JPS6046100B2

JPS6046100B2 - メタノ−ル製造方法

Info

Publication number: JPS6046100B2
Application number: JP3995682A
Authority: JP
Inventors: 秀達稲葉
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1982-03-12
Publication date: 1985-10-14
Also published as: JPS57167935A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はメタノール製造方法に関する。

従来のメタノール合成プラントでは水素製造のための
電解プラント用水として、高純度かつ高圧の水を十分に
得ることが比較的困難であり、電解プラント用水の造本
、加圧および加熱のための装置が必要であつた。

そこで本発明はかかる問題点を解消したメタノール製
造方法を提供するものであつて、その特徴とするところ
は、燃料１をボイラ５にて燃焼させ、それによつて得ら
れた燃焼ガスＧを冷却器９において冷却した後、無水分
離器１０において水分を除去する。

次にその除去された水分を脱気器１１に送り、この脱気
器１１から取出した水をボイラ５を通して加熱して蒸気
を発生させ、該ボイラ内の加熱水の一部を電解槽３７に
供給し、この電解槽３７にて電気分解により水素を発生
させる。また、上記無水分離器１０で分離された燃焼ガ
スＧを二酸化炭素抽出装置１２に送る。この抽出装置１
２から抽出された二酸化炭素のみを加圧した後、電気分
解により得た水素を加え、原料ガス（ＣＯ。＋Ｈｏ）を
形成する。この原料ガスを合成塔１５に送り、この合成
塔１５の触媒層１６を通過中に気化メタノールを合成す
る。上記ボイラ５で発生された蒸気を上記合成塔１５に
供給し、気化メタノールと合流させ、減圧させる。次に
その減圧された気化メタノールおよび蒸気Ｍを復水器２
８において冷却した後、無水分離器３０においてメタノ
ール水溶液（ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ。Ｏ）と未反応ガスＭ１と
に分離する。次にメタノール水溶液をメタノールストリ
ッパ３２に送つて加熱し、これによつて得られた蒸発分
を凝縮して濃縮メタノールを得ることにあり、この構成
によれば、電解槽て使用する電解用水を、脱気器から取
出した水をボイラに通して加熱して蒸気を発生させる際
のボイラ内の加熱水の一部より得ているため、高純度か
つ高圧の水が得られるものであり、しかも、電解槽にお
ける加圧電解法により高効率の水の電解を実施できるも
のである。また、原料ガスを形成するための水素を本発
明のプロセス中において得ているため、プロセス外の電
解プラントにおける造水、加圧および加熱のための装置
が一切、不用である。以下、本発明の一実施例を図に基
づいて説明する。

第１図において、天然ガス（またはメタンガスなど）１
は、フィルタ２を通した空気３と共にバーナ４からボイ
ラ５に供給され、該ボイラ５にて燃焼される。このボイ
ラ５にて発生した燃焼ガスＧは、開閉フランジ部６と第
１バルブ７を通つたのち、冷却水８が供給される冷却器
９において冷却され、そして気水分離器１０において水
分が除去される。こ）で除去された水（Ｈ２Ｏ）は脱気
器１１に送られ、また燃焼ガスＧはＣＯ２抽出装置１２
に送られる。このＣＯ２抽出装置１２では、燃焼ガスＧ
中のＣＯ２のみを薬液に吸収させて抽出し、ＣＯ２以外
のガスはパージＰする。ただしパージガス中にメタンな
どの可然ガスが含まれている場合（ボイラの運転が空気
過剰率１．０以下で、行なわれる場合など）では、この
ガスをボイラ５の−燃料ラインに戻すことは可能である
。このＣＯ２抽出装置１２からのガスＣＯ２はコンプレ
ッサ１３により加圧され、その後に水素Ｈ２が加えられ
、これが原料ガス（ＣＯ２＋Ｈ２）となる。この原料ガ
ス（ＣＯ２＋Ｈ２）は第２バルブ１４を介して合成塔１
５に送られる。この合成塔１５の触媒層１６を通過中に
気化メタノールが合成される。上記９〜１６により気化
メタノール製造ラインを構成する。前記脱気器１１から
給水ポンプ１７により取出された水Ｈ２Ｏはボイラ５の
エコノマイザ１８、蒸発部，１９、および第１過熱器２
０において加熱され、それにより発生した蒸気■が第１
制御バルブ２１を介して合成塔１５に供給され、合成プ
ロセスを完了した前記気化メタノールと合流される。ま
た蒸気■の一部は、第２制御バルブ２２を有する第１の
バイパスライン２３を流れ、以つて合成塔１５の温度制
御を可能とする。このバイパスライン２３の蒸気■は、
合成塔１５を出た気化メタノールおよび蒸気Ｍと合流し
、そしてボイラ５内の第２過熱器２４において更に過熱
され、そしてタービン２５に送り込まれて該タービン２
５の作動流体となり、発電機２６により動力が取出され
る。これにより減圧された気化メタノールおよび蒸気Ｍ
は、冷却水２７が供給される復水器２８において冷却さ
れ、そして第３バルブ２９を通つたのち気水分離器３０
においてメタノール水溶液（ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ）と未
反応ガスＭ１とに分離される。

