DE102009046790A1 - Verfahren zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Benzin, aus Synthesegas - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Benzin, aus Synthesegas Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Benzinkohlenwasserstoffen durch den Umsatz von Synthesegas zu einer sauerstoffhaltigen Verbindung, wie Methanol und/oder Dimethylether in einem ersten Konverter und die weitere Umsetzung zu Kohlenwasserstoffen in einem zweiten Konverter. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass nicht umgesetztes Synthesegas in den ersten Konverter rückgeführt wird, leichte Kohlenwasserstoffe und nicht reagierte Komponenten des Synthesegases aus dem Produktstrom des zweiten Konverters in den ersten oder zweiten Konverter zurückgeführt wird. Die Rückführung dieser Komponenten erlaubt die Einstellung von Partialdrücken, insbesondere des Methanols im zweiten Konverter, wodurch die Produktqualität verbessert wird. Um die Produktqualität weiter zu verbessern, wird der Prozess bevorzugt unter isothermen Bedingungen und Bedingungen des nicht vollständigen Umsatzes gefahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Benzin, aus nicht kohlenwasserstoffhaltigen Verbindungen, insbesondere aus Synthesegas, welches Kohlenmonoxid und Wasserstoffenthält.
  • Stand der Technik.
  • Synthesegas, welches hauptsächlich ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff ist, kann aus verschiedenen leicht zugänglichen festen und gasförmigen Quellen des Kohlenstoffs und Wasserstoffs erzeugt werden. Der auf Grundlage von Synthesegas synthetisierte Kohlenwasserstoffrohstoff und die Motorenbrennstoffe sind reale Alternativen zu den Erdölkohlenwasserstoffen und in ihrer Qualität teilweise besser. Deshalb ist die Effektivität der Technologie zur Umsetzung von Synthesegas in Kohlenwasserstoffe seit vielen Jahren ein aktuelles Problem.
  • In der 1925 entwickelten Fischer-Tropsch-Synthese ( US 1,746,464 ) wird Synthesegas direkt -katalytisch zu Kohlenwasserstoffen umgesetzt.
  • Es ist bekannt, dass Benzin aus Synthesegas in zwei Stufen erzeugt werden kann: zunächst erfolgt die Synthese von Sauerstoffverbindungen (z. B. Methanol oder auch Dimethylether oder ein Gemisch beider Verbindungen), dann die Umwandlung der Sauerstoffverbindungen an einem zeolithhaltigen Katalysator in ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen. Durch die Firma „Mobil Oil” wurden einige Verfahren der Erzeugung von Benzin aus Synthesegas nach diesem Schema entwickelt. Beide Verfahrensstadien werden in wissenschaftlich-technischer und Patentliteratur beschrieben: die Synthese von Methanol wird zum Beispiel ausführlich im Buch von Karawajewa M. M. u. a. „Technologie des synthetischen Methanols", M.: Chimija, 1984, erläutert; die Synthese eines Gemisches aus Methanol und Dimethylether in US 3,894,102 ; die Synthese von Kohlenwasserstoffen aus Methanol und Dimethylether – in einer Übersicht von C. D. Chang, Catal. Rev.-Sci. Eng., v. 25, N1 (1983) und in US 4,404,414 aus 1983.
  • US 6,191,175 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Methanol bzw. Dimethylether. Dazu erfolgt zunächst die Synthese von Methanol aus Synthesegas, welches vorgewärmt in einen ersten Reaktor geführt wird. Das Reaktionsprodukt wird ggf. mit Synthesegas vermischt und nochmals in einem zweiten Reaktor umgesetzt, der entweder ebenfalls der Methanolsynthese oder der Synthese von Dimethylether dient. Um hohe Produktkapazitäten zu erzielen, wird das Verfahren bevorzugt adiabatisch geführt.
  • US 5,908,963 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Dimethylether. Das Produkt kann bis zu 20 Gew.-% Methanol und bis zu 20 Gew.-% Wasser enthalten. In einem ersten Prozessschritt wird in einem oder mehreren Reaktoren Synthesegas in ein Gasgemisch aus Dimethylether, Methanol und Wasser umgesetzt. Die verwendeten Katalysatoren haben sowohl eine Methanolsyntheseaktivität als auch die Fähigkeit zur Dehydratisierung von Methanol. Das Gasgemisch wird mittels mehrerer Destillations- und Waschschritte getrennt, um reinen Dimethylether zu erhalten.
  • Bei dem Verfahren der Umwandlung von Synthesegas in Benzin entsprechend US 3,894,102 (aus 1975) wird in der ersten Stufe der Kontakt des Synthesegases mit einem Katalysator, welcher aus einem Gemisch eines Methanolsynthesekatalysators und eines sauren Katalysators der Dehydratisierung besteht, bei einer Temperatur von 371°C unter Bedingungen zur Erzeugung eines Produkts, welches Dimethylether enthält, realisiert. In der zweiten Stufe wird der Kontakt von mindestens des Dimethylethers mit einem Zeolithkatalysator bei einer Temperatur von 288–454°C, einem Druck bis zu 21 MPa und einer Massengeschwindigkeit der Rohstoffzuspeisung von 0,5–1000 h–1 realisiert, wobei ein Produkt erzeugt wird, dessen organischer Teil vorzugsweise Benzin ist. Das Produkt der ersten Stufe kann direkt zur zweiten geleitet werden, oder es wird aufgetrennt, beispielsweise wird das Wasser abgetrennt (mit oder ohne Methanol), außerdem werden H2 und Kohlenmonoxid (nicht umgesetztes Synthesegas) abgetrennt, welche (möglicherweise nach Ausschleusung des CO2) zur ersten Stufe zurückgeführt werden.
  • Nach dem Stand der Technik wird der Prozess der Umwandlung von Methanol und Dimethylether, die in der Regel in der ersten Stufe synthetisiert werden, unter Bedingungen ihres fast vollständigen Umsatzes realisiert, wobei sich die Sauerstoffverbindungen im Wasser anreichern und es entsteht das Problem der Verwertung des Abwassers und/oder der Abtrennung der Sauerstoffverbindungen aus den wasserhaltigen Strömen, was wesentlich die ökonomischen Kennziffern des Prozesses verschlechtert.
  • In diesem Zusammenhang werden im Stand der Technik Prozesse der Umwandlung von Sauerstoffverbindungen in Kohlenwasserstoffe vorgeschlagen, welche das Problem durch das Aufrechterhalten eines Umsatzgrades des Rohstoffs auf einem Niveau von mehr als 99% lösen. Das aus dem Endprodukt abgetrennte Wasser wird von der Anlage weggeführt und der biologischen bzw. biochemischen Reinigung zugeführt.
  • US 4,814,535 (aus 1989) offenbart ein Verfahren der Erzeugung von Benzin aus sauerstoffhaltigen Verbindungen mit einer Anzahl von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Dabei wird der Umsatz des Rohstoffs auf einem Niveau von 99,9% gehalten, indem die Temperatur am Eintritt in den Reaktor stufenweise erhöht wird und der Rohstoffstrom verringert wird. Bei Absinken des Umsatzgrades unter 99,9% wird die Rohstoffzufuhr unterbrochen.
  • US 4,523,046 (aus 1985) offenbart ein Verfahren der Erzeugung von Benzin aus Methanol. Dabei wird der Katalysator in einzelnen Betten angeordnet und beim Kontakt des Rohstoffs mit dem Katalysatorbett wird ein Umsatzgrad des Rohstoffs von praktisch 100% erreicht. Bei Verringerung des Umsatzgrades wird der Rohstoff zum nächsten Katalysatorbett geleitet.
  • Zur Verbesserung des Herstellungsverfahrens von Benzin aus Synthesegas oder aus Methanol bzw. aus Methanol und Dimethylether (DME) werden nach dem Stand der Technik verschiedene Aspekte berührt, darunter die Temperaturkontrolle in der Zone der hochexothermen Umwandlung des Methanols bzw. DME in Kohlenwasserstoffe und die Benzinselektivität und -qualität, speziell der Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere der schweren Kohlenwasserstoffe, im hergestellten Benzin.
  • Die Temperaturkontrolle in der Zone der Umwandlung des Methanols bzw. DME in Kohlenwasserstoffe erfolgt mit Hilfe von verdünnenden Komponenten im Rohstoffstrom, die selbst nicht an der Reaktion teilnehmen. Im Verfahren nach US 4,035,430 (aus 1977) benutzt man dafür mindestens eine Verbindung aus C1- bis C5-Kohlenwasserstoffen und das gekühlte durolhaltige Produkt. Letztere Verbindung hat zusammen mit der Temperatur einen Einfluss auf die Ausbeute an aromatischen Kohlenwasserstoffen und den Gehalt der darin enthaltenen Fraktionen an BTX (Benzol, Toluol, Xylol).
  • Als verdünnende, nicht an der Hauptreaktion teilnehmende, Komponente benutzt man gemäß US 4,788,369 (aus 1988) auch eine Fraktion des Flüssigproduktes (C3-/C4--Fraktion), welche vom Reaktionsprodukt abgetrennt und in den Reaktor rückgeführt wird. Dabei gibt es einen zusätzlichen Effekt – die Erhöhung der Benzinausbeute durch die Oligomerisation der zurückgeführten Olefine, als Nebenreaktion.
  • Im Verfahren gemäß US 4,404,414 (aus 1983) zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen benutzt man inerte verdünnende Komponenten: leichtes Gas, welches vom Reaktionsprodukt abgetrennt wurde, sowie Wasserdampf, Wasserstoff und C2-- und C3+-Kohlenwasserstoffe oder ihre Gemische.
  • In US 5,602,289 wird als verdünnende Komponente ein Gas eingesetzt, welches aus zwei zum Reaktor zurückgeführten Gasströmen (C2--Kohlenwasserstoffe und C3+-Kohlenwasserstoffe) zusammengemischt wird. Der Partialdruck des Wassers, inklusive des Wassers, welches sich bei der Reaktion der Umwandlung des Methanols im Reaktor gebildet hat, beträgt dabei unter 2,2 atm. Die Begrenzung des Partialdrucks für Wasserdampf wird durch den bekannten Effekt der irreversiblen Deaktivierung des Zeoliths bei Anwesenheit von Wasserdämpfen bedingt. Die Zusammensetzung der verdünnenden Komponente wird in diesem bevorzugten Fall von einem Verhältnis der C2--Kohlenwasserstoffe/C3+-Kohlenwasserstoffe in den Grenzen zwischen 1/3 bis 3/1 und einem Wasserstoffgehalt zwischen 10 und 50% Mol vorgegeben. Die Verwendung von Gasen mit einer niedrigen Wärmekapazität (Wasserstoff, C2--Kohlenwasserstoffe) als verdünnende Komponenten erhöht den Faktor der Verdünnung, gestattet aber, die Umwandlung des Methanols in Kohlenwasserstoffe bei einem höheren Druck (bei Einhaltung der geforderten oberen Grenze für den Wasserdampfpartialdruck) durchzuführen.
  • Aufgabe
  • Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines wirtschaftlichen und vereinfachten Prozesses der Erzeugung von Benzinkohlenwasserstoffen aus Synthesegas sowie eines einfachen Anlagenschemas mit vereinfachten technologischen Etappen. Ziel ist auch das Erreichen einer hohen Benzinselektivität bei gleichzeitig hoher Benzinqualität und die Bereitstellung einer abfallfreien Technologie ohne umweltschädigende Nebenprodukte.
