WO2017207108A1 - Method and installation for producing ethanol - Google Patents

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WO2017207108A1
WO2017207108A1 PCT/EP2017/025106 EP2017025106W WO2017207108A1 WO 2017207108 A1 WO2017207108 A1 WO 2017207108A1 EP 2017025106 W EP2017025106 W EP 2017025106W WO 2017207108 A1 WO2017207108 A1 WO 2017207108A1
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ethanol
methanol
synthesis
synthesis gas
hydrogen
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PCT/EP2017/025106
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Andreas Peschel
Andreas Obermeier
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Linde Aktiengesellschaft
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/1516Multisteps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/32Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring increasing the number of carbon atoms by reactions without formation of -OH groups

Definitions

  • the invention relates to a process and a plant for the production of ethanol from synthesis gas according to the preambles of the independent claims.
  • ethanol is currently predominantly fermentative from biomass.
  • synthesis gas can also be converted to ethanol by fermentation.
  • Corresponding processes are also referred to as gas fermentation and are described, for example, in Brown, R.C .: “Biorenewable Resources: Engineering New Products from Agriculture”, Arnes, Iowa State Press, 2008.
  • the chemical synthesis of ethanol from synthesis gas is also known. It can be carried out, for example, via the intermediate methanol, which is then homologated to ethanol and possibly other higher alcohols. Corresponding methods are disclosed in US 4,882,360 A and US 2013/0123377 A1. Another route is the conversion of methanol to acetic acid and the subsequent hydrogenation of acetic acid to ethanol. Examples include the so-called TCX and the so-called SaaBre process. The production of ethanol by carbonylation of methanol or the hydration of ethylene is also known.
  • Synthesis gas and the selectivity to ethanol are relatively low. Also, the catalyst systems used are very expensive by the use of precious metals, especially rhodium.
  • the present invention therefore has the object to improve known processes for the production of ethanol from synthesis gas.
  • the present invention is based on the finding that it is particularly advantageous not to supply synthesis gas directly to an ethanol direct synthesis reactor for the direct synthesis of ethanol, but to partially react the synthesis gas initially in a prereactor in the form of a methanol synthesis reactor and to produce methanol there. In this way, in the context of the present invention as a whole an increased synthesis gas conversion can be achieved. This is unexpected, since initially it would have been suspected that by using an additional
  • the present invention proposes a process for the production of ethanol from synthesis gas using an ethanol direct synthesis reactor equipped with a catalyst designed to directly convert carbon monoxide with hydrogen and / or carbon dioxide with hydrogen to ethanol as the main product.
  • a "synthesis gas” is understood to mean a gas mixture which contains at least predominantly carbon monoxide and hydrogen. More details are given below.
  • ethanol is synthesized at least in part without the formation of removable intermediates from carbon monoxide and hydrogen. Possibly formed in the direct synthesis of ethanol intermediates react at least partially, especially still on
  • a process for the direct synthesis of ethanol therefore differs from the above-mentioned process for the two-stage synthesis of methanol or acetic acid, which are formed as separately handled and especially separable intermediates and then further reacted.
  • the synthesis gas is first a methanol synthesis reactor, which is equipped with a catalyst which is designed to convert carbon monoxide with hydrogen and / or carbon dioxide with hydrogen to methanol as the main product is supplied, and that a methanol synthesis reactor extracted component mixture at least partly unseparated
  • Ethiloldirektsynthesereaktor is supplied.
  • the methanol synthesis reactor is therefore in the context of the present invention directly upstream of the
  • Methanol synthesis reactor is fed without separation to the ethanol direct synthesis reactor. However, it can be between the methanol synthesis reactor and the
  • Ethanol direct synthesis reactor recycled methanol can be fed. Furthermore, optionally recirculated or freshly used carbon dioxide can be fed.
  • the component mixture supplied to the ethanol direct synthesis reactor comprises at least all components of the methanol synthesis reactor, apart from changes caused, for example, by further reactions
  • Methanol synthesis reactor extracted component mixture without material Separation between the mentioned synthesis reactor can be discharged.
  • no active pressure influencing between the synthesis reactors so no compression or relaxation.
  • a temperature influence for example by cooling or heating, may also be provided within the scope of the invention.
  • Carbon monoxide is formed with hydrogen and / or of carbon dioxide with hydrogen to ethanol as the main product ", is understood hereunder that under the influence of the catalyst, a direct reaction of carbon monoxide with hydrogen to ethanol takes place without the formation of separable intermediates, as already explained above.
  • a main product of a synthesis is here understood to mean a product which has a molar fraction of more than 10%, in particular more than 10%, more than 20%, more than 30%, more than 40%, more than 50%, more than 60% %, more than 70%, more than 80% or more than 90%, based on all formed in the synthesis
  • Products includes. If, for example, 50% ethanol and 50% methanol are formed in a direct synthesis of ethanol, the ethanol formed is still one or one of the main products of the synthesis.
  • methanol is also formed, but preferably only small amounts of other, ie higher, alcohols. These therefore preferably form only by-products. However, if necessary, not inconsiderable amounts of methane are formed.
  • the particular product spectrum formed depends essentially on the catalyst used.
  • a mixture "predominantly" contains one or more components is below understood that the mixture contains the one or more components to at least 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% or 99%.
  • Methanol synthesis reactors which are equipped with a catalyst which is designed to convert carbon monoxide with hydrogen and / or carbon dioxide with hydrogen to methanol as the main product
  • a catalyst which is designed to convert carbon monoxide with hydrogen and / or carbon dioxide with hydrogen to methanol as the main product
  • the skilled worker also known from the prior art, for example from the article "methanol” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Online Edition October 15, 2012, DOI: 10.1002 / 14356007.a16_465.pub3, Section 4.2, "Catalysts”.
  • Catalyst which is "designed to convert carbon monoxide with hydrogen and / or carbon dioxide with hydrogen to methanol as the main product", the above applies accordingly.
  • methanol is formed as the main product in the illustrated sense, but not or only slightly ethanol.
  • Ethanol is preferably formed only in a molar proportion of at most 1%, 0.5% or 0.01% based on the total products. This distinguishes a corresponding catalyst from the catalysts for the direct synthesis of ethanol, which provide ethanol as the main product and also methanol in significant amounts.
  • carbon dioxide also reacts with hydrogen, with either ethanol or methanol being the main product. Further details on the reactions taking place in corresponding reactors are explained below.
  • An ethanol direct synthesis reactor as can be used in the context of the present invention, can be operated, for example, at a pressure of 20 to 100 bar and a temperature of 200 to 300 ° C. Typical conditions and catalysts are given in the cited literature.
  • a catalyst is used in the methanol synthesis reactor, which is formed into a corresponding reaction.
  • the ethanol synthesis reactor therefore, the overall yield of ethanol can be increased.
  • the ethanol synthesis reactor can be made smaller and requires smaller amounts of expensive and limited available noble metal catalysts.
  • a methanol synthesis reactor as it can be used in the context of the present invention, for example, at a pressure of 20 to 100 bar and a temperature of 180 to 280 ° C are operated. A portion of the synthesis gas converts to methanol in the methanol synthesis reactor; In addition, the water gas shift reaction takes place:
  • the subject of the present invention is an improved reactor connection for the synthesis of ethanol from synthesis gas.
  • Vorschscnies a Methanolsyntheserea ktors before a Ethanoldirektsynthesereaktor the total synthesis gas sales can be increased because a part of the
  • Synthesis gas is converted in the methanol synthesis reactor to methanol.
  • the space-time yield in the ethanol direct synthesis can be increased in comparison to known processes.
  • the Ethanol direct synthesis reactor can therefore be formed significantly smaller than in conventional methods for ethanol direct synthesis.
  • Ethanoldirektsynthesereaktors to be processed residual amounts of synthesis gas are smaller, a corresponding separation is therefore easier.
  • Ethanol direct synthesis reactor Therefore, here is a smaller amount of gas separation technology to work. Since the methanol synthesis, but also the ethanol direct synthesis, which is used in the present invention, are clearly exothermic, a particularly advantageous temperature control can be achieved by using a smaller Ethanoldirektsynthesereaktors with upstream methanol synthesis reactor instead of only a larger synthesis reactor, since each heat individually and Also downstream of the respective synthesis reactor can be discharged. This is reflected in an even higher efficiency of the synthesis reactors again and also in reduced costs, since, for example, the pipes as
  • Synthesis reactors used tube bundle reactors can each be optimally designed and tempered.
  • methanol is formed as a by-product and is therefore present in a component mixture which can be taken from the ethanol direct synthesis reactor. Further methanol in this component mixture is methanol from the methanol synthesis reactor, which was not reacted in the ethanol direct synthesis reactor. Corresponding methanol can therefore from the
  • Ethanoldirektsynthesereaktor removed component mixture can be separated. To increase the ethanol yield, this methanol can the
  • Ethanoldirektsynthesereaktor be fed back.
  • a portion of the methanol formed in the ethanol direct synthesis reactor and the methanol present in the inlet stream of the ethanol direct synthesis reactor are converted to ethanol and optionally higher alcohols.
  • the methanol can also be recovered as a product.
  • the present invention provides in this variant a process for the combined production of ethanol and methanol.
  • the gas volume to be processed in the separation is significantly reduced in each case, the separation thus easier and less expensive.
  • Ethanoldirektsynthesereaktor one or more by-products of the methanol and / or the ethanol direct synthesis and / or one or more unreacted components of the synthesis gas separated. This is advantageous for the reason mentioned several times, because reduced volumes have to be processed at this point due to the improved overall conversion.
