DE60003346T2

DE60003346T2 - Verfahren zur Herstellung einer Methanol/Dimethylether-Mischung aus Synthesegas

Info

Publication number: DE60003346T2
Application number: DE60003346T
Authority: DE
Inventors: Jesper Haugaard; Bodil Voss
Original assignee: Haldor Topsoe AS
Current assignee: Topsoe AS
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2020-01-12
Also published as: BR0000228A; EP1026141A1; DK199900132A; US6191175B1; DE60003346D1; DK173614B1; ATE243180T1; EP1026141B1; JP2000226348A; NO315155B1; NO20000511L; CA2297548A1; KR100392930B1; NO20000511D0; CN100349839C; AU766364B2; KR20000076574A; ES2200734T3; AU1483900A; JP4545855B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese von Methanol und Dimethylether (DME) aus einem im Wesentlichen stöchiometrisch ausgeglichenen Synthesegas, das H&sub2;/CO/CO&sub2; umfasst.
Ein Produktgemisch mit einem hohen DME zu Methanolverhältnis ist als ein Produkt bevorzugt, das reicher an DME ist und in den meisten Fällen einen höheren Produktwert darstellt.
Das erhaltene Produkt mit dem äußersten DME zu Methanolverhältnis ist ein reines DME-Produkt, welches gegenwärtig hauptsächlich bei hohen Kosten durch Dehydratisierung von Methanol unter Anwendung eines Dehydratisierungskatalysators in einem Festbettreaktor und Rektifizierung des Produkts zur Gewinnung eines DME-Produkts mit einer durch die Aerosolindustrie geforderten hohen Reinheit erzeugt wird.
In vielen Aspekten ist, falls bei niedrigeren Kosten als durch Methanoldehydratisierung erhalten, ein an DME reiches DME/Methanolgemisch-Rohprodukt ausreichend und somit gegenüber einem reinen DME-Produkt bevorzugt. Verschiedene Verfahren werden in der Literatur beschrieben, worin DME direkt in Kombination mit Methanol durch eine kombinierte Synthese aus Synthesegas durch Verwendung eines in sowohl bei der Synthese von Methanol aus Synthesegas, als auch Methanoldehydratisierung wirksamen Katalysators, erzeugt wird. (DD-Patent 291 937, EP-Patent 164 156 und 409 086, GB-Patent GB 2 093 365, 2 097 383 und 2 099 327, US-Patent 4 417 000, 5 254 596, 4 177 167, 4 375 424 und 4 098 809, DE- Patent 3 220 547, 3 201 155, 3 118 620, 2 757 788 und 2 362 944 und DK- Patentanmeldungen 6031/87 und 2169/89).
Geeignete Katalysatoren für die Verwendung in der Synthesegasumwandlungsstufe schließen üblich angewendete Methanolkatalysatoren, wie auf Kupfer und/oder Zink und/oder Chrom basierende Katalysatoren und Methanoldehydratisierungskatalysatoren, welche gewöhnlich Aluminiumoxid oder Aluminiumoxidsilicate als aktive Verbindungen umfassen, die in einem physikalischen Gemisch oder Schichtbetten, wie in der WO-Patentanmeldung 96/23755 angeführt, angeordnet sind, ein.
Die kombinierte Synthese von Methanol und DME aus Synthesegas wird gemäß den nachstehenden Reaktionsschemata durchgeführt (alle Gleichgewichtsreaktionsschritte sind exotherm, d. h. Wärme wird entwickelt, wenn das Gleichgewicht sich nach rechts verschiebt):
CO&sub2; + 3H&sub2; CH&sub3;OH + H&sub2;O (1)
2 CH&sub3;OH CH&sub3;-O-CH&sub3; + H&sub2;O (2)
CO + H&sub2;O CO&sub2; + H&sub2; (3)
Reaktionsschemata 1 und 3 werden durch Katalysatoren, die bei der Methanolbildung aus Synthesegas aktiv sind, katalysiert, wohingegen Reaktionsschema 2 durch Katalysatoren, die bei der Methanoldehydratisierung aktiv sind, katalysiert wird. Vereinigte Katalysatoren, die sowohl bei der Methanolbildung aus Synthesegas, als auch Methanoldehydratisierung aktiv sind, katalysieren somit alle drei Reaktionen. Die Bildung des kombinierten Methanol (MeOH) und DME-Produkts ist auf das chemische Gleichgewicht begrenzt. Die Gleichgewichtsumwandlung von Synthesegas zudem kombinierten Produkt steigt, mit dem Erhöhen des Drucks und Sinken der Reaktorausgangstemperatur.
Typische Synthesebedingungen sind Temperaturen im Bereich von 200ºC bis 310ºC und Drücke im Bereich von 40-120 kg/cm².
