KR101585445B1 - Apparatus and method for synthesizing methanol - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코크스 오븐에서 배출되는 COG로부터 H2/CO-rich 가스를 분리하는 분리 단계; 상기 분리된 H2/CO-rich 가스와 이산화탄소를 혼합하여 가스 내 부피비 H2/(2CO+3CO2)가 0.85~1.15인 혼합 가스를 제조하는 혼합 단계; 및 상기 혼합 가스를 이용하여 메탄올을 합성하고, 합성된 메탄올 및 잔존 혼합 가스를 배출하는 메탄올 합성 단계를 포함하는 메탄올 합성 방법을 제공한다. 또한, 가스 분리부; 혼합 가스 탱크; 이산화탄소 공급부; 및 메탄올 합성 반응기를 포함하는 메탄올 합성 장치를 제공한다.
본 발명의 메탄올 합성 방법 및 장치를 사용하는 경우, 건류 공정에서 발생하는 COG 중 메탄 함량이 낮고 H2 및 CO 함량이 높은 H2/CO-rich 가스를 이용하기 때문에, 압력 변환 흡착법을 사용하지 않고 메탄올을 합성할 수 있어 에너지의 소모 및 투자 비용을 절감할 수 있다. The present invention relates to a separating step of separating H 2 / CO-rich gas from COG emitted from a coke oven; Mixing the separated H 2 / CO-rich gas with carbon dioxide to produce a mixed gas having a gas volume ratio H 2 / (2CO + 3 CO 2 ) of 0.85 to 1.15; And a methanol synthesis step of synthesizing methanol using the mixed gas and discharging the synthesized methanol and residual mixed gas. The gas separation unit may further include: A mixed gas tank; A carbon dioxide supply unit; And a methanol synthesis reactor.
When the methanol synthesis method and apparatus of the present invention is used, H 2 / CO-rich gas having a low methane content and a high H 2 and CO content is used as the COG generated in the carbonization process, Methanol can be synthesized to reduce energy consumption and investment cost.
Description
본 발명은 메탄올 합성 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 코크스 오븐에서 발생하는 COG 중 H2/CO-rich 가스를 이용함으로써 별도의 메탄 개질 공정을 수행하지 않고도 메탄올을 합성할 수 있는 메탄올 합성 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and a method for synthesizing methanol, and more particularly, to an apparatus and a method for synthesizing methanol, which can synthesize methanol without performing a separate methane reforming process by using H 2 / CO-rich gas in COG generated in a coke oven. Apparatus and method.
메탄올은 일반적으로 하기 반응식 (1)과 같이 합성 가스에 포함된 일산화탄소를 이용하거나, 하기 반응식 (2)와 같이 이산화탄소의 수소화를 통해 제조할 수 있다.
Methanol can generally be produced by using carbon monoxide contained in the synthesis gas as shown in the following reaction formula (1) or by hydrogenating carbon dioxide as shown in the following reaction formula (2).
CO + 2H2 → CH3OH (1)CO + 2H 2 - > CH 3 OH (1)
CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O (2)
CO 2 + 3H 2 - > CH 3 OH + H 2 O (2)
종래의 메탄올 제조는 공정의 효율성을 향상시키기 위해 합성 가스의 이산화탄소 함량을 조절하는 방법을 사용하였다. 즉, 메탄 개질 및 분리공정을 통해 반응 가스의 조성비 H2/(2CO+3CO2) 가 0.85~1.15 범위가 되도록 H2, CO, CO2 의 조성을 조절한 후, 하기 반응식 (3)의 반응을 통해 메탄올을 합성하였다.
Conventional methanol production has been used to control the carbon dioxide content of syngas to improve process efficiency. That is, the composition of H 2 , CO, and CO 2 is adjusted so that the composition ratio H 2 / (2CO + 3CO 2 ) of the reaction gas ranges from 0.85 to 1.15 through the methane reforming and separation process, To synthesize methanol.
xCO2 + yCO + (3x+2y)H2 → (x+y)CH3OH + xH2O (3)
xCO 2 + yCO + (3x + 2y) H 2 → (x + y) CH 3 OH + xH 2 O (3)
다만, 상기 메탄 개질 반응공정에서는 메탄이 20% 이상 포함된 기존 COG(coke oven gas)로부터 H2를 얻기 위해 에너지의 소모 및 투자 비용이 높은 압력 변환 흡착법(PSA, pressure swing adsorption)을 사용하기 때문에, 전체 메탄 합성 공정의 경제성이 낮아지는 문제점이 있다.