  • the or at least one of the further by-products and / or the or at least one of the further unreacted components of the synthesis gas can, depending on the usability, at least partly in the process, ie in the
  • the use can be material, i. in a process stream whose components are converted to methanol or ethanol, but also energetically, for example by burning methane done.
  • Ethanol direct synthesis reactor existing gas stream to recycle without that inert components accumulate excessively in a corresponding circuit.
  • Multicomponent mixture with, for example, hydrogen, carbon dioxide and / or methane.
  • material problems can be avoided by excessive carbon monoxide.
  • This is, for example, what is known as metal dusting, that is to say a form of high-temperature corrosion, which may occur at, for example, about 300 to 850.degree.
  • Corresponding measures are therefore advantageously taken when a preheating of a corresponding gas mixture is made to the temperatures mentioned.
  • the carbon monoxide is partially converted in the component mixture using a Wasserergasshift to carbon dioxide.
  • the process used in the context of the present invention may in particular also comprise the provision of the synthesis gas by means of suitable reactions.
  • steam reforming dry reforming, autothermal reforming and partial oxidation
  • An appropriate provision of the synthesis gas advantageously also comprises the treatment and / or conditioning of the synthesis gas and / or an insert used to provide the synthesis gas, for example by desulfurization, compression, heat integration, the condensation of process water and / or carbon dioxide separation. Also, such steps help to provide a synthesis gas having optimum composition for the present invention.
  • An appropriate provision of the synthesis gas advantageously also comprises the treatment and / or conditioning of the synthesis gas and / or an insert used to provide the synthesis gas, for example by desulfurization, compression, heat integration, the condensation of process water and / or carbon dioxide separation. Also, such steps help to provide a synthesis gas having optimum composition for the present invention.
  • the stoichiometric number SN is calculated from the mole fractions x of hydrogen, carbon dioxide and
  • Carbon monoxide to SN (x H2 - x CO2) / (x CO + x CO2).
  • the synthesis gas may in addition to hydrogen and carbon monoxide in particular also 0 to 20 mole percent carbon dioxide.
  • the methane content can be up to 10 or up to 20 mole percent. Further components are advantageously at most 10 mole percent, contain at most 5 mole percent or at most 1 mole percent.
  • the stated stoichiometric number range and the stated contents are influenced by feeds, returns and the like. The values given apply to the synthesis gas supplied to the methanol synthesis reactor and the corresponding ones
  • the ethanol direct synthesis in the context of the present invention is carried out catalytically, in particular as explained above.
  • the ethanol direct synthesis reactor (s) are therefore designed for catalytic ethane direct synthesis using a rhodium, manganese, ruthenium, iron, palladium, platinum or any combination of said catalyst and optionally one or more other materials.
  • the present invention also extends to a plant for the production of ethanol from synthesis gas, with an ethanol direct synthesis reactor equipped with a catalyst suitable for direct conversion of carbon monoxide
  • a methanol synthesis reactor which is equipped with a catalyst which is designed to react carbon monoxide with hydrogen and / or from carbon dioxide with hydrogen to methanol as the main product.
  • means are provided which are adapted to
  • Methanol synthesis reactor taken component mixture at least partially unseparated the Ethanoldirektsynthesereaktor.
  • a corresponding system for implementing a method is set up, as has been explained above, and has corresponding means.
  • the features and advantages explained above are therefore expressly referred to.
  • FIG. 1 illustrates a method according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a method according to an embodiment of the invention
  • FIG. 1 thus relate to a corresponding installation in the same way.
  • a hydrocarbon-rich feed stream a is fed to one or more synthesis reactors 1 for the production of synthesis gas or other technical equipment and corresponding process steps.
  • a steam reforming, a dry reforming, an autothermal reforming and a partial oxidation can be used to provide synthesis gas.
  • combinations of these reactions are possible, such as the
  • a corresponding provision of the synthesis gas advantageously also comprises the conditioning and / or conditioning of the
  • Synthesis gas and / or one used to provide the synthesis gas use, for example, by desulfurization, compression, heat integration, the condensation of process water and / or carbon dioxide separation. All explained method steps can also be used in the context of the method 100.
  • other material streams for example steam or oxygen, can also be used as required.
  • a synthesis gas stream b is provided, which is fed to a methanol synthesis reactor 2.
  • a methanol synthesis reactor 2 For technical details regarding the methanol synthesis reactor 2, in particular the reaction conditions and the catalysts used, reference is made to the cited technical literature and the above explanations.
  • the methanol synthesis reactor 2 a stream is removed c containing unreacted components of the synthesis gas of the stream b and methanol and by-products of the methanol synthesis. This is fed, in particular together with a recycle stream d explained below, to an ethanol direct synthesis reactor 3.
  • the ethanol direct synthesis reactor 3 may be adapted for catalytic ethanol direct synthesis using a rhodium, manganese, ruthenium, iron, palladium, platinum or a combination of any of said metals and optionally one or more other catalyst materials.
  • the Ethanoldirektsynthesereaktor 3 leaves a stream e, in addition to ethanol by-products of the ethanol direct synthesis and unreacted components of the synthesis gas or unreacted and reacted components from the stream contains c or d.
  • Ethanoldirektsynthesereaktors 3 where the stream e is supplied, is separated from this, for example, a methanol-rich stream f, which at least partially executed as a product stream from the process and / or at least partially used as the recycle stream d.
  • a methanol-rich stream f which at least partially executed as a product stream from the process and / or at least partially used as the recycle stream d.
  • Stream d and f the same composition. Furthermore, an ethanol-rich stream g and a water-rich stream h can be separated.
  • the one or more separators 4 may operate using known separation principles, for example, distillation, condensing, absorptive, and the like.
  • a residual current i Downstream of the one or more separators 5 remains a residual current i, which may still contain, for example, hydrogen, methane, carbon monoxide and carbon dioxide.
  • the carbon monoxide contained in the residual stream i can
  • All components can, as already explained, separated and used in a suitable manner, for example as recycling streams.

Abstract

The invention relates to a method (100) for producing of ethanol from synthesis gas using an ethanol direct synthesis gas reactor (3) which is equipped with a catalyst and which is designed to directly convert carbon monoxide and hydrogen and/or carbon dioxide and hydrogen into ethanol as a main product. According to the invention, the synthesis gas is initially fed to a methanol synthesis reactor (2) which is equipped with a catalyst and which is designed to convert carbon monoxide and hydrogen into methanol as a main product, and a component mixture extracted from the methanol synthesis reactor (2) is guided at least in a non-separated part to the ethanol direct synthesis gas reactor (3). The invention also relates to a corresponding installation.

Description

Beschreibung Verfahren und Anlage zur Herstellung von Ethanol  Description Process and plant for the production of ethanol
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Ethanol aus Synthesegas gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. The invention relates to a process and a plant for the production of ethanol from synthesis gas according to the preambles of the independent claims.
Stand der Technik State of the art
Ein Überblick über Eigenschaften, Herstellung und Verwendung von Ethanol findet sich in gängigen Nachschlagewerken, beispielsweise im Artikel "Ethanol" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Onlineveröffentlichung 15. Oktober 201 1 , DOI: 10, 20.10, 2002/14356007.a09_587.pub2. An overview of the properties, production and use of ethanol can be found in popular reference works, for example in the article "Ethanol" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, published online October 15, 201 1, DOI: 10, 20.10, 2002 / 14356007.a09_587.pub2.
Die Herstellung von Ethanol erfolgt derzeit überwiegend fermentativ aus Biomasse. Neben Biomasse kann auch Synthesegas fermentativ zu Ethanol umgesetzt werden. Entsprechende Verfahren werden auch als Gasfermentation bezeichnet und sind beispielsweise bei Brown, R.C.: "Biorenewable Resources: Engineering New Products from Agriculture", Arnes, Iowa State Press, 2008, beschrieben. The production of ethanol is currently predominantly fermentative from biomass. In addition to biomass, synthesis gas can also be converted to ethanol by fermentation. Corresponding processes are also referred to as gas fermentation and are described, for example, in Brown, R.C .: "Biorenewable Resources: Engineering New Products from Agriculture", Arnes, Iowa State Press, 2008.
Die chemische Synthese von Ethanol aus Synthesegas ist ebenfalls bekannt. Sie kann beispielsweise über das Intermediat Methanol erfolgen, das anschließend zu Ethanol und ggf. anderen höheren Alkoholen homologisiert wird. Entsprechende Verfahren sind in der US 4,882,360 A und der US 2013/0123377 A1 offenbart. Eine weitere Route ist die Umsetzung von Methanol zu Essigsäure und die anschließende Hydrierung der Essigsäure zu Ethanol. Beispiele hierfür sind der sogenannte TCX- und der sogenannte SaaBre-Prozess. Die Herstellung von Ethanol durch Carbonylierung von Methanol oder die Hydratisierung von Ethylen ist ebenfalls bekannt. The chemical synthesis of ethanol from synthesis gas is also known. It can be carried out, for example, via the intermediate methanol, which is then homologated to ethanol and possibly other higher alcohols. Corresponding methods are disclosed in US 4,882,360 A and US 2013/0123377 A1. Another route is the conversion of methanol to acetic acid and the subsequent hydrogenation of acetic acid to ethanol. Examples include the so-called TCX and the so-called SaaBre process. The production of ethanol by carbonylation of methanol or the hydration of ethylene is also known.
