JP2001097906A - Method for producing methanol - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、メタノールの製造
方法に関し、特に二酸化炭素を利用してメタノールの増
産化等を図ったメタノールの製造方法に係わる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing methanol, and more particularly, to a method for producing methanol using carbon dioxide to increase the production of methanol.
【0002】[0002]
【従来の技術】本発明はメタノールの製造方法に関し、
特に二酸化炭素を利用してメタノールの増産化等を図っ
たメタノールの製造方法に係わる。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing methanol,
In particular, the present invention relates to a method for producing methanol in which the production of methanol is increased using carbon dioxide.
【0003】特開平1−180841号公報には、以下
に説明する工程により天然ガス等の炭化水素からメタノ
ール(CH3 OH)を製造する方法が開示されている。[0003] Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-180841 discloses a method for producing methanol (CH 3 OH) from hydrocarbons such as natural gas by the steps described below.
【0004】(合成ガス生成工程)まず、改質器におい
てガス状炭化水素または液状の炭化水素を気化したガス
状炭化水素と水蒸気とをニッケル系触媒下、所定の温度
にて反応させ、水素(H2),一酸化炭素(CO)及び
二酸化炭素(CO2 )を主成分とする合成ガスを生成す
る。(Syngas Generation Step) First, a gaseous hydrocarbon or a gaseous hydrocarbon which has been vaporized from a liquid hydrocarbon is reacted with steam in a reformer at a predetermined temperature under a nickel-based catalyst to obtain hydrogen ( H 2 ), a synthesis gas containing carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 ) as main components is generated.
【0005】前記炭化水素は、前記改質器の上流側に配
置された加湿器で水蒸気が添加され、さらにボイラ等で
作られた過熱水蒸気が供給され、炭化水素および水蒸気
を含むガスとして前記改質器に導入される。[0005] The hydrocarbon is added with steam in a humidifier arranged on the upstream side of the reformer, and further supplied with superheated steam produced by a boiler or the like, and is converted into a gas containing hydrocarbons and steam. Introduced into the genitalia.
【0006】前記水蒸気改質反応は、吸熱反応であるた
め、前記改質器は合成ガスの生成過程で外部から加熱さ
れる。[0006] Since the steam reforming reaction is an endothermic reaction, the reformer is heated from the outside in the process of producing synthesis gas.
【0007】(粗メタノール合成工程)メタノール合成
触媒上で前記合成ガスを所定の圧力、温度で一酸化炭素
と水素または二酸化炭素と水素とを反応させて粗メタノ
ールを合成する。(Crude Methanol Synthesis Step) On the methanol synthesis catalyst, the synthesis gas is reacted at predetermined pressure and temperature with carbon monoxide and hydrogen or carbon dioxide and hydrogen to synthesize crude methanol.
【0008】(蒸留工程)前記合成工程で回収した液状
の粗メタノールを1塔又は2塔以上の蒸留塔で蒸留し
て、メタノールよりも沸点の低い有機化合物(以下、低
沸点有機化合物という),有機酸及びメタノールよりも
沸点の高い有機化合物(以下、高沸点有機化合物とい
う)を含む廃水と、精製メタノールとに分離する。(Distillation step) The liquid crude methanol recovered in the above synthesis step is distilled in one or more distillation columns, and an organic compound having a boiling point lower than that of methanol (hereinafter referred to as a low boiling organic compound), Waste water containing an organic compound having an boiling point higher than that of the organic acid and methanol (hereinafter, referred to as a high boiling point organic compound) is separated into purified methanol.
【0009】前述した各工程を経ることによりメタノー
ルを製造する。[0009] Methanol is produced through the above-described steps.
【0010】ところで、最近、地球温暖化対策の一つと
して、工場からの二酸化炭素(CO 2 )排出量を削減す
る必要性が高まっている。By the way, recently, as one of the measures against global warming,
And carbon dioxide from the factory (CO Two) Reduce emissions
There is a growing need to do so.
【0011】前記炭化水素のような天然ガスからメタノ
ールを製造するプラントでは、前記改質器において水蒸
気改質触媒が充填された反応管を燃焼ガスで周囲から加
熱することにより、一酸化炭素と水素の反応(吸熱反
応)に必要な熱を供給している。また、プラント内で消
費する高圧の蒸気を必要量補うために、蒸気発生用のボ
イラも使用している。このため、改質器や蒸気発生用ボ
イラからの燃焼排ガス中には多くの二酸化炭素 が含ま
れており、今後、二酸化炭素排出税の導入や二酸化炭素
排出規制が開始された場合にはプラントの経済性が低下
する可能性がある。In a plant for producing methanol from a natural gas such as the hydrocarbon, a reaction tube filled with a steam reforming catalyst is heated from the surroundings with a combustion gas in the reformer, thereby producing carbon monoxide and hydrogen. The heat required for the reaction (endothermic reaction) is supplied. In addition, a steam generator boiler is used to supplement the required amount of high-pressure steam consumed in the plant. Therefore, large amounts of carbon dioxide are contained in the combustion exhaust gas from reformers and steam generator boilers. In the future, the introduction of a carbon dioxide emission tax and the commencement of regulations on carbon dioxide emissions may reduce the economics of the plant.
【0012】一方、天然ガスからメタノールを製造方法
においては、水蒸気改質反応で生成する合成ガス中の水
素濃度が合成ガス中の一酸化炭素と二酸化炭素と反応さ
せてメタノールの合成するために必要とする濃度の約
1.5倍となる。このため、メタノールの合成工程では
合成反応器の反応効率を向上させる目的で、合成された
メタノールを分離した後の未反応ガスを合成反応器に循
環するとともに、未反応ガスの一部を系外に流出させて
過剰な水素を放出している。また、未反応ガスの循環量
は前記合成反応器内に充填された触媒層での反応時の発
熱速度を緩和できるような値に設定されている。On the other hand, in the method for producing methanol from natural gas, the concentration of hydrogen in the synthesis gas generated by the steam reforming reaction is necessary for reacting carbon monoxide and carbon dioxide in the synthesis gas to synthesize methanol. About 1.5 times the concentration to be used. Therefore, in the methanol synthesis step, in order to improve the reaction efficiency of the synthesis reactor, the unreacted gas after separating the synthesized methanol is circulated to the synthesis reactor, and a part of the unreacted gas is removed from the system. To release excess hydrogen. The circulation amount of the unreacted gas is set to a value that can reduce the heat generation rate during the reaction in the catalyst layer filled in the synthesis reactor.
