JPWO2010071016A1 - Method for producing acetic acid and ammonia - Google Patents

Method for producing acetic acid and ammonia Download PDF

Info

Publication number
JPWO2010071016A1
JPWO2010071016A1 JP2010542930A JP2010542930A JPWO2010071016A1 JP WO2010071016 A1 JPWO2010071016 A1 JP WO2010071016A1 JP 2010542930 A JP2010542930 A JP 2010542930A JP 2010542930 A JP2010542930 A JP 2010542930A JP WO2010071016 A1 JPWO2010071016 A1 JP WO2010071016A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
synthesis gas
hydrogen
ammonia
production
carbon monoxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010542930A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5687068B2 (en
Inventor
高橋 成夫
成夫 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daicel Corp filed Critical Daicel Corp
Priority to JP2010542930A priority Critical patent/JP5687068B2/en
Publication of JPWO2010071016A1 publication Critical patent/JPWO2010071016A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5687068B2 publication Critical patent/JP5687068B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/12Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C01B3/16Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide using catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/36Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/386Catalytic partial combustion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • C01B3/58Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids including a catalytic reaction
    • C01B3/583Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids including a catalytic reaction the reaction being the selective oxidation of carbon monoxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/10Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction with carbon monoxide
    • C07C51/12Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction with carbon monoxide on an oxygen-containing group in organic compounds, e.g. alcohols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0255Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a non-catalytic partial oxidation step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435Catalytic purification
    • C01B2203/044Selective oxidation of carbon monoxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435Catalytic purification
    • C01B2203/0445Selective methanation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/047Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16Controlling the process
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

二酸化炭素の発生量を低減しつつ、カルボン酸とアンモニアを効率よく製造する方法を提供する。上記製造方法では、一酸化炭素およびアルコールからカルボン酸を製造するカルボン酸製造工程と、水素および窒素からアンモニアを製造するアンモニア製造工程とを含み、カルボン酸とアンモニアとを製造する方法であって、合成ガス(A)から一酸化炭素と水素とを分離する一酸化炭素/水素分離工程および合成ガス(B)をシフト反応させて水素を製造するシフト反応工程を含み、前記カルボン酸製造工程で前記合成ガス(A)から分離した一酸化炭素を使用し、かつ前記アンモニア製造工程で前記合成ガス(A)から分離した水素と、前記シフト反応工程により得られた水素とを使用する。Provided is a method for efficiently producing carboxylic acid and ammonia while reducing the generation amount of carbon dioxide. The above production method includes a carboxylic acid production step for producing carboxylic acid from carbon monoxide and alcohol, and an ammonia production step for producing ammonia from hydrogen and nitrogen, and a method for producing carboxylic acid and ammonia, A carbon monoxide / hydrogen separation step for separating carbon monoxide and hydrogen from synthesis gas (A) and a shift reaction step for producing hydrogen by shift reaction of synthesis gas (B), Carbon monoxide separated from the synthesis gas (A) is used, and hydrogen separated from the synthesis gas (A) in the ammonia production step and hydrogen obtained by the shift reaction step are used.

Description

本発明は、カルボン酸(酢酸など)およびアンモニアを製造(併産)する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing (co-production) carboxylic acid (such as acetic acid) and ammonia.

アンモニアは、水素と窒素との反応により得られ、この反応の水素源としては、通常、合成ガスが使用されている。そして、この合成ガス中には、水素に加えて、一酸化炭素が含まれており、この一酸化炭素と水とをいわゆる水性ガスシフト反応に供し、アンモニア製造に利用している。このようなシフト反応は、アンモニアの製造において、多量の水素を利用できるが、シフト反応により二酸化炭素が多量に副生する。   Ammonia is obtained by the reaction of hydrogen and nitrogen, and synthesis gas is usually used as the hydrogen source for this reaction. The synthesis gas contains carbon monoxide in addition to hydrogen, and the carbon monoxide and water are subjected to a so-called water gas shift reaction and used for ammonia production. Such a shift reaction can use a large amount of hydrogen in the production of ammonia, but a large amount of carbon dioxide is by-produced by the shift reaction.

一方、酢酸は、一般的に一酸化炭素とメタノールとの反応により得られ、この反応の一酸化炭素源にも、通常、合成ガスが使用されている。そして、この反応において不要となる水素は、メタノールやジメチルエーテルなどの合成に利用されているが、これらの合成においても一酸化炭素が必要であり、合成ガスをより有効に活用するプロセスが求められる。   On the other hand, acetic acid is generally obtained by a reaction of carbon monoxide and methanol, and synthesis gas is usually used as a carbon monoxide source for this reaction. Hydrogen that is unnecessary in this reaction is used in the synthesis of methanol, dimethyl ether, and the like. However, carbon monoxide is also required in these syntheses, and a process for more effectively using the synthesis gas is required.

合成ガスの利用効率を向上させる試みも報告されている。WO01/32594号(特許文献1)には、一酸化炭素およびメタノールから酢酸などの反応生成物を製造する方法であって、天然ガスなどの炭化水素から水素、一酸化炭素および二酸化炭素を含む合成ガスを生成させる工程、前記合成ガス中の水素および一酸化炭素をメタノールへと転化させる工程を含む方法が開示されている。この文献では、前記合成ガスの一部又は全部を分離して、それぞれ二酸化炭素リッチ、一酸化炭素リッチ、水素リッチなガス流に分離し、二酸化炭素リッチなガス流を合成ガスの製造のために供給できることが記載されており、水素リッチなガス流は、アンモニアの合成に利用できることも記載されている。すなわち、この方法は、酢酸とアンモニアとの併産を提案しているものの、酢酸の原料であるメタノールと、酢酸とを同一の合成ガスから製造している。そのため、この方法は、アンモニア製造におけるシフト反応で副生される二酸化炭素に着目したものではなく、合成ガス中に含まれるわずかな二酸化炭素を合成ガスの合成に利用できるだけであって、二酸化炭素の合成ガスへの戻し量には上限がある。また、この方法は、メタノール合成のため、天然ガスを原料として利用しており、水素の含有量が大きい合成ガスを必要としている。そのため、後の工程で大量の水素の分離のために大規模な分離装置や追加分離装置が必要となる。さらに、この方法では、アンモニア合成の窒素源として使用される空気から分離された酸素を有効に利用できない。   Attempts to improve the utilization efficiency of synthesis gas have also been reported. WO 01/32594 (Patent Document 1) discloses a method for producing a reaction product such as acetic acid from carbon monoxide and methanol, which includes hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide from hydrocarbons such as natural gas. A method is disclosed that includes a step of generating a gas and a step of converting hydrogen and carbon monoxide in the synthesis gas into methanol. In this document, a part or all of the synthesis gas is separated and separated into carbon dioxide rich, carbon monoxide rich and hydrogen rich gas streams, respectively. It is described that it can be fed and that a hydrogen-rich gas stream can be used for the synthesis of ammonia. That is, although this method proposes co-production of acetic acid and ammonia, methanol and acetic acid as raw materials for acetic acid are produced from the same synthesis gas. Therefore, this method does not focus on carbon dioxide produced as a by-product in the shift reaction in ammonia production, but can use only a small amount of carbon dioxide contained in the synthesis gas for synthesis of the synthesis gas. There is an upper limit to the amount of return to the synthesis gas. In addition, this method uses natural gas as a raw material for methanol synthesis, and requires a synthesis gas having a high hydrogen content. Therefore, a large-scale separation device or an additional separation device is required for separating a large amount of hydrogen in a later process. Furthermore, this method cannot effectively utilize oxygen separated from air used as a nitrogen source for ammonia synthesis.

WO01/32594号公報(特許請求の範囲、図)WO 01/32594 (Claims and Figures)

従って、本発明の目的は、カルボン酸(酢酸など)とアンモニアとを効率よく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 provide a method for efficiently producing a carboxylic acid (such as acetic acid) and ammonia.

本発明の他の目的は、二酸化炭素の発生量を低減しつつ、カルボン酸とアンモニアとを製造する方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method for producing carboxylic acid and ammonia while reducing the amount of carbon dioxide generated.

本発明のさらに他の目的は、合成ガスの原料となる炭素質材料(例えば、石炭)の使用量を低減しつつ、カルボン酸とアンモニアとを製造する方法を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a method for producing carboxylic acid and ammonia while reducing the amount of carbonaceous material (for example, coal) used as a raw material for synthesis gas.

本発明の別の目的は、アンモニア製造のために副生する酸素を有効に利用しつつカルボン酸とアンモニアとを製造する方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method for producing carboxylic acid and ammonia while effectively utilizing oxygen by-produced for the production of ammonia.

本発明のさらに別の目的は、生成量(生成割合)をコントロールしつつカルボン酸およびアンモニアを製造する方法を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a method for producing carboxylic acid and ammonia while controlling the production amount (production ratio).