  • Kurzbeschreibung der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen gemäß Anspruch 1 gelöst:
    In dem erfindungsgemäßen Prozess erfolgt die Erzeugung von Kohlenwasserstoffen durch den Umsatz eines CO- und H2-haltigen Gasgemisches (nachfolgend auch Synthesegas genannt) durch
    • a.) Kontakt mit einem Katalysator in einem ersten Konverter zur Erzeugung des ersten Produktstromes, der mindestens eine chemische Verbindung des Typs R1-O-R2 enthält (wobei R1-Alkylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 5 sind, R2-Wasserstoff, Alkyl- und Alkoxygruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 5 sind), die bevorzugt Methanol und/oder, bei Notwendigkeit, Dimethylether ist sowie auch nicht umgesetzte Komponenten von Synthesegas, welche von der flüssigen Phase abgetrennt werden können und zu mindest teilweise in den ersten Konverter eingespeist werden,
    • b.) Kontakt des gesamten Produkts aus dem ersten Konverter oder nach Abtrennung von zu mindest einem Teil der nicht reagierten Komponenten des Synthesegases, mit einem Katalysator in einem zweiten Konverter bevorzugt bei einem Partialdruck des Wasserstoffs von größer als 0,07 MPa, der Oxide des Kohlenstoffs von größer als 0,008 MPa, der Verbindung des Typs R1-O-R2, bevorzugt des Methanols und/oder des Dimethylether, von weniger als 0,5 MPa, des Wassers von weniger als 0,3 MPa bevorzugt bei einem Umsatz der Verbindung des Typs R1-O-R2 von nicht weniger als 82%, bevorzugt bei einem Methanolumsatz von nicht weniger als 82% und nicht mehr als 99,5%, sowie, bei Notwendigkeit, bei einem Dimethylether-Umsatz von nicht weniger als 92% und nicht mehr als 99,8%, zur Erzeugung eines Produktstroms, der
    • – Benzinkohlenwasserstoffe, mit bevorzugt bis zu 45 Mass.-% aromatischen Verbindungen, darin enthalten bis 1 Mass.-% Benzol und mit bevorzugt nicht weniger als 40 Ma.-% Isoparaffinen (verzweigte gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe mit mindestens 5 C-Atomen),
    • – C1-C4-Kohlenwasserstoffe, die sich bevorzugt in einer Menge von nicht mehr als 17 Mass.-% bilden (umgerechnet auf C im umgesetzten Methanol und/oder, bei Notwendigkeit, im umgesetzten Dimethylether),
    • – nicht umgesetzte Verbindungen des Typs R1-O-R2,
    • – sowie auch nicht reagierte Komponenten des Synthesegases enthält,
    wobei Synthesegas aus dem ersten und/oder zweiten Produktstrom abgetrennt wird und zu mindest teilweise als Kreislaufgas in den ersten Konverter rückgeführt wird,
    • c.) Trennung des Produktes des zweiten Konverters der Synthese von instabilem Benzin, das mit bekannten Methoden stabilisiert wird, wobei
    • – eine Benzinfraktion, aus welcher, bei Notwendigkeit, eine Schwerbenzin-Fraktion, die Durol (1,2,4,5-Tetramethylbenzol) enthält, abgetrennt wird,
    • – eine Fraktion von C3-C4-Kohlenwasserstoffen,
    • – sowie auch ein Gasstrom, welcher leichte Kohlenwasserstoffe (C1 und C2), nicht reagierte Komponenten des Synthesegases und andere Komponenten, die am Prozess teilnehmen, enthält, welcher zu mindest teilweise in den zweiten Konverter und/oder in den ersten Konverter zurückgeführt werden kann, und auch
    • –eine wässrige Phase, die Methanol und/oder eine andere Verbindung des Typs R1-O-R2 enthält,
    erhalten wird.
  • Die wässrige Phase, welche die Verbindung des Typs R1-O-R2 enthält, wird entweder zur Reinigung oder zunächst zur Rektifikation gegeben. Durch die Rektifikation erfolgt eine Auftrennung in eine konzentrierte Lösung der Verbindung des Typs R1-O-R2 in Wasser (bevorzugt nicht weniger als 75% Verbindung des Typs R1-O-R2) und in ein mit der Verbindung des Typs R1-O-R2 verschmutztes Wasser (bevorzugt Gehalt an Verbindung des Typs R1-O-R2 bis 5%), welches zur Reinigung gegeben wird. Die in jedem Fall vorgenommene Reinigung von der Verbindung des Typs R1-O-R2 erfolgt entweder, wie unten näher erläutert, durch eine katalytische Zerlegung des Methanols und/oder einer anderen Verbindung des Typs R1-O-R2 oder durch biologische Methoden.
  • Die Konverter der Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 und der Synthese von Benzin mit Abführung der Wärme der exothermen Reaktion aus der Reaktionszone, haben Wärmeübertragungsflächen, durch welche die Reaktionswärme an einen siedenden Wärmeträger übertragen wird. Der Wärmeträger (bzw. dessen Dampfe) kondensiert in einer Kühlzone, welche bevorzugt siedendes Wasser zur Erzeugung von Wasserdampf enthält. Das Kondensat fließt in die Zone der Abführung der Reaktionswärme zurück (Prinzip des „Wärmerohrs”).
  • Die Reaktionen in den Konvertern der Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 und der Synthese von Benzin werden vorzugsweise unter annähernd isothermen Bedingungen durchgeführt, bei welchen die Temperaturdifferenz (AT) innerhalb der Katalysatorschüttung nicht 40 K übersteigt, bevorzugt bei einer ΔT von 10–20 K, besonders bevorzugt bei einer ΔT von unter 5 K.
  • Dabei wird die Reaktionswärme bevorzugt zur Erzeugung von Wasserdampf mit einem Druck von bis zu 4 MPa im Konverter der Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 und bis zu 22 MPa im Konverter der Synthese von Benzin genutzt.
  • Die Abführung der Wärme durch die Wärmeübertragungsfläche zur Erzeugung des Wasserdampfes erlaubt, die Verdünnung der Einsatzstoffströme mit Zirkulationsgas bis zu 150 realen m3/m3 Katalysator im Konverter der Methanolsynthese (nachfolgend Kreislaufgas) und auf 0–150 reale m3/m3 Katalysator im Konverter der Benzinsynthese (nachfolgend zirkulierendes Gas) zu begrenzen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Benzin aus Synthesegas beinhaltet den Kontakt des Synthesegases mit dem Katalysator im ersten Konverter (Konverter der Synthese von sauerstoffhaltigen Verbindungen) unter den Bedingungen der Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2. Der Begriff „Verbindung des Typs R1-O-R2'' bezeichnet – mit R1-Alkylreste mit 1 bis 5 C-Atomen, – mit R2-Wasserstoff, Alkyl- und Alkoxyreste mit 1 bis 5 C-Atomen. Bevorzugte Verbindungen des Typs R1-O-R2 sind Methanol (R1 = CH3 und R2 = H) und ggf. Dimethylether (R1 = R2 = CH3), insbesondere das im Konverter der Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 (nachfolgend auch Konverter der Methanolsynthese genannt) synthetisierte Methanol oder das Gemisch aus Methanol und Dimethylether.
  • Synthese der Verbindungen des Typs R1-O-R2:
  • Bevorzugt wird als Ausgangsstoff zur Synthese der Verbindungen des Typs R1-O-R2 Synthesegas eingesetzt.
  • Im Konverter der Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 finden (wenn die Verbindung des Typs R1-O-R2 Methanol ist) insbesondere folgende Reaktionen statt: CO + H2O ↔ CO2 + H2 Wassergasreaktion CO + 2 H2 ↔ CH3OH Methanolbildung und gegebenenfalls bei Verwendung einer zusätzlichen sauren Katalysatorkomponente zum Methanolsynthesekatalysator zur Synthese von Dimethylether: 2 CH3OH ↔ CH3-O-CH3 + H2O DME-Bildung
  • Ob im ersten Schritt Methanol oder ein Gemisch aus Methanol und Dimethylether (DME) oder andere Verbindungen des Typs R1-O-R2 erzeugt werden, wird insbesondere durch die verwendeten Katalysatoren gesteuert.
  • Für die Methanolsynthese kommen bevorzugt aus dem Stand der Technik bekannte, üblicherweise für die Methanolsynthese verwendete Katalysatoren (z. B. Zink-Chromoxid-Katalysatoren, kupferbasierte Katalysatoren mit Zusätzen von Zinkoxid und/oder Aluminiumoxid; Kombinationen aus Kupfer und Seltenerdmetallen; Kupferoxid/Zinkoxid-Katalysatoren sowie Kupferoxid/Zinkoxid/Chromoxid-Katalysatoren und andere) zur Anwendung.
  • Für die Synthese eines Gemisches aus Methanol und Dimethylether kommen aus dem Stand der Technik bekannte Katalysatoren der Synthese von Methanol mit einem Katalysator der Dehydratisierung, insbesondere Katalysatoren mit stark ausgeprägten sauren Eigenschaften, z. B. γ-Al2O3 oder Zeolithe in protonierter Form mit hoher Acidität, als Gemisch oder einzeln zur Anwendung.
  • Die entsprechenden Katalysatoren und die Bedingungen sind gut bekannt und beschrieben, z. B. für die Methanolsynthese im Buch von M. M. Karawaewa u. a. <<Technologija sintetitscheskogo metanola>>, M.: Chimija, 1984 und für die DME-Synthese im Patent US 3,894,102 .
  • Der Produktstrom des Konverters der Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 wird bevorzugt gekühlt mit anschließender Separation der flüssigen und gasförmigen Phase im Separator. Alternativ wird der (komplette) Produktstrom aus dem Konverter der Methanolsynthese ohne Separation direkt in den zweiten Konverter der Synthese von Benzin eingeleitet.
  • Erfolgt eine Separation, werden die nicht umgesetzten Komponenten des Synthesegases (CO, H2, CO2, Stickstoff und andere) bevorzugt teilweise in den ersten Konverter der Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 zurückgeführt, d. h. sie werden dem verwendeten eingesetzten Gasgemisch, welches CO und H2 enthält, zugemischt und zum Teil wird das nicht umgesetzte Synthesegas in den Konverter der Synthese von Benzin zur Unterdrückung der Reaktion der Zerlegung der Verbindungen des Typs R1-O-R2 eingespeist. Gleichzeitig wird es bevorzugt zu einem anderen Teil aus dem Prozess, zur Vermeidung der Anreicherung von inerten Komponenten, ausgeschleust. Die Zuspeisung eines Teils nicht reagierter Komponenten des Synthesegases in den Konverter der Benzinsynthese wird mit einem Volumenstrom am Eintritt in den Konverter der Benzinsynthese realisiert, welcher einen Partialdruck des Wasserstoffs von nicht weniger als 0,07 MPa und des CO von nicht weniger als 0,08 MPa gewährleistet.
  • Zur Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 werden gekühlte Konverter mit annähernd isothermen Bedingungen im Reaktionsraum mit einer bevorzugten Wärmeübertragungsfläche von mehr als 50 m2/m3 Katalysator verwendet, dabei beträgt das Volumen des Kreislaufgases, welches zu einem großen Teil aus nicht reagiertem Synthesegas und kurzkettigen Kohlenwasserstoffgasen besteht, bezogen auf 1 m3 Katalysator, bevorzugt weniger als 150 m3.
  • Benzinsynthese:
  • Im Konverter der Benzinsynthese findet der Kontakt von wenigstens einem Teil des Produktstroms aus dem Konverter der Synthese der Verbindungen des Typs R1-O-R2 mit dem Katalysator bei einem bevorzugten Umsatzgrad der Verbindung des Typs R1-O-R2 von 85% bis 99,5% statt.
  • Im Konverter der Synthese von Benzin findet der Kontakt mit dem Katalysator entweder des gesamten Stromes aus dem Konverter zur Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 oder des gesamten (bzw. wenigstens eines Teils) flüssigen Bestandteils des Produktstroms mit einem Teil der Gasbestandteile des Produktstroms des Konverters zur Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 statt, was im Einsatzstoffstrom des Konverters der Benzinsynthese, umgerechnet auf 1 m3 (i. N.) Gasstrom, einen Partialdruck des H2 von mehr als 0,07 MPa und einen Partialdruck des CO von mehr als 0,008 MPa gewährleistet. Diese Werte für die Partialdrücke von H2 und CO gewährleisten die Unterdrückung der Reaktion der Zerlegung der Verbindungen des Typs R1-O-R2 im Konverter der Benzinsynthese.