【0013】このようなことから、“INCREASED PRODUC
TION FROM EXISTING METHANOL PLANTS” BY A. Englis
h, I. A. Forbes, M. N. Islam, J. D. Korchnak PRESE
NTEDTO: WORLD METHANOL CONFERENCE DECEMBER 2-4, 19
91 HYATT REGENCY HOTEL VANCOUVER, BC, CANADA, p.1-
p12の文献における図5には、合成ガス中の過剰な水素
を有効利用するために改質器で生成された合成ガスをメ
タノール合成反応器に送る流路中に二酸化炭素を供給す
ることが開示されている。[0013] For this reason, "INCREASED PRODUC
TION FROM EXISTING METHANOL PLANTS ”BY A. Englis
h, IA Forbes, MN Islam, JD Korchnak PRESE
NTEDTO: WORLD METHANOL CONFERENCE DECEMBER 2-4, 19
91 HYATT REGENCY HOTEL VANCOUVER, BC, CANADA, p.1-
FIG. 5 in the document of p12 discloses that carbon dioxide is supplied to a flow path for sending synthesis gas generated in a reformer to a methanol synthesis reactor in order to effectively use excess hydrogen in the synthesis gas. Have been.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、メタノール
合成工程での未反応ガスを有効利用してメタノールの一
層の増産化を図るとともに、二酸化炭素を有効利用して
二酸化炭素の排出を低減させることが可能なメタノール
の製造方法を提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to further increase the production of methanol by effectively utilizing the unreacted gas in the methanol synthesis step, and to reduce the emission of carbon dioxide by effectively utilizing carbon dioxide. It is an object of the present invention to provide a method for producing methanol, which is possible.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明に係るメタノール
の製造方法は、改質器内に炭化水素を主成分とする原料
ガスと水蒸気と供給し、これらのガスを反応させて水
素,一酸化炭素及び二酸化炭素を主成分とする合成ガス
を発生させる合成ガス生成工程と、メタノール合成触媒
上で前記合成ガスを反応させて粗メタノールを合成する
メタノール合成工程と、前記合成工程から回収された液
状の粗メタノールを蒸留して低沸点有機化合物及び高沸
点有機化合物を含む廃水と精製メタノールとに分離する
蒸留工程とを具備し、前記メタノール合成工程は、第1
の反応工程と第2の反応工程によりなされ、前記第1の
反応工程において合成ガス供給流路を通して供給された
前記合成ガスをメタノール合成触媒上で反応させ、生成
した未反応ガスを含む液状の粗メタノールを気液分離
し、この液状粗メタノールを回収し、前記未反応ガスを
圧縮して前記合成ガス供給流路に循環させるとともに、
その一部を二酸化炭素と混合して前記第2の反応工程に
導入し、メタノール合成触媒上で前記混合ガスを反応さ
せて粗メタノールを生成する。According to the method for producing methanol according to the present invention, a raw material gas mainly composed of hydrocarbons and steam are supplied into a reformer, and these gases are reacted to produce hydrogen and monoxide. A synthesis gas generation step of generating a synthesis gas mainly containing carbon and carbon dioxide, a methanol synthesis step of reacting the synthesis gas on a methanol synthesis catalyst to synthesize crude methanol, and a liquid recovered from the synthesis step. A distillation step of distilling the crude methanol into wastewater containing a low-boiling organic compound and a high-boiling organic compound and purified methanol.
And a second reaction step, wherein the synthesis gas supplied through the synthesis gas supply passage in the first reaction step is reacted on a methanol synthesis catalyst, and a liquid crude containing the unreacted gas generated is produced. Methanol is gas-liquid separated, the liquid crude methanol is recovered, and the unreacted gas is compressed and circulated through the synthesis gas supply channel,
Part of the mixture is mixed with carbon dioxide and introduced into the second reaction step, and the mixed gas is reacted on a methanol synthesis catalyst to produce crude methanol.
【0016】本発明に係るメタノールの製造方法におい
て、前記第1の反応工程の入口に二酸化炭素をさらに供
給することを許容する。In the method for producing methanol according to the present invention, it is permitted to further supply carbon dioxide to the inlet of the first reaction step.
【0017】本発明に係るメタノールの製造方法におい
て、供給すべき前記二酸化炭素は前記改質器を加熱する
ための燃焼ガスおよび蒸気発生用ボイラの燃焼排ガスの
うちの少なくとも一方から回収した二酸化炭素であるこ
とが好ましい。In the method for producing methanol according to the present invention, the carbon dioxide to be supplied is carbon dioxide recovered from at least one of a combustion gas for heating the reformer and a combustion exhaust gas from a steam generating boiler. Preferably, there is.
【0018】本発明に係るメタノールの製造方法におい
て、前記第1、第2の反応工程のうちの少なくとも一方
の反応工程は2枚の隔離板で上下に合成ガス供給室、冷
却媒体流通室およびメタノール含有ガス滞留室の3つの
室に区画された反応器と、前記2枚の隔離板を貫通して
支持され、外管、中間管および内管を同心円状に配列し
た三重管とを備え、前記中間管の上端が前記外管の上端
より下方に位置し、前記内管の下端が前記中間管の中央
付近に位置し、前記三重管の上端において前記内管のみ
が開放され、かつ前記三重管の下端において前記中間管
と前記外管で形成される環状空間が開放され、前記環状
空間内に前記メタノール合成触媒を充填した反応装置を
用いてなされることが好ましい。In the method for producing methanol according to the present invention, at least one of the first and second reaction steps is carried out vertically by using two separators, a synthesis gas supply chamber, a cooling medium flow chamber, and methanol. A reactor partitioned into three chambers of a containing gas storage chamber, and a triple pipe supported through the two separators and having an outer pipe, an intermediate pipe, and an inner pipe arranged concentrically; The upper end of the intermediate pipe is located below the upper end of the outer pipe, the lower end of the inner pipe is located near the center of the intermediate pipe, only the inner pipe is open at the upper end of the triple pipe, and the triple pipe It is preferable that an annular space formed by the intermediate tube and the outer tube be opened at the lower end of the tube, and that the reaction be performed using a reactor filled with the methanol synthesis catalyst in the annular space.
【0019】本発明に係るメタノールの製造方法におい
て、前記メタノール合成触媒はCu,Zn,Al,Ga
およびM(アルカリ土類金属元素および希土類元素から
選ばれる少なくとも1つの元素)を含む酸化物からな
り、前記Cu,Zn,Al,GaおよびMが原子比にて
Cu:Zn:Al:Ga:M=100:10〜200:
1〜20:1〜20:0.1〜20の割合で配合された
組成を有することが好ましい。In the method for producing methanol according to the present invention, the methanol synthesis catalyst is Cu, Zn, Al, Ga.
And an oxide containing M and at least one element selected from the group consisting of an alkaline earth metal element and a rare earth element, wherein the Cu, Zn, Al, Ga and M have an atomic ratio of Cu: Zn: Al: Ga: M. = 100: 10-200:
It is preferable that the composition has a composition of 1 to 20: 1 to 20: 0.1 to 20.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるメタノール
の製造方法を図面を参照して詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for producing methanol according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0021】図1は、この実施態様に用いられるメタノ
ールの製造工程を示すフロー図である。FIG. 1 is a flow chart showing a process for producing methanol used in this embodiment.
【0022】このメタノールの製造方法は、図1中の1
で示される合成ガス生成工程、図1中の2で示されるメ
タノール合成工程および図1中の3で示される蒸留工程
とを備える。The method for producing methanol is shown in FIG.
, A methanol synthesis step indicated by 2 in FIG. 1, and a distillation step indicated by 3 in FIG.
【0023】(1)合成ガス生成工程 まず、天然ガスのような炭化水素を主成分とする原料ガ
スは脱硫装置に供給され、ここで前記原料ガス中に含ま
れる微量の硫黄化合物を除去する脱硫がなされる。脱硫
後の原料ガスは加湿器に導入され、ここで例えば150
〜250℃にてほぼ飽和圧力まで水蒸気が添加される。(1) Synthesis Gas Generation Step First, a raw material gas mainly composed of hydrocarbons such as natural gas is supplied to a desulfurization unit, where a small amount of sulfur compounds contained in the raw material gas is removed. Is made. The raw material gas after desulfurization is introduced into a humidifier, where, for example, 150
Steam is added at ~ 250 ° C to near saturation pressure.
