DE2321360A1

DE2321360A1 - Verfahren zur herstellung von methanol

Info

Publication number: DE2321360A1
Application number: DE2321360A
Authority: DE
Inventors: Friedemann Dipl Ing Marschner; Emil Dipl Ing Supp
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1973-04-27
Filing date: 1973-04-27
Publication date: 1974-11-07
Also published as: JPS5013306A; JPS5745209B2

Description

Verfahren zur Herstellung von Methanol Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Methanol aus Kohlenoxide enthaltenden Gasen, durch Konvertieren dieser Gase in Gegenwart eines Katalysators mit Wasserdampf bei höherem Druck und bei Temperaturen von 300 bis 5000C, reinigen des konvertierten Gases und Umsetzen des gereinigten Gases an kupferhaltigen Katalysatoren bei Temperaturen von 230 bis 28OOC und Drücken von 30 bis 80 atü unter Kühlen des Katalysators mit Wasser, zu Methanol.
Bei derartigen Verfahren ist es erfordtflich, das Ausgangsprodukt, z.B. gasförmige Kohlenwasserstoffe, zu einem für die Methanolsynthese geeigneten Gas aufzuarbeiten, was gewöhnlich durch Spalten des Rohstoffes bei hohen Temperaturen und unter Druck erfolgt.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 013 297 ist beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung von Methanol aus Oxids des Kohlenstoffs und Wasserstoff an kupferhaltigen Katalysatoren unter Drücken von 30 bis 80 ata, bei Temperaturen von 230 bis 280°C bekannt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß gasförmige Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf an einem indirekt beheizten nickelhaltigen Katalysator bei Temperaturen von 700 bis 8500C und Drücken von 10 bis 20 ata zu einem Synthese gas gespalten werden, das nach Verdichtung auf den Synthesediuck an einem mittels unter Druck siedenden Wassers unter Erzeugung von Hochdruckdampf indirekt gekühlten kupferhaltigen Katalysator zu Methanol umgesetzt wird.und daß der dabei gewonnene Hochdruckdampf zur Erzeugung der im Prozes s benötigten Kompressionsenergie arbeitsleistend entspannt wird, wobei das Synthesegas auf den Synthesedruck verdichtet wird.
Nach diesem Verfahren gelingt es, Methanol mit guter Ausbeute herzustellen. Nachteilig ist jedoch, das zur Erzeugung des Synthesegases hohe Temperaturen und Drücke erforderlich sind, wodurch der Energiebedarf relativ hoch ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese und andere Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden. Das neue Verfahren soll nur einen geringen Energiebedarf und geringe Investitionskosten erfordern und wirtschaftlich sehr günstig sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man als Kohlenoxide enthaltende Gase, Abgase aus der Stahlerzeugung einsetzt, diese Abgase auf einen Druck von 30 bis 80 atü verdichtet, konvertiert, das konvertierte Gas durch Waschen mit Methanol reinigt und das gereinigte Gas zu Methanol umsetzt.
Im Rahmen der Erfindung entspannt man den durch das Kühlen des Katalysators mit Wasser zusätzlich gewonnenen Hochdruckdampf arbeitsleistend und verwendet ihn zum Verdichten des Abgases.
Durch diese Maßnahme werden wesentliche Mengen an Energie gespart.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kühlt man das Abgas vor dem Verdichten durch Einspritzen von Wasser und befreit es gleichzeitig von Staub.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es nach einem einfachen und wirtschaftlichen Verfahren gelingt, Methanol aus einem billigen Rohstoff herzustellen, ohne daß eine vorherige Aufarbeitung des Rohstoffes z. B. eine Spaltung bei scharfen Bedingungen erforderlich ist.
Bisher wurden die bei den verschiedenen Verfahren der Behandlung von Roheisen bzw. Herstellung von Stahl anfallenden größeren Mengen an CO und CO2-haltigen, praktisch drucklosen Gasen in die Atmosphäre geleitet. Eine direkte wirtschaftliche Nutzung dieser Abgase, außer zu der Energiegewinnung durch Verbrennung, war durch den Gehalt an Verunreinigungen und den niedrigen Druck bisher nicht möglich.