  • Es gibt ein breites Sortiment von Katalysatoren für die Synthese von Kohlenwasserstoffen aus Methanol und Dimethylether. Ein Teil von ihnen ist im Buch von Nefjodow B. K., Konowaltschikow L. D., Rostanin N. N. „Katalysatoren der Erdölverarbeitung und der Erdölchemie auf der Grundlage von Zeolithen mit hohem Siliziumgehalt", M: ZNIITENEFTECHIM, 1987, 59 S. beschrieben. Der Katalysator der Synthese von Benzin aus Verbindungen des Typs R1-O-R2 enthält bevorzugt wenigstens teilweise einen protonierten Zeolith (z. B. HZSM-5), vorzugsweise aus der Gruppe der Pentasile. Vorzugsweise werden Zeolithe mit einem hohen SiO2/Al2O3-Verhältnis von mindestens 12 eingesetzt, besonders bevorzugt mit einem SiO2/Al2O3-Verhältnis von mindestens 30. Durch die Verwendung siliziumreicher Zeolithe wird die Bildung von Durol im Produkt verringert. Ein wasserdampfstabiler Katalysator kann durch Modifizierung mit Elementen der Gruppe Ib erhalten werden. Es können auch Kombinationen von Siliziumdioxid mit Oxiden von Metallen (Galliumoxid und/oder Indiumoxid) angewendet werden ( US 4,507,404 aus 1985, EP 0,070,690 aus 1983, EP 0,124,999 aus 1984). Wird beispielsweise Galliumoxid und/oder Indiumoxid mit Thoriumoxid und einem siliziumreichen Zeolithen kombiniert, kann ein qualitativ hochwertiges, aromatenreiches Benzin erhalten werden ( EP 0,070,690 aus 1983).
  • Der in den zweiten Konverter eingespeiste Einsatzstoff ist entweder der gesamte erste Produktstrom oder der Teil, welcher die Verbindung des Typs R1-O-R2 enthält. Der Partialdruck der Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt des Methanols und ggf. des Dimethylethers) im Einsatzstoff des Konverters der Benzinsynthese wird, umgerechnet auf 1 m3 (i. N.) Gasstrom, besonders vorteilhaft unter 0,5 MPa gehalten (vorteilhaftes Unterscheidungsmerkmal).
  • Der Partialdruck des Wasserdampfes im Einsatzstoff des Konverter der Benzinsynthese liegt besonders vorteilhaft unter 0,3 MPa (vorteilhaftes Unterscheidungsmerkmal).
  • Der Prozess im Konverter der Benzinsynthese wird besonders vorteilhaft bei einem Partialdruck des Wasserstoffs von mindestens 0,07 MPa und bei einem Partialdruck des Kohlenmonoxids von mindestens 0,008 MPa durchgeführt (vorteilhaftes Unterscheidungsmerkmal).
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Kontakt des Einsatzstoffs mit dem Katalysator im zweiten Konverter bei Anwesenheit von Wasserstoff und Kohlenmonoxid erfolgt. Dadurch wird vorteilhaft die Selektivität der Umsetzung der Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt Methanol und ggf. Dimethylether) in Kohlenwasserstoffe erhöht, da ihre Zersetzung zu Kohlenstoffoxiden und Wasserstoff unterdrückt wird.
  • Für die Benzinsynthese wird bevorzugt ein kühlbarer Konverter mit nahezu isothermen Bedingungen in der Reaktionszone mit einer Wärmeübertragungsfläche von über 40 m2/m3 Katalysator verwendet, das Volumen des zirkulierenden Gases beträgt, bezogen auf 1 m3 Katalysator weniger als 150 m3. Die Reaktionswärme wird bevorzugt zur Erzeugung von Wasserdampf mit einem Druck bis zu 22 MPa genutzt. Das ist auch ein Unterscheidungsmerkmal der Erfindung, welches zusammen mit Merkmalen des Anspruchs 1 erlaubt, eine hohe Benzinqualität bei einer Selektivität von mehr als 83%, bevorzugt mehr als 86%, zu erhalten. Unter Selektivität wird hier die Ausbeute an Benzin, bezogen auf den Kohlenwasserstoffteil des reagierten Methanols, verstanden.
  • Bevorzugt beträgt der Umsatz der Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt des Methanols und ggf. des Dimethylethers) im Konverter der Benzinsynthese mehr als 85% und weniger als 99,5% für Methanol und mehr als 92% und weniger als 99,8% für Dimethylether. Der nicht vollständige Umsatz der Verbindung des Typs R1-O-R2 ist ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal der Erfindung, welches erlaubt, die Selektivität des Prozesses (Ausbeute der Benzinfraktion, bezogen auf den Kohlenwasserstoffanteil der umgesetzten Verbindungen des Typs R1-O-R2) in Zusammenhang mit der notwendigen Qualität des erzeugten Benzins und der Dauer des Zwischenregenerationszyklusses (Betriebsdauer des Prozesses zwischen den Regenerationen des Katalysators) zu steuern. Das ist der Grund dafür, dass in der Erfindung Benzin mit einem Gehalt an aromatischen Verbindungen von weniger als 46%, mit einer darin enthaltenen Benzolmenge von unter 1 Mass.-%, an Isoparaffinen von mehr als 40% mit hohen Oktanzahlcharakteristiken (93–96 ROZ) erhalten wird, was auch ein Unterscheidungsmerkmal der Erfindung ist.
  • Außer den Benzinkohlenwasserstoffen enthält das Produkt der Benzinsynthese aus Verbindungen des Typs R1-O-R2 C3-C4-Kohlenwasserstoffe, Wasser, nicht reagiertes Methanol und andere Verbindungen des Typs R1-O-R2, sowie auch ”trockenes” Gas. Dieses „trockene” Gas enthält hauptsächlich gasförmige Stoffe (kurzkettige Kohlenwasserstoffe (C1-C2), CO, CO2 und H2 und andere Komponenten des Synthesegases).
  • Trennung der Produkte der Benzinsynthese:
  • Das Produkt der Benzinsynthese wird abgekühlt und in instabiles Benzin, eine wässrige Phase und in die nicht kondensierten Gasbestandteile getrennt. Die Trennung erfolgt bevorzugt durch eine physikalische Phasentrennung in einem Dreiphasenseparator. Die nicht kondensierten Gasbestandteile enthalten Komponenten von Synthesegas, leichte Kohlenwasserstoffe (C1 und C2), Spuren schwererer Kohlenwasserstoffe. Dieses zirkulierende Gas wird, zu mindest teilweise in den Konverter der Benzinsynthese und/oder in den Konverter der Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 zurückgeleitet. Mit dem Volumen des zirkulierenden Gases in den Konverter der Benzinsynthese kann vorteilhaft der Partialdruck des Methanols und des Wassers eingestellt werden.
  • Die flüssige Phase im Dreiphasenseparator bildet aufgrund des Dichteunterschieds eine Phasengrenzfläche zwischen Kohlenwasserstoffen, welche die Benzinkohlenwasserstoffe enthalten, und Wasser. Die Flüssigkeit mit der geringeren Dichte (Benzinkohlenwasserstoffe) sammelt sich oberhalb der Phasengrenzfläche, während sich die wässrige Phase im unteren Bereich absetzt.
  • Die im Dreiphasenseparator abgetrennten flüssigen Kohlenwasserstoffe enthalten die Benzinkohlenwasserstoffe, die bevorzugt zu einer Rektifikationskolonne geleitet werden, in welcher, bei Notwendigkeit, bevorzugt Komponenten des Schwerbenzins (Durolfraktion) und Kopfgase – hauptsächlich C3-C4-Kohlenwasserstoffe und Reste von C1-C2-Kohlenwasserstoffen (kurzkettige Kohlenwasserstoffe) und Synthesegaskomponenten, abgetrennt werden. Bei einem zulässigen Gehalt an Durol in den Benzinkohlenwasserstoffen wird das Schwerbenzin nicht abgetrennt.
  • Die erhaltene stabile Benzinfraktion mit einem notwendigen Sattdampfdruck von unter 500–700 mm QS (in Abhängigkeit von der geforderten Benzinsorte) ist entweder Handelsbenzin oder bildet die Grundlage zur Erzeugung von Handelsbenzinen mit einer Oktanzahl von 92–98 (ROZ).
  • Das im Dreiphasenseparator abgetrennte Wasser enthält Methanol. Der Methanolgehalt des Wassers hängt vom Grad des Methanolumsatzes bei der Benzinsynthese ab, in der Regel beträgt er mehr als 3 Mass.-% und weniger als 30 Mass.-%.
  • Bevorzugt wird die wässrige Phase mit einem definierten Methanolgehalt bzw. mit anderen Verbindungen des Typs R1-O-R2 zunächst in einer Rektifikationskolonne aufgrund der unterschiedlichen Siedetemperaturen in Fraktionen getrennt, von denen eine Fraktion hauptsächlich Methanol bzw. eine andere Verbindung des Typs R1-O-R2 mit einem geringen Gehalt an Wasser (konzentriertes Methanol) ist und die andere Fraktion Wasser mit einem kleinen Gehalt an Methanol (verunreinigtes Wasser) enthält. Das konzentrierte Methanol bzw. ggf. Dimethylether oder eine andere Verbindung des Typs R1-O-R2 wird bevorzugt in den Konverter der Benzinsynthese zurückgegeben. Das verunreinigte Wasser enthält noch einen Restgehalt an Methanol (in der Regel max. 5 Ma.-%) bzw. einer anderen Verbindung des Typs R1-O-R2.
  • Zur Entfernung des Restmethanols aus dem verunreinigtem Wasser des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Methanol und ggf. eine andere Verbindung des Typs R1-O-R2 durch den Kontakt mit einem Katalysator (Dampfreformierung oder katalytische Zerlegung) in Wasserstoff und gasförmige Kohlenstoffoxide katalytisch zerlegt. Das Wasser wird nach Abkühlung, durch Kondensation, von den erzeugten Oxiden des Kohlenstoffs (CO und CO2) und von Wasserstoff getrennt. Die Kohlenstoffoxide und der Wasserstoff können vorteilhaft mit dem Synthesegas gemischt und in den Prozess der Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 zurückgeführt werden. Nach der Abtrennung der Gase wird, bei anschließender Entgasung des Wassers, vorteilhaft chemisch gereinigtes Wasser erhalten. Der Kontakt des methanolhaltigen Wassers mit dem Katalysator erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur unter 380°C, besonders bevorzugt unter 350°C und vorzugsweise über 200°C.
  • Der Kontakt des Wassers, welches eine Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt Methanol, ggf. Dimethylether) enthält, mit dem Katalysator wird bevorzugt bei einem Druck realisiert, welcher es erlaubt, die erzeugten Komponenten des Synthesegases in den ersten Konverter direkt oder mit Hilfe eines Kreislaufkompressors in den ersten Konverter einzuleiten. Dieser Druck entspricht der Summe aus dem Reaktionsdruck zur Synthese der Verbindungen des Typs R1-O-R2 und dem Druckverlust zwischen Austritt des Produktes der katalytischen Methanolzerlegung und Eintritt des Einsatzstoffes in den Konverter der Methanolsynthese. Alternativ kann der Restgehalt an der chemischen Verbindung des Typs R1-O-R2 im Wasser auch durch ein biologisches Reinigungsverfahren entfernt werden. Das biologisch gereinigte Wasser kann in das Abwassernetz eingeleitet werden.
  • Dabei muss jedoch berücksichtigt werden, dass die biologische Reinigung einen Methanolgehalt im Wasser von unter 0,2–1 Mass.-% erfordert, das Erhalten einer solchen Konzentration durch die Rektifikation ist mit hohen energetischen Aufwendungen verbunden oder es ist eine große Verdünnung des verunreinigten Wassers mit reinem Wasser erforderlich, was auch die Kosten für die biologische Reinigung erhöht.
  • Die Verwendung der katalytischen Reinigung des Wassers von Verbindungen des Typs R1-O-R2 ist ein weiteres vorteilhaftes Unterscheidungsmerkmal, da sie erlaubt, mit relativ niedrigem Aufwand die Prozessbedingungen im Konverter der Benzinsynthese zu steuern, den Umsatzgrad der Verbindungen des Typs R1-O-R2 zu verringern und dadurch eine hohe Selektivität und Qualität der Produkte zu erreichen.
  • Anlage:
  • Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Diese Anlage enthält:
    • a.) mindestens einen ersten Konverter, der einen Katalysator enthält, der geeignet ist, die Umsetzung von CO mit H2 zu der chemischen Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt Methanol) zu katalysieren,
    • b.) mindestens einen zweiten Konverter; der einen Katalysator enthält, der geeignet ist, die Umsetzung der chemischen Verbindung des Typs R1-O-R2 in Kohlenwasserstoffe zu katalysieren,
    • c.) mindestens einen Separator, der geeignet ist, Benzinkohlenwasserstoffe aus einem Produktstrom abzutrennen, der neben Benzinkohlenwasserstoffen auch chemische Verbindungen des Typs R1-O-R2, Wasser und Gas, welches kurzkettige Kohlenwasserstoffe, Komponenten des Synthesegases, Verbindungen des Typs R1-O-R2 und Spuren an Benzinkohlenwasserstoffen enthält,
    • d.) mindestens einen dritten Konverter, der einen Katalysator enthält, der geeignet ist, die Umsetzung der im Wasser enthaltenen chemischen Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt Methanol) in CO und H2 zu katalysieren.