【0024】加湿された原料ガスは、さらにボイラ等で
作られた過熱水蒸気が供給された後、改質器に導入され
る。なお、改質器に導入されるガス中の水蒸気の量は原
料ガスの体積流量のほぼ2倍から3倍にすることが好ま
しい。The humidified raw material gas is supplied to a reformer after being supplied with superheated steam generated by a boiler or the like. It is preferable that the amount of water vapor in the gas introduced into the reformer is approximately two to three times the volume flow rate of the raw material gas.
【0025】前記改質器に導入された原料ガスは、その
改質器に充填された例えばニッケル系触媒の下、800
〜1000℃にて前記原料ガスと共に導入した水蒸気で
改質されて、水素(H2 ),一酸化炭素(CO)及び二
酸化炭素(CO2 )を主成分とする合成ガスを生成す
る。この合成ガスは、水素が一酸化炭素に対してこれら
ガスを反応してメタノールを製造するのに必要な濃度よ
り高ぃ濃度を有する。The raw material gas introduced into the reformer is supplied, for example, under a nickel-based catalyst filled in the reformer, for 800 hours.
It is reformed by steam introduced together with the raw material gas at ~ 1000 ° C to generate a synthesis gas containing hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 ) as main components. This synthesis gas has a concentration higher than that required for hydrogen to react with these gases against carbon monoxide to produce methanol.
【0026】なお、前記水蒸気改質反応は吸熱反応であ
る。このため、改質器を前記触媒が充填された反応管と
この反応管の外周を包囲する燃焼器とで構成し、前記燃
焼器に燃料ガスと空気を供給して燃焼させ、前記反応管
内を例えば700〜900℃まで加熱し、反応熱を供給
することにより効率的な水蒸気改質反応を行なう。The steam reforming reaction is an endothermic reaction. For this reason, the reformer is constituted by a reaction tube filled with the catalyst and a combustor surrounding the outer periphery of the reaction tube, and a fuel gas and air are supplied to the combustor for combustion, and the inside of the reaction tube is formed. For example, by heating to 700 to 900 ° C. and supplying reaction heat, an efficient steam reforming reaction is performed.
【0027】前記合成ガス生成工程において、前記水蒸
気を作るためのボイラで発生した燃焼排ガスおよび前記
燃焼器で発生した燃焼排ガスの中の二酸化炭素は、回収
され、後述するメタノール合成工程の第2反応工程に利
用される。前記燃焼排ガスからの二酸化炭素回収方法
は、通常のアミン吸収液を用いた化学吸収法が利用され
るが、効率よく二酸化炭素を回収できる方法であれば特
に限定されるものではない。In the syngas generation step, the combustion exhaust gas generated in the boiler for producing the steam and the carbon dioxide in the combustion exhaust gas generated in the combustor are recovered, and the second reaction in the methanol synthesis step described later is performed. Used in the process. As a method for recovering carbon dioxide from the combustion exhaust gas, a chemical absorption method using a normal amine absorbing liquid is used, but is not particularly limited as long as it is a method capable of efficiently recovering carbon dioxide.
【0028】(2)粗メタノール合成工程 前記合成ガスは、図1の合成ガス生成工程1からメタノ
ール合成工程2に送られる。この時、前記合成ガスに保
有する熱は、例えば廃熱ボイラ、加湿器または熱交換器
により回収されてほぼ常温まで冷却される。この熱回収
過程での合成ガスの温度低下に伴って、その合成ガスに
含まれる水蒸気が凝縮し、凝縮水として回収される。こ
の凝縮水は、例えば加湿器での加湿用水、ボイラ用供給
水等として利用される。(2) Crude Methanol Synthesis Step The synthesis gas is sent from the synthesis gas generation step 1 of FIG. 1 to the methanol synthesis step 2. At this time, the heat retained in the synthesis gas is recovered by, for example, a waste heat boiler, a humidifier, or a heat exchanger and cooled to approximately room temperature. As the temperature of the synthesis gas decreases in the heat recovery process, the water vapor contained in the synthesis gas condenses and is collected as condensed water. This condensed water is used, for example, as humidifying water in a humidifier, boiler supply water, or the like.
【0029】常温まで冷却された合成ガスは、圧縮機で
例えば50〜150気圧まで昇圧され、さらに例えば2
00〜300℃に予熱され、メタノール合成触媒が充填
された反応器へ供給される。この反応器では、次の式
(1),(2)に示す反応がなされてメタノールが合成
される。The synthesis gas cooled to room temperature is pressurized to, for example, 50 to 150 atm by a compressor,
It is preheated to 00 to 300 ° C. and supplied to a reactor filled with a methanol synthesis catalyst. In this reactor, methanol is synthesized by the reactions shown in the following equations (1) and (2).
【0030】 CO+2H2 →CH3 OH …(1) CO2 +3H2 →CH3 OH+H2 O …(2) また、副反応によってジメチルエーテル及びエタノール
等の不純物を生成する。これらの不純物及び水は、前記
メタノールと共に液状の粗メタノール中に含まれる。CO + 2H 2 → CH 3 OH (1) CO 2 + 3H 2 → CH 3 OH + H 2 O (2) Further, impurities such as dimethyl ether and ethanol are generated by a side reaction. These impurities and water are contained in the liquid crude methanol together with the methanol.
【0031】なお、前記合成ガスは水素が一酸化炭素に
対して水素と一酸化炭素と反応してメタノールを製造す
るのに必要な濃度より高い濃度を有する。つまり、水素
リッチの合成ガスを用いることによって、前記反応に伴
う発熱速度を緩和して前記触媒の活性低下を抑制する。The synthesis gas has a higher concentration than that required for producing methanol by reacting hydrogen with carbon monoxide with respect to carbon monoxide. In other words, by using a hydrogen-rich synthesis gas, the rate of heat generation accompanying the reaction is reduced, and a decrease in the activity of the catalyst is suppressed.
【0032】前記メタノール合成触媒としては、例えば
銅系触媒が用いられる。特に、高濃度の二酸化炭素雰囲
気中で高い耐久性を有するCu,Zn,Al,Gaおよ
びM(アルカリ土類金属元素および希土類元素から選ば
れる少なくとも1つの元素)を含む酸化物からなり、前
記Cu,Zn,Al,GaおよびMが原子比にてCu:
Zn:Al:Ga:M=100:10〜200:1〜2
0:1〜20:0.1〜20の割合で配合された組成を
有する触媒が好ましい。As the methanol synthesis catalyst, for example, a copper catalyst is used. In particular, it is made of an oxide containing Cu, Zn, Al, Ga and M (at least one element selected from an alkaline earth metal element and a rare earth element) having high durability in a high-concentration carbon dioxide atmosphere, , Zn, Al, Ga and M are composed of Cu:
Zn: Al: Ga: M = 100: 10 to 200: 1 to 2
A catalyst having a composition of 0: 1 to 20: 0.1 to 20 is preferable.