Bei einem herkömmlichen Verfahren wird nicht umgesetztes Synthesegas aus dem kombinierten Produkt stromabwärts des Synthesereaktors abgetrennt und mit Hilfe eines Zurückführverdichters zurückgeführt, um einen höheren Gesamtumsatz an Synthesegas zu erhalten. Der Abtrennungsgrad von Produkt aus dem zurückgeführten Synthesegas bestimmt den Gleichgewichtsumsatz pro Masse Synthesegas. Methanol wird im Wesentlichen bei mäßigen Drücken durch einfache Kondensation bei einer Reaktorabstromtemperatur bei niedrigen Kosten erhalten, beispielsweise Kühlen durch Kühlwasser entfernt, wohingegen eine effiziente Abtrennung von DME aus dem Synthesegas entweder Waschen, Kühlen bei niederer Temperatur bei im Wesentlichen höheren Kosten, als durch Kühlwasser erhalten, oder Kondensation bei höheren Drücken oder eine Kombinationen davon, erfordert. Folglich führt das Erhöhen des DME-Gehalts in dem Produkt zu höheren Aufwendungen, um DME/Methanolprodukt aus der Synthese zu gewinnen.
Die EP-Patentanmeldung 0343454 offenbart ein Mehrschrittverfahren für die katalytische Dehydratisierung von Methanol zu Dimethylether. Methanol wird aus Syngas in einem ersten Reaktor hergestellt. Der Abstrom aus dem Reaktor wird in zwei Ströme abgetrennt, wobei der erste Strom Dehydratisierung in einem zweiten Reaktor unterzogen wird. Ein Zurückführstrom wird von dem zweiten Reaktor getrennt, in einem Hochdruckscheider gewaschen und mit frischem Syngas vermischt, um eine Zuführung zur Methanolherstellung zu erzeugen. Der zweite Strom aus dem Reaktorabstrom umgeht den Dehydratisierungsreaktor und wird in dem Hochdruckscheider gewaschen.
DE-Patentanmeldung Nummer 3540457 offenbart ein Methanolsyntheseverfahren aus Synthesegas, unter Verwendung eines Reaktors mit einem Katalysatorbett, gekühlt durch Kreuzstrom mit einem Kühlmedium und mit einer adiabatischen Zone.
Erhöhte Desaktivierung der Katalysatorstellen, die bei der Methanolbildung aktiv sind, wird bei Bedingungen mit einem hohen Partialdruck von Wasser, welcher die Anwendung von Katalysatoren mit Methanolsyntheseaktivität bezüglich der Arbeitsbedingungen begrenzt, beobachtet.
Die Reaktivität der Dehydratisierungsfunktion des kombinierten Katalysators erhöht sich steiler mit der Reaktionstemperatur als die Methanolfunktion und gleichzeitig ist der Gleichgewichtsumsatz der Dehydratisierung weniger temperaturempfindlich.
Die Methanolsynthesefunktion neigt zur Desaktivierung bei hoher Temperatur (beispielsweise mehr als 310ºC), wohingegen die Dehydratisierungsfunktion weitaus beständiger ist.
Gleichfalls ist die Zusammensetzung des Synthesegases für den erhältlichen Umsatz entscheidend. Wenn höhere Umsätze erwünscht sind, ist eine Synthesegaszusammensetzung mit einem sogenannten Modul von ungefähr 2 erwünscht. Das Modul wird wie nachstehend definiert
M = (nH&sub2; - nco&sub2;)/(nco + nco&sub2;)
(worin n&sub1; eine Molzahl von Komponente i ist).
Bei einem Wert von 2 werden die in den Reaktionsschemata aktiven Komponenten dann stöchiometrisch ausgeglichen. Zusammensetzungen mit Modulen von ungefähr 2 sind im Wesentlichen ausgeglichen und typische Modulwerte zwischen 1,8 und 2,2 werden als im Wesentlichen ausgeglichene Zusammensetzungen angesehen.
Verschiedene Zusammensetzungen von Synthesegas erfüllen das vorstehend erwähnte Kriterium. Je höher der Gehalt an CO&sub2; in dem Synthesegas, umso niedriger ist der Gleichgewichtsumsatz.
Die kombinierte Synthese kann in einem oder mehreren Festbettreaktoren, beschickt mit dem kombinierten Katalysator, durchgeführt werden. Die Reaktoren können gekühlt werden, wodurch Reaktionswärme aus dem Reaktionsbett abgeführt wird oder Reaktoren vom adiabatischen Typ können typischerweise in Reihe mit Zwischenkühlung in einer Vielzahl, welche für einen geeigneten Umsatz pro Durchgang sorgt, angeordnet werden. Bei hohen Produktkapazitäten findet man, dass adiabatische Reaktoren gegenüber gekühlten Reaktoren bevorzugt sind, weil sie in der Größe wirtschaftlicher sind. Typischerweise werden zum Gewinnen eines hohen Umsatzes drei adiabatische Reaktoren mit zwei Zwischenkühlern dazwischen angewendet.