  • Die oben genannten Komponenten sind bevorzugt in Reihe geschaltet, d. h. der erste Konverter ist so direkt oder indirekt mit dem zweiten Konverter verbunden, dass zumindest ein Teil des Produktstroms aus dem ersten Konverter in den zweiten Konverter eingeleitet wird. Der zweite Konverter ist mit dem Separator c.) verbunden, so dass der Produktstrom aus dem zweiten Konverter in den Separator c.) geleitet wird. Dabei ist der Separator c.) indirekt mit dem dritten Konverter so verbunden, dass das Wasser, welches im Separator c.) abgetrennt wurde und die chemische Verbindung des Typs R1-O-R2 enthält, bei Notwendigkeit, nach einer vorherigen destillativen Abtrennung der Hauptmenge der Verbindung des Typs R1-O-R2 zum dritten Konverter geleitetet wird. Der Separator c.) hat auch eine Verbindung mit dem zweiten Konverter, was erlaubt, die kurzkettigen Kohlenwasserstoffe und die anderen Komponenten der Gasphase des Separators c.) zum Eingang in den zweiten Konverter zurückzuführen.
  • Bevorzugt enthält die Anlage eine Verbindungsleitung vom dritten Konverter zum ersten Konverter, die es ermöglicht, im dritten Konverter gebildetes CO und H2 in den ersten Konverter einzuleiten.
  • Zur Durchführung der Variante des Verfahrens mit Auftrennung des ersten Produktstroms enthält die Anlage einen zusätzlichen Separator zur Auftrennung des Produktstroms aus dem ersten Konverter. In diesem Fall weist der zusätzliche Separator bevorzugt eine Verbindungsleitung zum ersten Konverter auf, die es ermöglicht, im Separator abgetrenntes CO und H2 in den ersten Konverter einzuleiten. Dieser (zusätzliche) Separator weist bevorzugt auch eine erste Verbindungsleitung zum zweiten Konverter auf, die es ermöglicht, chemische Verbindungen des Typs R1-O-R2, bei Notwendigkeit nach Abtrennung von zu mindest eines Teils des Wassers, in den zweiten Konverter einzuspeisen und eine zweite Verbindungsleitung zum zweiten Konverter, die es ermöglicht, ggf. zu mindest einen Teil des Gasstroms, der CO und H2 enthält, in den zweiten Konverter einzuleiten.
  • Zur Durchführung der Variante mit der direkten Einleitung des (kompletten) ersten Produktstroms in den zweiten Konverter ist der erste Konverter in der Anlage direkt mit dem zweiten Konverter durch einen Stoffstrom verbunden, so dass der komplette Produktstroms aus dem ersten Konverter ohne Auftrennung in den zweiten Konverter eingeleitet wird. In diesem Falle weist der Separator c.) bevorzugt eine Verbindungsleitung zum ersten Konverter auf, die es ermöglicht, das trockene Gas (nicht umgesetztes CO und H2 sowie kurzkettige Kohlenwasserstoffe) in den ersten Konverter zurückzuführen.
  • In jedem Fall erfolgt eine Auftrennung des zweiten Produktstroms in Kohlenwasserstoffe, die Benzinkohlenwasserstoffe, Gas und Wasser enthalten. Das Wasser, welches die nicht umgesetzte chemische Verbindung des Typs R1-O-R2 enthält, wird bevorzugt in eine dem Separator c.) nachgeschaltete Vorrichtung (bevorzugt eine Rektifikationskolonne), welche die Möglichkeit gibt, ein Produkt mit einem hohen Gehalt an Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt Methanol und ggf. DME) im Wasser abzutrennen, welches von Neuem dem Ausgangsstoff des zweiten Konverters zugesetzt werden kann. Diese dem Separator c.) nachgeschaltete Vorrichtung weist daher bevorzugt eine Verbindungsleitung zur Rückführung der abgetrennten konzentrierten Lösung der chemischen Verbindung des Typs R1-O-R2 im Wasser in den zweiten Konverter auf. Durch diese zusätzliche Vorrichtung wird die Verbindung des Typs R1-O-R2 jedoch nicht vollständig aus dem Wasser entfernt. Die zusätzliche Vorrichtung weist daher auch eine Verbindungsleitung zu dem dritten Konverter auf, welche es ermöglicht, das noch verunreinigte Wasser dem dritten Konverter zuzuführen, in welchem die Verbindung des Typs R1-O-R2 zerlegt wird.
  • Für die Zerlegung der Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt des Methanols und ggf. des DME) können bekannte Katalysatoren verwendet werden, eine Übersicht wird im Artikel von Klabunowski E. I. u. a. „Katalysatoren der Konversion von Methanol in Synthesegas" (Katalyse in der Industrie, 2004, N. 6, S. 3–9) gegeben, sowie auch die Katalysatoren des Dampfreformierens von CO, die Katalysatoren der Methanolsynthese und andere Katalysatoren.
  • Im Schritt d.) kann ein Konverter eines beliebigen Typs verwendet werden, bevorzugt ist ein Durchströmkonverter mit Festbett eines granulierten Katalysators. Der in Schritt d.) verwendete Konverter wird nachfolgend Konverter der Wasserreinigung genannt. Zur Organisation eines kontinuierlichen Prozesses der Erzeugung von synthetischem Benzin aus Synthesegas werden bevorzugt nicht ein, sondern zwei Konverter verwendet: ein Konverter arbeitet im Regime der Reaktion, der zweite Konverter arbeitet im Regime der Regenerierung des Katalysators.
  • Der Begriff Konverter wird in der Erfindungsbeschreibung synonym mit Reaktor verwendet. Die in Schritt a.) und/oder Schritt b.) verwendeten Konverter sind bevorzugt Durchströmreaktoren, in denen der Katalysator als Festbett eingebracht ist.
  • Bevorzugt werden der erste und/oder der zweite Konverter gekühlt. Die Kühlung erfolgt bevorzugt durch indirekte Verdampfungskühlung. Die Reaktionsführung im Schritt a.) und/oder Schritt b.) erfolgt möglichst annähernd isotherm. Die Konverter sind möglichst so ausgestaltet, dass sie eine direkte und vollständige Abführung der im Katalysatorbett erzeugten Reaktionswärme erlauben und somit eine Reaktionsführung bei annähernd konstanter Temperatur im Volumen des Reaktionsraumes ermöglichen.
  • Die durch die Kühlung im ersten und/oder zweiten Reaktor abgeführte Reaktionswärme kann vorteilhaft zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt werden.
  • Der erste Konverter (Methanolsynthese und ggf. DME-Synthese) weist bevorzugt ein Verhältnis der Wärmeübertragungsfläche zum Katalysatorvolumen von nicht weniger als 50 m2/m3 und nicht mehr als 400 m2/m3 auf. Mit der im ersten Konverter abgeführten Reaktionswärme wird bevorzugt Wasserdampf mit einem Druck von nicht weniger als 0,6 MPa und nicht mehr als 4 MPa erzeugt.
  • Der zweite Konverter (Benzinsynthese) weist bevorzugt ein Verhältnis der Wärmeübertragungsfläche zum Katalysatorvolumen von nicht weniger als 40 m2/m3 und nicht mehr als 200 m2/m3 auf. Mit der im zweiten Konverter abgeführten Reaktionswärme wird bevorzugt Wasserdampf mit einem Druck von nicht weniger als 3,0 MPa und nicht mehr als 22 MPa erzeugt.
  • Die durch den erzeugten Wasserdampf abgeführte Reaktionswärme kann vorteilhaft zur Erzeugung eines Kältemittels verwendet werden, welches für die Produkttrennung nach Schritt a.) und/oder nach Schritt b.) eingesetzt werden kann.
  • Das im Prozess eingesetzte Synthesegas kann aus unterschiedlichsten Ausgangsstoffen gewonnen werden. Die Ausgangsstoffe können fossilen oder biologischen Ursprungs sein (z. B. Kohle, Biomasse, Erdgas oder Biogas). Das Verhältnis CO zu H2 im Synthesegas hängt von den zur Herstellung verwendeten Ausgangsstoffen und vom Herstellungsverfahren ab. Das Synthesegas enthält in der Regel auch inerte Komponenten (wie N2 und Wasser). Das Synthesegas wird bevorzugt von Katalysatorgiften (Schwefelverbindungen, Stickstoffverbindungen) und Fremdstoffen gereinigt, getrocknet und, bei Notwendigkeit, komprimiert.
  • Für die Methanol- bzw. DME-Synthese beträgt das Verhältnis von H2/CO im Synthesegas bevorzugt nicht weniger als 2. In diesem Fall wird eine große Ausbeute an Methanol (DME), bezogen auf C im CO, erhalten. Bei kleinerem Verhältnis verringert sich die Ausbeute an Methanol (DME) und es erhöht sich die Ausbeute an CO2.
  • Die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend anhand von bevorzugten Ausgestaltungen näher erläutert:
    Benzin aus Synthesegas wird in zwei Stufen erzeugt: im Schritt a.) erfolgt die Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 – beispielsweise Methanol und/oder Dimethylether, im Schritt b.) erfolgt die Konversion der Verbindungen des Typs R1-O-R2 an einem Zeolithkatalysator in ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen. Die Verbindungen des Typs R1-O-R2, die in der ersten Stufe erzeugt werden, können als gesamter Produktstrom aus dem ersten Konverter zur zweiten Stufe geleitet werden oder aus dem Produkt des ersten Konverters in beliebiger Variante abgetrennt werden und dann zur zweiten Stufe gegeben werden.
  • Aus dem Produkt des ersten Konverters können als Einsatzstoff für die zweite Stufe Methanol und ggf. Dimethylether abgetrennt werden, einschließlich im Gemisch mit Wasser. Nicht umgesetztes Synthesegas wird bevorzugt aus dem Produkt des ersten Konverters oder aus dem Produkt des zweiten Konverters abgetrennt und in den ersten Konverter zur Synthese der Verbindungen des Typs R1-O-R2 zurückgeführt.
  • Das Synthesegas kann vorteilhaft als Rohgemisch eingesetzt werden, wird jedoch bevorzugt getrocknet und bei Notwendigkeit komprimiert und im Gemisch mit dem Kreislaufgas bis auf eine Temperatur, die nahe der Reaktionstemperatur ist, aufgeheizt, z. B. in Rekuperator-Wärmetauschern und/oder Erhitzern (Dampferhitzer, Öfen und/oder Elektroerhitzer) und in den ersten Konverter (in den Abbildungen – Block I) zur Synthese der Verbindungen des Typs R1-O-R2 (Methanol und ggf. Dimethylether) geleitet. Bei der Herstellung der Verbindungen des Typs R1-O-R2 erfolgt der Kontakt mit dem Katalysator der Methanolsynthese oder mit dem Katalysator der Methanolsynthese und dem Katalysator der Dehydratisierung von Methanol zu Dimethylether (DME).
  • Für die Methanolsynthese in Schritt a.) werden vorzugsweise kupferhaltige Katalysatoren bei einer Temperatur bis 260°C und einem Druck bis zu 6 MPa verwendet. Die Reaktion von CO und H2 unter Bildung von Methanol verläuft exotherm mit einem Wärmeeffekt von 90,73 kJ/Mol Methanol. Deshalb wird im Schritt a.) vorzugsweise ein isothermer Kühlkonverter eingesetzt. Dieser ist in der Lage, das erforderliche Volumen des Kreislaufgases zu verringern und die Synthese unter optimalen Bedingungen durchzuführen, bei entsprechender Verringerung der Bildung von Nebenprodukten, einer erhöhten Ausbeute an Methanol, einer Verlängerung der Laufzeit des Katalysators und der Erzeugung von Mitteldruck-Wasserdampf zur Nutzung als Energieträger.
