Способ получения метанола Советский патент 1993 года по МПК C07C31/04 C07C29/15 C07C27/06 

и

Г0

Использование: в основном органическом синтезе. Сущность изобретения: продукт - метанол. 5Ф СНлО. Реагент 1; синтез-газ. Условия реакции: гидрировэние на неподвижном слое медно-цинкового катализатора в виде окислов пр 189,9-210°С, 9,2-24,4 МПа (на выходе слоя катализатора), обеспечивающих конденсацию метанола на катализаторе, объемная скорость синтез-газа 0,52-1,16 мл/ч г катализатора. Предпочтительно 0,08-13,94% от объема синтез-газа сконденсировавшегося метанола рециркули- руют на гидрирование. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к производству низших алканолов, в частности к усовершенствованному способу каталитического получения метанола.

Цель изобретения -упрощение процесса при одновременном снижении затрат.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения метанола путем гидрирования синтез-газа на неподвижном слое медно-цинкового катализатора в виде окислов при повышенных температуре и давлении и последующего выделения целевого продукта за счет того, что гидрирование осуществляют в условиях, обеспечивающих конденсацию метанола на катализаторе: при температуре 189,9- 210°С, давлении 9,2-24,4 МПа (на выходе слоя катализатора) и объемной скорости синтез-газа, равной 0,52-1,16 н л/ч г катализатора.

. В качестве исходного сырья предпочтительно используют синтез-газ, содержащий 10-60 об.% окиси углерода, 0-25 об.% двуокиси углерода и 25-75 об.% водорода. Синтез-газ может также содержать небольшие количества инертных компонентой.

Подходящими катализаторами для осуществления предлагаемого способа являются известные для синтеза метанола катализаторы, которые можно использовать в качестве неподвижного слоя. Предпочтительно используют катализаторы на основе цинка и меди, например катализатор, выпускаемый заявителем под торговым названием МК-101. Катализатор можно применять „в любом виде, например в виде частиц, гранул или таблеток, пригодных для формирования стандартного неподвижного слоя.

Состав применяемого катализатора на носителе может колебаться а следующих пределах, мас.%: 40-60 СиО, 15-30 ZnO,

-ж

стальное носитель (окись алюминия и граит).

Охлаждение слоя катализатора может существляться путем наружного охлаждеия реактора, что обеспечивает в основном зотермическую работу, или путем промеуточного охлаждения последовательно расположенных в одном или нескольких ректорах адиабатических слоев.

В определенных рабочих условиях температура в слое катализатора может превышать допустимый предел. Так, например, при пропускании богатого окисью углерода интез-газа через один слой катализатора высокие температуры на входе слоя, обусовленные высокой скоростью реакции, могут приводить к повреждениям или неприемлемой степени образования побочных продуктов. Для снижения скорости реакции и, следовательно, предотвращения нежелательных температур в определенных условиях может оказаться целесообразной подача в реакционную зону вместе с синтез- газом метанола.

Таким образом, развитие изобретения заключается в том, что часть сконденсировавшего метанола, получаемого в слое ката- лизатора - 0,08-13,94% от объема синтез-газа, отделяют от выходящего из слоя катализатора потока и рециркулируюг на вход слоя катализатора,

Рециркулируемый поток жидкого метанола не подлежит ни охлаждению, ни повторному нагреву. Его только упаривают перед подачей в реактор. Рецикл жидкого метанола лишь связан с небольшими затратами на повторное сжатие, так как метанол насосом подают в жидком виде.

Целевой жидкий.метанол выделяют из выходящего из слоя катализатора потока путем охлаждения и отделения от непррре- а тировавшего синтез-газа.

Условия реакции, в которых происходит конденсация метанола в слое.катализатора, зависят от конкретного состава подаваемого в.слой синтез-газа.

Так, например, давление, температура и/или объемная скорость газа на выходе слоя катализатора должны устанавливаться с таким расчетом, что в результате превышения точки росы реакционной смеси в слое катализатора образуется жидкий метанол.

Предлагаемый способ можно проводить в установке, схематически представленной на чертеже.

Синтез-газ подают по линии 1 и после нагрева в подогревателе 2 вводят в реактор 3. Реактор 3, содержащий неподвижный слой 4 катализатора марки МК-101, может

эксплуатироваться в изотермическом или адиабатическом режиме,

Температура, давления и объемная скорость синтез-газа доводятся до величин,

обеспечивающих конденсацию на частицах катализатора метанола, получаемого в реакторе 3.

Образующийся в реакторе 3 жидкий метанол вместе с непоооеагиоовэвшими синтез-газом и газообразным метанолом отводят по линии 5 и подают в сепаратор 6, в котором жидкий метанол отделяют от непрореагировавших газов и газообразного метанола. Газообразный метанол выводят

5 из сепаратора 6 через линию 7. Жидкий метанол выводят из сепаратора 6 через линию 8 и по линии 9 подают в размещенный в ней охладитель 10.

Газообразный метанол, отводимый по

0 линии 7, сжимают путем охлаждения в охладителе. 1 i и объединяют с жидким метанолом, подаваемым по линии 9. Объединенный поток жидкого метанола отводят по линии 12 после предварительного

5

газово-жидкостного разделения в сепараторе 13. Оставшиеся газы выводят из сепаратора 13 через линию 14. При необходимости небольшое количество жидкого метанола рециркулируют по линиям 8,15 в линию 1.

0 При этом жидкий метанол повторно сжимают при помощи насоса 16 и упаривают в подогревателе 2 перед его подачей вместе с синтез-газом в реактор 3.