Es wurde nun gefunden, dass eine neue Kombination von Verfahrensschritten eine verbesserte Synthese bereitstellt, verglichen mit der vorstehend beschriebenen direkten Synthese und auf einem im Wesentlichen stöchiometrisch ausgeglichenen Gas basiert. Die neue Kombination von Verfahrensschritten, die ein Verfahren für die Herstellung eines DME/Methanolproduktgemisches, das reich an DME aus einem Frischgasstrom von einem im Wesentlichen stöchiometrisch ausgeglichenen Synthesegas von H&sub2;/CO/CO&sub2; ist, umfasst die nachstehenden Verfahrensschritte.
(a) Leiten eines Synthesegasstroms durch einen gekühlten Reaktor, der einen bei der Methanolbildung aus Synthesegas aktiven Katalysator enthält, unter Bildung eines mit Methanol angereicherten Abstroms;
(b) Kontaktieren des mit Methanol angereicherten Abstroms von
(a) mit einem bei der Methanolbildung aus Synthesegas aktiven Katalysator und/oder einem kombinierten, bei der Methanolbildung und Dehydratisierung aktiven Katalysator;
(c) Inkontaktbringen des Abströmenden von Schritt (b) mit einem bei der Dehydratisierung von Methanol aktiven Katalysator unter Bildung eines Synthesegasstroms, der weiterhin mit DME angereichert ist;
(d) Abziehen des mit DME angereicherten Synthesegasstroms von Schritt (c) und Trennen des Stroms in ein an DME reiches DME/Methanol-Produktgemisch und einen teilweise umgewandelten Synthesegasstrom; und
(e) Zurückführen einer vorbestimmten Menge des teilweise umgewandelten Synthesegasstroms zu dem Frischgasstrom von Synthesegas zur Bildung des Synthesegasstroms von Schritt (a) und
(f) Abspalten eines Nebenstroms von dem Synthesegasstrom vor dem Leiten desselben durch einen gekühlten Reaktor in Schritt
(a) und Vereinigen des Nebenstroms mit dem an Methanol angereicherten Synthesegas vor dem Inkontaktbringen desselben mit dem Katalysator in Schritt (b).
Die Erfindung kann genauer wie nachstehend beschrieben werden.
Das Vermischen von Frischsynthesegas mit nicht umgesetztem Zurückführsynthesegas. Erhitzen des angemischten Synthesegases auf eine vorbestimmte Methanolreaktoreinlasstemperatur. Abspalten eines Teils des vorerhitzten, angemischten Synthesegases. Umsetzten des verbleibenden angemischten, vorerhitzten Synthesegases in einem gekühlten Reaktor, der mit bei der Synthese von Methanol aus Synthesegas aktivem Katalysator beladen ist und Bilden eines Kühlreaktorabstroms, der Methanol, Wasser und nicht umgesetztes Synthesegas umfasst. Zugeben des abgespaltenen Stroms zu dem gekühlten Reaktorabstrom. Hindurchleiten des gekühlten Reaktorabstroms zu einem oder mehreren Betten des Katalysators, umfassend Methanolsynthesegasfunktion und/oder kombinierte Katalysatorfunktion zum Umsetzen des Synthesegases weiter zu Methanol und einer Dehydratisierungsfunktion zum Umwandeln des Methanols weiter zu DME, unter Bilden eines DME-Reaktorabstroms.
Kühlen des DME-Reaktorabstroms. Abtrennen des gekühlten DME-Reaktorabstroms in einem Strom, der hauptsächlich nicht umgesetztes Synthesegas umfasst, zweitens inerte und verminderte Mengen an Methanol und DME umfasst und einen Strom, der hauptsächlich kombiniertes Methanol und DME- Produkt in Wasser umfasst. Das Abspalten eines Spülstroms aus dem Strom, der hauptsächlich nicht umgesetztes Synthesegas umfasst und Durchleiten des verbleibenden Stroms, der hauptsächlich nicht umgesetztes Gas umfasst zu einem Verdichter, der den Druck des Stroms auf mindestens den Druck des Frischsynthesegases erhöht, zum Bereitstellen eines Stroms von nicht umgesetztem zurückgeführtem Synthesegas.
Die bei der Methanolbildung aus Synthesegas aktiven Katalysatoren können aus üblicherweise angewendeten Methanolkatalysatoren, wie auf Kupfer und/oder Zink und/oder Chrom basierenden Katalysatoren, ausgewählt werden und der Katalysator, der bei der Methanoldehydratisierung wirksam ist, kann aus herkömmlich angewendeten Methanoldehydratisierungskatalysatoren, wie Aluminiumoxid oder Aluminiumoxidsilicaten, ausgewählt werden.