【0033】(3)蒸留工程 前記液状の粗メタノールは、図1に示すメタノール合成
工程2から蒸留工程3の例えば蒸留塔へ送られ、蒸留さ
れて精製メタノールと副生成物である低沸点有機化合物
および高沸点有機化合物を含む廃水に分離される。廃水
中の副生成物は、系外へ排出される。(3) Distillation Step The liquid crude methanol is sent to, for example, a distillation column in the distillation step 3 from the methanol synthesis step 2 shown in FIG. 1, and is distilled to produce purified methanol and low-boiling organic compounds as by-products. And wastewater containing high-boiling organic compounds. By-products in the wastewater are discharged out of the system.
【0034】本発明は、前述したメタノールの製造にお
いて前記メタノール合成工程を第1の反応工程と第2の
反応工程により行なう。すなわち、前記第1の反応工程
において、合成ガス供給流路を通して供給された合成ガ
スをメタノール合成触媒上で反応させ、生成した未反応
ガスを含む液状の粗メタノールを気液分離する。この気
液分離により得られた液状粗メタノールは、回収され
る。一方、前記未反応ガスは圧縮され、前記合成ガス供
給流路に循環させる。同時に、前記未反応の一部を二酸
化炭素、必要に応じて圧縮して昇圧された二酸化炭素、
と混合して前記第2の反応工程に導入し、メタノール合
成触媒上で前記混合ガスを反応させて粗メタノールを生
成する。In the present invention, in the above-mentioned production of methanol, the methanol synthesis step is carried out by a first reaction step and a second reaction step. That is, in the first reaction step, the synthesis gas supplied through the synthesis gas supply channel is caused to react on the methanol synthesis catalyst, and the liquid crude methanol containing the generated unreacted gas is subjected to gas-liquid separation. The liquid crude methanol obtained by this gas-liquid separation is recovered. On the other hand, the unreacted gas is compressed and circulated through the synthesis gas supply channel. At the same time, the unreacted part of carbon dioxide, if necessary, compressed and pressurized carbon dioxide,
And the mixture is introduced into the second reaction step, and the mixed gas is reacted on a methanol synthesis catalyst to produce crude methanol.
【0035】二酸化炭素は、さらに前記第1の反応工程
の入口に供給することを許容する。The carbon dioxide is allowed to be further supplied to the inlet of the first reaction step.
【0036】供給すべき前記二酸化炭素は、メタノール
の製造工程中、例えば前述したボイラや改質器の燃焼器
により排出された燃焼排ガスから回収された二酸化炭素
を用いることができる。ただし、他の工場等で廃棄して
いた二酸化炭素を用いることもできる。すなわち、従来
工場等から廃棄していた二酸化炭素を、本発明によるメ
タノール製造方法の原料として有効活用することによ
り、大気に排出する二酸化炭素の量を低減でき、地球温
暖化の防止にも寄与できる。As the carbon dioxide to be supplied, for example, carbon dioxide recovered from the combustion exhaust gas discharged from the boiler or the combustor of the reformer during the production process of methanol can be used. However, carbon dioxide discarded at another factory or the like can also be used. That is, by effectively utilizing carbon dioxide that has been conventionally discarded from factories and the like as a raw material for the methanol production method according to the present invention, the amount of carbon dioxide emitted to the atmosphere can be reduced, which can contribute to prevention of global warming. .
【0037】以上説明した本発明によれば、メタノール
合成工程を第1の反応工程と第2の反応工程により行な
うことによって、メタノールの製造の設備を大幅に変更
することなく、第2反応工程を追加するのみでメタノー
ルを増産できる。According to the present invention described above, by performing the methanol synthesis step by the first reaction step and the second reaction step, the second reaction step can be performed without largely changing the equipment for producing methanol. Methanol can be increased simply by adding it.
【0038】すなわち、前記第1の反応工程において合
成ガス供給流路を通して供給された水素が一酸化炭素に
対して水素と一酸化炭素と反応してメタノールを製造す
るのに必要な濃度より高ぃ濃度を有する、つまり水素リ
ッチの合成ガスをメタノール合成触媒上で反応させるこ
とにより、前記反応に伴う発熱を抑えつつ、前記触媒の
活性低下を低減して未反応ガスを含む液状の粗メタノー
ルが生成された後、さらに気液分離される。この気液分
離により液状粗メタノールを回収できる。That is, in the first reaction step, the hydrogen supplied through the synthesis gas supply channel is higher than the concentration required for reacting carbon monoxide with hydrogen and carbon monoxide to produce methanol. By reacting a synthesis gas having a concentration, that is, a hydrogen-rich synthesis gas on a methanol synthesis catalyst, while suppressing the heat generated by the reaction, reducing the activity decrease of the catalyst and forming a liquid crude methanol containing an unreacted gas is produced. After that, gas-liquid separation is further performed. By this gas-liquid separation, liquid crude methanol can be recovered.
【0039】一方、前記未反応ガスは水素が一酸化炭素
に対して水素と一酸化炭素と反応してメタノールを製造
するのに必要な濃度よりさらに高ぃ濃度を有するため、
この未反応ガスを圧縮して前記合成ガス供給流路に循環
させるとともに、その一部を二酸化炭素と混合して前記
第2の反応工程に導入する。これにより、未反応ガス中
の水素と供給した二酸化炭素とをメタノール合成触媒上
て反応させることができるため、第2反応工程でも粗メ
タノールを生成することがてきる。その結果、未反応ガ
ス中の水素を有効利用してメタノールの増産化を図るこ
とができる。On the other hand, the unreacted gas has a ぃ concentration higher than that required for producing methanol by reacting hydrogen with carbon monoxide with respect to carbon monoxide.
The unreacted gas is compressed and circulated through the synthesis gas supply channel, and a part of the unreacted gas is mixed with carbon dioxide and introduced into the second reaction step. As a result, hydrogen in the unreacted gas and the supplied carbon dioxide can be reacted on the methanol synthesis catalyst, so that crude methanol can be generated in the second reaction step. As a result, it is possible to increase the production of methanol by effectively utilizing the hydrogen in the unreacted gas.
【0040】また、未反応ガスを合成ガスに循環させて
合成ガスを希釈することにより前記メタノール合成時の
発熱速度を緩慢にしてメタノール合成触媒の活性低下を
抑制することが可能である。Further, by circulating the unreacted gas through the synthesis gas to dilute the synthesis gas, it is possible to slow down the heat generation rate during the above-mentioned methanol synthesis, thereby suppressing a decrease in the activity of the methanol synthesis catalyst.
【0041】さらに、前記第2反応工程に未反応ガスと
ともに供給する二酸化炭素としてボイラや改質器の燃焼
器により排出された燃焼排ガスから回収された二酸化炭
素を利用することによって、メタノールの製造により排
出される二酸化炭素量を低減できる。その結果、二酸化
炭素排出税の導入や二酸化炭素の排出規制が開始された
場合、メタノール製造プラントの経済性を向上できる。Further, by utilizing carbon dioxide recovered from flue gas discharged from a boiler or a combustor of a reformer as carbon dioxide supplied together with unreacted gas to the second reaction step, methanol can be produced. The amount of carbon dioxide emitted can be reduced. As a result, when the introduction of the carbon dioxide emission tax and the regulation of carbon dioxide emission are started, the economic efficiency of the methanol production plant can be improved.
【0042】[0042]
【実施例】以下、好ましい実施例を図面を参照して詳細
に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments will be described below in detail with reference to the drawings.