However, since the methane reforming process uses pressure swing adsorption (PSA), which consumes a large amount of energy and has high investment cost, to obtain H 2 from the existing COG (coke oven gas) containing 20% or more of methane , There is a problem that the economical efficiency of the whole methane synthesis process is lowered.
또한, 메탄 개질 공정에서 얻어지는 산물은 메탄올 합성 공정에서 요구되는 반응 온도인 200~500℃보다 높은 800℃ 이상은 온도를 갖기 때문에, 메탄올 합성에 적합한 온도로 낮추기 위해 별도로 에너지가 소모되어 전체 공정의 에너지 효율이 낮아지는 문제가 있다.
In addition, since the product obtained in the methane reforming process has a temperature higher than 800 ° C, which is higher than the reaction temperature 200-500 ° C required for the methanol synthesis process, energy is consumed separately to lower the temperature to a temperature suitable for methanol synthesis, There is a problem that the efficiency is lowered.
본 발명의 한 측면은 건류 공정에서 발생하는 COG 중 메탄 함량이 낮고 H2 및 CO 함량이 높은 H2/CO-rich 가스를 이용함으로써, 메탄올 합성에 필요한 가스 조성을 조절하기 위해 압력 변환 흡착법을 사용할 필요가 없어 에너지의 소모 및 투자 비용을 절감할 수 있는 메탄올 합성 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
One aspect of the present invention is to use a pressure conversion adsorption method to control the gas composition necessary for methanol synthesis by using a H 2 / CO-rich gas having a low methane content and a high H 2 and CO content in the COG generated in the carbonization process And thus it is possible to reduce energy consumption and investment cost.
본 발명은 코크스 오븐에서 배출되는 COG로부터 H2/CO-rich 가스를 분리하는 분리 단계; 상기 분리된 H2/CO-rich 가스와 이산화탄소를 혼합하여 가스 내 부피비 H2/(2CO+3CO2)가 0.85~1.15인 혼합 가스를 제조하는 혼합 단계; 및 상기 혼합 가스를 이용하여 메탄올을 합성하고, 합성된 메탄올 및 잔존 혼합 가스를 배출하는 메탄올 합성 단계를 포함하는 메탄올 합성 방법을 제공한다.The present invention relates to a separating step of separating H 2 / CO-rich gas from COG emitted from a coke oven; Mixing the separated H 2 / CO-rich gas with carbon dioxide to produce a mixed gas having a gas volume ratio H 2 / (2CO + 3 CO 2 ) of 0.85 to 1.15; And a methanol synthesis step of synthesizing methanol using the mixed gas and discharging the synthesized methanol and residual mixed gas.
상기 메탄올 합성 방법은 상기 분리 단계의 H2/CO-rich 가스를 50~300℃로 냉각하거나, H2/CO-rich 가스의 현열을 회수하는 냉각단계를 추가로 수행할 수 있다. The methanol synthesis method may further include cooling the H 2 / CO-rich gas in the separation step to 50 to 300 ° C or recovering the sensible heat of the H 2 / CO-rich gas.
상기 분리 단계는 상기 코크스 오븐 탄화실의 가스웨이 온도가 900℃ 이상일 때 배출되는 COG를 H2/CO-rich 가스로 분리할 수 있다.The separation step may separate the COG discharged into the H 2 / CO-rich gas when the gas-phase temperature of the coke oven carbonization chamber is 900 ° C. or higher.
상기 혼합 단계는 상기 H2/CO-rich 가스의 부피비 100에 대해 이산화탄소를 10~50의 부피비로 혼합할 수 있다.In the mixing step, carbon dioxide may be mixed at a volume ratio of 10 to 50 with respect to 100 by volume of the H 2 / CO-rich gas.
상기 메탄올 합성 단계는 10~100 bar 및 150-300℃에서 수행될 수 있다.The methanol synthesis step may be carried out at 10 to 100 bar and 150 to 300 < 0 > C.
본 발명의 메탄올 합성 방법은 상기 메탄올 합성 단계 전에 상기 혼합 가스를 10~100 bar로 가압하는 가압단계를 추가로 수행할 수 있다.The methanol synthesis method of the present invention may further include a step of pressurizing the mixed gas to 10 to 100 bar before the methanol synthesis step.
