must be said that the conventional method considered preferable has some undesirable aspects. For example, the overall control of the fluidized bed requires relatively uniformity of catalyst particle size. Otherwise, assuming the velocity of the liquid is sufficient to fluidize large particles, 4.
This is because small particles are carried out of the desired reaction chamber. Even if uniform, suitably sized catalyst particles are initially charged to the reactor, particle attrition is an unavoidable consequence of the constant movement of the particles in the fluidized bed, and under such circumstances The inherent difficulty in producing catalyst particles that do not cause wear in the process necessitates an undesirable distribution of particle size and the formation of catalyst fines. The contamination of catalyst particles into the gas or liquid exiting the reactor results in depletion of catalyst in the fluidized bed and also creates problems for downstream process equipment. Also, the rate of inert liquid hydrocarbon circulating through the reactor is limited by the need to maintain fluidized catalyst particles within the desired boundaries of the reaction castle. In this way, hydrocarbon liquids that act as heat absorbers for highly exothermic synthesis reactions typically have a significant temperature gradient over the length of the passageway in the reactor.
This significantly hinders control of the reaction temperature. A further consequence of the relatively low liquid velocities required by the fluidized bed process is the need to cool the hydrocarbon liquid outside the reactor, due to its poor heat transfer properties due to its low velocities. This is to make it impossible to cool the liquid in the reactor, for example, by using a cooling coil. One object of the present invention is to provide a liquid phase methanol synthesis process in which wear of catalyst particles is substantially eliminated to the extent that it is not a problem.

さらに別の目的は反応器を通して広い範囲の流体速度が
利用できるような方法を提供することである。さらに別
の本発明の目的は反応器内の温度分布を大きく調節する
ことのできる液体メタノール反応工程を提供することで
ある。本発明の方法はメタノールの液相製造における従
来の流動触媒床に対して比較的細かな触媒粒子を不活性
炭化水素液体中に混入させて使用するものである。
Yet another object is to provide a process in which a wide range of fluid velocities are available through the reactor. Yet another object of the present invention is to provide a liquid methanol reaction process in which the temperature distribution within the reactor can be largely controlled. The process of the present invention utilizes relatively fine catalyst particles mixed into an inert hydrocarbon liquid as opposed to conventional fluidized catalyst beds in the liquid phase production of methanol.

本発明の方法の利点としては触媒コストの節減、反応器
の操作に高温を使用できること、反応器中で改善された
温度分布が得られること、および安価な反応器の使用で
ある。触媒コストは流動床法に較べて本発明の新規な触
媒混入法による種々の面の組合せ効果に基づいて減少さ
れる。
Advantages of the process of the invention include reduced catalyst costs, the ability to use high temperatures for reactor operation, improved temperature distribution in the reactor, and use of inexpensive reactors. Catalyst costs are reduced due to the combined effects of various aspects of the novel catalyst incorporation method of the present invention compared to fluidized bed methods.

流動床液相メタノール製造システムに対する触媒粒子の
調製は典型的には、触媒粉末を入手して、適当な結合剤
を使用してその触媒を磨耗に対して抵抗性のある均一な
寸法の粒子にべレット化することを必要とする。本発明
の方法においては、触媒は粉末形態で使用することが出
来、したがって面倒な調製作業を必要としない。現在理
解されているように、液相メタノール合成における制御
機構は、その機構が流動床法または触媒混入法のいずれ
であっても、触媒粒子を囲む液体フィルムを介しての反
応体の物質移動についてである。触媒粒子寸法を減少さ
せることは触媒の有効面積の増大をもたらし、それによ
って物質移動に対する抵抗を減少させる。小さな触媒粒
子寸法は単位重量当りの増大された触媒の生産性をもた
らし、一定の生産水準に到達するために反応器に仕込む
触媒の量を少くする。また、小さな寸法の触媒粒子は損
耗に対して敏感度が小さく、したがって触媒徴粉の生成
が少なく、かつそれに起因する反応器の下流での問題点
を軽減する。最後に、反応器中の触媒の交換頻度は、反
応器中で触媒べレツトを均一寸法に維持する必要がない
ので少なくなる。要すれば、触媒の交換理由として雛煤
べレツトの損耗の問題を配慮する必要はない。触媒混入
法を用いる際には、高温の反応器条件が可能であり、メ
タノール収率に不都合な影響なしに高い反応性が達成さ
れる。増大された反応器運転温度は反応の発熱を高圧の
スチームとして回収することを可能にする。反応器中の
改善された温度分布は触媒混入法のまた別の潜在的利点
を表わしている。
Preparation of catalyst particles for fluidized bed liquid phase methanol production systems typically involves obtaining a catalyst powder and using a suitable binder to form the catalyst into uniformly sized particles that are resistant to abrasion. Requires pelletizing. In the process of the invention, the catalyst can be used in powder form and therefore does not require complicated preparation operations. As currently understood, the control mechanism in liquid-phase methanol synthesis, whether fluidized bed or catalyst-loaded, involves mass transfer of reactants through a liquid film surrounding catalyst particles. It is. Reducing the catalyst particle size results in an increase in the effective area of the catalyst, thereby reducing resistance to mass transfer. Small catalyst particle size results in increased catalyst productivity per unit weight, reducing the amount of catalyst charged to the reactor to reach a given production level. Also, the small size of the catalyst particles is less sensitive to attrition and therefore produces less catalyst debris and reduces the downstream problems caused by it in the reactor. Finally, the frequency of catalyst replacement in the reactor is reduced because there is no need to maintain a uniform size catalyst pellet in the reactor. If necessary, there is no need to consider the problem of wear and tear on the chick soot bellets as a reason for replacing the catalyst. When using the catalyst incorporation method, high temperature reactor conditions are possible and high reactivity is achieved without adversely affecting methanol yield. The increased reactor operating temperature allows the exotherm of the reaction to be recovered as high pressure steam. Improved temperature distribution within the reactor represents another potential advantage of the catalyst incorporation method.

