[发明专利]制造甲醇的方法

说明书

本发明涉及从含氢气及碳的氧化物的合成气，通过在粒状含铜催化剂上，在20-120巴的压力和130-350℃的温度下的转化而制造甲醇的方法，其中合成气被通过串连的至少两个合成反应器。

这一制法在DE-A-4416425中作了描述。合成气首先通过一个绝热竖式反应器，然后通过一个水冷管式反应器。此竖式反应器和管式反应器均属于公知的催化法制造甲醇的工艺。

本发明的目的是提供一种基于管式反应器的不昂贵制法。利用这种制法，可以把水冷管式反应器设计得尽可能小。在上述制法中，根据本发明的下列各点，这一目的达到了：

a)将已预热到220-280℃的新鲜的和回收的合成气送到第一合成反应器中，在此反应器中，催化剂被提供在被作为冷却剂的水所包围的管中，而水在高压下是沸腾的，

b)在第一合成反应器中，被引入的碳的氧化物的40-80％被转化，含气体及甲醇蒸汽的第一混合物被抽出，

c)将第一混合物通过至少一个第二合成反应器，在其中，催化剂被合成气冷却，含气体及甲醇蒸气的第二混合物被从第二合成反应器抽出，第二混合物被冷却，而甲醇蒸汽被冷凝，及

d)将要被回收的合成气从含甲醇的冷凝液中分离出来，将至少一部分分离出来的合成气作为冷却剂通过第二合成反应器，而将该预热的合成气回转到第一反应器，在此反应器中，从外部来的新鲜合成气混合到被回收的合成气中去。

在第二合成反应器中，催化剂通常被作为冷却剂的合成气间接冷却。然而，直接冷却也是可能的，在那里，要被回收的合成气的一部分物流被分出，并加至来自第一反应器的第一混合物中，此混合物以此方式被冷却。

在根据本发明的制法中，第一合成反应器被设计成比仅有一个反应器的已知制法中的小很多。在根据本发明的制法中在水冷的第一反应中，可在相当高的温度下进行转化，因而能优越地生成高压水蒸汽流。在此同时，将第一混合物从第一反应器中在相当高温度下放出，不经中间冷却而直接送入第二合成反应器中。在用合成气进行逆向冷却的第二合成反应器中，出口邻近处的温度是颇低的，这有利于甲醇的合成。在第二反应器中，催化剂能在管中或室中提供，围绕着管或室流动着气态冷却剂。在第二反应器中，也可提供催化剂床，冷却管伸过此床，而合成气流经此管。第二反应器也可包含多个串联的分反应器。

导入第一合成反应器中的合成气最好含有15-40％体积新鲜合成气。由于新鲜合成气的含量相当高，故仅有相对少量合成气被回收，因而所需的压缩是不太昂贵的。

所用的催化剂是公知的而且是商业上可买到的。除了CuO以外，它们还能包含例如ZnO和Al₂O₃。

装在第一和第二反应器中的催化剂数量通常将是从3∶2至1∶4的重量比。此重量比优选为自1∶1至1∶3。因此，非常可能的是，第二反应器比第一反应器含更多的催化剂。结果是，催化剂的总量与在仅使用水冷管状反应器的已知甲醇合成法中所用的，大约相同或稍大。

在本发明方法的一优选实施方案中，在第二合成反应器中，导入第二反应器中的碳的氧化物有40-80％被转化。

因为第一合成反应器不需确保相当高的碳的氧化物转化，所以第一反应器可装入大量合成气，通常，第一反应器的气体负载为每小时和每m³催化剂为14,000-24,000Nm³。从第一合成反应器抽出的第一混合物通常含有4-10％体积甲醇蒸汽。从第二反应器抽出的第二混合物的温度大多情况下为130-240℃。

现参照下列附图对本制法的具体实施进行解释，其中

图1是本制法的流程图，

图2是两个合成反应器的简单设计图，而

图3是两个反应器的进一步变化图。

参看图1，新鲜的和回收的合成气的混合物通过管线(1)被导入第一合成反应器(2)中，此第一合成反应器是公知的管式反应器，在其中铜催化剂装在管(3)中。在高压下沸腾的水被用作冷却剂，它通过管线(4)被供应。沸水与蒸汽的混合物通过管线(5)抽出，并被送至未表示的公知的汽鼓中。进入反应器(2)的合成气已被预热到220-280℃，压力为20-120巴，主要是40-100巴。通过管线(5)抽出的冷却剂的温度通常为240-280℃。