본 발명의 메탄올 합성 방법은 상기 메탄올 합성 단계에서 배출된 메탄올 및 잔존 혼합 가스로부터 메탄올을 분리하고, 잔존 혼합 가스를 상기 메탄올 합성 단계로 순환시키는 분리 및 순환 단계를 추가로 수행할 수 있다.
The methanol synthesis method of the present invention may further include separation and circulation steps of separating methanol from the methanol and residual gas mixture discharged in the methanol synthesis step and circulating the remaining mixed gas to the methanol synthesis step.
본 발명은 또한 코크스 오븐에서 배출되는 COG로부터 H2/CO-rich 가스를 분리하여 혼합 가스 탱크로 이송시키는 가스 분리부; 상기 분리된 H2/CO-rich 가스를 저장하는 혼합 가스 탱크; 가스 내 부피비 H2/(2CO+3CO2)가 0.85~1.15인 혼합 가스를 제조하기 위해 상기 혼합 가스 탱크에 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부; 및 상기 혼합 가스가 공급되어 메탄올을 합성하고, 합성된 메탄올과 잔존 혼합 가스를 배출하는 메탄올 합성 반응기를 포함하는 메탄올 합성 장치를 제공한다.The present invention also relates to a gas separation unit for separating H 2 / CO-rich gas from COG discharged from a coke oven and transferring it to a mixed gas tank; A mixed gas tank for storing the separated H 2 / CO-rich gas; A carbon dioxide supply unit for supplying carbon dioxide to the mixed gas tank to produce a mixed gas having a gas volume ratio H 2 / (2CO + 3CO 2 ) of 0.85 to 1.15; And a methanol synthesis reactor in which the mixed gas is supplied to synthesize methanol, and the synthesized methanol and the remaining mixed gas are discharged.
상기 메탄올 합성 장치는 상기 가스 분리부에서 배출된 H2/CO-rich 가스를 50~300℃로 냉각하거나, H2/CO-rich 가스의 현열을 회수하는 냉각부를 추가로 포함할 수 있다. The methanol synthesis apparatus may further include a cooling unit for cooling the H 2 / CO-rich gas discharged from the gas separation unit to 50 to 300 ° C. or recovering sensible heat of H 2 / CO-rich gas.
상기 가스 분리부는 상기 코크스 오븐 탄화실의 가스웨이 온도가 900℃ 이상일 때 배출되는 COG를 H2/CO-rich 가스로 분리하여 혼합 가스 탱크로 이송시킬 수 있다.The gas separation unit may separate the COG discharged when the gas-phase temperature of the coke oven carbonization chamber is 900 ° C or higher into the H 2 / CO-rich gas and transfer it to the mixed gas tank.
상기 이산화탄소 공급부는 H2/CO-rich 가스의 부피비 100에 대해 10~50의 부피비로 이산화탄소를 상기 혼합 가스 탱크로 공급할 수 있다.The carbon dioxide supply unit may supply carbon dioxide to the mixed gas tank at a volume ratio of 10 to 50 with respect to the volume ratio of H 2 / CO-rich gas to 100.
상기 메탄올 합성 반응기는 10~100 bar 및 150-300℃에서 메탄올을 합성하는 것일 수 있다.The methanol synthesis reactor may be a synthesis of methanol at 10-100 bar and at 150-300 ° C.
본 발명의 메탄올 합성 장치는 상기 혼합 가스 탱크 내의 혼합 가스를 10~100 bar로 가압하는 가스 가압부를 추가로 포함할 수 있다. The methanol synthesis apparatus of the present invention may further include a gas pressure unit for pressurizing the mixed gas in the mixed gas tank at 10 to 100 bar.
본 발명의 메탄올 합성 장치는 상기 메탄올 합성 반응기에서 배출된 메탄올 및 잔존 혼합 가스로부터 메탄올을 분리하고, 잔존 혼합 가스를 상기 메탄올 합성 반응기로 재공급하는 분리 및 순환부를 추가로 포함할 수 있다.
The methanol synthesis apparatus of the present invention may further include a separation and circulation unit for separating methanol from the methanol and residual gas mixture discharged from the methanol synthesis reactor and supplying the remaining mixture gas to the methanol synthesis reactor.