【0043】(実施例1)この実施例1では、前述した
実施形態のメタノールの製造を図2に示すメタノール製
造プラントを参照してより具体的に説明する。Example 1 In Example 1, the production of methanol according to the above-described embodiment will be described more specifically with reference to a methanol production plant shown in FIG.
【0044】図2の10は、一段式の熱交換型加湿器で
ある。この加湿器10は、頂部側から下方に向けて充填
層11および濡れ壁方式でガスと水を接触させるチュー
ブ12が順次配置されている。前記加湿器10底部から
水を循環水流路13を経由して前記加湿器10の頂部に
循環させるポンプ14は、前記加湿器10の下方に配置
されている。Reference numeral 10 in FIG. 2 denotes a one-stage heat exchange humidifier. In this humidifier 10, a filling layer 11 and a tube 12 for bringing gas and water into contact with each other in a wet wall manner are sequentially arranged from the top side downward. A pump 14 for circulating water from the bottom of the humidifier 10 to the top of the humidifier 10 via a circulating water flow path 13 is disposed below the humidifier 10.
【0045】改質器20は、前記加湿器10の下流側に
配置され、流路301を通して前記加湿器10に接続さ
れている。この改質器20は、水蒸気改質用反応管21
と、この反応管21の周囲に配置され、予熱部22を有
する燃焼器23とを備えている。前記反応管21内に
は、例えばニッケル系触媒が充填されている。なお、前
記流路301は前記予熱部22を経由して前記反応管2
1に接続されている。二酸化炭素回収装置24は、前記
予熱部22に流路302を通して接続されている。The reformer 20 is disposed on the downstream side of the humidifier 10 is connected to the humidifier 10 through the passage 30 1. The reformer 20 includes a steam reforming reaction tube 21.
And a combustor 23 disposed around the reaction tube 21 and having a preheating unit 22. The reaction tube 21 is filled with, for example, a nickel-based catalyst. Incidentally, the channel 30 1 the reaction tube 2 through the preheating section 22
1 connected. Carbon dioxide recovery apparatus 24 is connected through a passage 30 2 to the preheating unit 22.
【0046】メタノール合成用第1反応装置401は、
前記改質器20の下流側に配置されて、流路303を通
して前記改質器20に接続されている。この第1反応装
置401は、第1予熱器411と、この第1予熱器411
からの合成ガスが第1循環流路421を通して供給され
るメタノール合成用第1反応器431を備えている。こ
の第1反応器431内には、メタノール合成触媒、例え
ばCu,Zn,Al,GaおよびM(アルカリ土類金属
元素および希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元
素)を含む酸化物からなり、前記Cu,Zn,Al,G
aおよびMが原子比にてCu:Zn:Al:Ga:M=
100:10〜200:1〜20:1〜20:0.1〜
20の割合で配合された組成を有する触媒が充填されて
いる。熱交換器51、熱回収器52および第1圧縮機5
3は、前記流路303に前記改質器20側から前記第1
予熱器411に向けて順次介在されている。なお、前記
熱交換器51と前記熱回収器52との間の前記流路30
3部分は、前記加湿器10の前記チューブ12を経由す
る。The first reactor 40 1 for methanol synthesis comprises:
Wherein disposed on the downstream side of the reformer 20 is connected to the reformer 20 through the passage 30 3. The first reactor 40 1 includes a first preheater 41 1 and the first preheater 41 1
Synthesis gas is provided with a first reactor 43 1 for methanol synthesis, which is supplied through the first circulation passage 42 1 from. This first reactor 43 1, an oxide containing methanol synthesis catalyst, for example Cu, Zn, Al, Ga and M (at least one element selected from alkaline earth metal elements and rare earth elements), wherein Cu, Zn, Al, G
a and M are atomic ratios of Cu: Zn: Al: Ga: M =
100: 10 to 200: 1 to 20: 1 to 20: 0.1 to
A catalyst having a composition of 20 was packed. Heat exchanger 51, heat recovery unit 52 and first compressor 5
3, the channel said reformer from said 20 side first 30 3
It is successively interposed toward the preheater 41 1. The flow path 30 between the heat exchanger 51 and the heat recovery unit 52
The three parts pass through the tube 12 of the humidifier 10.
【0047】蒸留塔60は、前記第1反応装置401の
下流側に配置され、流路304を通して前記第1反応装
置401に接続されている。なお、前記流路304はその
一端が前記第1反応器431の底部に接続されている。
前記第1予熱器411、冷却器71および気液分離器7
2は、前記流路304に前記第1反応装置401の第1反
応器431側から前記蒸留塔60に向けて順次介在され
ている。The distillation column 60, the disposed first downstream reactor 40 1 is connected to the first reactor 40 1 through the passage 30 4. Incidentally, the channel 30 4 whose one end is connected to the bottom of the first reactor 43 1.
The first preheater 41 1 , the cooler 71 and the gas-liquid separator 7
2 is sequentially interposed from the first reactor 43 1 side of the channel 30 the four first reactor 40 1 towards the distillation column 60.
【0048】前記気液分離器72は、ガス循環流路73
を通して前記第1予熱器411入口の前記流路303に接
続されている。第2ガス圧縮機74は、前記ガス循環流
路73に介装されている。前記ガス循環流路73は、分
岐された流路305を通してメタノール合成用第2反応
装置402に接続されている。前記二酸化炭素回収装置
24は、流路306を通して前記流路305に接続されて
いる。第3ガス圧縮機75は、前記流路306に介装さ
れている。The gas-liquid separator 72 includes a gas circulation passage 73
It is connected to the first preheater 41 1 inlet of the channel 30 3 through. The second gas compressor 74 is interposed in the gas circulation channel 73. The gas circulation flow path 73 is connected to two second reactor for methanol synthesis 40 through flow path 30 5, which is branched. The carbon dioxide recovery device 24 is connected to the channel 30 5 through the flow channel 30 6. Third gas compressor 75 is interposed in the flow path 30 6.
【0049】前記第2反応装置402は、第2予熱器4
12と、この第2予熱器412からの未反応ガスと二酸化
炭素の混合ガスが第2循環流路422を通して供給され
るメタノール合成用第2反応器432を備えている。こ
の第2反応器432内には、メタノール合成触媒、例え
ばCu,Zn,Al,GaおよびM(アルカリ土類金属
元素および希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元
素)を含む酸化物からなり、前記Cu,Zn,Al,G
aおよびMが原子比にてCu:Zn:Al:Ga:M=
100:10〜200:1〜20:1〜20:0.1〜
20の割合で配合された組成を有する触媒が充填されて
いる。前記第2反応器432の底部は、前記第2予熱器
412を経由する流路307を通して前記第1予熱器41
1と前記冷却器71間の前記流路304部分に接続されて
いる。[0049] The second reactor 40 2, second preheater 4
And 1 2, and a non-reacted gas and the second reactor 43 2 for methanol synthesis, which is supplied the mixed gas through the second circulation passage 42 2 of carbon dioxide from the second preheater 41 2. This second reactor 43 2, an oxide containing methanol synthesis catalyst, for example Cu, Zn, Al, Ga and M (at least one element selected from alkaline earth metal elements and rare earth elements), wherein Cu, Zn, Al, G
a and M are atomic ratios of Cu: Zn: Al: Ga: M =
100: 10 to 200: 1 to 20: 1 to 20: 0.1 to
A catalyst having a composition of 20 was packed. The second bottom of the reactor 43 2, the first preheater through passage 30 7 passing through the second preheater 41 2 41
It is connected to the channel 30 4 portions between 1 and the cooler 71.