本発明者は、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、(1)合成ガス(石油、石炭、天然ガスなどに由来する合成ガス、特に、石炭由来の合成ガス)から一酸化炭素を分離してカルボン酸(酢酸など)の製造に使用し、前記合成ガスから分離した水素をアンモニアの製造に使用する方法において、このアンモニアの製造に、前記合成ガスから分離した水素に加えて、前記合成ガスと異なる又は同じ合成ガス(特に同じ合成ガス)のシフト反応により得られた水素を使用する方法か、又は(2)一酸化炭素と水素とのモル比が比較的1に近い合成ガスから一酸化炭素を分離してカルボン酸(酢酸など)の製造に使用し、前記合成ガスから分離した水素をアンモニアの製造に使用する方法により、効率よくカルボン酸とアンモニアを製造できること(特に、前記方法(1)では、カルボン酸とアンモニアとの生成割合をコントロールしつつこれらを効率よく製造できること)、さらには、同量のカルボン酸およびアンモニアをそれぞれ単独で炭素質材料(例えば、石炭)由来の合成ガスから製造する場合に比べて、二酸化炭素の発生量や合成ガスの原料となる炭素質材料(石炭など)の使用量を低減できることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventor (1) separated carbon monoxide from synthesis gas (synthetic gas derived from petroleum, coal, natural gas, etc., in particular, synthetic gas derived from coal). In the method of using the hydrogen separated from the synthesis gas used for the production of carboxylic acid (such as acetic acid) for the production of ammonia, the synthesis gas is added to the synthesis of ammonia in addition to the hydrogen separated from the synthesis gas. Or a method using hydrogen obtained by a shift reaction of the same synthesis gas (especially the same synthesis gas), or (2) monoxide from synthesis gas in which the molar ratio of carbon monoxide to hydrogen is relatively close to 1. Carboxylic acid and ammonia can be efficiently produced by separating carbon and using it in the production of carboxylic acids (such as acetic acid) and using hydrogen separated from the synthesis gas in the production of ammonia. (In particular, in the method (1), these can be efficiently produced while controlling the production ratio of carboxylic acid and ammonia), and furthermore, the same amount of carboxylic acid and ammonia are each independently a carbonaceous material (for example, The present invention has been completed by discovering that the amount of carbon dioxide generated and the amount of carbonaceous material (such as coal) used as a raw material for synthesis gas can be reduced as compared with the case of producing from synthesis gas derived from coal.

すなわち、本発明の製造方法(第1の方法)は、一酸化炭素およびアルコールからカルボン酸を製造する(ための)カルボン酸製造工程と、水素および窒素からアンモニアを製造する(ための)アンモニア製造工程とを含み、カルボン酸とアンモニアとを製造する方法であって、合成ガス(A)から一酸化炭素と水素とを分離する(ための)一酸化炭素/水素分離工程および合成ガス(B)をシフト反応させて水素を製造する(ための)シフト反応工程を含み、前記カルボン酸製造工程で前記合成ガス(A)から分離した一酸化炭素を使用し(又は合成ガス(A)から分離した一酸化炭素をカルボン酸製造工程に供給し、詳細には、合成ガス(A)から分離した一酸化炭素を使用してカルボン酸を製造し)、かつ前記アンモニア製造工程で前記合成ガス(A)から分離した水素と、前記シフト反応工程により得られた水素とを使用する(又は合成ガス(A)から分離した水素と、シフト反応工程により得られた水素とをアンモニア製造工程に供給する、詳細には、合成ガス(A)から分離した水素と、前記シフト反応工程により得られた水素とを使用してアンモニアを製造する)製造方法である。この方法において、合成ガス(A)としては、特に限定されず、例えば、石油、石炭、天然ガスなどに由来する合成ガスを使用できる。   That is, the production method (first method) of the present invention includes a carboxylic acid production process for producing carboxylic acid from carbon monoxide and alcohol, and ammonia production for producing ammonia from hydrogen and nitrogen. A process for producing carboxylic acid and ammonia, comprising: a carbon monoxide / hydrogen separation step for separating carbon monoxide and hydrogen from synthesis gas (A); and synthesis gas (B). A shift reaction step for producing hydrogen by shift reaction of carbon monoxide separated from the synthesis gas (A) in the carboxylic acid production step (or separated from the synthesis gas (A)) Carbon monoxide is supplied to the carboxylic acid production process, specifically, the carboxylic acid is produced using the carbon monoxide separated from the synthesis gas (A)), and before the ammonia production process. Using the hydrogen separated from the synthesis gas (A) and the hydrogen obtained by the shift reaction step (or the hydrogen separated from the synthesis gas (A) and the hydrogen obtained by the shift reaction step in the ammonia production step Specifically, ammonia is produced using hydrogen separated from the synthesis gas (A) and hydrogen obtained by the shift reaction step). In this method, the synthesis gas (A) is not particularly limited, and for example, synthesis gas derived from petroleum, coal, natural gas or the like can be used.

また、本発明の別の製造方法(第2の方法)は、一酸化炭素およびアルコールからカルボン酸を製造する(ための)カルボン酸製造工程と、水素および窒素からアンモニアを製造する(ための)アンモニア製造工程とを含み、カルボン酸とアンモニアとを製造する方法であって、一酸化炭素と水素との割合が前者/後者(モル比)=1/0.4〜1/1.5である合成ガス(A)から一酸化炭素と水素とを分離する(ための)一酸化炭素/水素分離工程を含み、前記カルボン酸製造工程で前記合成ガス(A)から分離した一酸化炭素を使用し(又は合成ガス(A)から分離した一酸化炭素をカルボン酸製造工程に供給し、詳細には、合成ガス(A)から分離した一酸化炭素を使用してカルボン酸を製造し)、かつ前記アンモニア製造工程で前記合成ガス(A)から分離した水素を使用する(又は合成ガス(A)から分離した水素をアンモニア製造工程に供給する、詳細には、合成ガス(A)から分離した水素を使用してアンモニアを製造する)製造方法である。   Further, another production method (second method) of the present invention includes a carboxylic acid production process for producing carboxylic acid from carbon monoxide and alcohol, and production of ammonia from hydrogen and nitrogen (for). A method for producing a carboxylic acid and ammonia, comprising an ammonia production step, wherein the ratio of carbon monoxide to hydrogen is the former / the latter (molar ratio) = 1 / 0.4 to 1 / 1.5. A carbon monoxide / hydrogen separation step for separating carbon monoxide and hydrogen from the synthesis gas (A), and using the carbon monoxide separated from the synthesis gas (A) in the carboxylic acid production step. (Or carbon monoxide separated from the synthesis gas (A) is supplied to the carboxylic acid production process, specifically, the carbon monoxide separated from the synthesis gas (A) is used to produce the carboxylic acid), and Before in the ammonia production process The hydrogen separated from the synthesis gas (A) is used (or the hydrogen separated from the synthesis gas (A) is supplied to the ammonia production process. More specifically, the hydrogen separated from the synthesis gas (A) is used to produce ammonia. Manufacturing method).

このような方法(第1又は第2の方法)は、さらに、炭素質材料(又は炭化水素源、例えば、石炭)をガス化して合成ガスを製造する(ための)合成ガス製造工程を含み、この合成ガス製造工程で製造された合成ガスを合成ガス(A)として使用してもよい。また、この方法は、さらに、空気から窒素と酸素とを分離する(ための)酸素/窒素分離工程を含み、この酸素/窒素分離工程で分離した酸素を炭素質材料(例えば、石炭)のガス化に使用するとともに、前記酸素/窒素分離工程で分離した窒素をアンモニア製造工程で使用してもよい。このような酸素/窒素分離工程を、一連の前記製造工程に組み込むことにより、アンモニア製造工程で要する窒素源としての空気から分離される酸素を有効利用でき、エネルギー効率的に有利である。   Such a method (first or second method) further includes a synthesis gas production step for producing a synthesis gas by gasifying a carbonaceous material (or a hydrocarbon source, for example, coal), The synthesis gas produced in this synthesis gas production process may be used as synthesis gas (A). The method further includes an oxygen / nitrogen separation step for separating nitrogen and oxygen from air, and the oxygen separated in the oxygen / nitrogen separation step is used as a gas of a carbonaceous material (for example, coal). Nitrogen separated in the oxygen / nitrogen separation step may be used in the ammonia production step. By incorporating such an oxygen / nitrogen separation step into a series of the production steps, oxygen separated from air as a nitrogen source required in the ammonia production step can be effectively used, which is advantageous in terms of energy efficiency.

前記第2の方法において、第1の方法と同様に、アンモニア製造工程で、合成ガス(A)から分離した水素と、合成ガス(B)(合成ガス(A)とは異なる合成ガス(B))のシフト反応により得られた水素とを使用してもよい。すなわち、前記第2の方法は、さらに、合成ガス(B)をシフト反応させて水素を製造する(ための)シフト反応工程を含み、前記アンモニア製造工程で、合成ガス(A)から分離した水素と、前記シフト反応工程により得られた水素とを使用してもよい。なお、第1および第2の方法において、「シフト反応(工程)により得られた水素」とは、合成ガス(B)中に含まれる水素、およびシフト反応により新たに製造された水素との混合ガスを意味する。このようなシフト反応を利用すると、アンモニアの生成量を調整しつつ、カルボン酸を併産できるため、二酸化炭素の発生量(排出量)を低減しつつ(さらには、石炭の使用量を低減しつつ)、所望の割合でカルボン酸とアンモニアとを製造できる。   In the second method, as in the first method, hydrogen separated from the synthesis gas (A) in the ammonia production step and synthesis gas (B) (synthesis gas (B) different from synthesis gas (A)). ) And hydrogen obtained by the shift reaction may be used. That is, the second method further includes a shift reaction step for producing hydrogen by shift reaction of the synthesis gas (B), and hydrogen separated from the synthesis gas (A) in the ammonia production step. And hydrogen obtained by the shift reaction step may be used. In the first and second methods, “hydrogen obtained by the shift reaction (step)” means a mixture of hydrogen contained in the synthesis gas (B) and hydrogen newly produced by the shift reaction. Means gas. By using such a shift reaction, it is possible to co-produce carboxylic acid while adjusting the amount of ammonia produced, thus reducing the amount of carbon dioxide generated (emissions) (and reducing the amount of coal used). However, carboxylic acid and ammonia can be produced at a desired ratio.