未反応ガスＭ１はリサイクルコンプレッサ３１により加
圧されたのち再び合成塔１５に送り込まれる。メタノー
ル水溶液（ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ）はメタノールストリッ
パ３２に送られ、こ）で、タービン２５から抽気され、
メタノールストリッパ３２を通つて復水器２８の上手へ
と流れる気化メタノールおよび蒸気Ｍにより加熱され、
そして蒸発分が、冷却水３３が供給されるコンデンサ３
４において凝縮されることにより、濃縮メタノール（Ｃ
Ｈ３ＯＨ）が得られる。脱気器１１の水Ｈ２Ｏは本プロ
セスに使用されるが、その余剰分はパージＰされる。上
記２７〜３４により液化メタノール製造ラインを構成す
る。前記ボイラ供水の一部、すなわちエコノマイザ１８
で加熱されたボイラ給水の一部を第３制御バルブ３５を
介して取出しライン３６に取出し、これを電解槽３７に
供給する。電解槽３７は陽極板３８と、陰極板３９とが
配設され、電極板３８，３９には電力Ａが整流器４０を
介して供給される。この電解槽３７における電気分解に
よつて発生した水素Ｈ２は、コンプレッサ４１を介して
昇圧後、ガスＣＯ２と共に、原料ガスとして使用される
。また酸素０２は各種プラントに供給される。なお電解
槽３７への苛性カリＫＯＨの注入は、電解液の導電率を
高め電解効率を上けるためである。苛性カリ濃度が３０
％にて導電率は最大となる。また水の電気分解のために
は、水１１２０１苛性カリＫＯＨ以外の成分はゼロであ
ることが望ましい。電解槽３７での不純物除去のため、
パージＰが行なわれる。なお発電機２６の電力は補助電
力ａとして送られる。上記３６〜４１により水素製造ラ
インを構成する。上記実施例においてはボイラ５を貫流
ボイラとしているが、他形式のボイラとしてもよい。

ただしプロセスより明らかなように、合成塔１５の運転
条件からボイラ５が超臨界圧となる場合は必ず貫流ボイ
ラとする必要がある。合成塔１５の運転条件は５０〜３
００ｋ９／Ｃｌｔｌ２５Ｏ〜４００℃程度である。一般
に気化メタノールプラントでは、原料ガスが安価な場合
は低圧運転が有利となる。次に本プロセスを、経済ベー
スである１０００Ｔ／Ｄプラントに適用して計算した結
果を第２図のマテリアルバランスシートに示す。

こ）でＱ１はボイラ５での発生熱量、Ｑ２は合成塔１５
での発生熱量、Ｅ１は発電機端出力、Ｅ２は供給電力で
あり、また仮定した条件は下記の通りである。Ｏメタノ
ール合成プロセスにおける反応式および仮定条件Ｃｌｌ
４＋２０２→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋１９１．８ｋｃａ１（燃
焼）ＣＯ２＋３１１２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ＋１１．８
ｋｃａ１（合成）メタノール収率・・・４０％リサイク
ルラインのパージ・・・なし ○パワープラント側の仮定条件ボイラ蒸気条件１００ｋｇ／ＣＴｌＧ×５１０．Ｃ（過
熱器出口）ボイラ給水温度（エコノマイザ入口）１２０
′Ｃボイラ給水温度（エコノマイザ出口）１５０℃ボイ
ラ空気過剰率１．１ボイラ効率９０％（低位基準）パワープラントとしての熱効率３２％ ○電解プロセスにおける仮定条件電解槽の電力消費率４ＫＷ／ＦＩ２Ｎｄ／Ｈ○備考：本
マテリアルバランスによれば、タービンの作動流体量は
ボイラ蒸発量に対し、約４５％程大きな値となるが、こ
の有利性は考慮せずに計算した。