본 발명의 메탄올 합성 방법 및 장치를 사용하는 경우, 건류 공정에서 발생하는 COG 중 메탄 함량이 낮고 H2 및 CO 함량이 높은 H2/CO-rich 가스를 이용하기 때문에, 압력 변환 흡착법을 사용하지 않고 메탄올을 합성할 수 있어 에너지의 소모 및 투자 비용을 절감할 수 있다.
When the methanol synthesis method and apparatus of the present invention is used, H 2 / CO-rich gas having a low methane content and a high H 2 and CO content is used as the COG generated in the carbonization process, Methanol can be synthesized to reduce energy consumption and investment cost.
도 1은 본 발명의 메탄올 합성 방법을 개략적으로 도시한 것이다. Fig. 1 schematically shows a methanol synthesis method of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.
본 명세서의 '가스 내 부피비 H2/(2CO+3CO2)'는 가스 내에 포함된 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소의 부피비를 상기 식에 대입한 값을 의미한다. 또한, 본 명세서의 'H2/CO-rich 가스'는 코크스 오븐에서 배출되는 COG 중 건류 공정의 중기 이후로서 코크스 오븐 탄화실의 가스웨이 온도가 900℃ 이상인 경우에 발생하는 COG로서, 메탄의 함량이 낮고 H2와 CO의 함량이 높은 COG를 의미한다.
The term "gas volume ratio H 2 / (2CO + 3CO 2 )" in the present specification means a value obtained by substituting the volume ratio of hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide contained in the gas into the above equation. The 'H 2 / CO-rich gas' in the present specification is a COG generated when the gas-phase temperature of the coke oven carbonization chamber is 900 ° C. or more after the mid-stage of the carbonization process in the COG discharged from the coke oven. Is low and COG is high in content of H 2 and CO.
본 발명은 코크스 오븐에서 배출되는 COG로부터 H2/CO-rich 가스를 분리하는 분리 단계; 상기 분리된 H2/CO-rich 가스와 이산화탄소를 혼합하여 가스 내 부피비 H2/(2CO+3CO2)가 0.85~1.15인 혼합 가스를 제조하는 혼합 단계; 및 상기 혼합 가스를 이용하여 메탄올을 합성하고, 합성된 메탄올 및 잔존 혼합 가스를 배출하는 메탄올 합성 단계를 포함하는 메탄올 합성 방법을 제공한다. The present invention relates to a separating step of separating H 2 / CO-rich gas from COG emitted from a coke oven; Mixing the separated H 2 / CO-rich gas with carbon dioxide to produce a mixed gas having a gas volume ratio H 2 / (2CO + 3 CO 2 ) of 0.85 to 1.15; And a methanol synthesis step of synthesizing methanol using the mixed gas and discharging the synthesized methanol and residual mixed gas.
또한, 코크스 오븐에서 배출되는 COG로부터 H2/CO-rich 가스를 분리하여 혼합 가스 탱크로 이송시키는 가스 분리부; 상기 분리된 H2/CO-rich 가스를 저장하는 혼합 가스 탱크; 가스 내 부피비 H2/(2CO+3CO2)가 0.85~1.15인 혼합 가스를 제조하기 위해 상기 혼합 가스 탱크에 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부; 및 상기 혼합 가스가 공급되어 메탄올을 합성하고, 합성된 메탄올과 잔존 혼합 가스를 배출하는 메탄올 합성 반응기를 포함하는 메탄올 합성 장치를 제공한다.
A gas separation unit for separating the H 2 / CO-rich gas from the COG discharged from the coke oven and transferring it to the mixed gas tank; A mixed gas tank for storing the separated H 2 / CO-rich gas; A carbon dioxide supply unit for supplying carbon dioxide to the mixed gas tank to produce a mixed gas having a gas volume ratio H 2 / (2CO + 3CO 2 ) of 0.85 to 1.15; And a methanol synthesis reactor in which the mixed gas is supplied to synthesize methanol, and the synthesized methanol and the remaining mixed gas are discharged.
코크스 오븐에서 배출되는 COG 중 건류 공정 초기에 발생하는 COG는 메탄의 함량이 20% 이상이지만, 건류 공정의 중기 이후로서 상기 코크스 오븐 탄화실의 가스웨이 온도가 900℃ 이상인 경우에 발생하는 COG는 메탄의 함량이 낮고 H2와 CO의 성분이 높은 H2/CO-rich 가스이다. 본 발명은 상기 H2/CO-rich 가스를 사용함으로써, 메탄 개질 공정에서 투자비용 및 에너지 소모가 높은 PSA를 이용하지 않더라도 메탄올을 합성할 수 있다.