例えば、簡単には流動床法では採用されない向流式反応
器形態が使用でき、生成ガスを液体供給物の冷却端で反
応器から排出させてCq変換率を改善する温度分布を生
じさせる。これによって熱力学的に制限されたCO変換
率において20〜30qo有利となる。また、本発明の
方法においては高い流体速度が可館であり、改善された
ガスー液体伝達特性を生じ、その結果反応器内の温度分
布が改善される。流体速度を高くするとそれがガスー液
物質の移動特性を改善するので、反応速度も高くなる。
触媒混入法のこれまでに述べた利点は組合わさって、与
えられた生産水準に対してより安価で、良さ対直径の大
きい反応器の構造を可能にする。本発明の方法において
は粉態の触媒、好ましくは約125ミクロン以下、さら
に好ましくは約10〜約125ミクロンの寸法を有する
触媒を不活性炭化水素液体中に積極的に懸濁させ、液体
中に混入された触媒を反応器を通して循環させる。この
ようにして、流動床触媒系では反応器を通しての適当な
流体速度を熟慮して決定し、および/または流動触媒床
の所望の境界を設定するために適当な触媒べレットの寸
法を決めることが必要であるのに対して、本発明の液体
に混入した触媒システムを使用する場合には反応器を通
過させる液体流速は他の配慮によってのみ定めることが
できる。反応器を通しての不活性炭化水素液体および混
入された触媒の速度を増大させうるという能力は、従釆
好まれた流動床液相メタノール製造法の実施者には得る
ことのできなかったいくつかの選択性を提供する。入口
から出口へわたっての液体温度に顕著な傾斜を生じさせ
ることなく、例えばその液体は液体の温度傾斜が目立っ
て減少するのに十分な早い速度で反応器を通して循環さ
せることができる。このようにして平衡条件に対して高
度に好ましい比較的狭い最適反応器温度範囲が維持され
、かつ高度に発熱的な反応を等温に近い条件下に進行さ
せることができる。反応器を通しての高い液体速度によ
ってその液体と反応器内の熱交換装置との間の良好な熱
移動に対するポテンシャルを有意に増大させるので、触
媒の液体混入システム反応器系外における熱交換を必要
とせず、例えば反応器内の冷却コイルを通して過剰の熱
を除くことが可能になる。
For example, countercurrent reactor configurations not easily employed in fluidized bed processes can be used, with product gas exiting the reactor at the cooled end of the liquid feed to create a temperature profile that improves Cq conversion. This results in a 20-30 qo advantage in thermodynamically limited CO conversion. Also, high fluid velocities are possible in the process of the present invention, resulting in improved gas-liquid transfer characteristics, resulting in improved temperature distribution within the reactor. Increasing the fluid velocity also increases the reaction rate because it improves the gas-liquid material transfer properties.
The previously mentioned advantages of the catalyst incorporation process combine to allow for the construction of reactors that are less expensive and of greater height-to-diameter for a given production level. In the method of the present invention, a powdered catalyst, preferably having a size of less than about 125 microns, more preferably from about 10 to about 125 microns, is actively suspended in an inert hydrocarbon liquid; The incorporated catalyst is circulated through the reactor. Thus, in a fluidized bed catalyst system, one must carefully determine the appropriate fluid velocity through the reactor and/or size the appropriate catalyst pellets to establish the desired boundaries of the fluidized catalyst bed. is required, whereas when using the liquid-entrained catalyst system of the present invention, the liquid flow rate through the reactor can only be determined by other considerations. The ability to increase the rate of inert hydrocarbon liquids and entrained catalyst through the reactor has several advantages not available to practitioners of the preferred fluidized bed liquid phase methanol production process. Provides selectivity. Without creating a significant gradient in liquid temperature from inlet to outlet, for example, the liquid can be circulated through the reactor at a rate fast enough that the liquid temperature gradient is significantly reduced. In this way a relatively narrow optimum reactor temperature range, which is highly favorable for equilibrium conditions, is maintained and highly exothermic reactions can proceed under near-isothermal conditions. Catalyst liquid-entrained systems do not require heat exchange outside the reactor system, as the high liquid velocity through the reactor significantly increases the potential for good heat transfer between that liquid and heat exchange equipment within the reactor. First, it becomes possible to remove excess heat, for example through cooling coils within the reactor.

