專利名稱：甲醇合成工藝和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及由氫、一氧化碳和二氧化碳在壓力下合成甲醇的工藝，具有至少一個權利要求1前敘部分給出類型的合成步驟，以及涉及一種相應設備。
已知有一系列的催化法甲醇合成工藝或設備，其中對溶液的填充度這里作為例子可提到DE-2117060，DE-2529591，DE-3220995，DE-3518362，US-2904575和DE-4100632。
從WO97/31707已知一種方法，其中一個微調加熱器安排在相應的氣/氣熱交換器之前，從而后者的溫差變小并因此增大了它的面積。這樣的面積擴大應通過本發明阻止。在WO97/31707中也描述了一種技術，其中熱交換器整合到反應器中，這必須要求一個另外的熱交換器，因為否則的話反應條件會不穩定。
在申請人的DE-4028750中使用一個爐子(在那里為6)用于在絕熱反應器入口處達到必需的反應溫度和在蒸鎦中作為蒸煮器(那里為11)的間接加熱器。在那里，只有反應器的一少部分反應熱用于反應入口氣體的加熱。蒸煮器在那里僅用于驅動后面的蒸鎦反應。
在申請人的DE-4004862中描述了一個另外的熱交換器，但在那里僅用作起動(Anfahr)熱交換器，然而它的應用并沒有帶有縮小其它熱交換器面積的后果。
如在DE-4100632中所述，有利的是使用含有反應器的多個合成步驟，濃縮它們產生的甲醇，與合成氣體分離并在每個單個反應器之后作為單獨的甲醇產物流抽出。在離開反應器的甲醇/合成氣體混合物冷卻時，經濟的是將釋放的熱至少部分地用于借助氣/氣熱交換器事先溫熱進入各個反應器的進料流。
在多年的操作中發現的缺點是，通常用于甲醇反應器中的催化劑物質其活性隨著時間會發生變化，需要越來越高的反應器溫度以達到最佳的收率，但在反應器進氣區后面的區域一段時間后無法再達到這么高的反應器溫度。由于反應轉化率降低，產生的甲醇和在甲醇反應器冷卻時常作為同步產物(Koppelprodukt)生成的蒸汽都變少。
本發明的目的是，克服所述的缺點，特別是創造節約熱交換器面積和/和在特別注意到變化的催化劑活性情況下提高收率。
用開頭所述類型的工藝，通過權利要求1特征部分的特征達到了本發明的目的。其中設計為，在至少一個合成步驟中特定用于填充有催化劑的甲醇反應器中的氣體混合物直接在加入上述的甲醇反應器之前在一個另外的微調加熱器中加熱。
本發明的實施方案尤其在于——確定用于填充有催化劑的反應器中的氣體混合物在通過一個另外的微調加熱器加熱之后測量其溫度，——該另外的微調加熱器的熱輸入可進行調節，和——該另外的微調加熱器用外來介質例如蒸汽來加熱。
這種設計方式的主要優點在于，將從反應器出來的流體逆著進入的流體冷卻的氣/氣熱交換器尺寸明顯變小。還意外地顯示出，在催化劑活性變差時可通過進一步調節反應器入口溫度一直得到最佳產率。
由于例如蒸汽加熱的微調加熱器的熱傳遞性能比氣/氣熱交換器好得多和也因為需要的安全儲備件本身可屬于微調加熱器，“局部地(unterdem Strich)”甚至節省了投資成本。此外表明，在微調加熱器中的催化劑壽命期間使用的蒸汽量對于由于反應轉化率下降產生的損失的情況比同步產物的損失小。因此，由于需要額外的蒸汽而在局部產生的蒸汽量被提高。另外表明，這種設備的開工時間可大大縮短，因為微調加熱器可用作起動加熱器。
上面所述的目的可用下面合適類型的設備解決，即在至少一個合成步驟中設置一個微調加熱器用于加熱間接加載到甲醇反應器中的氣體混合物。
其它的設備方式由進一步的設備權利要求給出，其中這種設置的優點與相應方法的優點相一致。
本發明的其它優點、細節和特征從下面的說明書和借助
。附圖簡易表示了一般情況下為多個的通常構造相同的甲醇合成設備步驟中的一個。