  • Das Produkt aus dem Konverter der Synthese der Verbindungen des Typs R1-O-R2 wird bevorzugt in Wärmetauschern abgekühlt, indem der Rohstoffstrom (Synthesegas) vorgewärmt wird. Als Variante kann der Produktstrom bevorzugt in ein Gasprodukt und ein Kondensat getrennt werden. Dazu wird das Produkt vorzugsweise im Luftkühler und im Wasserkühler, und bei Vorhandensein von Dimethylether im Produkt, auch unter Verwendung von tiefer Kälte, abgekühlt. Die organischen Komponenten und das Wasser werden kondensiert. Das Kondensat (Rohmethanol, Wassergehalt bis 20% bzw. Gemisch aus Dimethylether, Methanol und Wasser) wird im Separator abgeschieden. Das Gasprodukt aus dem Separator ist nicht umgesetztes Synthesegas, ein Teil davon wird zur Vermischung mit dem Ausgangssynthesegas zum vollständigen Umsatz in den ersten Konverter zurückgeleitet.
  • Als Variante kann dem Separator auch eine Rektifikationskolonne zur Abtrennung des Wassers aus dem Gemisch mit den organischen Komponenten nachgeschaltet sein, da die Anwesenheit von Wasser im Einsatzstoff für den zweiten Konverter zur Umwandlung der Verbindungen des Typs R1-O-R2 in Kohlenwasserstoffe die irreversible Deaktivierung des im zweiten Konverter verwendeten Zeolithkatalysators beschleunigt. Jedoch ist das eine sehr teure Operation und es ist ökonomischer, den Einsatzstoffstrom für den zweiten Konverter mit inerten Komponenten zur Verringerung des Partialdrucks des Wassers und des Methanols zu verdünnen.
  • Die abgetrennten Verbindungen des Typs R1-O-R2 (Methanol bzw. Methanol/DME-Gemisch) oder der Produktstrom aus dem ersten Konverter (Block I) wird in den zweiten Konverter (auf den Abbildungen – Block III) der Synthese von Benzin eingespeist, wo sie bevorzugt mit dem Rückführstrom des Methanols (Strom 11 auf den + ) aus dem Block V, mit dem Rückführstrom des leichten Kohlenwasserstoffgases (Strom 7 auf der ) aus dem Block IV und dem Strom des nicht reagierten Synthesegases (Strom 5 auf ) aus dem Separator (Block II) vermischt wird. Der Mischstrom wird bevorzugt in den Rekuperator-Wärmeaustauschern und im Erhitzer erwärmt und in den Konverter für die Benzinsynthese eingespeist.
  • Die Präsenz von Wasserstoff und Kohlenmonoxid im erfindungsgemäßen Verfahren in der Zone der Umsetzung von Methanol (und ggf. Dimethylether) verringert, zumindest teilweise, die unerwünschte Zerlegung von Methanol in Wasserstoff und Kohlenmonoxid im Schritt b.). Dadurch wird die Selektivität der Bildung von Kohlenwasserstoffen vorteilhaft erhöht. Der Partialdruck des Wasserstoffs ist bevorzugt höher als 0,07 MPa und der Partialdruck des Kohlenmonoxids höher als 0,008 MPa. Damit der erforderliche Effekt erreicht wird, werden. entweder Wasserstoff und Kohlenmonoxid mit dem zuvor aus dem ersten Produktstrom abgetrennten Methanol (und ggf. Dimethylether) vermischt, oder der erste Produktstrom, der noch nicht umgesetztes Synthesegas enthält, wird direkt in den zweiten Konverter geleitet. Der Wasserstoff und das Kohlenmonoxid dienen im zweiten Konverter als verdünnende Komponenten, d. h. sie verdünnen das Edukt (Methanol und ggf. DME). Die Verdünnung des Methanols (des Methanols + des DME) im Einsatzstoffstrom in den zweiten Konverter muss so sein, dass der Partialdruck des Methanols weniger als 0,5 MPa und der des Wassers weniger als 0,3 MPa beträgt.
  • Das Produkt aus dem Konverter der Benzinsynthese wird bevorzugt in Rekuperator-Wärmetauschern abgekühlt, wobei bevorzugt der Einsatzstoff des Konverters (Methanol und ggf. DME), möglichst im Gemisch mit Kreislaufgas, erwärmt wird. Der abgekühlte Strom wird bevorzugt zum zweiten Separator (auf den Abbildungen Block IV) zur Trennung des Konverterprodukts der Benzinsynthese überführt. Beim Abkühlen im Rekuperator und in den Kühlern kondensieren die Benzinkohlenwasserstoffe, ein Teil der leichten Kohlenwasserstoffe, die nicht reagierten Verbindungen des Typs R1-O-R2 und Wasser. Im Separator werden bevorzugt 1. das Wasser, welches nicht umgesetzte Verbindungen des Typs R1-O-R2 enthält, 2. die Benzinkohlenwasserstoffe und 3. die Gasphase, die Wasserstoff, Kohlenstoffoxide und leichte Kohlenwasserstoffe (hauptsächlich bis 4 Kohlenstoffatome, vorwiegend Methan und C2-C4-Kohlenwasserstoffe) enthalten, die sich bei der Umwandlung von Methanol bilden, getrennt. Ein Teil der Gasphase wird mit einem Teil der CO- und H2-haltigen Gase aus dem ersten Separator (in den Abbildungen Block II) gemischt und bevorzugt als verdünnende Komponenten zum Einsatzstoff (Methanol und ggf. DME) in den Konverter der Benzinsynthese zurückgeführt.
  • Das Kondensat der Benzinkohlenwasserstoffe aus dem Separator c.) wird bevorzugt erhitzt und zur Stabilisierungskolonne geführt, in der leichte Kopfgase (kurzkettige Kohlenwasserstoffe, im wesentlichen Propan, Propylen, Butan, Butylen, sowie auch Methan, Ethan, Ethylen und H2) vom stabilen Benzin (Strom 8 auf den Abbildungen) abgetrennt werden. Ggf. können die C3-C4-Kohlenwasserstoffe als Flüssigfraktion C3-C4 abgetrennt werden. Aus den Benzinkohlenwasserstoffen, welche in die Stabilisierungskolonne eingespeist werden, kann auch Schwerbenzin (Strom 9 auf den Abbildungen) in der Stabilisierungskolonne oder in einer zusätzlichen Kolonne abgetrennt werden.
  • Die wässrige Phase (Strom 10 auf den Abbildungen) aus dem Separator c.) kann als Variante in eine Rektifikationskolonne (Block V auf den + ) und anschließend zum Konverter der Wasserreinigung (Block VI auf den + ) geleitet werden. In der Rektifikationskolonne erfolgt die Aufkonzentrierung der Verbindung des Typs R1-O-R2 (Strom 11 auf den + ). Dieser Rückführstrom wird in den Block der Benzinsynthese geleitet. Das im Sumpf der Kolonne erhaltene Wasser, welches Restgehalte an R1-O-R2 enthält, wird zum Konverter der Wasserreinigung geleitet. Die wässrige Phase aus dem Separator c.) kann auch direkt zur Wasserreinigung gegeben werden.
  • Anhand der nachfolgenden Abbildungen werden zwei bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.
  • zeigt das Blockschema für einen bevorzugten Herstellungsprozess von Benzin aus Synthesegas nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Separation des Rückführstromes des Synthesegases aus dem Produkt des Konverters der Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 und der katalytischen Zerlegung des Methanols im Wasser im Anschluss an die destillative Abtrennung der Hauptmenge an Methanol aus dem Prozesswasser.
  • zeigt das Blockschema für einen bevorzugten Herstellungsprozess von Benzin aus Synthesegas nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit direkter Einleitung des Produktstroms aus dem ersten Konverter in den zweiten Konverter und Abtrennung des Rückführstromes des Synthesegases aus dem Produkt des Konverters der Benzinsynthese und der katalytischen Zerlegung des Methanols im Wasser im Anschluss an die destillative Abtrennung der Hauptmenge an Methanol aus dem Prozesswasser.
  • Auf wird Synthesegas 1, dessen Hauptkomponenten Wasserstoff und Kohlenmonoxid in einem Verhältnis, das von dem Verfahren ihrer Erzeugung abhängt, das jedoch auch inerte Komponenten enthält, von Katalysatorgiften und Beimengungen gereinigt, bei Notwendigkeit komprimiert, und in den ersten Konverter (Block I) der Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 eingespeist, wo es mit dem Kreislaufgas 3 vermischt wird. Das entstandene Gemisch wird auf Reaktionstemperatur in Rekuperator-Wärmetauschern und Erhitzern (Dampf- und/oder Elektroerhitzern, Öfen) vorgewärmt und in den Konverter der Synthese der Verbindungen des Typs R1-O-R2 geleitet. Bei der Herstellung der Verbindungen des Typs R1-O-R2 erfolgt der Kontakt mit dem Katalysator der Methanolsynthese oder mit dem Katalysator der Methanolsynthese und dem Katalysator der Dehydratisierung von Methanol zu Dimethylether. Bei der Synthese von Methanol ist der Einsatz kupferhaltiger Katalysatoren bei einer Temperatur von bis zu 260°C und einem Druck von bis zu 8 MPa bevorzugt, aber es können auch Zink-Chrom-Katalysatoren, die bei einer Temperatur von bis zu 360°C und bei einem Druck von mehr als 8 MPa arbeiten, verwendet werden.
  • Das Produkt aus dem Konverter der Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2 wird in Wärmetauschern abgekühlt, indem der Rohstoffstrom vorgewärmt wird, sowie im Luft- und Wasserkühler, bei Vorhandensein von Dimethylether im Produkt wird zur Kühlung auch tiefe Kälte genutzt, wobei die Verbindungen des Typs R1-O-R2 und Wasser kondensieren. Das Kondensat (Rohmethanol, Wassergehalt bis 20% bzw. Gemisch aus Dimethylether, Methanol und Wasser) wird im Separator (Block II) abgeschieden. Das Gasprodukt aus dem Separator ist nicht umgesetztes Synthesegas, ein Teil davon (Strom 3) wird zur Vermischung mit dem Ausgangssynthesegas zum vollständigeren Umsatz des Rohstoffs geleitet. Die im Separator abgetrennten Verbindungen des Typs R1-O-R2 4 (Methanol und ggf. DME) werden mit dem Rückführstrom des Methanols 11 aus Block V, dem Rückführstrom 7 des leichten Kohlenwasserstoffgases aus dem zweiten Separator (Block IV) und dem Strom 5 des nicht reagierten Synthesegases aus Block II, bevorzugt Gasprodukt aus dem Separator, vermischt. Die Komponenten werden nach dem Mischen bevorzugt in Rekuperator-Wärmeaustauschern und/oder in Erhitzern erwärmt und in den Konverter der Benzinsynthese eingespeist.
  • Um eine möglichst gute Benzinqualität (geringer Anteil an Schwerbenzin und Aromaten) zu erhalten, wird der Umsatz der Verbindungen des Typs R1-O-R2 (Methanol und ggf. DME) im zweiten Konverter (Block III) bevorzugt unter 99,5% gehalten. Das Produkt des Konverters der Benzinsynthese enthält die bei der Umsetzung der Verbindungen des Typs R1-O-R2 erzeugten Kohlenwasserstoffe (insbesondere Benzinkohlenwasserstoffe) und nicht umgesetzte Verbindungen des Typs R1-O-R2, hauptsächlich Methanol und Komponenten des Synthesegases.
  • Beide Konverter (Block I und III) sind bevorzugt gekühlte Konverter. Der erste Konverter hat eine Wärmeübertragungsfläche von mindestens 50 m2 pro 1 m3 Katalysator bei einem Volumenstrom des Kreislaufgases von unter 150 realen m3/m3 Katalysator. Im zweiten Konverter ist die Wärmeübertragungsfläche mindestens 40 m2 pro 1 m3 Katalysator bei einem Volumenstrom des zirkulierenden Gases der Benzinsynthese von unter 150 realen m3/m3 Katalysator. Der bei der Kühlung der Konverter erzeugte Dampf wird, wie oben beschrieben, zur Erzeugung eines Kältemittels mit Hilfe einer Absorptionskältemaschine, in Dampferhitzern zur Vorwärmung der Einsatzstoffströme des ersten Konverters und als Sumpfheizung der Kolonne zur Produkttrennung verwendet.
  • Das Produkt aus dem Konverter der Benzinsynthese (Block III) wird in den Rekuperator-Wärmetauschern abgekühlt, wobei der Einsatzstoff des Konverters erwärmt wird, weiter wird es in Kühlern gekühlt. Im Prozess der Kühlung findet eine Kondensation der Benzinkohlenwasserstoffe und des Wassers statt. Der abgekühlte Strom 6 wird zum Separator c.) (Block IV) zur Trennung des Reaktorprodukts der Benzinsynthese überführt. Im Separator c.) werden 1. das methanolhaltige Wasser 10, 2. die Benzinkohlenwasserstoffphase 8 + 9 und 3. die Gasphase 7, welche Wasserstoff, Kohlenstoffoxide und leichte Kohlenwasserstoffe, die sich bei der Umwandlung von Methanol bilden, enthält, getrennt.