また、触媒は液体−触媒混合物に対し好ましくは5〜4
0重量%含有されており、流動床システムに比較して付
加された熱容量を与えるので、処理液体の循環容積速度
は混入触媒システムの方が低くなる。使用される液体炭
化水素は少なくとも少量の水素、一酸化炭素およびメタ
ノールを溶解しうるものであり;安定でかつ実質的に不
活性で;かつ技も大切なこととして使用される温度およ
び圧力で反応器内で液態を維持するものでなければなら
ない。当然、その触媒はその液体に溶解し、または反応
するものであってはならない。一般に、その液体の蒸気
圧は250午Cの温度で絶対圧35k9′の(50倣s
ia)を超えるべきではない。かかる液体としては有機
化合物が好ましい。使用できる有機化合物の例としては
芳香族類、例えば10から14までの炭素原子を有する
アルキル化ナフタリン、12から14までの炭素原子を
有するアルキル化ビフェニル、および7から12までの
炭素原子ならびに1から5までのアルキル置換基(例え
ばプソイドキュメン、キシレン、およびジェチルベンゼ
ン)を有するポリアルキルベンゼン;5から20までの
炭素原子を有する飽和アルコール(例えばシクロヘキサ
ノールおよびnーオクチルアルコール);5から15ま
での炭素原子を有する飽和ェステル(例えばn−アミル
アセィトおよびエチルnーバレレイト);6から30ま
での炭素原子を有する飽和パラフィン(シクロパラフィ
ンを含む)、(例えばへキサン、ジメチルベンタン、お
よびへキサデカン);および上記の物の混合物があるが
、パラフィン類および芳香族類が好ましい。
Also, the catalyst is preferably 5 to 4
The volumetric circulation rate of the process liquid is lower in the entrained catalyst system because it contains 0% by weight, providing added heat capacity compared to the fluidized bed system. The liquid hydrocarbon used must be capable of dissolving at least small amounts of hydrogen, carbon monoxide, and methanol; stable and substantially inert; and, importantly, reactive at the temperatures and pressures used. It must be able to maintain its liquid state within the container. Naturally, the catalyst must not dissolve or react with the liquid. In general, the vapor pressure of the liquid is 35 k9' absolute at a temperature of 250 °C (50 msec).
ia) should not be exceeded. Such a liquid is preferably an organic compound. Examples of organic compounds that can be used are aromatics, such as alkylated naphthalenes with 10 to 14 carbon atoms, alkylated biphenyls with 12 to 14 carbon atoms, and 7 to 12 carbon atoms and 1 to 14 carbon atoms. Polyalkylbenzenes with up to 5 alkyl substituents (e.g. pseudocumene, xylene, and jetylbenzene); saturated alcohols with 5 to 20 carbon atoms (e.g. cyclohexanol and n-octyl alcohol); 5 to 15 carbons saturated esters with atoms (e.g. n-amyl acetate and ethyl n-valerate); saturated paraffins (including cycloparaffins) with 6 to 30 carbon atoms (e.g. hexane, dimethylbentane, and hexadecane); and the above There are mixtures of substances, but paraffins and aromatics are preferred.