特に、第1および第2の方法において、合成ガス(A)および合成ガス(B)は、同一の合成ガス製造工程で製造された合成ガスであってもよい。すなわち、前記合成ガス製造工程で製造した合成ガスを、合成ガス(A)および合成ガス(B)に分けて(分流して)、それぞれ、一酸化炭素/水素分離工程、シフト反応工程に供してもよい。同一の合成ガス製造工程を利用すると、プロセスを簡略化しつつ、カルボン酸とアンモニアとの生成量を調整できる。   In particular, in the first and second methods, the synthesis gas (A) and the synthesis gas (B) may be a synthesis gas produced in the same synthesis gas production process. That is, the synthesis gas produced in the synthesis gas production process is divided into a synthesis gas (A) and a synthesis gas (B) (divided) and used for a carbon monoxide / hydrogen separation process and a shift reaction process, respectively. Also good. When the same synthesis gas production process is used, the production amount of carboxylic acid and ammonia can be adjusted while simplifying the process.

本発明の方法(第1および第2の方法)では、合成ガスのシフト反応を利用するか又は水素の割合が小さい特定の合成ガス(特に石炭由来の合成ガス)を利用するため、カルボン酸(酢酸など)とアンモニアとを効率よく製造できる。特に、本発明の方法(第1および第2の方法)では、同量のカルボン酸およびアンモニアをそれぞれ単独で合成ガスから製造する場合に比べて、二酸化炭素の発生量や合成ガスの原料となる炭素質材料(例えば、石炭)の使用量を低減しつつ、カルボン酸とアンモニアと製造できる。また、アンモニア製造のために副生する酸素を有効に利用しつつカルボン酸とアンモニアとを製造できる。そのため、本発明の方法は、環境的、工業的、さらにはコスト的に極めて有利なプロセスである。さらに、本発明の方法(第1および第2の方法)では、シフト反応を利用することにより、カルボン酸およびアンモニアの生成量(生成割合)をコントロールしつつ製造できる。このようなシフト反応の利用により、炭素質材料における一酸化炭素/水素比が変化しても、カルボン酸とアンモニアの生産量をコントロールできる。   In the method of the present invention (first and second methods), since a syngas shift reaction is used or a specific syngas having a small proportion of hydrogen (especially, a syngas derived from coal) is used, a carboxylic acid ( Acetic acid and the like) and ammonia can be produced efficiently. In particular, in the methods of the present invention (first and second methods), compared to the case where the same amount of carboxylic acid and ammonia are each independently produced from synthesis gas, the amount of carbon dioxide generated and the raw material for synthesis gas are obtained. Carboxylic acid and ammonia can be produced while reducing the amount of carbonaceous material (for example, coal) used. In addition, carboxylic acid and ammonia can be produced while effectively using oxygen produced as a by-product for producing ammonia. Therefore, the method of the present invention is a very advantageous process in terms of environment, industry, and cost. Furthermore, in the method of the present invention (first and second methods), the production can be performed while controlling the production amount (production ratio) of carboxylic acid and ammonia by utilizing a shift reaction. By using such a shift reaction, the production amount of carboxylic acid and ammonia can be controlled even if the carbon monoxide / hydrogen ratio in the carbonaceous material changes.

図1は、本発明の製造方法(又は製造装置)の一例を説明するためのフロー図である。FIG. 1 is a flowchart for explaining an example of the production method (or production apparatus) of the present invention. 図2は、本発明の製造方法(又は製造装置)の他の例を説明するためのフロー図である。FIG. 2 is a flowchart for explaining another example of the production method (or production apparatus) of the present invention.

以下に、必要により添付図面を参照しつつ本発明をより詳細に説明する。図1は、本発明の製造方法(および製造装置)の一例を説明するためのフロー図である。図2は、本発明の製造方法(および製造装置)の他の例を説明するためのフロー図である。図1の例では、石炭由来の合成ガスから分離した一酸化炭素とアルコール又はその誘導体とを反応させてカルボン酸を製造する方法(装置)、および前記合成ガスから分離した水素を使用してアンモニアを製造する方法(装置)を示している。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings as necessary. FIG. 1 is a flowchart for explaining an example of the production method (and production apparatus) of the present invention. FIG. 2 is a flowchart for explaining another example of the production method (and production apparatus) of the present invention. In the example of FIG. 1, a method (apparatus) for producing carboxylic acid by reacting carbon monoxide separated from coal-derived synthesis gas with alcohol or a derivative thereof, and ammonia using hydrogen separated from the synthesis gas. The method (apparatus) which manufactures is shown.

この製造方法(装置)は、空気から窒素と酸素とを分離するための酸素/窒素分離ユニット1と、このユニット1で分離した酸素を利用して石炭をガス化して合成ガス(A)を製造するための合成ガス製造ユニット2と、このユニット2で製造された合成ガス(A)から一酸化炭素と水素とを分離するための一酸化炭素/水素分離ユニット3と、このユニット3から分離した一酸化炭素とアルコールとからカルボン酸を製造するためのカルボン酸製造ユニット4と、前記ユニット3から分離した水素および前記分離ユニット1から分離した窒素からアンモニアを製造するためのアンモニア製造ユニット5とを備えている。   This production method (apparatus) produces an oxygen / nitrogen separation unit 1 for separating nitrogen and oxygen from air, and produces coal by gasifying coal using the oxygen separated in this unit 1 to produce synthesis gas (A). And a carbon monoxide / hydrogen separation unit 3 for separating carbon monoxide and hydrogen from the synthesis gas (A) produced by the unit 2 and the unit 3 for separation. A carboxylic acid production unit 4 for producing carboxylic acid from carbon monoxide and alcohol; and an ammonia production unit 5 for producing ammonia from hydrogen separated from the unit 3 and nitrogen separated from the separation unit 1. I have.

そして、この製造方法(装置)は、これらのユニットに各成分を供給するための各種ライン、すなわち、前記酸素/窒素分離ユニット1で分離した酸素を合成ガス製造ユニット2に供給するための酸素供給ライン1Aと、前記酸素/窒素分離ユニット1で分離した窒素をアンモニア製造ユニット5に供給するための窒素供給ライン1Bと、前記合成ガス製造ユニット2で製造された合成ガスを合成ガス(A)として一酸化炭素/水素分離ユニット3に供給するための合成ガス供給ライン2Aと、前記分離ユニット3から分離した一酸化炭素をカルボン酸製造ユニット4に供給するための一酸化炭素供給ライン3Aと、前記分離ユニット3から分離した水素をアンモニア製造ユニット5に供給するための水素供給ライン3Bとをさらに備えている。   And this manufacturing method (apparatus) is oxygen supply for supplying various lines for supplying each component to these units, that is, oxygen separated by the oxygen / nitrogen separation unit 1 to the synthesis gas manufacturing unit 2. Line 1A, nitrogen supply line 1B for supplying nitrogen separated by oxygen / nitrogen separation unit 1 to ammonia production unit 5, and synthesis gas produced by synthesis gas production unit 2 as synthesis gas (A) A synthesis gas supply line 2A for supplying the carbon monoxide / hydrogen separation unit 3; a carbon monoxide supply line 3A for supplying the carbon monoxide separated from the separation unit 3 to the carboxylic acid production unit 4; A hydrogen supply line 3B for supplying hydrogen separated from the separation unit 3 to the ammonia production unit 5; .

まず、合成ガス製造ユニット2では、石炭をガス化して合成ガス(A)を製造する。この例では、石炭を、酸素/窒素分離ユニット1で分離された酸素を用いて部分酸化することによりガス化している。石炭のガス化は、通常、高温および高圧化で行われる。なお、酸素/窒素分離ユニット1での分離方法としては、慣用の方法、例えば、空気から圧縮酸素および圧縮窒素として分離する方法などが挙げられる。具体的には、ユニット1は、空気圧縮機、酸素圧縮機、窒素圧縮機などを備えていてもよい。   First, in the synthesis gas production unit 2, coal is gasified to produce synthesis gas (A). In this example, coal is gasified by partial oxidation using oxygen separated by the oxygen / nitrogen separation unit 1. Coal gasification is usually performed at high temperature and high pressure. Examples of the separation method in the oxygen / nitrogen separation unit 1 include a conventional method, for example, a method of separating compressed air and compressed nitrogen from air. Specifically, the unit 1 may include an air compressor, an oxygen compressor, a nitrogen compressor, and the like.

石炭は、酸素に加えて、水(水蒸気)を用いてガス化してもよい。例えば、石炭と水とのスラリーを酸素により部分酸化してもよい。この方法では、アンモニアの製造のために使用される空気の副生成物である酸素を利用できるため好適である。なお、天然ガスなどを利用した合成ガス製造プロセスでは、通常、このような酸素を使用することがなく、酸素を有効利用できない。   Coal may be gasified using water (steam) in addition to oxygen. For example, a slurry of coal and water may be partially oxidized with oxygen. This method is preferable because oxygen, which is a by-product of air used for the production of ammonia, can be used. In a synthesis gas production process using natural gas or the like, such oxygen is usually not used and oxygen cannot be effectively used.

なお、合成ガス製造ユニット2は、石炭ガス化のための反応器を備えていればよく、生成した合成ガスを熱回収(冷却)するための熱回収装置(冷却装置)を備えていてもよい。また、熱回収した熱は、必要に応じて、他の工程又はユニットに供給し、他の工程や反応に利用してもよい。   The synthesis gas production unit 2 may be provided with a reactor for coal gasification, and may be provided with a heat recovery device (cooling device) for heat recovery (cooling) of the generated synthesis gas. . Further, the heat recovered may be supplied to other processes or units as necessary, and used for other processes or reactions.