次にメタノール合成プラントにおけるパワープラント作
動状態を第３図に基づいて説明する。

ボイラ５にて発生した燃焼ガスＧは、第１バルブ７が閉
じられ且つ開閉フランジ部６が開放されていることから
該開閉フランジ部６を通して放出される。この放出は大
気であつても、次の処理プラント（脱硫、脱硝装置等）
てあつてもよい。脱気器１１から給水ポンプ１７により
取出された水Ｈ２Ｏはボイラ５内のエコノマイザ１８、
蒸発部１９、第１過熱器２０において加熱され、そして
第１、第２制御バルブ２１，２２が閉じられていること
から、開動している第４バルブ４２を有する第２バイパ
スライン４３を通つて第２過熱器２４に至り、しかるの
ちタービン２５に送り込まれる。タービン２５からの蒸
気■は復水器２８において冷却され、そして第３バルブ
２９が閉じられていることから、開動している第５バル
ブ４４を有する第３バイパスライン４５を介して脱気器
１１に回収される。なお第３制御バルブ３５も閉じられ
ており、水素製造ラインは停止されている。なおメタノ
ール合成プラントにおいては、石油および天然ガスを全
く使用せずにメタノールの合成が可能となる。

すなわち、ボイラ燃焼ガスより抽出、利用するのはＣＯ
２のみであるから、石炭などの低質、安価な熱料が使用
できて有利である。以上述べたように本発明によると次
のような効果を期待できる。○電解用水をボイラ給水よ
り得ているため、高純度かつ高圧の水が十分に得られる
。

したがつて加圧電解法により高効率の水の電解が可能て
ある。○前項の結果、電解プラント用水の造水、加圧お
よび加熱のための装置が一切、不要となる。

○水素ガス製造ラインを高圧下で運転することが可能と
なるため、合成塔へ送る水素ガスの加圧がわずかで済み
、原料ガス加圧用コンプレッサのコストおよび所要動力
を低減てきる。○製造される水素ガスは水の電気分解に
よるものであるため、不純物が全くない。

したがつて合成ガスの収率も従来方式に比べて著しく増
加する。○メタノール製造プラントにて発生する水を電
解用水の一部として使用できるため、外部からの電解用
水の供給量を減らすことができる。

○水を電気分解しているため、高圧の純酸素が多量に得
られ、この副生酸素は他の各種プラントに供給可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はメタノノール製
造態勢でのフローシート、第２図は同マテリアルバラン
スシート、第３図はパワープラント態勢でのフローシー
トである。５・・・ボイラ、１２・・・ＣＯ２抽出装置、１５・・
・合成塔、１６・・・触媒層、２５・・・タービン、３
２・・・メタノールストリツパ、３６・・・取出しライ
ン、３７・・・電解槽、４０・・・整流器、Ｈ２・・・
水素。

Claims

【特許請求の範囲】

１燃料１をボイラ５にて燃焼させ、それによつて得ら
れた燃焼ガスＧを冷却器９において冷却した後、気水分
離器１０において水分を除去し、その除去された水分を
脱気器１１に送り、この脱気器１１から取出したボイラ
５を通して加熱して蒸気を発生させ、該ボイラ内の加熱
水の一部を電解槽３７に供給し、この電解槽３７にて電
気分解により水素を発生させ、上記気水分離器１０で分
離された燃焼ガスＧを二酸化炭素抽出装置１２に送り、
この抽出装置１２から抽出された二酸化炭素のみを加圧
した後、上記電気分解により得た水素を加えて原料ガス
（ＣＯ＿２＋Ｈ＿２）を形成し、この原料ガスを合成塔
１５に送り、この合成塔１５の触媒層１６を通過中に気
化メタノールを合成し、上記ボイラ５で発生された蒸気
を上記合成塔１５に供給し、気化メタノールと合流させ
て減圧させ、その減圧された気化メタノールおよび蒸気
Ｍを復水器２８において冷却した後、気水分離器３０に
おいてメタノール水溶液（ＣＨ＿３ＯＨ＋Ｈ＿２Ｏ）と
未反応ガスＭ＿１とに分離し、次にメタノール水溶液を
メタノールストリッパ３２に送つて加熱し、これによつ
て得られた蒸気分を凝縮して濃縮メタノールを得ること
を特徴とするメタノール製造方法。