RU2795925C2 - Method for producing methanol from synthesis gas with zero emission of carbon dioxide - Google Patents

Method for producing methanol from synthesis gas with zero emission of carbon dioxide Download PDF

Info

Publication number
RU2795925C2
RU2795925C2 RU2021108998A RU2021108998A RU2795925C2 RU 2795925 C2 RU2795925 C2 RU 2795925C2 RU 2021108998 A RU2021108998 A RU 2021108998A RU 2021108998 A RU2021108998 A RU 2021108998A RU 2795925 C2 RU2795925 C2 RU 2795925C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
methanol
carbon dioxide
stream
gas
synthesis
Prior art date
Application number
RU2021108998A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021108998A (en
Inventor
Максимилиан Викари
Томас ГЕЙГЕР
Торстен Катц
Original Assignee
Басф Се
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 Басф Се filed Critical Басф Се
Publication of RU2021108998A publication Critical patent/RU2021108998A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2795925C2 publication Critical patent/RU2795925C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: methanol production method.
SUBSTANCE: proposed method includes the following stages: (a) in the installation for production of synthesis gas (A) from carbon-containing raw materials (I) synthesis gas is received (II) containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, (b) synthesis gas (II) from stage (a) is sent to the methanol synthesis unit (B) and at a temperature of 150 to 300°C and pressure from 5 to 10 MPa abs. in presence of a methanol synthesis catalyst, it is converted into a reaction mixture containing methanol, water, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, dimethyl ether and methane, from which a stream of crude methanol (III) enriched in methanol and water is condensed, and a crude methanol stream (III) alongside a gaseous stream (IV) containing carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and methane are removed from the methanol synthesis unit (B), (c) a crude methanol stream (III) from step (b) is subjected to a reduced pressure ranging from 0.1 to 2 MPa abs. in a reduced pressure unit (C) and a degassed crude methanol stream (VI) enriched with methanol and water is obtained, (d) in the distillation device (D) low-boiling components (VII), containing carbon dioxide and a simple dimethyl ether, are separated from a degassed crude methanol stream (VI) with stage (c) by distillation stream and the bottom stream (VIII), enriched in methanol and water is received, and (e) water-containing stream of high-boiling components (IX) is separated and methanol is recovered by distillation as stream (X) from the bottom stream (VIII) from step (d) in an additional distillation device (E). Further, in stage (f), the valuable components of streams - carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether and methane (IV), as well as at least one of the two streams (V) and (VII), are fed into the combustion unit (F) and are burned by supplying an oxygen-containing gas (XI) which has an oxygen content of 30 to 100% by volume, and a carbon dioxide-containing flue gas (XII) is obtained in step (g) from a carbon dioxide-containing flue gas (XII) from step (f) the carbon dioxide recovery unit (G) to separate the carbon dioxide-rich stream (XIV) and form an off-gas stream (XIII), and in step (h) the carbon dioxide-rich stream (XIV ) from step (g) separated in the carbon dioxide recovery unit (G) is returned to the synthesis gas plant (A) of step (a) and/or to the methanol synthesis plant (B) of step (b).
EFFECT: method has been developed in which carbon monoxide and carbon dioxide with hydrogen contained in synthesis gas are almost completely converted into methanol and, thus, in terms of synthesis gas, it operates with zero carbon dioxide emissions.
17 cl, 6 dwg, 7 tbl, 7 ex

Description

Настоящее изобретение относится к способу получения метанола из синтез-газа, в котором углеродсодержащие соединения отделенных при выделении метанола потоков превращают в диоксид углерода и повторно используют в получении метанола, избегая его выбросов. При этом способ основан на известном специалисту в данной области непрерывно функционирующем синтезе метанола в соответствии со способом низкого давления.The present invention relates to a process for producing methanol from synthesis gas, in which the carbon-containing compounds of the streams separated during the separation of methanol are converted into carbon dioxide and reused in the production of methanol, avoiding its emissions. The process is based on the continuous synthesis of methanol according to the low pressure process known to the person skilled in the art.

Метанол является одним из важнейших синтетических сырьевых материалов во всем мире и, помимо использования в качестве растворителя, в больших количествах применяется для синтеза формальдегида, уксусной кислоты, метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ), диметилтерефталата, метилметакрилата и метиламинов. Methanol is one of the most important synthetic raw materials worldwide and, in addition to its use as a solvent, is used in large quantities in the synthesis of formaldehyde, acetic acid, methyl tertiary butyl ether (MTBE), dimethyl terephthalate, methyl methacrylate and methylamines.

В промышленных масштабах метанол получают из синтез-газа в реакторе в присутствии катализатора синтеза метанола. Синтез-газ в основном содержит водород и монооксид углерода, а также в зависимости от типа получения и обработки, соответствующие количества диоксида углерода, воды и так называемых инертных газов, таких как метан, азот или аргон.On an industrial scale, methanol is produced from synthesis gas in a reactor in the presence of a methanol synthesis catalyst. Synthesis gas mainly contains hydrogen and carbon monoxide and, depending on the type of production and processing, corresponding amounts of carbon dioxide, water and so-called inert gases such as methane, nitrogen or argon.

Согласно Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, глава «Метанол», 2012 г. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм, Германия, преобразование синтез-газа в метанол обычно происходит в так называемом способе низкого давления в диапазоне давлений от 5 до 10 МПа абс. на содержащих медь и цинк катализаторах синтеза метанола. При этом как монооксид углерода, так и диоксид углерода превращаются в метанол.According to Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry chapter "Methanol", 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, the conversion of synthesis gas to methanol usually takes place in the so-called low pressure process in the pressure range of 5 to 10 MPa abs. on copper- and zinc-containing methanol synthesis catalysts. In this process, both carbon monoxide and carbon dioxide are converted to methanol.

Figure 00000001
Figure 00000001

На основе уравнений реакции (1) и (2) стехиометрическое число S для синтеза метанола вычисляется какBased on reaction equations (1) and (2), the stoichiometric number S for methanol synthesis is calculated as

Figure 00000002
Figure 00000002

причем n в каждом случае обозначает соответствующие молярные количества. Стехиометрическое число S, равное 2, соответствует расчетной стехиометрии. Однако, поскольку дефицит водорода значительно снижает селективность по метанолу, оптимальным для синтеза метанола считается стехиометрическое число S чуть выше 2.where n in each case denotes the respective molar amounts. The stoichiometric number S, equal to 2, corresponds to the calculated stoichiometry. However, since hydrogen deficiency significantly reduces selectivity to methanol, a stoichiometric S number slightly above 2 is considered optimal for methanol synthesis.

Используемый для синтеза метанола синтез-газ при этом обычно получают из природного газа, потоков, содержащих другие углеводороды, а также частично из газификации угля или газификации древесины. В качестве стандартных способов получения синтез-газа в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, глава «Метанол», 2012, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм, Германия называются следующие четыре способа.The synthesis gas used for the synthesis of methanol is usually obtained from natural gas, streams containing other hydrocarbons, and partly from coal gasification or wood gasification. As standard methods for producing synthesis gas in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, chapter "Methanol", 2012, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, the following four methods are called.

а) Паровой риформинг, при котором исходный углеводородный газ с добавлением водяного пара и в отсутствие кислорода эндотермически расщепляется в присутствии катализатора на водород, монооксид углерода и диоксид углерода.a) Steam reforming, in which the original hydrocarbon gas with the addition of steam and in the absence of oxygen is endothermically split in the presence of a catalyst into hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide.

b) Автотермический риформинг, при котором исходный углеводородный газ экзотермически окисляется кислородом в присутствии никельсодержащего катализатора частично до водорода, монооксида углерода и диоксида углерода.b) Autothermal reforming, in which the original hydrocarbon gas is exothermically oxidized with oxygen in the presence of a nickel-containing catalyst in part to hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide.

c) Комбинация парового риформинга и автотермического риформинга.c) Combination of steam reforming and autothermal reforming.

d) Частичное окисление, при котором исходный углеводородный газ экзотермически окисляется кислородом в отсутствии катализатора частично до водорода, монооксида углерода и диоксида углерода. Однако из-за отсутствия катализатора частичное окисление имеет практические недостатки по сравнению с автотермическим риформингом.d) Partial oxidation, in which the feed hydrocarbon gas is exothermically oxidized by oxygen in the absence of a catalyst, in part to hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide. However, due to the lack of a catalyst, partial oxidation has practical disadvantages compared to autothermal reforming.

При паровом риформинге, как правило, образуется синтез-газ со стехиометрическим числом S около 3. Поэтому в отношении синтеза метанола присутствует значительный избыток водорода. Наоборот в случае автотермического риформинга и частичного окисления образуется синтез-газ со стехиометрическим числом S < 2. Поэтому в частности комбинация парового риформинга и автотермического риформинга предлагает технически распространенный вариант, который позволяет целенаправленно устанавливать стехиометрическое число S на технически значимом значении > 2.Steam reforming typically produces synthesis gas with a stoichiometric S of about 3. Therefore, there is a significant excess of hydrogen in relation to methanol synthesis. On the contrary, in the case of autothermal reforming and partial oxidation, synthesis gas with a stoichiometric number S < 2 is formed. Therefore, in particular, the combination of steam reforming and autothermal reforming offers a technically common option that allows you to purposefully set the stoichiometric number S to a technically significant value > 2.

Поскольку при получении синтез-газа исходный углеводородный газ обычно превращается не полностью, синтез-газ как правило содержит более или менее существенные количества непревращенных углеводородов, таких как, например, метан. Кроме того, при использовании воздуха в качестве окислителя при получении синтез-газа вводят более или менее существенные количества посторонних инертных газов, таких как, например, азот или аргон. Как правило, их не отделяют специально, а вместе с ценными водородом, монооксидом углерода и диоксидом углерода направляют на синтез метанола.Since the hydrocarbon feedstock is usually not completely converted in syngas production, the syngas typically contains more or less significant amounts of unconverted hydrocarbons, such as, for example, methane. In addition, when using air as an oxidizing agent, more or less significant amounts of extraneous inert gases, such as, for example, nitrogen or argon, are introduced in the production of synthesis gas. As a rule, they are not specially separated, but together with valuable hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide, they are sent to the synthesis of methanol.

Даже если уравнения реакции (1) и (2) являются равновесными уравнениями и присутствует катализатор синтеза метанола, равновесие не устанавливается количественно. Поэтому непосредственно после синтеза метанола реакционная смесь обычно содержит только около 5-15 мас.% метанола и немалые количества непрореагировавшего водорода, монооксида углерода, диоксида углерода и посторонних газов, таких как метан, азот или аргон. Кроме того, реакционная смесь также содержит побочные продукты, такие как, например, простой диметиловый эфир. В уровне техники описаны различные способы обработки полученной реакционной смеси. Основными этапами обычно являются постепенное концентрирование метанола, максимально эффективное оперирование ценными газами и предотвращение накопления посторонних газов.Even if the reaction equations (1) and (2) are equilibrium equations and a methanol synthesis catalyst is present, the equilibrium is not quantified. Therefore, immediately after the synthesis of methanol, the reaction mixture usually contains only about 5-15 wt.% methanol and considerable amounts of unreacted hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and foreign gases such as methane, nitrogen or argon. In addition, the reaction mixture also contains by-products such as, for example, dimethyl ether. The prior art describes various methods for processing the resulting reaction mixture. The main steps are usually the gradual concentration of methanol, the most efficient handling of valuable gases and the prevention of the accumulation of foreign gases.

Так в способе Lurgi MegaMethanol, описанном в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, глава «Метанол», 2012, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм, Германия, синтез-газ в присутствии гетерогенного катализатора превращается в метанол в реакторе синтеза метанола, и из полученной реакционной смеси сначала конденсируется обогащенный метанолом поток неочищенного метанола. Оставшийся газовый поток содержит, среди прочего, непревращенный водород и для его выделения направляется на адсорбцию при переменном давлении. Выделенный таким образом водород возвращают в синтез метанола. Газовый поток, не абсорбированный при адсорбции при переменном давлении, в конце направляют на термическую утилизацию. Обогащенный метанолом жидкий поток, полученный при вышеупомянутой конденсации, затем для дегазации подвергают воздействию пониженного давления, и полученный при этом газ также направляют на термическую утилизацию. Оставшийся после дегазации, дополнительно обогащенный метанолом жидкий поток затем подвергают многоступенчатой дистилляции для непосредственного извлечения метанола. При этом поток отходящих газов из колонны легкокипящих соединений также направляют на термическую утилизацию.Thus, in the Lurgi MegaMethanol process described in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, chapter "Methanol", 2012, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, synthesis gas is converted to methanol in the presence of a heterogeneous catalyst in a methanol synthesis reactor, and the methanol-rich crude methanol stream is first condensed from the resulting reaction mixture. The remaining gas stream contains, inter alia, unconverted hydrogen and is sent to pressure swing adsorption to separate it. The hydrogen thus liberated is returned to the methanol synthesis. The gas stream not absorbed by pressure swing adsorption is finally sent to thermal utilization. The methanol-enriched liquid stream obtained from the aforementioned condensation is then subjected to reduced pressure for degassing, and the resulting gas is also sent to thermal utilization. The remaining after degassing, further enriched with methanol, the liquid stream is then subjected to multi-stage distillation to directly extract the methanol. In this case, the flow of exhaust gases from the column of low-boiling compounds is also sent for thermal utilization.

В случае описанного способа Lurgi MegaMethanol непревращенный водород отделяют и возвращают в синтез, однако все остальные ценные газы после его отделения направляют исключительно на термическую утилизацию. Следовательно непрореагировавшие моноксид углерода и диоксид углерода также остаются неиспользованными для дальнейшего получения метанола. Даже если они остаются неиспользованными для дальнейшего получения метанола, их количественные потоки должны быть приняты во внимание при проектировании установки, например, в форме требуемых размеров устройства для оперирования количественными потоками. Кроме того, оперирование указанными количественными потоками, естественно, также требует энергии, например, в форме энергии нагрева, сжатия или перекачки, которая при этом не используется для дальнейшего синтеза метанола. К тому же термическая утилизация ценных газов приводит к дополнительному увеличению выбросов диоксида углерода. Горючие газы, к которым относится также монооксид углерода, превращаются в двуокись углерода; а уже присутствующий углекислый газ проходит через термическую утилизацию без изменений.In the case of the described Lurgi MegaMethanol process, unconverted hydrogen is separated and returned to synthesis, however, all other valuable gases after its separation are sent exclusively for thermal utilization. Therefore, unreacted carbon monoxide and carbon dioxide also remain unused for further production of methanol. Even if they remain unused for further production of methanol, their quantitative streams must be taken into account in plant design, for example, in the form of the required dimensions of the apparatus for handling quantitative streams. In addition, the handling of these quantitative streams naturally also requires energy, for example in the form of heating, compression or pumping energy, which is not used for further methanol synthesis. In addition, the thermal utilization of valuable gases leads to an additional increase in carbon dioxide emissions. Combustible gases, which also include carbon monoxide, are converted into carbon dioxide; and the already present carbon dioxide passes through thermal utilization unchanged.

В европейском патенте EP 2228358 A1 было установлено, что диоксид углерода, содержащийся в неочищенном метаноле после его получения из синтез-газа, также представляет собой ценный исходный материал для дальнейшего синтеза метанола. В частности, это относится к синтезу метанола, в котором синтез-газ был получен посредством парового риформинга, поскольку в данном случае присутствует значительный избыток водорода из-за стехиометрического числа S, равного примерно 3. В европейском патенте EP 2228358 A1 сообщается, что содержащие диоксид углерода потоки из синтеза метанола, могут быть возвращены в установку риформинга без дополнительной обработки в качестве потока исходного газа для получения синтез-газа и, таким образом, диоксид углерода снова может быть использован в качестве источника углерода для синтеза метанола. В частвности, на фиг.1 патента EP 2228358 A1 раскрыта рециркуляция полученного при пониженном давлении газа «9» при дегазации выходящего потока из метанольного реактора, а также потока отходящего газа «10» колонны для легкокипящих компонентов в качестве дополнительного потока исходного газа в установку риформинга. Отходящий газ «18» из регенерации водорода подается в установку риформинга в качестве топливного газа. В патенте EP 2228358 A1 также предлагается отделять диоксид углерода, содержащийся в дымовом газе установки риформинга, в виде потока «11» посредством установки для извлечения диоксида углерода и подавать его в установку риформинга в качестве потока исходного газа и, таким образом, далее использовать в последующем синтезе метанола.In European patent EP 2228358 A1, it was found that the carbon dioxide contained in the crude methanol after its production from synthesis gas is also a valuable starting material for the further synthesis of methanol. In particular, this applies to the synthesis of methanol, in which the synthesis gas was obtained by steam reforming, since in this case there is a significant excess of hydrogen due to the stoichiometric S number of about 3. In the European patent EP 2228358 A1, it is reported that containing dioxide carbon streams from methanol synthesis can be returned to the reformer without further processing as a feed gas stream to produce synthesis gas and thus carbon dioxide can again be used as a source of carbon for methanol synthesis. In particular, figure 1 of patent EP 2228358 A1 discloses the recycling of the degassed reduced pressure gas "9" from the methanol reactor effluent and also the off-gas stream "10" of the low-boiling column as an additional feed gas stream to the reformer. . The off-gas "18" from the hydrogen recovery is fed to the reformer as fuel gas. EP 2228358 A1 also proposes to separate the carbon dioxide contained in the flue gas of the reformer as a stream "11" by means of the carbon dioxide recovery unit and feed it to the reformer as a feed gas stream and thus further use in the subsequent methanol synthesis.

Основным недостатком описанного способа является то, что при прямой рециркуляции полученного при дегазации при пониженном давлении газа и потока отходящего газа из колонны для легкокипящих компонентов возвращают также инертные газы, такие как азот и аргон, и поэтому они накапливаются в процессе. Также если поток отходящих газов регенерации водорода возвращают в установку риформинга в качестве топливного газа, и в результате этого вызывают определенное накопление инертных газов, то вместе с этим возрастает количество циркулирующего газа, а рассчитываемая на количество циркулирующего газа конверсия метанола уменьшается. Кроме того, установка риформинга также должна быть сконструирована таким образом, чтобы она соответствовала дополнительному количеству газа за счет возврата. Извлечение диоксида углерода из дымового газа установки риформинга также требует соответствующей большой установки для очистки газа, включая ее энергетическую интеграцию в общий комплекс.The main disadvantage of the described process is that by direct recirculation of the reduced pressure degassing gas and the off-gas stream from the low-boiling column, inert gases such as nitrogen and argon are also recycled and therefore accumulate in the process. Also, if the hydrogen regeneration off-gas stream is returned to the reformer as a fuel gas, and as a result a certain accumulation of inert gases is caused, the amount of circulating gas increases, and the conversion of methanol calculated from the amount of circulating gas decreases. In addition, the reformer must also be designed to accommodate the extra gas due to the return. The recovery of carbon dioxide from the flue gas of the reformer also requires a corresponding large gas treatment plant, including its energy integration into the overall complex.

Патент США US 8 829 059 также касается извлечения и повторного использования диоксида углерода из синтеза метанола. В частности, в документе описан способ синтеза метанола, в котором реакционную смесь из реактора синтеза метанола подают в конденсатор для конденсации содержащего воду неочищенного метанола, а оставшийся несконденсированный газ разделяют на два частичных потока. При этом один частичный поток пропускают через сторону пермеата чувствительного к диоксиду углерода мембранного блока, а затем снова через компрессор синтез-газа возвращают в реактор синтеза метанола. Другой частичный поток направляют к стороне ретентата чувствительного к водороду мембранного блока, в котором на стороне пермеата образуется обогащенный водородом поток для повторного использования в синтезе метанола. Обедненный водородом поток на стороне ретентата затем направляют к стороне ретентата вышеупомянутого мембранного блока, чувствительного к диоксиду углерода, чтобы увеличить содержание диоксида углерода на стороне пермеата и, таким образом, вернуть больше диоксида углерода в синтез метанола. Описанный способ показан на Фигуре 3 патента США US 8 829 059 в виде блок-схемы.US Patent US 8,829,059 also covers the recovery and reuse of carbon dioxide from methanol synthesis. In particular, the document describes a methanol synthesis process in which the reaction mixture from the methanol synthesis reactor is fed to a condenser for condensing water-containing crude methanol, and the remaining uncondensed gas is separated into two partial streams. In this case, one partial stream is passed through the permeate side of the carbon dioxide sensitive membrane unit, and then again through the synthesis gas compressor is returned to the methanol synthesis reactor. The other partial stream is sent to the retentate side of the hydrogen sensitive membrane unit, in which a hydrogen-rich stream is generated on the permeate side for reuse in methanol synthesis. The hydrogen-depleted retentate side stream is then sent to the retentate side of the aforementioned carbon dioxide sensitive membrane unit to increase the carbon dioxide content on the permeate side and thus recycle more carbon dioxide into the methanol synthesis. The described method is shown in Figure 3 of US Pat. No. 8,829,059 as a block diagram.

Использование мембранных блоков в установках размером с промышленную установку синтеза метанола является относительно сложным, поскольку для оперирования большими потоками газов требуются большие площади мембран. Это прежде всего применимо тогда, когда должна быть достигнута высокая степень разделения. И наоборот, при низкой степени разделения часть водорода и диоксида углерода соответственно оставалась бы на стороне ретентата и выводилась бы неиспользованной из способа синтеза метанола. Кроме того, существует риск того, что мембрана со временем потеряет свою проницаемость из-за отложений различных примесей и/или побочных продуктов синтеза метанола, и ее необходимо будет время от времени заменять или очищать с большими затратами. Кроме того, в патенте США US 8,829,059 ничего не говорится о дальнейшей обработке сконденсированного в конденсаторе потока, содержащего воду и метанол, который обычно все еще содержит значительные количества диоксида углерода, растворенного в метаноле и воде.The use of membrane units in plants the size of a commercial methanol synthesis plant is relatively difficult because large membrane areas are required to handle large gas flows. This is especially applicable when a high degree of separation is to be achieved. Conversely, at a low degree of separation, part of the hydrogen and carbon dioxide would respectively remain on the retentate side and be removed unused from the methanol synthesis process. In addition, there is a risk that the membrane will eventually lose its permeability due to deposits of various impurities and/or by-products of methanol synthesis, and it will need to be replaced or cleaned from time to time at great expense. In addition, US Pat. No. 8,829,059 is silent on further processing of the condenser-condensed water and methanol stream, which typically still contains significant amounts of carbon dioxide dissolved in methanol and water.

S. Reddy и др. в Energy Procedure 63 (2014) 1407-1414 также предлагают использовать диоксид углерода из процесса получения синтез-газа или соответственно из содержащих диоксид углерода потоков из синтеза метанола для дальнейшего синтеза метанола. В частности, в публикации предлагается абсорбировать диоксид углерода из дымового газа установки риформинга синтез-газа посредством установки газоочистки «Econamine FG PlusSM» в аминовом растворителе, затем снова выделять его в виде потока диоксида углерода, а затем повторно направлять либо вместе с потоком исходного газа в установку риформинга для получения синтез-газа или напрямую в синтез-газ. Кроме того, в публикации сообщается, что так называемые продувочные газы и отходящие газы от обработки потока метанола могут быть возвращены непосредственно на стадию сжатия перед реактором синтеза метанола и/или поданы в установку риформинга в качестве топливного газа. В обоих случаях содержащийся в них диоксид углерода опять возвращается в синтез метанола. Описанные меры должны обеспечивать возможность увеличения мощности производства метанола примерно на 20%.S. Reddy et al. in Energy Procedure 63 (2014) 1407-1414 also propose the use of carbon dioxide from the synthesis gas production process or respectively from the carbon dioxide containing streams from the methanol synthesis for further methanol synthesis. In particular, the publication proposes to absorb carbon dioxide from the flue gas of a syngas reformer by means of an "Econamine FG PlusSM" gas scrubber in an amine solvent, then recover it as a carbon dioxide stream, and then redirect it either together with the feed gas stream to reformer to produce synthesis gas or directly to synthesis gas. In addition, the publication states that the so-called purge gases and off-gases from processing the methanol stream can be returned directly to the compression stage before the methanol synthesis reactor and/or fed into the reformer as fuel gas. In both cases, the carbon dioxide contained in them is again returned to the synthesis of methanol. The measures described should allow for an increase in methanol production capacity of approximately 20%.

Также в случае данного способа прямой возврат продувочных газов и отходящих газов в реактор синтеза метанола является невыгодным, так как это вызывает накопление инертных газов, таких как азот и аргон, а также метана или побочных продуктов, таких как диметиловый эфир, в циркуляционном контуре синтеза. В варианте, в котором упомянутые газовые потоки подают к топливному газу в установку риформинга, подавляется накопление инертных газов и побочных продуктов, но из-за дополнительного количества газа установка риформинга должна быть спроектирована соответственно больших размеров. Извлечение диоксида углерода из дымового газа установки риформинга также требует соответствующей большой установки для очистки газа, включая ее энергетическую интеграцию в общий комплекс.Also in the case of this process, the direct return of the purge gases and off gases to the methanol synthesis reactor is disadvantageous, since this causes the accumulation of inert gases such as nitrogen and argon, as well as methane or by-products, such as dimethyl ether, in the synthesis circulation loop. In the embodiment in which said gas streams are fed to the fuel gas in the reformer, the accumulation of inert gases and by-products is suppressed, but due to the additional amount of gas, the reformer must be designed correspondingly large. The recovery of carbon dioxide from the flue gas of the reformer also requires a corresponding large gas treatment plant, including its energy integration into the overall complex.