合成ガス製造ユニット1で製造される合成ガスは、石炭由来のガスであり、天然ガス由来の合成ガスなどに比べて、一酸化炭素(CO)に対する水素(H)の割合が比較的小さい合成ガスである。例えば、合成ガス(合成ガス(A))において、一酸化炭素と水素との割合は、前者/後者(モル比)=1/0.4〜1/1.5、好ましくは1/0.5〜1/1.2、さらに好ましくは1/0.6〜1/1(例えば、1/0.65〜1/0.9)程度である。本発明では、このような合成ガスを使用することにより、一酸化炭素/水素分離ユニット(又は一酸化炭素/水素分離工程)において分離する水素を低減できるため、分離に要する製造装置を小規模化しつつ二酸化炭素の発生量を低減できる。The synthesis gas produced by the synthesis gas production unit 1 is a coal-derived gas, and a synthesis in which the ratio of hydrogen (H 2 ) to carbon monoxide (CO) is relatively small compared to a synthesis gas derived from natural gas. Gas. For example, in the synthesis gas (synthesis gas (A)), the ratio of carbon monoxide to hydrogen is the former / the latter (molar ratio) = 1 / 0.4 to 1 / 1.5, preferably 1 / 0.5. Is about 1 / 1.2, more preferably about 1 / 0.6 to 1/1 (for example, 1 / 0.65 to 1 / 0.9). In the present invention, by using such a synthesis gas, the hydrogen to be separated in the carbon monoxide / hydrogen separation unit (or the carbon monoxide / hydrogen separation step) can be reduced. The amount of carbon dioxide generated can be reduced.

なお、合成ガスには、一酸化炭素、水素に加えて、通常、他の成分[水、二酸化炭素、炭化水素(メタンなど)、硫化水素など]が含まれている。このような他の成分は、一酸化炭素および水素に比べて少ないが、後の工程において悪影響を及ぼす(例えば、触媒毒となるなど)場合があるため、基本的にはないのが好ましい。しかし、このような他の成分を副生することなく合成ガスを製造するには限界がある場合があるため、分離工程などにおいて適宜分離してもよい。特に、合成ガス(A)に含まれる二酸化炭素の割合は、例えば、合成ガス(A)に含まれる一酸化炭素1モルに対して、0〜0.6モルの範囲であり、例えば、0.01〜0.5モル(例えば、0.1〜0.5モル、好ましくは0.25〜0.45モル)、さらに好ましくは0.3〜0.4モル(例えば、0.33〜0.38モル)程度である。   In addition to carbon monoxide and hydrogen, the synthesis gas usually contains other components [water, carbon dioxide, hydrocarbons (such as methane), hydrogen sulfide, etc.]. Such other components are less than carbon monoxide and hydrogen, but are preferably not fundamentally present because they may adversely affect (for example, become catalyst poisons) in later steps. However, since there may be a limit in producing synthesis gas without by-producting such other components, it may be appropriately separated in a separation step or the like. In particular, the ratio of carbon dioxide contained in the synthesis gas (A) is, for example, in the range of 0 to 0.6 mol with respect to 1 mol of carbon monoxide contained in the synthesis gas (A). 01 to 0.5 mol (for example, 0.1 to 0.5 mol, preferably 0.25 to 0.45 mol), more preferably 0.3 to 0.4 mol (for example, 0.33 to 0.3 mol). 38 mol).

合成ガス製造ユニット2で製造された合成ガスは、合成ガス(A)として、合成ガス供給ライン2Aを通じて、分離ユニット3に供給される。分離ユニット3では、一酸化炭素と、水素とを分離する。なお、ユニット3での分離方法としては、慣用の方法、例えば、膜分離法、深冷分離法、PSA(圧力変動吸着、pressure swing adsorption)法などが挙げられる。比較的大規模な分離においては、深冷分離法を好適に利用できる。合成ガス(A)からのこれらの成分の分離順序は特に限定されず、合成ガスから水素を分離した後、一酸化炭素を分離してもよく、その逆であってもよい。   The synthesis gas produced by the synthesis gas production unit 2 is supplied to the separation unit 3 through the synthesis gas supply line 2A as synthesis gas (A). In the separation unit 3, carbon monoxide and hydrogen are separated. Examples of the separation method in the unit 3 include a conventional method such as a membrane separation method, a cryogenic separation method, and a PSA (pressure swing adsorption) method. For relatively large-scale separation, a cryogenic separation method can be suitably used. The order of separation of these components from the synthesis gas (A) is not particularly limited, and after separating hydrogen from the synthesis gas, carbon monoxide may be separated or vice versa.

また、合成ガス(又は水素分離後のガス)には、前記のように、一酸化炭素に加えて、他のガスが含まれている。特に、酸性ガス(二酸化炭素、硫化水素など)は、後の工程、特に、アンモニア製造工程において悪影響を及ぼす場合があるため、分離される一酸化炭素および/または水素からより厳密に除去されているのが好ましい。そのため、分離ユニット3(一酸化炭素/水素分離工程)又は分離ユニットの前に接続する除去ユニットにおいて、これらの成分を分離除去してもよい。通常、一酸化炭素と水素とを分離する前に、酸性ガスなどを分離する場合が多い。なお、図示する例では、分離ユニット3(酸性ガス除去ユニットを含むユニット)において、代表的なガスである二酸化炭素を分離除去(通常、一酸化炭素と水素との分離に先立って二酸化炭素を分離除去)している。なお、図の例では、硫化水素などのガスは図示していない。   In addition to the carbon monoxide, the synthesis gas (or the gas after hydrogen separation) contains other gases as described above. In particular, acid gases (carbon dioxide, hydrogen sulfide, etc.) are more strictly removed from the separated carbon monoxide and / or hydrogen because they can have adverse effects in subsequent processes, particularly in the ammonia production process. Is preferred. Therefore, these components may be separated and removed in the separation unit 3 (carbon monoxide / hydrogen separation step) or the removal unit connected in front of the separation unit. Usually, before separating carbon monoxide and hydrogen, acidic gas or the like is often separated. In the illustrated example, carbon dioxide, which is a typical gas, is separated and removed in the separation unit 3 (a unit including an acid gas removal unit) (usually, carbon dioxide is separated prior to separation of carbon monoxide and hydrogen). Removed). In the illustrated example, a gas such as hydrogen sulfide is not shown.

分離ユニット3で分離された一酸化炭素および水素は、それぞれライン3Aおよび3Bを通じて、カルボン酸製造ユニット4およびアンモニア製造ユニット5に供給される。なお、アンモニア製造においては、一酸化炭素や二酸化炭素が反応を極端に阻害する成分となるため、厳密に除去する必要がある。そのため、必要であれば、分離ユニット3(又は分離工程)で分離された水素(ガス)は、さらにメタネータ処理(一酸化炭素をメタンに転化する処理)などの慣用の方法により、高度に分離(又は転化)したのち、アンモニア製造ユニット5に供給してもよい(図示せず)。   Carbon monoxide and hydrogen separated by the separation unit 3 are supplied to the carboxylic acid production unit 4 and the ammonia production unit 5 through lines 3A and 3B, respectively. In ammonia production, carbon monoxide and carbon dioxide are components that extremely inhibit the reaction, and therefore must be strictly removed. Therefore, if necessary, the hydrogen (gas) separated in the separation unit 3 (or separation step) is further separated by a conventional method such as a methanator treatment (a treatment for converting carbon monoxide to methane) ( Alternatively, it may be supplied to the ammonia production unit 5 (not shown).

カルボン酸製造ユニット4およびアンモニア製造ユニット5において、カルボン酸およびアンモニアが製造される。このような製造装置又は製造方法では、二酸化炭素の発生量を低減しつつ、酢酸およびアンモニアを併産できる。具体的なモデルケースとして、酢酸を50万トン/年の割合で製造するケースを想定する。   In the carboxylic acid production unit 4 and the ammonia production unit 5, carboxylic acid and ammonia are produced. In such a manufacturing apparatus or manufacturing method, acetic acid and ammonia can be produced together while reducing the amount of carbon dioxide generated. As a specific model case, a case where acetic acid is produced at a rate of 500,000 tons / year is assumed.

酢酸を50万トン/年の割合で製造する場合、原料となる石炭は一例として35トン/hの割合で必要であり、このような石炭をガス化して得られる合成ガス(A)に含まれるCOの割合は28000Nm/h、Hの割合は23000Nm/h、COの割合は12000Nm/hである(すなわち、CO/H/CO(モル比)=1/0.85/0.49)。なお、石炭のガス化は、石炭スラリー法により行うものとして算出した。そして、この合成ガス(A)から水素を100%分離してアンモニアを製造したとすると、アンモニアは9.5万トン/年の割合で製造され、二酸化炭素は、前記の通り、12000Nm/hの割合で発生する。In the case of producing acetic acid at a rate of 500,000 tons / year, coal as a raw material is required at a rate of 35 tons / h as an example, and is included in the synthesis gas (A) obtained by gasifying such coal. The rate of CO is 28000 Nm 3 / h, the rate of H 2 is 23000 Nm 3 / h, and the rate of CO 2 is 12000 Nm 3 / h (ie, CO / H 2 / CO 2 (molar ratio) = 1 / 0.85). /0.49). In addition, the gasification of coal was calculated on the assumption that the coal slurry method is used. Assuming that ammonia is produced by separating 100% of hydrogen from this synthesis gas (A), ammonia is produced at a rate of 95,000 tons / year, and carbon dioxide is 12000 Nm 3 / h as described above. Occurs at a rate of.

