CN1061027C - 一种低温两步合成甲醇反应分离一体化*** - Google Patents
一种低温两步合成甲醇反应分离一体化*** Download PDFInfo
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Abstract
一种低温两步合成甲醇反应分离一体化***,是由反应器、冷凝器(4)、甲醇补给器(5)、产品储罐(6)、单向阀(7)组成。本发明具有两段一体化反应器由两个反应区构成,两反应区温度可分别控制,使甲醇羰基化和甲酸甲酯氢解可同时在最佳温度下操作,既简化了反应器,在较温和条件(低温、低压)下得到了较高的CO单程转化率,易于连续操作,目前开发的各种催化剂均可应用于本反应器,而不受其活性温度的限制等特点。
Description
本发明属于一种低温两步合成甲醇反应分离一体化***。
甲醇是一种重要的基础化工原料,同时又是一种清洁的燃料,近年来甲醇生产愈来愈受到人们的重视。目前工业上甲醇由一氧化碳直接加氢制得。此反应是一个受热力学平衡限制的强放热反应,在目前工业操作条件(50大气压、250℃、H2∶CO=2)下,一氧化碳的理论单程转化率为50%,一氧化碳实际单程转化率只有6-12%。大量未反应气体的高压循环,增加了甲醇合成的成本。目前,合成甲醇研究的重点在于降低合成温度,提高一氧化碳的单程转化率,从而降低甲醇成本。
目前,低温两步合成甲醇的反应装置有双反应器***和单反应器(浆态床、鼓泡床等)***。双反应器***具有反应温度低,一氧化碳单程转化率较高,传热较好等优点。与此同时,存在一个较大的缺点,增加了设备投资及操作费用。单一反应器***使两步反应在一个反应器中同时进行,简化了反应器结构,降低了成本,是低温两步合成甲醇的一个重大改进。然而,单一反应器***也存在一些固有缺点,使其难以满足工业化的要求:1.在目前的催化水平下,由于甲醇羰基化和甲酸甲酯氢解的最佳操作温度不同,在单一反应器中两个反应不能同时在各自的最佳温度下进行,难以获得具有工业意义的时空收率;2.该过程是一三相(固相、液相和气相)反应过程,存在产物和催化剂(特别是产物与第一步羰基化均相催化剂)的分离问题;难以实现反应的连续化;3.原料气中大量高浓度CO与氢解催化剂的接触,加剧了催化剂的中毒。
本发明的发明目的是提供一种低温两步合成甲醇反应分离一体化***,该***能达到两个反应同时在各自的最佳温度下进行反应,产物和催化剂自然分离连续化生产。
本发明的发明目的是这样实现的,它是由反应器、冷凝器、产品储罐、甲醇补给器、单向阀组成,其特征在于反应器是由下部的鼓泡床第一反应区,中间的气相区和上部的固定床第二反应区构成,合成气进入鼓泡床,第一反应区进行甲醇羰基化反应,反应生成的气态甲酸甲酯及未反应的CO、H2经气相区进入固定床,第二反应区进行甲酸甲酯氢解反应,生成的气态甲醇及未反应的气体进入冷凝器,冷凝后的甲醇液体一部分经甲醇补给器、单向阀返回第一反应区以补充消耗的甲醇,另一部分进入产品储罐,未反应的气体可排空或重新进入第一反应区参加反应。
如上所述的进甲醇补给器与进产品储罐的管道相通,且交接口处高度与第一反应区的液面相同,用以维持第一反应区中溶液的液位。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
(1)两段一体化反应器由两个反应区构成,两反应区温度可分别控制,使甲醇羰基化和甲酸甲酯氢解可同时在最佳温度下操作,既简化了反应器,又提高了CO的单程转化率。
(2)第一反应区的反应为气液反应,第二反应区的反应为气固反应,产物与催化剂自然分离。
(3)进入第二反应区的反应气中CO浓度降低,减缓了氢解催化剂的中毒。
(4)易于连续操作。
(5)目前开发的各种催化剂均可应用于本反应器,而不受其活性温度的限制。本发明的实施例结合附图说明如下:
图1为本发明的反应步骤和反应器示意图。
如图所示,1是反应器下部的鼓泡床第一反应区,2是反应器中部的气相区,3是反应器上部的固定床第二反应区,4是冷凝器,5是甲醇补给器,6是产品储罐,7是单向阀,8是循环泵,9是合成气入口,10是尾气排放口,11是进甲醇补给器5管道与进产品贮罐6管道相通处,且该处与鼓泡床第一反应区1内的液面等高,以维持第一反应区1内的液位。
流速为100ml/min一定压力的原料(H2∶CO=2)由合成气入口9进入鼓泡床第一反应区1,在80℃、3.4MPa、甲醇钾溶液(以甲醇为溶剂)为催化剂的条件下进行甲醇羰基化反应,反应生成的气态甲酸甲酯及未反应的CO、H2经气相区2进入固定床第二反应区,在190℃、3.4MPa、Cu/Cr催化剂的条件下进行甲酸甲酯氢解反应,生成的气态甲醇与固体催化剂自然分离,气态甲醇和未反应的气体一同进入冷凝器4,冷凝为液体的甲醇一部分经甲醇补给器5、单向阀7返回第一反应区1,以补充其中消耗的甲醇,其余部分甲醇流入产品储罐6中,未反应的气体可从尾气排放口10排空,或经循环泵8进入鼓泡床第一反应区1内,用于增加其利用率。经测定,CO单程转化率为11.85%。
Claims (2)
1.一种低温两步合成甲醇反应分离一体化***,是由反应器、冷凝器(4)、甲醇补给器(5)、产品储罐(6)、单向阀(7)组成,其特征在于反应器是由下部的鼓泡床第一反应区(1)、中间的气相区(2)和上部的固定床第二反应区(3)构成,合成气进入鼓泡床第一反应区(1)进行甲醇羰基化反应,反应生成的气态甲酸甲酯及未反应的CO、H2经气相区(2)进入固定床第二反应区(3)进行甲酸甲酯氢解反应,生成的气态甲醇及未反应的气体进入冷凝器(4),冷凝后的甲醇液体一部分经补给器(5)、单向阀(7)返回第一反应区(1)以补充消耗的甲醇,另一部分进入产品储罐(5),未反应的气体可排空或重新进入第一反应区(1)参加反应。
2.根据权利要求1所述的一种低温两步合成甲醇反应分离一体化***,其特征在于所述的进甲醇补给器与进产品储罐的管道相通,且交接口处高度要与鼓泡床第一反应区(1)的液面相同。
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