Die erhaltenen Vorteile beim Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens sind jene, dass der kombinierte Syntheseschritt in mindestens zwei optimierte Schritte aufgespalten wird:
Erstens, ein reiner Methanolumsatz, was einen wesentlichen Umsatz von Synthesegas bei Bedingungen, bei denen das Wasser aus der Dehydratisierung von Methanol entfernt wird, ergibt, und somit für eine niedrigere Desaktivierungsgeschwindigkeit der Methanolsyntheseaktivität sorgt.
Zweitens, eine Methanolsynthese für eine kombinierte Synthese zum Erhöhen der Bildung von Methanol aus Synthesegas bei einer höheren Temperatur. Methanol liegt in dem gekühlten Reaktorabstrom bei einer relativ hohen Konzentration vor und die Dehydratisierungsfunktion von dem kombinierten Katalysator ist aktiver.
Drittens, ein Reaktionsschritt, wo nur Dehydratisierung von Methanol bei einer erhöhten Temperatur stattfindet, wenn es keine Verschiebungsaktivität gibt, die Wasser aus der Dehydratisierungsreaktion mit CO zu CO&sub2; umwandelt. Dies verbessert die Qualität des nicht umgesetzten Synthesegases für den Zweck der Zurückführung, unter Erhöhen des gewünschten DME-Gehalts aus dem DME-Reaktorabstrom.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Synthese bei einem höheren Druck durchgeführt werden kann, als beim Anwenden der kombinierten Direktsynthese bei gehaltener Methanolfunktionsdesaktivierungsgeschwindigkeit. Dies ist auf das Vorliegen einer niedrigen Wasserkonzentration in den Methanolfunktionskatalysatoren zurückzuführen. Ein hoher Synthesedruck erleichtert auch die Entfernung von DME-Produkt aus dem nicht umgesetzten Synthesegas. Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei einem höheren Synthesedruckniveau angewendet werden, was einen höheren Umsatz pro Durchgang ergibt.
Dies bedeutet, dass die Menge von zurückgeführtem Synthesegas bei einem gehaltenen Gesamtumsatz von Synthesegas vermindert werden kann. Ein weiterer Vorteil ist außerdem die aufrecht gehaltene Produktkonzentration in dem Zurückführgas, was zu einer verminderten Produktkonzentration in der Synthesegasbeschickung zum Methanolsynthesereaktor führt. Ein höherer möglicher Umsatz oder alternativ ein niedrigerer Abtrennungsgrad von DME aus dem nicht umgesetzten Gas kann deshalb unter Vermindern der Kosten der DME-Produktentfernung erfolgen.
Die niedrigere Zurückführgeschwindigkeit von nicht umgesetztem Synthesegas vermindert die Größe des Zurückführverdichters und den Stromverbrauch.
Der Nebengang (Bypass), der um den gekühlten Methanolsynthesereaktor installiert ist, steuert das Gleichgewicht für das Methanol und Verschiebungsreaktionen an dem Einlass, des anschließenden Methanolkatalysators oder kombinierten Katalysatorbetts. Dies wird wiederum angewendet, um die Auslasstemperatur aus dem kombinierten Katalysatorbett zu steuern.
Ein weiterer Vorteil des Nebengangs ist, dass die Installation eines Zwischenkühlers/Erhitzers zwischen dem gekühlten Reaktor und dem adiabatischen Reaktor zur Temperatursteuerung entfernt werden kann, unter Halten der Steuerung des Methanolsyntheseumsatzes von dem Synthesegas. Die Beseitigung der Notwendigkeit einer weiteren Temperatureinstellung zwischen den zweiten und dritten Verfahrensreaktionsschritten ermöglicht den Ersatz eines zweiten und dritten Betts innerhalb des gleichen adiabatischen Reaktors. Dies vermindert die Kosten des Synthesereaktors, verglichen mit der kombinierten Direktsynthese.
Die nachstehenden Beispiele erläutern die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie stellen theoretische Berechnungen und experimentelle Ergebnisse mit Bezug auf ein herkömmliches Verfahren, was die direkte kombinierte Synthese wiedergibt, bereit.