反応温度は広範囲には100から50000までであり
、好ましくは200から400q0までであり;かつ最
も好ましくは215から2780までである。
The reaction temperature ranges broadly from 100 to 50,000 ℃, preferably from 200 to 400 qO; and most preferably from 215 to 2,780 ℃.

圧力は絶対圧で、14k9/地から703k9/地、好
ましくは35k9′塊から246kg/地まで、かつ最
も好ましくは35k9′地から105kg/のまでの圧
力が使用される。供給原料ガス中の水素対一酸化炭素の
比は好ましくは一酸化炭素のモル当り水素0.6モルか
ら10モルまでである。他のガス、例えば二酸化炭素や
メタンがその合成ガス中に存在していてもよい。反応物
の流速は広範囲には触媒k9当り時間当りの供聯合ガス
0.1から10k9であり、好ましくは0.3力)ら5
k9までである。反応器を通しての液体の流れは過剰の
温度上昇を防ぐのに十分でなければならず、一般には生
成されるメタノールの1グラム分子当り200から20
000グラムまでであり、好ましくは500から100
00グラムまでである。
Pressures are used absolute, from 14 k9/kg to 703 k9/kg, preferably from 35 k9' to 246 kg/kg, and most preferably from 35 k9' to 105 kg/kg. The ratio of hydrogen to carbon monoxide in the feed gas is preferably from 0.6 to 10 moles hydrogen per mole carbon monoxide. Other gases may be present in the synthesis gas, such as carbon dioxide or methane. The flow rate of the reactants ranges broadly from 0.1 to 10 k9 of combined gas per hour of catalyst k9, preferably from 0.3 k9 to 5
Up to k9. Liquid flow through the reactor must be sufficient to prevent excessive temperature rise, typically between 200 and 20
000 grams, preferably from 500 to 100 grams
up to 00 grams.

使用される触媒は特定の温度範囲、すなわち100から
50ぴ0までで活性な任意のメタノール形成触媒である
The catalyst used is any methanol-forming catalyst that is active over a specified temperature range, ie from 100 to 50 psi.

メタノール−形成触媒は次の文献に詳細に記載されてい
るので参照されたい。フランス国特許1489斑2号;
触媒(東京)1966 8、279−83:USSR特
許21956計号;264355号;269924号お
よび271497号:ドイツ国特許1300917号:
Khim.Prom.Ukrl969(6)、7一10
:Ko磯o舷gakuZassil969 72(11
)、2360〜3;ドイツ国特許2016596号:1
930702号:2026182号:2026165号
;2056612号216母79号および21弦074
号;KhimIM.(Sofia)1971、43(1
0)、440−3。使用されるメタ/ールー形成触媒の
活性元素には銅、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、
クロム、モリブデン、ウラニウム、タングステン、バナ
ジウム、および稀士類が含まれる。米国特許33269
56号に記載されているような低温メタノール触媒が特
に有用である。不活性液体中に混入される触媒の量は必
要に応じて変化されるか通常不活性液中約5から約4の
重量%までの触媒量が好ましい。3相液体混入触媒反応
器システムの1つの態様が第1図に示されている。
Methanol-forming catalysts are described in detail in the following references: French Patent No. 1489 Spot No. 2;
Catalyst (Tokyo) 1966 8, 279-83: USSR Patent No. 21956; No. 264355; No. 269924 and No. 271497: German Patent No. 1300917:
Khim. Prom. Ukrl969(6), 7-10
:Ko Iso GakugakuZassil969 72(11
), 2360-3; German Patent No. 2016596: 1
No. 930702: No. 2026182: No. 2026165; No. 2056612 No. 216 Mother No. 79 and 21 String 074
No. KhimIM. (Sofia) 1971, 43 (1
0), 440-3. The active elements of the meta/ru-forming catalyst used include copper, zinc, aluminum, magnesium,
Includes chromium, molybdenum, uranium, tungsten, vanadium, and rare metals. US Patent 33269
Particularly useful are low temperature methanol catalysts, such as those described in US Pat. The amount of catalyst incorporated into the inert liquid may vary as desired, but an amount of catalyst from about 5 to about 4 percent by weight in the inert liquid is usually preferred. One embodiment of a three-phase liquid-entrained catalytic reactor system is shown in FIG.