The COG generated at the initial stage of the carbonization process in the coke oven is at least 20%, but the COG generated when the gas-phase temperature of the coke oven carbonization chamber of the coke oven carbonization chamber is 900 ° C or more after the middle period of the carbonization process is methane And H 2 / CO-rich gas with a high content of H 2 and CO. By using the H 2 / CO-rich gas, methanol can be synthesized without using PSA having high investment cost and high energy consumption in the methane reforming process.
상기 가스 분리부에서는 코크스 오븐에서 배출되는 COG로부터 H2/CO-rich 가스를 분리하여 혼합 가스 탱크로 이송시키는 분리 단계가 수행된다. 상기 H2/CO-rich 가스는 상기 코크스 오븐 탄화실의 가스웨이 온도가 900℃ 이상일 때 배출되는 H2와 CO의 성분이 다량으로 함유된 COG이며, 분리 방법은 특별히 한정하지 않으나 코크스 오븐의 상승관에서 스위칭(switching) 장치를 이용하여 분리할 수 있다.
In the gas separation unit, a separation step of separating the H 2 / CO-rich gas from the COG discharged from the coke oven and transferring it to the mixed gas tank is performed. The H 2 / CO-rich gas is a COG containing a large amount of H 2 and CO components discharged when the gas-phase temperature of the coke oven carbonization chamber is 900 ° C. or higher. The separation method is not particularly limited, And can be separated using a switching device in the pipe.
상기 혼합 가스 탱크는 분리된 H2/CO-rich 가스가 저장되는데, 가스 내 부피비 H2/(2CO+3CO2)가 0.85~1.15인 혼합 가스를 제조하기 위해 이산화탄소 공급부에 의해 상기 혼합 가스 탱크에 이산화탄소가 공급되는 혼합 단계가 수행된다.
The mixed gas tank stores separated H 2 / CO-rich gas. In order to produce a mixed gas having a gas volume ratio H 2 / (2CO + 3 CO 2 ) of 0.85 to 1.15, a carbon dioxide gas is supplied to the mixed gas tank A mixing step in which carbon dioxide is supplied is performed.
상기 메탄올 합성 장치는 분리 단계의 H2/CO-rich 가스를 50~300℃로 냉각하거나,H2/CO-rich 가스의 현열을 회수하는 냉각단계를 추가로 수행할 수 있는 냉각부를 추가로 포함함으로써, 이후에 수행되는 가압 단계가 용이하게 수행되도록 할 수 있다. 또한, 분리 단계에서 배출된 H2/CO-rich 가스는 먼저 버퍼 탱크에 저장된 후에, 혼합 가스 탱크에 이송될 수 있다.
The methanol synthesis apparatus may further include a cooling unit that can further cool the H 2 / CO-rich gas in the separation step to 50 to 300 ° C or to perform a cooling step to recover the sensible heat of H 2 / CO-rich gas , So that the subsequent pressing step can be performed easily. Further, the H 2 / CO-rich gas discharged from the separation step can be firstly stored in the buffer tank and then transferred to the mixed gas tank.
특별히 한정하지 않으나, 상기 이산화탄소 공급부는 상기 분리된 H2/CO-rich 가스의 부피비 100에 대해 이산화탄소를 10~50의 부피비로 상기 혼합 가스 탱크에 공급할 수 있다. 이산화탄소의 공급량이 상기 범위를 벗어나는 경우, 혼합 가스의 조성비를 메탄올 합성을 위한 적정 조성으로 맞출 수 없다.
Although not particularly limited, the carbon dioxide supply unit may supply carbon dioxide to the mixed gas tank at a volume ratio of 10 to 50 with respect to the volume ratio 100 of the separated H 2 / CO-rich gas. When the supply amount of carbon dioxide is out of the above range, the composition ratio of the mixed gas can not be adjusted to a proper composition for methanol synthesis.
메탄올 합성의 압력 조건은 메탄올 합성 반응기에 따라 상이하나, 일반적으로 코크스 오븐에서 배출되는 COG 또는 상기 H2/CO-rich 가스의 압력보다 높은 압력을 요구한다. 따라서, 본 발명의 메탄올 합성 장치는 상기 혼합 가스 탱크에서 저장된 혼합 가스를 10~100 bar로 가압하는 가압 단계를 수행하는 가스 가압부를 추가로 포함할 수 있다.
