NL8102704A

NL8102704A - Werkwijze en inrichting voor de verbetering van de evenwichtsinstelling en gelijktijdige ontwikkeling van stoom van hoge druk bij de bereiding van methanol.

Info

Publication number: NL8102704A
Application number: NL8102704A
Authority: NL
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1980-07-29
Filing date: 1981-06-04
Publication date: 1982-02-16
Also published as: AU545496B2; NO155000B; AR229872A1; DE3028646C2; SE8104582L; AU7347581A; DE3028646A1; FR2487820A1; CA1174245A; NO812206L; US4369255A; MX157474A; BR8104842A; NO155000C; FR2487820B1; JPS5753420A; JPH0136449B2

Description

« V i? 4 *

Werkvi j ze/voor °ie ""verbetering van de evenwichtsinstelling en gelijktijdige ontwikkeling van stoom van hoge druk bij de bereiding van methanol.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de verbetering van de evenwichtsinstelling en gelijktijdige ontwikkeling van stoom van hoge druk bij de bereiding van methanol door omzetting van oxyden van koolstof en waterstofbe-5 vattende gassen bij temperaturen van 200-300° C, onder een druk van 20-100 bar en aan een koper-bevattende katalysator, die binnen de reaktor is aangebracht in buizen en die voor indirekte koeling is omgeven door onder druk kokend water, afvoer van de gevormde stoom tezamen met cirkulerend water, scheiding van de stoom van 10 water, terugleiden van het water en aanvullen van het verdampte water door voedingswater.

Voor het nuttig gebruik van de reaktiewarmte bij de bereiding van methanol door omzetten van een door splitsing van koolwaterstoffen met waterdamp aan een indirekt verhitte 15 nikkelbevattende katalysator bij temperaturen boven 700° C ontwikkeld, oxyde van koolstof en waterstofbevattend synthesegas aan een koperbevattende katalysator onder drukken van 30-80 at. bij temperaturen van 230-280° C» waarbij de katalysator in buizen is aangebracht, die indirekt met water gekoeld worden, is het bekend 20 de koeling van de reaktorbuizen uit te voeren onder ontwikkeling van stoom van hoge druk (Duits octrooischriffc 2.013*297).

Voorts is een inrichting voor de bereiding van methanol bekend, bestaande uit een buisreaktor, waarvan de buizen door kokend water worden omspoeld, waarbij het voedingswater in 25 het onderste deel van de reaktor binnentreedt en de gevormde stoom in een oververhitter wordt geleid. Een deel van deze stoom kan als hoge-drukstoom worden afgevoerd en een ander deel kan worden geleid naar een turbine, die een kompressor aandrijft. Het resterende deel van de stoom kan als turbinestoom worden gewonnen 30 (Duits octrooischrift 2.123*950).

*\ 8102704 1,.

-- 2 - Ψν %

De tot dusver bekende buisreaktoren funktio-neren op een zodanige wijze, dat aan de buisreaktor cirkulerend water uit een stoomtrommel wordt toegevoerd. Aan de met katalysator gevulde buizen, waaraan de omzetting van de bestanddelen HgO, 5 CO en COg in methanol plaats heeft, volgt dan de verdamping van een deel van het toegevoerde water. Door thermosifonwerking wordt de gevormde stoom samen met cirkulerend water in de stoomtrommel gedreven. Daar wordt de stoom afgescheiden en het zich op het kookpunt bevindende water komt weer terug naar het onder-10 ste deel van de reaktor. De uit de stoomtrommel af gevoerde stoom moet in de vorm van voedingswater weer naar het systeem worden geleid. Al naar gelang de voorverwarming van dit voedingswater ligt de temperatuur in de stoomtrommel meer of minder in de nabijheid van het kookpunt van het water. Gaat men uit van een ongeveer 15 tienvoudige watercirkulatie en neemt men aan, dat het voedingswater met een temperatuur van 120° C wordt toegevoerd, dan zou bij een druk van 1»0 bar in het systeem het naar het onderste deel van de reaktor gevoerde cirkulerende water een temperatuur hebben van ongeveer 237° C en derhalve 13° C beneden het kookpunt liggen. 20 Het temperatuurverschil aan het onderste deel van de reaktorbuizen, waarvan de inhoud, de katalysator, een temperatuur vertoont van ongeveer 255° C, is derhalve zeer gering en er kan derhalve geen noemenswaardige warmteuitwisseling en derhalve geen afkoeling van • het reagerende gasmengsel in de buizen meer optreden.