【0050】前記メタノール合成用反応装置の第1、第
2の反応器431,432のうち少なくとも一方の反応器
は、例えば以下に説明する図3に示す三重管を内蔵する
構造を有することが好ましい。The first of the methanol synthesis reactor, the second reactor 43 1, 43 at least one of the reactors of the two, for example have a structure incorporating a triple pipe shown in FIG. 3, described below Is preferred.
【0051】図3の反応器本体101は、2枚の隔離板
102,103により上下に合成ガス供給室104、冷
却媒体流通室105およびメタノール含有ガス滞留室1
06の3つの室に区画されている。外管107、中間管
108および内管109を同心円状に配列した複数、例
えば2本の三重管110は、前記2枚の隔離板102,
103を貫通して支持されている。前記内管109と中
間管108の間には、内側環状空間111が形成され、
前記中間管108と外管107の間には外側環状空間1
12が形成されている。前記中間管108の上端は、前
記外管107の上端より下方に位置している。前記内管
109の下端は、前記中間管108の中央付近に位置し
ている。前記内管109の下端位置は、三重管110上
端よりその三重管110長さの1/10〜2/3の距離
にすることが圧力損失の上昇を抑制し、かつ後述する触
媒の内側からの冷却効果を得る上で好ましい。The reactor main body 101 shown in FIG. 3 is vertically arranged by two separators 102 and 103 in a synthesis gas supply chamber 104, a cooling medium flow chamber 105, and a methanol-containing gas retention chamber 1.
06 are divided into three rooms. A plurality of, for example, two, triple tubes 110 in which the outer tube 107, the intermediate tube 108, and the inner tube 109 are concentrically arranged, are connected to the two separators 102,
103 and is supported. An inner annular space 111 is formed between the inner pipe 109 and the intermediate pipe 108,
An outer annular space 1 is provided between the intermediate pipe 108 and the outer pipe 107.
12 are formed. The upper end of the intermediate pipe 108 is located below the upper end of the outer pipe 107. The lower end of the inner pipe 109 is located near the center of the intermediate pipe 108. The lower end position of the inner pipe 109 is set at a distance of 1/10 to 2/3 of the length of the triple pipe 110 from the upper end of the triple pipe 110 to suppress an increase in pressure loss, and to prevent the pressure loss from the inside of the catalyst described later. It is preferable to obtain a cooling effect.
【0052】前記三重管110の上端は、上部遮蔽板1
13により前記内管109のみが開放されるように塞が
れている。前記三重管110の下端は、下部遮蔽板11
4により前記中間管108が塞がれ、前記外側環状空間
112が開放されている。前記中間管108と前記外管
107間の前記外側環状空間112内には、例えば粒状
のメタノール合成触媒からなる触媒層115がその下端
から上端付近に亘って充填されている。なお、前記外側
環状空間112の下端には、前記粒状メタノール合成触
媒の落下を防止するために図示しないメッシュ板または
多孔質板が取付けられている。The upper end of the triple tube 110 is connected to the upper shielding plate 1.
13, only the inner tube 109 is closed so as to be opened. The lower end of the triple tube 110 is
4, the intermediate tube 108 is closed, and the outer annular space 112 is opened. The outer annular space 112 between the intermediate pipe 108 and the outer pipe 107 is filled with a catalyst layer 115 made of, for example, a granular methanol synthesis catalyst from the lower end to the vicinity of the upper end. A mesh plate or a porous plate (not shown) is attached to a lower end of the outer annular space 112 to prevent the granular methanol synthesis catalyst from falling.
【0053】前記反応器本体101の上部には、前記合
成ガスを合成ガス供給室104に供給するための供給口
116が取付けられている。図3に示す構造の反応器を
例えば前記第1反応器431に適用した場合、前記供給
口116には例えば前記第1循環流路421が接続され
る。前記反応器本体101の下部には、前記三重管11
0で生成されたメタノールを含む生成ガスを排出するた
めの排出口117が取付けられている。図3に示す構造
の反応器を例えば前記第1反応器431に適用した場
合、前記排出口117は前記流路304に接続される。
前記冷却媒体流通室105が位置する前記反応器本体1
01の側壁には冷却媒体の入口118,出口119が取
付けられている。A supply port 116 for supplying the synthesis gas to the synthesis gas supply chamber 104 is attached to an upper portion of the reactor main body 101. When applied to the reactor, for example, the first reactor 43 1 having the structure shown in FIG. 3, is connected, for example the first circulation passage 42 1 to the supply port 116. At the lower portion of the reactor body 101, the triple tube 11
A discharge port 117 for discharging a generated gas containing methanol generated in step 0 is attached. When applied to the reactor, for example, the first reactor 43 1 having the structure shown in FIG. 3, the discharge port 117 is connected to the channel 30 4.
The reactor body 1 in which the cooling medium flow chamber 105 is located
A cooling medium inlet 118 and an outlet 119 are attached to the side wall 01.
【0054】次に、前述した図2に示すメタノール製造
プラントを参照してメタノールの製造方法を説明する。Next, a method for producing methanol will be described with reference to the methanol production plant shown in FIG.
【0055】脱硫装置76で脱硫され、さらに予熱され
た炭化水素を主成分とする原料ガス(例えば天然ガス)
は流路308を通して熱交換型加湿器10頂部の充填層
11に供給される。この加湿器10において、その下方
に配置したポンプ14を予め作動して前記加湿器10底
部から水を循環水流路13を経由して前記加湿器10の
頂部に循環させることにより、その頂部に供給された前
記原料ガスを加湿する。すなわち、前記原料ガスは前記
充填層11で循環水流路13から供給される水と接触
し、加湿された後、前記チューブ12で後述する改質器
20から流路30 3を通して供給された高温の合成ガス
と熱交換されて加熱され、更に加湿される。The gas is desulfurized by the desulfurization unit 76 and is further preheated.
Raw material gas composed mainly of hydrocarbons (eg natural gas)
Is the channel 308Through the packed bed at the top of the heat exchange humidifier 10
11 is supplied. In this humidifier 10,
The pump 14 disposed in the humidifier 10 is operated in advance.
Water from the humidifier 10 via the circulating water flow path 13
Circulated to the top, before being fed to the top
Humidify the raw material gas. That is, the source gas is
Contact with water supplied from circulating water channel 13 in packed bed 11
Then, after being humidified, a reformer described below is connected to the tube 12.
20 to flow path 30 ThreeHot syngas fed through
Is exchanged and heated, and further humidified.