The pressure conditions for methanol synthesis are different depending on the methanol synthesis reactor but generally require a pressure higher than the pressure of the COG or the H 2 / CO-rich gas exhausted from the coke oven. Therefore, the methanol synthesis apparatus of the present invention may further include a gas pressurizing unit for performing a pressurization step of pressurizing the mixed gas stored in the mixed gas tank to 10 to 100 bar.
상기 메탄올 합성 반응기에서는 상기 혼합 가스 탱크에서 제조된 혼합 가스가 공급되어 메탄올을 합성하고, 합성된 메탄올과 잔존 혼합 가스를 배출하는 메탄올 합성 단계가 수행된다. 상기 메탄올 합성 반응기는 종래의 메탄 합성 반응기를 사용할 수 있으며, 특별히 한정하지 않으나 10~100 bar 및 150-300℃에서 메탄올 합성이 수행될 수 있다. 또한, 상기 메탄올 합성 반응기는 메탄올 합성용 촉매를 포함할 수 있으며, 상기 촉매는 특별히 한정하지 않으나 Cu가 담지된 ZrO2, Pd가 담지된 La2O3, Pr이 담지된 ZrO2, Cu가 담지된 ZnO 등을 사용할 수 있다.
In the methanol synthesis reactor, a methanol synthesis step of synthesizing methanol by supplying the mixed gas produced in the mixed gas tank and discharging the synthesized methanol and the remaining mixed gas is performed. The methanol synthesis reactor may be a conventional methane synthesis reactor, and methanol synthesis may be performed at 10-100 bar and 150-300 ° C, although not particularly limited thereto. In addition, the methanol synthesis reactor may include a catalyst for synthesizing methanol, and the catalyst is not particularly limited, but ZrO 2 supporting Cu, Pd-supporting La 2 O 3 , Pr-supporting ZrO 2 , ZnO or the like can be used.
본 발명의 메탄올 합성 장치는 상기 메탄올 합성 반응기에서 배출된 메탄올 및 잔존 혼합 가스로부터 메탄올을 분리하고, 잔존 혼합 가스를 상기 메탄올 합성 반응기로 재공급하는 분리 및 순환 단계를 수행하는 분리 및 순환부를 추가로 포함할 수 있다. 특별히 한정하지 않으나 상기 메탄올은 증류법(distillation)에 의해 분리될 수 있다.
The methanol synthesis apparatus of the present invention further comprises a separation and circulation unit for separating methanol from the methanol and the residual mixture gas discharged from the methanol synthesis reactor and performing the separation and circulation step for supplying the residual mixture gas to the methanol synthesis reactor again . Although not particularly limited, the methanol may be separated by distillation.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of specific examples. The following examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예
Example
간이 모사 코크스 오븐에서 배출되는 COG 중 코크스 오븐 탄화실의 가스웨이 온도가 900℃ 이상으로 승온되는 건류 공정의 중기 이후(건류 15시간부터 건류 종료 시점)에 배출되는 H2/CO-rich 가스를 회수하여 조성을 확인한 결과를 하기 표 1에 표기하였다.
Recovery of H 2 / CO-rich gas discharged from the mid-stage of the carbonization process where the gas-phase temperature of the coke oven carbonization chamber is raised to 900 ° C or higher (at the end of 15-hour carburisation) And the results are shown in Table 1 below.
그 후, 상기 H2/CO-rich 가스에 CO2를 전체 H2/CO-rich 가스 전체의 유량 대비 20-30%로 투입하여 혼합 가스를 제조한 결과, 상기 혼합 가스의 조성비 H2/(2CO+3CO2)가 0.85~1.15 범위임을 확인하였다. 따라서, H2/CO-rich 가스를 사용하는 경우 별도의 메탄 개질 공정 및 PSA를 수행하지 않고도 메탄올 합성 반응에 적합한 조성의 혼합 가스를 얻음을 확인할 수 있었다.
Then, the H 2 / CO-rich gas to a result of producing a mixed gas by introducing the CO 2 to 20-30% of the total flow rate as compared to the total H 2 / CO-rich gas, the composition ratio of the mixed gas H 2 / ( 2CO + 3CO 2 ) was in the range of 0.85 to 1.15. Therefore, it was confirmed that when H 2 / CO-rich gas is used, a mixed gas having a composition suitable for the methanol synthesis reaction can be obtained without performing another methane reforming process and PSA.