一方、このような割合で酢酸およびアンモニアをそれぞれ個別に石炭スラリー法により石炭から製造したとすると、まず、酢酸を50万トン/年の割合で生産するためには、前記のように、COが12000Nm/hの割合で生成する。また、アンモニアを9.5万トン/年の割合で製造するためには、シフト反応により一酸化炭素をすべて水素に変換した場合、石炭が15.0トン/hの割合で必要(合成ガスとしてCOが13000Nm/h、Hが11000Nm/h、COが5600Nm/hの割合で生成する)となり、18600Nm/hの割合で二酸化炭素(合成ガス中に含まれる二酸化炭素が5600Nm/h、シフト反応により発生する二酸化炭素が13000Nm/h)が生成する。On the other hand, if acetic acid and ammonia are separately produced from coal by the coal slurry method at such a rate, first, in order to produce acetic acid at a rate of 500,000 tons / year, as described above, CO 2 Is produced at a rate of 12000 Nm 3 / h. In addition, in order to produce ammonia at a rate of 95,000 tons / year, coal is required at a rate of 15.0 tons / h when all the carbon monoxide is converted to hydrogen by a shift reaction (as synthesis gas). CO is 13000Nm 3 / h, H 2 is 11000Nm 3 / h, CO 2 is produced at a rate of 5600Nm 3 / h), and the carbon dioxide contained in the carbon dioxide (synthesis gas at a rate of 18600Nm 3 / h 5600Nm 3 / h, and 13000 Nm 3 / h of carbon dioxide generated by the shift reaction is generated.

すなわち、酢酸50万トン/年およびアンモニア9.5万トン/年の割合で製造するケースでは、石炭の使用量を15トン/hの割合で低減でき、二酸化炭素の発生量を6600Nm/hの割合で低減できる。That is, in the case of producing at a rate of 500,000 tons / year of acetic acid and 95,000 tons / year of ammonia, the amount of coal used can be reduced at a rate of 15 tons / h, and the amount of carbon dioxide generated is 6600 Nm 3 / h. Can be reduced at a rate of.

図2に示す例では、合成ガスから分離した一酸化炭素とアルコールとを反応させてカルボン酸を製造する装置(又は方法)、前記合成ガスから分離した水素および合成ガスをシフト反応させて得た水素を使用してアンモニアを製造する装置(又は方法)を示している。   In the example shown in FIG. 2, an apparatus (or method) for producing carboxylic acid by reacting carbon monoxide and alcohol separated from synthesis gas, and hydrogen and synthesis gas separated from the synthesis gas were obtained by shift reaction. 1 shows an apparatus (or method) for producing ammonia using hydrogen.

この図の製造方法(装置)は、合成ガス製造ユニット2で製造された合成ガスを合成ガス(A)とは別に合成ガス(B)としてシフト反応ユニットに供給する合成ガス供給ライン2Bと、ライン2Bを通じて供給した合成ガス(B)をシフト反応させて水素を製造するシフト反応ユニット10と、このシフト反応ユニット10により得られた水素をアンモニア製造ユニット5に供給する水素供給ライン10Aとをさらに備えていること以外は、図1と同様の装置(又は方法)である。なお、図2に示す例では、合成ガス製造ユニット2において、石炭を利用して合成ガスを製造しているが、図2に示す例では、シフト反応を利用できるため、必ずしも石炭由来の合成ガスを使用する必要はなく、また、前記のような一酸化炭素(CO)に対する水素(H)の割合が比較的小さい合成ガスを使用する必要もない。The production method (apparatus) of this figure includes a synthesis gas supply line 2B for supplying the synthesis gas produced in the synthesis gas production unit 2 to the shift reaction unit as a synthesis gas (B) separately from the synthesis gas (A), 2B further includes a shift reaction unit 10 that shifts the synthesis gas (B) supplied through 2B to produce hydrogen, and a hydrogen supply line 10A that supplies the hydrogen obtained by the shift reaction unit 10 to the ammonia production unit 5. The apparatus (or method) is the same as that shown in FIG. In the example shown in FIG. 2, synthesis gas is produced using coal in the synthesis gas production unit 2. However, in the example shown in FIG. 2, since a shift reaction can be used, the synthesis gas derived from coal is not necessarily used. It is not necessary to use a synthesis gas having a relatively small ratio of hydrogen (H 2 ) to carbon monoxide (CO).

すなわち、この例では、同一の合成ガス製造ユニット2(又は製造工程)で製造された合成ガス(A)と合成ガス(B)とに分流し、この合成ガス(B)をシフト反応させることによりアンモニア製造ユニット(製造工程)に供給する水素の量をコントロールしている。詳細には、アンモニア製造ユニット5には、合成ガス(A)から分離された水素と、シフト反応ユニット10からシフト反応を経て分離された水素とが供給される。このようなシフト反応を利用すると、カルボン酸の生産量とアンモニアの生産量との割合をコントロールしつつ、二酸化炭素の生成量を低減できる。なお、シフト反応は、以下の式で表される。   That is, in this example, the synthesis gas (A) and the synthesis gas (B) produced in the same synthesis gas production unit 2 (or production process) are divided and the synthesis gas (B) is subjected to a shift reaction. The amount of hydrogen supplied to the ammonia production unit (production process) is controlled. Specifically, the ammonia production unit 5 is supplied with hydrogen separated from the synthesis gas (A) and hydrogen separated from the shift reaction unit 10 through a shift reaction. By using such a shift reaction, the amount of carbon dioxide produced can be reduced while controlling the ratio between the amount of carboxylic acid produced and the amount of ammonia produced. The shift reaction is represented by the following formula.

CO+HO→CO+H
なお、シフト反応ユニット10は、合成ガスシフト反応装置(反応器)を備えていればよいが、通常、シフト反応させるとともに、シフト反応後のガスから水素(合成ガスに予め含まれている水素およびシフト反応により生成した水素)を分離して供給ライン10Aに供給するための分離する装置(工程)を有している。すなわち、シフト反応後のガスには、前記のような他の成分、特に、シフト反応により副生した二酸化炭素が多量に含まれているため、水素を新たに分離する装置(工程)が必要となる。水素を分離する方法としては、前記と同様の分離法、レクチゾールプロセス、メタネータ法などを利用できる。
CO + H 2 O → CO 2 + H 2
The shift reaction unit 10 only needs to include a synthesis gas shift reaction device (reactor). Usually, the shift reaction unit 10 performs a shift reaction, and hydrogen from the gas after the shift reaction (hydrogen and shift contained in the synthesis gas in advance). It has a separation device (process) for separating (hydrogen generated by the reaction) and supplying it to the supply line 10A. That is, since the gas after the shift reaction contains a large amount of other components as described above, particularly carbon dioxide by-produced by the shift reaction, an apparatus (process) for newly separating hydrogen is required. Become. As a method for separating hydrogen, the same separation method as described above, a rectisol process, a methanator method, and the like can be used.

図2の製造装置又は製造方法では、酢酸およびアンモニアの生成量をコントロールしつつ製造できる。特に、図1の例では、酢酸とアンモニアの生成量は石炭由来の合成ガスにおける一酸化炭素/酸素の割合で制限され、アンモニアを多量に製造することはできないが、図2の例では、アンモニアの生産量を増大させることができる。しかも、その生産量を酢酸の生産量とのバランスにおいて調整でき、二酸化炭素の排出量および石炭の使用料を低減できる。さらに、炭化水素源の需給バランスが変動したとしても、CO/Hの割合を制御することにより、酢酸とアンモニアとを安定して生成できる。In the manufacturing apparatus or manufacturing method of FIG. 2, it can manufacture, controlling the production amount of acetic acid and ammonia. In particular, in the example of FIG. 1, the amount of acetic acid and ammonia produced is limited by the ratio of carbon monoxide / oxygen in the coal-derived synthesis gas, and a large amount of ammonia cannot be produced. In the example of FIG. The production amount can be increased. In addition, the production amount can be adjusted in balance with the production amount of acetic acid, and the amount of carbon dioxide emission and the coal usage fee can be reduced. Furthermore, even if the supply and demand balance of the hydrocarbon source fluctuates, acetic acid and ammonia can be stably generated by controlling the ratio of CO / H 2 .

具体的なモデルケースとして、酢酸を50万トン/年の割合およびアンモニアを50万トン/年の割合で製造するケースを想定する。このケースでは、原料となる石炭が100トン/hの割合で必要となる。   As a specific model case, it is assumed that acetic acid is produced at a rate of 500,000 tons / year and ammonia is produced at a rate of 500,000 tons / year. In this case, the raw material coal is required at a rate of 100 tons / h.

すなわち、100トン/hの石炭のうち、35トン/hの石炭を合成ガス(A)に使用すると、合成ガス(A)には、前記と同じく、COが28000Nm/h、Hが23000Nm/h、COが12000Nm/hの割合で含まれている(すなわち、CO/H/CO(モル比)=1/0.85/0.49)。なお、石炭のガス化は、前記同様に、石炭スラリー法により行うものとして算出した。That is, out of 100 ton / h coal, when 35 ton / h coal is used for synthesis gas (A), CO is 28000 Nm 3 / h and H 2 is 23000 Nm in the synthesis gas (A). 3 / h, CO 2 is contained at a rate of 12000 Nm 3 / h (that is, CO / H 2 / CO 2 (molar ratio) = 1 / 0.85 / 0.49). In addition, the gasification of coal was calculated by performing the coal slurry method as described above.

一方、100トン/hの石炭のうち、残り65トン/hの石炭を合成ガス(B)に使用する。合成ガス(B)には、COが54000Nm/h、Hが46000Nm/h、COが24000Nm/hの割合で含まれている。On the other hand, among the 100 tons / h coal, the remaining 65 tons / h coal is used for the synthesis gas (B). The synthesis gas (B) contains CO at a rate of 54000 Nm 3 / h, H 2 at 46000 Nm 3 / h, and CO 2 at a rate of 24000 Nm 3 / h.

そして、合成ガス(B)中のCOをすべてシフト反応させたとすると、水素および二酸化炭素がそれぞれCOと同量、すなわち、54000Nm/hの割合で生成する。そして、この水素をすべて利用して、アンモニアを製造すると50万トン/年の割合でアンモニアが得られる。Then, assuming that all the CO in the synthesis gas (B) is subjected to a shift reaction, hydrogen and carbon dioxide are generated in the same amount as CO, that is, at a rate of 54000 Nm 3 / h. When ammonia is produced using all of this hydrogen, ammonia can be obtained at a rate of 500,000 tons / year.