【0056】加湿された前記混合ガスは、流路301を
通して前記改質器20の水蒸気改質用反応管21内に供
給される。前記加湿された原料ガスは、前記流路301
を流通する過程で必要量のプロセス水蒸気が流路309
を通して添加された後、前記改質器20の対流部にある
予熱部22を経て前記反応管21に供給される。前記改
質器20の反応管21に供給された炭化水素を主成分と
する原料ガスおよび水蒸気は、その反応管21内の触媒
の存在下で主に炭化水素、例えばメタンが水蒸気改質さ
れ、一酸化炭素、二酸化炭素および水素を含む合成ガス
に転換される。この反応は、吸熱反応であるため、前記
改質器20の燃焼器23で燃料ガスと空気を燃焼させて
前記反応管21内を例えば800から1000℃に加熱
する。燃焼排ガスは、予熱部22、流路302を通して
前記二酸化炭素回収装置24に供給され、ここで二酸化
炭素が回収される。[0056] humidified the mixed gas is supplied to the reformer 20 steam reforming reaction tube 21 through the passage 30 1. The humidified source gas is supplied to the flow path 30 1
The required amount of process steam flow path in the course of flowing through the 30 9
Is supplied to the reaction tube 21 through a preheating section 22 at a convection section of the reformer 20. The raw material gas and steam mainly containing hydrocarbons supplied to the reaction tube 21 of the reformer 20 are mainly subjected to steam reforming of hydrocarbons, for example, methane in the presence of a catalyst in the reaction tube 21, It is converted to a synthesis gas containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen. Since this reaction is an endothermic reaction, the fuel gas and air are burned in the combustor 23 of the reformer 20 to heat the inside of the reaction tube 21 to, for example, 800 to 1000 ° C. Flue gas preheating section 22 is supplied to the carbon dioxide recovery apparatus 24 through the passage 30 2, where carbon dioxide is recovered.
【0057】得られた合成ガスは、流路303を通して
熱交換器51に供給され、ここで流路3010を流通する
ボイラ水を加熱し、高圧の水蒸気を発生した後、前記加
湿器10のチューブ12の外側流路に供給される。ここ
で、前記合成ガスの熱の一部が回収され前記加湿器10
の熱源として利用される。[0057] The resulting synthesis gas is fed through a passage 30 3 in the heat exchanger 51, is heated here boiler water flowing through the flow path 30 10, after generating a high-pressure steam, the humidifier 10 Is supplied to the outer flow path of the tube 12. Here, part of the heat of the synthesis gas is recovered and the humidifier 10
Is used as a heat source.
【0058】前記チューブ12を出た合成ガスは、熱回
収器52に供給されて、常温まで冷却される。この時、
前記合成ガス中に含まれる水蒸気は凝縮水となりその一
部が流路3011を通して前記加湿器10の循環水流路1
3に供給され、前記加湿器10に導入された前記原料ガ
スの加湿に利用される。他の凝縮水は、流路3012を通
して例えばプロセス用水として利用される。The synthesis gas that has exited the tube 12 is supplied to a heat recovery unit 52 and cooled to room temperature. At this time,
Circulation water passage 1 of the humidifier 10 the water vapor contained in the synthesis gas becomes condensed water partially through the channel 30 11
3 and is used for humidifying the raw material gas introduced into the humidifier 10. Other condensed water is available through the channel 30 12, for example, as process water.
【0059】凝縮水を分離した合成ガスは、流路303
を通して第1圧縮機53に供給され、ここでメタノール
合成反応に適した圧力(例えば50〜150気圧)まで
圧縮される。昇圧された合成ガスは、流路303を通し
てメタノール合成用第1反応装置401の第1予熱器4
11に供給され、ここでメタノール合成反応に適した温
度(例えば200〜300℃)まで予熱され、さらに第
1循環流路421を通してメタノール合成触媒が充填さ
れた第1反応器431に供給される。なお、後述する気
液分離器72で分離された未反応ガスはガス循環流路7
3を通して前記第1予熱器411手前の流路303部分に
供給され、前記合成ガスと混合される。前記第1反応器
431では、前記式(1),(2)に示す反応がなされ
てメタノールが合成される。この第1反応器431に
は、前述した図3に示す三重管を内蔵する反応器を利用
することが好ましい。The synthesis gas from which the condensed water has been separated is supplied to the flow path 30 3
To the first compressor 53, where it is compressed to a pressure (for example, 50 to 150 atm) suitable for a methanol synthesis reaction. Boosted syngas flow path 30 3 first preheater 4 of the first reactor 40 1 for methanol synthesis through
It is supplied to the 1 1, where it is preheated to a temperature (e.g. 200 to 300 [° C.) which is suitable for methanol synthesis reaction, further fed to the first reactor 43 1 methanol synthesis catalyst has been filled through the first circulation passage 42 1 Is done. The unreacted gas separated by the gas-liquid separator 72 described later is supplied to the gas circulation passage 7.
It is supplied to the flow passage 30 third portion of the first preheater 41 1 front through 3, is mixed with the synthesis gas. Wherein the first reactor 43 1, the formula (1), (2) shows the reaction is that it is methanol synthesis made. The first to the reactor 43 1, it is preferable to use a reactor incorporating a triple pipe shown in FIG. 3 described above.
【0060】すなわち、前記合成ガスは図3に示す供給
口116から反応器本体101の合成ガス供給室104
に供給される。この供給室104内の合成ガスは、三重
管110の内管109上端の入口を経て、その内管10
9の上方から下方に流れ、その下端出口から内管109
と中間管108の間の内側環状空間111内に流入す
る。合成ガスは、さらに前記内側環状空間111を上方
に流れ、中間管108と外管107間の外側環状空間1
12の上端からその外側環状空間112内に充填された
触媒層115に流入する。合成ガスが前記触媒層115
を流通する間に前記式(1),(2)に示す反応がなさ
れてメタノールが合成される。That is, the synthesis gas is supplied from the supply port 116 shown in FIG.
Supplied to The synthesis gas in the supply chamber 104 passes through the inlet at the upper end of the inner pipe 109 of the triple pipe 110,
9 flows from above to below, and from the lower end outlet to the inner pipe 109
And into the inner annular space 111 between the and the intermediate pipe 108. The synthesis gas further flows upward through the inner annular space 111, and the outer annular space 1 between the intermediate pipe 108 and the outer pipe 107.
12 flows into the catalyst layer 115 filled in the outer annular space 112 from the upper end. The synthesis gas is supplied to the catalyst layer 115.
During the reaction, the reactions shown in the above formulas (1) and (2) are performed to synthesize methanol.
【0061】前記メタノールの合成において、冷却媒体
の入口118から例えばボイラ水のような冷却媒体を前
記反応器本体101の冷却媒体流通室105に供給し、
冷却媒体の出口119から排出することにより、前記触
媒層115を外管107を通して冷却する。また、メタ
ノールの反応に関与する反応部を三重管110により構
成し、合成ガスを内管109および内側環状空間111
を経由して触媒層115が充填された外側環状空間11
2の上端に流通させることによって、この合成ガスによ
り前記触媒層115を内側から冷却することができる。
すなわち、メタノールの合成工程において発熱反応時の
温度上昇の激しい合成ガス入口の触媒層115部分を前
述したように冷却媒体および合成ガスにより冷却するこ
とができる。その結果、メタノール合成の反応に伴う発
熱、この発熱による触媒の活性低下を効果的に抑制する
ことができる。In the synthesis of methanol, a cooling medium such as boiler water is supplied from the cooling medium inlet 118 to the cooling medium flow chamber 105 of the reactor main body 101.
The catalyst layer 115 is cooled through the outer tube 107 by discharging from the outlet 119 of the cooling medium. Further, a reaction part involved in the reaction of methanol is constituted by a triple tube 110, and the synthesis gas is supplied to the inner tube 109 and the inner annular space 111.