이상에서 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but various changes and modifications may be made without departing from the scope of the invention. It will be obvious to those who have knowledge of
Claims (14)
상기 분리된 H2/CO-rich 가스와 이산화탄소를 혼합하여 가스 내 부피비 H2/(2CO+3CO2)가 0.85~1.15인 혼합 가스를 제조하는 혼합 단계; 및
10~100 bar 및 150-300℃에서 상기 혼합 가스를 이용하여 메탄올을 합성하고, 합성된 메탄올 및 잔존 혼합 가스를 배출하는 메탄올 합성 단계
를 포함하는 메탄올 합성 방법.
A separation step of separating COG (Coke Oven Gas) discharged from the coke oven into H 2 / CO-rich gas when the coke oven time is 15 hours or more or when the gas-phase temperature of the coke oven carbonization chamber is 900 ° C or more;
Mixing the separated H 2 / CO-rich gas with carbon dioxide to produce a mixed gas having a gas volume ratio H 2 / (2CO + 3 CO 2 ) of 0.85 to 1.15; And
10 to 100 bar and 150 to 300 占 폚, to synthesize methanol, and to synthesize methanol and the remaining mixed gas to produce methanol
≪ / RTI >
The method according to claim 1, further comprising a cooling step of cooling the H 2 / CO-rich gas in the separation step to 50 to 300 ° C or recovering sensible heat of H 2 / CO-rich gas.
The method according to claim 1, wherein the mixing step comprises mixing carbon dioxide at a volume ratio of 10 to 50 with respect to a volume ratio of the H 2 / CO-rich gas to 100.
The methanol synthesis method according to claim 1, further comprising a step of pressurizing the mixed gas at 10 to 100 bar before the step of synthesizing methanol.
The methanol synthesis method according to claim 1, further comprising separating and circulating methanol, which is separated from the methanol and residual gas mixture discharged in the methanol synthesis step, and circulating the remaining mixed gas to the methanol synthesis step.
상기 분리된 H2/CO-rich 가스를 저장하는 혼합 가스 탱크;
상기 혼합 가스 탱크에 이산화탄소를 공급하여 가스 내 부피비 H2/(2CO+3CO2)가 0.85~1.15인 혼합 가스를 제조하는 이산화탄소 공급부; 및
내부 압력이 10~100 bar이고 내부 온도가 150-300℃이며, 상기 혼합 가스가 공급되어 메탄올을 합성하고, 합성된 메탄올과 잔존 혼합 가스를 배출하는 메탄올 합성 반응기
를 포함하는 메탄올 합성 장치.
COG (Coke Oven Gas) emitted from the coke oven is separated into H 2 / CO-rich gas and transferred to the mixed gas tank when the coke oven time is more than 15 hours or when the coke oven carbonization chamber gas- A gas separation unit;
A mixed gas tank for storing the separated H 2 / CO-rich gas;
A carbon dioxide supply part supplying carbon dioxide to the mixed gas tank to produce a mixed gas having a gas volume ratio H 2 / (2CO + 3CO 2 ) of 0.85 to 1.15; And
A methanol synthesis reactor in which the internal pressure is 10 to 100 bar and the internal temperature is 150 to 300 ° C, the methanol is synthesized by supplying the mixed gas, and the synthesized methanol and the remaining mixed gas are discharged.
.
The method according to claim 8, further comprising cooling the H 2 / CO-rich gas discharged from the gas separation unit to 50 to 300 ° C or recovering sensible heat of H 2 / CO-rich gas, .
The methanol synthesis apparatus according to claim 8, wherein the carbon dioxide supply unit supplies carbon dioxide to the mixed gas tank at a volume ratio of 10 to 50 with respect to a volume ratio of H 2 / CO-rich gas to 100.
The methanol synthesis apparatus according to claim 8, further comprising a gas pressurizing section for pressurizing the mixed gas in the mixed gas tank to 10 to 100 bar.
9. The methanol synthesis apparatus according to claim 8, further comprising a separation and circulation unit for separating methanol from methanol and residual gas mixture discharged from the methanol synthesis reactor and supplying the remaining mixture gas to the methanol synthesis reactor.
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