一方、このような酢酸およびアンモニアをそれぞれ個別に石炭スラリー法により石炭から製造したとすると、まず、酢酸を50万トン/年の割合で製造するためには、前記と同様に、石炭が35トン/hの割合で必要であり、COが12000Nm/hの割合で発生する。また、アンモニアを50万トン/年の割合で製造するためには、シフト反応により一酸化炭素をすべて水素に変換すると、石炭が80トン/hの割合で(合成ガスとしてCOが67000Nm/h、Hが57000Nm/h、COが30000Nm/hの割合で生成する)必要となり、97000Nm/hの二酸化炭素(合成ガス中に含まれる二酸化炭素が30000Nm/h、シフト反応により発生する二酸化炭素が67000Nm/h)が発生する。On the other hand, if such acetic acid and ammonia are individually produced from coal by the coal slurry method, first, in order to produce acetic acid at a rate of 500,000 tons / year, 35 tons of coal is used as described above. / 2 is required, and CO 2 is generated at a rate of 12000 Nm 3 / h. Further, in order to produce ammonia at a rate of 500,000 tons / year, when all the carbon monoxide is converted to hydrogen by a shift reaction, coal is at a rate of 80 tons / h (CO is 67000 Nm 3 / h as synthesis gas). , H 2 is 57000Nm 3 / h, CO 2 is produced at a rate of 30000 nM 3 / h) required, the carbon dioxide contained in the carbon dioxide (synthesis gas 97000Nm 3 / h is 30000 nM 3 / h, the shift reaction The generated carbon dioxide is 67000 Nm 3 / h).

これらをまとめると、酢酸50万トン/年およびアンモニア50万トン/年の割合で製造するケースでは、石炭の使用量を15トン/hの割合で低減でき、二酸化炭素の発生量を19000Nm/hの割合で低減できる。In summary, in the case of producing at a rate of 500,000 tons / year of acetic acid and 500,000 tons / year of ammonia, the amount of coal used can be reduced at a rate of 15 tons / h, and the amount of carbon dioxide generated can be reduced to 19000 Nm 3 / h. It can be reduced at a rate of h.

本発明の方法又は装置において、合成ガスは、通常、炭素質材料を改質して得られるガスである。炭素質材料としては、方法(1)又は(2)に応じて選択できる。方法(1)において、合成ガスは、石炭に限定されず、石油、天然ガスなどのいずれであってもよい。また、方法(1)において、一酸化炭素と水素との割合は、シフト反応を利用するため、必ずしも前記範囲に限定されず、前者/後者(モル比)=1/0.2〜1/4、好ましくは1/0.4〜1/3.5、さらに好ましくは1/0.6〜1/3程度であってもよい。特に、方法(1)においても、前記図2の例のように、前記特定の範囲で一酸化炭素と水素とを含む合成ガス(石炭由来の合成ガス)を使用してもよい。また、方法(1)において、合成ガス中の二酸化炭素の割合は、前記と同様の範囲である。   In the method or apparatus of the present invention, the synthesis gas is usually a gas obtained by modifying a carbonaceous material. The carbonaceous material can be selected according to the method (1) or (2). In the method (1), the synthesis gas is not limited to coal, and may be any of petroleum, natural gas, and the like. In the method (1), the ratio of carbon monoxide to hydrogen is not necessarily limited to the above range because a shift reaction is used, and the former / the latter (molar ratio) = 1 / 0.2 to 1/4. Preferably, it may be about 1 / 0.4 to 1 / 3.5, more preferably about 1 / 0.6 to 1/3. In particular, also in the method (1), as in the example of FIG. 2, a synthesis gas (coal-derived synthesis gas) containing carbon monoxide and hydrogen in the specific range may be used. In the method (1), the ratio of carbon dioxide in the synthesis gas is in the same range as described above.

また、方法(2)では、前記のような水素の割合が小さい合成ガスを得ることができる限り、石炭に限定されない。すなわち、合成ガスとして、必ずしも石炭由来の合成ガスをしなくてもよいが、通常、炭素質材料として石炭を好適に用いることができる。   In the method (2), the synthesis gas is not limited to coal as long as a synthesis gas having a small hydrogen ratio can be obtained. That is, as the synthesis gas, it is not always necessary to use a synthesis gas derived from coal, but usually coal can be suitably used as the carbonaceous material.

方法(1)および(2)において、石炭としては、例えば、無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭などのいずれであってもよい。   In the methods (1) and (2), the coal may be any of anthracite, bituminous coal, subbituminous coal, lignite, and the like.

改質方法としては、炭素質材料の種類などに応じて適宜選択できる。例えば、石炭のガス化方法としては、特に限定されず、例えば、石炭スラリーガス化法ではGE法などがあり、石炭ドライフィードガス化法では、Shell法、SFGT法(Siemens Fuel Gasification Technology)などがある。なお、図1および図2の例では、酸素を利用しているが、必ずしも酸素を利用するガス化法を採用する必要はない。しかし、ガス化装置の規模や、後工程で一酸化炭素を製品化することを考慮すると、酸素を酸化剤に用いるのが一般的である。   The reforming method can be appropriately selected according to the type of carbonaceous material. For example, the gasification method for coal is not particularly limited. For example, the coal slurry gasification method includes a GE method, and the coal dry feed gasification method includes a Shell method, an SFGT method (Siemens Fuel Gasification Technology), and the like. is there. 1 and 2 use oxygen, it is not always necessary to adopt a gasification method using oxygen. However, in consideration of the scale of the gasifier and the commercialization of carbon monoxide in the subsequent process, it is common to use oxygen as the oxidant.

石炭のガス化温度は、例えば、1300〜1500℃、好ましくは1350〜1450℃程度であってもよい。また、石炭のガス化圧力としては、通常10MPa以下の範囲から選択でき、その生成ガス(合成ガス)の使用目的により決定される。例えば、石炭のガス化圧力は、4〜10MPa程度であってもよい。なお、石炭ガス化は、ガス化方法に応じて、無触媒下で行ってもよく、適当な触媒の存在下で行ってもよい。水および酸素を用いるガス化方法は、無触媒下で行ってもよい。   The gasification temperature of coal may be, for example, about 1300 to 1500 ° C, preferably about 1350 to 1450 ° C. Further, the gasification pressure of coal can usually be selected from a range of 10 MPa or less, and is determined according to the purpose of use of the generated gas (synthesis gas). For example, the gasification pressure of coal may be about 4 to 10 MPa. Coal gasification may be performed in the absence of a catalyst or in the presence of a suitable catalyst depending on the gasification method. The gasification method using water and oxygen may be performed in the absence of a catalyst.

一酸化炭素/水素分離ユニット(又は分離工程)や、シフト反応ユニット(又はシフト反応工程)では、前記のように、通常、他の成分、特に酸性ガスを分離除去するのが好ましい。これらの成分の分離除去は、合成ガスそのものから行ってもよく、合成ガスから分離後の一酸化炭素および/又は水素に対してさらに行ってもよく、これらを組み合わせてもよい。分離除去方法としては、慣用の方法が利用でき、例えば、酸性ガスの除去方法としては、レクチゾールプロセスなどの慣用の方法を利用できる。なお、分離した酸性ガスから、さらに硫化水素を硫黄源として分離してもよい。   In the carbon monoxide / hydrogen separation unit (or separation step) and the shift reaction unit (or shift reaction step), as described above, it is usually preferable to separate and remove other components, particularly acidic gas. The separation and removal of these components may be performed from the synthesis gas itself, may be further performed on carbon monoxide and / or hydrogen after separation from the synthesis gas, or a combination thereof. A conventional method can be used as the separation and removal method. For example, a conventional method such as a rectisol process can be used as the acid gas removal method. Note that hydrogen sulfide may be further separated from the separated acid gas as a sulfur source.

シフト反応ユニット(又はシフト反応工程)で使用する合成ガス(B)は、前記図の例では、合成ガス(A)と同じ合成ガス製造工程を経て得られた合成ガスを使用しているが、合成ガス(B)は合成ガス(A)と異なるガスである限り、異なる工程を経て得られた合成ガス(例えば、石炭由来のガス、石炭以外の成分(石油、天然ガスなど)由来のガス)であってもよい。また、合成ガス(A)と合成ガス(B)とは、各成分(一酸化炭素、水素、二酸化炭素など)の組成比において同じであってもよく、異なっていてもよい。特に、図の例のように合成ガス(B)を合成ガス(A)と同じ工程で得られた合成ガスとすると、プロセスおよび装置を簡略化できるため有利である。なお、図の例では、合成ガス(A)と合成ガス(B)とは同じ組成である。   The synthesis gas (B) used in the shift reaction unit (or the shift reaction process) uses the synthesis gas obtained through the same synthesis gas production process as the synthesis gas (A) in the example of the above figure. As long as the synthesis gas (B) is different from the synthesis gas (A), the synthesis gas obtained through different processes (for example, a gas derived from coal, a gas derived from components other than coal (petroleum, natural gas, etc.)) It may be. Further, the synthesis gas (A) and the synthesis gas (B) may be the same or different in the composition ratio of each component (carbon monoxide, hydrogen, carbon dioxide, etc.). In particular, when the synthesis gas (B) is a synthesis gas obtained in the same process as the synthesis gas (A) as in the example of the figure, it is advantageous because the process and apparatus can be simplified. In the illustrated example, the synthesis gas (A) and the synthesis gas (B) have the same composition.