Beispiel 1

Es wird auf Fig. 1 verwiesen. Dies ist ein Berechnungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das Synthesegasmodul wie vorstehend definiert ist 2,05. Der Synthesedruck ist 107 kg/cm².
Frisches (Frischgas) Synthesegas wird mit Zurückführsynthesegas vermischt und auf 225ºC vorerhitzt. Ein Reaktornebenstrom (15%) wird aus dem Reaktorzuführungsstrom abgespalten, bevor er in einen Kühlreaktor (R1), beladen mit einem bei der Methanolsynthese aktiven Katalysator, eingeführt wird. Der gekühlte Reaktor ist ein Reaktor vom Siedewassertyp mit Katalysator innerhalb der auf der Mantelseite durch siedendes Wasser gekühlten Innenrohren, welche dazu dienen, Reaktionswärme zu entfernen. Der Druck des siedenden Wassers und dabei auch seine Temperatur (265ºC) steuert die Temperatur des gekühlten Reaktorabstroms (274ºC). Der Nebengangstrom wird zu dem gekühlten Reaktorabstrom gegeben und gelangt zu einem adiabatischen Reaktor (R 2), der ein kombiniertes Bett von Katalysator und ein Bett von Dehydratisierungskatalysator enthält. Die Menge an Nebenstrom bestimmt die Temperatur der Anmischung (266ºC) und die Temperaturerhöhung (21ºC) in dem anschließenden adiabatischen Bett des kombinierten Katalysators unter dabei Steuern der Einlasstemperatur (287ºC) zu der Dehydratisierung der Katalysatorbetts. Der DME-Reaktorabstrom wird durch Wärmetausch mit, der Synthesegasanmischung gekühlt und weiter durch ein oder mehrere Kühler, die eventuell durch typische Kühlung mit Wasser auf 35ºC gekühlt werden.
Produkt wird durch das nicht umgesetzte Synthesegas abgetrennt, welches in einen Spülgasstrom und, einen Zurückführ-Synthesegasstrom spaltet, welcher nach erneutem unter Druck setzten in einen Zurückführverdichter mit dem frischen Synthesegas (wie vorher erwähnt) für weiteren Umsatz gemischt wird.
Ergebnisse aus der Verfahrensberechnung werden in nachstehenden Tabellen 1 und 2 wiedergegeben.