Auch die chemische Direktsynthese von Ethanol aus Synthesegas, basierend auf Katalysatorsystemen mit den Elementen Rhodium, Ruthenium, Cobalt und/oder Eisen, ist möglich. Die vorliegende Erfindung betrifft entsprechende Verfahren. Ein Überblick über die Katalysatoren findet sich bei Subramani, S.K. und Gangwal: "A Review of Recent Literature to Search for an Efficient Catalytic Process for the Conversion of Syngas to Ethanol", Energy & Fuels 22, 814-839, 2008. Ein entsprechender Katalysator, der relativ selektiv Ethanol und insbesondere kaum höhere Alkohole erzeugt, ist bei Hu et al., "Conversion of Biomass-Derived Syngas to Alcohols and C2 Oxygenates using Supported Rh Catalysts in a MicroChannel Reactor", Catalysis Today 120, 90-95, 2007, beschrieben. Also, the direct chemical synthesis of ethanol from synthesis gas, based on catalyst systems with the elements rhodium, ruthenium, cobalt and / or iron, is possible. The present invention relates to corresponding methods. An overview of the catalysts can be found in Subramani, SK and Gangwal: "A Review of Recent Literature to Search for an Efficient Catalytic Process for the Conversion of Syngas to Ethanol", Energy & Fuels 22, 814-839, 2008. A corresponding catalyst which produces relatively selective ethanol and in particular hardly higher alcohols is disclosed in Hu et al., "Conversion of Biomass-Derived Syngas to Alcohols and C2 Oxygenates using Supported Rh Catalysts in a MicroChannel Reactor", Catalysis Today 120, 90-90. 95, 2007.
Ein Problem bei der Direktsynthese von Ethanol ist, dass der Umsatz des A problem with the direct synthesis of ethanol is that the sales of the
Synthesegases und auch die Selektivität zu Ethanol relativ gering sind. Auch sind die eingesetzten Katalysatorsysteme sind durch den Einsatz von Edelmetallen, vor allem Rhodium, sehr teuer. Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, bekannte Verfahren zur Herstellung von Ethanol aus Synthesegas zu verbessern. Synthesis gas and the selectivity to ethanol are relatively low. Also, the catalyst systems used are very expensive by the use of precious metals, especially rhodium. The present invention therefore has the object to improve known processes for the production of ethanol from synthesis gas.
Offenbarung der Erfindung Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Ethanol aus Synthesegas mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der nachfolgenden Beschreibung. Vorteile der Erfindung DISCLOSURE OF THE INVENTION This object is achieved by a process and a plant for the production of ethanol from synthesis gas having the features of the independent patent claims. Embodiments are each the subject of the dependent claims and the following description. Advantages of the invention
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es besonders vorteilhaft ist, Synthesegas nicht direkt einem Ethanoldirektsynthesereaktor zur Direktsynthese von Ethanol zuzuführen, sondern das Synthesegas zunächst teilweise in einem Vorreaktor in Form eines Methanolsynthesereaktors umzusetzen und dort Methanol herzustellen. Auf diese Weise kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung insgesamt ein gesteigerter Synthesegasumsatz erzielt werden. Dies ist unerwartet, da zunächst zu vermuten gewesen wäre, dass durch den Einsatz eines zusätzlichen The present invention is based on the finding that it is particularly advantageous not to supply synthesis gas directly to an ethanol direct synthesis reactor for the direct synthesis of ethanol, but to partially react the synthesis gas initially in a prereactor in the form of a methanol synthesis reactor and to produce methanol there. In this way, in the context of the present invention as a whole an increased synthesis gas conversion can be achieved. This is unexpected, since initially it would have been suspected that by using an additional
Methanolsynthesereaktors die Kosten und der Aufwand des Verfahrens deutlich erhöht worden wären ohne dass diese Kosten und diesen Aufwand rechtfertigende vorteilhafte Effekte zu verzeichnen gewesen wären. Wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch erkannt wurde und nachfolgend erläutert wird, werden die möglicherweise höheren Kosten mehrerer Synthesereaktoren durch die damit erzielbaren Vorteile mehr als aufgewogen. Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zur Herstellung von Ethanol aus Synthesegas unter Verwendung eines Ethanoldirektsynthesereaktors vor, der mit einem Katalysator ausgestattet ist, der zur direkten Umsetzung von Kohlenmonoxid mit Wasserstoff und/oder von Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Ethanol als Hauptprodukt ausgebildet ist. Unter einem "Synthesegas" wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Gasgemisch verstanden, dass zumindest überwiegend Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält. Genaueres ist unten angegeben. Im Rahmen der Methanol synthesis reactor, the costs and effort of the process would have been significantly increased without these costs and this expense would have been justified beneficial effects. However, as has been recognized in the context of the present invention and explained below, the potentially higher costs of several synthesis reactors are more than offset by the advantages that can be achieved therewith. The present invention proposes a process for the production of ethanol from synthesis gas using an ethanol direct synthesis reactor equipped with a catalyst designed to directly convert carbon monoxide with hydrogen and / or carbon dioxide with hydrogen to ethanol as the main product. In the context of the present invention, a "synthesis gas" is understood to mean a gas mixture which contains at least predominantly carbon monoxide and hydrogen. More details are given below. As part of the
vorliegenden Erfindung kommt die eingangs erwähnte Direktsynthese von Ethanol zum Einsatz. Dies bedeutet, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung Ethanol zumindest zum Teil ohne Bildung von abtrennbaren Intermediaten aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff synthetisiert wird. Möglicherweise bei der Direktsynthese von Ethanol gebildete Intermediate reagieren zumindest teilweise, insbesondere noch am Present invention, the above-mentioned direct synthesis of ethanol is used. This means that in the context of the present invention, ethanol is synthesized at least in part without the formation of removable intermediates from carbon monoxide and hydrogen. Possibly formed in the direct synthesis of ethanol intermediates react at least partially, especially still on
Katalysator, sofort weiter zu Ethanol und können daher nicht abgetrennt werden. Ein Verfahren zur Direktsynthese von Ethanol unterscheidet sich daher von den eingangs erwähnten Verfahren zur zweistufigen Synthese über Methanol oder Essigsäure, die als gesondert handhabbare und insbesondere abtrennbare Zwischenprodukte gebildet und erst anschließend weiter umgesetzt werden. Catalyst, immediately to ethanol and therefore can not be separated. A process for the direct synthesis of ethanol therefore differs from the above-mentioned process for the two-stage synthesis of methanol or acetic acid, which are formed as separately handled and especially separable intermediates and then further reacted.
Es ist vorgesehen, dass das Synthesegas zunächst einem Methanolsynthesereaktor, der mit einem Katalysator ausgestattet ist, der zur Umsetzung von Kohlenmonoxid mit Wasserstoff und/oder von Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Methanol als Hauptprodukt ausgebildet ist, zugeführt wird, und dass ein dem Methanolsynthesereaktor entnommenes Komponentengemisch zumindest zum Teil ungetrennt dem It is envisaged that the synthesis gas is first a methanol synthesis reactor, which is equipped with a catalyst which is designed to convert carbon monoxide with hydrogen and / or carbon dioxide with hydrogen to methanol as the main product is supplied, and that a methanol synthesis reactor extracted component mixture at least partly unseparated
Ethanoldirektsynthesereaktor zugeführt wird. Der Methanolsynthesereaktor ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung also direkt stromauf des Ethiloldirektsynthesereaktor is supplied. The methanol synthesis reactor is therefore in the context of the present invention directly upstream of the
Ethanoldirektsynthesereaktors angeordnet und ein Produktstrom des  Ethanoldirektsynthesereaktors arranged and a product stream of
Methanolsynthesereaktors wird ohne Trennung dem Ethanoldirektsynthesereaktor zugeführt. Es kann jedoch zwischen dem Methanolsynthesereaktor und dem Methanol synthesis reactor is fed without separation to the ethanol direct synthesis reactor. However, it can be between the methanol synthesis reactor and the
Ethanoldirektsynthesereaktor rückgeführtes Methanol eingespeist werden. Ferner kann ggf. rückgeführtes oder frisch eingesetztes Kohlendioxid eingespeist werden. Damit umfasst das dem Ethanoldirektsynthesereaktor zugeführte Komponentengemisch, bis auf beispielsweise durch Weiterreaktionen verursachte Veränderungen, zumindest sämtliche Komponenten des dem Methanolsynthesereaktor entnommenen Ethanol direct synthesis reactor recycled methanol can be fed. Furthermore, optionally recirculated or freshly used carbon dioxide can be fed. Thus, the component mixture supplied to the ethanol direct synthesis reactor comprises at least all components of the methanol synthesis reactor, apart from changes caused, for example, by further reactions
Komponentengemischs. Dies schließt aber nicht aus, dass Anteile des dem Component mixture. However, this does not exclude that shares of the
Methanolsynthesereaktor entnommenen Komponentengemischs ohne stoffliche Trennung zwischen den genannten Synthesereaktoren ausgeschleust werden können. Vorteilhafterweise erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch keine aktive Druckbeeinflussung zwischen den Synthesereaktoren, also keine Verdichtung oder Entspannung. Eine Temperaturbeeinflussung, beispielsweise durch Abkühlung oder Erwärmung, kann jedoch auch im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein. Methanol synthesis reactor extracted component mixture without material Separation between the mentioned synthesis reactor can be discharged. Advantageously, in the context of the present invention, no active pressure influencing between the synthesis reactors, so no compression or relaxation. However, a temperature influence, for example by cooling or heating, may also be provided within the scope of the invention.
Der Fachmann kennt Ethanoldirektsynthesereaktoren, die mit einem Katalysator ausgestattet sind, der zur direkten Umsetzung bzw. Direktsynthese von The person skilled in the art is familiar with ethanol direct synthesis reactors equipped with a catalyst suitable for the direct conversion or direct synthesis of
Kohlenmonoxid mit Wasserstoff und/oder von Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Ethanol als Hauptprodukt ausgebildet ist, aus dem eingangs erwähnten Stand der Technik und kann einen entsprechenden Katalysator daher gezielt und ohne Schwierigkeiten auswählen. Details zu entsprechenden Katalysatoren sind auch unten angegeben. Ist hierbei davon die Rede, dass der Katalysator "zur direkten Umsetzung von Carbon monoxide with hydrogen and / or of carbon dioxide with hydrogen to form ethanol as the main product, from the above-mentioned prior art and can therefore select a corresponding catalyst targeted and without difficulty. Details of corresponding catalysts are also given below. Is this the case that the catalyst "for the direct implementation of
Kohlenmonoxid mit Wasserstoff und/oder von Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Ethanol als Hauptprodukt ausgebildet ist", sei hierunter verstanden, dass unter Einfluss des Katalysators eine direkte Umsetzung von Kohlenmonoxid mit Wasserstoff zu Ethanol ohne Bildung von abtrennbaren Zwischenprodukten erfolgt, wie bereits zuvor erläutert. Carbon monoxide is formed with hydrogen and / or of carbon dioxide with hydrogen to ethanol as the main product ", is understood hereunder that under the influence of the catalyst, a direct reaction of carbon monoxide with hydrogen to ethanol takes place without the formation of separable intermediates, as already explained above.
Eine Direktsynthese von Ethanol schließt die Bildung anderer Verbindungen nicht aus. So kann bei der Direktsynthese von Ethanol auch Methanol in nicht unerheblichen Mengen gebildet werden. Eines der Hauptprodukte der Direktsynthese ist jedoch Ethanol. Unter einem Hauptprodukt einer Synthese wird dabei hier ein Produkt verstanden, das einen Molanteil von mehr als 10%, insbesondere mehr als 10%, mehr als 20%, mehr als 30%, mehr als 40%, mehr als 50%, mehr als 60%, mehr als 70%, mehr als 80% oder mehr als 90%, bezogen auf alle in der Synthese gebildetenDirect synthesis of ethanol does not preclude the formation of other compounds. Thus, methanol can also be formed in not insignificant amounts in the direct synthesis of ethanol. However, one of the main products of direct synthesis is ethanol. A main product of a synthesis is here understood to mean a product which has a molar fraction of more than 10%, in particular more than 10%, more than 20%, more than 30%, more than 40%, more than 50%, more than 60% %, more than 70%, more than 80% or more than 90%, based on all formed in the synthesis
Produkte, umfasst. Werden beispielsweise in einer Direktsynthese von Ethanol 50% Ethanol und 50% Methanol gebildet, handelt es sich bei dem gebildeten Ethanol noch immer um ein bzw. eines der Hauptprodukte der Synthese. Bei der im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzten Direktsynthese von Ethanol wird auch Methanol gebildet, vorzugsweise aber nur geringe Mengen an anderen, d.h. höheren, Alkoholen. Diese bilden also vorzugsweise nur Nebenprodukte. Es bilden sich jedoch ggf. nicht unerhebliche Mengen an Methan. Das jeweils gebildete Produktspektrum hängt wesentlich vom eingesetzten Katalysator ab. Ist hier davon die Rede, dass ein Gemisch "überwiegend" eine oder mehrere Komponenten enthält, sei darunter verstanden, dass das Gemisch die eine oder die mehreren Komponenten zu mindestens 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% oder 99% enthält. Products, includes. If, for example, 50% ethanol and 50% methanol are formed in a direct synthesis of ethanol, the ethanol formed is still one or one of the main products of the synthesis. In the case of the direct synthesis of ethanol used in the context of the present invention, methanol is also formed, but preferably only small amounts of other, ie higher, alcohols. These therefore preferably form only by-products. However, if necessary, not inconsiderable amounts of methane are formed. The particular product spectrum formed depends essentially on the catalyst used. Here is the speech that a mixture "predominantly" contains one or more components, is below understood that the mixture contains the one or more components to at least 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% or 99%.
Methanolsynthesereaktoren, die mit einem Katalysator ausgestattet sind, der zur Umsetzung von Kohlenmonoxid mit Wasserstoff und/oder von Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Methanol als Hauptprodukt ausgebildet ist, kennt der Fachmann ebenfalls aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus dem Artikel "Methanol" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Onlineausgabe 15. Oktober 2012, DOI: 10.1002/14356007.a16_465.pub3, Abschnitt 4.2, "Catalysts". Für einen Methanol synthesis reactors, which are equipped with a catalyst which is designed to convert carbon monoxide with hydrogen and / or carbon dioxide with hydrogen to methanol as the main product, the skilled worker also known from the prior art, for example from the article "methanol" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Online Edition October 15, 2012, DOI: 10.1002 / 14356007.a16_465.pub3, Section 4.2, "Catalysts". For one
Katalysator, der "zur Umsetzung von Kohlenmonoxid mit Wasserstoff und/oder von Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Methanol als Hauptprodukt ausgebildet ist", gilt das Obige entsprechend. Unter Einsatz eines entsprechenden Katalysators wird Methanol als Hauptprodukt im erläuterten Sinn gebildet, jedoch nicht oder nur kaum Ethanol. Ethanol wird vorzugsweise nur in einem molaren Anteil von höchstens 1 %, 0,5% oder 0,01 %, bezogen auf die gesamten Produkte, gebildet. Damit grenzt sich ein entsprechender Katalysator von den Katalysatoren zur Direktsynthese von Ethanol ab, die Ethanol als Hauptprodukt und ferner Methanol in nicht unerheblichen Mengen liefern. In beiden Fällen reagiert auch Kohlendioxid mit Wasserstoff, wobei auch hier entweder Ethanol oder Methanol als Hauptprodukt entsteht. Weitere Details zu den in entsprechenden Reaktoren ablaufenden Reaktionen werden nachfolgend erläutert. Catalyst, which is "designed to convert carbon monoxide with hydrogen and / or carbon dioxide with hydrogen to methanol as the main product", the above applies accordingly. Using an appropriate catalyst, methanol is formed as the main product in the illustrated sense, but not or only slightly ethanol. Ethanol is preferably formed only in a molar proportion of at most 1%, 0.5% or 0.01% based on the total products. This distinguishes a corresponding catalyst from the catalysts for the direct synthesis of ethanol, which provide ethanol as the main product and also methanol in significant amounts. In both cases, carbon dioxide also reacts with hydrogen, with either ethanol or methanol being the main product. Further details on the reactions taking place in corresponding reactors are explained below.
Ein Ethanoldirektsynthesereaktor, wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, kann beispielsweise bei einem Druck von 20 bis 100 bar und einer Temperatur von 200 bis 300 °C betrieben werden. Typische Bedingungen und Katalysatoren sind in eingangs zitierten Literatur angegeben. Die chemischen An ethanol direct synthesis reactor, as can be used in the context of the present invention, can be operated, for example, at a pressure of 20 to 100 bar and a temperature of 200 to 300 ° C. Typical conditions and catalysts are given in the cited literature. The chemical
Reaktionen, die typischerweise an einem Katalysatorsystem für die Direktsynthese von Ethanol aus Synthesegas ablaufen, sind: Reactions typically occurring on a catalyst system for the direct synthesis of ethanol from synthesis gas are:
Ethanolbildung: 4 H2 + 2 CO - CH3CH2OH + H20 Ethanol formation: 4 H 2 + 2 CO - CH 3 CH 2 OH + H 2 O
Methanbildung: 3 H2 + CO CH4 + H20 Methane formation: 3 H 2 + CO CH 4 + H 2 O
Methanolbildung: 2 H2 + CO CH3OH Methanol formation: 2 H 2 + CO CH 3 OH
Wassergasshift: H20 + CO - C02 + H2 Water gas shift: H 2 0 + CO - C0 2 + H 2
Ethanbildung: 5 H2 + 2 CO - C2H6 + 2 H20 Je nach eingesetztem Katalysator wird ein Teil des gebildeten Methanols und des im Eintrittsstrom des jeweiligen Synthesereaktors enthaltenen Methanols zu Ethanol und höheren Alkoholen umgesetzt: Ethane formation: 5 H 2 + 2 CO - C 2 H 6 + 2 H 2 O Depending on the catalyst used, part of the methanol formed and the methanol present in the inlet stream of the respective synthesis reactor are converted to ethanol and higher alcohols:
CH3OH + CO + 2 H2 - CH3CH2OH + H20 CH 3 OH + CO + 2H 2 --CH 3 CH 2 OH + H 2 0
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird in dem Methanolsynthesereaktor ein Katalysator eingesetzt, der zu einer entsprechenden Umsetzung ausgebildet ist. Durch die Verwendung eines dem Ethanolsynthesereaktor vorgeschalteten In the context of the present invention, a catalyst is used in the methanol synthesis reactor, which is formed into a corresponding reaction. By using an ethanol synthesis reactor upstream
Methanolsynthesereaktors kann daher die Gesamtausbeute an Ethanol gesteigert werden. Der Ethanolsynthesereaktor kann kleiner ausgebildet werden und benötigt geringere Mengen von teuren und begrenzt verfügbaren Edelmetallkatalysatoren. Ein Methanolsynthesereaktor, wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, kann beispielsweise bei einem Druck von 20 bis 100 bar und einer Temperatur von 180 bis 280 °C betrieben werden. Ein Teil des Synthesegases setzt sich in dem Methanolsynthesereaktor zu Methanol um; zusätzlich läuft die Wassergas-Shiftreaktion ab:  Methanol synthesis reactor, therefore, the overall yield of ethanol can be increased. The ethanol synthesis reactor can be made smaller and requires smaller amounts of expensive and limited available noble metal catalysts. A methanol synthesis reactor, as it can be used in the context of the present invention, for example, at a pressure of 20 to 100 bar and a temperature of 180 to 280 ° C are operated. A portion of the synthesis gas converts to methanol in the methanol synthesis reactor; In addition, the water gas shift reaction takes place:
CO + 2 H2 ^ CH3OH CO + 2H 2 ^ CH 3 OH
C02 + 3 H2 ^ CH3OH + H20 C02 + 3 H 2 ^ CH 3 OH + H 2 O
CO + H20 ^ C02 + H2 Die genannten Reaktionen sind gleichgewichtslimitiert und es wird nur ein geringer Teil des Synthesegases umgesetzt. Der Umsatz von Kohlenmonoxid liegt je nach  CO + H20 ^ C02 + H2 The reactions mentioned are equilibrium-limited and only a small part of the synthesis gas is converted. The conversion of carbon monoxide is depending on
Bedingungen und Gaszusammensetzung ungefähr bei 30%. Conditions and gas composition approximately at 30%.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, mit anderen Worten, eine verbesserte Reaktorverschaltung zur Synthese von Ethanol aus Synthesegas. Durch die In other words, the subject of the present invention is an improved reactor connection for the synthesis of ethanol from synthesis gas. By the
Vorschaltung eines Methanolsynthesereaktors vor einen Ethanoldirektsynthesereaktor kann der Synthesegasumsatz insgesamt gesteigert werden, weil ein Teil des  Vorschschaltung a Methanolsynthesereaktors before a Ethanoldirektsynthesereaktor the total synthesis gas sales can be increased because a part of the
Synthesegases in dem Methanolsynthesereaktor zu Methanol umgesetzt wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung lässt sich die Raum-Zeit-Ausbeute bei der Ethanoldirektsynthese gegenüber bekannten Verfahren steigern. Der Ethanoldirektsynthesereaktor kann daher deutlich kleiner als in herkömmlichen Verfahren zur Ethanoldirektsynthese ausgebildet werden. Durch die Verkleinerung des Ethanoldirektsynthesereaktors können bei gleichen Synthesegasumsatz Synthesis gas is converted in the methanol synthesis reactor to methanol. In the context of the present invention, the space-time yield in the ethanol direct synthesis can be increased in comparison to known processes. Of the Ethanol direct synthesis reactor can therefore be formed significantly smaller than in conventional methods for ethanol direct synthesis. By reducing the Ethanoldirektsynthesereaktors can at the same synthesis gas sales
Investitionskosten eingespart werden bzw. kann bei gleichen Investitionskosten der Synthesegasumsatz und damit die Energieeffizienz einer entsprechenden Anlage gesteigert werden. Investment costs can be saved or can be increased with the same investment costs of synthesis gas sales and thus the energy efficiency of a corresponding system.
Grundsätzlich ist für Verfahren, die eine Umsetzung von Synthesegas umfassen, bekannt, nicht umgesetzte Komponenten erneut einer entsprechenden Umsetzung in einem Synthesereaktor zuzuführen, also Recycleströme einzusetzen. Dies erfordert jedoch stromab des Synthesereaktors die möglichst selektive Abtrennung der rückzuführenden Komponenten. Sich inert verhaltende Komponenten sollten dabei überwiegend nicht in einem entsprechenden Recyclestrom enthalten sein, da sie sich anderenfalls in einem durch die Rückführung gebildeten Kreislauf anreichern könnten. Da typischerweise aber vergleichsweise große Mengen an nicht umgesetzten In principle, for processes which comprise a conversion of synthesis gas, it is known to re-supply unreacted components to a corresponding reaction in a synthesis reactor, that is to say to use recycle streams. However, this requires the most selective separation of the components to be recycled downstream of the synthesis reactor. In this case, inertly behaving components should predominantly not be contained in a corresponding recycle stream, since otherwise they could accumulate in a cycle formed by the recycle. Because typically but comparatively large amounts of unreacted
Komponenten stromab eines Synthesereaktors vorliegen, müssen in einer Components downstream of a synthesis reactor must be in one
entsprechenden Trennung sehr große Gasvolumina bearbeitet werden. Zudem ist die Abtrennung nur der rückzuführenden Komponenten häufig aufwendig. Beispielsweise sind im vorliegenden Fall stromab des Ethanoldirektsynthesereaktor eine Aminwäsche zur Entfernung von Kohlendioxid, eine Trocknung und eine Tieftemperaturtrennung zur Abtrennung von Methan erforderlich. Sämtliche Trennprozesse sind bei schlechterer Gesamtumsetzung für höhere, bei besserer Gesamtumsetzung hingegen für geringere Gasvolumina auszulegen. Weil im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine bessere Gesamtumsetzung erzielt wird und damit die stromab des corresponding separation very large volumes of gas can be processed. In addition, the separation of only the components to be recycled is often expensive. For example, in the present case downstream of the ethanol direct synthesis reactor, amine scrubbing to remove carbon dioxide, drying and cryogenic separation to remove methane are required. All separation processes are to be interpreted in the case of poorer overall conversion for higher, with better overall conversion, however, for lower gas volumes. Because in the context of the present invention, a better overall conversion is achieved, and thus the downstream of the
Ethanoldirektsynthesereaktors zu bearbeitenden Restmengen an Synthesegas kleiner sind, ist eine entsprechende Trennung daher einfacher. Ethanoldirektsynthesereaktors to be processed residual amounts of synthesis gas are smaller, a corresponding separation is therefore easier.
Auf diese Weise ergibt sich neben dem Vorteil des kleiner und kostengünstiger ausführbaren Ethanoldirektsynthesereaktors der Vorteil, dass die eingesetzten Trenneinrichtungen kleiner und kostengünstiger ausgeführt werden können. Durch die bessere Gesamtumsetzung des Synthesegases verbleibt letztlich eine geringere Menge an nicht umgesetzten Komponenten stromab des In this way, in addition to the advantage of the small and inexpensive executable Ethanoldirektsynthesereaktors the advantage that the separators used can be made smaller and cheaper. Due to the better overall conversion of the synthesis gas ultimately remains a smaller amount of unreacted components downstream of the
Ethanoldirektsynthesereaktors. Daher ist hier eine geringere Menge an Gas trenntechnisch zu bearbeiten. Da die Methanolsynthese, aber auch die Ethanoldirektsynthese, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt, deutlich exotherm sind, kann durch die Verwendung eines kleineren Ethanoldirektsynthesereaktors mit vorgeschaltetem Methanolsynthesereaktor anstelle nur eines größeren Synthesereaktors eine besonders vorteilhafte Temperaturkontrolle erzielt werden, da Wärme jeweils individuell und auch stromab der jeweiligen Synthesereaktoren abgeführt werden kann. Dies spiegelt sich in einer nochmals höheren Effektivität der Synthesereaktoren wieder und auch in reduzierten Kosten, da beispielsweise die Rohre der als Ethanol direct synthesis reactor. Therefore, here is a smaller amount of gas separation technology to work. Since the methanol synthesis, but also the ethanol direct synthesis, which is used in the present invention, are clearly exothermic, a particularly advantageous temperature control can be achieved by using a smaller Ethanoldirektsynthesereaktors with upstream methanol synthesis reactor instead of only a larger synthesis reactor, since each heat individually and Also downstream of the respective synthesis reactor can be discharged. This is reflected in an even higher efficiency of the synthesis reactors again and also in reduced costs, since, for example, the pipes as
Synthesereaktoren verwendeten Rohrbündelreaktoren jeweils optimal ausgelegt und temperiert werden können. Synthesis reactors used tube bundle reactors can each be optimally designed and tempered.
Im Rahmen der in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Ethanoldirektsynthese, die wie eingangs erläutert durchgeführt werden kann, wird Methanol als Nebenprodukt gebildet und liegt daher in einem dem Ethanoldirektsynthesereaktor entnehmbaren Komponentengemisch vor. Weiteres Methanol in diesem Komponentengemisch ist Methanol aus dem Methanolsynthesereaktor, das in dem Ethanoldirektsynthesereaktor nicht umgesetzt wurde. Entsprechendes Methanol kann daher aus dem dem In the context of the ethanol direct synthesis used in the present invention, which can be carried out as explained above, methanol is formed as a by-product and is therefore present in a component mixture which can be taken from the ethanol direct synthesis reactor. Further methanol in this component mixture is methanol from the methanol synthesis reactor, which was not reacted in the ethanol direct synthesis reactor. Corresponding methanol can therefore from the
Ethanoldirektsynthesereaktor entnommenen Komponentengemisch abgetrennt werden. Zur Erhöhung der Ethanolausbeute kann dieses Methanol dem Ethanoldirektsynthesereaktor removed component mixture can be separated. To increase the ethanol yield, this methanol can the
Ethanoldirektsynthesereaktor wieder zugeführt werden. Wie erwähnt, wird je nach eingesetztem Katalysator ein Teil des in dem Ethanoldirektsynthesereaktor gebildeten Methanols und des im Eintrittsstrom des Ethanoldirektsynthesereaktors enthaltenen Methanols zu Ethanol und ggf. höheren Alkoholen umgesetzt. Alternativ dazu kann das Methanol auch als Produkt gewonnen werden. Die vorliegende Erfindung schafft in dieser Variante ein Verfahren zur kombinierten Erzeugung von Ethanol und Methanol. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren mit nur einem Ethanoldirektsynthesereaktor ist dabei das bei der Abtrennung zu bearbeitende Gasvolumen jeweils deutlich reduziert, die Abtrennung somit einfacher und kostengünstiger. Vorteilhafterweise werden aus dem Komponentengemisch aus dem Ethanoldirektsynthesereaktor be fed back. As mentioned, depending on the catalyst used, a portion of the methanol formed in the ethanol direct synthesis reactor and the methanol present in the inlet stream of the ethanol direct synthesis reactor are converted to ethanol and optionally higher alcohols. Alternatively, the methanol can also be recovered as a product. The present invention provides in this variant a process for the combined production of ethanol and methanol. In contrast to known methods with only one Ethanoldirektsynthesereaktor while the gas volume to be processed in the separation is significantly reduced in each case, the separation thus easier and less expensive. Advantageously, from the component mixture of the
Ethanoldirektsynthesereaktor ein oder mehrere Nebenprodukte der Methanol- und/oder der Ethanoldirektsynthese und/oder eine oder mehrere nicht umgesetzte Komponenten des Synthesegases abgetrennt. Dies ist aus dem mehrfach erwähnten Grund vorteilhaft, weil an dieser Stelle aufgrund der verbesserten Gesamtumsetzung verringerte Volumina zu bearbeiten sind. Das oder wenigstens eines der weiteren Nebenprodukte und/oder die oder wenigstens eines der weiteren nicht umgesetzten Komponenten des Synthesegases können je nach Verwertbarkeit zumindest zum Teil in das Verfahren, d.h. in den Ethanoldirektsynthesereaktor one or more by-products of the methanol and / or the ethanol direct synthesis and / or one or more unreacted components of the synthesis gas separated. This is advantageous for the reason mentioned several times, because reduced volumes have to be processed at this point due to the improved overall conversion. The or at least one of the further by-products and / or the or at least one of the further unreacted components of the synthesis gas can, depending on the usability, at least partly in the process, ie in the
Methanolsynthesereaktor oder den Ethanoldirektsynthesereaktor, zurückgeführt und dort genutzt werden. Die Nutzung kann stofflich, d.h. in einem Prozesstrom, dessen Komponenten zu Methanol bzw. Ethanol umgesetzt werden, aber auch energetisch, beispielsweise durch Verfeuern von Methan, erfolgen. Insgesamt ergibt sich im Methanol synthesis reactor or the ethanol direct synthesis reactor, recycled and used there. The use can be material, i. in a process stream whose components are converted to methanol or ethanol, but also energetically, for example by burning methane done. Overall results in the
Rahmen der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, Teile eines stromab des Under the present invention, the possibility of parts of a downstream of the
Ethanoldirektsynthesereaktor vorliegenden Gasstroms zu rezyklieren, ohne dass sich Inertkomponenten übermäßig in einem entsprechenden Kreislauf anreichern. Ethanol direct synthesis reactor existing gas stream to recycle without that inert components accumulate excessively in a corresponding circuit.
Insbesondere im Falle des Einsatzes eines der im Folgenden erläuterten Verfahren zur Bereitstellung des Synthesegases, in das Methan, ggf. mit Spuren an Wasserstoff und Kohlenmonoxid, zurückgeführt wird, kann es auch vorteilhaft sein, wenn stromab des oder der Ethanoldirektsynthesereaktoren Kohlenmonoxid unter Verwendung einer Wassergasshift zum Teil zu Kohlendioxid umgesetzt wird. Dies kann vor oder nach einer entsprechenden Abtrennung und auch in einem abgetrennten In particular, in the case of using one of the methods explained below for providing the synthesis gas, is returned to the methane, optionally with traces of hydrogen and carbon monoxide, it may also be advantageous if downstream of the or the ethanol direct synthesis reactors carbon monoxide using a water gas shift to Part is converted to carbon dioxide. This can be done before or after an appropriate separation and also in a separate
Mehrkomponentengemisch mit beispielsweise Wasserstoff, Kohlendioxid und/oder Methan erfolgen. Auf diese Weise lassen sich Werkstoffprobleme durch zu hohe Kohlenmonoxidgehalte vermeiden. Hierbei handelt es sich beispielsweise um sogenanntes Metal Dusting, also eine Form der Hochtemperaturkorrosion, die bei beispielsweise ca. 300 bis 850 °C auftreten kann. Entsprechende Maßnahmen werden also vorteilhafterweise dann ergriffen, wenn eine Vorwärmung eines entsprechenden Gasgemischs auf die genannten Temperaturen vorgenommen wird. Vorteilhafterweise wird also das Kohlenmonoxid in dem Komponentengemisch unter Verwendung einer Wassergasshift zum Teil zu Kohlendioxid umgesetzt. Multicomponent mixture with, for example, hydrogen, carbon dioxide and / or methane. In this way, material problems can be avoided by excessive carbon monoxide. This is, for example, what is known as metal dusting, that is to say a form of high-temperature corrosion, which may occur at, for example, about 300 to 850.degree. Corresponding measures are therefore advantageously taken when a preheating of a corresponding gas mixture is made to the temperatures mentioned. Advantageously, therefore, the carbon monoxide is partially converted in the component mixture using a Wasserergasshift to carbon dioxide.
Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte Verfahren kann insbesondere auch die Bereitstellung des Synthesegases durch geeignete Reaktionen umfassen.The process used in the context of the present invention may in particular also comprise the provision of the synthesis gas by means of suitable reactions.
Insbesondere können im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Dampfreformierung, eine Trockenreformierung, eine autotherme Reformierung und eine partielle Oxidation zum Einsatz kommen. Insbesondere kann eine Dampfreformierung mit In particular, in the context of the present invention, steam reforming, dry reforming, autothermal reforming and partial oxidation can be used. In particular, a steam reforming with
Kohlendioxidimport in den und/oder stromab des Reformierreaktors erfolgen. Zu den genannten Verfahren sei auf einschlägige Fachliteratur wie den Artikel "Gas Production" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Onlineveröffentlichung 15. Dezember 2006, DOI: 10.1002/14356007.a12_169. pub2, verwiesen. Dampf- und Trockenreformierung unterscheiden sich insbesondere durch die eingesetzte Carbon dioxide import into and / or downstream of the reforming take place. As regards the abovementioned methods, reference should be made to relevant specialist literature such as the article "Gas Production "in Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, published online December 15, 2006, DOI: 10.1002 / 14356007.a12_169., Pub2, and steam reforming and dry reforming differ, in particular, from the one used
Dampfmenge, die bei der Dampfreformierung bei mehr als dem Doppelten der eingesetzten Kohlenstoff menge liegt. Bei der Trockenreformierung liegt die eingesetzte Dampfmenge deutlich darunter. Auch Kombinationen dieser Reaktionen sind möglich, wie beispielsweise die Parallelschaltung von Dampfreformierung und partieller Oxidation oder die sequentielle Verschaltung von Dampfreformierung und autothermer Reformierung. Auf diese Weise kann ein Synthesegas mit für die vorliegende Erfindung optimaler Zusammensetzung bereitgestellt werden. Steam quantity, which is more than twice the amount of carbon used in the steam reforming. In dry reforming, the amount of steam used is significantly lower. Combinations of these reactions are also possible, such as the parallel connection of steam reforming and partial oxidation or the sequential interconnection of steam reforming and autothermal reforming. In this way, a synthesis gas with optimum composition for the present invention can be provided.
Eine entsprechende Bereitstellung des Synthesegases umfasst vorteilhafterweise ferner die Aufbereitung und/oder Konditionierung des Synthesegases und/oder eines zur Bereitstellung des Synthesegases verwendeten Einsatzes, beispielsweise durch Entschwefelung, Verdichtung, Wärmeintegration, die Kondensation von Prozesswasser und/oder eine Kohlendioxidabscheidung. Auch derartige Schritte tragen dazu bei, ein Synthesegas mit für die vorliegende Erfindung optimaler Zusammensetzung bereitzustellen. Eine entsprechende Bereitstellung des Synthesegases umfasst vorteilhafterweise ferner die Aufbereitung und/oder Konditionierung des Synthesegases und/oder eines zur Bereitstellung des Synthesegases verwendeten Einsatzes, beispielsweise durch Entschwefelung, Verdichtung, Wärmeintegration, die Kondensation von Prozesswasser und/oder eine Kohlendioxidabscheidung. Auch derartige Schritte tragen dazu bei, ein Synthesegas mit für die vorliegende Erfindung optimaler Zusammensetzung bereitzustellen. An appropriate provision of the synthesis gas advantageously also comprises the treatment and / or conditioning of the synthesis gas and / or an insert used to provide the synthesis gas, for example by desulfurization, compression, heat integration, the condensation of process water and / or carbon dioxide separation. Also, such steps help to provide a synthesis gas having optimum composition for the present invention. An appropriate provision of the synthesis gas advantageously also comprises the treatment and / or conditioning of the synthesis gas and / or an insert used to provide the synthesis gas, for example by desulfurization, compression, heat integration, the condensation of process water and / or carbon dioxide separation. Also, such steps help to provide a synthesis gas having optimum composition for the present invention.
Ein entsprechendes Synthesegas mit geeigneter Zusammensetzung weist An appropriate synthesis gas of suitable composition has
beispielsweise eine Stöchiometriezahl von zwei oder mehr, insbesondere 2 bis 5, beispielsweise von 2,5 bis 3,5 oder von 3 bis 4, auf. Die Stöchiometriezahl SN errechnet sich aus den Molanteilen x von Wasserstoff, Kohlendioxid und for example, a stoichiometric number of two or more, in particular 2 to 5, for example from 2.5 to 3.5 or from 3 to 4, on. The stoichiometric number SN is calculated from the mole fractions x of hydrogen, carbon dioxide and
Kohlenmonoxid zu SN = (x H2 - x C02)/(x CO + x C02). Das Synthesegas kann neben Wasserstoff und Kohlenmonoxid insbesondere auch 0 bis 20 Molprozent Kohlendioxid enthalten. Der Methangehalt kann bis zu 10 oder bis zu 20 Molprozent betragen. Weitere Komponenten sind vorteilhafterweise zu höchstens 10 Molprozent, höchstens 5 Molprozent oder höchstens 1 Molprozent enthalten. Der genannte Stöchiometriezahlbereich und die genannten Gehalte werden durch Zuspeisungen, Rückführungen und dergleichen beeinflusst. Die genannten Werte gelten für das dem Methanolsynthesereaktor zugeführte Synthesegas und die entsprechenden Carbon monoxide to SN = (x H2 - x CO2) / (x CO + x CO2). The synthesis gas may in addition to hydrogen and carbon monoxide in particular also 0 to 20 mole percent carbon dioxide. The methane content can be up to 10 or up to 20 mole percent. Further components are advantageously at most 10 mole percent, contain at most 5 mole percent or at most 1 mole percent. The stated stoichiometric number range and the stated contents are influenced by feeds, returns and the like. The values given apply to the synthesis gas supplied to the methanol synthesis reactor and the corresponding ones
Komponenten, die dem Ethanoldirektsynthesereaktor zugeführt werden. Stromab der Synthesegaserzeugung können auch andere Stöchiometriezahlen vorliegen. Unter Verwendung eines derartigen Synthesegases können im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders hohe Ausbeuten sichergestellt werden. Die Ethanoldirektsynthese im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgt katalytisch, insbesondere wie eingangs erläutert. Der oder die Ethanoldirektsynthesereaktoren sind daher zur katalytischen Ethanoldirektsynthese unter Verwendung eines Rhodium, Mangan, Ruthenium, Eisen, Palladium, Platin oder eine beliebige Kombination der genannten und optional eines oder mehrerer weiterer Materialien aufweisenden Katalysators eingerichtet. Components supplied to the ethanol direct synthesis reactor. Downstream of syngas production, other stoichiometric numbers may also be present. Using such a synthesis gas, particularly high yields can be ensured in the context of the present invention. The ethanol direct synthesis in the context of the present invention is carried out catalytically, in particular as explained above. The ethanol direct synthesis reactor (s) are therefore designed for catalytic ethane direct synthesis using a rhodium, manganese, ruthenium, iron, palladium, platinum or any combination of said catalyst and optionally one or more other materials.
Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch auf eine Anlage zur Herstellung von Ethanol aus Synthesegas, mit einem Ethanoldirektsynthesereaktor, der mit einem Katalysator ausgestattet ist, der zur Direktumsetzung von Kohlenmonoxid mit The present invention also extends to a plant for the production of ethanol from synthesis gas, with an ethanol direct synthesis reactor equipped with a catalyst suitable for direct conversion of carbon monoxide
Wasserstoff und/oder von Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Ethanol als Hauptprodukt ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist ein Methanolsynthesereaktor vorgesehen, der mit einem Katalysator ausgestattet ist, der zur Umsetzung von Kohlenmonoxid mit Wasserstoff und/oder von Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Methanol als Hauptprodukt ausgebildet ist. Ferner sind Mittel vorgesehen, die dafür eingerichtet sind, das Hydrogen and / or formed of carbon dioxide with hydrogen to ethanol as the main product. According to the invention, a methanol synthesis reactor is provided, which is equipped with a catalyst which is designed to react carbon monoxide with hydrogen and / or from carbon dioxide with hydrogen to methanol as the main product. In addition, means are provided which are adapted to
Synthesegas zunächst dem Methanolsynthesereaktor zuzuführen und ein dem First supply synthesis gas to the methanol synthesis reactor and a the
Methanolsynthesereaktor entnommenes Komponentengemisch zumindest zum Teil ungetrennt dem Ethanoldirektsynthesereaktor zuzuführen.  Methanol synthesis reactor taken component mixture at least partially unseparated the Ethanoldirektsynthesereaktor.
Vorteilhafterweise ist eine entsprechende Anlage zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet, wie es zuvor erläutert wurde, und weist entsprechende Mittel auf. Auf die oben erläuterten Merkmale und Vorteile wird daher ausdrücklich verwiesen. Advantageously, a corresponding system for implementing a method is set up, as has been explained above, and has corresponding means. The features and advantages explained above are therefore expressly referred to.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, die eine Ausführungsform der Erfindung und deren technischen Hintergrund näher veranschaulichen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, which illustrate an embodiment of the invention and its technical background in more detail. Brief description of the drawings
Figur 1 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. FIG. 1 illustrates a method according to an embodiment of the invention.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Detailed description of the drawings
In Figur 1 ist ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung FIG. 1 shows a method according to an embodiment of the invention
veranschaulicht und insgesamt mit 100 bezeichnet. Mit 1 bis 4 sind dabei sowohl Verfahrensschritte als auch zu deren Realisierung verwendete technische illustrated and generally designated 100. With 1 to 4 are both process steps as well as used for their realization technical
Einrichtungen bezeichnet. Die Erläuterungen zu Figur 1 betreffen damit eine entsprechende Anlage in gleicher weise. Facilities called. The explanations regarding FIG. 1 thus relate to a corresponding installation in the same way.
In dem Verfahren 100 wird ein kohlenwasserstoffreicher Einsatzstrom a einem oder mehreren Synthesereaktoren 1 zur Erzeugung von Synthesegas bzw. weiteren technischen Einrichtungen und entsprechenden Verfahrensschritten zugeführt. In process 100, a hydrocarbon-rich feed stream a is fed to one or more synthesis reactors 1 for the production of synthesis gas or other technical equipment and corresponding process steps.
Wie bereits erwähnt, können im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Bereitstellung von Synthesegas beispielsweise eine Dampfreformierung, eine Trockenreformierung, eine autotherme Reformierung und eine partielle Oxidation zum Einsatz kommen. Auch Kombinationen dieser Reaktionen sind möglich, wie beispielsweise die As already mentioned, in the context of the present invention, for example, a steam reforming, a dry reforming, an autothermal reforming and a partial oxidation can be used to provide synthesis gas. Also, combinations of these reactions are possible, such as the
Parallelschaltung von Dampfreformierung und partieller Oxidation oder die sequentielle Verschaltung von Dampfreformierung und autothermer Reformierung. Eine entsprechende Bereitstellung des Synthesegases umfasst, wie ebenfalls erwähnt, vorteilhafterweise ferner die Aufbereitung und/oder Konditionierung des Parallel connection of steam reforming and partial oxidation or the sequential interconnection of steam reforming and autothermal reforming. A corresponding provision of the synthesis gas, as also mentioned, advantageously also comprises the conditioning and / or conditioning of the
Synthesegases und/oder eines bei zur Bereitstellung des Synthesegases verwendeten Einsatzes, beispielsweise durch Entschwefelung, Verdichtung, Wärmeintegration, die Kondensation von Prozesswasser und/oder eine Kohlendioxidabscheidung. Sämtliche erläuterten Verfahrensschritte können auch im Rahmen des Verfahrens 100 eingesetzt werden. Neben dem Einsatzstrom a können auch weitere Stoffströme, beispielsweise Dampf oder Sauerstoff, je nach Bedarf zum Einsatz kommen.  Synthesis gas and / or one used to provide the synthesis gas use, for example, by desulfurization, compression, heat integration, the condensation of process water and / or carbon dioxide separation. All explained method steps can also be used in the context of the method 100. In addition to the feed stream a, other material streams, for example steam or oxygen, can also be used as required.
Es wird ein Synthesegasstrom b bereitgestellt, der einem Methanolsynthesereaktor 2 zugeführt wird. Zu technischen Details bezüglich des Methanolsynthesereaktors 2, insbesondere die Reaktionsbedingungen und die verwendeten Katalysatoren, sei auf die zitierte Fachliteratur und die obigen Erläuterungen verwiesen. A synthesis gas stream b is provided, which is fed to a methanol synthesis reactor 2. For technical details regarding the methanol synthesis reactor 2, in particular the reaction conditions and the catalysts used, reference is made to the cited technical literature and the above explanations.
Dem Methanolsynthesereaktor 2 wird ein Stoffstrom c entnommen, der nicht umgesetzte Komponenten des Synthesegases des Stoffstroms b sowie Methanol und Nebenprodukte der Methanolsynthese enthält. Dieser wird, insbesondere zusammen mit einem unten erläuterten Recyclestrom d, einem Ethanoldirektsynthesereaktor 3 zugeführt. Wie erwähnt, kann der Ethanoldirektsynthesereaktor 3 zur katalytischen Ethanoldirektsynthese unter Verwendung eines Rhodium, Mangan, Ruthenium, Eisen, Palladium, Platin oder eine Kombination beliebiger der genannten Metalle und ggf. eines oder mehrerer weiterer Materialien aufweisenden Katalysators eingerichtet sein. Den Ethanoldirektsynthesereaktor 3 verlässt ein Stoffstrom e, der neben Ethanol Nebenprodukte der Ethanoldirektsynthese und nicht umgesetzte Komponenten des Synthesegases bzw. nicht umgesetzte und umgesetzte Komponenten aus dem Stoffstrom c bzw. d enthält. The methanol synthesis reactor 2, a stream is removed c containing unreacted components of the synthesis gas of the stream b and methanol and by-products of the methanol synthesis. This is fed, in particular together with a recycle stream d explained below, to an ethanol direct synthesis reactor 3. As mentioned, the ethanol direct synthesis reactor 3 may be adapted for catalytic ethanol direct synthesis using a rhodium, manganese, ruthenium, iron, palladium, platinum or a combination of any of said metals and optionally one or more other catalyst materials. The Ethanoldirektsynthesereaktor 3 leaves a stream e, in addition to ethanol by-products of the ethanol direct synthesis and unreacted components of the synthesis gas or unreacted and reacted components from the stream contains c or d.
In einer oder mehreren Trenneinrichtungen 4 stromab des In one or more separators 4 downstream of the
Ethanoldirektsynthesereaktors 3, der der Stoffstrom e zugeführt wird, wird aus diesem beispielsweise ein methanolreicher Stoffstrom f abgetrennt, der zumindest zum Teil als Produktstrom aus dem Verfahren ausgeführt und/oder zumindest zum Teil als der Recyclestrom d eingesetzt werden kann. Im dargestellten Beispiel haben der  Ethanoldirektsynthesereaktors 3, where the stream e is supplied, is separated from this, for example, a methanol-rich stream f, which at least partially executed as a product stream from the process and / or at least partially used as the recycle stream d. In the example shown have the
Stoffstrom d und f dieselbe Zusammensetzung. Ferner können ein ethanolreicher Stoffstrom g und ein wasserreicher Stoffstrom h abgetrennt werden. Die eine oder die mehreren Trenneinrichtungen 4 kann bzw. können unter Verwendung bekannter Trennprinzipien arbeiten, beispielsweise destillativ, kondensativ, absorptiv und dergleichen. Stream d and f the same composition. Furthermore, an ethanol-rich stream g and a water-rich stream h can be separated. The one or more separators 4 may operate using known separation principles, for example, distillation, condensing, absorptive, and the like.
Stromab der einen oder der mehreren Trenneinrichtungen 5 verbleibt ein Reststrom i, der beispielsweise noch Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid enthalten kann. Das in dem Reststrom i enthaltene Kohlenmonoxid kann Downstream of the one or more separators 5 remains a residual current i, which may still contain, for example, hydrogen, methane, carbon monoxide and carbon dioxide. The carbon monoxide contained in the residual stream i can
beispielsweise vor oder nach Abtrennung aus dem Reststrom m einer Wassergasshift unterworfen werden. Sämtliche Komponenten können, wie bereits erläutert, abgetrennt und in geeigneter Weise, beispielsweise auch als Recycleströme, genutzt werden. For example, be subjected to a water gas shift before or after separation from the residual stream m. All components can, as already explained, separated and used in a suitable manner, for example as recycling streams.

Claims

Patentansprüche  claims
Verfahren (100) zur Herstellung von Ethanol aus Synthesegas unter Verwendung eines Ethanoldirektsynthesereaktors (3), der mit einem Katalysator ausgestattet ist, der zur Direktumsetzung von Kohlenmonoxid mit Wasserstoff und/oder von Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Ethanol als Hauptprodukt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Synthesegas zunächst einem Process (100) for the production of ethanol from synthesis gas using an ethanol direct synthesis reactor (3) equipped with a catalyst designed to directly convert carbon monoxide with hydrogen and / or carbon dioxide with hydrogen to ethanol as the main product, characterized in that the synthesis gas first one
Methanolsynthesereaktor (2), der mit einem Katalysator ausgestattet ist, der zur direkten Umsetzung von Kohlenmonoxid mit Wasserstoff und/oder von Methanol synthesis reactor (2), which is equipped with a catalyst for direct conversion of carbon monoxide with hydrogen and / or of
Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Methanol als Hauptprodukt ausgebildet ist, zugeführt wird, und dass ein dem Methanolsynthesereaktor (2) entnommenes Komponentengemisch zumindest zum Teil ungetrennt dem Carbon dioxide is formed with hydrogen to methanol as the main product is supplied, and that the methanol synthesis reactor (2) taken component mixture at least partially unseparated the
Ethanoldirektsynthesereaktor (3) zugeführt wird. Ethanoldirektsynthesereaktor (3) is supplied.
Verfahren (100) nach Anspruch 1 , bei dem aus einem dem The method (100) of claim 1, wherein one of
Ethanoldirektsynthesereaktor (3) entnommenen Komponentengemisch Methanol abgetrennt und dem Ethanoldirektsynthesereaktor (3) wieder zugeführt wird. Ethanoldirektsynthesereaktor (3) removed component mixture separated methanol and fed back to the ethanol direct synthesis reactor (3).
Verfahren (100) nach Anspruch 2, bei dem aus dem Komponentengemisch aus dem Ethanoldirektsynthesereaktor (3) ein oder mehrere Nebenprodukte der Methanol- und/oder der Ethanoldirektsynthese und/oder eine oder mehrere nicht umgesetzte Komponenten des Synthesegases abgetrennt werden. Process (100) according to claim 2, in which one or more by-products of the methanol and / or the ethanol direct synthesis and / or one or more unreacted components of the synthesis gas are separated from the component mixture from the ethanol direct synthesis reactor (3).
Verfahren (100) nach Anspruch 3, bei dem das oder wenigstens eines der Nebenprodukte der Methanol- und/oder der Ethanoldirektsynthese und/oder die oder wenigstens eine der nicht umgesetzten Komponenten des Synthesegases zumindest zum Teil in das Verfahren (100) zurückgeführt werden. Process (100) according to claim 3, wherein the or at least one of the by-products of the methanol and / or the ethanol direct synthesis and / or the or at least one of the unreacted components of the synthesis gas are at least partly recycled to the process (100).
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Method (100) according to one of the preceding claims, in which the
Synthesegas unter Verwendung von Dampfreformierung, insbesondere mit Kohlendioxidimport in den oder stromab des Reformierreaktors, Synthesis gas using steam reforming, in particular with carbon dioxide import into or downstream of the reforming reactor,
Trockenreformierung, autothermer Reformierung und/oder partieller Oxidation bereitgestellt wird. Dry reforming, autothermal reforming and / or partial oxidation is provided.
6. Verfahren (100) nach Anspruch 5, bei dem die Bereitstellung des Synthesegases die Aufbereitung und/oder Konditionierung des Synthesegases und/oder eines zur Bereitstellung des Synthesegases verwendeten Einsatzes umfasst. 7. Verfahren (100) nach Anspruch 6, bei dem die Aufbereitung und/oder 6. The method (100) of claim 5, wherein the provision of the synthesis gas comprises the treatment and / or conditioning of the synthesis gas and / or an insert used to provide the synthesis gas. 7. The method (100) according to claim 6, wherein the preparation and / or
Konditionierung Entschwefelung, Verdichtung, Wärmeintegration, Kondensation von Prozesswasser und/oder Kohlendioxidabscheidung umfasst.  Conditioning includes desulfurization, densification, heat integration, condensation of process water and / or carbon dioxide capture.
8. Verfahren (100) nach einem der vorstehenden, bei dem das dem 8. The method (100) according to one of the preceding, wherein the the
Methanolsynthesereaktor (2) zugeführte Synthesegas und ein dem  Methanol synthesis reactor (2) supplied synthesis gas and a the
Ethanoldirektsynthesereaktor (3) zugeführtes Gasgemisch eine Stöchiometriezahl von zwei oder mehr aufweist.  Ethanoldirektsynthesereaktor (3) supplied gas mixture has a stoichiometric number of two or more.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the
Ethanoldirektsynthesereaktor (3) zur katalytischen Ethanoldirektsynthese unter Ethanoldirektsynthesereaktor (3) for the catalytic ethanol direct synthesis under
Verwendung eines Rhodium, Mangan, Ruthenium, Eisen oder einer Kombination der genannten und optional eines oder mehrerer weiterer Materialien Use of a rhodium, manganese, ruthenium, iron or a combination of said and optionally one or more other materials
aufweisenden Katalysators eingerichtet ist. 10. Anlage (100) zur Herstellung von Ethanol aus Synthesegas, mit einem  having arranged catalyst. 10. plant (100) for the production of ethanol from synthesis gas, with a
Ethanoldirektsynthesereaktor (3), der mit einem Katalysator ausgestattet ist, der zur Direktumsetzung von Kohlenmonoxid mit Wasserstoff und/oder von  Ethanol direct synthesis reactor (3) equipped with a catalyst suitable for the direct conversion of carbon monoxide with hydrogen and / or from
Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Ethanol als Hauptprodukt ausgebildet ist, gekennzeichnet durch einen Methanolsynthesereaktor (2), der mit einem Katalysator ausgestattet ist, der zur Umsetzung von Kohlenmonoxid mit  Carbon dioxide is formed with hydrogen to ethanol as the main product, characterized by a methanol synthesis reactor (2), which is equipped with a catalyst for reacting carbon monoxide with
Wasserstoff und/oder von Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Methanol als  Hydrogen and / or from carbon dioxide with hydrogen to methanol as
Hauptprodukt ausgebildet ist, durch Mittel, die dafür eingerichtet sind, das Synthesegas zunächst dem Methanolsynthesereaktor (2) zuzuführen und ein dem Methanolsynthesereaktor (2) entnommenes Komponentengemisch zumindest zum Teil unverändert dem Ethanoldirektsynthesereaktor (3) zuzuführen.  Main product is formed by means which are adapted to first supply the synthesis gas to the methanol synthesis reactor (2) and to supply a component mixture taken from the methanol synthesis reactor (2) at least partly unchanged to the ethanol direct synthesis reactor (3).
1 1 Anlage nach Anspruch 10, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eingerichtet ist. 1 1 system according to claim 10, which is adapted to carry out a method according to any one of claims 1 to 9.
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