[发明专利]用于生产甲醇的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产甲醇的方法和装置。

发明背景

将甲烷转化成甲醇的方法和装置是已知的。将甲烷汽相转化成合成气 (CO与H₂的混合物)，接着催化转化成甲醇是已知的，如Karavaev M.M.， Leonov B.E.，等“Technology of Synthetic Methanol(合成甲醇的技术)”， Moscow，“Chemistry”1984，72-125页公开的。然而，为了实现此过程，需 要提供复杂的装备、满足纯化气体的高要求、消耗大量的能量来获得合成 气以及其纯化、以及此过程具有相当多的间歇阶段。而且，对产量小于2000 吨/天的中小企业来说，这在经济上不可行。

俄罗斯专利No.2162460包括含烃气体源、用于压缩和加热气体的压缩 机和加热器以及带压缩机的含氧气体源。它还包括带有交替的混合区和反 应区的连续设置的反应器以及将含烃气体输送到反应器的第一混合区和 将含氧气体输送到每一个混合区的设备、用于由进入加热器加热的含烃气 体的冷的含烃气体流经由壁冷却反应混合物的回热式热交换器、冷却器- 冷凝器、用于分离废气和液态产物以及随后分离甲醇的部分冷凝器、用于 将废气输送到初始的含烃气体的管线、以及用于将废的含氧产物输送到反 应器的第一混合区的管线。

然而，在此装置中，由于热交换器固有的限制，不可能使含烃气体的 高度放热的氧化反应的热迅速排放。这导致需要减少供给的含烃气体的 量，以及还降低了含烃气体的转化程度。而且，即使采用氧作为氧化剂， 由于一氧化碳浓度的迅速增加，不可能提供含烃气体的有效重复循环。相 当部分的供给氧因CO氧化成CO₂而被浪费掉，这另外降低了初始的含烃 气体转化成有用产物的程度，并使反应混合物进一步过热。此装置还要求 燃烧额外量的初始含烃气体，以便提供液态产物精馏的应用需要。因为在 每一个反应器之后，需要冷却气体-液体混合物，以在下一个反应器之前 分离液态产物并随后加热，所以此装置相当复杂，且增加了部件的数目。

在专利文献RU2200731中公开了另外一种用于生产甲醇的方法和装 置，在该文献中，压缩的加热的含烃气体和压缩的含氧气体被引入连续设 置的反应器的混合区中，并通过用冷凝水冷却反应混合物，由可控的热敏 传感器来实现此反应，以便获得蒸汽，且通过逸出蒸汽的参数来调节反应 混合物的冷却程度，这些参数应用在液相产物精馏阶段。

其他专利文献，如美国专利US2196188；US2722553；US4152407； US4243613；US4530826；US5177279；US5959168和国际公开号 WO96/06901还公开了用于转化烃的解决方法。相信，可以进一步改进现 有的用于生产甲醇的方法和装置。

概述

因此，本发明的目的是提供一种用于生产甲醇的方法和装置，其进一 步改进了现有的方法和装置。

本教导内容的另一个特征是提供一种用于生产甲醇的方法和装置，其 可用于最少处理的气体和气体冷凝沉积物，且还可用于任何气体用户，如 发电厂、气体分配站和气体调压站(gas reducing station)、化学生产设施 等，或小型甲烷生产者(即煤矿、石油生产(燃烧(flare))、填埋场、农 场)。

与这些目的以及与将从下文变得显而易见的其他目的保持一致，简单 陈述，本发明的一个特征在于生产甲醇的方法，该方法包括步骤：将含烃 气体流输送到反应器中，将含氧气体输送到反应器中；通过所述含氧气体 的氧，在反应器中施行含烃气体的氧化；以及，在去除杂质和反应产物后， 将未反应的烃气体再循环入含烃气体流中，供进一步反应。

本教导内容的另一个特征是一种用于生产甲醇的装置，其具有用于接 收并使来自井或其他源中的含烃气体流与含氧气体反应的反应器，以通过 所述含氧气体的氧来在反应器中施行加热的含烃气体的氧化。该装置还具 有用于将非氧化性冷却剂输送到反应器中的设备，以在反应的稍后阶段， 与所述加热的含烃气体和所述含氧气体的混合物直接混合，来抑制甲醛的 进一步氧化和分解。接下来，处理未反应的含烃气体，以去除产物和污染 物，然后再循环回到含烃气体流中。可以在离井的预定距离处将反应副产 物，如CO₂注入地下，以增加井的输出。