水素および一酸化炭素から成る合成ガス供給原料が反応
器の生成ガスによって熱交換器1中で予熱され、循環ガ
スと組合されて反応器2の底へ反応器全体にガス気泡を
分布させるための一連の標準オリフィスを通して供給さ
れる。液体と触媒の混合物は好ましくはパラフィン油中
約5〜4の重量%のメタノール触媒粉末から成っており
、中間ドラム12から循環オイルポンプ13によって熱
交換器4を通して反応器2の頂部の蒸気分離城3の丁度
下の部分へ送られる。その液体と触媒の混合物は約24
び○の温度で流入しかつ反応器中を下方へ移動するにつ
れてメタノール反応で放出された熱を吸収して温度が上
昇する。向流的に流れている合成ガスおよび生成物ガス
は反応器の頂部へ上昇するにつれて次第に冷却される。
ガスと触媒混入液体との向流の流れによって、反応器を
出て行くガスが流動床触媒を使用した場合よりも低温で
あり、この低温がメタノール反応の平衡を有利にすると
いう熱力学的な利点を有する。温度が低いために循環油
の蒸気圧も流動床触媒システムにおけるよりも低くなる
。このことは凝縮油の循環システムにおける負荷を減少
させ、したがってその工程の総合的熱効率を向上させる
。液体および混入触媒は反応器2の底部から出て縄拝さ
れている中間タンク12へ流入するがこの中間タンクで
は液体と触媒の分離を妨げるようになっている。
A synthesis gas feed consisting of hydrogen and carbon monoxide is preheated in heat exchanger 1 by the reactor product gas and combined with the recycle gas to the bottom of reactor 2 for distributing gas bubbles throughout the reactor. Fed through a series of standard orifices. The liquid and catalyst mixture preferably consists of about 5 to 4% by weight methanol catalyst powder in paraffin oil and is passed from an intermediate drum 12 through a heat exchanger 4 by a circulating oil pump 13 to a vapor separation castle at the top of the reactor 2. It is sent to the part just below 3. The mixture of liquid and catalyst is approximately 24
The methanol flows into the reactor at a temperature of 1 and 2, and as it moves downward through the reactor, it absorbs the heat released by the methanol reaction and its temperature rises. The countercurrently flowing syngas and product gases are gradually cooled as they rise to the top of the reactor.
Due to the countercurrent flow of gas and catalyst-entrained liquid, the thermodynamic effect is that the gas exiting the reactor is cooler than when using a fluidized bed catalyst, and this lower temperature favors the equilibrium of the methanol reaction. has advantages. Due to the lower temperature, the vapor pressure of the circulating oil is also lower than in a fluidized bed catalyst system. This reduces the load on the condensate circulation system and thus improves the overall thermal efficiency of the process. The liquid and entrained catalyst exit the bottom of the reactor 2 and flow into an intermediate tank 12 which is arranged to prevent separation of liquid and catalyst.

液体および触媒を反応器を通して循環させる前に熱交換
器4でボイラー供尊溝水から高圧蒸気を発生させること
ができる。熱交換基を通しての循環は固形物の沈積、破
損、摩損等をさけように注意深く調節されるべきである
。反応器生成ガスは最初に熱交換器1で合成ガス供V給
原料を予熱することによって冷却され、次に熱交換器5
で循環ガスを、次に熱交換器6でボイラー供V給水を加
熱することによって冷却され、こうして熱交換器7にお
いて空気または冷却水によって最終の冷却を受ける。
High pressure steam can be generated from the boiler water in a heat exchanger 4 before circulating the liquid and catalyst through the reactor. Circulation through the heat exchange group should be carefully controlled to avoid solids build-up, breakage, abrasion, etc. The reactor product gas is first cooled by preheating the synthesis gas feed V in heat exchanger 1 and then in heat exchanger 5.
It is then cooled by heating the circulating gas in the heat exchanger 6 and then the boiler feed water in the heat exchanger 6, thus undergoing final cooling in the heat exchanger 7 by air or cooling water.

メタノールおよび蒸発した処理液体のすべては気一液分
離器8中で凝縮および分離される。生成されたメタノー
ル流は直接に燃料用途に対して好適であり、或は化学級
の製品を製造するために蒸溜システム(図示されていな
い)へ送られてもよい。未変換のガスは循環コンブレッ
サ−9および熱交換器5を通して反応器へ送り戻される
。生成物ガス流による触媒微粒子の反応器からの運び出
しを減少または無くするために、反応器はその頂点に分
離城を含むように設計される。
All of the methanol and evaporated process liquid is condensed and separated in gas-liquid separator 8. The produced methanol stream is suitable for direct fuel use or may be sent to a distillation system (not shown) to produce chemical grade products. The unconverted gas is sent back to the reactor via a circulation compressor 9 and a heat exchanger 5. In order to reduce or eliminate entrainment of catalyst fines from the reactor by the product gas stream, the reactor is designed to include a separation castle at its apex.