Beispiel 2

Es wird auf Fig. 2 verwiesen. Dies ist kein Berechnungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, sondern ein Vergleichsberechnungsbeispiel, das ein herkömmliches Verfahren zur direkten DME-Synthese zeigt.
Die Synthesegaszusammensetzung ist identisch mit Beispiel 1. Der Synthesedruck wird auf 80 kg/cm² vermindert, da der Wasserpartialdruck, der sich unter der kombinierten Synthese gebildet hat, sonst die Methanolfunktion des kombinierten Katalysators stark desaktivieren würde. Dies ist auch der Grund, warum man beim Hauptumsatzreaktortyp von einem gekühlten zu einem adiabatischen Typ gewechselt ist, da sich die Zurückführgeschwindigkeit in einer gekühlten Reaktoranordnung wesentlich vermindert.
Alle Reaktoren (R1, R2 und R3) sind mit wie vorstehend beschriebenem kombiniertem Katalysator beladen.
Frisches (Frischgas) Synthesegas wird mit Zurückführsynthesegas gemischt und auf 231ºC vorerhitzt und zu dem ersten adiabatischen Umsetzschritt (R1) geführt. Der erste Reaktorabstrom erreicht eine Temperatur von 305º, wird dann auf 245ºC in einem Reaktorzwischenkühler gekühlt und zu dem nächsten adiabatischen Umsatzschritt (R2) geführt. Der Abstrom aus dem zweiten Reaktor gelangt zu einem weiteren Zwischenkühler und weiterem Umsatzschritt (R3). Es wird anschließend durch Wärmetausch mit der kalten Synthesegasanmischung und einem oder mehreren anderen Wärmetauschern gekühlt. Es wird anschließend weiter in einem sogenannten kalten Tauscher gekühlt, gefolgt von Kühlen in einem Kühler auf 0ºC und zu einem Scheider geführt, wo nicht umgesetztes Synthesegas von Synthesegasprodukten abgetrennt wird. Das gekühlte Gas wird in dem kalten Austauscher aufgewärmt, der Spülgasstrom wird von dem Synthesegas abgespalten, bevor er erneut in dem Zurückführverdichter unter Druck gesetzt und mit frischem Synthesegas vermischt wird.