Werden die Hochofengase Verbrennungsprozessen zugeftihrt, so werden die Schwefelverbindungen, wie H2S und COS zwar in S02 umgewandelt, die jedoch in voller Höhe in den Verbrennungsgasen enthalten sind und in die Umgebungsluft emitiert -werden. Bei Nichtverbrennung der Abgase -erhöht sich die Emission an giftigen Gasen um den Betrag des in den Abgasen enthaltenen Kohlenoxids.
Die Erfindung ermöglicht somit nicht nur eine sinnvolle Verwendung eines bisher nutzlosen Abfallproduktes, sondern ¾efert auch einen Beitrag zur Verringerung der Luftverschmutzung indem es verhindert, daß eben dieses Rohprodukt in die Atmosphäre emittiert wird.
Das Waschen und Reinigen des konvertierten Gases mit Methanol hat den weiteren Vorteil, daß kèin fremdes Lösungsmfttel, sondern das hergestellte Produkt selbst verwendet wird. Die dabei anfallendetWaschflüssigkeiten können dabei mit dem durch das Verfahren hergestellte Methanol vereinigt und gemeinsam destillativ aufgearbeitet werden. Dadurch entfallen Investitionskosten und Kosten für teure Lösungsmittel. Die durch das Waschen entfernten Schwefelverbindungen können, falls gewünscht, zu elementarem Schwefel oder zu Schwefelsäure verarbeitet werden.
Die Erfindung wird im nachfolgenden Beispiel näher erläutert und beschrieben.
Beispiel: 2840-Nm Abgas aus der Stahlerzeugung folgender Zusammensetzung CO2 17, 7 Vol.
CO 80,0 " N2 2,0 " CH4 0,1 COS+H2S 0,2 werden mit einem Druck von 800 mm WS und einer Temperatur von 650°C in einen Quenchkühler geleitet und mittels Einspritzung von Kühlwasser auf 40°C gekühlt und entstaubt. Die aus dem Quenchkühler austretenden 2840 Nm gekühltes und entstaubtes Abgas werden anschließend mit Hilfe eines dampfturbinengetriebenen Turbokompressors auf 50 atü verdichtet und anschließend an einem Eisenoxidkatalysator bei einer Temperatur von 450 0C konvertiert. Für die Konvertierung sind 1650 Nm³ Wasserdampf erforderlich.
Das konvertierte Gas hat folgende Zusammensetzung: CO2 47,9 Vol.% CO 14,0 " H2 36,7 " CH4 N2 1,2 " COS+H2S 0,1 " und fällt in einer Menge von 4500 Nm an.
In der nachfolgenden Wäsche werden mittels kaltem Methanol von etwa -40°C der Schwefel bis auf 0, 1 ppm und Kohlendioxid bis auf 4,4 Vol.% entfernt, sodaß aus der Wäsche 2446 Nm³ Methanolsynthesegas folgender Zusammensetzung CO2 4,4 Vol.% CO 25,8 " H2 67,4 " CH4 0,1 N2 2,3 " COS + H2S 0,1 ppm austreten.
Dieses Methanolsynthesegas wird bei einem Druck von 46 atü und einer Temperatur von 2500C an einem kupferhaltigen Katalysator, der indirekt mit Wasser gekühlt wird, zu Methanol umgesetzt.
3 Aus den 2446 Nm Methanolsynthesegas entstehen 1070 kg Rohmethanol mit einem Wassergehalt von 6,5 Gew. %. Die 1070 kg Rohmethanol werden in nachfolgender Destillation zu 1000 kg Reinmethanol aufgearbeitet. Die bei der Methanolsynthese auftretende Reaktionswärme wird an das den Katalysator kühlende Wasser abgegeben, Durch das Ausnutzen der Reaktionswärme werden 1000 kg Wasserdampf mit einem Druck von 40 atü erzeugt, die zusammen mit 680 kg Wasserdampf aus einem Zusatzdampfkessel, in welchem 240 Nm Restgas (Purgegas) aus. der Methanolsyn-3 these und 137 Nm Abgas verbrannt werden, zur Verdichtung des Abgases von 600 mm WS auf 50 atü verwendet werden, bevor dieses Abgas konvertiert wird.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche ffiy)Verfahren zur Herstellung von Methanol aus Kohlenoxide enthaltenden Gasen, durch Konvertieren dieser Gase in Gegenwart eines Katalysators mit Wasserdampf bei höherem Druck und bei Temperaturen von 300 bis 500°C, reinigen des konvertierten Gases und Umsetzen des gereinigten Gases an kupferhaltigen Katalysatoren bei Temperaturen von 230 bis 2800C und Drücken von 30 bis 80 atü, unter Kühlen des Katalysators mit Wasser, zu Methanol, dadurch gekennzeiclmet, daß man als Kohlenoxide enthaltende Gase/Abgase aus der Stahlerzeugung einsetzt, diese Abgase auf einen Druck von 30 bis 80 atü verdichtet, konvertiert, das konvertierte Gas durch Waschen mit Methanol reinigt und das gereinigte Gas zu Methanol umsetzt.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abgas durch arbeitsleistendes Entspannen des durch das Kühlen des Katalysators erzeugten Hochdruckdampfes verdichtet.
3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abgas vor dem Verdichten durch Einspritzen von Wasser kühlt und gleichzeitig von Staub befreit.