例えば、反応器頂部での生成ガス流の速度は膨張城を設
けることによって減少されうる。このような域のより大
きな断面積がその城を出て行くガスの流速を下げ、こう
して触媒微粒子が生成ガスによって液体から持ち去られ
る可能性を減少させることになる。反応器が円筒状でか
つ垂直に配置されている場合にはその分離城には逆円錐
台形の膨張域を設け、その台形の径の小さい方を反応器
の直径と同じにして反応器の液面と対向させ、生成ガス
をその台形の大きい径の方から反応器外に放出するよう
にする。市販の蝦暁されたメタノール触媒を用いて、触
媒混入システムが流動床に基礎を置くシステムを使用す
る場合に較べて合理的に期待できる反応速度を比較する
ための試験を実施した。
For example, the velocity of product gas flow at the top of the reactor can be reduced by providing an expansion castle. The larger cross-sectional area of such a zone will reduce the flow rate of gas leaving the castle, thus reducing the possibility that catalyst particles will be carried away from the liquid by the product gas. If the reactor is cylindrical and vertically arranged, the separation castle should have an inverted truncated cone-shaped expansion zone, and the smaller diameter of the trapezoid should be the same as the diameter of the reactor, and the liquid in the reactor should be The trapezoidal trapezoid is made to face the surface of the reactor so that the generated gas is discharged from the larger trapezoidal diameter to the outside of the reactor. Tests were conducted using a commercially available distilled methanol catalyst to compare the reaction rates that a catalyst-incorporated system could reasonably expect compared to using a fluidized bed-based system.

これらの異つた触媒形式の比較は、それぞれの関連条件
下で使用する形態に相当する粒子寸法の触媒を使用する
ことによってほぼ正確を期した。すべての場合、触媒を
乾燥状態で標準手法によって粉末し、鉱油中に16重量
%のスラリ−とした後、損枠ごれているステンレス鋼製
の反応器中に導入した。反応器を225一23000に
加熱し、容量で50%日2、25%C○、10%C02
および15%CH4から構成される合成ガス供給原料を
櫨梓下の反応器へ35k9/地の圧力で導入した。3つ
の触媒粒子寸法分布:{1}触媒粉末からふるい分けさ
れた37−74ミクロン部分(200×400メッシュ
);■粉砕触媒タプレツドからふるい分けされた149
一177ミクロン部分(80×100メッシュ):およ
び脚2総0ミクロン触媒(0.2斑×0.2総のタブレ
ット);に対して先行テストを行なった。
Comparisons of these different catalyst formats were approximated by using catalysts with particle sizes that corresponded to the formats used under each relevant condition. In all cases, the catalyst was dry powdered by standard techniques and slurried at 16% by weight in mineral oil before being introduced into a broken stainless steel reactor. Heat the reactor to 225 - 23000 ℃, 50% day 2, 25% CO, 10% CO2 by volume
and 15% CH4 was introduced into the reactor below the lily pad at a pressure of 35k9/kg. Three catalyst particle size distributions: {1} 37-74 micron fraction (200 x 400 mesh) sieved from catalyst powder; ■ 149 sieved from crushed catalyst tuple
Preliminary tests were conducted on one 177 micron section (80 x 100 mesh) and two total 0 micron catalyst legs (0.2 spots x 0.2 total tablets).

第1表のデータは触媒のエイジング醸しで行なったもの
であって、その結果を第2図に示した。図においては、
CO変換率が重量時間空間速度(WHSV)に対してプ
ロットされている。第1表* 反応器中の触媒の全外表
面積を基準にして、STP/hr/地触媒表面積におけ
るガスのcc数で表わされている表面積、時間空間速度
(SHSV)。
The data in Table 1 was obtained by aging the catalyst, and the results are shown in FIG. In the figure,
CO conversion is plotted against weight hourly space velocity (WHSV). Table 1 *Surface area, hourly space velocity (SHSV) expressed in cc of gas in STP/hr/geocatalyst surface area, based on the total external surface area of the catalyst in the reactor.

** 2斑0ミクロン(0.238×0.23&ネタブ
レツト)として取出された触媒は26%であり、20×
80メッシュのものが8%、かつ66%が80メッシュ
(177ミクロン)より細かなものであった。
** The catalyst taken out as 0 microns (0.238 x 0.23 & netablett) is 26% and 20 x
8% were 80 mesh, and 66% were finer than 80 mesh (177 microns).