Задача настоящего изобретения состояла в том, чтобы найти способ получения метанола из синтез-газа, который не имеет вышеупомянутых недостатков или имеет, но лишь в незначительной степени, и который почти полностью превращает содержащиеся в синтез-газе монооксид углерода и диоксид углерода с водородом в метанол и, таким образом, в пересчете на синтез-газ работает с нулевыми выбросами диоксида углерода. Способ согласно изобретению также должен быть простым в реализации и по большей мере использовать техническое оборудование и подключения устоявшихся способов синтеза метанола. Таким образом, способ согласно изобретению также должен обеспечивать возможности легкой модернизации существующих способов синтеза метанола. Ради простоты следует по возможности избегать технических вмешательств, модификаций или добавлений в процесс получения синтез-газа.The object of the present invention was to find a process for producing methanol from synthesis gas which does not suffer from the aforementioned disadvantages or only to a small extent, and which almost completely converts the carbon monoxide and carbon dioxide contained in the synthesis gas with hydrogen into methanol. and thus, in terms of synthesis gas, it operates with zero carbon dioxide emissions. The process according to the invention should also be simple to implement and make as much use of the technical equipment and connections of established methanol synthesis processes. Thus, the process according to the invention should also allow easy retrofitting of existing methanol synthesis processes. For the sake of simplicity, technical interventions, modifications or additions to the synthesis gas production process should be avoided whenever possible.

Был найден способ получения метанола, в которомA method for producing methanol was found, in which

(а) в установке получения синтез-газа (A) из углеродсодержащего сырья (I) получают синтез-газ (II), содержащий моноксид углерода, диоксид углерода и водород , (a) in the plant for the production of synthesis gas (A) from carbon-containing raw materials (I) receive synthesis gas (II) containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen,

(b) синтез-газ (II) со стадии (a) направляют в установку синтеза метанола (B) и при температуре от 150 до 300 °C и давлении от 5 до 10 МПа абс. в присутствии катализатора синтеза метанола превращают в реакционную смесь содержащую метанол, воду, монооксид углерода, диоксид углерода, водород, диметиловый эфир и метан, из которой конденсируют поток неочищенного метанола (III), обогащенный метанолом и водой, и выводят из установки синтеза метанола (B) поток неочищенного метанола (III) и газообразный поток (IV), содержащий монооксид углерода, диоксид углерода, водород и метан,(b) synthesis gas (II) from stage (a) is sent to the methanol synthesis unit (B) and at a temperature of 150 to 300 °C and a pressure of 5 to 10 MPa abs. in the presence of a methanol synthesis catalyst, it is converted into a reaction mixture containing methanol, water, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, dimethyl ether and methane, from which a stream of crude methanol (III) enriched in methanol and water is condensed and removed from the methanol synthesis unit (B ) a raw methanol stream (III) and a gaseous stream (IV) containing carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and methane,

(с) поток неочищенного метанола (III) со стадии (b) подвергают воздействию пониженного давления в диапазоне от 0,1 до 2 МПа абс. в установке пониженного давления (C) и получают выделяемый при понижении давления газ (V), содержащий диоксид углерода и метан, а также обогащенный метанолом и водой дегазированный поток неочищенного метанола(VI),(c) the crude methanol stream (III) from step (b) is subjected to a reduced pressure in the range of 0.1 to 2 MPa abs. in an underpressure plant (C) and a degassed gas (V) containing carbon dioxide and methane, as well as a degassed raw methanol stream (VI) enriched in methanol and water, is obtained,

(d) из дегазированного потока неочищенного метанола (VI) со стадии (c) в дистилляционном устройстве (D) отделяют перегонкой поток легкокипящих компонентов (VII), содержащий диоксид углерода и диметиловый эфир, и получают кубовый поток (VIII), обогащенный метанолом и водой, и(d) from the degassed raw methanol stream (VI) from step (c) in the distillation device (D) the low-boiling component stream (VII) containing carbon dioxide and dimethyl ether is separated by distillation, and a bottom stream (VIII) enriched in methanol and water is obtained , And

(e) из кубового потока (VIII) со стадии (d) в дополнительном дистилляционном устройстве (E) отделяют содержащий воду поток высококипящих компонентов (IX) и дистилляцией выделяют метанол в виде потока (X),(e) from the bottom stream (VIII) from step (d) in an additional distillation device (E) the water-containing stream of high-boiling components (IX) is separated and methanol is recovered by distillation as a stream (X),

и который отличается тем, чтоand which is different in that

(f) ценные компоненты - монооксид углерода, диоксид углерода, диметиловый эфир и метан, потоков (IV), а также по меньшей мере одного из двух потоков (V) и (VII), подают в установку сжигания (F), и в ней сжигают при подаче кислородсодержащего газа (XI), который имеет содержание кислорода от 30 до 100% объемн., и получают содержащий диоксид углерода дымовой газ (XII),(f) valuable components - carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether and methane, streams (IV), as well as at least one of the two streams (V) and (VII), are fed into the combustion unit (F), and in it combustion by supplying an oxygen-containing gas (XI), which has an oxygen content of 30 to 100% by volume, and a carbon dioxide-containing flue gas (XII) is obtained,

(g) из содержащего диоксид углерода дымового газа (XII) со стадии (f) в установке регенерации диоксида углерода (G) отделяют обогащенный диоксидом углерода поток (XIV) с образованием потока отходящего газа (XIII), и(g) separating the carbon dioxide-rich flue gas (XII) from step (f) in the carbon dioxide recovery unit (G) to form an off-gas stream (XIII), and

(h) отделенный в установке регенерации диоксида углерода (G) и обогащенный диоксидом углерода поток (XIV) со стадии (g) возвращают в установку получения синтез-газа (A) стадии (a) и/или в установку для синтеза метанола (B) стадии (b).(h) the carbon dioxide recovery unit (G) separated and the carbon dioxide-enriched stream (XIV) from step (g) is returned to the synthesis gas plant (A) of step (a) and/or the methanol synthesis unit (B) step (b).

Способ согласно изобретению основан на известном специалисту в данной области техники непрерывно работающем синтезе метанола в соответствии со способом низкого давления, в котором синтез-газ при давлении от 5 до 10 MПа абс. в присутствии катализатора синтеза метанола превращают в метанолсодержащую реакционную смесь, а затем поэтапно обрабатывают для выделения метанола. При этом в ходе поэтапной обработки отделяют различные потоки, которые содержат все еще ценные компоненты из непревращенных исходных материалов или побочных продуктов, такие как, например, монооксид углерода, диоксид углерода, диметиловый эфир, метан или другие побочные продукты. Суть изобретения заключается в повторном использовании углерода этих ценных компонентов для дальнейшего синтеза метанола при одновременном предотвращении выбросов диоксида углерода. Способ согласно изобретению далее поясняется более детально.The method according to the invention is based on the continuous synthesis of methanol according to the low pressure process known to the person skilled in the art, in which the synthesis gas at a pressure of 5 to 10 MPa abs. in the presence of a methanol synthesis catalyst, it is converted into a methanol-containing reaction mixture, and then processed step by step to isolate methanol. In this step, various streams are separated which still contain valuable components from the unconverted starting materials or by-products, such as, for example, carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether, methane or other by-products. The essence of the invention lies in the reuse of the carbon of these valuable components for the further synthesis of methanol while preventing carbon dioxide emissions. The method according to the invention is explained in more detail below.

На фиг. 1 показана блок-схема общего варианта осуществления способа согласно изобретению, в котором все три потока (IV), (V) и (VII) подают в установку сжигания (F). На которой обозначаетIn FIG. 1 shows a block diagram of a general embodiment of the method according to the invention, in which all three streams (IV), (V) and (VII) are fed to the combustion unit (F). On which stands

(А) Установка получения синтез-газа(A) Syngas production unit

(В) Установка синтеза метанола(C) Methanol synthesis unit

(С) Установка пониженного давления(C) Reduced pressure setting

(D) Дистилляционая установка(D) Distillation plant

(E) Дистилляционая установка(E) Distillation plant

(F) Установка сжигания(F) Incineration plant

(G) Установка регенерации диоксида углерода(G) Carbon dioxide recovery plant

(I) Углеродсодержащее сырье(I) Carbonaceous raw materials

(II) Синтез-газ(II) Syngas

(III) Поток неочищенного метанола(III) Raw methanol stream

(IV) Содержащий диоксид углерода, монооксид углерода, водород и метан газообразный поток(IV) Containing carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen and methane gaseous stream

(V) Выделяемый при понижении давления газ, содержащий диоксид углерода и метан(V) Depressurized gas containing carbon dioxide and methane

(VI) Дегазированный поток неочищенного метанола(VI) Degassed crude methanol stream

(VII) Поток легкокипящих компонентов из дистилляционой установки (D)(VII) The flow of low-boiling components from the distillation plant (D)

(VIII) Кубовый поток из дистилляционой установки (D)(VIII) Bottom stream from distillation plant (D)

(IX) Поток высококипящих компонентов из дистилляционой установки (E)(IX) Stream of high-boiling components from the distillation plant (E)

(X) Метанол(X) Methanol

(XI) Кислородсодержащий газ(XI) Oxygen-containing gas

(XII) Дымовой газ(XII) Flue gas

(XIII) Поток отходящего газа из установки регенерации диоксида углерода (G)(XIII) Off-gas flow from the carbon dioxide recovery unit (G)

(XIV) Обогащенный диоксидом углерода поток из установки регенерации диоксида углерода (G)(XIV) Carbon dioxide rich stream from carbon dioxide recovery unit (G)

Пунктирные линии в потоке (XIV) символизируют, что поток (XIV) согласно изобретению может быть возвращен как в установку получения синтез-газа (A) стадии (a), так и в установку синтеза метанола (B) стадии (b), или также в виде разделенного потока в обе установки (A) и (B).The dotted lines in the stream (XIV) symbolize that the stream (XIV) according to the invention can be returned both to the synthesis gas plant (A) of stage (a) and to the methanol synthesis unit (B) of stage (b), or also as a split flow to both installations (A) and (B).

В способе согласно изобретению в качестве сырья для получения синтез-газа можно использовать самые разнообразные углеродсодержащие исходные материалы, независимо от того, представлены они в твердом, жидком или газообразном виде, и независимо от их химической природы. Так, например, для получения синтез-газа можно использовать как уголь, так и углеводороды, а также содержащие углерод и водород соединения. В качестве предпочтительного углеродсодержащего сырья необходимо упомянуть природный газ, биогаз, уголь, древесину, пластмассы, сырую нефть, бионафту или углеводородсодержащие потоки из переработки нефти или природного газа, из процессов химического производства, из возобновляемых сырьевых материалов или из переработки пластмасс. В случае угля или древесины получение синтез-газа осуществляют, например, посредством процесса газификации, также называемым газификацией угля или соответственно газификацией древесины. Подходящим сырьем из переработки нефти или природного газа является, например, нафта, СНГ, бензин, тяжелая нефть или вакуумный остаток. Под углеводородсодержащими потоками из процессов химического производства следует понимать, например, углеводородсодержащие потоки, которые образуются в качестве побочных продуктов и вместо чисто термической утилизации могут быть также использованы в качестве сырья для получения синтез-газа.In the process according to the invention, a wide variety of carbon-containing feedstocks can be used as feedstock for producing synthesis gas, regardless of whether they are in solid, liquid or gaseous form, and regardless of their chemical nature. So, for example, both coal and hydrocarbons, as well as compounds containing carbon and hydrogen, can be used to produce synthesis gas. As preferred carbonaceous feedstock, mention should be made of natural gas, biogas, coal, wood, plastics, crude oil, bionaphtha or hydrocarbonaceous streams from petroleum or natural gas processing, from chemical production processes, from renewable raw materials or from plastics processing. In the case of coal or wood, the production of synthesis gas is carried out, for example, by means of a gasification process, also called coal gasification or, respectively, wood gasification. Suitable feedstocks from petroleum or natural gas processing are, for example, naphtha, LPG, gasoline, heavy oil or vacuum residue. Hydrocarbon-containing streams from chemical production processes are to be understood, for example, as hydrocarbon-containing streams that are formed as by-products and, instead of purely thermal utilization, can also be used as feedstock for the production of synthesis gas.

Особенно предпочтительным является использование метансодержащих потоков, а наиболее предпочтительны природный газ или биогаз. При этом возможно и даже выгодно подавать в установку получения синтез-газа (A) также присутствующий в природном газе, и особенно в биогазе, диоксид углерода.The use of methane-containing streams is particularly preferred, and natural gas or biogas is most preferred. In this case, it is possible and even advantageous to supply carbon dioxide also present in natural gas, and in particular in biogas, to the synthesis gas production plant (A).

В случае способа согласно изобретению в так называемой установке получения синтез-газа (A) из углеродсодержащего сырья (I) сначала получают синтез-газ (II), содержащий моноксид углерода, диоксид углерода и водород. В способе согласно изобретению в качестве природного газа (I), например, могут быть использованы в принципе все природные газы, которые подходят для получения синтез-газа в качестве исходного сырья для синтеза метанола. Природный газ обычно содержит от 75 до 100 % объемн. метана. Помимо метана, в качестве сопутствующих веществ следует назвать гомологичные углеводороды - этан, пропан, бутан, а также этилен. Также в способе согласно изобретению, например, могут быть использованы в принципе все биогазы, которые подходят для получения синтез-газа в качестве исходного сырья для синтеза метанола. Биогаз обычно содержит от 40 до 75 % об метана и в качестве сопутствующих веществ в основном диоксид углерода, воду, азот и кислород.In the case of the process according to the invention, in the so-called synthesis gas plant (A) from the carbonaceous raw material (I), synthesis gas (II) containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen is first produced. In the process according to the invention as natural gas (I), for example, in principle all natural gases which are suitable for producing synthesis gas as a feedstock for methanol synthesis can be used. Natural gas usually contains from 75 to 100% vol. methane. In addition to methane, homologous hydrocarbons - ethane, propane, butane, and also ethylene - should be mentioned as accompanying substances. Also in the process according to the invention, for example, in principle all biogases which are suitable for the production of synthesis gas as a feedstock for the synthesis of methanol can be used. Biogas usually contains from 40 to 75% methane by volume and as accompanying substances mainly carbon dioxide, water, nitrogen and oxygen.

Обычно получение синтез-газа (II) осуществляют с помощью способов получения, обычно используемых в промышленных масштабах, причем естественно в данном случае играет роль также тип углеродсодержащего сырья (I). В случае метансодержащего сырья, такого как природный газ или биогаз, на стадии (а) синтез-газ (II) предпочтительно получают посредством парового риформинга, посредством автотермического риформинга, посредством комбинации парового риформинга и автотермического риформинга или посредством частичного окисления.Typically, the production of synthesis gas (II) is carried out using production methods commonly used on an industrial scale, and naturally the type of carbon-containing feedstock (I) also plays a role in this case. In the case of a methane-containing feedstock such as natural gas or biogas, in step (a), synthesis gas (II) is preferably produced by steam reforming, by autothermal reforming, by a combination of steam reforming and autothermal reforming, or by partial oxidation.

Особое преимущество частичного окисления состоит в том, что в установку получения синтез-газа не нужно подавать отдельный топливный газ, и, следовательно, не образуется дымовой газ, содержащий диоксид углерода. В случае частичного окисления энергия, необходимая для получения синтез-газа, выделяется непосредственно путем частичного окисления из метансодержащего сырья, а образующиеся при этом дымовые газы диоксид углерода и монооксид углерода также используют в синтезе метанола. Поэтому в способе согласно изобретению частичное окисление метансодержащих потоков, таких как, например, природный газ или биогаз, является предпочтительным.A particular advantage of partial oxidation is that no separate fuel gas needs to be supplied to the synthesis gas plant and therefore no flue gas containing carbon dioxide is generated. In the case of partial oxidation, the energy required to produce synthesis gas is released directly by partial oxidation from the methane-containing feedstock, and the resulting flue gases, carbon dioxide and carbon monoxide, are also used in the synthesis of methanol. Therefore, in the process according to the invention, the partial oxidation of methane-containing streams, such as, for example, natural gas or biogas, is preferred.

Обычно используемые соединительные линии, аппараты, параметры процесса, вспомогательные вещества и обработка полученного неочищенного синтез-газа хорошо известны специалисту в данной области техники и подробно описаны в предшествующем уровне техники.Commonly used connecting lines, apparatuses, process parameters, auxiliaries and treatment of the obtained raw synthesis gas are well known to the person skilled in the art and are described in detail in the prior art.

Полученный синтез-газ (II) содержит моноксид углерода, диоксид углерода и водород, причем их общая концентрация обычно составляет от 50 до 100 % объемн., предпочтительно ≥ 80 % объемн. и особенно предпочтительно ≥ 90 % объемн. В качестве возможных сопутствующих веществ следует назвать, прежде всего, непревращенные компоненты используемого углеродсодержащего сырья, а также побочные продукты его превращения, такие как, например, азот, аргон, вода или метан. Обычно помимо монооксида углерода, диоксида углерода и водорода синтез-газ (II) также содержит обусловленный процессом получения метан, а также азот и аргон, которые, например, вводились в процесс получения синтез-газа в результате использования воздуха.The obtained synthesis gas (II) contains carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, and their total concentration is usually from 50 to 100% vol., preferably ≥ 80% vol. and especially preferably ≥ 90% vol. Possible co-substances to be mentioned are, first of all, the unconverted components of the carbonaceous feedstock used, as well as the by-products of its conversion, such as, for example, nitrogen, argon, water or methane. Typically, in addition to carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, the synthesis gas (II) also contains methane due to the production process, as well as nitrogen and argon, which, for example, were introduced into the synthesis gas production process by using air.

В зависимости от типа получения синтез-газа (II), он содержит разное количество оксида углерода, диоксида углерода и водорода. Значимым для синтеза метанола и типичным параметром для характеристики синтез-газа является стехиометрическое число S, которое уже упоминалось в начале и определяется какDepending on the type of production of synthesis gas (II), it contains different amounts of carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen. Significant for the synthesis of methanol and a typical parameter for the characterization of synthesis gas is the stoichiometric number S, which was already mentioned at the beginning and is defined as

Figure 00000002
Figure 00000002

причем n в каждом случае обозначает соответствующие молярные количества. Получаемые на стадии (а) и используемые на стадии (b) синтез-газы (II) могут варьироваться в широком диапазоне относительно их стехиометрического числа S. Однако в основном в установку синтеза метанола (B) вводят синтез-газ (II) со стехиометрическим числом S в диапазоне от 1 до 5, предпочтительно ≥ 1,3, особенно предпочтительно ≥ 1,5 и наиболее предпочтительно ≥ 2, а также предпочтительно ≤ 4 , особенно предпочтительно ≤ 3 и наиболее предпочтительно ≤ 2,5.where n in each case denotes the respective molar amounts. The synthesis gases (II) obtained in step (a) and used in step (b) can vary over a wide range with respect to their stoichiometric number S. However, in general, synthesis gas (II) with a stoichiometric number S is introduced into the methanol synthesis unit (B) S in the range of 1 to 5, preferably ≥ 1.3, particularly preferably ≥ 1.5 and most preferably ≥ 2, and also preferably ≤ 4, particularly preferably ≤ 3 and most preferably ≤ 2.5.

Превращение синтез-газ (II) осуществляют в так называемой установке синтеза метанола (B) при температуре от 150 до 300 °C и давлении от 5 до 10 МПа абс. в присутствии катализатора синтеза метанола. Для этого синтез-газ (II) обычно сжимают до желаемого давления с помощью компрессора и при указанных условиях подвергают превращению в реакторе.The conversion of synthesis gas (II) is carried out in the so-called methanol synthesis unit (B) at a temperature of 150 to 300 °C and a pressure of 5 to 10 MPa abs. in the presence of a methanol synthesis catalyst. To do this, the synthesis gas (II) is usually compressed to the desired pressure by means of a compressor and, under the indicated conditions, subjected to conversion in a reactor.

Превращение осуществляют предпочтительно при температуре ≥ 170 °C и особенно предпочтительно ≥ 190 °C, а также предпочтительно при ≤ 280 °C и особенно предпочтительно при ≤ 260 °C. В отношении давления превращение осуществляют предпочтительно при ≥ 6 МПа абс., а также предпочтительно при ≤ 9 МПа абс.The transformation is carried out preferably at a temperature of ≥ 170 °C and particularly preferably ≥ 190 °C, and also preferably at ≤ 280 °C and particularly preferably at ≤ 260 °C. With regard to pressure, the conversion is preferably carried out at ≥ 6 MPa abs., and also preferably at ≤ 9 MPa abs.

В качестве реакторов могут быть использованы в принципе все реакторы, которые подходят для экзотермически протекающего превращения синтез-газа в метанол в упомянутых технологических условиях. Реакторы для синтеза метанола из синтез-газа в основном известны специалисту в данной области. Примерами являются указанные для этих целей в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, глава «Метанол», раздел 5.2.1 «Конструкция реактора», 2012, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм, Германия, адиабатические и квазиизотермические реакторы, реакторы Variobar и так называемый двустенный суперконвертер.As reactors, in principle, all reactors can be used which are suitable for the exothermically proceeding conversion of synthesis gas into methanol under the aforementioned process conditions. Reactors for the synthesis of methanol from synthesis gas are generally known to the person skilled in the art. Examples are those specified for this purpose in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Chapter "Methanol", Section 5.2.1 "Reactor Design", 2012, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, adiabatic and quasi-isothermal reactors, Variobar reactors and the so-called double-walled superconverter.

В качестве катализаторов синтеза метанола в способе согласно изобретению могут быть использованы в принципе все катализаторы, которые подходят для превращения синтез-газа в метанол в упомянутых технологических условиях. Соответствующие катализаторы синтеза метанола в основном известны специалисту в данной области. Примерами являются указанные для этих целей в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, глава «Метанол», раздел 4.2 «Катализаторы», 2012, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм, Германия, медь- и цинк-содержащие гетерогенные катализаторы. Как правило, они также содержат другие элементы, такие как, например, алюминий, редкоземельные элементы или хром.As catalysts for the synthesis of methanol in the process according to the invention, in principle, all catalysts suitable for the conversion of synthesis gas into methanol under the aforementioned process conditions can be used. Appropriate methanol synthesis catalysts are generally known to the person skilled in the art. Examples are those specified for this purpose in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, chapter "Methanol", section 4.2 "Catalysts", 2012, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, copper- and zinc-containing heterogeneous catalysts. As a rule, they also contain other elements such as, for example, aluminium, rare earth elements or chromium.

В случае превращения синтез-газа (II), содержащего монооксид углерода, диоксид углерода и водород, образуются метанол и вода в соответствии с уравнениями реакции (1) и (2)In the case of conversion of synthesis gas (II) containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, methanol and water are formed in accordance with the reaction equations (1) and (2)

Figure 00000001
Figure 00000001

В качестве стандартного побочного продукта образуется диметиловый эфир. Кроме того, в результате полного гидрирования моноксида углерода или соответственно диоксида углерода также образуется метан в качестве дополнительного побочного продукта. Поэтому образовавшаяся в реакторе реакционная смесь содержит метанол, воду, диметиловый эфир, монооксид углерода, диоксид углерода, водород и метан. Кроме того, в указанных условиях реакции обычно также образуются дополнительные побочные продукты, такие как, например, метилформиат, уксусная кислота, гомологичные спирты с числом атомов углерода ≥ 2, сложные эфиры и простые эфиры с числом атомов углерода ≥ 2, а также парафины.Dimethyl ether is formed as a standard by-product. In addition, the complete hydrogenation of carbon monoxide or carbon dioxide, respectively, also produces methane as an additional by-product. Therefore, the reaction mixture formed in the reactor contains methanol, water, dimethyl ether, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and methane. In addition, additional by-products, such as, for example, methyl formate, acetic acid, homologous alcohols with ≥ 2 carbon atoms, esters and ethers with ≥ 2 carbon atoms, as well as paraffins, are usually also formed under the indicated reaction conditions.