設置一個壓縮機2用于壓縮用1表示的進料氣體，其中在另外的氣體道路中設置一個氣/氣熱交換器3用于預熱進料氣體。如此預熱的氣體經管線4輸送到微調加熱器5，它將進料氣體1加熱到所需溫度。在輸送管線6中設置一個溫度測量調節裝置7用于測溫，其中用蒸汽控制閥8調節蒸汽輸送9，使得在催化劑填充的甲醇反應器10中總能調節到最佳的進氣溫度。
在催化劑填充的甲醇反應器10中進料氣體發生反應而生成熱。反應熱被用于由供給水11產生蒸汽。熱的氣體產物13在氣/氣熱交換器3中釋放出它的部分熱能。反應器中產生的氣態甲醇在甲醇冷凝器14中從合成氣體中冷凝出來，在冷凝物分離器15中與合成氣體分開并作為甲醇產物16排放出。剩下的合成氣體17可在后面的步驟中進一步使用。
在本發明的設備中甲醇反應器10中反應的調節主要是通過圖中未詳細示出的冷卻介質(水11或蒸汽12)的壓力調節進行，冷卻介質包圍在催化劑填充的管子周圍。如果催化劑活性下降，則需要提高反應器中的整個溫度水平，這通過調高冷卻介質的壓力實施，從而冷卻介質的蒸發溫度上升。這樣，催化劑中的溫度升高，出口溫度13也同樣升高。
經過熱交換器3，管線4中的溫度也升高，但不是以達到最佳反應條件所需的程度。這通過微調加熱器5達到。很明顯，微調加熱器5達到了阻止氣/氣熱交換器3的面積需求的基本任務，一方面是增大溫度差，另一方面是能夠取消常用的安全額外費用，更確切地說特別是因為這樣，因為熱過渡在微調加熱器中改進了7倍。在此，產生的面積附加費因而比熱交換費要小得多，這是本發明的一個重要優點。
當然，本發明所述的實施例還可在許多方面改變，而不脫離基本構思。例如，可以將微調加熱器必要時設計成兩步方式或更多。
權利要求
1.由氫、一氧化碳和二氧化碳在壓力下合成甲醇的工藝，包括至少一個含有至少一個催化劑填充的甲醇反應器的合成步驟，其中在多個步驟時設置至少一個使用壓縮機的步驟和所有的合成步驟設置用于甲醇的自有產物出口和自有氣/氣熱交換器用于將離開甲醇反應器的氣體混合物的熱量傳遞給預設用于甲醇反應器中的氣體混合物，其特征在于，在至少一個合成步驟中特定用于催化劑填充的甲醇反應器中的氣體混合物直接在加入所述甲醇反應器之前在一個另外的微調加熱器中加熱。
2.根據權利要求1的工藝，其特征在于，特定用于催化劑填充的甲醇反應器中的氣體混合物的溫度在用微調加熱器對其加熱后測量。
3.根據權利要求1或2的工藝，其特征在于，微調加熱器的熱輸入能夠調節。
4.根據前述權利要求之一的工藝，其特征在于，微調加熱器以外來介質，優選蒸汽加熱。
5.甲醇合成用，尤其是實施前述權利要求之一工藝的設備，其特征在于，在至少一個合成步驟中設計一個微調加熱器(5)用于加熱直接加載到甲醇反應器(10)的氣體混合物。
6.根據權利要求5的設備，其特征在于，在輸送管線(6)中在微調加熱器(5)后面布置一個溫度測量調節裝置(7)。
全文摘要
由氫、一氧化碳和二氧化碳在壓力下合成甲醇的工藝,包括至少一個含有至少一個催化劑填充的甲醇反應器的合成步驟,其中在多個步驟時設置至少一個使用壓縮機的步驟,和實施該工藝的設備,它們能夠克服已知的缺點,特別是提供節省熱交換器面積和/或在尤其考慮到變化的催化劑活性情況下提高收率的可能性。按照該工藝,在至少一個合成步驟中特定用于催化劑填充的甲醇反應器中的氣體混合物直接在加入所述甲醇反應器之前在一個另外的微調加熱器中加熱。相應設備的特色是在至少一個合成步驟中設計一個微調加熱器(5)用于加熱直接加載到甲醇反應器(60)的氣體混合物。
文檔編號C07C31/04GK1372535SQ00812505
公開日2002年10月2日 申請日期2000年8月31日 優先權日1999年9月7日
發明者H－J·巴尼施 申請人:克魯普猶德有限公司