計算による相当平均粒子直経は725ミクロンである。The calculated equivalent average particle diameter is 725 microns.

第2図から明らかなように、37−74ミクロンの高度
に好ましい混入触媒流子寸法が、商業的に実施されうる
流速において、より大きな粒子で得られるよりも有意に
大きなCO変換率を与えている。
As is evident from Figure 2, the highly preferred entrained catalyst flowlet size of 37-74 microns provides significantly greater CO conversion at commercially practicable flow rates than is obtainable with larger particles. There is.

事実、37から74ミクロンまでの触媒粒子寸法を使用
する低流速反応においては、実質的に算出された平衡変
換点が達成される。第3図は第2図に示されたCO変換
率−WHSVの関係のクロスープロツトである。
In fact, substantially calculated equilibrium conversion points are achieved in low flow rate reactions using catalyst particle sizes from 37 to 74 microns. FIG. 3 is a cross-plot of the relationship between CO conversion rate and WHSV shown in FIG.

然しながら第3図においては、その変換パラメー外ま流
動床触媒法のCq変換に対する触媒混入法のCq変、換
の相関性を示している。低い空間速度においてはそれら
2つの反応方式間には小さな相違しか無いが、商業的に
可能なより高い空間速度においては、触媒混入法は流動
床触媒法の4〜5倍に相当するCO交換率を与え、した
がって流動床触媒操作による生産に相当する生産をする
に必要とされる触媒量の僅かに20−25%のみが必要
となることが判る。
However, in FIG. 3, the correlation between the Cq conversion of the catalyst mixed method and the Cq conversion of the fluidized bed catalyst method is shown outside of the conversion parameters. At low space velocities there is only a small difference between the two reaction systems, but at higher space velocities than are commercially possible, the catalyst-loaded method achieves a CO exchange rate that is four to five times higher than that of the fluidized bed catalyst. It can be seen that only 20-25% of the amount of catalyst is required to give a production corresponding to that obtained by fluidized bed catalyst operation.

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

第1図は3相液体混入触媒反応器システムの1つの態様
を示す図であり、第2図は第1図のシステムにおけるC
O変換率とWHSVの関係を示す図であり、かつ第3図
は第2図に示されたCO交換率−WHSVの関係のクロ
スプロットを示す図である。 下『‐1‐ F『.白. F千
FIG. 1 is a diagram illustrating one embodiment of a three-phase liquid-entrained catalytic reactor system, and FIG.
3 is a diagram showing the relationship between O conversion rate and WHSV, and FIG. 3 is a diagram showing a cross plot of the relationship between CO exchange rate and WHSV shown in FIG. 2. FIG. Below ``-1- F''. White. F thousand