Для разделения сложной реакционной смеси поток неочищенного метанола (III), обогащенного метанолом и водой, сначала конденсируют. Для этого реакционную смесь, образующуюся в реакторе, обычно подают в конденсатор. В качестве конденсаторов могут быть использованы устройства, известные специалисту в данной области, которые в данных условиях пригодны для получения конденсата, обогащенного метанолом и водой, посредством целенаправленного охлаждения. Как правило, реакционную смесь охлаждают до температуры ниже точки росы метанола. В соответствии с растворимостью и давлением паров компонентов, содержащихся в реакционной смеси, поток неочищенного метанола (III), обогащенный метанолом и водой, также содержит растворенные в нем газы, такие как водород, монооксид углерода, диоксид углерода, диметиловый эфир, метан и компоненты с температурой кипения выше, чем у метанола. Затем сконденсированный поток неочищенного метанола (III) для дальнейшей обработки выгружают из установки синтеза метанола (B) и направляют на стадию (c).To separate the complex reaction mixture, the crude methanol (III) stream enriched in methanol and water is first condensed. For this, the reaction mixture formed in the reactor is usually fed into a condenser. As condensers, devices known to the person skilled in the art can be used, which are suitable under given conditions for obtaining a condensate enriched in methanol and water by targeted cooling. Typically, the reaction mixture is cooled to a temperature below the dew point of methanol. In accordance with the solubility and vapor pressure of the components contained in the reaction mixture, the stream of crude methanol (III), enriched in methanol and water, also contains gases dissolved in it, such as hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether, methane and components with boiling point higher than that of methanol. The condensed crude methanol stream (III) is then discharged from the methanol synthesis unit (B) for further processing and sent to step (c).

Поток несконденсированного газа содержит, в частности, непрореагировавшие исходные вещества монооксид углерода, диоксид углерода и водород, а также метан. Чтобы поддерживать высокое парциальное давление компонентов синтез-газа - водорода, монооксид углерода и диоксида углерода, часть потока неконденсированного газа обычно выводят. Если это необходимо, указанный выводимый газовый поток направляют на отделение водорода, чтобы повысить парциальное давление водорода в реакторе. Более высокое парциальное давление водорода в реакторе снижает образование вторичных компонентов и в частности также подавляет реакцию Фишера-Тропша. Основную часть потока несконденсированного газа возвращают в установку синтеза метанола в качестве циркуляционного газа и пропускают через катализатор синтеза метанола для достижения наилучшего использования синтез-газа и, следовательно, высоких выходов метанола.The uncondensed gas stream contains, in particular, unreacted starting materials carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, as well as methane. In order to maintain a high partial pressure of the hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide components of the synthesis gas, a portion of the non-condensed gas stream is usually withdrawn. If necessary, said effluent gas stream is sent to hydrogen separation in order to increase the hydrogen partial pressure in the reactor. A higher partial pressure of hydrogen in the reactor reduces the formation of secondary components and in particular also suppresses the Fischer-Tropsch reaction. The main part of the uncondensed gas stream is returned to the methanol synthesis unit as cycle gas and passed through the methanol synthesis catalyst to achieve the best use of synthesis gas and hence high methanol yields.

Соответственно, установка синтеза метанола (B) на стадии (b) преимущественно содержит компрессор для сжатия синтез-газа (II), реактор для превращения синтез-газа (II), конденсатор для конденсации потока неочищенного метанола (III) и линию для возврата несконденсированного газа в реактор.Accordingly, the methanol synthesis plant (B) in step (b) advantageously comprises a compressor for compressing the synthesis gas (II), a reactor for converting the synthesis gas (II), a condenser for condensing the raw methanol stream (III) and a line for returning the uncondensed gas into the reactor.

Таким образом, в зависимости от состава подаваемого синтез-газа (II) уже можно на входе в реактор установить стехиометрическое число S > 2 . В способе согласно изобретению предпочтительно посредством возврата циркуляционного синтеза-газа и при необходимости также посредством дополнительной рециркуляции водорода из дальнейшей обработки выводимого циркуляционного синтеза-газа, а также подачи свежего водорода в установку синтеза метанола (B) устанавливают на входе в реактор стехиометрическое число S предпочтительно ≥ 2,5 и особенно предпочтительно ≥ 2,8, а также предпочтительно ≤ 4, и особенно предпочтительно ≤ 3,8.Thus, depending on the composition of the supplied synthesis gas (II), it is already possible to set the stoichiometric number S > 2 at the reactor inlet. In the process according to the invention, a stoichiometric number S preferably ≥ 2.5 and especially preferably ≥ 2.8, and also preferably ≤ 4, and especially preferably ≤ 3.8.

Несконденсированный газовый поток, не возвращаемый в качестве циркуляционного синтеза-газа выводят в виде газообразного потока (IV) из установки синтеза метанола (B) и направляют на стадию (f) согласно изобретению. Количество выводимого газового потока (IV) определяется массовым балансом подаваемых в установку синтеза метанола (B) и выпускаемых из нее потоков.The non-condensed gas stream not recycled as cycle synthesis gas is withdrawn as a gaseous stream (IV) from the methanol synthesis unit (B) and sent to stage (f) according to the invention. The amount of the output gas stream (IV) is determined by the mass balance supplied to the methanol synthesis unit (B) and discharged from it streams.

На стадии (с) способа согласно изобретению сконденсированный на стадии (b) и выведенный из установки синтеза метанола (В) поток неочищенного метанола (III) подвергают воздействию пониженного давления в диапазоне от 0,1 до 2 МПа абс. в установке пониженного давления (C) и получают выделяемый при понижении давления газ (V), содержащий диоксид углерода и метан, а также обогащенный метанолом и водой дегазированный поток неочищенного метанола (VI). Воздействие пониженным давлением обычно осуществляют в аппарате, в котором газовая фаза и жидкая фаза могут быть легко отделены друг от друга. Обычно в случае данного аппарата речь идет о каплеотделителе. Пригодные для этого аппараты известны специалисту в данной области.In step (c) of the process according to the invention, the crude methanol stream (III) condensed in step (b) and withdrawn from the methanol synthesis unit (B) is subjected to a reduced pressure in the range of 0.1 to 2 MPa abs. in an underpressure plant (C) and a degassed gas (V) containing carbon dioxide and methane and a degassed raw methanol stream (VI) enriched in methanol and water is obtained. The exposure to reduced pressure is usually carried out in an apparatus in which the gas phase and the liquid phase can be easily separated from each other. Typically, in the case of this apparatus, we are talking about a droplet separator. Apparatus suitable for this are known to the person skilled in the art.

Воздействие пониженным давлением обычно осуществляют при давлении ≥ 0,2 МПа абс. и особенно предпочтительно ≥ 0,4 МПа абс., а также предпочтительно ≤ 1,5 МПа абс. и особенно предпочтительно ≤ 1 МПа абс. Как правило, температура подвергнутой воздействию пониженного давления смеси составляет от 0 до 150 °C, предпочтительно ≥ 10 °C и особенно предпочтительно ≥ 20 °C, а также предпочтительно ≤ 120 °C и особенно предпочтительно ≤ 60 °C.Exposure to reduced pressure is usually carried out at a pressure of ≥ 0.2 MPa abs. and especially preferably ≥ 0.4 MPa abs., and also preferably ≤ 1.5 MPa abs. and especially preferably ≤ 1 MPa abs. As a rule, the temperature of the mixture subjected to reduced pressure is from 0 to 150 °C, preferably ≥ 10 °C and particularly preferably ≥ 20 °C, and also preferably ≤ 120 °C and particularly preferably ≤ 60 °C.

Поток дегазированного неочищенного метанола (VI) дополнительно обогащен метанолом и водой, однако в соответствии с растворимостью и давлением паров компонентов, содержащихся в потоке неочищенного метанола (III), содержит также дополнительные компоненты, такие как, например, растворенные в нем газы, такие как водород, монооксид углерода, диоксид углерода, диметиловый эфир, метан или компоненты с более высокой температурой кипения, чем у метанола.The degassed crude methanol stream (VI) is additionally enriched in methanol and water, however, according to the solubility and vapor pressure of the components contained in the crude methanol stream (III), also contains additional components, such as, for example, gases dissolved in it, such as hydrogen , carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether, methane, or components with a higher boiling point than methanol.

Выделяемый при понижении давления газ (V), содержащий диоксид углерода и метан, предпочтительно направляют на стадию (f) согласно изобретению. В качестве альтернативы, однако, выделяемый при понижении давления газ (V) может также выводиться из установки синтеза метанола и, например, утилизироваться термически или иным образом. Однако его использование внутри установки для синтеза метанола в качестве питающего потока для установки сжигания (F) является предпочтительным.The gas (V) liberated during the reduction of pressure, containing carbon dioxide and methane, is preferably sent to stage (f) according to the invention. As an alternative, however, the gas (V) liberated on depressurization can also be withdrawn from the methanol synthesis plant and, for example, disposed of thermally or otherwise. However, its use within the methanol synthesis plant as a feed stream to the combustion unit (F) is preferred.

На стадии (d) способа согласно изобретению поток дегазированного неочищенного метанола (VI), полученный на стадии (c), разделяют перегонкой в дистилляционном устройстве (D) на поток легкокипящих компонентов (VII), содержащий диоксид углерода и диметиловый эфир, и кубовый поток, обогащенный метанолом и водой (VIII). В качестве дистилляционного устройства пригодными являются в принципе устройства, известные специалисту в данной области для таких задач разделения, или устройства, которые могут быть разработаны с учетом его общих профессиональных возможностей. Разделение дистилляцией на стадии (d) обычно проводят в одной дистилляционной колонне, хотя, конечно, также можно параллельно использовать несколько дистилляционных колонн. Помимо собственно корпуса колонны со встроенными элементами, дистилляционная колонна, как обычно, содержит также дефлегматор и кубовый испаритель. Корпус колонны может быть оборудован, например, насадками, насыпными насадками или тарелками. Для конструирования и эксплуатации дистилляционного стройства (D) достаточно общих знаний специалиста в данной области.In step (d) of the process according to the invention, the degassed crude methanol stream (VI) obtained in step (c) is separated by distillation in a distillation device (D) into a low-boiling component stream (VII) containing carbon dioxide and dimethyl ether, and a bottom stream, enriched with methanol and water (VIII). Suitable distillation devices are, in principle, devices known to the person skilled in the art for such separation tasks, or devices that can be designed taking into account his general professional capabilities. The distillation separation in step (d) is usually carried out in one distillation column, although, of course, several distillation columns can also be used in parallel. In addition to the actual column body with built-in elements, the distillation column, as usual, also contains a dephlegmator and a bottom evaporator. The column body may be equipped with, for example, packings, bulk packings or trays. For the construction and operation of the distillation apparatus (D), the general knowledge of a person skilled in the art is sufficient.

Отделенный дистилляцией поток легкокипящих компонентов (VII) в основном содержит диоксид углерода и диметиловый эфир в качестве отделенных легкокипящих компонентов и, в зависимости от состава потока дегазированного неочищенного метанола (VI), другие легкокипящие компоненты, такие как метан, а также, в зависимости от эффективности разделения и режима работы дистилляционного устройства, метанол или компоненты, имеющие температуру кипения выше, чем у метанола, например воду. Поток легкокипящих компонентов (VII), содержащий диоксид углерода и диметиловый эфир, предпочтительно также направляют на стадию (f) согласно изобретению. Если выделяемый при понижении давления газ (V) подают в установку сжигания (F) и, таким образом, уже повторно используют в установке синтеза метанола, поток легкокипящих компонентов (VII) в качестве альтернативы может быть также выведен из установки синтеза метанола и утилизирован, например, термически или иным образом. Однако его использование внутри установки для синтеза метанола в качестве питающего потока для установки сжигания (F) является предпочтительным.The distillation-separated low-boiling component stream (VII) mainly contains carbon dioxide and dimethyl ether as separated low-boiling components and, depending on the composition of the degassed crude methanol (VI) stream, other low-boiling components such as methane, and also, depending on the efficiency separation and mode of operation of the distillation device, methanol or components having a boiling point higher than that of methanol, such as water. The low-boiling component stream (VII) containing carbon dioxide and dimethyl ether is preferably also sent to stage (f) according to the invention. If the depressurized gas (V) is fed into the combustion unit (F) and is thus already reused in the methanol synthesis unit, the low-boiling component stream (VII) can alternatively also be withdrawn from the methanol synthesis unit and disposed of, for example , thermally or otherwise. However, its use within the methanol synthesis plant as a feed stream to the combustion unit (F) is preferred.

Обогащенный метанолом и водой кубовый поток (VIII) также содержит дополнительные компоненты, которые кипятят выше, чем метанол, такие как побочные продукты синтеза метанола, которые кипят выше, чем метанол, такие как уксусная кислота, спирты с большим числом атомов углерода, сложные эфиры с большим числом атомов углерода, простые эфиры с большим числом атомов углерода или парафины.The methanol-and-water-rich bottom stream (VIII) also contains additional components that boil higher than methanol, such as methanol synthesis by-products that boil higher than methanol, such as acetic acid, higher carbon alcohols, esters with a large number of carbon atoms, ethers with a large number of carbon atoms or paraffins.

Для выделения метанола в заключение на стадии (e) из полученного на стадии (d) кубового потока (VIII) в дополнительном дистилляционном устройстве (E) отделяют содержащий воду поток высококипящих компонентов (IX) и дистилляцией выделяют метанол в виде потока (X). В качестве дистилляционного устройства пригодными для стадии (e) являются в принципе устройства, известные специалисту в данной области для таких задач разделения, или устройства, которые могут быть разработаны с учетом его общих профессиональных возможностей. В основном, разделение дистилляцией на стадии (е) может происходить в единственной дистилляционной колонне. Помимо собственно корпуса колонны со встроенными элементами, дистилляционная колонна, как обычно, содержит также дефлегматор и кубовый испаритель. Корпус колонны может быть оборудован, например, насадками, насыпными насадками или тарелками. Конечно, также можно использовать параллельно несколько дистилляционных колонн или поэтапно отделять метанол в нескольких дистилляционных колоннах. Для конструирования и эксплуатации дистилляционного стройства (Е) достаточно общих знаний специалиста в данной области.To isolate the methanol, finally in step (e), the water-containing stream of high-boiling components (IX) is separated from the bottom stream (VIII) obtained in step (d) in an additional distillation device (E) and methanol is recovered by distillation as stream (X). Suitable distillation devices for step (e) are, in principle, devices known to the person skilled in the art for such separation tasks, or devices that can be designed taking into account his general professional abilities. In general, the distillation separation in step (e) may take place in a single distillation column. In addition to the actual column body with built-in elements, the distillation column, as usual, also contains a dephlegmator and a bottom evaporator. The column body may be equipped with, for example, packings, bulk packings or trays. Of course, it is also possible to use several distillation columns in parallel or to separate the methanol in stages in several distillation columns. The general knowledge of a person skilled in the art is sufficient for the construction and operation of the distillation apparatus (E).

Метанол в виде потока (X) обычно выделяют в виде головной фракции. В принципе, однако, также возможно выделять метанол в виде так называемого бокового потока, а в виде головной потока отделять все еще присутствующие легкокипящие компоненты.The methanol stream (X) is usually recovered as an overhead fraction. In principle, however, it is also possible to separate the methanol in the form of a so-called side stream, and to separate the still present low-boiling components as an overhead stream.

Энергетически привлекательный вариант - так называемая дистилляция с двойным давлением. В этом случае две дистилляционные колонны подключены последовательно и энергетически связаны друг с другом. Первая дистилляционная колонна при этом работает под давлением, обычно от 0,5 до 1,5 МПа абс., и метанол отделяют через верхнюю часть колонны в виде потока легкокипящих компонентов. Первая дистилляционная колонна при этом работает таким образом, что часть метанола остается в кубе, и он подается во вторую дистилляционную колонну. Вторая дистилляционная колонна работает при более низком давлении, например атмосферном. Куб второй дистилляционной колонны при этом энергетически связан с потоком легкокипящих компонентов первой дистилляционной колонны, это означает, что тепловая энергия, выделяемая при охлаждении низкокипящего потока первой дистилляционной колонны, служит для нагрева второй дистилляционной колонны. Во второй дистилляционной колонне метанол также отделяют через верхнюю часть колонны в виде потока легкокипящих компонентов. Поступающие в куб второй дистилляционной колонны высококипящие компоненты отделяют и выводят. Конструктивное решение и режим работы дистилляции с двойным давлением и, в частности, дистилляции с двойным давлением для получения метанола известны специалисту в данной области.An energetically attractive option is the so-called double pressure distillation. In this case, two distillation columns are connected in series and energetically connected to each other. The first distillation column is then operated under pressure, typically 0.5 to 1.5 MPa abs., and the methanol is separated through the top of the column as a stream of low boiling components. The first distillation column thus operates in such a way that part of the methanol remains in the cube, and it is fed into the second distillation column. The second distillation column is operated at a lower pressure, such as atmospheric pressure. The bottom of the second distillation column in this case is energetically connected with the flow of low-boiling components of the first distillation column, which means that the thermal energy released during cooling of the low-boiling stream of the first distillation column serves to heat the second distillation column. In the second distillation column, methanol is also separated through the top of the column as a low boiling point stream. High-boiling components entering the bottom of the second distillation column are separated and removed. The design and operation of dual pressure distillation, and in particular dual pressure distillation to produce methanol, is known to the person skilled in the art.

Поток высококипящих компонентов (IX) содержит воду, а также дополнительные компоненты, которые кипятят выше, чем метанол, такие как побочные продукты синтеза метанола, которые кипят выше, чем метанол, такие как уксусная кислота, спирты с бóльшим числом атомов углерода, сложные эфиры с бóльшим числом атомов углерода, простые эфиры с бóльшим числом атомов углерода или парафины. Указанный поток может быть, например, направлен на переработку сточных вод.The high boiling component stream (IX) contains water as well as additional components that boil higher than methanol, such as methanol synthesis by-products that boil higher than methanol, such as acetic acid, higher carbon alcohols, esters with with more carbon atoms, ethers with more carbon atoms or paraffins. Said stream may, for example, be directed to waste water treatment.

Через поток (X) может быть выделен метанол с высокой чистотой ≥ 95 % масс., предпочтительно ≥ 98% масс. и особенно предпочтительно ≥ 99 % масс. В качестве сопутствующих веществ следует назвать остаточные количества неотделенных полностью дистилляцией легкокипящих и высококипящих компонентов, в частности воду, и очень небольшие количества этанола, сложных и простых эфиров.High purity methanol ≥ 95 wt %, preferably ≥ 98 wt %, can be recovered through stream (X). and especially preferably ≥ 99% of the mass. Residual quantities of low-boiling and high-boiling components not completely separated by distillation, in particular water, and very small amounts of ethanol, esters and ethers, should be mentioned as accompanying substances.

В случае поэтапной обработки реакционной смеси для выделения метанола в виде потока (X) отделяют потоки (IV), (V) и (VII). Однако они по-прежнему содержат ценные компоненты, такие как, например, монооксид углерода, диоксид углерода, метан и диметиловый эфир. Суть изобретения заключается в значительном повторном использовании углерода этих ценных компонентов для дальнейшего синтеза метанола при одновременном предотвращении выбросов диоксида углерода.In the case of stepwise treatment of the reaction mixture to isolate methanol as stream (X), streams (IV), (V) and (VII) are separated. However, they still contain valuable components such as, for example, carbon monoxide, carbon dioxide, methane and dimethyl ether. The essence of the invention lies in the significant reuse of the carbon of these valuable components for the further synthesis of methanol while preventing carbon dioxide emissions.

Существенные для изобретения стадии (f) - (h) поясняются ниже более подробно.Steps (f) to (h) essential to the invention are explained below in more detail.

В случае способа согласно изобретениюIn the case of the method according to the invention

(f) ценные компоненты - монооксид углерода, диоксид углерода, диметиловый эфир и метан, потоков (IV), а также по меньшей мере одного из двух потоков (V) и (VII), подают в установку сжигания (F), и в ней сжигают при подаче кислородсодержащего газа (XI), который имеет содержание кислорода от 30 до 100% объемн., и получают содержащий диоксид углерода дымовой газ (XII),(f) valuable components - carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether and methane, streams (IV), as well as at least one of the two streams (V) and (VII), are fed into the combustion unit (F), and in it combustion by supplying an oxygen-containing gas (XI), which has an oxygen content of 30 to 100% by volume, and a carbon dioxide-containing flue gas (XII) is obtained,

(g) из содержащего диоксид углерода дымового газа (XII) со стадии (f) в установке регенерации диоксида углерода (G) отделяют обогащенный диоксидом углерода поток (XIV) с образованием потока отходящего газа (XIII), и(g) separating the carbon dioxide-rich flue gas (XII) from step (f) in the carbon dioxide recovery unit (G) to form an off-gas stream (XIII), and

(h) отделенный в установке для извлечения диоксида углерода (G) и обогащенный диоксидом углерода поток (XIV) со стадии (g) возвращают в установку получения синтез-газа (A) стадии (a) и/или в установку для синтеза метанола (B) стадии (b).(h) the carbon dioxide recovery unit (G) separated and enriched in carbon dioxide stream (XIV) from step (g) is recycled to the synthesis gas plant (A) of step (a) and/or to the methanol synthesis unit (B ) of step (b).

Предпочтительно на стадии (f) ценные компоненты - монооксид углерода, диоксид углерода, диметиловый эфир и метан, потоков (IV), (V) и (VII) подают в установку сжигания (F).Preferably, in step (f), the valuable components carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether and methane of streams (IV), (V) and (VII) are fed to the combustion unit (F).

Поскольку ценные компоненты метан и диметиловый эфир потоков (IV), (V) и (VII), а также другие содержащиеся в них углеродсодержащие побочные продукты не могут быть использованы непосредственно в данной форме в качестве исходных материалов для синтеза метанола, необходимо сначала химически преобразовать их в пригодную форму. Потому решение согласно изобретению заключается в том, чтобы сжигать указанные потоки в установке сжигания (F) с образованием дымового газа, содержащего диоксид углерода. Посредством превращения в диоксид углерода, можно также повторно использовать ценные компоненты метан, диметиловый эфир и другие углеродсодержащие побочные продукты в синтезе метанола в качестве исходного материала. Поэтому в случае способа согласно изобретению потоки (IV), (V) и (VII) сначала подают в установку сжигания (F). В ней горючие ценные компоненты сжигают при подаче кислородсодержащего газа (XI), который имеет содержание кислорода от 30 до 100 % объемн. При этом сжигание происходит обычно в так называемой камере сгорания с образованием диоксида углерода и воды. Обычно сжигание происходит при атмосферном давлении. Однако также возможно проводить сжигание при более низком или более высоком давлении. Для точности следует указать диапазон давления от 0,05 до 0,5 МПа абс.Since the valuable methane and dimethyl ether components of streams (IV), (V) and (VII), as well as other carbon-containing by-products contained therein, cannot be used directly in this form as starting materials for the synthesis of methanol, it is necessary first to chemically convert them into a suitable shape. Therefore, the solution according to the invention is to burn said streams in a combustion plant (F) to form a flue gas containing carbon dioxide. By converting to carbon dioxide, it is also possible to reuse valuable components of methane, dimethyl ether and other carbonaceous by-products in methanol synthesis as a starting material. Therefore, in the case of the method according to the invention, the streams (IV), (V) and (VII) are first fed into the combustion plant (F). In it, combustible valuable components are burned with the supply of oxygen-containing gas (XI), which has an oxygen content of 30 to 100% by volume. In this case, combustion usually takes place in a so-called combustion chamber with the formation of carbon dioxide and water. Typically, combustion takes place at atmospheric pressure. However, it is also possible to carry out combustion at a lower or higher pressure. For accuracy, the pressure range should be specified from 0.05 to 0.5 MPa abs.

В качестве камер сгорания могут быть использованы в принципе все устройства, которые подходят для протекающего с высокой экзотермой окисления соответствующего потока, содержащего монооксид углерода, метан и диметиловый эфир, с кислородсодержащим газом, имеющим соответствующее содержание кислорода. Подходящие камеры сгорания известны специалистам в данной области или соответственно могут быть спроектированы и эксплуатироваться с общими знаниями специалиста в данной области. В качестве примеров следует назвать адиабатические камеры сгорания или реакторы с отводом тепла, такие как парогенераторы с непосредственным обогревом, например, в виде водотрубных котлов или жаротрубных или дымогарных котлов.As combustion chambers, in principle, all devices suitable for the highly exothermic oxidation of a respective stream containing carbon monoxide, methane and dimethyl ether with an oxygen-containing gas having an appropriate oxygen content can be used. Suitable combustion chambers are known to those skilled in the art or can accordingly be designed and operated with the general knowledge of a person skilled in the art. Examples which may be mentioned are adiabatic combustors or reactors with heat removal, such as directly heated steam generators, for example in the form of water tube boilers or fire tube or fire tube boilers.

Существенным преимуществом предлагаемого в изобретении использования кислородсодержащего газа (XI) с содержанием кислорода от 30 до 100% объемн. является значительно более высокое содержание диоксида углерода в полученном газе сгорания по сравнению с использованием воздуха, содержащего только около 21 % объемн. кислорода. Соответственно, в способе согласно изобретению также доля нежелательных инертных газов, таких как азот или аргон, конечно, значительно ниже, в сравнении с использованием воздуха в качестве окислителя.A significant advantage proposed in the invention of the use of oxygen-containing gas (XI) with an oxygen content of from 30 to 100% vol. is a significantly higher content of carbon dioxide in the resulting combustion gas compared to the use of air containing only about 21% vol. oxygen. Accordingly, in the method according to the invention also the proportion of undesired inert gases such as nitrogen or argon is, of course, significantly lower compared to using air as oxidant.