. Предлагаемый способ далее поясняется

5 следующими примерами.

Пример 1, В реактор 3, работающий

. в изотермическом режиме,, подают 2,4 г

дробленого медно-цинкового катализатора

на носителе марки МК-101 состава, мас.%:

0 55 окиси меди и 23 окиси цинка, остальное окись алюминия и графит в качестве носителя. Затем подают 2,57 нл/ч синтез-газа состава, об.%: 66,51 Н2, 29,70 СО, 2,08 С02, 0,08 СНзОН, 1,62 Аг, что соответствует объ5 емной скорости, равной 1,07 нл/ч г катализатора. При температуре 189,9°С и давлении 9,5 МПа на выходе слоя катализатора получают целевой поток состава, об.%: 25,37 Н2, 5,46 СО, 4,06 С02, 60,63 СНзОН,

0 3,70 Аг и 0,78 Н20. Таким образом, конверсия содержащихся в синтез-газе окислов углерода до метанола составляет 86,57%. Содержание газовой фракции в выходящем из реактора потоке составляет 58,5%, что

5 свидетельствует о превышении точки росы реакционной смеси в слое катализатора.и, следовательно, о том, что имела место конденсация метанола на катализаторе.

Пример 2. Повторяют пример 1 с той.разницей, что в реактор подают

2,57 нл/ч синтез-газа состава, об.%: 66,37 Н2, 29,72 00,2,15-002,0,0804304, 1,64Аг, что соответствует объемной скорости 1,07 нл/ч г катализатора. При этом при температуре 210,0°С и давлении 9,5 МПа на выхо1 де слоя катализатора получается целевой поток состава, об.%: 19,22 Нг, 1,79 СО, 4,17 002, 69,57 СНзОН, 4,04 Аг и 1,21 Н20, Таким образом, конверсия содержащихся в синтез-газе окислов углерода до метанола составляет 92, 16%. Содержание газовой фракции в выходящем из реактора потоке составляет 58,2%, что свидетельствует о превышении точки росы реакционной смеси в слое катализатора и, следовательно, о том, что имела место конденсация метанола на катализаторе.

Пример 3. Реакцию проводят в охлаждаемом пилотном реакторе типа Да- удзерм, содержащем 3,32 кг применяемого в примере 1 катализатора марки МК-101, выполненного в виде гранул. В реактор подают 3,87 нм3/ч синтез-газа состава, об.%: 58,21 Н2, 25,20 СО, 1,70 СОа, 13,94 СНзОН, что соответствует объемной скорости 1,16 нл/ч г катализатора. Температуру поддерживают 194°С, а давление 9,2 МПа.

Выходящий из реактора поток имеет состав, об.%: 12,8 Н2, 4,62 СО, 3,04 С02И 80,64 СНзОН, что соответствует конверсии окислов углерода до метанола, равной 92,6%. Содержание газовой фракции в выходящем из реактора потоке составляет 31,45%, что свидетельствует о превышении точки росы реакционной смеси в слое катализатора и, следовательно, о том, что имела место конденсация метанола на катализаторе.

Пример 4. Повторяют пример 1 с той разницей, что применяют синтез-газ состава, об. %: 40,94 Н2, 37,25 СО, 21,02 С02, 0,08 СНзОН и 0,71 Аг, который подают в количестве 1,25 нл/ч, что соответствует объемной скорости 0,52 нл/ч г катализатора. При температуре 200°С и давлении 24,4 МПа на выходе слоя катализатора получается целевой поток состава, об.%: 20,05 Н2, 32,75 СО, 28,43 С02, 17,77 СНзОН, 0,98 Аг и 0,02 Н20. Таким образом, конверсия содержащихся в

синтез-газе окислов углерода до метанола составляет 22,54%. Содержание газовой фракции в выходящем из реактора потоке составляет 92,2%, что свидетельствует о

5 превышении точки росы реакционной смеси в слое катализатора и, следовательно, о том, что имела место конденсация метанола на катализаторе.

Пример 5. Повторяют пример 1 с той

0 разницей, что в реактор подают 1,53 нл/ч синтез-газа состава, об,%: 72,57 Н2, 17,34 СО, 7,55 С02. 0,08 СНзОН и 2,46 Аг, что соответствует объемной скорости 0,63 нл/ч г катализатора. При этом при

5 температуре 210,0°С и давлении 14,6 МПа на выходе слоя катализатора получается целевой поток состава, об.%: 43,72 Н2, 0,27 СО, 5,43 С02, 38,35 СНзОН, 4,34 Аг и 7,89 НаО. Таким образом, конверсия содержа0 щихся в синтез-газе окислов углерода до метанола составляет 87,32%. Содержание газовой фракции в выходящем из реактора потоке составляет 80,47%, что свидетельствует о превышении точки росы реакционной

5 смеси в слое катализатора и, следовательно, о том, что имела место конденсация метанола на катализаторе.

Формула изобретения

0 1. Способ получения метанола путем гидрирования синтез-газа на неподвижном слое медно-цкнкового катализатора в виде окислов на носителе при повышенной температуре и давлении и последующего выде5 ления целевого продукта, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью упрощения процесса при одновременном снижении его затрат, гидрирование осуществляют при температуре 189,9-210°С, давлении 9,2-24,4 МПа и

0 объемной скорости синтез-газа, равной 0,52-1,16 нл /ч-г катализатора.

5 образования побочных продуктов, сконденсированный метгнол рециркуяи- руют на гидрирование в количестве 0,08- 13,94% от объема синтез-газа.