Beispiel 3

Bezug wird auf Fig. 1 gemacht. In diesem Berechnungsbeispiel ist der mit dem zweiten Reaktor (R2) beladene Katalysator ohne die Aktivität in der Methanolsynthese für Synthesegas wie in Beispiel 1. Der um den gekühlten Reaktor (R1) abgespaltene Nebengang ist 0% und dieses Verfahren gibt kein erfindungsgemäßes Verfahren wieder.
Die Synthesegaszusammensetzung und der Druck sind identisch mit jenem von Beispiel 1.
Frisches (Frischgas) Synthesegas wird mit dem Zurückführsynthesegas vermischt und auf 225ºC vorerhitzt. Die Gasanmischung wird in einen gekühlten Reaktor (R1) eingeführt, der mit einem bei der Methanolsynthese aktiven Katalysator beschickt ist. Der gekühlte Reaktor ist ähnlich zu jenem bei Beispiel 1 mit siedendem Wasser bei 265ºC. Der Reaktorabstrom (273ºC), der reich an Methanol ist, wird zu einem Reaktor (R2) geleitet, welcher mit Dehydratisierungskatalysator beschickt ist, wo Methanol zu DME und Wasser umgesetzt wird. Der DME-Reaktorabstrom (305ºC) wird durch Wärmetausch mit der Synthesegasanmischung und weiterhin einem oder mehreren Kühlern gekühlt, schließlich durch typisches Kühlwasser auf 35ºC gekühlt. Wie in Beispiel 1 wird Produkt aus dem nicht umgesetzten Synthesegas abgetrennt, welches in einen Spülgasstrom und einen Zurückführstrom aufgespalten wird, welches nach erneutem unter Druck setzen in einem Zurückführverdichter mit dem frischen Synthesegas zur weiteren Umsetzung vermischt wird.
Die Ergebnisse aus der Verfahrensberechnung werden in nachstehenden Tabellen 1 und 2 wiedergegeben. Tabelle 1 Zusammensetzungen aus dem Synthesevergleich.
Der Methanolfunktionsabstrom ist die Zusammensetzung des Synthesegases in der Position, wo es das letzte Bett, welches bei der Methanolsynthese aus Synthesegas aktiven Katalysator enthält, das heißt in Beispiel 1 das erste Bett von dem zweiten Reaktor R2, in Beispiel 2, den dritten Reaktor R3 und in Beispiel 3 den ersten Reaktor R1 verlässt. Diese Zusammensetzung wurde wiedergegeben, um die maximale Wasserkonzentration zu zeigen, wobei der Methanolfunktionskatalysator den entsprechenden Synthesebeispielen unterzogen wird. Tabelle 2
*) inklusive Produkte, die leicht und kostengünstig aus dem Spülgasstrom erhalten werden.
Anmerkung: Eine größere Menge DME wird aus dem Spülstrom in Beispielen 1 und 3 gewonnen.
Wie aus den wesentlichen Zahlen in den vorstehenden Tabellen 1 und 2 hervorgeht, wird ein Produktgemisch, das gleichsam an DME angereichert ist, in den Berechnungsbeispielen 1 und 3 bei einer geringeren Zurückführgeschwindigkeit mit einer geringeren Katalysatormenge erhalten. Berücksichtigt man, dass das DME-Methanolprodukt in Beispielen 1 und 3 bei niedrigen Kosten gewonnen wird und dass die Investition der Ausrüstung gegenüber Beispiel 2 geringer ist, so zeigt sich, dass beim Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens, verglichen mit den herkömmlichen kombinierten Direktsyntheseverfahren, wesentliche Verbesserungen erzielt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines an DME reichen DME/Methanol-Produktgemisches aus einem Frischgasstrom eines im Wesentlichen stöchiometrisch ausgeglichenen Synthesegases von H&sub2;/CO/CO&sub2;, das aus den nachstehenden Schritten besteht:

(a) Leiten eines Synthesegasstroms durch einen gekühlten Reaktor, der einen bei der Methanolbildung aus Synthesegas aktiven Katalysator enthält, unter Bildung eines mit Methanol angereicherten Abstroms;

(b) Kontaktieren des mit Methanol angereicherten Abstroms von

(a) mit einem bei der Methanolbildung aus Synthesegas aktiven Katalysator und/oder einem kombinierten, bei der Methanolbildung und Entwässerung aktiven Katalysator;

(c) Inkontaktbringen des Abströmenden von Schritt (b) mit einem bei der Entwässerung von Methanol aktiven Katalysator unter Bildung eines Synthesegasstroms, der weiterhin mit DME angereichert ist;

(d) Abziehen des mit DME angereicherten Synthesegasstroms von Schritt (c) und Trennen des Stroms in ein an DME reiches DME/Methanol-Produktgemisch und einen teilweise umgewandelten Synthesegasstrom; und

(e) Zurückführen einer vorbestimmten Menge des teilweise umgewandelten Synthesegasstroms zu dem Frischgasstrom von Synthesegas zur Bildung des Synthesegasstroms von Schritt (a) · und gekennzeichnet durch

(f) Abspalten eines Nebenstroms von dem Synthesegasstrom vor dem Leiten desselben durch einen gekühlten Reaktor in Schritt

(a) und Vereinigen des Nebenstroms mit dem an Methanol angereicherten Synthesegas vor dem Inkontaktbringen desselben mit dem Katalysator in Schritt (b).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Katalysator in Verfahrensschritt (b) in einem oder mehreren Betten angeordnet ist, wovon mindestens ein Katalysatorbett weiterhin bei der Entwässerung von Methanol aktiv, ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Katalysatoren in Verfahrensschritten (b) und (c) in einem üblichen bzw. gemeinsamen Reaktormantel enthalten sind.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, wobei die Verfahrensschritte (b) und (c) unter adiabatischen Bedingungen ausgeführt werden.