Предпочтительно в установку сжигания (F) подают кислородсодержащий газ (XI) с содержанием кислорода ≥ 50 % объемн., особенно предпочтительно ≥ 80 % объемн., наиболее предпочтительно ≥ 90 % объемн., прежде всего ≥ 95 % объемн. и в частности чистый кислород. В случае использования при сжигании чистого кислорода, говорят о так называемом кислородно-топливном способе.Preferably, the combustion plant (F) is fed with an oxygen-containing gas (XI) with an oxygen content of ≥ 50% by volume, particularly preferably ≥ 80% by volume, most preferably ≥ 90% by volume, in particular ≥ 95% by volume. and in particular pure oxygen. When pure oxygen is used for combustion, one speaks of the so-called oxy-fuel method.

Обычно ≥ 90%, предпочтительно ≥ 95%, особенно предпочтительно ≥ 98% и особенно предпочтительно ≥ 99% углерода горючих компонентов превращается в диоксид углерода.Usually ≥ 90%, preferably ≥ 95%, particularly preferably ≥ 98% and particularly preferably ≥ 99% of the carbon of the combustible components is converted into carbon dioxide.

Еще одним преимуществом использования в качестве окислителя обогащенного кислородом газа вместо воздуха является значительное снижение термически образованных оксидов азота NOx. В случае использования чистого кислорода и лишь очень низкого содержания азота в подаваемых потоках (IV), (V) и (VII) можно почти полностью избежать образования оксидов азота NOx.Another advantage of using an oxygen-enriched gas instead of air as an oxidant is a significant reduction in thermally generated NOx. By using pure oxygen and only a very low nitrogen content in the feed streams (IV), (V) and (VII), the formation of nitrogen oxides NOx can be almost completely avoided.

Кроме того, процессы горения с использованием обогащенных кислородом газов в качестве окислителей являются более энергетически эффективными, чем воздух, из-за более высоких температур горения. Например, сжигание чистого метана с использованием воздуха приводит к расчетной температуре сгорания примерно от 1800 до 2000 °C, тогда как сжигание чистого метана с чистым кислородом дает расчетную температуру сгорания примерно от 4000 до 5000 °C. Чтобы противодействовать особенно высокой температуре сгорания, прежде всего по причинам технологии материалов, при сгорании согласно изобретению часть дымового газа после охлаждения обычно возвращают в камеру сгорания для регулирования температуры.In addition, combustion processes using oxygen-enriched gases as oxidizers are more energy efficient than air due to higher combustion temperatures. For example, burning pure methane with air results in a design combustion temperature of about 1800 to 2000°C, while burning pure methane with pure oxygen gives a design combustion temperature of about 4000 to 5000°C. In order to counteract the particularly high combustion temperature, primarily for material technology reasons, in the combustion according to the invention, a part of the flue gas after cooling is usually returned to the combustion chamber for temperature control.

Поскольку при использовании кислородсодержащего газа (XI) с соответствующим высоким содержанием кислорода образующийся дымовой газ имеет лишь соответствующее низкое содержание азота, или даже практически не содержит азота, в основном для отделения азота от диоксида углерода достаточно соответствующей небольшой ступени разделения.Since when an oxygen-containing gas (XI) with a correspondingly high oxygen content is used, the resulting flue gas only has a correspondingly low nitrogen content, or even practically no nitrogen, in general, a correspondingly small separation stage is sufficient for separating nitrogen from carbon dioxide.

Для дальнейшего увеличения содержания диоксида углерода в полученном газообразном продукте сгорания обычно является предпочтительным перед выведением из установки сжигания (F) снижать содержание воды. Обычно это осуществляют посредством простой конденсации в конденсаторе. В качестве конденсаторов могут быть использованы устройства, известные специалисту в данной области, которые в данных условиях пригодны для отделения воды в виде конденсата от содержащего диоксид углерода и воду газового потока посредством целенаправленного охлаждения. Как правило, газообразный продукт сгорания охлаждают до температуры ниже точки росы воды. Когда вода конденсируется, ее выводят из установки сжигания (F) в виде потока (XV), а оставшийся обедненный водой газообразный продукт сгорания в виде содержащего диоксид углерода дымового газа (XII). Предпочтительно конденсируется от 50 до 100%, особенно предпочтительно ≥ 80% и особенно предпочтительно ≥ 90% воды, содержащейся в газообразном продукте сгорания.In order to further increase the carbon dioxide content of the resulting combustion gas, it is generally preferred to reduce the water content before leaving the combustion unit (F). This is usually done by simple condensation in a condenser. As condensers, devices known to the person skilled in the art can be used, which are suitable under given conditions for separating water in the form of condensate from a gas stream containing carbon dioxide and water by targeted cooling. Typically, the combustion gas is cooled to a temperature below the dew point of water. When the water condenses, it is removed from the combustion plant (F) as stream (XV) and the remaining water-depleted combustion gas as flue gas containing carbon dioxide (XII). Preferably, 50 to 100%, particularly preferably ≥ 80% and particularly preferably ≥ 90% of the water contained in the combustion gas is condensed.

Поэтому предпочтительным является способ, в котором установка сжигания (F) на стадии (f) содержит камеру сгорания и конденсатор, в конденсаторе из газообразного продукта сгорания, полученного в камере сгорания, конденсируют воду, и выводят в виде потока (XV) из установки сжигания (F), а оставшийся газообразный поток образует содержащий диоксид углерода дымовой газ (XII). На фиг. 2 показана блок-схема общего варианта осуществления, в котором из газообразного продукта сгорания конденсируют воду, и выводят в виде потока (XV).Therefore, a method is preferred in which the combustion plant (F) in step (f) comprises a combustion chamber and a condenser, water is condensed in the condenser from the combustion gas obtained in the combustion chamber, and discharged as a stream (XV) from the combustion plant ( F), and the remaining gaseous stream forms flue gas containing carbon dioxide (XII). In FIG. 2 shows a block diagram of a general embodiment in which water is condensed from the combustion gas and removed as a stream (XV).

Однако также возможно, хотя и не предпочтительно, полностью оставить воду в газообразном продукте сгорания и выводить ее из установки сжигания (F) вместе с диоксидом углерода в виде содержащего диоксид углерода дымового газа (XII).However, it is also possible, although not preferred, to leave the water entirely in the combustion gas and discharge it from the combustion plant (F) together with the carbon dioxide in the form of carbon dioxide-containing flue gas (XII).

Анализ результатов однозначно показывает значительное увеличение содержания диоксида углерода в дымовом газе (XII) в результате использования чистого кислорода по сравнению с воздухом в качестве окислителя, а также в результате последующего отделения воды. Теоретическая калькуляция сжигания чистого метана с образованием диоксида углерода и воды в случае воздуха в качестве окислителя приводит к содержанию диоксида углерода в газообразном продукте сгорания около 9 % объемн., и даже после полного отделения воды только 12 % объемн. Напротив, использование чистого кислорода в качестве окислителя уже приводит к содержанию диоксида углерода в газообразном продукте сгорания около 33 % объемн. Посредством полной конденсации воды можно достичь даже расчетного содержания углекислого газа 100 % объемн. Это соответствует увеличению содержания углекислого газа при использовании чистого кислорода по сравнению с воздухом без отделения воды в 3,7 раза (9 % объемн. против 33 % объемн.), а также с отделением воды даже в 8,3 раза (12 % объемн. против 100 % объемн.). В зависимости от фактического состава газа, подаваемого в установку сжигания (F), получают конечно немного отличающиеся коэффициенты. Тем не менее, использование чистого кислорода в качестве окислителя приводит к значительно более высокому содержанию диоксида углерода в газообразном продукте сгорания и в частности после конденсации воды также в выводимом дымовом газе(XII).An analysis of the results unequivocally shows a significant increase in the carbon dioxide content of the flue gas (XII) as a result of the use of pure oxygen as an oxidizing agent compared to air, and also as a result of the subsequent separation of water. The theoretical calculation of the combustion of pure methane with the formation of carbon dioxide and water in the case of air as an oxidant leads to a carbon dioxide content in the combustion gas of about 9% vol., and even after complete separation of water, only 12% vol. On the contrary, the use of pure oxygen as an oxidizing agent already results in a carbon dioxide content in the combustion gas of about 33% vol. By completely condensing the water, even a calculated carbon dioxide content of 100% by volume can be achieved. This corresponds to an increase in the content of carbon dioxide when using pure oxygen compared to air without separation of water by 3.7 times (9% vol. vs. 33% vol.), and even 8.3 times with separation of water (12% vol.). vs. 100% vol.). Depending on the actual composition of the gas fed to the combustion plant (F), of course, slightly different coefficients are obtained. However, the use of pure oxygen as oxidizer results in a significantly higher carbon dioxide content in the combustion gas and in particular, after water condensation, also in the effluent flue gas(XII).

В частности, благодаря использованию чистого кислорода в качестве окислителя дымовой газ (XII) имеет значительно более высокое содержание ценного компонента диоксида углерода. Другими словами, в результате использования чистого кислорода при том же абсолютном количестве диоксида углерода образуется значительно меньше дымовых газов. Таким образом, в способе согласно изобретению размеры установки сжигания (F) и, в частности, камеры сгорания и конденсатора, а также далее следующих устройств и линий могут быть соответственно меньше.In particular, due to the use of pure oxygen as oxidant, the flue gas (XII) has a significantly higher content of the valuable carbon dioxide component. In other words, as a result of using pure oxygen with the same absolute amount of carbon dioxide, significantly less flue gases are produced. Thus, in the method according to the invention, the dimensions of the combustion plant (F), and in particular the combustion chamber and condenser, as well as further devices and lines, can be correspondingly smaller.

Помимо диоксида углерода как ценного компонента, полученный дымовой газ (XII) как правило также содержит различные инертные газы, такие как азот или аргон, которые попадают в установку сжигания (F) через потоки (IV), (V) и (VII), и/или кислородсодержащий газ (XI). Поскольку также относительно подаваемого кислорода сгорание происходит обычно не полностью, дымовой газ (XII) как правило также содержит непрореагировавший кислород, обычно в диапазоне от 2 до 20 % объемн. В зависимости от того, конденсировалась ли вода из дымового газа и в каком количестве, дымовой газ (XII) также содержит воду, образовавшуюся во время сгорания, или соответственно несконденсированную после конденсации воды часть. Обычно дымовой газ (XII), выводимый из установки сжигания (F), имеет содержание диоксида углерода от 25 до 90 % объемн., предпочтительно ≥ 50 % объемн., особенно предпочтительно ≥ 60 % объемн. и наиболее предпочтительно ≥ 70 % объемн., а также предпочтительно ≤ 85 % объемн. и особенно предпочтительно ≤ 80 % объемн.In addition to carbon dioxide as a valuable component, the resulting flue gas (XII) usually also contains various inert gases such as nitrogen or argon, which enter the combustion plant (F) via flows (IV), (V) and (VII), and /or oxygen-containing gas (XI). Since combustion is also usually incomplete with respect to the oxygen supplied, the flue gas (XII) usually also contains unconverted oxygen, usually in the range of 2 to 20% by volume. Depending on whether water has been condensed from the flue gas and in what quantity, the flue gas (XII) also contains water formed during combustion or, respectively, the part not condensed after water condensation. Typically, the flue gas (XII) discharged from the combustion plant (F) has a carbon dioxide content of 25 to 90% by volume, preferably ≥ 50% by volume, particularly preferably ≥ 60% by volume. and most preferably ≥ 70% vol., and also preferably ≤ 85% vol. and especially preferably ≤ 80% vol.

На стадии (g) из содержащего диоксид углерода дымового газа (XII), образованного на стадии (f), в установке регенерации диоксида углерода (G) отделяют обогащенный диоксидом углерода поток (XIV) с образованием потока отходящего газа (XIII). В качестве установки регенерации диоксида углерода (G) могут использоваться практически все устройства и процессы, которые подходят для отделения и концентрирования диоксида углерода из содержащего диоксид углерода газового потока, который, помимо диоксида углерода, также содержит инертные газы, такие как азот и аргон, а также при необходимости воду в качестве дополнительных компонентов. Соответствующие устройства и способы известны специалисту в данной области. Общий обзор возможных устройств и способов можно найти, например, в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, глава «Диоксид углерода», раздел 13.3 «CCS-related Separation Technologies», 2014 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм, Германия. В качестве примеров следует упомянуть так называемые способы газоочистки, в которых диоксид углерода физически или химически абсорбируется так называемым растворителем газоочистки, а затем снова десорбируется, а также мембранные способы, в которых диоксид углерода отделяется через чувствительную к диоксиду углерода мембрану.In step (g), the carbon dioxide-containing flue gas (XII) generated in step (f) is separated in the carbon dioxide recovery unit (G) from the carbon dioxide-rich stream (XIV) to form an off-gas stream (XIII). As a carbon dioxide recovery plant (G), practically all devices and processes suitable for separating and concentrating carbon dioxide from a carbon dioxide-containing gas stream, which, in addition to carbon dioxide, also contains inert gases such as nitrogen and argon, can be used, and also, if necessary, water as additional components. Appropriate devices and methods are known to the person skilled in the art. A general overview of possible devices and methods can be found, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, chapter "Carbon Dioxide", section 13.3 "CCS-related Separation Technologies", 2014 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany. As examples, mention should be made of so-called scrubbing processes, in which carbon dioxide is physically or chemically absorbed by a so-called scrubbing solvent and then desorbed again, as well as membrane processes, in which carbon dioxide is separated through a carbon dioxide-sensitive membrane.

В случае физической абсорбции диоксид углерода абсорбируется в абсорбере при повышенном давлением в подходящем растворителе, таком как метанол, N-метилпирролидон или диметиловый эфир полиэтиленгликоля, а затем снова десорбируется в десорбере при воздействии пониженного давления. Обедненный диоксидом углерода растворитель обычно возвращают в абсорбер. Обычно для физической абсорбции требуется давление в диапазоне примерно от 2 до 5 МПа абс. Однако поскольку содержащий диоксид углерода дымовой газ (XII), обычно имеет давление только от 0,1 до 0,3 МПа абс., сначала необходимо его компримировать с приложением энергии.In the case of physical absorption, carbon dioxide is absorbed in the absorber at elevated pressure in a suitable solvent such as methanol, N-methylpyrrolidone, or polyethylene glycol dimethyl ether, and then desorbed again in the desorber under reduced pressure. The carbon dioxide depleted solvent is usually returned to the absorber. Typically, physical absorption requires a pressure in the range of about 2 to 5 MPa abs. However, since the carbon dioxide-containing flue gas (XII) usually has a pressure of only 0.1 to 0.3 MPa abs., it must first be compressed with the application of energy.

Поэтому в способе согласно изобретению предпочтительной является химическая абсорбция в растворителе, который химически связывает диоксид углерода. Для химической абсорбции как правило не требуется повышенное давление, так что содержащий диоксид углерода дымовой газ (XII) не требуется сначала подвергать энергоемкому компримированию. В качестве химически действующих растворителей прежде всего упоминаются основные растворители. В случае химической абсорбции на стадии (g) в установке регенерации диоксида углерода (G) диоксид углерода из содержащего диоксид углерода дымового газа (XII) абсорбируется в основном растворителе в абсорбере с образованием потока отходящих газов (XIII), а затем в десорбере при более высокой температуре снова десорбируется. Обедненный диоксидом углерода растворитель обычно опять возвращают в абсорбер.Therefore, in the method according to the invention, chemical absorption in a solvent which chemically binds carbon dioxide is preferred. The chemical absorption generally does not require increased pressure, so that the carbon dioxide-containing flue gas (XII) does not need to be subjected to energy-intensive compression first. As chemically active solvents, basic solvents are primarily mentioned. In the case of chemical absorption in step (g) in the carbon dioxide recovery unit (G), the carbon dioxide from the carbon dioxide-containing flue gas (XII) is absorbed in the main solvent in the absorber to form an off-gas stream (XIII) and then in the desorber at a higher temperature is again desorbed. The carbon dioxide depleted solvent is usually recycled back to the absorber.

Поэтому предпочтительным является способ, в котором на стадии (g) в установке регенерации диоксида углерода (G) диоксид углерода из содержащего диоксид углерода дымового газа (XII) абсорбируют в основном растворителе в абсорбере с образованием потока отходящих газов (XIII), в десорбере из насыщенного диоксидом углерода растворителя высвобождают обогащенный диоксидом углерода поток (XIV), а обедненный диоксидом углерода растворитель опять возвращают в абсорбер .Therefore, a process is preferable in which, in step (g) in the carbon dioxide recovery unit (G), carbon dioxide from the carbon dioxide-containing flue gas (XII) is absorbed in a basic solvent in an absorber to form an off-gas stream (XIII), in a desorber from a saturated The carbon dioxide rich stream (XIV) is released with the carbon dioxide of the solvent and the carbon dioxide depleted solvent is returned to the absorber.

В случае основных растворителей обычно речь идет о водных растворах основных неорганических или органических веществ. В качестве основных неорганических веществ следует назвать соли гидрокарбоната, а в качестве основных органических веществ - органические амины. Обычно содержание воды в водных растворах составляет от 20 до 80 % масс., предпочтительно ≥ 40 % масс. и особенно предпочтительно ≥ 50 % масс.Basic solvents are usually aqueous solutions of basic inorganic or organic substances. Bicarbonate salts should be mentioned as the main inorganic substances, and organic amines as the main organic substances. Usually the water content in aqueous solutions is from 20 to 80% by weight, preferably ≥ 40% by weight. and especially preferably ≥ 50% of the mass.

Особенно предпочтительно в способе согласно изобретению в качестве основного растворителя используют водный раствор органического амина. В случае аминов речь может идти о линейных или циклических, неразветвленных или разветвленных соединениях. Подходящие амины например указаны в заявках на патент США US 2008/236,390, US 2010/192,770 или US 2011/094,381. Органические амины предпочтительно имеют молярную массу от 50 до 500 г/моль. Особенно предпочтительным является использование моноэтаноламина, пиперазина, 2-амино-2-метил-1-пропанола, триэтилендиамина, N-метилдиэтаноламина, трет-бутиламиноэтоксиэтанола и наиболее предпочтительно N-метилдиэтаноламина.Particularly preferably, in the process according to the invention, an aqueous solution of an organic amine is used as the main solvent. In the case of amines, we can talk about linear or cyclic, linear or branched compounds. Suitable amines are for example indicated in US patent applications US 2008/236,390, US 2010/192,770 or US 2011/094,381. Organic amines preferably have a molar mass of 50 to 500 g/mol. Especially preferred is the use of monoethanolamine, piperazine, 2-amino-2-methyl-1-propanol, triethylenediamine, N-methyldiethanolamine, t-butylaminoethoxyethanol and most preferably N-methyldiethanolamine.

Обычно при химической абсорбции содержащий диоксид углерода дымовой газ (XII) в абсорбере приводят в контакт с основным растворителем при температуре от 10 до 100 °C, предпочтительно ≥ 20 °C, а также предпочтительно ≤ 60 °C и особенно предпочтительно ≤ 40 °С. В качестве абсорбера могут быть использованы в принципе все устройства, которые подходят для абсорбции диоксида углерода из содержащего диоксид углерода потока дымового газа. Подходящие для этого устройства известны специалисту в данной области техники и могут быть разработаны с использованием обычных знаний в данной области техники. Для абсорбции обычно используют так называемые абсорбционные колонны. Для лучшего тепло- и массообмена они предпочтительно содержат насадки или тарелки. При контакте с основным растворителем диоксид углерода химически связывается в нем. Не абсорбированные в основном растворителе компоненты выводят из абсорбционной колонны в виде потока отходящего газа (XIII), так называемого продувочного потока. Растворитель, насыщенный диоксидом углерода, выводят в кубе абсорбера, подают в десорбер и затем отпаривают водяным паром, чтобы снова высвободить диоксид углерода. Предпочтительно десорбер эксплуатируют при температуре, которая на 40-110 °C выше, чем температура абсорбера. Подходящие для этого устройства также известны специалисту в данной области техники и могут быть разработаны с использованием обычных знаний в данной области техники. Для десорбции обычно используют так называемые десорбционные колонны. Для лучшего тепло- и массообмена они также предпочтительно содержат насадки или тарелки. Из десорбционного потока, полученного в верхней части десорбера, предпочтительно сначала конденсируют воду. Сконденсированная вода может быть затем опять возвращена, например, в процесс регенерации диоксида углерода. Обедненный диоксидом углерода и водой растворитель затем возвращают в абсорбер.Typically, in chemical absorption, the carbon dioxide-containing flue gas (XII) in the absorber is brought into contact with a basic solvent at a temperature of 10 to 100 °C, preferably ≥ 20 °C, and also preferably ≤ 60 °C, and particularly preferably ≤ 40 °C. In principle, all devices suitable for absorbing carbon dioxide from a flue gas stream containing carbon dioxide can be used as an absorber. Suitable devices for this are known to the person skilled in the art and can be developed using conventional knowledge in the art. For absorption, so-called absorption columns are usually used. For better heat and mass transfer, they preferably contain nozzles or trays. Upon contact with a basic solvent, carbon dioxide chemically binds in it. The components not absorbed in the main solvent are removed from the absorption column as an off-gas stream (XIII), the so-called purge stream. The carbon dioxide-saturated solvent is withdrawn into the absorber bottom, fed into the stripper, and then stripped with steam to release the carbon dioxide again. Preferably, the stripper is operated at a temperature that is 40-110°C higher than the temperature of the absorber. Suitable devices for this are also known to the person skilled in the art and can be developed using conventional knowledge in the art. For desorption, so-called desorption columns are usually used. For better heat and mass transfer, they also preferably contain nozzles or trays. From the desorption stream obtained at the top of the desorber, water is preferably first condensed. The condensed water can then be returned again, for example to a carbon dioxide recovery process. The carbon dioxide and water depleted solvent is then returned to the absorber.

Как абсорберы, так и десорберы обычно эксплуатируют при давлении от 0,1 до 0,3 МПа абс; точное давление как правило регулируется последующими стадиями процесса и может быть легко определено специалистом в данной области. В качестве альтернативы абсорбция также может быть осуществлена при более высоких давлениях. При этом способность растворителя абсорбировать диоксид углерода выше, чем в условиях, близких к атмосферному давлению. Вследствие этого регенерация в десорбере также более энергоэффективна. Однако в данном варианте содержащий диоксид углерода дымовой газ (XII) необходимо подвергнуть сжатию, что отрицательно сказывается на общем энергетическом балансе. Поэтому абсорбер и десорбер предпочтительно эксплуатируют при давлении от 0,1 до 0,3 МПа абс.Both absorbers and desorbers are usually operated at a pressure of 0.1 to 0.3 MPa abs; the exact pressure is typically controlled by subsequent steps in the process and can be readily determined by one skilled in the art. Alternatively, absorption can also be carried out at higher pressures. At the same time, the ability of the solvent to absorb carbon dioxide is higher than under conditions close to atmospheric pressure. As a result, regeneration in the desorber is also more energy efficient. However, in this embodiment, the carbon dioxide-containing flue gas (XII) must be compressed, which negatively affects the overall energy balance. Therefore, the absorber and desorber are preferably operated at a pressure of 0.1 to 0.3 MPa abs.

Поскольку десорбция обычно происходит при более высокой температуре, чем абсорбция, растворитель, выводимый из абсорбера и насыщенный диоксидом углерода, должен быть нагрет, а растворитель, выводимый из десорбера и обедненный диоксидом углерода и водой, должен быть охлажден для его повторного использования в абсорбере. Поэтому использование так называемого перекрестного теплообменника, в котором более теплый растворитель из десорбера нагревает более холодный растворитель из абсорбера, особенно выгодно для энергоэффективности регенерации диоксида углерода. Посредством использования дополнительных теплообменников на основе растворителя можно дополнительно повысить энергоэффективность процесса. Точная регулировка температуры растворителя, обедненного диоксидом углерода, для его использования в абсорбере затем может быть осуществлена, например, посредством воздушного или водяного охладителя.Because desorption usually occurs at a higher temperature than absorption, the solvent leaving the absorber, rich in carbon dioxide, must be heated, and the solvent leaving the stripper, depleted in carbon dioxide and water, must be cooled for reuse in the absorber. Therefore, the use of a so-called cross heat exchanger, in which the warmer solvent from the stripper heats the colder solvent from the absorber, is particularly advantageous for the energy efficiency of carbon dioxide recovery. By using additional solvent-based heat exchangers, the energy efficiency of the process can be further improved. Fine temperature control of the carbon dioxide depleted solvent for use in the absorber can then be effected, for example, by means of an air or water cooler.

Кроме того возможно дополнительно повысить энергоэффективность регенерации диоксида углерода посредством дополнительных мер по интеграции тепла, таких как, например, использование жидкостного охладителя в нижней части абсорбера. Потери растворителя также можно уменьшить с помощью дополнительных мер. Так, например, возможно, а в случае растворителей с существенным давлением пара предпочтительно, пропускать поток газа в верхней зоне абсорбера через промывочный слой и охлаждать жидкую фазу посредством прямого охлаждения с помощью циркуляционного охладителя.In addition, it is possible to further increase the energy efficiency of carbon dioxide recovery through additional heat integration measures, such as, for example, the use of a liquid cooler at the bottom of the absorber. Solvent losses can also be reduced by additional measures. Thus, for example, it is possible, and in the case of solvents with a significant vapor pressure, it is preferable to pass the gas flow in the upper zone of the absorber through the wash bed and cool the liquid phase by direct cooling with a circulation cooler.