25 De werkwijze van de bekende buisreaktoren maakt bij de methanolsynthese tot dusver slechts de ontwikkeling van stoom met een maximale druk van ongeveer Ho bar mogelijk. Dit wordt bepaald door de temperatuurgevoeligheid van de koperkataly-sator enerzijds en de wens naar een goede evenwichtsinstelling 30 anderzijds.

De uitvinding beoogt deze nadelen van de stand van de techniek te vermijden en het temperatuurverschil in het onderste deel van de reaktor te vergroten en een betere en intensievere afkoeling van het reagerende gasmengsel te bewerkstelli-35 gen. De evenwichtsinstelling moet worden verbeterd en tegelijker- 81 0 2 7 0 4 t * \ \ f -er - 3 - tijd moet stoom met hogere druk worden ontwikkeld. De werkwijze moet uitmunten door lagere energiekosten.

Dit probleem wordt volgens de uitvinding opgelost doordat men op een afstand van 20-150 cm.boven de onderste 5 buisbodem een dunne, van openingen voorziene tussenbodem aanbrengt , doordat men het cirkulerende water boven deze tussenbodem en het voedingswater onder deze tussenbodem in de reaktor leidt, doordat men het gasvormige reaktiemengsel in het onderste deel van de met katalysator gevulde buizen met een temperatuur van 10 20-50° C op een buislengte van 20-150cm afkoelt, doordat men het voedingswater in de reaktor onder verdamping van een., deel van het voedingswater op temperaturen van 230-290° C verhit, het gevormde mengsel van waterdamp en cirkulerend water van elkaar scheidt, het cirkulerende water terugleidt en de ontwikkelde stoom van hoge 15 druk afvoert,

Volgens de uitvinding brengt men de tussenbodem doelmatig op een afstand van 50 cm boven de onderste buisbodem aan.

Het cirkulerende water leidt men met voorkeur 20 naar de reaktor met een temperatuur van 20-300 en in het bijzonder van 230-290° C, terwijl men het voedingswater met een temperatuur van 100-180 en in het bijzonder van 110-150° C toevoert.

De volgens de uitvinding bereikte voordelen zijn in het bijzonder daarin gelegen, dat het volgens een eenvou-25 dige, energiebesparende werkwijze gelukt het temperatuurverschil tussen het koelmedium en de in de buizen aanwezige katalysator in het onderste deel van de reaktor te verhogen. Daardoor wordt daar de warmteuitwisseling versterkt en een verdergaande afkoeling van het reagerende gasmengsel bereikt en derhalve het thermodinamische 30 evenwicht begunstigd. De toegepaste temperaturen liggen binnen de grenzen, die door het herkristallisatiegedrag van de katalysator worden bepaald. Volgens de uitvinding wordt het winnen van methanol ekonomischer.

De uitvinding wordt aan de hand van de teke-35 ning bij wijze van voorbeeld schematisch toegelicht en hierna t 81 02 7 04 ι Vr »/ *

Jk -- nader beschreven.

In de tekening is: 1. de reaktor, 2. de katalysatorbuizen, 3. de onderste buisbodem, it. de tussenbodem, 5« de toevoer van het voedingswater, 6. de toe-5 voer van het cirkuierende water, 7. het mengsel van waterdamp en cirkulerend water, 8. de scheiding van waterdamp en cirkulerend water (stoomt rommel), en 9. de af voer van de stoom van hoge druk. Voorbeeld

In een reaktor 1 voor de bereiding van metha-10 nol, bevattende buizen 2 voor het opnemen van de katalysator, wordt op een hoogte van 50 cm, gemeten vanaf de onderste buisbodem 3 een tussenbodem it aangebracht. Als tussenbodem is dun staalplaat geschikt, dat doorlaatopeningen in de vorm van boringen met een geringe diameter bevat. Het voedingswater wordt met een tempe-15 ratuur van 120° C via toevoerleiding 5 dicht boven de onderste buisbodem 3 in de reaktor geleid. Dit voedingswater komt onvermengd met het onderste deel van de katalysatorbuizen 2 in kontakt en bewerkstelligt op een buislengte van 50 cm een afkoeling van het reagerende gasmengsel met 35° C. Hierbij wordt het voedingswater 20 tot een temperatuur van 280° C verhit, terwijl gelijktijdig een klein deel verdampt.