  • Der Rückführstrom des leichten Kohlenwasserstoffgases 7 wird in dem hervorgehobenen Fall mit einem Teil der CO- und H2-haltigen Gase 5 aus dem ersten Separator (Block II) vermischt, um eine verdünnende Komponente für den Einsatzstoff der Synthese der Verbindungen des Typs R1-O-R2 zu erhalten.
  • Das Kohlenwasserstoffkondensat (u. a. C5+-Kohlenwasserstoffe) 6 aus dem Separator (Block IV) wird zur Stabilisierungskolonne (Block IV) geführt, in der die leichten Kopfgase 7 vom stabilen Benzin 8 abgetrennt werden. Aus den instabilen Benzinkohlenwasserstoffen kann in einer Stabilisierungs- oder einer zusätzlichen Kolonne auch Schwerbenzin 9 abgetrennt werden.
  • Die wässrige Phase 10 aus dem Separator wird in den Block V zur Aufkonzentrierung der Verbindungen des Typs R1-O-R2 und von dort in den Block VI zur katalytischen Wasserreinigung von Verbindungen des Typs R1-O-R2 geleitet. Das Wasser enthält hier, abhängig vom Umsatzgrad, in der Regel zwischen 3,5 Mass.-% und 30 Mass.-% Verbindungen des Typs R1-O-R2.
  • Im Block V der Aufkonzentrierung der Verbindungen des Typs R1-O-R2 wird in einer Rektifikationskolonne die Anreicherung des Methanols im Kopf realisiert und es wird der Rückführstrom des Methanols 11 erhalten, welcher zum Block III der Benzinsynthese gefördert wird. Das Sumpfprodukt aus der Kolonne (Block V) – das Wasser 12, welches zwischen 1% und 5% Methanol 5 enthält, wird in den Konverter der Wasserreinigung (Block VI) geleitet, wo die katalytische Zerlegung des Methanols im wässrigen Medium durchgeführt wird.
  • Im Konverter der Wasserreinigung (Block VI) wird der Gasstrom 13 aus der Zerlegung des Methanols erhalten – Kohlenstoffoxide und Wasserstoff, welcher dem ersten Konverter (Block I) zugeführt wird. Es wird chemisch gereinigtes Wasser 14 erhalten, welches für die Nachspeisung des Systems des Rückkühlwassers, des Systems der Dampferzeugung und für andere Zwecke genutzt wird.
  • Der auf dargestellte Herstellungsprozess ist eine vereinfachte Variante des auf dargestellten Verfahrens und unterscheidet sich von diesem vor allem in folgendem Punkt: Das Produkt des ersten Konverters (Block I) wird in Wärmetauschern und/oder Erhitzern erwärmt und direkt, ohne vorherige Auftrennung, zum Konverter (Block III) der Benzinsynthese geleitet.
  • Als verdünnende Komponente des sauerstoffhaltigen Einsatzstoffes kann auch hier wieder rückgeführtes Kreislaufgas 3 (hier aus Block IV) zugesetzt werden.
  • Auch hier wird dem Synthesegas 1 vor oder bei der Einspeisung in den ersten Konverter neben dem Kreislaufgas 3 zusätzlich Wasserstoff und Kohlenmonoxid 13, welches im Konverter der katalytischen Wasserreinigung (Block VI) gebildet wird, beigemischt. Das Produkt aus dem ersten Konverter entspricht in seiner Zusammensetzung im Wesentlichen dem Produkt aus dem Verfahren auf .
  • Um eine maximal hohe Benzinqualität (geringer Anteil an Schwerbenzin) zu erreichen, wird der Umsatz der Verbindung des Typs R1-O-R2 (Methanol und ggf. DME) bevorzugt unter 99,5% gehalten.
  • Das Produkt aus dem Konverter der Benzinsynthese wird auch hier bevorzugt zunächst in den Rekuperator-Wärmeaustauschern und in Kühlern abgekühlt. Der teilweise abgekühlte Strom 6 wird in den Block IV der Trennung der Produkte des Konverters der Benzinsynthese eingespeist, wo durch die Abkühlung in den Kühlern eine Kondensation der Benzinkohlenwasserstoffe und des Wassers stattfindet. Im Separator wird das Wasser 10, welches nicht umgesetzte Verbindungen des Typs R1-O-R2, enthält, abgeschieden und es werden die Benzinkohlenwasserstoffphase und die Gasphase getrennt. Das Gasprodukt aus dem Separator besteht hauptsächlich aus nicht umgesetztem Synthesegas und leichten Kohlenwasserstoffen, ein Teil davon (Strom 3) wird zur Vermischung mit dem Ausgangssynthesegas zum vollständigeren Umsatz des Rohstoffs in den ersten Konverter (Block I) zurückgeführt.
  • Das im Konverter der Benzinsynthese gebildete Wasser enthält hier, abhängig vom Umsatzgrad, in der Regel zwischen 3,5% und 40% Methanol (und ggf. DME). Es erfolgt deshalb eine Reinigung des Wassers in einer Rektifikationskolonne (Block V) und anschließend in einem gesonderten Konverter der Wasserreinigung (Block VI) durch katalytische Zerlegung des Methanols in Wasserstoff und Kohlenstoffoxide (wobei diese Gase als Beimischung zum Synthesegas in den Prozess rückgeführt werden – siehe Beschreibung von ).
  • Das Kohlenwasserstoffkondensat aus dem Separator (Block IV) wird zur Stabilisierungskolonne geführt (Block IV), in der das Benzin 8 abgetrennt wird. Aus den instabilen Benzinkohlenwasserstoffen kann in einer Stabilisierungskolonne oder einer zusätzlichen Kolonne auch Schwerbenzin 9 abgetrennt werden.
  • Die Wasserphase 10 aus dem Separator wird in den Block V der Anreicherung der Verbindungen des Typs R1-O-R2 und anschließend in den Konverter der Wasserreinigung (Block VI) eingespeist. Im Block V der Aufkonzentrierung der Verbindungen des Typs R1-O-R2 wird in einer Rektifikationskolonne die Anreicherung des Methanols im Kopfteil realisiert und es wird ein Rückführstrom dieses Methanols 11 erhalten, der in den Block III der Benzinsynthese zurückgegeben wird. Das Sumpfprodukt der Kolonne – das Wasser 12, welches zwischen 2 und 5% Methanol 5 enthält, wird in den Konverter der Wasserreinigung (Block VI) eingespeist.
  • Im Block VI der Reinigung wird der methanolhaltige Wasserstrom bevorzugt durch die Rekuperator-Wärmeaustauscher und/oder Vorerhitzer gefördert, wo er auf die geforderte Reaktionstemperatur aufgeheizt wird, und dann in den Konverter der Wasserreinigung eingespeist, wo der Kontakt mit dem Katalysator der Zerlegung des Methanols in Wasserstoff und Kohlenstoffoxide realisiert wird.
  • Das Produkt aus dem Konverter der Wasserreinigung wird bevorzugt in Rekuperator-Wärmeaustauschern und einem Luftkühler abgekühlt. Anschließend wird die Gasphase von dem Kondensat in einem Separator getrennt. Die dabei abgetrennten Gase der Zerlegung des Methanols 13 treten aus dem Separator aus und werden zur Vermischung mit dem Roh-Synthesegas in den ersten Konverter (Block I) geleitet. Das gereinigte Wasser wird zur Entgaserkolonne gefördert. Es wird chemisch gereinigtes Wasser 14 erhalten, welches für die Nachspeisung des Systems des Rückkühlwassers, des Systems der Dampferzeugung und für andere Zwecke genutzt wird.
  • Durch das auf den und dargestellte Wasser werden die Konverter indirekt gekühlt. Das Wasser nimmt die Wärme von einem Wärmeträger auf, der wiederum die Wärme aus der Reaktionszone ableitet. Das Wasser verlässt Block I und III als Dampf.
  • Im Folgenden wird die Erfindung mit einem Vergleichsbeispiel und Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)
  • Dieses Beispiel wurde analog dem Prozess TIGAS der Firma Haldor Topsoe IJ. Topp-Jorgensen, reprinted from <<Studies in Surface and Catalysis, V. 36, Methan Conversion>>, 1987 durchgeführt.
  • Auf ist ein Blockschema des Prozesses TIGAS dargestellt.
  • Synthesegas wird mit Kreislaufgas, welches nicht umgesetzte Komponenten des Synthesegases und leichte Kohlenwasserstoffe enthält, vermischt und tritt in den Reaktor der Synthese von Methanol + DME mit einem bifunktionellen Katalysator, welcher aus einer Katalysatorkomponente der Methanolsynthese und einer Katalysatorkomponente der Dehydratation von Methanol besteht, ein. Das erhaltene Gemisch aus Methanol + DME + Wasser und aus Komponenten des nicht reagierten Synthesegases wird zur Stufe der Benzinsynthese gegeben, wo an einem zeolithhaltigen Katalysator die Umwandlung des Methanols und DME in Kohlenwasserstoffe stattfindet. Das Produktgemisch wird anschließend in Benzin, eine wässrige Phase, welche zur Reinigung gegeben wird, eine C3-C4 Fraktion und Gas, von dem ein Teil als Zirkulationsgas zur Stufe der Synthese von Sauerstoffverbindungen geführt wird, aufgetrennt. Alle Stadien werden bei einem annähernd gleichen Druck im Bereich von 50–100 bar durchgeführt.
  • Es wird Synthesegas mit einem Gehalt an H2:CO = 3 verwendet.
  • Entsprechend der Quelle beträgt die Ausbeute an Sauerstoffverbindungen, bezogen auf CH2 im Synthesegas, 94%. Die Ausbeute an Benzin, bezogen auf CH2 in den Sauerstoffverbindungen, beträgt 78%.
  • Insgesamt beträgt die Ausbeute an Benzin 73,34%, bezogen auf CH2 im Synthesegas ohne Berücksichtigung von Verlusten bei der Produkttrennung usw..
  • Im Weiteren werden Beispiele verschiedener Varianten der erfindungsgemäßen Prozessdurchführung aufgeführt.
  • Dabei wird ein reales Synthesegas mit folgender Zusammensetzung, in Vol.-%, verwendet:
    CO – 21,91; H2 – 61,16; CO2 – 6,38; CH4 – 1,83; H2O – 8,72.
  • Der Volumenstrom des Synthesegases beträgt: 738,3 m3 (i. N.)/h.
  • Für die Synthese von Methanol aus Synthesegas wird ein Katalysator der Firma Südchemie mit der Bezeichnung MEGAMAX 700® (Komponenten CuO, ZnO, Al2O3) und für die Synthese von Benzin aus Methanol ein zeolithhaltiger Katalysator der Firma Südchemie mit der Bezeichnung SMA-2 verwendet.
  • Die Arbeitsbedingungen im Konverter der Synthese der Verbindungen des Typs R1-O-R2 sind Temperaturen im Bereich von 210 bis 260°C und Drücke im Bereich von 50 bis 55 MPa. Das Volumen des Katalysators beträgt 0,46 m3, die Wärmeaustauschoberfläche in der Reaktionszone beträgt 30 m2. Der Druck des erzeugten Wasserdampfes beträgt 1,8 MPa.
  • Im Konverter der Benzinsynthese liegt bei den Beispielen 2 bis 4 ein Druck von 7 bar und beim Beispiel 5 ein Druck von 45 bar vor. Die Temperatur des Prozesses liegt im Bereich von 310 bis 430°C im Reaktionsregime und im Bereich von 280 bis 500°C im Regenerationsregime.
  • Die Konverter der Methanolsynthese und Benzinsynthese werden gekühlt. Es werden Konverter mit einer Wärmeübertragungsfläche von 60 m2/m3 Katalysator verwendet.
  • Die Reaktionen in den Konvertern der Synthese von Methanol und der Synthese von Benzin werden unter annähernd isothermen Bedingungen durchgeführt, bei welchen die Temperaturdifferenz innerhalb der Katalysatorschüttung unter 5 K liegt.
  • In den Beispielen 2 bis 4 findet die Trennung der Produkte des Prozesses der Erzeugung von Sauerstoffverbindungen bei einer Temperatur von 40°C statt. Die Separation der Produkte der Benzinsynthese findet bei allen Beispielen bei einer Temperatur von +5°C statt.
  • Die Beispiele 2 bis 5 unterscheiden sich durch eine unterschiedliche Wahl der Anwendung einzelner Unterscheidungsmerkmale der Erfindung.
  • Beispiel 2
  • Die Anlage der Erzeugung von synthetischem Benzin entspricht hauptsächlich dem Schema auf und beinhaltet: einen Block (Block I) der Synthese von Methanol aus Synthesegas, einen Block (Block II) der Abtrennung von Methanol aus dem Produktstrom des Blocks I, einen Block (Block III) der Synthese von Benzin aus Rohmethanol, einen Block (Block IV) der Fraktionierung mit Abtrennung des Produktbenzins, einen Block (Block V) der Abtrennung von Methanol aus dem Prozesswasser.
  • Im Unterscheid zum Schema in ist der Block der Wasserreinigung von Methanol jedoch nicht im Betrieb. In der Anlage fehlen zudem im Unterschied zu die Ströme 5, 13 und 14, d. h. in den Block III wird nicht der Strom 5 gegeben. Tabelle 2.1. Materialbilanz der Anlage
    Regime der Erzeugung von synthetischem Benzin aus Rohmethanol, ohne Zuführung des Synthesegases aus dem Block der Methanolsynthese in den Block der Benzinsynthese, ohne den Block der Wasserreinigung Katalysator der Synthese von Benzin: SMA-2 Umsatz des Methanols: 99% Selektivität der Umwandlung von Methanol in Benzin: 86% Umsatz von (CO + CO2) in Methanol: 94,7%
    Jahresbetriebsstunden 8000,00
    Stoffstrom kg/h t/Jahr % Mass., bezogen auf den Rohstoff
    Eingang: Synthesegas 376,10 3 008,80 100,00
    gesamt: 376,10 3 008,80 100,00
    Ausgang:
    Abblasegas des Blocks der Methanolsynthese 29,00 232,00 7,71
    Kohlenwasserstoffhaltige Abblasegase 23,00 184,00 6,12
    Synthetisches Benzin 97,00 776,00 25,79
    82,76*
    78,39**
    Reaktionswasser 180,50 1444,00 47,99
    Wasser aus Rohsynthesegas 46,60 372,80 12,39
    gesamt: 376,10 3 008,80 100,00
    * auf CH2 des Methanols bezogen, ** auf CH2 des Synthesegases bezogen. Tabelle 2.2. Charakterisierung der Ströme im Schema auf Abb. 1
    No. Physikalische Eigenschaften der Stoffströme Zusammensetzung der Ströme [Mass.-%]
    T [°C] p [MPa] Massenstrom [kg/h] H2 CO CO2 H2O CHOH C1-C4 C5+
    1 60,0 5,70 329,5 11,68 58,17 26,61 0,76 - 2,78 -
    2 123,8 5,20 2364 7,28 7,16 38,42 1,32 12,76 33,06 -
    3 54 5,8 2034,5 8,37 8,23 43,69 0,03 1,69 37,99 -
    4 40,7 5,20 300,4 - - 1,14 10,15 88,7 0,01 -
    5 - - - - - - - - - -
    6 89,7 5,50 895,1 1,23 0,23 26,31 20,06 0,3 37,66 14,21
    7 58 1,00 593,7 1,84 0,35 39,10 0,13 - 53,24 5,34
    8 40,4 0,70 80,1 - - - - 0,01 2,96 97,03
    9 45,4 0,60 16,9 - - - - - - 100,00
    10 5,0 0,40 181,5 - - 0,01 98,52 1,47 - -
    11 60,0 1,0 1,0 - - 0,47 13,98 85,55 - -
    12 61,9 5,65 180,5 - - - 99,00 1,00 - -
    13 - - - - - - - - - -
    14 - - - - - - - - - -
  • Beispiel 3
  • Die Anlage der Erzeugung von synthetischem Benzin entspricht hauptsächlich dem Schema auf und beinhaltet: einen Block der Synthese von Methanol aus Synthesegas (Block I), einen Block (Block II) der Abtrennung des Methanols aus dem Produktstrom des Blocks I, einen Block (Block III) der Synthese von Benzin aus Rohmethanol, einen Block (Block IV) der Fraktionierung mit Abtrennung des Produktbenzins, einen Block (Block V) der Abtrennung von Methanol aus dem Prozesswasser.
  • Der Block der Wasserreinigung von Methanol ist nicht im Betrieb. In der Anlage fehlen zudem im Unterschied zum Schema in die Ströme 13 und 14. Tabelle 3.1. Materialbilanz der Anlage
    Regime mit Erzeugung von synthetischem Benzin aus Rohmethanol, ohne den Block der Wasserreinigung Katalysator der Benzinsynthese: SMA-2 Umsatz des Methanols: 99% Selektivität der Umwandlung von Methanol in Benzin: 87% Umsatz von (CO + CO2) in Methanol: 94,2%
    Jahresbetriebsstunden 8000,00
    Stoffstrom kg/h t/Jahr % Mass., bezogen auf den Rohstoff
    Eingang: Synthesegas 376,10 3 008,80 100,00
    gesamt: 376,10 3 008,80 100,00
    Ausgang: Abblasegase des Blocks der Methanolsynthese 28,00 224,00 7,44
    Kohlenwasserstoffhaltige Abblasegase 24,20 193,60 6,43
    Synthetisches Benzin 97,40 779,20 25,90
    83,53*
    78,71**
    Reaktionswasser 179,90 1439,20 47,84
    Wasser aus dem Rohsynthesegas 46,60 372,80 12,39
    gesamt: 376,10 3 008,80 100,00
    * auf CH2 des Methanols bezogen, ** auf CH2 des Synthesegases bezogen. Tabelle 3.2. Charakterisierung der Ströme im Schema auf Abb. 1
    No. Physikalische Eigenschaften der Stoffströme Zusammensetzung der Ströme [Mass.-%]
    T [°C] p [MPa] Massenstrom, [kg/h] H2 CO CO2 H2O CH3OH C1-C4 C5+
    1 60,0 5,70 329,5 11,68 58,17 26,61 0,76 - 2,78 -
    2 123,7 5,20 2406,5 6,89 7,00 37,55 1,29 12,53 34,74 -
    3 54 5,8 2077,0 7,89 8,02 42,57 0,03 1,67 39,82 -
    4 40,7 5,20 299,4 - - 1,12 10,12 88,74 0,02 -
    5 40 5,1 2,5 7,89 8,02 42,57 0,03 1,67 39,82 -
    6 88,7 5,50 789,1 2,19 1,35 21,70 22,69 0,34 35,42 16,31
    7 61,5 1,00 486,2 3,49 2,15 34,32 0,16 - 53,19 6,69
    8 40,4 0,70 79,2 - - - - 0,01 2,97 97,02
    9 45,4 0,60 18,2 - - - - - - 100,00
    10 5,0 0,40 180,9 - - 0,01 98,52 1,47 - -
    11 60,0 1,0 1,0 - - 0,46 14,38 85,16 - -
    12 61,9 5,65 179,9 - - - 99,00 1,00 - -
    13 - - - - - - - - -
    14 - - - - - - - - - -
  • Beispiel 4
  • Die Anlage der Erzeugung von synthetischem Benzin entspricht dem Schema auf und beinhaltet: einen Block (Block I) der Synthese von Methanol aus Synthesegas, einen Block (Block II) der Abtrennung des Methanols aus dem Produktstrom des Blocks I, einen Block (Block III) der Synthese von Benzin aus Rohmethanol, einen Block (Block IV) der Fraktionierung mit Abtrennung des Produktbenzins, einen Block (Block V) der Abtrennung von Methanol aus dem Prozesswasser, einen Block (Block VI) der Wasserreinigung von Methanol. Tabelle 4.1. Materialbilanz der Anlage
    Regime mit Erzeugung von synthetischem Benzin aus Rohmethanol Katalysator der Benzinsynthese SMA-2 Umsatz des Methanols Umwandlung von 97% Selektivität der Methanol in Benzin 87,5% Umsatz von (CO + CO2) in Methanol 94,7%
    Jahresbetriebsstunden 8000,00
    Stoffstrom kg/h t/Jahr % Mass., bezogen auf den Rohstoff
    Eingang: Synthesegas 376,10 3 008,80 100,00
    gesamt: 376,10 3 008,80 100,00
    Ausgang: Abblasegase des Blocks der Methanolsynthese 28,00 224,00 7,44
    Kohlenwasserstoffhaltige Abblasegase 24,10 192,80 6,41
    Synthetisches Benzin 98,40 787,20 26,16
    83,92*
    79,52**
    Gereinigtes Prozesswasser 179,00 1432,00 47,60
    Wasser des Rohsynthesegases 46,60 372,80 12,39
    gesamt: 376,10 3 008,80 100,00
    * auf CH2 des Methanols bezogen, ** auf CH2 des Synthesegases bezogen Tabelle 4.2. Charakterisierung der Ströme im Schema auf Abb. 1
    No. Physikalische Eigenschaften der Stoffströme Zusammensetzung der Ströme [Mass.-%]
    T [°C] P [MPa] Massenstrom [kg/h] H2 CO CO2 H2O CH3OH C1-C4 C5+
    1 60,0 5,70 329,5 11,68 58,17 26,61 0,76 - 2,78 -
    2 123, 5 5,20 2405,2 6,91 7,06 37,51 1,29 12,60 34,61 -
    3 54 5,8 2073,9 7,93 8,10 42,56 0,03 1,68 39,70 -
    4 40,7 5,20 301,1 - - 1,12 10,06 88,80 0,01 -
    5 40 5,1 2,5 7,93 8,10 42,56 0,03 1,68 39,70 -
    6 86,9 5,50 793,5 2,19 1,41 21,41 22,80 1,04 34,79 16,36
    7 58 1,00 482,4 3,53 2,27 34,33 0,16 - 52,96 6,75
    8 40,4 0,70 79,6 - - - - 0,04 2,94 97,02
    9 45,4 0,60 18,8 - - - - - - 100,00
    10 5,0 0,40 188,3 - - 0,01 95,65 4,34 - -
    11 60,0 1,0 7,5 - - 0,2 14,80 85,00 - -
    12 61,9 5,65 180,8 - - - 99,00 1,00 - -
    13 70 5,42 1,8 12,51 86,21 - 1,28 - - -
    14 70 5,42 179,0 - - Spuren 100,00 Spuren - -
  • Beispiel 5
  • Die Anlage der Erzeugung von synthetischem Benzin entspricht dem Schema auf und beinhaltet: einen Block (Block I) der Synthese von Methanol aus Synthesegas, einen Block (Block III) der Synthese von Benzin ohne Abtrennung von Methanol aus dem Produktstrom des Blocks I, einen Block (Block IV) der Fraktionierung mit Abtrennung des Produktbenzins, einen Block (Block V) der Abtrennung von Methanol aus dem Prozesswasser, einen Block (Block VI) der Wasserreinigung von Methanol Tabelle 5.1. Materialbilanz der Anlage
    Regime mit Erzeugung von synthetischem Benzin aus dem Strom der Methanolsynthese Katalysator der Benzinsynthese: SMA-2 Umsatz von Methanol: 99% Selektivität der Umwandlung von Methanol in Benzin: 85,5% Umsatz von (CO + CO2) in Methanol: 94,2%
    Jahresbetriebsstunden 8000,00
    Stoffströme kg/h t/Jahr % Mass., bezogen auf den Rohstoff
    Eingang: Synthesegas 376,10 3 008,80 100,00
    gesamt: 376,10 3 008,80 100,00
    Ausgang: Kohlenwasserstoffhaltige Abblasegase 54,30 434,40 14,44
    Synthetisches Benzin 96,80 774,40 25,74
    83,02*
    78,23**
    Gereinigtes Prozesswasser 178,40 1 427,20 47,43
    Wasser des Rohsynthesegases 46,60 372,80 12,39
    gesamt: 376,10 3 008,80 100,00
    * auf CH2 des Methanols bezogen, ** auf CH2 des Synthesegases bezogen. Tabelle 5.2. Charakterisierung der Ströme im Schema auf Abb. 2
    No. Physikalische Eigenschaften der Stoffströme Zusammensetzung der Ströme, Mass.-%
    T [°C] p [MPa] Massenstrom [kg/h] H2 CO CO2 H2O CH3OH C1-C4 C5+
    1 60,0 5,70 329,5 11,68 58,17 26,61 0,76 - 2,78 -
    2 117,5 4,35 2263 6,01 7,46 39,23 1,37 11,77 32,56 1,6
    3 29,9 4,9 1931,7 6,94 8,59 44,88 0,04 - 37,68 1,87
    6 176,3 3,9 2264,0 6,02 7,45 39,21 7,92 0,12 33,45 5,83
    8 40,4 0,70 79,9 - - - - 0,01 3,07 96,92
    9 45,4 0,60 16,9 - - - - - - 100,00
    10 5,0 0,40 181,2 - - 0,02 98,51 1,47 - -
    11 62,2 4,5 1 - - 0,46 14,38 85,16 - -
    12 62,6 5,65 180,2 - - - 99,00 1,00 - -
    13 70,0 5,35 1,8 12,5 86,2 - 1,3 - - -
    14 70,0 5,35 178,4 - - - 100,00 - - -
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Ausgangssynthesegas
    2
    Produkt aus dem Block der Synthese von Verbindungen des Typs R1-O-R2
    3
    Kreislaufgas (Synthesegas, welches aus dem Block II oder IV in den Block I zurückgeführt)
    4
    Rohmethanol (bzw. Ausgangsprodukt der Verbindungen des Typs R1-O-R2)
    5
    Zirkulierendes Gas (Synthesegas, welches vom Block II in den Block III gegeben wird)
    6
    Produkt aus dem Block der Benzinsynthese
    7
    Zirkulierendes Kohlenwasserstoffgas (aus Block IV in Block III zurückgeführt)
    8
    Benzin
    9
    Schwerbenzin
    10
    Prozesswasser
    11
    Rückgeführte Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt Methanol)
    12
    Abwässer, die Verbindungen des Typs R1-O-R2 (bevorzugt Methanol) enthalten
    13
    Gase, die sich bei der Abtrennung der Verbindungen des Typs R1-O-R2 (bevorzugt Methanol) bilden
    14
    Chemisch gereinigtes Wasser
    15
    Gas
    16
    C3-C4 Fraktion
    I
    Block der Synthese der Verbindungen des Typs R1-O-R2 mit dem ersten Konverter
    II
    Block der Trennung mit dem ersten Separator
    III
    Block der Synthese von Benzin mit dem zweiten Konverter
    IV
    Block der Trennung mit dem zweiten Separator und der Stabilisierungskolonne des instabilen Benzins
    V
    Block der Aufkonzentrierung der Verbindungen des Typs R1-O-R2 (bevorzugt Methanol) in einer Rektifikationskolonne aus dem Prozesswasser
    VI
    Block der katalytischen Wasserreinigung von Verbindungen des Typs R1-O-R2 (bevorzugt Methanol)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (14)

  1. Verfahren zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen durch den Umsatz eines CO- und H2-haltigen Gasgemisches (Synthesegas) durch a.) Kontakt mit einem Katalysator in einem ersten Konverter zur Erzeugung eines ersten Produktstromes, der – mindestens eine chemische Verbindung des Typs R1-O-R2 (wobei R1-Alkylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 5 sind und R2-Wasserstoff, Alkyl- und Alkoxygruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 5 sind), wobei die chemische Verbindung des Typs R1-O-R2 bevorzugt Methanol und/oder Dimethylether ist, sowie auch – nicht umgesetzte Komponenten von Synthesegas, enthält, b.) Kontakt des gesamten Produkts aus dem ersten Konverter oder nach Abtrennung von zu mindest einem Teil der nicht reagierten Komponenten des Synthesegases, mit einem Katalysator in einem zweiten Konverter, zur Erzeugung eines Produktstroms, der – Benzinkohlenwasserstoffe, einschließlich bis zu 45 Mass.-% aromatische Verbindungen, darin enthalten bis 1 Mass.-% Benzol und nicht weniger als 40 Mass.-% Isoparaffine, – C1-C4-Kohlenwasserstoffe, die sich bevorzugt in einer Menge von nicht mehr als 17 Mass.-% bilden (umgerechnet auf C im umgesetzten Methanol und/oder, bei Notwendigkeit, im umgesetzten Dimethylether), – nicht umgesetzte Verbindung des Typs R1-O-R2, – sowie auch nicht reagierte Komponenten des Synthesegases enthält, wobei Synthesegas aus dem ersten und/oder zweiten Produktstrom abgetrennt wird und zu mindest teilweise als Kreislaufgas in den ersten Konverter rückgeführt wird, c.) Trennung des Produktes des zweiten Konverters, wobei das erhaltene instabile Benzin mit bekannten Methoden stabilisiert wird, wobei i.) eine Benzinfraktion, aus welcher bei Notwendigkeit eine Fraktion, die Durol enthält, abgetrennt wird, ii.) eine Fraktion von C3-C4-Kohlenwasserstoffen iii.) ein Gasstrom, welcher leichte Kohlenwasserstoffe und nicht reagierte Komponenten des Synthesegases enthält, und auch iv.) eine wässrige Phase, die nicht umgesetzte Verbindung des Typs R1-O-R2, bevorzugt Methanol und/oder Dimethylether, enthält, erhalten werden, wobei der Gaststrom iii.) zu mindest teilweise in den zweiten Konverter und/oder in den ersten Konverter als zirkulierendes Gas zurückgeführt wird, und die wässrige Phase iv.) direkt zur Reinigung von der Verbindung des Typs R1-O-R2 oder zunächst zur Rektifikation gegeben wird, wobei durch die Rektifikation eine Auftrennung in eine konzentrierte Lösung der Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt nicht weniger als 75%) und ein mit der Verbindung des Typs R1-O-R2 verschmutztes Wasser (bevorzugt Gehalt an Verbindung des Typs R1-O-R2 bis 5%) erfolgt, welches zur Reinigung gegeben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzstoff des zweiten Konverters einen Partialdruck des Wasserstoffs von größer als 0,07 MPa, einen Partialdruck der Oxide des Kohlenstoffs von größer als 0,008 MPa, einen Partialdruck der Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt des Methanols und/oder des Dimethylethers) von weniger als 0,5 MPa und einen Partialdruck des Wassers von weniger als 0,3 MPa aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umsatz der Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt Methanol) in Schritt b.) nicht weniger als 82% und nicht mehr als 99,5%, sowie ggf. ein Dimethylether- Umsatz von nicht weniger als 92% und nicht mehr als 99,8% beträgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt mit dem Katalysator im ersten Konverter unter annähernd isothermen Bedingungen stattfindet, welche durch die Abführung der Reaktionswärme durch die Wärmeübertragungsfläche bei einem Verhältnis der Wärmeübertragungsfläche zum Volumen des Katalysators von nicht weniger als 50 m2/m3 erreicht werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die aus dem ersten Konverter abgeführte Reaktionswärme Dampf mit einem Druck von bis zu 4 MPa erzeugt wird, wobei das Volumen des Kreislaufgases, welches nicht reagierte Komponenten des Synthesegases enthält, und welches in den ersten Konverter eingespeist wird, nicht 150 reale m3, bezogen auf 1 m3 Katalysator, übersteigt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt mit dem Katalysator im zweiten Konverter unter annähernd isothermen Bedingungen stattfindet, welche durch die Abführung der Reaktionswärme durch die Wärmeübertragungsfläche bei einem Verhältnis der Wärmeübertragungsfläche zum Volumen des Katalysators von nicht weniger als 40 m2/m3 erreicht werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch aus dem zweiten Konverter abgeführte Reaktionswärme Dampf mit einem Druck von bis zu 22 MPa erzeugt wird, und das Volumen des zirkulierenden Gasstroms iii), welcher leichte Kohlenwasserstoffe des Produktstroms des zweiten Konverters, sowie auch nicht reagierte Komponenten des Synthesegases enthält, einen Wert bis 150 reale m3, bezogen auf 1 m3 Katalysator, hat.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Verbindung des Typs R1-O-R2 bevorzugt Methanol, verunreinigte Wasser in Kontakt mit einem Katalysator zur Methanolzerlegung bei einer Temperatur von bis 360°C gebracht wird, im Ergebnis dessen sich gereinigtes Wasser und Komponenten von Synthesegas, insbesondere Wasserstoff, Kohlenmonoxid und CO2, bilden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt des mit der Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt Methanol) verunreinigten Wassers mit dem Katalysator bei einem Druck durchgeführt wird, der es erlaubt, die erzeugten Komponenten des Synthesegases in den ersten Konverter direkt oder mit Hilfe eines Kreislaufkompressors in den ersten Konverter einzuleiten.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des aus dem ersten Produktstrom abgetrennten Synthesegases in den zweiten Konverter zur Einstellung der Partialdrücke des Wasserstoffs und der Oxide des Kohlenstoffs, insbesondere Kohlenmonoxids, eingespeist wird.
  11. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 enthaltend: a.) mindestens einen ersten Konverter, der einen Katalysator enthält, der geeignet ist, die Umsetzung von CO mit H2 zu der chemischen Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt Methanol) zu katalysieren, b.) mindestens einen zweiten Konverter, der einen Katalysator enthält, der geeignet ist, die Umsetzung der chemischen Verbindung des Typs R1-O-R2 in Kohlenwasserstoffe zu katalysieren, c.) mindestens einen Separator, der geeignet ist, Benzinkohlenwasserstoffe aus einem Produktstrom abzutrennen, der neben Benzinkohlenwasserstoffen auch chemische Verbindungen des Typs R1-O-R2, Wasser und Gas, welches kurzkettige Kohlenwasserstoffe, Komponenten des Synthesegases, Verbindungen des Typs R1-O-R2 und Spuren an Benzinkohlenwasserstoffen enthält, d.) mindestens einen dritten Konverter, der einen Katalysator enthält, der geeignet ist, die Umsetzung der im Wasser enthaltenen chemischen Verbindung des Typs R1-O-R2 (bevorzugt Methanol) in CO und H2 zu katalysieren.
  12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zusätzlichen Separator zur Auftrennung des Produktstroms aus dem ersten Konverter enthält, wobei der zusätzliche Separator eine Verbindungsleitung zum ersten Konverter aufweist, die es ermöglicht, im Separator abgetrenntes CO und H2 in den ersten Konverter einzuleiten, wobei der (zusätzliche) Separator bevorzugt eine erste Verbindungsleitung zum zweiten Konverter enthält, die es ermöglicht, chemische Verbindungen des Typs R1-O-R2, ggf. zusammen mit H2O, in den zweiten Konverter einzuspeisen und eine zweite Verbindungsleitung zum zweiten Konverter enthält, die es ermöglicht, ggf. CO und H2 in den zweiten Konverter einzuspeisen.
  13. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Konverter direkt mit dem zweiten Konverter verbunden ist, so dass der komplette Produktstrom aus dem ersten Konverter in den zweiten Konverter eingeleitet wird, wobei der Separator c.) bevorzugt eine Verbindungsleitung zum ersten Konverter enthält, die es ermöglicht, nicht umgesetztes CO und H2 sowie kurzkettige Kohlenwasserstoffe in den ersten Konverter einzuspeisen.
  14. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen der folgenden zusätzlichen Bestandteile aufweist: i.) eine Verbindungsleitung vom dritten Konverter zum ersten Konverter, die es ermöglicht, im dritten Konverter gebildetes CO und H2 in den ersten Konverter einzuleiten, und/oder ii.) eine dem Separator c.) nachgeschaltete Vorrichtung, welche die Abtrennung der Verbindung des Typs R1-O-R2 ermöglicht, wobei die Anlage eine Verbindungsleitung zur Rückführung der abgetrennten chemischen Verbindung des Typs R1-O-R2 in den zweiten Konverter enthält und/oder iii.) Vorrichtungen zur Abführung der Reaktionswärme im ersten und/oder zweiten Konverter, die bevorzugt die Erzeugung von Wasserdampf ermöglichen, wobei die Vorrichtungen zur Abführung der Reaktionswärme im ersten Konverter bevorzugt ein Verhältnis der Wärmeaustauschfläche zum Katalysatorvolumen von mindestens 50 m2/m3 und im zweiten Konverter bevorzugt ein Verhältnis der Wärmeaustauschfläche zum Katalysatorvolumen von mindestens 40 m2/m3 aufweisen.
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