なお、シフト反応ユニット(又はシフト反応工程)において、シフト反応条件は、特に限定されず、慣用の条件を利用できる。シフト反応温度は、例えば、200〜600℃、好ましくは250〜550℃、さらに好ましくは300〜500℃程度であってもよい。また、シフト反応は、シフト反応触媒(例えば、鉄/クロム系触媒など)の存在下で行ってもよい。   In the shift reaction unit (or shift reaction step), the shift reaction conditions are not particularly limited, and conventional conditions can be used. The shift reaction temperature may be, for example, 200 to 600 ° C., preferably 250 to 550 ° C., and more preferably about 300 to 500 ° C. The shift reaction may be performed in the presence of a shift reaction catalyst (for example, an iron / chromium catalyst).

シフト反応後の混合ガスは、必要に応じて、熱回収(又は冷却)してもよい。熱回収した熱は、必要に応じて、他の工程又はユニットに供給し、他の工程での加熱反応に利用してもよい。   The mixed gas after the shift reaction may be heat recovered (or cooled) as necessary. If necessary, the heat recovered may be supplied to another process or unit and used for a heating reaction in another process.

なお、各ラインは、各成分(合成ガス、一酸化炭素、水素、酸素、窒素など)の供給量を調整するための制御手段(流量制御手段など)を備えていてもよい。   Each line may include a control unit (such as a flow rate control unit) for adjusting the supply amount of each component (such as synthesis gas, carbon monoxide, hydrogen, oxygen, and nitrogen).

カルボン酸製造工程(又は製造ユニット)において、アルコールとしては、特に限定されず、例えば、脂肪族アルコール類[アルカノール(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノールなどのC1−10アルカノール)、シクロアルカノール(例えば、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、シクロヘプタノール、シクロオクタノールなどのC4−10シクロアルカノール)など]、フェノール類(例えば、フェノールなどのヒドロキシC6−10アレーン)、芳香脂肪族アルコール(例えば、ベンジルアルコール、フェネチルアルコールなどのヒドロキシC1−4アルキルC6−10アレーン)が挙げられる。代表的には、脂肪族モノオール(例えば、メタノールなどのC1−4アルカノール)、特にメタノールが挙げられる。In the carboxylic acid production process (or production unit), the alcohol is not particularly limited. For example, aliphatic alcohols [C 1-10 alkanols such as alkanol (eg, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, etc.) ), Cycloalkanols (eg, C 4-10 cycloalkanols such as cyclopentanol, cyclohexanol, cycloheptanol, cyclooctanol, etc.)], phenols (eg, hydroxy C 6-10 arenes such as phenol), aromatic fats Group alcohols (for example, hydroxy C 1-4 alkyl C 6-10 arenes such as benzyl alcohol and phenethyl alcohol). Typically, aliphatic monools (eg, C 1-4 alkanols such as methanol), particularly methanol, may be mentioned.

カルボン酸製造工程において、一酸化炭素とアルコールとの反応条件は特に限定されず、慣用の条件および装置を利用できる。カルボン酸は、通常、液相反応系で行われてもよい。例えば、カルボン酸製造工程の反応系において、一酸化炭素の圧力(又は分圧)は、例えば、200〜3000kPa(例えば、400〜1500kPa)、好ましくは500〜1000kPa程度であってもよい。また、反応温度は、例えば、100〜300℃、好ましくは150〜250℃(例えば、170〜220℃)程度であってもよく、反応圧力は、1000〜5000kPa(例えば、1500〜4000kPa)程度であってもよい。   In the carboxylic acid production process, the reaction conditions of carbon monoxide and alcohol are not particularly limited, and conventional conditions and equipment can be used. Carboxylic acid may be usually performed in a liquid phase reaction system. For example, in the reaction system of the carboxylic acid production process, the pressure (or partial pressure) of carbon monoxide may be, for example, 200 to 3000 kPa (for example, 400 to 1500 kPa), preferably about 500 to 1000 kPa. The reaction temperature may be, for example, about 100 to 300 ° C., preferably about 150 to 250 ° C. (for example, 170 to 220 ° C.), and the reaction pressure may be about 1000 to 5000 kPa (for example, 1500 to 4000 kPa). There may be.

また、一酸化炭素とアルコールとの反応は、触媒の存在下で行ってもよい。触媒としては、慣用のカルボニル化触媒、例えば、遷移金属触媒(ロジウム触媒、イリジウム触媒、白金触媒、パラジウム触媒、銅触媒、ニッケル触媒など)などが挙げられる。触媒の濃度は、例えば、液相反応系に対して、重量基準で5〜10000ppm、好ましくは10〜5000ppm程度であってもよい。さらに、助触媒又は反応促進剤[金属ハライド(例えば、ヨウ化リチウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、臭化リチウムなどのアルカリ金属ハライド)、ハロゲン化水素(例えば、ヨウ化水素、臭化水素など)、ハロゲン化炭化水素(例えば、ヨウ化メチル、臭化メチルなどのハロC1−4アルカン)など]を併用してもよい。そして、カルボン酸製造工程で生成したカルボン酸(例えば、酢酸)は、慣用の方法により精製して回収できる。The reaction between carbon monoxide and alcohol may be performed in the presence of a catalyst. Examples of the catalyst include a conventional carbonylation catalyst such as a transition metal catalyst (rhodium catalyst, iridium catalyst, platinum catalyst, palladium catalyst, copper catalyst, nickel catalyst, etc.). The concentration of the catalyst may be, for example, about 5 to 10,000 ppm, preferably about 10 to 5000 ppm on a weight basis with respect to the liquid phase reaction system. Further, promoters or reaction accelerators [metal halides (for example, alkali metal halides such as lithium iodide, potassium iodide, sodium iodide, lithium bromide), hydrogen halides (for example, hydrogen iodide, hydrogen bromide, etc. ), Halogenated hydrocarbons (eg, halo C 1-4 alkanes such as methyl iodide and methyl bromide), etc.] may be used in combination. And the carboxylic acid (for example, acetic acid) produced | generated at the carboxylic acid manufacturing process can be refine | purified and collect | recovered by a conventional method.

カルボン酸の製造工程(又は製造ユニット)については、慣用の方法、例えば、特許第3244385号公報、特開2002−255890号公報などを参照してもよい。   For the carboxylic acid production process (or production unit), conventional methods such as Japanese Patent No. 3244385 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-255890 may be referred to.

アンモニア製造工程(又は製造ユニット)において、水素と窒素との反応条件は特に限定されず、慣用の条件および装置を利用できる。例えば、反応温度は、例えば、300〜700℃、好ましくは350〜650℃(例えば、400〜600℃)程度であってもよく、反応圧力は、低圧法、中圧法、高圧法などに応じて適宜選択でき、例えば、5〜50MPa(例えば、10〜30MPa)程度であってもよい。   In the ammonia production process (or production unit), the reaction conditions between hydrogen and nitrogen are not particularly limited, and conventional conditions and equipment can be used. For example, the reaction temperature may be, for example, about 300 to 700 ° C., preferably about 350 to 650 ° C. (for example, 400 to 600 ° C.), and the reaction pressure may depend on the low pressure method, the intermediate pressure method, the high pressure method, or the like. It can select suitably, For example, about 5-50 Mpa (for example, 10-30 Mpa) may be sufficient.

水素と窒素との反応は、触媒の存在下で行ってもよい。触媒としては、慣用の触媒、例えば、鉄系触媒(例えば、四酸化三鉄など)、ルテニウム系触媒(Ru/C系触媒など)などの遷移金属触媒が挙げられる。さらに、助触媒[例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属酸化物(酸化カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウムなど)、アルミニウム化合物(アルミナなど)、ケイ素化合物(二酸化ケイ素など)など]を併用してもよい。そして、アンモニア製造工程で生成したアンモニアは、慣用の方法により精製して回収できる。   The reaction between hydrogen and nitrogen may be performed in the presence of a catalyst. Examples of the catalyst include conventional catalysts, for example, transition metal catalysts such as iron-based catalysts (for example, triiron tetroxide) and ruthenium-based catalysts (Ru / C-based catalysts). Furthermore, a cocatalyst [for example, alkali metal or alkaline earth metal oxide (such as potassium oxide, magnesium oxide, calcium oxide), aluminum compound (such as alumina), silicon compound (such as silicon dioxide), etc.) may be used in combination. . And the ammonia produced | generated at the ammonia manufacturing process can be refine | purified and collect | recovered by a conventional method.

本発明の製造方法および製造装置では、合成ガス(特に、安価な石炭を原料とする合成ガス)から、カルボン酸(酢酸など)とアンモニアとを効率よく製造できる。しかも、二酸化炭素および炭素質材料(特に石炭)の使用量を低減できるため、環境的、工業的、コスト的に極めて有利である。また、一酸化炭素と水素との生成量をコントロールできるため、所望の生産量でカルボン酸とアンモニアとを製造できる。   In the production method and production apparatus of the present invention, carboxylic acid (such as acetic acid) and ammonia can be produced efficiently from synthesis gas (especially, synthesis gas using cheap coal as a raw material). In addition, the amount of carbon dioxide and carbonaceous material (especially coal) can be reduced, which is extremely advantageous in terms of environment, industry, and cost. Moreover, since the production amount of carbon monoxide and hydrogen can be controlled, carboxylic acid and ammonia can be produced with a desired production amount.