Door leiding 6 wordt cirkulerend water met een temperatuur van 280° C vlak boven de tussenbodem ^ in de reaktor 1 geleid. Door de volgens de uitvinding aangebrachte tus-25 senbodem b wordt het daaronder toegevoerde koudere voedingswater 5 gelijkmatig verdeeld, terwijl anderzijds een terugvermenging met het hoger toegevoerde, warmere cirkuierende water wordt vermeden.

Het voedingswater 5 wordt eerst boven de tussenbodem h gemengd met cirkulerend water 6. Daardoor funktioneert 30 het boven de tussenbodem U liggende gedeelte van de katalysatorbuizen 2 bij een temperatuur van 280° C. Door deze wijze van werk ken wordt een druk in het cirkulatiewatersysteem van boven 60 bar bereikt, terwijl bij de tot dusver bekende werkwijzen slechts drukken tot Uo bar konden worden bereikt. Na afvoer van het meng-35 sel van waterdamp en cirkulerend water via 7 en scheiding van de 8102704 \ - 5 - beide bestanddelen in 8 wordt hogedrukstoom bij 9 met een druk boven 60 bar gewonnen, die kan worden toegepast voor talrijke doeleinden in het eigen bedrijf, bijvoorbeeld voor energieopleve-rende ontspanning, bijvoorbeeld in condensatieturbinen, voor het 5 ontwikkelen van elektrische energie voor het aandrijven van gas-kompressoren, voor het dekken van de energiebehoefte bij de uiteindelijke destillatie van het methanol of voor andere doeleinden. De werkwijze heeft derhalve belangrijke voordelen op energiegebied, in het bijzonder van ekonomische aard.

8102704

Claims

1. Werkwijze voor de verbetering van de evenwicht sinstelling en gelijktijdige ontwikkeling van stoom van hoge druk bij het bereiden van methanol door omzetting van oxyden van 5 koolstof en waterstofbevattende gassen bij temperaturen van 200-300° C, onder een druk van 20-100 bar en aan een koperbevattende katalysator, die binnen de reaktor is aangebracht in buizen en die voor indirekte koeling is omgeven door onder druk kokend water, afvoer van de gevormde stoom tezamen met cirkulerend water, 10 scheiding van de stoom van water, terugleiden van het water en . aanvullen van het verdampte water door voedingswater, met het kenmerk, dat men op een afstand van 20-150 cm boven de onderste buisbodem een van kleine openingen voorziene tussenbodem aanbrengt, dat men het cirkulerende water boven deze tussenbodem en 15 het voedingswater onder deze tussenbodem in de reaktor leidt, dat men het gasvormige reaktiemengsel in het onderste deel van de met katalysator gevulde buizen met een temperatuur van 20-50° C over een buislengte van 20-15$cm afkoelt, dat men het voedingswater in .de reaktor onder verdamping van een deel van het voedingswater 20 tot temperaturen van 230-290° C verhit, het gevormde mengsel van waterdamp en cirkulerend water van elkaar scheidt, het cirkulerende water terugvoert en de ontwikkelde stoom van hoge druk afvoert .

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het ken-25 merk, dat men de tussenbodem op een afstand van 50 cm boven de onderste buisbodem aanbrengt. i

3. Werkwijze volgens conclusie Kof 2, met het kenmerk, dat men het cirkulerende water met een temperatuur van 200-300° C toevoert.

30 Werkwijze volgens een der voorgaande con clusies, met het kenmerk, dat men het cirkulerende water met een temperatuur van 230-290° C toevoert.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat men het voedingswater met een tempe-35 ratuur van 100-180° C toevoert. 81 0 2 7 0 4 * A » - 7 -

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat men het voedingswater met een temperatuur van 110-150° C toevoert, 7» Werkwijze volgens een der voorgaande con-5 clusies, in hoofdzaak als toegelicht aan de hand van de voorafgaande beschrijving en tekening.

8. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, in hoofdzaak als beschreven in de voorafgaande beschrijving en/of toegelicht aan de 10 hand van de tekening. 8102704 f- 7» - ά mpmmm ^6 /- ^4 -5 81 0 2 7 0 4 gas + methanol Metallgesellschaft Ak tien ge sellschaft, Frankfurt am Main, Bondsrepubliek Duitsland