Чтобы компенсировать потери растворителя, которых обычно невозможно полностью избежать, несмотря на различные контрмеры, обычно растворители или отдельные компоненты растворителя подают в виде так называемого подпиточного потока. В результате этого возможно поддерживать в обоих колоннах постоянные во времени уровни. Обычно подачу осуществляют в верхней части абсорбера.In order to compensate for the loss of the solvent, which usually cannot be completely avoided despite various countermeasures, the solvents or the individual components of the solvent are usually supplied in the form of a so-called make-up stream. As a result, it is possible to maintain constant levels over time in both columns. Typically, the feed is carried out at the top of the absorber.

Посредством установки регенерации диоксида углерода (G) диоксид углерода селективно удаляют из дымового газа (XII) и возвращают в виде обогащенного диоксидом углерода потока (XIV) для дальнейшего использования в синтезе метанола. Обычно обогащенный диоксидом углерода поток (XIV), содержит диоксид углерода в количестве от 80 до 100 % объемн. в пересчете на безводную основу, предпочтительно ≥ 97% объемн. в пересчете на безводную основу, а также небольшие количества посторонних газов, таких как азот, кислород или аргон, которые однако обычно составляют менее 0,3% объемн. в пересчете на безводную основу. Кроме того, обогащенный диоксидом углерода поток (XIII) обычно также содержит воду, которая, однако, в случае упомянутых выше % объемн.-данных уже была вычтена.Through the carbon dioxide recovery unit (G), carbon dioxide is selectively removed from the flue gas (XII) and recycled as a carbon dioxide-enriched stream (XIV) for further use in the methanol synthesis. Typically enriched in carbon dioxide stream (XIV), contains carbon dioxide in an amount of from 80 to 100% vol. in terms of an anhydrous basis, preferably ≥ 97% vol. in terms of an anhydrous basis, as well as small amounts of foreign gases such as nitrogen, oxygen or argon, which, however, usually amount to less than 0.3% by volume. in terms of anhydrous basis. In addition, the carbon dioxide-enriched stream (XIII) usually also contains water, which, however, has already been subtracted in the case of the % v/v data mentioned above.

Указанные способы регенерации диоксида углерода характеризуются относительно высокой степенью регенерации диоксида углерода, причем под степенью регенерации диоксида углерода понимают соотношение между количеством диоксида углерода, которое подают в установку регенерации диоксида углерода (G) через содержащий диоксид углерода дымовой газ (XII) и количеством диоксида углерода, которое выводят из установки регенерации диоксида углерода (G) через обогащенный диоксидом углерода поток (XIV). С помощью названных способов можно легко достичь степени регенерации диоксида углерода от 90 до почти 100%. Степень регенерации диоксида углерода составляет предпочтительно ≥ 95%, особенно предпочтительно ≥ 98% и наиболее предпочтительно ≥ 99%, а также предпочтительно ≤ 99,9%.Said carbon dioxide recovery processes are characterized by a relatively high degree of carbon dioxide recovery, wherein the carbon dioxide recovery rate is understood to be the ratio between the amount of carbon dioxide fed into the carbon dioxide recovery plant (G) via the carbon dioxide-containing flue gas (XII) and the amount of carbon dioxide, which is removed from the carbon dioxide recovery unit (G) via a carbon dioxide-enriched stream (XIV). With the above methods, carbon dioxide recovery rates of 90 to almost 100% can easily be achieved. The carbon dioxide recovery rate is preferably ≥ 95%, particularly preferably ≥ 98% and most preferably ≥ 99%, and also preferably ≤ 99.9%.

Поток отходящих газов (XIII) содержит компоненты дымового газа (XII), не отделенные обогащенным диоксидом углерода потоком (XIV), в частности, инертные газы, такие как азот или аргон, а также кислород, и не отделенную в установке регенерации диоксида углерода(G) воду. Поэтому через поток отходящих газов (XIII) прежде всего целенаправленно выводят из процесса синтеза метанола инертные газы, тем самым противодействуя нежелательному накоплению. Таким образом, поток отходящих газов (XIII) не только функционирует как поток отходящих газов для установки регенерации диоксида углерода (G), но также одновременно выполняет важную функцию так называемого продувочного потока для выведения инертных газов из синтеза метанола.The off-gas stream (XIII) contains flue gas components (XII) not separated by the carbon dioxide-enriched stream (XIV), in particular inert gases such as nitrogen or argon, as well as oxygen, and not separated in the carbon dioxide recovery unit (G ) water. Therefore, the inert gases are removed from the methanol synthesis process in the first place via the off-gas stream (XIII), thereby counteracting undesirable accumulations. Thus, the off-gas stream (XIII) not only functions as an off-gas stream for the carbon dioxide recovery plant (G), but also simultaneously performs the important function of a so-called purge stream for removing inert gases from the methanol synthesis.

Отделенный в установке для регенерации диоксида углерода (G) и обогащенный диоксидом углерода поток (XIV) затем возвращают в установку получения синтез-газа (A) стадии (a) и/или в установку для синтеза метанола (B) стадии (b). Возвращение согласно изобретению может быть осуществлено как в установку получения синтез-газа (A) стадии (a), так и в установку синтеза метанола (B) стадии (b), или также в виде разделенного потока в обе установки.The carbon dioxide recovery unit (G) separated and enriched in carbon dioxide stream (XIV) is then returned to the synthesis gas unit (A) of stage (a) and/or to the methanol synthesis unit (B) of stage (b). The return according to the invention can be carried out both in the synthesis gas plant (A) of stage (a) and in the methanol synthesis plant (B) of stage (b), or also as a split stream to both plants.

В случае возвращения диоксида углерода в установку получения синтез-газа (A) его можно, например, подавать в углеродсодержащее сырье (I), а затем использовать вместе с ним для получения синтез-газа (II). В зависимости от типа получаемого синтез-газа диоксид углерода проходит через установку получения синтез-газа (A) без изменений в виде диоксида углерода или в большей или меньшей степени превращается в монооксид углерода в результате реакции с образовавшимся водородом или в результате реакции с добавленной или образовавшейся водой. В случае возвращения диоксида углерода в установку синтеза метанола (В) его можно, например, подавать в синтез-газ (II), а затем использовать вместе с ним для синтеза метанола. Для полноты картины следует отметить, что в случае раздельного возвращения диоксида углерода, соотношение разделения, конечно, может варьироваться во всем диапазоне от 0 до 100%. Однако во всех упомянутых случаях углерод диоксида углерода может быть использован в каждом случае с точки зрения вещества для дальнейшего синтеза метанола.If the carbon dioxide is returned to the synthesis gas production unit (A), it can, for example, be fed into the carbonaceous feedstock (I) and then used together with it to produce synthesis gas (II). Depending on the type of synthesis gas produced, carbon dioxide passes through the synthesis gas production unit (A) unchanged as carbon dioxide, or is converted to a greater or lesser extent into carbon monoxide by reaction with the generated hydrogen or by reaction with added or formed water. If the carbon dioxide is returned to the methanol synthesis unit (B), it can, for example, be fed into the synthesis gas (II) and then used together with it for the methanol synthesis. For the sake of completeness, it should be noted that in the case of a separate return of carbon dioxide, the separation ratio, of course, can vary over the entire range from 0 to 100%. However, in all the cases mentioned, the carbon dioxide carbon can be used in each case in terms of substance for the further synthesis of methanol.

Даже если поток (XIV) можно без каких-либо проблем возвращать в установку получения синтез-газа (A) стадии (a), для простоты целесообразно и предпочтительно подавать поток (XIV) со стадии (g) в установку синтеза метанола (Б) стадии (б).Even though the stream (XIV) can be recycled without any problems to the synthesis gas production unit (A) of stage (a), for simplicity it is expedient and preferable to feed the stream (XIV) from stage (g) to the methanol synthesis unit (B) of stage (b).

Поскольку поток (XIV) обычно находится под давлением от 0,1 до 0,3 МПа абс., а синтез метанола осуществляют при давлении от 5 до 10 МПа абс., то в случае возвращения потока (XIV) в установку синтеза метанола (B), предпочтительно направлять поток (XIV) в компрессор синтез-газа, а затем подавать его в реактор вместе со сжатым синтез-газом.Since the stream (XIV) is usually at a pressure of 0.1 to 0.3 MPa abs., and the synthesis of methanol is carried out at a pressure of 5 to 10 MPa abs., in the case of returning the stream (XIV) to the methanol synthesis unit (B) , it is preferable to direct the stream (XIV) to the synthesis gas compressor and then feed it to the reactor together with the compressed synthesis gas.

Поскольку обогащенный диоксидом углерода поток (XIV) как правило все еще содержит небольшие количества кислорода, обычно в размере от нескольких объемн.-ч.н.млн по до нескольких сотен объемн.-ч.н.млн, и кислород оказывает отрицательное влияние на синтез метанола с точки зрения срока службы катализатора и производительности, является целесообразным снижать содержание кислорода в потоке (XIV). В принципе, для этого можно использовать различные способы, которые позволяют удалять небольшое количество кислорода из содержащего диоксид углерода потока. Простым способом для этого является каталитическое гидрирование кислорода до воды. В качестве примеров подходящих для этого катализаторов следует назвать, например, содержащие медь или благородный металл катализаторы для неподвижного слоя. Подходящие способы, их исполнение и режимы работы известны специалистам в данной области. Поэтому является предпочтительным поток (XIV) перед его возвращением в установку для получения синтез-газа (A) или в установку для синтеза метанола (B) подвергать каталитическому гидрированию для снижения содержания кислорода. Посредством упомянутого гидрирования можно легко снизить содержание кислорода до значений < 1 объемн.-ч.н.млн.Because the carbon dioxide-enriched stream (XIV) typically still contains small amounts of oxygen, typically in the range of a few vol.-ppm to several hundred vol.-ppm, and oxygen has a negative effect on synthesis methanol from the point of view of catalyst life and productivity, it is advisable to reduce the oxygen content in the stream (XIV). In principle, various methods can be used for this, which make it possible to remove a small amount of oxygen from the carbon dioxide-containing stream. A simple way to do this is the catalytic hydrogenation of oxygen to water. Examples of catalysts suitable for this are, for example, fixed bed catalysts containing copper or noble metal. Suitable methods, their implementation and modes of operation are known to those skilled in the art. Therefore, it is preferred that the stream (XIV) be subjected to catalytic hydrogenation to reduce the oxygen content before it is returned to the synthesis gas unit (A) or to the methanol synthesis unit (B). By means of said hydrogenation, the oxygen content can easily be reduced to values < 1 ppm v/v.

В дополнение к диоксиду углерода, возвращаемому через поток (XIV), в способе согласно изобретению также можно направлять диоксид углерода из других источников в установку получения синтез-газа (A) стадии (a) и/или в установку синтеза метанола (B) стадии (b). В качестве диоксида углерода из так называемых других источников следует назвать диоксид углерода из различных дымовых газов, например, из дымовых газов получения синтез-газа, от электростанций или других процессов сжигания, причем диоксид углерода предпочтительно заранее выделить из данных дымовых газов, например посредством установки регенерации диоксида углерода.In addition to the carbon dioxide recycled via stream (XIV), it is also possible in the process according to the invention to feed carbon dioxide from other sources to the synthesis gas plant (A) of stage (a) and/or to the methanol synthesis unit (B) of stage ( b). As carbon dioxide from so-called other sources, carbon dioxide from various flue gases, for example from flue gases from syngas production, from power plants or other combustion processes, should be mentioned, the carbon dioxide preferably being separated from these flue gases beforehand, for example by means of a regeneration plant. carbon dioxide.

Способ получения метанола согласно изобретению осуществляют в непрерывном режиме.The method for producing methanol according to the invention is carried out in a continuous mode.

Следовательно при помощи стадий способа согласно изобретению можно повторно использовать углерод ценных компонентов целенаправленно для дальнейшего синтеза метанола, то есть для получения дополнительного ценного продукта, и в то же время избежать выбросов диоксида углерода из синтеза метанола.Therefore, by means of the process steps according to the invention, it is possible to recycle the carbon of the valuable components in a targeted manner for further methanol synthesis, i.e. to obtain an additional valuable product, and at the same time to avoid carbon dioxide emissions from the methanol synthesis.

Таким образом, синтез метанола можно осуществлять с нулевыми выбросами диоксида углерода.Thus, methanol synthesis can be carried out with zero carbon dioxide emissions.

Как упоминалось в начале, стехиометрическое число S, As mentioned at the beginning, the stoichiometric number S,

Figure 00000002
Figure 00000002

равное 2, соответствует расчетной стехиометрии синтеза метанола из монооксида углерода, диоксида углерода и водорода. В зависимости от источника синтез-газа (II) он может при необходимости уже иметь стехиометрическое число S ≥ 2, например, в случае синтез-газа из парового риформинга метансодержащего газа с теоретическим значением 3. Однако с точки зрения уменьшения образования нежелательных вторичных компонентов желательным является стехиометрическое число на входе в реактор, значительно превышающее 2 и особенно предпочтительно от 2,8 до 3,8. Для достижения указанных значений требуется значительный избыток водорода. Однако следует отметить, что водород выводят из установки синтеза метанола (B), например, через поток (IV). При использовании обогащенного водородом синтез-газа (II), как, например, из парового риформинга, потеря водорода обычно может быть допустима. Однако при использовании менее обогащенного водородом синтез-газа (II) наоборот более выгодно не сжигать водород из потока (IV) в воду в установке сжигания (F), а отделять его и возвращать в синтез метанола.equal to 2 corresponds to the calculated stoichiometry of methanol synthesis from carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen. Depending on the source of the synthesis gas (II), it may if necessary already have a stoichiometric number S ≥ 2, for example in the case of synthesis gas from steam reforming of methane-containing gas with a theoretical value of 3. However, from the point of view of reducing the formation of undesirable secondary components, it is desirable a stoichiometric number at the inlet to the reactor significantly greater than 2, and particularly preferably from 2.8 to 3.8. To achieve these values, a significant excess of hydrogen is required. However, it should be noted that hydrogen is removed from the methanol synthesis unit (B), for example via stream (IV). When using hydrogen-rich synthesis gas (II), such as from steam reforming, the loss of hydrogen can usually be tolerated. However, when using less hydrogen-enriched synthesis gas (II), on the contrary, it is more advantageous not to burn hydrogen from stream (IV) into water in the combustion unit (F), but to separate it and return it to methanol synthesis.

Поэтому в предпочтительном варианте способа согласно изобретению водород отделяют в установке регенерации водорода (H) перед подачей потока (IV) в установку сжигания (F) и возвращают в установку синтеза метанола (B) стадии (б). На Фиг. 3 показана блок-схема общего варианта осуществления, в котором водород отделяют в установке регенерации водорода (H) и рециркулируют. В основном является предпочтительным отделенный водород в установке синтеза метанола (B) направлять в компрессор синтез-газа, а затем подавать в реактор вместе со сжатым синтез-газом.Therefore, in a preferred embodiment of the process according to the invention, hydrogen is separated in the hydrogen recovery unit (H) before the stream (IV) is fed to the combustion unit (F) and returned to the methanol synthesis unit (B) of step (b). On FIG. 3 shows a block diagram of a general embodiment in which hydrogen is separated in a hydrogen recovery unit (H) and recycled. In general, it is preferred that the separated hydrogen in the methanol synthesis plant (B) be sent to a synthesis gas compressor and then fed to the reactor together with the compressed synthesis gas.

В принципе, для отделения водорода от потока (IV) могут быть использованы все устройства, которые подходят для отделения водорода от газового потока, содержащего монооксид углерода, диоксид углерода, водород и метан. Соответствующие устройства в основном известны специалисту в данной области, такие как, например, адсорбция при переменном давлении ("Pressure Swing Adsorption") или проницаемость. Предпочтительно в способе согласно изобретению водород отделяют в установке регенерации водорода (H) посредством адсорбции при переменном давлении.In principle, all devices suitable for separating hydrogen from a gas stream containing carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and methane can be used to separate hydrogen from stream (IV). Appropriate devices are generally known to the person skilled in the art, such as, for example, pressure swing adsorption ("Pressure Swing Adsorption") or permeability. Preferably, in the process according to the invention, hydrogen is separated in a hydrogen recovery unit (H) by means of pressure swing adsorption.

В случае адсорбции при переменном давлении разделяемый газ направляют при повышенном давлении, как правило, в диапазоне от 0,6 до 1 МПа абс, в заполненный адсорбентом резервуар. Компоненты тяжелее водорода адсорбируются, и водород выводят из резервуара в виде легкого компонента в концентрированной форме. Если слой адсорбента в значительной степени насыщен более тяжелыми компонентами, отделяемый газ для дальнейшей адсорбции направляют в другой резервуар, также заполненный адсорбентом, а из предыдущего резервуара при помощи снижения давления высвобождают посредством десорбции более тяжелые компоненты и как таковые отдельно выводят. В результате этого регенерируют предыдущий резервуар, и подготавливает его к новому циклу.In the case of pressure swing adsorption, the gas to be separated is fed at elevated pressure, typically in the range of 0.6 to 1 MPa abs, into a reservoir filled with adsorbent. Components heavier than hydrogen are adsorbed and the hydrogen is removed from the reservoir as the light component in concentrated form. If the adsorbent bed is largely saturated with heavier components, the gas to be separated is sent for further adsorption to another container, also filled with adsorbent, and the heavier components are released from the previous container by desorption by pressure reduction and are separately removed as such. As a result, the previous reservoir is regenerated and prepared for a new cycle.

Поскольку для полного отделения водорода потребовались бы особенно большие затраты, разделение как правило осуществляют не в полной мере. Обычно, при использовании установки регенерации водорода (H), отделяют только от 50 до 95%, предпочтительно ≥ 60%, а также предпочтительно ≤ 90% водорода, присутствующего в газовом потоке. Поэтому поток (IV) обычно все еще содержит соответствующие остаточные количества водорода даже после отделения водорода.Since the complete separation of hydrogen would require particularly high costs, the separation is usually not carried out completely. Typically, when using a hydrogen recovery unit (H), only 50 to 95%, preferably ≥ 60%, and also preferably ≤ 90% of the hydrogen present in the gas stream is separated. Therefore, stream (IV) usually still contains corresponding residual amounts of hydrogen even after hydrogen has been separated.

Отделенный водород в основном имеет относительно высокую чистоту. Посредством предпочтительной адсорбции при переменном давлении отделенный водород как правило имеет чистоту от 90 до 100 % объемн., предпочтительно ≥ 95 % объемн., особенно предпочтительно ≥ 99 % объемн. и наиболее предпочтительно ≥ 99,5 % объемн.The separated hydrogen is generally of relatively high purity. By means of preferential pressure swing adsorption, the separated hydrogen generally has a purity of 90 to 100% by volume, preferably ≥ 95% by volume, particularly preferably ≥ 99% by volume. and most preferably ≥ 99.5% vol.

Увеличение содержания водорода на входе в реактор и, следовательно, стехиометрического числа S на входе в реактор также возможно за счет подачи дополнительного водорода. Поэтому предпочтительным является способ, в котором в установку синтеза метанола (B) на стадии (b) подают дополнительный водород (XVI) в дополнение к водороду, подаваемому через синтез-газ. На Фиг. 4 показана блок-схема общего варианта осуществления, в котором дополнительный водород подают через поток (XVI).Increasing the hydrogen content at the reactor inlet and, consequently, the stoichiometric number S at the reactor inlet is also possible by supplying additional hydrogen. Therefore, a method is preferred in which additional hydrogen (XVI) is supplied to the methanol synthesis unit (B) in step (b) in addition to the hydrogen supplied via the synthesis gas. On FIG. 4 shows a block diagram of a general embodiment in which additional hydrogen is supplied via stream (XVI).

Предпочтительно дополнительный водород направляют в компрессор синтез-газа, а затем подают в реактор вместе со сжатым синтез-газом. Однако, если дополнительный водород (XVI) уже находится под соответственно высоким давлением, его, конечно, также можно подавать в реактор синтеза метанола отдельно.Preferably, additional hydrogen is sent to the synthesis gas compressor and then fed to the reactor along with the compressed synthesis gas. However, if the additional hydrogen (XVI) is already under a correspondingly high pressure, it can, of course, also be fed separately to the methanol synthesis reactor.

Чтобы избежать накопления не участвующих в реакции веществ и, в частности, инертных газов при синтезе метанола, желательно подавать в качестве водорода (XVI) предпочтительно как можно более чистый водород, или, по крайней мере, водород с низким содержанием не участвующих в реакции веществ. Предпочтительно подаваемый водород (XVI) имеет содержание водорода ≥ 80 % объемн., особенно предпочтительно ≥ 90 % объемн., наиболее предпочтительно ≥ 95 % объемн., в частности ≥ 99 % объемн. и прежде всего ≥ 99,5 % объемн.In order to avoid the accumulation of non-reacting substances and in particular inert gases during the synthesis of methanol, it is desirable to supply as hydrogen (XVI) preferably hydrogen as pure as possible, or at least hydrogen with a low content of non-reacting substances. Preferably, the supplied hydrogen (XVI) has a hydrogen content of ≥ 80% by volume, particularly preferably ≥ 90% by volume, most preferably ≥ 95% by volume, in particular ≥ 99% by volume. and above all ≥ 99.5% vol.

Подаваемый водород (XVI), в принципе, может иметь происхождение из самых различных источников. В качестве примера следует назвать подачу водорода из других производственных установок, в которых водород образуется целенаправленно или в качестве побочного продукта, как например, из парового крекинга или нефтеперерабатывающих заводов, из обработки синтез-газа, из расщепления углеводородов, как например, пиролизе метана и/или углеводородов с бóльшим числом атомов углерода, или из электролиза воды. В качестве других примеров производственных установок, на которых образуется водород, следует назвать превращение 1,4-бутандиола в γ-бутиролактон, дегидрирование пропана до пропена, дегидрирование метанола до формальдегида, дегидрирование циклогексанола до циклогексанона, а также дегидрирование циклододеканола до циклододеканона.The supplied hydrogen (XVI) can, in principle, come from a variety of sources. Examples include the supply of hydrogen from other production plants in which hydrogen is produced purposefully or as a by-product, such as from steam crackers or refineries, from syngas processing, from hydrocarbon splitting, such as methane pyrolysis and/ or hydrocarbons with a higher number of carbon atoms, or from the electrolysis of water. Other examples of plants that produce hydrogen include the conversion of 1,4-butanediol to γ-butyrolactone, the dehydrogenation of propane to propene, the dehydrogenation of methanol to formaldehyde, the dehydrogenation of cyclohexanol to cyclohexanone, and the dehydrogenation of cyclododecanol to cyclododecanone.

Особенно предпочтительным является использование водорода из возобновляемых источников. В этом контексте следует особо упомянуть электролиз воды с использованием энергии солнца, ветра или воды.Especially preferred is the use of hydrogen from renewable sources. In this context, special mention should be made of the electrolysis of water using the energy of the sun, wind or water.

Количество подаваемого водорода (XVI) обычно рассчитывается от желаемого стехиометрического числа S на входе в реактор.The amount of hydrogen fed (XVI) is usually calculated from the desired stoichiometric number S at the reactor inlet.

Даже если с точки зрения улучшенного в энергетическом, материальном и экологическом отношении получения метанола предпочтительным является для увеличения стехиометрического числа S на входе в реактор в первую очередь использовать водород, присутствующий в системе, через установку регенерации водорода (H) и только при дальнейшей необходимости подавать дополнительный водород через поток (XVI), то конечно также можно подавать дополнительный водород через поток (XVI) даже без использования установки регенерации водорода. Это было бы интересно, например, в случае избытка дополнительного водорода и позволило бы сэкономить на обеспечении и эксплуатации установки регенерации водорода.Even if, from the point of view of improved energy, material and environmental production of methanol, it is preferable to increase the stoichiometric number S at the reactor inlet, first of all, to use the hydrogen present in the system through the hydrogen recovery unit (H) and only if it is further necessary to supply additional hydrogen via stream (XVI), it is of course also possible to supply additional hydrogen via stream (XVI) even without using a hydrogen recovery unit. This would be interesting, for example, in the case of an excess of additional hydrogen, and would save on the provision and operation of the hydrogen recovery unit.

На фиг. 1 показана блок-схема общего варианта осуществления способа согласно изобретению, в котором все три потока (IV), (V) и (VII) подают в установку сжигания (F). Общие обозначения аппаратных единиц и устройств (A) - (G), а также потоков (I) - (XIV) уже были перечислены в общем описании изобретения со ссылкой на фиг. 1.In FIG. 1 shows a block diagram of a general embodiment of the method according to the invention, in which all three streams (IV), (V) and (VII) are fed to the combustion unit (F). The general designations for hardware units and devices (A) - (G), as well as streams (I) - (XIV) have already been listed in the general description of the invention with reference to FIG. 1.

Следующее описание относится к предпочтительному варианту осуществления с далее указанными характеристиками.The following description refers to the preferred embodiment with the following characteristics.

(I) Через поток (I) в установку получения синтез-газа (A) предпочтительно подают метансодержащий газ, например природный газ или биогаз.(I) Preferably, a methane-containing gas, such as natural gas or biogas, is fed through stream (I) to the synthesis gas production unit (A).

(A) В установке получения синтез-газа (A) из предпочтительно метансодержащего газа (I) получают синтез-газ (II). Для этой цели предпочтительны паровой риформинг, автотермический риформинг, комбинация парового риформинга и автотермического риформинга, а также частичное окисление.(A) In the synthesis gas production unit (A), synthesis gas (II) is obtained from the preferably methane-containing gas (I). For this purpose, steam reforming, autothermal reforming, a combination of steam reforming and autothermal reforming, and partial oxidation are preferred.

(B) Установка синтеза метанола (B) включает компрессор для сжатия синтез-газа, реактор синтеза метанола, содержащий катализатор синтеза метанола для превращения синтез-газа в метанол, конденсатор для конденсации неочищенного метанола и соответствующую линию для возвращения циркуляционного синтеза-газа. Посредством конденсации полученной реакционной смеси получают неочищенный метанол (III) и выводят его. Несконденсированный газ выводят в виде потока (IV).(B) The methanol synthesis plant (B) includes a compressor for compressing synthesis gas, a methanol synthesis reactor containing a methanol synthesis catalyst for converting synthesis gas into methanol, a condenser for condensing raw methanol, and a corresponding line for recycle synthesis gas. By condensing the resulting reaction mixture, crude methanol (III) is obtained and removed. The uncondensed gas is removed as a stream (IV).

(C) Установка пониженного давления (C) включает резервуар, в котором отделенный неочищенный метанол (III) подвергают воздействию пониженного давления, и образуются так называемый выделяемый при пониженном давлении газ (V) и дегазированный неочищенный метанол (VI).(C) Reduced pressure plant (C) includes a vessel in which separated crude methanol (III) is subjected to reduced pressure, and so-called reduced-pressure gas (V) and degassed crude methanol (VI) are formed.

(D) Дегазированный неочищенный метанол (VI) обрабатывают дистилляцией. Для этого на стадии (d) сначала отделяют легкокипящие компоненты (VII), а метанол дополнительно обогащают в кубовом потоке (VIII). Дистилляционное устройство (D) обычно представляет собой дистилляционную колонну, также называемую колонной для легкокипящих компонентов.(D) Degassed crude methanol (VI) is processed by distillation. To do this, in step (d), the low-boiling components (VII) are first separated, and the methanol is further enriched in the bottom stream (VIII). The distillation apparatus (D) is generally a distillation column, also referred to as a low boiling column.

(E) Так называемую чистовую дистилляцию метанола осуществляют в дистилляционном устройстве (E). По энергетическим причинам здесь особенно выгодно использование так называемой дистилляции с двумя давлениями. Чистый метанол выделяют в виде потока (X), а высококипящие компоненты отделяют в кубе в виде потока (IX).(E) The so-called fine distillation of methanol is carried out in the distillation device (E). For energy reasons, the use of so-called dual-pressure distillation is particularly advantageous here. Pure methanol is isolated as stream (X) and the high boiling components are separated in the bottom as stream (IX).

(F) Установка сжигания (F) включает камеру сгорания. Разделенные технологические потоки (IV), (V) и (VII) подают в камеру сгорания и сжигают при добавлении кислородсодержащего газа (XI) с образованием диоксида углерода. Из-за преимуществ, упомянутых в описании, использование чистого кислорода в качестве окислителя является особенно предпочтительным.(F) Combustion unit (F) turns on the combustion chamber. The separated process streams (IV), (V) and (VII) are fed into a combustion chamber and combusted with the addition of oxygen-containing gas (XI) to form carbon dioxide. Because of the advantages mentioned in the description, the use of pure oxygen as the oxidant is particularly preferred.

(G) В установке регенерации диоксида углерода (G) из дымового газа (XII), который отбирали из установки сжигания (F), отделяют диоксид углерода и возвращают через поток (XIV) в установку получения синтез-газа (A) и/или в установку синтеза метанола (B). Пунктирные линии в потоке (XIV) символизируют указанные варианты. В случае возвращения в установку синтеза метанола (B) поток (XIV) предпочтительно подают в компрессор синтез-газа.(G) In the carbon dioxide recovery plant (G), the flue gas (XII) which was withdrawn from the combustion plant (F) is separated from the carbon dioxide and returned via stream (XIV) to the synthesis gas production plant (A) and/or methanol synthesis unit (B). The dotted lines in the flow (XIV) symbolize the indicated options. If recycled to the methanol synthesis unit (B), stream (XIV) is preferably fed to a synthesis gas compressor.

Установка регенерации диоксида углерода (G) предпочтительно представляет собой так называемую установку промывки газа от диоксида углерода, в которой диоксид углерода в абсорбере селективно вымывают в водном растворе органического амина с образованием потока отходящих газов (XIII) и затем снова высвобождают в десорбере.The carbon dioxide recovery unit (G) is preferably a so-called carbon dioxide scrubbing unit, in which the carbon dioxide in the absorber is selectively washed in an aqueous organic amine solution to form an off-gas stream (XIII) and then released again in the stripper.

Фиг.2 основана на фиг.1 и отличается тем, что, помимо камеры сгорания установка сжигания (F) также содержит конденсатор, в котором из топливного газа конденсируют воду и выводят в виде потока (XV). В результате посредством относительно простого мероприятия содержание воды в дымовом газе (XII) значительно снижается и облегчается последующая регенерация диоксида углерода.Fig. 2 is based on Fig. 1 and differs in that, in addition to the combustion chamber, the combustion plant (F) also contains a condenser in which water is condensed from the fuel gas and discharged as a stream (XV). As a result, by means of a relatively simple measure, the water content of the flue gas (XII) is significantly reduced and the subsequent recovery of carbon dioxide is facilitated.

Фиг.3 основана на фиг.2 и отличается тем, что перед подачей потока (IV) в установку сжигания (F) водород отделяют в установке регенерации водорода (H). Предпочтительно отделение водорода осуществляют посредством адсорбции при переменном давлении. Отделенный водород возвращают в виде потока (IVb) в установку синтеза метанола (B) и в ней предпочтительно направляют в компрессор.Fig. 3 is based on Fig. 2 and differs in that before the stream (IV) is fed to the combustion unit (F), hydrogen is separated in the hydrogen regeneration unit (H). Preferably, hydrogen separation is carried out by pressure swing adsorption. The separated hydrogen is returned as a stream (IVb) to the methanol synthesis unit (B) and is preferably sent to the compressor there.

Фиг. 4 основана на фиг. 3 и отличается тем, что дополнительный водород подают в установку синтеза метанола (B) через поток (XVI).Fig. 4 is based on FIG. 3 and is characterized in that additional hydrogen is supplied to the methanol synthesis unit (B) via stream (XVI).

Фиг. 5 основана на фиг. 4 и отличается тем, что обогащенный диоксидом углерода поток (XIV) возвращают в установку синтеза метанола (B).Fig. 5 is based on FIG. 4 and is characterized in that the carbon dioxide-enriched stream (XIV) is recycled to the methanol synthesis unit (B).

Способ согласно изобретению позволяет получать метанол из синтез-газа с высоким выходом и чистотой с использованием аппаратуры и подключений, обычных для способов синтеза метанола, однако с решающим преимуществом, заключающимся в практически полном использовании в качестве вещества углеродсодержащих ценных компонентов для синтеза метанола и предотвращении выброса углекислого газа. Посредством практически полного использования в качестве вещества углеродсодержащих ценных компонентов для синтеза метанола не только предотвращает выброс вредного для климата диоксида углерода, но также увеличивает выход метанола. Благодаря использованию для настоящего синтеза метанола и обработки метанола устройств и подключений, обычных для способов синтеза метанола, способ согласно изобретению также может быть без проблем встроен в существующие установки синтеза метанола. Технические вмешательства, модификации или дополнения к получению синтез-газа даже в случае возвращения отделенного диоксида углерода в получение синтез-газа, как правило, не требуются из-за абсолютных количеств. Необходимые устройства и технологические стадии для осуществления способа согласно изобретению, будь то модернизация существующих установок по синтезу метанола или возведение новых установок по синтезу метанола, могут быть легко спроектированы и установлены специалистом с обычными знаниями в данной области техники. Затраты на установку и эксплуатацию необходимых компонентов относительно невелики. Одновременно способ согласно изобретению также очень элегантно решает проблему выведения нежелательных инертных газов через поток отходящих газов установки регенерации диоксида углерода. Подача климатически-нейтрально полученного водорода, например, посредством электролиза воды на основе солнечной, ветровой или водной энергии, также дает возможность для дальнейшего повышения экологической устойчивости способа согласно изобретению.The method according to the invention makes it possible to obtain methanol from synthesis gas in high yield and purity, using the apparatus and connections conventional for methanol synthesis processes, but with the decisive advantage of the almost complete use of carbon-containing valuable components for methanol synthesis as a substance and the prevention of carbon dioxide emissions. gas. Through the almost complete use as a substance of carbon-containing valuable components for the synthesis of methanol, not only prevents the release of climate-damaging carbon dioxide, but also increases the yield of methanol. Due to the use for the present methanol synthesis and methanol processing of devices and connections conventional for methanol synthesis processes, the method according to the invention can also be integrated into existing methanol synthesis plants without problems. Technical interventions, modifications or additions to the synthesis gas production, even if the separated carbon dioxide is returned to the synthesis gas production, are generally not required due to the absolute amounts. The necessary arrangements and process steps for carrying out the process of the invention, whether retrofitting existing methanol synthesis plants or building new methanol synthesis plants, can be easily designed and installed by one of ordinary skill in the art. The costs of installing and operating the required components are relatively low. At the same time, the method according to the invention also very elegantly solves the problem of removing unwanted inert gases through the off-gas stream of a carbon dioxide recovery plant. The supply of climate-neutrally produced hydrogen, for example by electrolysis of water powered by solar, wind or water energy, also makes it possible to further increase the environmental sustainability of the process according to the invention.

ПримерыExamples

Контур 1 (сравнительные примеры)Circuit 1 (comparative examples)

На фиг. 6 показана упрощенная блок-схема контура для получения метанола согласно известному уровню техники. На которой обозначает:In FIG. 6 shows a simplified block diagram of a circuit for producing methanol according to the prior art. Which means:

(А) Установка получения синтез-газа(A) Syngas production unit

(В) Установка синтеза метанола(C) Methanol synthesis unit

(С) Установка пониженного давления (разряжение низкого давления)(C) Reduced pressure setting (low pressure vacuum)

(D) Колонна легкокипящих компонентов(D) Column of light boiling components

(Е) Колонна очистки метанола(E) Methanol purification column

(Н) Абсорбция при переменном давлении(H) Pressure swing absorption

(I) Природный газ(I) Natural gas

(II) Синтез-газ(II) Syngas

(IVb) Регенерированный водород из адсорбции при переменном давлении (H)(IVb) Regenerated hydrogen from pressure swing adsorption (H)

(IV) Отходящий газ из адсорбции при переменном давлении (H)(IV) Off-gas from pressure swing adsorption (H)

(V) Выделяемый при понижении давления газ из установки пониженного давления(V) Depressurized gas from the depressurized plant

(VII) Поток легкокипящих компонентов из колонны для легкокипящих компонентов (D)(VII) Lights flow from the lighters column (D)

(IX) Поток высококипящих компонентов из колонны очистки метанола (E)(IX) Stream of high-boiling components from the methanol purification column (E)

(X) Чистый метанол(X) Pure methanol

(XVI) Водород ("свежий водород")(XVI) Hydrogen ("fresh hydrogen")

К тому же контур имеет следующие дополнительные особенности:In addition, the circuit has the following additional features:

- Установка синтеза метанола (B) включает компрессор, реактор, конденсатор и циркуляционный контур синтез-газа.- The methanol synthesis plant (B) includes a compressor, a reactor, a condenser and a synthesis gas circulation loop.

- Степень регенерации водорода при адсорбции при переменном давлении (H) составляет 83%.- The degree of hydrogen regeneration by pressure swing adsorption (H) is 83%.

- Свежий водород (XVI) содержит > 99,5% объемн. водорода.- Fresh hydrogen (XVI) contains > 99.5% vol. hydrogen.

Если в соответствующем сравнительном примере не указано иное, водород выделяют посредством адсорбции при переменном давлении (H) и возвращают в установку синтеза метанола (B) через поток (IVb), а также свежий водород подают через поток (XVI). Потоки (IV), (V) и (VII) в каждом случае выводят из контура.Unless otherwise indicated in the corresponding comparative example, hydrogen is recovered by pressure swing adsorption (H) and recycled to the methanol synthesis unit (B) via stream (IVb) and also fresh hydrogen is supplied via stream (XVI). Streams (IV), (V) and (VII) in each case are removed from the circuit.

Контур 2 (сравнительные примеры)Circuit 2 (comparative examples)

На фиг. 6 показана упрощенная блок-схема контура для получения метанола согласно изобретению. На которой обозначает:In FIG. 6 shows a simplified block diagram of a circuit for producing methanol according to the invention. Which means:

(А) Установка получения синтез-газа(A) Syngas production unit

(В) Установка синтеза метанола(C) Methanol synthesis unit

(С) Установка пониженного давления(C) Reduced pressure setting

(D) Колонна легкокипящих компонентов(D) Column of light boiling components

(Е) Колонна очистки метанола(E) Methanol purification column

(F) Установка для сжигания(F) Incinerator

(G) Установка регенерации диоксида углерода(G) Carbon dioxide recovery plant

(Н) Абсорбция при переменном давлении(H) Pressure swing absorption

(I) Природный газ(I) Natural gas

(II) Синтез-газ(II) Syngas

(IVb) Регенерированный водород из адсорбции при переменном давлении (H)(IVb) Regenerated hydrogen from pressure swing adsorption (H)

(IV) Отходящий газ из адсорбции при переменном давлении (H)(IV) Off-gas from pressure swing adsorption (H)

(V) Выделяемый при понижении давления газ из установки пониженного давления(V) Depressurized gas from the depressurized plant

(VII) Поток легкокипящих компонентов из колонны для легкокипящих компонентов (D)(VII) Lights flow from the lighters column (D)

(IX) Поток высококипящих компонентов из колонны очистки метанола (E)(IX) Stream of high-boiling components from the methanol purification column (E)

(X) Чистый метанол(X) Pure methanol

(XI) Кислородсодержащий газ(XI) Oxygen-containing gas

(XII) Дымовой газ(XII) Flue gas

(XIII) Отходящий газ из установки регенерации диоксида углерода (G)(XIII) Off-gas from the carbon dioxide recovery plant (G)

(XIV) Обогащенный диоксидом углерода поток из установки регенерации диоксида углерода (G)(XIV) Carbon dioxide-enriched stream from the carbon dioxide recovery unit (G)

(XV) Конденсированная вода из установки сжигания (F)(XV) Condensed water from the combustion plant (F)

(XVI) Водород ("свежий водород")(XVI) Hydrogen ("fresh hydrogen")

К тому же контур имеет следующие дополнительные особенности:In addition, the circuit has the following additional features:

- Установка синтеза метанола (B) включает компрессор, реактор, конденсатор и циркуляционный контур синтез-газа.- The methanol synthesis plant (B) includes a compressor, a reactor, a condenser and a synthesis gas circulation loop.

- Установка сжигания (F) включает камеру сгорания и конденсатор.- The combustion plant (F) includes a combustion chamber and a condenser.

- В камере сгорания до > 99% горючих компонентов превращаются в углекислый газ и воду .- In the combustion chamber, up to > 99% of combustible components are converted into carbon dioxide and water.

- Степень регенерации диоксида углерода в установке регенерации диоксида углерода (G) составляет > 99%.- The degree of carbon dioxide recovery in the carbon dioxide recovery unit (G) is > 99%.

- Степень регенерации водорода при адсорбции при переменном давлении (H) составляет 83%.- The degree of hydrogen regeneration by pressure swing adsorption (H) is 83%.

- Свежий водород (XVI) содержит > 99,5% объемн. водорода.- Fresh hydrogen (XVI) contains > 99.5% vol. hydrogen.

Потоки (IV), (V) и (VII) сжигают в установке сжигания (F) при подаче чистого кислорода, и полученный дымовой газ (XII) подают в установку регенерации диоксида углерода (G) для регенерации диоксида углерода. Регенерированный диоксид углерода возвращают в виде потока (XIV) в установку синтеза метанола (B). Отходящий газ из установки регенерации диоксида углерода (G) выводят из контура.Streams (IV), (V) and (VII) are burned in a combustion unit (F) while supplying pure oxygen, and the resulting flue gas (XII) is fed to a carbon dioxide recovery unit (G) for carbon dioxide recovery. The recovered carbon dioxide is returned as stream (XIV) to the methanol synthesis unit (B). The exhaust gas from the carbon dioxide recovery unit (G) is removed from the circuit.

Пример 1 (Сравнительный)Example 1 (Comparative)

Сравнительный пример 1 относится к синтезу метанола из синтез-газа, который получен в результате частичного окисления природного газа (I). Взятый за основу контур показан на фиг.6 и более подробно описан как «Контур 1». В таблице 1 показан состав синтез-газа (II), который соответствует типичному составу синтез-газа из частичного окисления природного газа. Что приводит к стехиометрическому числу S, равному 1,625. Однако для того, чтобы установить на входе в реактор стехиометрическое число S, равное 3,40, необходимо, помимо водорода, присутствующего в синтез-газе (II), подавать в установку синтеза метанола (B) водород, возвращаемый через циркуляционный синтез-газ, и водород, возвращаемый из адсорбции при переменном давлении (H), а также 250,1 Нм3 свежего водорода (XVI) на тонну произведенного чистого метанола (поток (X)). Содержание инертных компонентов (CH4, H2O, N2, Ar) на входе в реактор составляет 24,4 % объемн. После гетерогенно-каталитического превращения на медьсодержащем катализаторе синтеза метанола при 235 °C и давлении 7,7 МПа абс. и дальнейшей обработки реакционной смеси в соответствии с упрощенной блок-схемой на фиг.6 образуются потоки (IV), (V) (после снижения давления до 0,6 МПа абс. при 40 °C) и (VII) с указанными в таблице 1 количествами и составами.Comparative example 1 refers to the synthesis of methanol from synthesis gas, which is obtained by partial oxidation of natural gas (I). The circuit taken as a basis is shown in Fig. 6 and is described in more detail as "Circuit 1". Table 1 shows the composition of synthesis gas (II), which corresponds to a typical composition of synthesis gas from the partial oxidation of natural gas. Which results in a stoichiometric number S of 1.625. However, in order to set the stoichiometric number S equal to 3.40 at the inlet to the reactor, it is necessary, in addition to the hydrogen present in the synthesis gas (II), to supply the methanol synthesis unit (B) with hydrogen returned through the circulating synthesis gas, and hydrogen recycled from pressure swing adsorption (H) as well as 250.1 Nm 3 fresh hydrogen (XVI) per ton of pure methanol produced (stream (X)). The content of inert components (CH 4 , H 2 O, N 2 , Ar) at the inlet to the reactor is 24.4% by volume. After a heterogeneous catalytic conversion on a copper-containing methanol synthesis catalyst at 235 °C and a pressure of 7.7 MPa abs. and further processing of the reaction mixture in accordance with the simplified block diagram in Fig.6, streams (IV), (V) (after reducing the pressure to 0.6 MPa abs. at 40 ° C) and (VII) are formed with those indicated in table 1 quantities and compositions.

Поскольку потоки (IV), (V) и (VII) выводят из контура, они остаются неиспользованными для дальнейшего синтеза метанола. В способах, соответствующих уровню техники, они обычно направляются только на термическую утилизацию, т.е. не используются в качестве вещества. Поэтому в настоящем сравнительном примере 1 для получения одной тонны чистого метанола (поток (X)) требуется 1983 Нм3 синтез-газа (II).Since streams (IV), (V) and (VII) are removed from the loop, they remain unused for further methanol synthesis. In the methods of the prior art, they are usually sent only for thermal disposal, i. are not used as a substance. Therefore, in the present Comparative Example 1, 1983 Nm 3 of synthesis gas (II) is required to produce one tonne of pure methanol (stream (X)) .

Пример 2 (согласно изобретению)Example 2 (according to the invention)

Пример 2 согласно изобретению относится также к синтезу метанола из синтез-газа, который получен в результате частичного окисления природного газа (I). Взятый за основу контур показан на фиг. 5 и более подробно описан как «Контур 2». В таблице 2 показан состав синтез-газа (II), который соответствует типичному составу синтез-газа из частичного окисления природного газа и является идентичным таковому из примера 1. Поэтому в примере 2 согласно изобретению стехиометрическое число S синтез-газа (II) также составляет 1,625. Также, чтобы в примере 2 установить на входе в реактор стехиометрическое число S, равное 3,40, необходимо, помимо водорода, присутствующего в синтез-газе (II), подавать в установку синтеза метанола (B) водород, возвращаемый через циркуляционный синтез-газ, и водород, возвращаемый из адсорбции при переменном давлении (H), а также 318,0 Нм3 свежего водорода (XVI) на тонну произведенного чистого метанола (поток (X)). Содержание инертных компонентов (CH4, H2O, N2, Ar) на входе в реактор составляет 24,2 % объемн. После гетерогенно-каталитического превращения на медьсодержащем катализаторе синтеза метанола при 235 °C и давлении 7,7 МПа абс. и дальнейшей обработки реакционной смеси в соответствии с упрощенной блок-схемой на фиг. 5 образуются потоки (IV), (V) (после снижения давления до 0,6 МПа абс. при 40 °C) и (VII) с указанными в таблице 2 количествами и составами. Однако, в отличие от сравнительного примера 1, они не выводятся из контура неиспользуемыми, а вместо этого, согласно изобретению, сжигаются в установке сжигания (F) при подаче чистого кислорода (XI). После конденсации 88,6% присутствующей воды и выведения ее в виде потока (XV) содержащий диоксид углерода дымовой газ (XII) подают в установку регенерации диоксида углерода (G). В ней выделяют > 99% диоксида углерода, содержащегося в дымовом газе (XII), в виде потока (XIV) и возвращают в установку синтеза метанола (B).Example 2 according to the invention also relates to the synthesis of methanol from synthesis gas, which is obtained by partial oxidation of natural gas (I). The outline taken as a basis is shown in Fig. 5 and is described in more detail as "Circuit 2". Table 2 shows the composition of synthesis gas (II), which corresponds to the typical composition of synthesis gas from the partial oxidation of natural gas and is identical to that of example 1. Therefore, in example 2 according to the invention, the stoichiometric number S of synthesis gas (II) is also 1.625 . Also, in order to set the stoichiometric number S equal to 3.40 at the reactor inlet in example 2, it is necessary, in addition to the hydrogen present in the synthesis gas (II), to supply the methanol synthesis unit (B) with hydrogen returned through the circulating synthesis gas , and hydrogen recovered from pressure swing adsorption (H) as well as 318.0 Nm 3 fresh hydrogen (XVI) per ton of pure methanol produced (stream (X)). The content of inert components (CH 4 , H 2 O, N 2 , Ar) at the inlet to the reactor is 24.2% by volume. After a heterogeneous catalytic conversion on a copper-containing methanol synthesis catalyst at 235 °C and a pressure of 7.7 MPa abs. and further processing the reaction mixture in accordance with the simplified flowchart of FIG. 5 flows (IV), (V) (after pressure reduction to 0.6 MPa abs. at 40 °C) and (VII) are formed with the quantities and compositions indicated in Table 2. However, in contrast to comparative example 1, they are not removed from the circuit unused, but instead, according to the invention, they are burned in the combustion unit (F) with the supply of pure oxygen (XI). After condensing 88.6% of the water present and withdrawing it as a stream (XV), the carbon dioxide-containing flue gas (XII) is fed into the carbon dioxide recovery unit (G). It recovers > 99% of the carbon dioxide contained in the flue gas (XII) as a stream (XIV) and is returned to the methanol synthesis unit (B).

Поэтому для получения одной тонны чистого метанола (поток (X)) в примере 2 согласно изобретению требуется только 1905 Нм3 синтез-газа (II).Therefore, to obtain one ton of pure methanol (stream (X)) in example 2 according to the invention requires only 1905 Nm 3 synthesis gas (II).

По сравнению со сравнительным примером 1, в котором потоки (IV), (V) и (VII) выводят из контура неиспользованными, способ согласно изобретению в примере 2 позволяет в значительной степени использовать содержащиеся в данных потоках ценные компоненты, монооксид углерода, диоксид углерода, метан и диметиловый эфир, для дальнейшего синтеза метанола. В частности, это приводит к дополнительному расходу 67,9 Нм3 свежего водорода на тонну чистого метанола (поток (X)), но, с другой стороны, экономит использование 78 Нм3 синтез-газа (II) на тонну чистого метанола (поток (X)) и, таким образом, соответствующее количество природного газа, а также сокращает выброс дополнительного диоксида углерода, который в противном случае образовывался бы при чисто термической утилизации потоков (IV), (V) и (VII) в контуре согласно настоящему уровню техники.Compared to comparative example 1, in which streams (IV), (V) and (VII) are removed from the circuit unused, the method according to the invention in example 2 makes it possible to use the valuable components contained in these streams, carbon monoxide, carbon dioxide, methane and dimethyl ether, for further methanol synthesis. In particular, this leads to an additional consumption of 67.9 Nm 3 of fresh hydrogen per ton of pure methanol (stream (X)), but, on the other hand, saves the use of 78 Nm 3 of synthesis gas (II) per ton of pure methanol (stream ( X)) and thus a corresponding amount of natural gas, and also reduces the emission of additional carbon dioxide, which would otherwise be formed during the purely thermal utilization of streams (IV), (V) and (VII) in the circuit according to the prior art.

Посредством отделения и рециркуляции диоксида углерода согласно изобретению через поток (XIV) содержание диоксида углерода на входе в реактор увеличивается с 3,0 % объемн. в сравнительном примере 1 до 3,9 % объемн. в примере 2 согласно изобретению, однако все еще находится в диапазоне, на который рассчитаны обычно используемые катализаторы синтеза метанола.By separating and recirculating the carbon dioxide according to the invention via stream (XIV), the content of carbon dioxide at the inlet to the reactor is increased from 3.0% vol. in comparative example 1 to 3.9% vol. in example 2 according to the invention, however, is still in the range for which the commonly used methanol synthesis catalysts are designed.

Пример 3 (Сравнительный)Example 3 (Comparative)

Сравнительный пример 3 относится к синтезу метанола из синтез-газа, который получен в результате автотермического риформинга природного газа. Взятый за основу контур показан на фиг. 6 и более подробно описан как «Контур 1». В таблице 3 показан состав синтез-газа (II), который соответствует типичному составу синтез-газа из автотермического риформинга природного газа. Что приводит к стехиометрическому числу S, равному 1,765. Однако для того, чтобы установить на входе в реактор стехиометрическое число S, равное 3,40, необходимо, помимо водорода, присутствующего в синтез-газе (II), подавать в установку синтеза метанола (B) водород, возвращаемый через циркуляционный синтез-газ, и водород, возвращаемый из адсорбции при переменном давлении (H), а также 128,7 Нм3 свежего водорода (XVI) на тонну произведенного чистого метанола (поток (X)). Содержание инертных компонентов (CH4, H2O, N2, Ar) на входе в реактор составляет 24,8 % объемн. После гетерогенно-каталитического превращения на медьсодержащем катализаторе синтеза метанола при 235 °C и давлении 7,7 МПа абс. и дальнейшей обработки реакционной смеси в соответствии с упрощенной блок-схемой на фиг. 6 образуются потоки (IV), (V) (после снижения давления до 0,6 МПа абс. при 40 °C) и (VII) с указанными в таблице 3 количествами и составами.Comparative Example 3 relates to the synthesis of methanol from synthesis gas, which is obtained from the autothermal reforming of natural gas. The outline taken as a basis is shown in Fig. 6 and is described in more detail as "Circuit 1". Table 3 shows the composition of synthesis gas (II), which corresponds to a typical composition of synthesis gas from autothermal reforming of natural gas. Which results in a stoichiometric number S of 1.765. However, in order to set the stoichiometric number S equal to 3.40 at the inlet to the reactor, it is necessary, in addition to the hydrogen present in the synthesis gas (II), to supply the methanol synthesis unit (B) with hydrogen returned through the circulating synthesis gas, and hydrogen recycled from pressure swing adsorption (H) as well as 128.7 Nm 3 fresh hydrogen (XVI) per ton of pure methanol produced (stream (X)). The content of inert components (CH 4 , H 2 O, N 2 , Ar) at the inlet to the reactor is 24.8% by volume. After a heterogeneous catalytic conversion on a copper-containing methanol synthesis catalyst at 235 °C and a pressure of 7.7 MPa abs. and further processing the reaction mixture in accordance with the simplified flowchart of FIG. 6 flows (IV), (V) (after pressure reduction to 0.6 MPa abs. at 40 °C) and (VII) are formed with the quantities and compositions indicated in Table 3.

Поскольку потоки (IV), (V) и (VII) выводят из контура, они остаются неиспользованными для дальнейшего синтеза метанола. В способах, соответствующих уровню техники, они обычно направляются только на термическую утилизацию, т.е. не используются в качестве вещества. Поэтому в настоящем сравнительном примере 3 для получения одной тонны чистого метанола (поток (X)) требуется 2255 Нм3 синтез-газа (II).Since streams (IV), (V) and (VII) are removed from the loop, they remain unused for further methanol synthesis. In the methods of the prior art, they are usually sent only for thermal disposal, i. are not used as a substance. Therefore, in the present Comparative Example 3, 2255 Nm 3 of synthesis gas (II) is required to produce one tonne of pure methanol (stream (X)) .

Пример 4 (согласно изобретению)Example 4 (according to the invention)

Пример 4 согласно изобретению также относится к синтезу метанола из синтез-газа, который получен в результате автотермического риформинга природного газа. Взятый за основу контур показан на фиг. 5 и более подробно описан как «Контур 2». В таблице 4 показан состав синтез-газа (II), который соответствует типичному составу синтез-газа из автотермического риформинга природного газа и является идентичным таковому из примера 3. Поэтому в примере 4 согласно изобретению стехиометрическое число S синтез-газа (II) также составляет 1,765. Также, чтобы в примере 4 установить на входе в реактор стехиометрическое число S, равное 3,40, необходимо, помимо водорода, присутствующего в синтез-газе (II), подавать в установку синтеза метанола (B) водород, возвращаемый через циркуляционный синтез-газ, и водород, возвращаемый из адсорбции при переменном давлении (H), а также 273,1 Нм3 свежего водорода (XVI) на тонну произведенного чистого метанола (поток (X)). Содержание инертных компонентов (CH4, H2O, N2, Ar) на входе в реактор составляет 23,7 % объемн. После гетерогенно-каталитического превращения на медьсодержащем катализаторе синтеза метанола при 235 °C и давлении 7,7 МПа абс. и дальнейшей обработки реакционной смеси в соответствии с упрощенной блок-схемой на фиг. 5 образуются потоки (IV), (V) (после снижения давления до 0,6 МПа абс. при 40 °C) и (VII) с указанными в таблице 4 количествами и составами. Однако, в отличие от сравнительного примера 3, они не выводятся из контура неиспользуемыми, а вместо этого, согласно изобретению, сжигаются в установке сжигания (F) при подаче чистого кислорода (XI). После конденсации 93,5% присутствующей воды и выведения ее в виде потока (XV) содержащий диоксид углерода дымовой газ (XII) подают в установку регенерации диоксида углерода (G). В ней выделяют > 99% диоксида углерода, содержащегося в дымовом газе (XII), в виде потока (XIV) и возвращают в установку синтеза метанола (B).Example 4 according to the invention also relates to the synthesis of methanol from synthesis gas, which is obtained from the autothermal reforming of natural gas. The outline taken as a basis is shown in Fig. 5 and is described in more detail as "Circuit 2". Table 4 shows the composition of synthesis gas (II), which corresponds to the typical composition of synthesis gas from autothermal reforming of natural gas and is identical to that of example 3. Therefore, in example 4 according to the invention, the stoichiometric number S of synthesis gas (II) is also 1.765 . Also, in order to set the stoichiometric number S equal to 3.40 at the reactor inlet in example 4, it is necessary, in addition to the hydrogen present in the synthesis gas (II), to supply the methanol synthesis unit (B) with hydrogen returned through the circulating synthesis gas , and hydrogen recovered from pressure swing adsorption (H) as well as 273.1 Nm 3 fresh hydrogen (XVI) per ton of pure methanol produced (stream (X)). The content of inert components (CH 4 , H 2 O, N 2 , Ar) at the inlet to the reactor is 23.7% by volume. After a heterogeneous catalytic conversion on a copper-containing methanol synthesis catalyst at 235 °C and a pressure of 7.7 MPa abs. and further processing the reaction mixture in accordance with the simplified flowchart of FIG. 5 flows (IV), (V) (after pressure reduction to 0.6 MPa abs. at 40 °C) and (VII) are formed with the quantities and compositions indicated in Table 4. However, in contrast to comparative example 3, they are not removed from the circuit unused, but instead, according to the invention, they are burned in the combustion unit (F) with pure oxygen (XI). After condensing 93.5% of the water present and withdrawing it as a stream (XV), the carbon dioxide-containing flue gas (XII) is fed into the carbon dioxide recovery unit (G). It recovers > 99% of the carbon dioxide contained in the flue gas (XII) as a stream (XIV) and is returned to the methanol synthesis unit (B).

Поэтому для получения одной тонны чистого метанола (поток (X)) в примере 4 согласно изобретению требуется только 2093 Нм3 синтез-газа (II).Therefore, to obtain one ton of pure methanol (stream (X)) in example 4 according to the invention requires only 2093 Nm 3 synthesis gas (II).

По сравнению со сравнительным примером 3, в котором потоки (IV), (V) и (VII) выводят из контура неиспользованными, способ согласно изобретению в примере 4 позволяет в значительной степени использовать содержащиеся в данных потоках ценные компоненты, монооксид углерода, диоксид углерода, метан и диметиловый эфир, для дальнейшего синтеза метанола. В частности, это приводит к дополнительному расходу 144,4 Нм3 свежего водорода на тонну чистого метанола (поток (X)), но, с другой стороны, экономит использование 162 Нм3 синтез-газа (II) на тонну чистого метанола (поток (X)) и, таким образом, соответствующее количество природного газа, а также сокращает выброс дополнительного диоксида углерода, который в противном случае образовывался бы при чисто термической утилизации потоков (IV), (V) и (VII) в контуре согласно настоящему уровню техники.Compared to comparative example 3, in which streams (IV), (V) and (VII) are removed from the circuit unused, the method according to the invention in example 4 makes it possible to use the valuable components contained in these streams, carbon monoxide, carbon dioxide, methane and dimethyl ether, for further methanol synthesis. In particular, this leads to an additional consumption of 144.4 Nm 3 of fresh hydrogen per ton of pure methanol (stream (X)), but, on the other hand, saves the use of 162 Nm 3 of synthesis gas (II) per ton of pure methanol (stream ( X)) and thus a corresponding amount of natural gas, and also reduces the emission of additional carbon dioxide, which would otherwise be formed during the purely thermal utilization of streams (IV), (V) and (VII) in the circuit according to the prior art.

Посредством отделения и рециркуляции диоксида углерода согласно изобретению через поток (XIV) содержание диоксида углерода на входе в реактор увеличивается с 6,6 % объемн. в сравнительном примере 3 до 7,4 % объемн. в примере 4 согласно изобретению, однако все еще находится в диапазоне, на который рассчитаны обычно используемые катализаторы синтеза метанола.By separating and recirculating the carbon dioxide according to the invention via stream (XIV), the carbon dioxide content at the inlet to the reactor is increased from 6.6% by volume. in comparative example 3 to 7.4% vol. in example 4 according to the invention, however, is still in the range for which the commonly used methanol synthesis catalysts are designed.

Пример 5 (Сравнительный)Example 5 (Comparative)

Сравнительный пример 5 относится к синтезу метанола из синтез-газа, который получен в результате комбинации парового риформинга и автотермического риформинга природного газа. В таблице 5 показан состав синтез-газа (II), который соответствует типичному составу синтез-газа из комбинации парового риформинга и автотермического риформинга природного газа. Что приводит к стехиометрическому числу S, равному 2,007. Поскольку водорода, присутствующего в синтез-газе (II) вместе с водородом, возвращаемым через циркуляционный синтез-газ, уже достаточно для установки на входе в реактор стехиометрического числа S, равного 3,40, в настоящем сравнительном примере 5 нет необходимости ни в регенерации водорода посредством установки регенерации водорода с возвращением регенерированного водорода, ни в подаче свежего водорода. Поэтому взятый за основу в сравнительном примере 5 контур, также базируется на контуре, показанном на фиг.6 и более подробно описанном как «Контур 1», но не имеет ни установки регенерации водорода (H) с последующим возвращением водорода, ни подачи свежего водорода (XVI). Содержание инертных компонентов (CH4, H2O, N2, Ar) на входе в реактор составляет 24,4 % объемн. После гетерогенно-каталитического превращения на медьсодержащем катализаторе синтеза метанола при 235 °C и давлении 7,7 МПа абс. и дальнейшей обработки реакционной смеси в соответствии с упрощенной блок-схемой на фиг. 6 образуются потоки (IV), (V) (после снижения давления до 0,6 МПа абс. при 40 °C) и (VII) с указанными в таблице 5 количествами и составами.Comparative Example 5 relates to the synthesis of methanol from synthesis gas, which is obtained from a combination of steam reforming and autothermal reforming of natural gas. Table 5 shows the composition of synthesis gas (II), which corresponds to a typical composition of synthesis gas from a combination of steam reforming and autothermal reforming of natural gas. Which results in a stoichiometric number S of 2.007. Since the hydrogen present in the synthesis gas (II) together with the hydrogen recycled through the circulating synthesis gas is already sufficient to set the reactor inlet stoichiometric S number to 3.40, in this Comparative Example 5 there is no need to regenerate the hydrogen. by means of a hydrogen recovery plant with the return of regenerated hydrogen, nor in the supply of fresh hydrogen. Therefore, the circuit taken as a basis in comparative example 5 is also based on the circuit shown in Fig. 6 and described in more detail as "Circuit 1", but has neither a hydrogen recovery unit (H) with subsequent hydrogen return, nor a fresh hydrogen supply ( XVI). The content of inert components (CH 4 , H 2 O, N 2 , Ar) at the inlet to the reactor is 24.4% by volume. After a heterogeneous catalytic conversion on a copper-containing methanol synthesis catalyst at 235 °C and a pressure of 7.7 MPa abs. and further processing the reaction mixture in accordance with the simplified flowchart of FIG. 6 flows (IV), (V) (after pressure reduction to 0.6 MPa abs. at 40 °C) and (VII) are formed with the amounts and compositions indicated in Table 5.

Поскольку потоки (IV), (V) и (VII) выводят из контура, они остаются неиспользованными для дальнейшего синтеза метанола. В способах, соответствующих уровню техники, они обычно направляются только на термическую утилизацию, т.е. не используются в качестве вещества. Поэтому в настоящем сравнительном примере 5 для получения одной тонны чистого метанола (поток (X)) требуется 2478 Нм3 синтез-газа (II).Since streams (IV), (V) and (VII) are removed from the loop, they remain unused for further methanol synthesis. In the methods of the prior art, they are usually sent only for thermal disposal, i. are not used as a substance. Therefore, in the present Comparative Example 5, 2478 Nm 3 of synthesis gas (II) is required to produce one tonne of pure methanol (stream (X)) .

Пример 6 (согласно изобретению)Example 6 (according to the invention)

Пример 6 согласно изобретению также относится к синтезу метанола из синтез-газа, который получен в результате комбинации парового риформинга и автотермического риформинга природного газа. Взятый за основу контур показан на фиг. 5 и более подробно описан как «Контур 2». В таблице 6 показан состав синтез-газа (II), который соответствует типичному составу синтез-газа из комбинации парового риформинга и автотермического риформинга природного газа и является идентичным таковому из примера 5. Поэтому в примере 6 согласно изобретению стехиометрическое число S синтез-газа (II) также составляет 2,007. В отличие от сравнительного примера 5, в примере 6 согласно изобретению для установки на входе в реактор стехиометрического числа S, равного 3,40, необходимо, помимо водорода, присутствующего в синтез-газе (II), и водорода, возвращаемого через циркуляционный синтез-газ в установку синтеза метанола (B), подавать еще водород из адсорбции при переменном давлении (H), а также 156,1 Нм3 свежего водорода (XVI) на тонну произведенного чистого метанола (поток (X)). Содержание инертных компонентов (CH4, H2O, N2, Ar) на входе в реактор составляет 24,9 % объемн. После гетерогенно-каталитического превращения на медьсодержащем катализаторе синтеза метанола при 235 °C и давлении 7,7 МПа абс. и дальнейшей обработки реакционной смеси в соответствии с упрощенной блок-схемой на фиг. 5 образуются потоки (IV), (V) (после снижения давления до 0,6 МПа абс. при 40 °C) и (VII) с указанными в таблице 6 количествами и составами. Однако, в отличие от сравнительного примера 5, они не выводятся из контура неиспользуемыми, а вместо этого, согласно изобретению, сжигаются в установке сжигания (F) при подаче чистого кислорода (XI). После конденсации 94,2% присутствующей воды и выведения ее в виде потока (XV) содержащий диоксид углерода дымовой газ (XII) подают в установку регенерации диоксида углерода (G). В ней выделяют > 99% диоксида углерода, содержащегося в дымовом газе (XII), в виде потока (XIV) и возвращают в установку синтеза метанола (B).Example 6 according to the invention also relates to the synthesis of methanol from synthesis gas, which is obtained by a combination of steam reforming and autothermal reforming of natural gas. The outline taken as a basis is shown in Fig. 5 and is described in more detail as "Circuit 2". Table 6 shows the composition of synthesis gas (II) which corresponds to a typical composition of synthesis gas from a combination of steam reforming and autothermal reforming of natural gas and is identical to that of example 5. Therefore, in example 6 according to the invention, the stoichiometric number S of synthesis gas (II ) is also 2.007. In contrast to comparative example 5, in example 6 according to the invention, in order to set the stoichiometric number S equal to 3.40 at the reactor inlet, it is necessary, in addition to the hydrogen present in the synthesis gas (II) and the hydrogen returned through the circulating synthesis gas to the methanol synthesis plant (B), feed more hydrogen from pressure swing adsorption (H) as well as 156.1 Nm 3 fresh hydrogen (XVI) per ton of pure methanol produced (stream (X)). The content of inert components (CH 4 , H 2 O, N 2 , Ar) at the inlet to the reactor is 24.9% by volume. After a heterogeneous catalytic conversion on a copper-containing methanol synthesis catalyst at 235 °C and a pressure of 7.7 MPa abs. and further processing the reaction mixture in accordance with the simplified flowchart of FIG. 5 flows (IV), (V) (after pressure reduction to 0.6 MPa abs. at 40 °C) and (VII) are formed with the quantities and compositions indicated in Table 6. However, unlike comparative example 5, they are not removed from the circuit unused, but instead, according to the invention, they are burned in the combustion unit (F) with pure oxygen (XI). After condensing 94.2% of the water present and withdrawing it as a stream (XV), the carbon dioxide-containing flue gas (XII) is fed into the carbon dioxide recovery unit (G). It recovers >99% of the carbon dioxide contained in the flue gas (XII) as a stream (XIV) and is returned to the methanol synthesis unit (B).

Поэтому для получения одной тонны чистого метанола (поток (X)) в примере 6 согласно изобретению требуется только 2238 Нм3 синтез-газа (II).Therefore, to obtain one ton of pure methanol (stream (X)) in example 6 according to the invention requires only 2238 Nm 3 synthesis gas (II).

При использовании скруббера дымовых газов в качестве установки регенерации диоксида углерода (G) с абсорбционной колонной и десорбционной колонной, которые соединены друг с другом через перекрестный теплообменник и которые работают с аминовым абсорбентом в качестве абсорбирующей жидкости, для указанной регенерации диоксида углерода > 99% требуется циркуляционный поток абсорбента, составляющий 2,71 т абсорбента на тонну чистого метанола (поток (X)), а также энергия регенерации в количестве 0,087 МВт на тонну чистого метанола (поток (X)).When using a flue gas scrubber as a carbon dioxide recovery unit (G) with an absorption column and a desorption column that are connected to each other via a cross heat exchanger and that operate with an amine absorbent as an absorption liquid, said carbon dioxide recovery of > 99% requires a circulating an absorbent stream of 2.71 tons of absorbent per ton of pure methanol (stream (X)), as well as a regeneration energy of 0.087 MW per tonne of pure methanol (stream (X)).

По сравнению со сравнительным примером 5, в котором потоки (IV), (V) и (VII) выводят из контура неиспользованными, способ согласно изобретению в примере 2 позволяет в значительной степени использовать содержащиеся в данных потоках ценные компоненты, монооксид углерода, диоксид углерода, метан и диметиловый эфир, для дальнейшего синтеза метанола. В частности, это приводит к дополнительному расходу 156,1 Нм3 свежего водорода на тонну чистого метанола (поток (X)), но, с другой стороны, экономит использование 240 Нм3 синтез-газа (II) на тонну чистого метанола (поток (X)) и, таким образом, соответствующее количество природного газа, а также сокращает выброс дополнительного диоксида углерода, который в противном случае образовывался бы при чисто термической утилизации потоков (IV), (V) и (VII) в контуре согласно настоящему уровню техники.Compared to comparative example 5, in which streams (IV), (V) and (VII) are removed from the circuit unused, the method according to the invention in example 2 makes it possible to use the valuable components contained in these streams, carbon monoxide, carbon dioxide, methane and dimethyl ether, for further methanol synthesis. In particular, this leads to an additional consumption of 156.1 Nm 3 of fresh hydrogen per ton of pure methanol (stream (X)), but, on the other hand, saves the use of 240 Nm 3 of synthesis gas (II) per ton of pure methanol (stream ( X)) and thus a corresponding amount of natural gas, and also reduces the emission of additional carbon dioxide, which would otherwise be formed during the purely thermal utilization of streams (IV), (V) and (VII) in the circuit according to the prior art.

Посредством отделения и рециркуляции диоксида углерода согласно изобретению через поток (XIV) содержание диоксида углерода на входе в реактор увеличивается с 6,8 % объемн. в сравнительном примере 5 до 7,7 % объемн. в примере 6 согласно изобретению, однако все еще находится в диапазоне, на который рассчитаны обычно используемые катализаторы синтеза метанола.By separating and recirculating the carbon dioxide according to the invention via stream (XIV), the carbon dioxide content at the reactor inlet is increased from 6.8% by volume. in comparative example 5 to 7.7% vol. in example 6 according to the invention, however, is still in the range for which the commonly used methanol synthesis catalysts are designed.

Пример 7 (Сравнительный)Example 7 (Comparative)

Сравнительный пример 7 соответствует примеру 6 согласно изобретению, однако отличается тем, что потоки (IV), (V) и (VII) сжигают в установке сжигания (F) с подачей воздуха (поток (XI)) вместо чистого кислорода, а затем конденсируют 61,2% присутствующей воды. В результате количество образующегося дымового газа (XII) значительно увеличивается с примерно 92 нм3 (Пример 7) до примерно 649 нм3 на тонну чистого метанола (поток (X)), а содержание диоксида углерода в дымовом газе (XII) заметно снижается с примерно 77 % объемн. до примерно 11 % объемн. Соответственно, необходимая в абсорбционной колонне абсорбирующая поверхность также увеличивается примерно в 3,8 раза по площади. Кроме того, увеличивается циркуляционный поток абсорбента с 2,71 т до 4,93 т на тонну чистого метанола (поток (X)), а требуемая энергия регенерации с 0,087 МВт до 0,12 МВт на тонну чистого метанола (поток (X)). Обзор указанных результатов представлен в виде Таблицы 7.Comparative example 7 corresponds to example 6 according to the invention, but differs in that the streams (IV), (V) and (VII) are burned in the combustion unit (F) with air supply (stream (XI)) instead of pure oxygen, and then condense 61 .2% of the water present. As a result, the amount of flue gas (XII) generated increases significantly from about 92 Nm 3 (Example 7) to about 649 Nm 3 per tonne of pure methanol (stream (X)), and the carbon dioxide content of the flue gas (XII) decreases markedly from about 77% vol. up to about 11% vol. Accordingly, the absorption surface required in the absorption column is also increased by about 3.8 times the area. In addition, the absorbent circulating flow increases from 2.71 t to 4.93 t per ton of pure methanol (stream (X)), and the required regeneration energy from 0.087 MW to 0.12 MW per ton of pure methanol (stream (X)) . An overview of these results is presented in Table 7.

Посредством использования чистого кислорода в качестве кислородсодержащего газа (XI) в установке сжигания (F) по сравнению с использованием воздуха конструкция и эксплуатация скруббера дымовых газов могут быть значительно эффективнее.By using pure oxygen as the oxygen-containing gas (XI) in the combustion plant (F), compared to using air, the design and operation of the flue gas scrubber can be significantly more efficient.

Таблица 1Table 1 Данные по примеру 1 (сравнительный)Data from example 1 (comparative) Синтез-газ
(II)
synthesis gas
(II)
Свежий водород
(XVI)
fresh hydrogen
(XVI)
(IV)(iv) (V)(V) (VII)(VII)
Количество
[Нм3/т метанола]
Quantity
[Nm 3 /t methanol]
19831983 250,1250.1 16,816.8 10,910.9 10,710.7
CO [% объемн.]CO [% vol.] 33,9133.91 4,504.50 2,772.77 0,110.11 CH3OH [% объемн.]CH 3 OH [% vol.] 00 1,151.15 5,855.85 6,766.76 H2 [% объемн.]H 2 [% vol.] 62,2062.20 > 99,5> 99.5 16,3716.37 19,0219.02 0,430.43 СH4 [% объемн.]CH 4 [% vol.] 0,440.44 27,8627.86 30,1330.13 7,077.07 CH3OСH3 [% объемн.]CH 3 OCH 3 [% vol.] 00 00 0,020.02 0,300.30 СО2 [% объемн.]CO 2 [% vol.] 2,702.70 6,276.27 21,6621.66 44,8644.86 H2О [% объемн.]H 2 O [% vol.] 0,290.29 0,040.04 0,140.14 12,1112.11 N2 [% объемн.]N 2 [% vol.] 0,380.38 38,1338.13 10,2210.22 0,420.42 О2 [% объемн.]About 2 [% vol.] 00 00 00 00 Ar [% объемн.]Ar [% vol.] 0,080.08 5,685.68 4,484.48 0,680.68 Стехиометрическое число SStoichiometric number S 16251625

Таблица 2table 2 Данные по примеру 2 (согласно изобретению)Data from example 2 (according to the invention) Синтез-газ
(II)
synthesis gas
(II)
Свежий водород
(XVI)
fresh hydrogen
(XVI)
(IV)(iv) (V)(V) (VII)(VII) (XII)(XII) (XIII)(XIII) (XIV)(XIV)
Количество
[Нм3/т метанола]
Quantity
[Nm 3 /t methanol]
19051905 318,0318.0 16,216.2 11,611.6 11,611.6 43,543.5 12,612.6 30,830.8
CO [% объемн.]CO [% vol.] 33,9133.91 3,873.87 2,272.27 0,080.08 00 00 00 CH3OH [% объемн.]CH 3 OH [% vol.] 00 1,091.09 5,685.68 6,056.05 00 00 00 H2 [% объемн.]H 2 [% vol.] 62,2062.20 > 99,5> 99.5 16,6916.69 18,1518.15 0,360.36 00 00 00 СH4 [% объемн.]CH 4 [% vol.] 0,440.44 27,4827.48 28,0128.01 5,785.78 00 00 00 CH3OСH3 [% объемн.]CH 3 OCH 3 [% vol.] 00 00 0,020.02 0,280.28 00 00 00 СО2 [% объемн.]CO 2 [% vol.] 2,702.70 7,497.49 26,3626.36 49,3949.39 64,3264.32 0,440.44 90,5190.51 H2О [% объемн.]H 2 O [% vol.] 0,290.29 0,050.05 0,200.20 12,4712.47 7,477.47 2,572.57 9,489.48 N2 [% объемн.]N 2 [% vol.] 0,380.38 37,7537.75 9,369.36 0,340.34 17,4917.49 60,1460.14 0,010.01 О2 [% объемн.]About 2 [% vol.] 00 00 00 00 7,217.21 24,7724.77 0,0040.004 Ar [% объемн.]Ar [% vol.] 0,080.08 5,595.59 4,174.17 0,560.56 3,513.51 12,0812.08 0,0010.001 Стехиометрическое число SStoichiometric number S 16251625

Таблица 3Table 3 Данные по примеру 3 (сравнительный)Data from example 3 (comparative) Синтез-газ
(II)
synthesis gas
(II)
Свежий водород
(XVI)
fresh hydrogen
(XVI)
(IV)(iv) (V)(V) (VII)(VII)
Количество
[Нм3/т метанола]
Quantity
[Nm 3 /t methanol]
22552255 128,7128.7 40,340.3 15,115.1 12,612.6
CO [% объемн.]CO [% vol.] 24,1324.13 3,283.28 1,021.02 0,030.03 CH3OH [% объемн.]CH 3 OH [% vol.] 00 1,041.04 5,105.10 6,876.87 H2 [% объемн.]H 2 [% vol.] 65,7165.71 > 99,5> 99.5 16,9916.99 11,9811.98 0,180.18 СH4 [% объемн.]CH 4 [% vol.] 1,221.22 52,4352.43 36,9536.95 5,655.65 CH3OСH3 [% объемн.]CH 3 OCH 3 [% vol.] 00 00 0,030.03 0,240.24 СО2 [% объемн.]CO 2 [% vol.] 8,368.36 10,8010.80 34,2434.24 53,5553.55 H2О [% объемн.]H 2 O [% vol.] 0,280.28 0,090.09 0,380.38 12,1712.17 N2 [% объемн.]N 2 [% vol.] 0,190.19 9,989.98 1,571.57 0,040.04 О2 [% объемн.]About 2 [% vol.] 00 00 00 00 Ar [% объемн.]Ar [% vol.] 0,120.12 5,395.39 2,862.86 0,300.30 Стехиометрическое число SStoichiometric number S 17651765

Таблица 4Table 4 Данные по примеру 4 (согласно изобретению)Data from example 4 (according to the invention) Синтез-газ
(II)
synthesis gas
(II)
Свежий водород
(XVI)
fresh hydrogen
(XVI)
(IV)(IV) (V)(V) (VII)(VII) (XII)(XII) (XIII)(XIII) (XIV)(XIV)
Количество
[Нм3/т метанола]
Quantity
[Nm 3 /t methanol]
20932093 273,1273.1 38,838.8 14,614.6 13,013.0 70,470.4 12,912.9 57,557.5
CO [% объемн.]CO [% vol.] 24,1324.13 3,183.18 0,890.89 0,020.02 00 00 00 CH3OH [% объемн.]CH 3 OH [% vol.] 00 1,021.02 4,914.91 7,387.38 00 00 00 H2 [% объемн.]H 2 [% vol.] 65,7165.71 > 99,5> 99.5 17,7617.76 11,7911.79 0,160.16 00 00 00 СH4 [% объемн.]CH 4 [% vol.] 1,221.22 51,1551.15 34,1734.17 4,714.71 00 00 00 CH3OСH3 [% объемн.]CH 3 OCH 3 [% vol.] 00 00 0,030.03 0,230.23 00 00 00 СО2 [% объемн.]CO 2 [% vol.] 8,368.36 11,9011.90 37,4837.48 55,0955.09 75,7275.72 0,830.83 92,5092.50 H2О [% объемн.]H 2 O [% vol.] 0,280.28 0,100.10 0,440.44 11,9311.93 6,806.80 3,713.71 7,497.49 N2 [% объемн.]N 2 [% vol.] 0,190.19 9,689.68 1,411.41 0,030.03 6,696.69 36,5436.54 0,0020.002 О2 [% объемн.]About 2 [% vol.] 00 00 00 00 7,117.11 38,8238.82 0,0030.003 Ar [% объемн.]Ar [% vol.] 0,120.12 5,215.21 2,652.65 0,260.26 3,683.68 20,0920.09 0,0010.001 Стехиометрическое число SStoichiometric number S 17651765

Таблица 5Table 5 Данные по примеру 5 (сравнительный)Data from example 5 (comparative) Синтез-газ
(II)
synthesis gas
(II)
Свежий водород
(XVI)
fresh hydrogen
(XVI)
(IV)(iv) (V)(V) (VII)(VII)
Количество
[Нм3/т метанола]
Quantity
[Nm 3 /t methanol]
24782478 00 119,1119.1 15,415.4 12,612.6
CO [% объемн.]CO [% vol.] 21,5221.52 1,761.76 0,950.95 0,020.02 CH3OH [% объемн.]CH 3 OH [% vol.] 00 0,570.57 5,045.04 6,396.39 H2 [% объемн.]H 2 [% vol.] 67,9467.94 55,2755.27 11,6411.64 0,170.17 СH4 [% объемн.]CH 4 [% vol.] 1,791.79 31,2931.29 38,8338.83 5,815.81 CH3OСH3 [% объемн.]CH 3 OCH 3 [% vol.] 00 00 0,030.03 0,240.24 СО2 [% объемн.]CO 2 [% vol.] 8,238.23 6,066.06 34,8034.80 53,9753.97 H2О [% объемн.]H 2 O [% vol.] 0,260.26 0,050.05 0,400.40 12,3812.38 N2 [% объемн.]N 2 [% vol.] 0,170.17 3,453.45 0,950.95 0,020.02 О2 [% объемн.]About 2 [% vol.] 00 00 00 00 Ar [% объемн.]Ar [% vol.] 0,090.09 1,561.56 1,461.46 0,150.15 Стехиометрическое число SStoichiometric number S 20072007

Таблица 6Table 6 Данные по примеру 6 (согласно изобретению)Data from example 6 (according to the invention) Синтез-газ
(II)
synthesis gas
(II)
Свежий водород
(XVI)
fresh hydrogen
(XVI)
(IV)(IV) (V)(V) (VII)(VII) (XII)(XII) (XIII)(XIII) (XIV)(XIV)
Количество
[Нм3/т метанола]
Quantity
[Nm 3 /t methanol]
22382238 156,1156.1 58,758.7 15,015.0 12,812.8 92,292.2 15,815.8 76,476.4
CO [% объемн.]CO [% vol.] 21,5221.52 3,093.09 0,770.77 0,020.02 00 00 00 CH3OH [% объемн.]CH 3 OH [% vol.] 00 1,011.01 4,814.81 6,966.96 00 00 00 H2 [% объемн.]H 2 [% vol.] 67,9467.94 > 99.5> 99.5 17,0717.07 10,7610.76 0,140.14 00 00 00 СH4 [% объемн.]CH 4 [% vol.] 1,791.79 57,5757.57 37,0537.05 4,974.97 00 00 00 CH3OСH3 [% объемн.]CH 3 OCH 3 [% vol.] 00 00 0,030.03 0,230.23 00 00 00 СО2 [% объемн.]CO 2 [% vol.] 8,238.23 11,9211.92 37,5137.51 55,0655.06 76,8576.85 0,890.89 92,6092.60 H2О [% объемн.]H 2 O [% vol.] 0,260.26 0,100.10 0,470.47 12,1312.13 6,806.80 3,963.96 7,397.39 N2 [% объемн.]N 2 [% vol.] 0,170.17 6,376.37 0,880.88 0,020.02 5,385.38 31,3031.30 0,0020.002 О2 [% объемн.]About 2 [% vol.] 00 00 00 00 8,668.66 50,4150.41 0,0040.004 Ar [% объемн.]Ar [% vol.] 0,090.09 2,872.87 1,421.42 0,140.14 2,312.31 13,4413.44 0,0010.001 Стехиометрическое число SStoichiometric number S 20072007

Таблица 7Table 7 Сравнение примеров 6 и 7Comparison of examples 6 and 7 Пример 6
(согласно изобретению)
Example 6
(according to the invention)
Пример 7
(сравнительный)
Example 7
(comparative)
Поток (XII) [Нм3/т метанола]Flow (XII) [Nm 3 /t methanol] 9292 649649 СО2 [% объемн.]CO 2 [% vol.] 7777 11eleven Поток циркуляционного абсорбента
[т абсорбента /т метанола]
Circulating absorbent flow
[t absorbent/t methanol]
2.712.71 4.934.93
Энергия регенерации
[МВт/т метанола]
Regeneration energy
[MW/t methanol]
00870087 0:120:12

Claims (26)

1. Способ получения метанола, в котором1. A method for producing methanol, in which (а) в установке для получения синтез-газа (A) из углеродсодержащего сырья (I) получают синтез-газ (II), содержащий монооксид углерода, диоксид углерода и водород,(a) in the plant for the production of synthesis gas (A) from the carbon-containing feedstock (I) receive synthesis gas (II) containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, (b) синтез-газ (II) со стадии (a) направляют в установку синтеза метанола (B) и при температуре от 150 до 300°C и давлении от 5 до 10 МПа абс. в присутствии катализатора синтеза метанола превращают в реакционную смесь содержащую метанол, воду, монооксид углерода, диоксид углерода, водород, простой диметиловый эфир и метан, из которой конденсируют поток неочищенного метанола (III), обогащенный метанолом и водой, и выводят из установки синтеза метанола (B) поток неочищенного метанола (III) и газообразный поток (IV), содержащий монооксид углерода, диоксид углерода, водород и метан,(b) the synthesis gas (II) from step (a) is sent to the methanol synthesis unit (B) and at a temperature of 150 to 300° C. and a pressure of 5 to 10 MPa abs. in the presence of a methanol synthesis catalyst, it is converted into a reaction mixture containing methanol, water, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, dimethyl ether and methane, from which a stream of crude methanol (III) enriched in methanol and water is condensed and removed from the methanol synthesis unit ( B) a crude methanol stream (III) and a gaseous stream (IV) containing carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and methane, (с) поток неочищенного метанола (III) со стадии (b) подвергают воздействию пониженного давления в диапазоне от 0,1 до 2 МПа абс. в установке пониженного давления (C) и получают выделяемый при понижении давления газ (V), содержащий диоксид углерода и метан, а также обогащенный метанолом и водой дегазированный поток неочищенного метанола (VI),(c) the crude methanol stream (III) from step (b) is subjected to a reduced pressure in the range of 0.1 to 2 MPa abs. in an underpressure plant (C) and a depressurized gas (V) is obtained containing carbon dioxide and methane, as well as a degassed raw methanol stream (VI) enriched in methanol and water, (d) из дегазированного потока неочищенного метанола (VI) со стадии (c) в дистилляционном устройстве (D) отделяют дистилляцией поток легкокипящих компонентов(VII), содержащий диоксид углерода и простой диметиловый эфир, и получают кубовый поток (VIII), обогащенный метанолом и водой, и(d) from the degassed raw methanol stream (VI) from step (c) in the distillation device (D), the low-boiling component stream (VII) containing carbon dioxide and dimethyl ether is separated by distillation, and a bottom stream (VIII) enriched in methanol is obtained and water, and (e) из кубового потока (VIII) со стадии (d) в дополнительном дистилляционном устройстве (E) отделяют содержащий воду поток высококипящих компонентов (IX) и дистилляцией выделяют метанол в виде потока (X),(e) from the bottom stream (VIII) from step (d) in an additional distillation device (E) the water-containing stream of high-boiling components (IX) is separated and methanol is recovered by distillation as a stream (X), отличающийся тем, чтоcharacterized in that (f) ценные компоненты - монооксид углерода, диоксид углерода, простой диметиловый эфир и метан потоков (IV), а также по меньшей мере одного из двух потоков (V) и (VII), подают в установку сжигания (F) и в ней сжигают при подаче кислородсодержащего газа (XI), который имеет содержание кислорода от 30 до 100% об., и получают содержащий диоксид углерода дымовой газ (XII),(f) valuable components - carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether and methane streams (IV), as well as at least one of the two streams (V) and (VII), are fed into the combustion unit (F) and burned in it by supplying an oxygen-containing gas (XI), which has an oxygen content of 30 to 100% by volume, and a carbon dioxide-containing flue gas (XII) is obtained, (g) из содержащего диоксид углерода дымового газа (XII) со стадии (f) в установке регенерации диоксида углерода (G) отделяют обогащенный диоксидом углерода поток (XIV) с образованием потока отходящего газа (XIII), и(g) the carbon dioxide-containing flue gas (XII) from step (f) in the carbon dioxide recovery unit (G) separates the carbon dioxide-enriched stream (XIV) to form an off-gas stream (XIII), and (h) отделенный в установке регенерации диоксида углерода (G) и обогащенный диоксидом углерода поток (XIV) со стадии (g) возвращают в установку получения синтез-газа (A) стадии (a) и/или в установку для синтеза метанола (B) стадии (b).(h) the carbon dioxide recovery unit (G) separated and the carbon dioxide-enriched stream (XIV) from step (g) is returned to the synthesis gas plant (A) of step (a) and/or the methanol synthesis unit (B) step (b). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии (а) в качестве углеродсодержащего сырья (I) используют природный газ, биогаз, уголь, древесину, пластмассы, нефть, бионафту или углеводородсодержащие потоки из переработки нефти или природного газа, из процессов химического производства, из возобновляемых сырьевых материалов или из переработки пластмасс.2. The method according to p. 1, characterized in that in stage (a) natural gas, biogas, coal, wood, plastics, oil, bionaphtha or hydrocarbon-containing streams from oil or natural gas processing, from chemical production processes, from renewable raw materials or from plastics processing. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии (а) используют метансодержащее сырье, а синтез-газ (II) получают посредством парового риформинга, посредством автотермического риформинга, посредством комбинации парового риформинга и автотермического риформинга или посредством частичного окисления.3. The method according to claim 1, characterized in that in step (a) a methane-containing feedstock is used, and synthesis gas (II) is obtained by steam reforming, by autothermal reforming, by a combination of steam reforming and autothermal reforming, or by partial oxidation. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что синтез-газ (II) содержит метан.4. The method according to p. 1, characterized in that the synthesis gas (II) contains methane. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии (b) в установке синтеза метанола (B) в качестве катализатора синтеза метанола используют медь- и цинксодержащий гетерогенный катализатор.5. The method according to claim 1, characterized in that in step (b) in the methanol synthesis unit (B), a copper- and zinc-containing heterogeneous catalyst is used as a methanol synthesis catalyst. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что установка синтеза метанола (B) на стадии (b) содержит компрессор для сжатия синтез-газа (II), реактор для превращения синтез-газа (II), конденсатор для конденсации потока неочищенного метанола (III) и линию для возврата несконденсированного газа в реактор.6. Method according to claim 1, characterized in that the methanol synthesis unit (B) in step (b) comprises a compressor for compressing synthesis gas (II), a reactor for converting synthesis gas (II), a condenser for condensing the raw methanol stream (III) and a line for returning the non-condensed gas to the reactor. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии (f) ценные компоненты - монооксид углерода, диоксид углерода, простой диметиловый эфир и метан потоков (IV), (V) и (VII) подают в установку сжигания (F).7. The method according to p. 1, characterized in that in stage (f) valuable components - carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether and methane streams (IV), (V) and (VII) are fed into the combustion unit (F) . 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в установку сжигания (F) на стадии (f) подают кислородсодержащий газ (XI) с содержанием кислорода от 90 до 100% об.8. The method according to p. 1, characterized in that the combustion plant (F) at stage (f) serves oxygen-containing gas (XI) with an oxygen content of 90 to 100% vol. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что установка сжигания (F) на стадии (f) содержит камеру сгорания и конденсатор, в конденсаторе из газообразного продукта сгорания, полученного в камере сгорания, конденсируют воду, и выводят в виде потока (XV) из установки сжигания (F), а оставшийся газообразный поток образует содержащий диоксид углерода дымовой газ (XII).9. Method according to claim 1, characterized in that the combustion plant (F) in step (f) comprises a combustion chamber and a condenser, water is condensed in the condenser from the combustion gas produced in the combustion chamber and discharged as a stream (XV ) from the combustion plant (F) and the remaining gaseous stream forms a carbon dioxide-containing flue gas (XII). 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии (g) в установке регенерации диоксида углерода (G) диоксид углерода из содержащего диоксид углерода дымового газа (XII) абсорбируют в основном растворителе в абсорбере с образованием потока отходящего газа (XIII), в десорбере из насыщенного диоксидом углерода растворителя высвобождают обогащенный диоксидом углерода поток (XIV), а обедненный диоксидом углерода растворитель опять возвращают в абсорбер.10. The method according to claim 1, characterized in that in step (g) in the carbon dioxide recovery unit (G), carbon dioxide from the carbon dioxide-containing flue gas (XII) is absorbed in a basic solvent in an absorber to form an off-gas stream (XIII) , the carbon dioxide-rich solvent is released in the stripper from the carbon dioxide-rich solvent (XIV) and the carbon dioxide-depleted solvent is returned to the absorber. 11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что в качестве основного растворителя используют водный раствор органического амина.11. The method according to claim 10, characterized in that an aqueous solution of an organic amine is used as the main solvent. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что в качестве органического амина используют моноэтаноламин, пиперазин, 2-амино-2-метил-1-пропанол, триэтилендиамин, N-метилдиэтаноламин или трет-бутиламиноэтоксиэтанол.12. The method according to claim 11, characterized in that monoethanolamine, piperazine, 2-amino-2-methyl-1-propanol, triethylenediamine, N-methyldiethanolamine or tert-butylaminoethoxyethanol are used as the organic amine. 13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии (h) поток (XIV) со стадии (g) возвращают в установку синтеза метанола (B) стадии (b).13. Process according to claim 1, characterized in that in step (h) the stream (XIV) from step (g) is returned to the methanol synthesis unit (B) of step (b). 14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обогащенный диоксидом углерода поток (XIV) со стадии (g) содержит кислород и поток (XIV) перед его возвращением в установку получения синтез-газа (A) или соответственно в установку синтеза метанола (B) подвергают каталитическому гидрированию для снижения содержания кислорода.14. The method according to claim 1, characterized in that the carbon dioxide-enriched stream (XIV) from step (g) contains oxygen and stream (XIV) before it is returned to the synthesis gas production unit (A) or, respectively, to the methanol synthesis unit ( B) subjected to catalytic hydrogenation to reduce the oxygen content. 15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед подачей потока (IV) в установку сжигания (F) водород отделяют в установке регенерации водорода (H) и возвращают его в установку синтеза метанола (B) стадии (b).15. Process according to claim 1, characterized in that before the stream (IV) is fed to the combustion unit (F), hydrogen is separated in the hydrogen recovery unit (H) and returned to the methanol synthesis unit (B) of step (b). 16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что водород в установке регенерации водорода (H) отделяют посредством адсорбции при переменном давлении.16. Method according to claim 15, characterized in that hydrogen is separated in the hydrogen recovery unit (H) by pressure swing adsorption. 17. Способ по пп.1-16, отличающийся тем, что в дополнение к водороду, подаваемому через синтез-газ, в установку синтеза метанола (B) на стадии (b) подают дополнительный водород (XVI).17. Process according to claims 1 to 16, characterized in that additional hydrogen (XVI) is supplied to the methanol synthesis unit (B) in step (b) in addition to the hydrogen supplied via the synthesis gas.
RU2021108998A 2018-09-04 2019-08-26 Method for producing methanol from synthesis gas with zero emission of carbon dioxide RU2795925C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18192465.5 2018-09-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021108998A RU2021108998A (en) 2022-10-05
RU2795925C2 true RU2795925C2 (en) 2023-05-15

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009007567A1 (en) * 2008-03-10 2009-09-17 Harzfeld, Edgar, Prof. Dr.-Ing. Producing methanol by recycling carbon dioxide from e.g. exhaust gas fossil-fired power plants and power plants, comprises mixing the carbon dioxide from the exhaust gas of fossil-fired power plants with hydrogen using a catalyst
EP2228358A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-15 Methanol Casale S.A. Recovery of CO2 in a process for synthesis of methanol
RU2426717C2 (en) * 2005-09-08 2011-08-20 Метанол Касале С.А. Method and apparatus for producing methanol
EP3178804A1 (en) * 2014-08-04 2017-06-14 Korea Research Institute of Chemical Technology Method for producing high-efficiency methanol capable of reducing emission of carbon dioxide

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2426717C2 (en) * 2005-09-08 2011-08-20 Метанол Касале С.А. Method and apparatus for producing methanol
DE102009007567A1 (en) * 2008-03-10 2009-09-17 Harzfeld, Edgar, Prof. Dr.-Ing. Producing methanol by recycling carbon dioxide from e.g. exhaust gas fossil-fired power plants and power plants, comprises mixing the carbon dioxide from the exhaust gas of fossil-fired power plants with hydrogen using a catalyst
EP2228358A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-15 Methanol Casale S.A. Recovery of CO2 in a process for synthesis of methanol
EP3178804A1 (en) * 2014-08-04 2017-06-14 Korea Research Institute of Chemical Technology Method for producing high-efficiency methanol capable of reducing emission of carbon dioxide

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11292717B2 (en) Method for producing methanol from synthesis gas without the emission of carbon dioxide
US3920717A (en) Production of methanol
RU2598071C2 (en) Using fossil fuels to increase biomass-based synthetic fuel benefits
EP0609813B1 (en) Integrated production of fuel gas and oxygenated organic compounds from synthesis gas
CA1297911C (en) Methanol production
RU2386611C2 (en) Methanol synthesis method
US20230101490A1 (en) Process for preparing methanol from carbon dioxide and hydrogen with quantitative carbon dioxide utilization
US6258860B1 (en) Process for the production of methanol
US4524056A (en) Process for the production of ammonia
RU2393108C2 (en) Preparation of synthetic gas for synthesis of acetic acid via partial oxidation of methanol material
JP2003034660A (en) Method for producing methanol
EP2831025B1 (en) Continuous process for the preparation of methanol by hydrogenation of carbon dioxide
RU2478569C1 (en) Method of extracting helium from natural gas
CN112105596B (en) Method for synthesizing methanol
US20140364654A1 (en) Dimethyl ether (dme) production process
US4443560A (en) Adiabatically reforming a reformed gas for producing methanol
RU2543482C2 (en) Method for obtaining hydrocarbons from synthesis gas
US3064029A (en) Gas separation
JP2009521529A (en) Method and apparatus for producing methanol
US3531266A (en) Production of synthetic methanol
KR102336508B1 (en) Method and system for obtaining dimethyl ether from syngas
EP3068750B1 (en) Energy integrated carbon dioxide conversion process
RU2795925C2 (en) Method for producing methanol from synthesis gas with zero emission of carbon dioxide
NO159442B (en) PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF METHANOL OUT OF A COMPLEMENTARY GAS FLOW CONSISTING OF A HYDROGEN AND CARBON MONOXIDE MIXTURE.
JP2002193864A (en) Method for producing dimethyl ether