1…酸素/窒素分離ユニット
2…合成ガス製造ユニット
3…一酸化炭素/水素分離ユニット
4…カルボン酸製造ユニット
5…アンモニア製造ユニット
1A…酸素供給ライン
1B…窒素供給ライン
2A,2B…合成ガス供給ライン
3A…一酸化炭素供給ライン
3B…水素供給ライン
10…シフト反応ユニット
10A…水素供給ライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oxygen / nitrogen separation unit 2 ... Syngas production unit 3 ... Carbon monoxide / hydrogen separation unit 4 ... Carboxylic acid production unit 5 ... Ammonia production unit 1A ... Oxygen supply line 1B ... Nitrogen supply line 2A, 2B ... Syngas supply Line 3A ... Carbon monoxide supply line 3B ... Hydrogen supply line 10 ... Shift reaction unit 10A ... Hydrogen supply line

Claims (5)

一酸化炭素およびアルコールからカルボン酸を製造するためのカルボン酸製造工程と、水素および窒素からアンモニアを製造するためのアンモニア製造工程とを含み、カルボン酸とアンモニアとを製造するための方法であって、合成ガス(A)から一酸化炭素と水素とを分離するための一酸化炭素/水素分離工程および合成ガス(B)をシフト反応させて水素を製造するためのシフト反応工程を含み、前記合成ガス(A)から分離した一酸化炭素を前記カルボン酸製造工程で使用してカルボン酸を製造し、かつ前記合成ガス(A)から分離した水素と、前記シフト反応工程により得られた水素とを前記アンモニア製造工程で使用してアンモニアを製造する、製造方法。   A process for producing a carboxylic acid and ammonia, comprising a carboxylic acid production process for producing a carboxylic acid from carbon monoxide and an alcohol, and an ammonia production process for producing ammonia from hydrogen and nitrogen. A carbon monoxide / hydrogen separation step for separating carbon monoxide and hydrogen from the synthesis gas (A) and a shift reaction step for producing hydrogen by shift reaction of the synthesis gas (B). Carbon monoxide separated from the gas (A) is used in the carboxylic acid production step to produce carboxylic acid, and hydrogen separated from the synthesis gas (A) and hydrogen obtained by the shift reaction step are used. A production method for producing ammonia using the ammonia production process. 一酸化炭素およびアルコールからカルボン酸を製造するためのカルボン酸製造工程と、水素および窒素からアンモニアを製造するためのアンモニア製造工程とを含み、カルボン酸とアンモニアとを製造する方法であって、一酸化炭素と水素との割合が前者/後者(モル比)=1/0.4〜1/1.5である合成ガス(A)から一酸化炭素と水素とを分離するための一酸化炭素/水素分離工程を含み、前記合成ガス(A)から分離した一酸化炭素を前記カルボン酸製造工程で使用してカルボン酸を製造し、かつ前記合成ガス(A)から分離した水素を前記アンモニア製造工程で使用してアンモニアを製造する、製造方法。   A process for producing carboxylic acid and ammonia, comprising a carboxylic acid production process for producing carboxylic acid from carbon monoxide and alcohol, and an ammonia production process for producing ammonia from hydrogen and nitrogen, comprising: Carbon monoxide / hydrogen for separating carbon monoxide and hydrogen from synthesis gas (A) in which the ratio of carbon oxide to hydrogen is the former / the latter (molar ratio) = 1 / 0.4 to 1 / 1.5 Including a hydrogen separation step, using carbon monoxide separated from the synthesis gas (A) in the carboxylic acid production step to produce a carboxylic acid, and hydrogen separated from the synthesis gas (A) to the ammonia production step A production method for producing ammonia by using in a process. さらに、石炭をガス化して合成ガスを製造するための合成ガス製造工程と、空気から窒素と酸素とを分離するための酸素/窒素分離工程とを含み、この酸素/窒素分離工程で分離した酸素を石炭のガス化に使用し、前記酸素/窒素分離工程で分離した窒素をアンモニア製造工程で使用するとともに、前記合成ガス製造工程で製造された合成ガスを合成ガス(A)として使用する請求項1又は2記載の製造方法。   Furthermore, the oxygen separated in the oxygen / nitrogen separation step includes a synthesis gas production step for gasifying coal to produce synthesis gas, and an oxygen / nitrogen separation step for separating nitrogen and oxygen from the air. Is used for coal gasification, and the nitrogen separated in the oxygen / nitrogen separation step is used in the ammonia production step, and the synthesis gas produced in the synthesis gas production step is used as synthesis gas (A). 3. The production method according to 1 or 2. さらに、合成ガス(B)をシフト反応させて水素を製造するためのシフト反応工程を含み、アンモニア製造工程で、合成ガス(A)から分離した水素と、前記シフト反応工程により得られた水素とを使用する請求項2記載の製造方法。   Furthermore, a shift reaction step for producing hydrogen by shift reaction of the synthesis gas (B) includes hydrogen separated from the synthesis gas (A) in the ammonia production step, and hydrogen obtained by the shift reaction step. The manufacturing method of Claim 2 using. 合成ガス(A)および合成ガス(B)が、同一の合成ガス製造工程で製造された合成ガスである請求項1又は4記載の製造方法。   The production method according to claim 1 or 4, wherein the synthesis gas (A) and the synthesis gas (B) are synthesis gas produced in the same synthesis gas production process.
JP2010542930A 2008-12-19 2009-11-30 Method for producing acetic acid and ammonia Expired - Fee Related JP5687068B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010542930A JP5687068B2 (en) 2008-12-19 2009-11-30 Method for producing acetic acid and ammonia

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008324496 2008-12-19
JP2008324496 2008-12-19
PCT/JP2009/070110 WO2010071016A1 (en) 2008-12-19 2009-11-30 Method for manufacturing acetic acid and ammonia
JP2010542930A JP5687068B2 (en) 2008-12-19 2009-11-30 Method for producing acetic acid and ammonia

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2010071016A1 true JPWO2010071016A1 (en) 2012-05-24
JP5687068B2 JP5687068B2 (en) 2015-03-18

Family

ID=42268689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010542930A Expired - Fee Related JP5687068B2 (en) 2008-12-19 2009-11-30 Method for producing acetic acid and ammonia

Country Status (7)

Country Link
JP (1) JP5687068B2 (en)
KR (1) KR101588071B1 (en)
CN (1) CN102056885B (en)
AU (1) AU2009328027B2 (en)
MY (1) MY150844A (en)
SG (1) SG171695A1 (en)
WO (1) WO2010071016A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015166706A1 (en) * 2014-04-28 2015-11-05 株式会社ダイセル Method for producing acetic acid and acetaldehyde

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4110359A (en) * 1976-12-10 1978-08-29 Texaco Development Corporation Production of cleaned and purified synthesis gas and carbon monoxide
US4081253A (en) * 1976-12-10 1978-03-28 Texaco Development Corporation Production of purified synthesis gas and carbon monoxide
JPS56120514A (en) * 1980-02-28 1981-09-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Process of manufacturing methanol and ammonia in combination
JPS59195502A (en) * 1983-04-15 1984-11-06 Toyo Eng Corp Manufacture of ammonia synthesis gas
US6232352B1 (en) 1999-11-01 2001-05-15 Acetex Limited Methanol plant retrofit for acetic acid manufacture
US6274096B1 (en) * 1999-11-01 2001-08-14 Acetex (Cyprus) Limited Methanol plant retrofit
GB0404793D0 (en) * 2004-03-03 2004-04-07 Bp Chem Int Ltd Process
MY146697A (en) * 2004-07-09 2012-09-14 Acetex Cyprus Ltd Preparation of syngas for acetic acid synthesis by partial oxidation of methanol feedstock
KR20070030889A (en) * 2004-07-09 2007-03-16 에이스텍스 (사이프러스) 리미티드 Preparation of syngas for acetic acid synthesis by partial oxidation of methanol feedstock

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010071016A1 (en) 2010-06-24
KR20110106268A (en) 2011-09-28
AU2009328027A1 (en) 2010-06-24
SG171695A1 (en) 2011-07-28
CN102056885A (en) 2011-05-11
JP5687068B2 (en) 2015-03-18
AU2009328027B2 (en) 2013-05-02
MY150844A (en) 2014-02-28
KR101588071B1 (en) 2016-01-25
CN102056885B (en) 2015-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8299132B2 (en) Process for the conversion of hydrocarbons to alcohols
RU2598071C2 (en) Using fossil fuels to increase biomass-based synthetic fuel benefits
EP1916233A1 (en) Process for the conversion of hydrocarbons to alcohols
RU2670761C9 (en) Regulation of acid gas in process of liquid fuel production
EP1992591B1 (en) A hydrogen production method
JP4914351B2 (en) Preparation of synthesis gas for acetic acid synthesis by partial oxidation of methanol feedstock
EP3303524B1 (en) Process for producing a substitute natural gas from synthesis gas
CA2661493A1 (en) Gasification and steam methane reforming integrated polygeneration method and system
WO2009113006A2 (en) Hydrocarbon synthesis
CN102703108B (en) Technical method for Fischer-Tropsch synthesis and tail gas utilization
US20140323600A1 (en) Process for the Conversion of Carbon Dioxide to Methanol
JP2021531376A (en) Integrated gasification and electrolysis process
JP4030846B2 (en) Methanol production method and apparatus
JP5687068B2 (en) Method for producing acetic acid and ammonia
KR102176909B1 (en) Methanol synthesis process exploiting by-product gas from steelmaking plant
CN104087348A (en) Gas supply method for supplying gases for formic acid, methanol and synthetic ammonia production techniques by utilizing coal water slurry gasification furnace
Zennaro et al. Syngas (a mixture of carbon monoxide and hydrogen) is normally made industri-ally from natural gas or coal. The ratio of H₂ to CO can be manipulated by the water-gas shift reaction (WGSR): CO+ H2O= CO2+ H2, AH=+ 41 kJ/mol Since the WGSR is reversible, carbon dioxide and water are also formed. The
AU2011331545A1 (en) Process for the preparation of gaseous synfuel

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121001

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140513

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140709

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150120

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150121

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5687068

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees