NO345189B1 - Fremgangsmåte for å syntetisere metanol - Google Patents

Fremgangsmåte for å syntetisere metanol Download PDF

Info

Publication number
NO345189B1
NO345189B1 NO20075861A NO20075861A NO345189B1 NO 345189 B1 NO345189 B1 NO 345189B1 NO 20075861 A NO20075861 A NO 20075861A NO 20075861 A NO20075861 A NO 20075861A NO 345189 B1 NO345189 B1 NO 345189B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
gas
hydrogen
make
methanol
synthesis gas
Prior art date
Application number
NO20075861A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20075861L (no
Inventor
Terrence James Fitzpatrick
Original Assignee
Johnson Matthey Plc
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 Johnson Matthey Plc filed Critical Johnson Matthey Plc
Publication of NO20075861L publication Critical patent/NO20075861L/no
Publication of NO345189B1 publication Critical patent/NO345189B1/no

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/1516—Multisteps
    • C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
    • C12C11/00—Fermentation processes for beer
    • C12C11/02—Pitching yeast
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Description

Oppfinnelsen omhandler en fremgangsmåte for å syntetisere metanol og spesielt syntetisere metanol fra en syntesegass som har utilstrekkelig med hydrogen.
Metanolsyntese utføres vanligvis ved å føre en syntesegass omfattende hydrogen, karbonoksider og hvilke som helst inerte gasser ved forhøyet temperatur og trykk gjennom ett eller flere sjikt av en metanolsyntesekatalysator, som ofte er en kobberholdig sammensetning. Metanol utvinnes vanligvis ved å avkjøle produktgasstrømmen under duggpunktet til metanolen og å separere ut produktet som en væske. Fremgangsmåten kjøres vanligvis i en sløyfe: dermed resirkuleres vanligvis den gjenværende gasstrømmen til syntesereaktoren som en del av syntesegassen via en sirkuleringsenhet. Fersk syntesegass, kalt etterfyllingsgass, komprimeres og settes til den resirkulerte ureagerte gassen for å danne syntesegasstrømmen. En spylestrøm tas ofte fra den sirkulerende gasstrømmen for å unngå anrikning av inerte gasser. En slik fremgangsmåte er for eksempel beskrevet i EP 0329292.
Denne anordningen er imidlertid uegnet for gasser som har et støkiometrisk tall (R), definert ved formelen
R=([H2]-[CO2])/([CO2]+[CO]),
på mindre enn 2, hvilket antyder at gassen har utilstrekkelig på H2 for å fremstille metanol. Syntesegasser som har utilstrekkelig med hydrogen kan oppnås fra reformeringsprosesser, inklusiv et delvis oksideringstrinn, slik som autotermisk reformering. I et slikt tilfelle vil hydrogenet forbrukes i metanolsyntesereaksjonen mens en vesentlig del av karbonoksider forblir ureagert og fører til en sammensetning i syntesesløyfen som har svært høye karbonoksidnivåer, men lite hydrogen. Dette fører blant annet til at det nødvendige katalysatorvolumet vil være høyt og at biproduktnivåer (spesielt høyere alkoholer og ketoner) vil være mye høyere enn normalt.
Patentsøknaden US4650814 A beskriver en fremgangsmåte for å produsere et hydrokarbonprodukt fra en tilførselsgass ved å føre i det minste en del av en tilførselsgasstrøm omfattende hydrogen og karbonmonoksid til en første separasjonssone og fysisk separere tilførselsgasstrømmen i en første hydrogenstrøm og deretter føre den første hydrogenstrømmen til en produktreaksjonssone for å danne en blandet produktstrøm, som igjen gjennomgår fysisk separasjon for å danne en andre hydrogenstrøm for selektiv resirkulering til produktreaksjonssonen og en produktstrøm som inkluderer et hydrokarbonprodukt som metanol eller metan.
Det er kjent at hydrogen kan utvinnes fra spylegasstrømmen ved bruk av en hydrogenutvinningsenhet og resirkuleres tilbake til fødegassen slik at gassen inne i syntesesløyfen er vesentlig mer H2-anriket enn syntesegassen. Én av problemstillingene med denne tilnærmingen er imidlertid at det for syntesegasser som har svært mangelfull H2 er det nødvendig å utvinne store mengder H2 fra spylegassen og at det å ha en slik stor strøm med spylegass betyr enten at syntesesløyfen må kjøres ved lavt trykk eller ha et lavt forhold mellom resirkulert gasstrøm og fersk syntesegasstrøm. Kjøring av syntesesløyfen ved lavt trykk er ikke ønskelig for store anlegg i kommersiell skala grunnet størrelsen på rørene, diameteren på reaksjonskarene, osv, mens kjøring ved et lavt resirkuleringsforhold kan føre til begrensninger på metanolsyntesereaktoren som kan være uakseptable. For eksempel betyr et lavere resirkuleringsforhold at bruk av den sirkulerende gassen for å avkjøle gassen, enten i en bråkjølt eller tubeformet reaktor, er mulig, slik at det eneste alternativet er en damputviklingsreaktor. Videre betyr det lave resirkuleringsforholdet at reaktantkonsentrasjonen ved innløpet til reaktoren, så vel som reaksjonshastighetene, er høy, slik at katalysatoren må være installert inne i tubene i en tubeformet damputviklingsreaktor for å forhindre for høye temperaturer i katalysatorsjiktet. Dette er et uønskelig alternativ ettersom den fører til dårlig anvendelse av volumet inne i reaktorrommet så vel som behov for svært tykke og tunge tubeplater. Trykket der damp kan utvikles er også begrenset, slik at anvendelse av denne dampen kan vanskeliggjøre utformingen av dampsystemet i et slikt anlegg og dermed øke kostnadene og redusere drift og pålitelighet.
Et annet alternativ er å ta en sidestrøm av den ferske syntesegassen, også kalt etterfyllingsgass (make up gas - MUG), å utvinne hydrogen fra denne ved bruk av en hydrogenutvinningsenhet og å føde dette hydrogenet tilbake til syntesegassen.
Ulempen ved denne anordningen er imidlertid at noe hydrogen går tapt inne i hydrogenutvinningsenheten før den kommer til syntesesløyfen, og syntesegassen, etter anrikning med dette hydrogenet, vil dermed ha et støkiometrisk tall større enn 2, slik at spylegassen vil bestå av en vesentlig andel av ureagert H2.
Konsekvensen av dette er at mengden metanol fremstilt fra en fast mengde syntesegass reduseres, og dermed er det nødvendig med en stor enhet for syntesegassfremstilling for en gitt produksjonskapasitet. Ettersom syntesegassfremstillingsenheten er den dyreste delen av anlegget, er økte utgifter i dette området økonomisk uforsvarlig.
Dermed foreligger et behov for en fremgangsmåte for metanolsyntese som omfatter et trinn for hydrogenutvinning uten ulempene ved noen av fremgangsmåtene.
Følgelig sørger oppfinnelsen for en fremgangsmåte for syntese av metanol omfattende trinnene:
(i) å reformere en hydrokarbonføderåvare og separere vann fra den resulterende reformerte gassblandingen for å generere en etterfyllingsgass omfattende hydrogen og karbonoksider, der etterfyllingsgassblandingen har et støkiometrisk tall, R, definert ved formelen R = ([H2] - [CO2]/([CO2] [CO]), på mindre enn 2,0,
(ii) å danne en syntesegassblanding som består av etterfyllingsgassen, en ureagert syntesegass og en hydrogenstrøm,
(iii) å føre syntesegassblandingen ved forhøyet temperatur og trykk gjennom et sjikt med metanolsyntesekatalysator for å generere en produktstrøm omfattende metanol og ureagert syntesegass,
(iv) å avkjøle produktstrømmen for å utvinne en rå metanolstrøm fra den ureagerte syntesegassen,
(v) å fjerne en andel av den ureagerte syntesegassen som en spylegass, og
(vi) å føde den gjenværende ureagerte syntesegassen til trinn (ii), kjennetegnet ved at hydrogenet utvinnes fra minst en andel av spylegassen og en andel av etterfyllingsgassen, og det utvunnete hydrogenet omfattes av syntesegassblandingen.
Etterfyllingsgass omfattende hydrogen og karbonoksider oppnås ved å reformere en hydrokarbonføderåvare slik som metan, naturgass, tilhørende gass eller nafta og fjerne vann fra den resulterende reformerte gassblandingen.
Reformeringsprosessen kan omfatte ett eller flere trinn med dampreformering og/eller delvis oksidering. For eksempel kan reformeringen omfatte et trinn med primær dampreformering hvor et hydrokarbon og damp, og eventuelt karbondioksid, føres gjennom eksternt varmete katalysatorfylte tuber i en forbrennings- eller gassvarmet reformer og et trinn for sekundær reformering hvor de primære reformerte gassene, eventuelt med ytterligere hydrokarbon, er utsatt for et trinn for delvis forbrenning med en oksygenholdig gass, fortrinnsvis vesentlig rent oksygen, og de delvis forbrente gassene føres gjennom et sjikt av dampreformeringskatalysator. I én foretrukket utførelsesform brukes de sekundære reformerte gassene for å eksternt varme de katalysatorfylte tubene til den primære reformeren. Alternativt kan reformeringstrinnet omfatte et autotermisk reformeringstinn hvor hydrokarbonføderåvaren mates til en reformer hvor den først utsettes for delvis oksidering med en oksygenholdig gass og de resulterende varme og delvis forbrente gassene føres gjennom et sjikt med en dampreformeringskatalysator. Dampen kan settes til hydrokarbonet og/eller den oksygenholdige gassen.
Primære dampreformeringskatalysatorer omfatter vanligvis nikkel på en ildfast bærer, for eksempel alumina eller kalsiumaluminat. Sekundære og autotermiske dampreformeringskatalysatorer omfatter også vanligvis nikkel på en ildfast bærer. Alternativt kan en edelmetallkatalysator anvendes slik som platina, palladium og/eller rhodium.
I tillegg kan reformeringsprosessen omfatte ett eller flere trinn for adiabatisk dampreformering over et sjikt med båret nikkeldampreformeringskatalysator ved temperaturer mellom 450 og 650 ºC. Slik adiabatisk lavtemperturdampreformering, ofte kalt for-reformering, har fordelen av at de høyere hydrokarbonene konverteres til metan og noe hydrogen genereres og derved reduseres muligheten for karbondannelse i den primære dampreformeren eller autotermiske reformeren, spesielt ved lave dampforhold.
Den reformerte gassblandingen, avhengig av om reformeringsprosessen brukes, kan være ved en temperatur i området 400 - 1500 ºC, et trykk på 10 - 30 bar absolutt, og omfatte forskjellige mengder damp, hydrogen, karbonoksider, dvs. karbonmonoksid og karbondioksid, metan og inerte gasser, slik som nitrogen og argon.
Etterfyllingsgass oppnås fortrinnsvis fra den reformerte gassblandingen ved å kjøle denne til under duggpunktet til damp og separere kondensert vann fra gassblandingen. Avkjøling kan utføres ved varmeveksling med vann for å generere damp. Den reformerte gassblandingen avkjøles fortrinnsvis under 100 ºC, mer foretrukket under 60 ºC, for å kondensere vann. Den avkjølte blandingen mates fortrinnsvis til en separator hvor det kondenserte vannet kan separeres fra gassblandingen. Det separerte vannet kan hensiktsmessig resirkuleres for å generere damp for å utføre reformeringstrinnet.
Uavhengig av hvordan etterfyllingsgassen genereres bør den ha et støkiometrisk tall (R), definert ved formelen:
R=([H2]-[CO2])/([CO2]+[CO]),
hvor [H2], [CO2] og [CO] er konsentrasjonene av henholdsvis hydrogen, karbondioksid og karbonmonoksid, på mindre enn 2,0, fortrinnsvis mindre enn 1,8. Den har dermed utilstrekkelig hydrogen for metanolsyntesetrinnet.
I foreliggende oppfinnelse tas en sidestrøm av etterfyllingsgass til hydrogenutvinning. Det gjenværende mates til en metanolsyntesesløyfe hvor en syntesegassblanding omfattende etterfyllingsgass og ureagert syntesegass inneholdende hydrogen og karbonoksider mates til ett eller flere metanolsyntesetrinn ved hjelp av én eller flere sirkuleringsenheter. Temperaturen og trykket til etterfyllingsgassen justeres fortrinnsvis for å være egnet for metanolsyntese forut for føding til metanolsyntesesløyfen ved hjelp av kompressorer og varmevekslere som er kjente for fagpersoner i teknikken.
Metanolsyntesen kan helst utføres ved trykk i området 40 - 150, og mer fordelaktig i området 45 - 120 bar, absolutt. Temperaturen til syntesekatalysatoren er hensiktsmessig i området 160 - 300 ºC, fortrinnsvis er topptemperaturen under 285 ºC. Syntesegassen går inn i katalysatorsjiktet fortrinnsvis ved en temperatur i området 200 - 250 ºC og går ut av sjiktet ved en temperatur som fortrinnsvis ligger i området 220 - 260 ºC. Slike temperaturer gir en akseptabel metanolytelsesgrad (grunnet god likevekt) uten å produsere et større innhold av biprodukturenheter, og reduksjon i katalysatorlevetid, som ville resultere fra kjøring ved høyere temperaturer.
Metanolsyntesekatalysatoren er fortrinnsvis en kobberbasert katalysator. Spesielt egnet er katalysatorer som inneholder kobber og forbindelser, for eksempel oksider av sink, aluminium, krom, titan, zirkon, og/eller magnesium. Katalysatoren kan være i form av pelletter, tabletter eller ekstrudater. Spesielt foretrukne katalysatorer er beskrevet i US 4788175.
Metanolsyntesetrinnet kan utføres i en metanolsyntesereaktor av typen bråkjølerkonverterer eller i en reaktor hvor katalysatorsjiktet har varmevekslertuber nedsenket deri, som syntesegassen føres gjennom på vei til katalysatorsjiktet, for eksempel som beskrevet i EP 0082070. Alternativt kan en tubeavkjølt reaktor anvendes, for eksempel som beskrevet i EP 0081948, hvor den eksotermiske varmen fra metanolsyntesen fjernes ved en kjølemiddelstrøm, spesielt vann, gjennom kjøletuber plassert i katalysatorsjiktet eller sjiktene. Alternativt kan det tubeavkjølte katalysatorsjiktet være plassert i et reaksjonskar som et ringformet sjikt med syntesegassinnløpsanordningen tilgrensende den ytre ytterkanten til sjiktet og utløpsanordning for omsatt syntesegass tilgrensende karets akse, slik at syntesegassen strømmer radialt utover gjennom katalysatorsjiktet, dvs. i en radial strømningsreaktor. I en radial strømningsanordning vil kjøletubene generelt være plassert i planer som er vinkelrett på karets akse. Et eksempel på en egnet radialstrømsreaktorutforming er vist i EP 1060788.
Ved å føre syntesegassblandingen ved forhøyet temperatur og trykk gjennom et sjikt av metanolsyntesekatalysator, genereres en produktstrøm omfattende metanol og ureagert syntesegass.
Metanol utvinnes ved å avkjøle produktstrømmen for å kondensere råmetanol, som inneholder vann og små mengder høyere alkoholer og andre forbindelser, fra ureagert syntesegass. Råmetanolen kan deretter brukes, men sendes fortrinnsvis til ett eller flere destillasjonstrinn hvor ren metanol separeres fra vannet, høyere alkoholer og andre biprodukter.
Ettersom metanolsyntesetrinnet forbruker hydrogen og karbonoksider kan ureagert syntesegass bli anriket med inerte gasser som nitrogen og argon, som er urenheter i hydrokarbon- og/eller oksygenholdig gass. Ureagert metan fra reformeringstrinnet kan også bygges opp. Anrikning av slike gasser er uønskelig og derfor fjernes en del av den ureagerte syntesegassen som en spylegass.
Mengden spylegass vil avhenge av det nøyaktige flytskjemaet. Fortrinnsvis komprimeres den gjenværende ureagerte syntesegassen før blanding med etterfyllingsgass. Den resulterende syntesegassblandingen varmes fortrinnsvis før føding til metanolsyntesereaktoren.
I foreliggende oppfinnelse utvinnes hydrogen fra minst en andel av spylegassen og fra en andel av etterfyllingsgassen og det utvunnete hydrogenet inkluderes i syntesegassblandingen som mates til metanolsyntesereaktoren. Spylegassen og etterfyllingsgassen omfatter hydrogen og karbonoksider, så vel som små mengder ureagert metan og inerte komponenter. Hydrogen kan utvinnes fra disse gassene, som kan eller kan ikke være kombinert på forhånd, ved å bruket ett eller flere hydrogenutvinningsenheter. Slike enheter er kjente og kan fungere ved såkalt trykksvingsabsorpsjon (PSA) hvor et absorbentmateriale er plassert i den første enheten som fanger ikke-hydrogenkomponentene fra gasstrømmen og derved tillater en gass som er anriket i hydrogen å føres gjennom. Fordelen ved en PSA-hydrogenutvinningsenhet er at gassen som er anriket i hydrogen utvinnes ved PSA-driftstrykket og avgassen, som kan brukes som drivstoff, utvinnes ved lavt trykk. Ulempen er at absorbenten må renses regelmessig for fanget materiale ved å justere (dvs. senke) trykket til enheten. Et alternativ til PSA-hydrogenutvinning er en membranhydrogenutvinningsenhet som fungerer kontinuerlig. Membranen fungerer ved å tillate hydrogenet å føres gjennom mens ikke-hydrogenkomponenter fra gasstrømmen som mates til membranen holdes igjen.
Membranutvinningsenheten utvinner imidlertid en gasstrøm som er anriket i hydrogen ved et redusert trykk under det til deltrykket til hydrogen i matestrømmen til enheten, hvor avgassen utvinnes ved driftstrykket til membranen.
Følgelig, når en PSA-hydrogenutvinningsenhet anvendes, kan det utvunnete hydrogenet enten mates til etterfyllingsgassen før tilsetning til syntesesløyfen, eller så kan det utvunnete hydrogenet mates direkte til syntesesløyfen ved å tilsette den til enten den ureagerte syntesegassblandingen før eller etter at spylestrømmen er blitt fjernet eller syntesegassblandingen (omfattende den kombinerte etterfyllingsgassen og ureagert syntesegass). I motsetning, der hydrogenutvinningsenheten er en membranutvinningsenhet, mates det utvunnete hydrogenet fortrinnsvis til etterfyllingsstrømmen som skal inn i syntesesløyfen før komprimering. I en foretrukket fremgangsmåte mates det utvunnete hydrogenet til etterfyllingsgassen. Den resulterende hydrogenjusterte etterfyllingsgassen komprimeres deretter, mates til syntesesløyfen hvor den blandes med den gjenværende ureagerte syntesegassen, dvs. etter at spylestrømmen er blitt fjernet, varmes og mates til metanolsyntesereaktoren.
Å tilsette hydrogen øker verdien av R i syntesegassblandingen i retning av den optimale støkiometriverdien for metanolsyntese. Den mengden hydrogen som tilsettes øker fortrinnsvis verdien av R mot 2,0, fortrinnsvis til 2,2, helst til 2,1±0,1.
Mengden hydrogen som er utvunnet fra spylegassen eller etterfyllingsgassen kan variere avhengig av det nøyaktige flytskjemaet som brukes og innholdet av hydrogen og karbonoksider i etterfyllingsgassen som forsynes av reformeringstrinnet. For eksempel kan spylegassen gi mellom 5 og 95 % av det nødvendige hydrogenet på molarbasis for å bringe verdien av R mot 2,0 og følgelig etterfyllingsgassen mellom 95 og 5 %. Fortrinnsvis mates all spylegassen til hydrogenutvinningsenheten, mer foretrukket for å gi >50 % på molarbasis av det nødvendige hydrogenet, der det resterende er sørget for ved etterfyllingsgasstrømmen. Dermed, i en foretrukket anordning føres spylegassen til hydrogenutvinningsenheten og denne hydrogenkilden suppleres med en sidestrøm av etterfyllingsgass.
Fortrinnsvis utgjør sidestrømmen av etterfyllingsgassen som mates til hydrogenutvinningsenheten < 20 %, fortrinnsvis ≤ 10 %, basert på volum, av etterfyllingsgassen fra reformeringstrinnet. Dermed mates > 80 %, mer foretrukket ≥ 90 %, basert på volum, av etterfyllingsgassen til syntesesløyfen. På denne måten kan utformingen av syntesesløyfen bestemmes for å sørge for at det mest hensiktsmessige utstyret velges, mens et svært høyt konverteringsnivå for hydrogen til metanol opprettholdes.
Oppfinnelsen illustreres med henvisning til de medfølgende tegningene hvor figur 1 viser et flytdiagram av en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse hvor hydrogen utvinnes fra en kombinert sidestrøm av spylegass og etterfyllingsgass ved anvendelse av en membranutvinningsenhet, og mates til den gjenværende etterfyllingsgassen, som deretter komprimeres og mates til syntesesløyfen. Figurer 2 og 3 viser, til sammenligning, flytdiagrammer som ikke er i henhold til foreliggende oppfinnelse, hvor det kun oppnås delvis hydrogenutvinning enten fra spylegass eller etterfyllingsgass.
I figur 1 deles etterfyllingsgassen, som forsynes ved ledning 10, i to deler. En første del 12, regulert med ventil 14, kombineres med en hydrogenstrøm 16, matet fra PSA-hydrogenutvinningsenhet 18, og de kombinerte gassene føres via en ledning 20 til en kompressor 22 hvor trykket økes før de mates via ledning 24 til komprimert ureagert syntesegass i ledning 26. Den kombinerte syntesegassen mates via ledning 27 til varmeveksler 28 hvor den varmes og deretter mates via ledning 30 til inntakssone 32 i en metanolsyntesereaktor 34 definert ved reaktorveggene og tubeplate 35. Syntesegassen føres gjennom flere tuber 36 som strekker seg fra tubeplate 35 oppover gjennom et sjikt med en partikkelformig kobber/sink/aluminasyntesekatalysator 38 inn i et tomrom 40 over sjiktet og deretter ned gjennom sjiktet til en utløpssone over tubeplate 35. Metanolsyntesen finner sted når gassene føres ned gjennom katalysatorsjiktet og den resulterende produktstrømmen mates fra utløpssonen via ledning 42 til varmeveksler 44 hvor den brukes til å utvikle damp, deretter til varmeveksler 28, hvor den brukes til å varme syntesegassen, og deretter varmeveksler 48, hvor den avkjøles med kaldt vann for å kondensere råmetanol. Den avkjølte blandingen mates via ledning 49 til separator 50 som separerer råmetanolen via ledning 52 fra ureagert syntesegass i ledning 54. En spylestrøm 56 tas fra ledning 54 og den gjenværende ureagerte syntesegassen mates via ledning 58 til kompressor 60. Den komprimerte ureagerte syntesegassen forlater kompressor 60 via ledning 26 og kombineres med etterfyllingsgass fra ledning 24. Den andre etterfyllingsgasstrømmen 62, tatt fra ledning 10, kombineres med spylegasstrøm 56 og den kombinerte strømmen mates via ledning 64 til PSA-utvinningsenheten 18. Avgasser som er utarmet for hydrogen fjernes fra hydrogenutvinningsenheten via ledning 66.
I figur 2 (sammenligning) stammer hydrogenutvinningen kun fra spylegasstrøm 56. Dermed føres spylegasstrøm 56 til hydrogenutvinningsenhet 18, etterfyllingsstrøm 62 er fraværende og det utvunnete hydrogenet 16 settes til strøm 10. I dette tilfellet er syntesereaktoren nødvendigvis en damputviklende konverteringsenhet med trykksatt vannkjøling inne i sjiktet og derfor utelates varmeveksler 44. I dette flytdiagrammet er det nødvendig å bruke en damputviklende konverteringsenhet istedenfor den mindre rimeligere tubeavkjølte konverteringsenheten brukt i figur 1, ettersom sirkulasjonsforholdet til syntesegassen er for lav til å tillate effektiv bruk av TCC. Dette er en følge av at en større mengde spylegass må fjernes for å sørge for det nødvendige hydrogenet.
I figur 3 (sammenligning) stammer hydrogenutvinningen kun fra etterfyllingsgass via strøm 62. Spylegass i ledning 56 forbrennes. Syntesereaktoren er som vist i figur 1 og følgelig er varmeveksler 44 igjen til stede for å avkjøle produktstrømmen 42 før den føres til varmeveksler 28.
Oppfinnelsen beskrives ytterligere med henvisning til de følgende beregnede eksemplene.
Eksempel 1
I henhold til utførelsesformen vist i figur 1.
Metanolproduksjon er høy ved bruk av et lite volum av syntesekatalysator.
Sammenligningseksempler
A) H2-utvinning fra kun spylegasstrømmen (figur 2).
B) H2-utvining fra kun MUG (figur 3).
Beregningene viser at, i tilfellet med hydrogenutvinning fra kun spylegassen, elimineres overskudd av karbonoksider fra en gasstrøm som har relativt lite karbonoksider og så store mengder hydrogen tapes med avgassen og at det fører til en lavere grad av metanolproduksjon. Videre, i flytdiagrammet i figur 2 er det nødvendig med en mer komplisert, og derfor dyrere, damputviklingskonverteringsenhet. I tilfellet med hydrogenutvinning fra kun MUG, tapes hydrogen med avgassen fra hydrogenutvinningsenheten så vel som fra spylegasstrømmen. Igjen førere det høyere hydrogentapet til lavere metanolproduksjon.
Videre viser beregninger at hvis ingen hydrogenutvinning tilvirkes, sammenlignet med flytdiagrammet vist i figur 1, krever prosessen 75 % høyere katalysatorvolum som følge av det lave hydrogendeltrykket og resulterer i tre ganger høyere biprodukter på grunn av det høye CO:H2-forholdet. Dermed er hydrogenutvinningen ifølge foreliggende oppfinnelse i stand til å redusere katalysatorvolumet og mengde avfallsprodukt, og dermed redusere størrelsen på reaksjonskarene og forenkle foredling av råmetanolen, som igjen reduserer de totale prosesskostnadene.

Claims (12)

PATENTKRAV
1. Fremgangsmåte for å syntetisere metanol, omfattende trinnene:
(i) å reformere en hydrokarbonføderåvare og separere vann fra den resulterende reformerte gassblandingen for å generere en etterfyllingsgass (10) omfattende hydrogen og karbonoksider, der etterfyllingsgassblandingen har et støkiometrisk tall, R, definert ved formelen R = ([H2] - [CO2]/([CO2] [CO]), på mindre enn 2,0,
(ii) å danne en syntesegassblanding (27) som består av etterfyllingsgassen (10), en ureagert syntesegass (58) og en hydrogenstrøm (16),
(iii) å føre syntesegassblandingen (27) ved forhøyet temperatur og trykk gjennom et sjikt med metanolsyntesekatalysator (38) for å generere en produktstrøm (42) omfattende metanol og ureagert syntesegass,
(iv) å avkjøle produktstrømmen for å utvinne en rå metanolstrøm (52) fra den ureagerte syntesegassen,
(v) å fjerne en andel (56) av den ureagerte syntesegassen som en spylegass, og
(vi) å mate den gjenværende ureagerte syntesegassen (58) til trinn (ii),
k a r a k t e r i s e r t v e d at hydrogenet utvinnes fra minst en andel (56) av spylegassen og en andel (62) av etterfyllingsgassen, og det utvunnete hydrogenet (16) omfattes av syntesegassblandingen (27).
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1 hvor hydrogenutvinning utføres ved anvendelse av en trykksvingsenhet for hydrogenutvinning (18).
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 hvor hydrogenutvinning utføres ved anvendelse av en membranenhet for hydrogenutvinning.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 hvor det utvunnete hydrogenet (16) settes til den ureagerte syntesegassen (58) eller settes til etterfyllingsgassen (10) som kombineres med den ureagerte syntesegassen.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 3 hvor det utvunnete hydrogenet (16) mates til etterfyllingsgassen (10) som kombineres med den ureagerte syntesegassen.
6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av ett av kravene 1 til 5 hvor metanolsyntesekatalysatorsjiktet (38) er plassert i en reaktor (34) hvor katalysatorsjiktet avkjøles ved syntesegassblandingen som strømmer gjennom rør (36) plassert inne i katalysatorsjiktet.
7. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av ett av kravene 1 til 6 hvor produktstrømmen (42) avkjøles i separate varmevekslingstrinn med vann under trykk.
8. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av ett av kravene 1 til 7 hvor spylegassen (56) sørger for mellom 5 og 95 % av det nødvendige hydrogenet, på molarbasis, for å bringe verdien av R mot 2,0.
9. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av ett av kravene 1 til 8 hvor spylegassen (56) mates til hydrogenutvinningsenheten.
10. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av ett av kravene 1 til 9 hvor mengden etterfyllingsgass som mates til hydrogenutvinningsenheten (62) omfatter <20 volumprosent av etterfyllingsgassen (109 fra reformeringstrinnet.
11. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av ett av kravene 1 til 10 hvor reformeringen er autotermisk reformering.
12. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av ett av kravene 1 til 11 hvor råmetanolen (52) destilleres for å oppnå et i hovedsak rent metanolprodukt.
NO20075861A 2005-05-27 2007-11-15 Fremgangsmåte for å syntetisere metanol NO345189B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0510823.8A GB0510823D0 (en) 2005-05-27 2005-05-27 Methanol synthesis
PCT/GB2006/050096 WO2006126017A1 (en) 2005-05-27 2006-05-09 Methanol synthesis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20075861L NO20075861L (no) 2007-12-19
NO345189B1 true NO345189B1 (no) 2020-11-02

Family

ID=34834725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20075861A NO345189B1 (no) 2005-05-27 2007-11-15 Fremgangsmåte for å syntetisere metanol

Country Status (11)

Country Link
US (1) US7786180B2 (no)
CN (1) CN101184714B (no)
AU (1) AU2006250932B2 (no)
BR (1) BRPI0610246B1 (no)
DE (1) DE112006001310T5 (no)
EG (1) EG26121A (no)
GB (2) GB0510823D0 (no)
MY (1) MY144849A (no)
NO (1) NO345189B1 (no)
RU (1) RU2408567C2 (no)
WO (1) WO2006126017A1 (no)

Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007142702A2 (en) 2006-05-30 2007-12-13 Starchem Technologies, Inc. Methanol production process and system
EP2228357A1 (en) * 2009-03-12 2010-09-15 Methanol Casale S.A. A process for synthesis of methanol
EP2228358A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-15 Methanol Casale S.A. Recovery of CO2 in a process for synthesis of methanol
US10349627B2 (en) * 2009-06-19 2019-07-16 Incorporated National Univeristy Iwate University Detection device, recovery method therefor and monitoring system
US20120195803A1 (en) * 2009-07-01 2012-08-02 James Charles Juranitch High energy power plant fuel, and co of co2 sequestering process
DE102009034551A1 (de) * 2009-07-23 2011-02-03 Lurgi Gmbh Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol
CN102531835B (zh) * 2010-04-20 2014-06-11 陕西延长石油（集团）有限责任公司 一种低碳技术合成甲醇的方法
US9561476B2 (en) 2010-12-15 2017-02-07 Praxair Technology, Inc. Catalyst containing oxygen transport membrane
DE102011017300A1 (de) 2011-04-15 2012-10-18 Lurgi Gmbh Verfahren und Anlage zur Herstellung vom Methanol aus inertenreichem Synthesegas
US9604892B2 (en) * 2011-08-04 2017-03-28 Stephen L. Cunningham Plasma ARC furnace with supercritical CO2 heat recovery
CN103987681B (zh) 2011-12-15 2016-08-24 普莱克斯技术有限公司 复合氧气传送膜
US9486735B2 (en) 2011-12-15 2016-11-08 Praxair Technology, Inc. Composite oxygen transport membrane
EP2874738B2 (en) * 2012-07-18 2022-07-06 Haldor Topsøe A/S Reaction system for the preparation of methanol
CN103044195B (zh) * 2012-11-30 2015-10-21 河南心连心化肥有限公司 低压甲醇的合成方法
US9969645B2 (en) 2012-12-19 2018-05-15 Praxair Technology, Inc. Method for sealing an oxygen transport membrane assembly
US9453644B2 (en) 2012-12-28 2016-09-27 Praxair Technology, Inc. Oxygen transport membrane based advanced power cycle with low pressure synthesis gas slip stream
RU2522560C1 (ru) * 2013-03-04 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" Способ получения метанола
US9365422B2 (en) 2013-04-26 2016-06-14 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing a synthesis gas in an oxygen transport membrane based reforming system with recycling of the produced synthesis gas
US9938145B2 (en) 2013-04-26 2018-04-10 Praxair Technology, Inc. Method and system for adjusting synthesis gas module in an oxygen transport membrane based reforming system
US9023245B2 (en) 2013-04-26 2015-05-05 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing a synthesis gas using an oxygen transport membrane based reforming system with secondary reforming
US9296671B2 (en) 2013-04-26 2016-03-29 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing methanol using an integrated oxygen transport membrane based reforming system
US9611144B2 (en) 2013-04-26 2017-04-04 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing a synthesis gas in an oxygen transport membrane based reforming system that is free of metal dusting corrosion
US9115045B2 (en) 2013-04-26 2015-08-25 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing methanol using an oxygen transport membrane based reforming system
US9212113B2 (en) 2013-04-26 2015-12-15 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing a synthesis gas using an oxygen transport membrane based reforming system with secondary reforming and auxiliary heat source
CA2919959C (en) * 2013-09-05 2022-05-03 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing methanol using an integrated oxygen transport membrane based reforming system
WO2015054223A2 (en) 2013-10-07 2015-04-16 Praxair Technology, Inc. Ceramic oxygen transport membrane array reactor and reforming method
CA2924201A1 (en) 2013-10-08 2015-04-16 Praxair Technology, Inc. System and method for temperature control in an oxygen transport membrane based reactor
US9556027B2 (en) 2013-12-02 2017-01-31 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing hydrogen using an oxygen transport membrane based reforming system with secondary reforming
CA2937943A1 (en) 2014-02-12 2015-08-20 Praxair Technology, Inc. Oxygen transport membrane reactor based method and system for generating electric power
US10822234B2 (en) 2014-04-16 2020-11-03 Praxair Technology, Inc. Method and system for oxygen transport membrane enhanced integrated gasifier combined cycle (IGCC)
EA201692175A1 (ru) * 2014-04-29 2017-06-30 Хальдор Топсёэ А/С Способ получения метанола
US9789445B2 (en) 2014-10-07 2017-10-17 Praxair Technology, Inc. Composite oxygen ion transport membrane
AU2016261285B2 (en) 2015-05-11 2020-10-15 Haldor Topsøe A/S A novel method for methanol synthesis
US10441922B2 (en) 2015-06-29 2019-10-15 Praxair Technology, Inc. Dual function composite oxygen transport membrane
US10118823B2 (en) 2015-12-15 2018-11-06 Praxair Technology, Inc. Method of thermally-stabilizing an oxygen transport membrane-based reforming system
GB2545474A (en) * 2015-12-17 2017-06-21 Avocet Infinite Plc Integrated system and method for producing methanol product
US9938146B2 (en) 2015-12-28 2018-04-10 Praxair Technology, Inc. High aspect ratio catalytic reactor and catalyst inserts therefor
GB201600475D0 (en) * 2016-01-11 2016-02-24 Johnson Matthey Plc Methanol process
EP3205622B1 (de) 2016-02-11 2018-05-09 Ulrich Wagner Verfahren zur synthese von methanol
EP3219697B1 (de) * 2016-03-16 2018-06-13 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Methanolsynthese aus synthesegasen mit wasserstoffmangel
US11052353B2 (en) 2016-04-01 2021-07-06 Praxair Technology, Inc. Catalyst-containing oxygen transport membrane
RU2621671C1 (ru) * 2016-07-25 2017-06-07 Андрей Владиславович Курочкин Установка низкотемпературного получения метанола
EP3366663A1 (en) * 2017-02-23 2018-08-29 Casale Sa Process for methanol production
US10271753B1 (en) * 2018-03-14 2019-04-30 Medical Wearable Solutions Ltd. Electrocardiographic signal monitoring device and method
DK3556451T3 (da) * 2018-04-20 2020-08-31 Siemens Ag Fremgangsmåde til drift af et reaktoranlæg
GB201808019D0 (en) * 2018-05-17 2018-07-04 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Process for synthesising methanol
WO2019226435A1 (en) 2018-05-21 2019-11-28 Praxair Technology, Inc. Otm syngas panel with gas heated reformer
WO2019233656A1 (en) * 2018-06-08 2019-12-12 Casale Sa Process for methanol production
CA3127050A1 (en) * 2019-01-21 2020-07-30 Eni S.P.A. Methanol production process with higher carbon utilization by co2 recycle
CA3126824A1 (en) * 2019-01-21 2020-07-30 Eni S.P.A Methanol production process
DK3744416T3 (da) * 2019-05-28 2022-01-31 Thyssenkrupp Ind Solutions Ag Fremgangsmåde og anlæg til syntese af metanol
GB201908450D0 (en) 2019-06-12 2019-07-24 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Process for synthesising methanol
GB201908449D0 (en) 2019-06-12 2019-07-24 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Process for synthesising methanol
EP3770145A1 (en) 2019-07-24 2021-01-27 Basf Se A process for the continuous production of either acrolein or acrylic acid as the target product from propene
EP3816145B1 (de) 2019-10-31 2022-07-06 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zur herstellung von methanol aus wasserstoffreichem synthesegas
EP3901126A1 (de) * 2020-04-20 2021-10-27 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Verfahren zur herstellung von methanol
DE102020120879A1 (de) 2020-08-07 2022-02-10 Karlsruher Institut für Technologie, Körperschaft des öffentlichen Rechts Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Methanol aus Kohlendioxid
EP4015496B8 (de) 2020-12-15 2023-06-07 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zum herstellen von methanol aus unterstöchiometrischem synthesegas
EP4056531B1 (en) * 2021-03-12 2023-10-11 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Apparatus and method for producing methanol
CA3216134A1 (en) 2021-04-30 2022-11-03 Veronika Gronemann Process and plant for producing methanol from substoichiometric synthesis gas
US20240140891A1 (en) * 2021-05-11 2024-05-02 Johnson Matthey Davy Technologies Limited Process for synthesising methanol

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4650814A (en) * 1984-03-07 1987-03-17 Keller Arnold P Process for producing methanol from a feed gas

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0080270B1 (en) 1981-11-19 1985-09-04 Imperial Chemical Industries Plc Synthesis process and reactor
DE3276301D1 (en) 1981-12-14 1987-06-19 Ici Plc Reactor
GB8521650D0 (en) 1985-08-30 1985-10-02 Ici Plc Catalyst
GB8803766D0 (en) 1988-02-18 1988-03-16 Ici Plc Methanol
DE69221556T2 (de) * 1991-07-09 1997-12-18 Ici Plc Synthesegaserzeugung
GB9500675D0 (en) * 1995-01-13 1995-03-08 Davy Mckee London Process
GB9904649D0 (en) 1998-05-20 1999-04-21 Ici Plc Methanol synthesis
EP1060788A1 (en) 1999-06-15 2000-12-20 Methanol Casale S.A. Isothermal catalytic reactor for exothermic or endothermic heterogeneous reactions
US6486219B1 (en) * 2000-09-27 2002-11-26 Exxonmobil Chemical Patents, Inc. Methanol, olefin, and hydrocarbon synthesis process
EP1708982A1 (en) * 2004-01-22 2006-10-11 Acetex (Cyprus) Limited Integrated process for acetic acid and methanol
US7781490B2 (en) * 2006-05-05 2010-08-24 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process for the production of mixed alcohols

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4650814A (en) * 1984-03-07 1987-03-17 Keller Arnold P Process for producing methanol from a feed gas

Also Published As

Publication number Publication date
NO20075861L (no) 2007-12-19
GB2439707B (en) 2009-01-28
CN101184714B (zh) 2011-10-19
RU2007149275A (ru) 2009-07-10
US20090018220A1 (en) 2009-01-15
GB2439707A (en) 2008-01-02
GB0721920D0 (en) 2007-12-19
DE112006001310T5 (de) 2008-04-17
MY144849A (en) 2011-11-30
GB0510823D0 (en) 2005-07-06
CN101184714A (zh) 2008-05-21
BRPI0610246B1 (pt) 2015-08-25
WO2006126017A1 (en) 2006-11-30
AU2006250932A1 (en) 2006-11-30
US7786180B2 (en) 2010-08-31
AU2006250932B2 (en) 2011-03-31
RU2408567C2 (ru) 2011-01-10
EG26121A (en) 2013-03-05
BRPI0610246A2 (pt) 2010-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO345189B1 (no) Fremgangsmåte for å syntetisere metanol
CA3006751C (en) Methanol process
JP5355062B2 (ja) メタノール及びアンモニアの併産方法
US9067850B2 (en) Synthesis gas and Fischer Tropsch integrated process
EP3983365B1 (en) Process for synthesising methanol
NO336963B1 (no) Fremgangsmåte for produksjon av hydrokarboner
AU2004205368B2 (en) Methanol synthesis
US11851393B2 (en) Process for synthesising methanol
EA007455B1 (ru) Интегрированный способ производства уксусной кислоты и метанола
CA2985284C (en) Use of syngas comprising carbon monoxide and water in the synthesis of methanol
WO2023170389A1 (en) Process for producing hydrogen and method of retrofitting a hydrogen production unit
US20240140891A1 (en) Process for synthesising methanol
US20240059637A1 (en) Process and plant for producing methanol and synthesis gas
WO2022238671A1 (en) Process for synthesising methanol
WO2023281238A1 (en) Process for synthesising methanol
AU2023232982A1 (en) Process for producing hydrogen and method of retrofitting a hydrogen production unit
EA042869B1 (ru) Способ синтеза метанола

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: JOHNSON MATTHEY PLC, GB