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 水素および一酸化炭素を含む合成ガスを不活性液体
の存在下、液相メタノール反応器中で触媒と接触させる
メタノールの製造方法において、前記触媒を約125ミ
クロン以下の寸法粒子形態で、10から14個までの炭
素原子を有するアルキル化ナフタリン;12から14個
までの炭素原子を有するアルキル化ビフエニル;7から
12個までの炭素原子および1から5個までのアルキル
置換基を有するポリアルキルベンゼン;5から20個ま
での炭素原子を有する飽和アルコール:5から15個ま
での炭素原子を有する飽和エステル;および6から30
個までの炭素原子を有する飽和パラフイン;からなる群
の少なくとも1つから構成される不活性液体中に混入す
ることを特徴とするメタノールの製造法。 2 前記触媒粒子寸法が約10ミクロンよりも大きいこ
とを特徴とする、特許請求の範囲1に記載のメタノール
の製造法。 3 前記反応器の温度が100℃から500℃までであ
ることを特徴とする、特許請求の範囲1に記載のメタノ
ールの製造法。 4 前記反応器の圧力が絶対圧14.1kg/cm^2
〜703kg/cm^2であることを特徴とする、特許
請求の範囲3に記載のメタノールの製造法。 5 前記合成ガスと前記不活性液体中に混入した触媒と
を向流的に反応器に導入することを特徴とする、特許請
求の範囲1に記載のメタノールの製造法。 6 前記反応器温度が215℃〜275℃でありかつ反
応器圧力が絶対圧35〜105kg/cm^2であるこ
とを特徴とする、特許請求の範囲4に記載のメタノール
の製造法。 7 前記不活性液体中に混入する触媒の量が不活性液体
および触媒の総重量にもとづき5〜40重量%であるこ
とを特徴とする、特許請求の範囲1に記載のメタノール
の製造法。 8 (イ)メタノール形成触媒粒子を不活性液体お よ
び触媒粒子の総重量にもとづき約5から約40 重量%
までの量で不活性液体中に混入し、その 粒子が約10
から約125ミクロンまでの寸法を有 するようにし、
(ロ)前記合成ガスを前記の混入触媒と反応器中で 2
15℃〜275℃の温度で、かつ絶対圧35〜105k
g/ cm^2の圧力で接触させ、(ハ)メタノールを
前記触媒、不活性液体および未 反応合成ガスから分離
すること、の諸工程から成ることを特徴とする、特許請
求の範囲1に記載のメタノールの製造法。 9 前記合成ガスがさらに二酸化炭素およびメタンを含
むことを特徴とする、特許請求の範囲8に記載のメタノ
ールの製造法。 10 前記の合成ガス、および混入した触媒を含有する
液体を向流的に反応器へ導入することを特徴とする、特
許請求の範囲8に記載のメタノールの製造法。 11 前記反応器から出て来る生成ガスを反応器中の液
の上方液面とその生成ガスの反応器出口との間に配置さ
れている解放域を通して送ることを特徴とする、特許請
求の範囲8に記載のメタノールの製造法。 12 前記反応器に内部冷却装置を設けることを特徴と
する、特許請求の範囲8に記載のメタノールの製造法。 13 前記触媒を約37〜約74ミクロンの寸法の粒子
の形態で前記不活性液体中に混入し、反応器温度215
〜275℃、反応器圧力35〜105kg/cm^2の
絶対圧で接触させることを特徴とする特許請求の範囲1
に記載のメタノールの製造法。
Claims: 1. A method for producing methanol in which a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide is contacted with a catalyst in a liquid phase methanol reactor in the presence of an inert liquid, wherein the catalyst has a size of about 125 microns or less. Alkylated naphthalenes with 10 to 14 carbon atoms; alkylated biphenyls with 12 to 14 carbon atoms; 7 to 12 carbon atoms and 1 to 5 alkyl substituents in particle form; polyalkylbenzenes having 5 to 20 carbon atoms; saturated esters having 5 to 15 carbon atoms; and 6 to 30
A process for the production of methanol, characterized in that it is mixed into an inert liquid consisting of at least one of the group consisting of: saturated paraffins having up to 3 carbon atoms. 2. The method of claim 1, wherein the catalyst particle size is greater than about 10 microns. 3. The method for producing methanol according to claim 1, wherein the temperature of the reactor is from 100°C to 500°C. 4 The pressure of the reactor is absolute pressure 14.1 kg/cm^2
The method for producing methanol according to claim 3, wherein the methanol production method is 703 kg/cm^2. 5. The method for producing methanol according to claim 1, characterized in that the synthesis gas and the catalyst mixed in the inert liquid are introduced countercurrently into a reactor. 6. The method for producing methanol according to claim 4, wherein the reactor temperature is 215°C to 275°C and the reactor pressure is 35 to 105 kg/cm^2 absolute. 7. The method for producing methanol according to claim 1, characterized in that the amount of catalyst mixed into the inert liquid is 5 to 40% by weight based on the total weight of the inert liquid and catalyst. (a) about 5 to about 40% by weight of methanol-forming catalyst particles, based on the total weight of the inert liquid and catalyst particles;
It is mixed into an inert liquid in an amount of up to 10 particles.
to approximately 125 microns;
(b) The synthesis gas is mixed with the catalyst in the reactor. 2
At a temperature of 15°C to 275°C and an absolute pressure of 35 to 105k
g/cm^2 of pressure, and (c) separating methanol from the catalyst, inert liquid and unreacted synthesis gas, according to claim 1. methanol production method. 9. The method for producing methanol according to claim 8, wherein the synthesis gas further contains carbon dioxide and methane. 10. The method for producing methanol according to claim 8, characterized in that the synthesis gas and the liquid containing the mixed catalyst are introduced countercurrently into the reactor. 11. Claims characterized in that the product gas coming out of the reactor is sent through an open area arranged between the upper liquid level of the liquid in the reactor and the reactor outlet of the product gas. 8. The method for producing methanol according to 8. 12. The method for producing methanol according to claim 8, wherein the reactor is provided with an internal cooling device. 13 The catalyst is incorporated into the inert liquid in the form of particles having a size of about 37 to about 74 microns and the reactor temperature is 215
Claim 1, characterized in that the contact is carried out at ~275°C and an absolute pressure of 35-105 kg/cm^2 in the reactor pressure.
The method for producing methanol described in .
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