Outer annular space 11 filled with catalyst layer 115 via
By flowing the catalyst gas to the upper end of the catalyst layer 2, the catalyst layer 115 can be cooled from the inside by the synthesis gas.
That is, in the synthesis process of methanol, the catalyst layer 115 at the synthesis gas inlet where the temperature rises sharply during the exothermic reaction can be cooled by the cooling medium and the synthesis gas as described above. As a result, it is possible to effectively suppress the heat generated by the methanol synthesis reaction and the decrease in the activity of the catalyst due to the heat generated.
【0062】次いで、前記第1反応器431からの生成
ガスは流路304を通して前記第1予熱器411および冷
却器71にそれぞれ供給され、これら部材によりほぼ常
温まで冷却される。この時、前記生成ガス中のメタノー
ルと水はそのほとんどが凝縮し、液状となって気液分離
器72に流入される。この気液分離器72では、液状の
粗メタノールと未反応ガスとに分離する。[0062] Then, the product gas from the first reactor 43 1 are respectively supplied through the passage 30 4 to the first preheater 41 1 and the cooler 71 are cooled to approximately room temperature by these members. At this time, most of the methanol and water in the produced gas are condensed, become liquid, and flow into the gas-liquid separator 72. The gas-liquid separator 72 separates the liquid crude methanol and unreacted gas.
【0063】前記未反応ガスは、ガス循環流路73を通
して第2ガス圧縮機74に送られ、ここで昇圧され、さ
らにガス循環流路73を通して前記第1予熱器411入
口の前記流路303に循環され、合成ガスとともに前記
第1反応器431に供給される。未反応ガスの一部は、
ガス循環流路73から分岐された流路305を通してメ
タノール合成用第2反応装置402の第2予熱器412に
供給される。同時に、二酸化炭素は前記二酸化炭素回収
装置24から流路306を経由し、この流路306に介在
された第3圧縮機75で昇圧されて前記流路305に供
給され、前記未反応ガスとともに混合ガスとして前記第
2予熱器412に供給される。この第2予熱器412にお
いて、前記混合ガスはメタノール合成反応に適した温度
まで予熱され、さらに第2循環流路422を通してメタ
ノール合成触媒が充填された第2反応器432に供給さ
れる。この第2反応器432では、主に二酸化炭素と水
素の反応がなされてメタノールが合成される。この第2
反応器432には、前述した図3に示す三重管を内蔵す
る反応器を利用することが好ましい。[0063] The unreacted gas is fed to the second gas compressor 74 through the gas circulation flow path 73 is pressurized, yet the gas circulation flow path 73 the channel 30 of the first preheater 41 1 inlet through It is circulated to 3, supplied to the first reactor 43 1 together with synthesis gas. Some of the unreacted gas
It supplied through flow paths 30 5 branched from the gas circulating passage 73 to the second preheater 41 2 of the second reactor 40 2 for methanol synthesis. At the same time, carbon dioxide then through the passageway 30 6 from the carbon dioxide recovery apparatus 24, the flow path 30 6 third compressor interposed 75 is boosted is supplied to the flow path 30 5, the unreacted supplied to 2 the second preheater 41 as a mixed gas together with the gas. In the second preheater 41 2, the mixed gas is preheated to a temperature suitable for methanol synthesis reaction and is further supplied through the second circulation passage 42 2 to the second reactor 43 2 methanol synthesis catalyst is filled . In the second reactor 43 2 mainly been the reaction of carbon dioxide and hydrogen methanol is synthesized. This second
The reactor 43 2, it is preferable to use a reactor incorporating a triple pipe shown in FIG. 3 described above.
【0064】なお、前記未反応ガスの一部は循環ガス流
路73からパージガスとして流路3013を経て、例えば
前記改質器20の反応管21を加熱するための燃料とし
て利用される。[0064] Incidentally, the portion of the unreacted gas via the flow path 30 13 as a purge gas from the circulating gas flow path 73 is used, for example, as a fuel for heating the reaction tube 21 of the reformer 20.
【0065】前記第2反応器432からの生成ガスは、
流路307を経由しこの流路307に介在された前記第2
予熱器412で冷却されて前記流路304に供給され、前
述した第1反応器431で生成された生成ガスと合流さ
れる。この生成ガスは、前記流路304を通して前記冷
却器71に供給され、ほぼ常温まで冷却される。この
時、前記生成ガス中のメタノールと水はそのほとんどが
凝縮し、液状となって気液分離器72に流入される。こ
の気液分離器72では、液状の粗メタノールと未反応ガ
スとに分離する。この未反応ガスは、前述したのと同様
に、前記第1反応器431に供給される合成ガスに循環
されたり、第2反応器432に供給されたり、パージガ
スとして改質器20の燃料に利用される。[0065] product gas from the second reactor 43 2,
Flow path 30 7 via the flow path 30 7 the second interposed
Is cooled in the preheater 41 2 is supplied to the flow path 30 4, it is merged with the generated gas produced in the first reactor 43 1 described above. The product gas is supplied to the cooler 71 through the passage 30 4, it is cooled to approximately room temperature. At this time, most of the methanol and water in the produced gas are condensed, become liquid, and flow into the gas-liquid separator 72. The gas-liquid separator 72 separates the liquid crude methanol and unreacted gas. The unreacted gas is in the same manner as described above, the first or is recycled to the synthesis gas fed to the reactor 43 1, or supplied to the second reactor 43 2, the fuel reformer 20 as a purge gas Used for
【0066】一方、前記気液分離器72で分離された粗
メタノールは前記流路304を経て蒸留塔60に供給さ
れる。この蒸留塔60でメタノールが高純度に精製さ
れ、製品として系外に抜き出される。また、少量の高沸
点有機化合物、有機酸および微量の無機物が含まれる水
は廃水として系外へ排出される。[0066] On the other hand, crude methanol separated by the gas-liquid separator 72 is fed to distillation column 60 through the channel 30 4. In this distillation column 60, methanol is purified to high purity and is extracted as a product outside the system. Further, water containing a small amount of a high-boiling organic compound, an organic acid and a trace amount of an inorganic substance is discharged out of the system as wastewater.
【0067】以上、実施例1ではメタノール合成工程を
第1、第2の反応装置401,2402を用い、第1反応
装置401の生成ガス(および第2反応装置402の生成
ガス)から分離した未反応ガスを例えば二酸化炭素回収
装置24で回収した二酸化炭素とともに前記第2反応装
置402の第2反応器432に供給してメタノールを合成
することによって、メタノール製造プラントの設備を大
幅に変更することなく、第2反応装置を追加するのみで
メタノールを増産できる。[0067] above, Example 1 first methanol synthesis step in a second using a reactor 40 1, 240 2, first reactor 40 1 of the product gas (and the second reactor 40 2 of the product gas) by supplying the second reactor 43 2 of the second reactor 40 2 unreacted gas separated with the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery unit 24 for example for synthesizing methanol from the methanol manufacturing plant equipment Methanol can be increased simply by adding a second reactor without significant changes.
【0068】また、未反応ガスを第1反応装置401の
第1予熱器411手前の流路303に循環させて前記流路
303を流通する合成ガスを希釈することによって、前
記第1反応装置401でのメタノール合成時の発熱速度
を緩慢にしてその第1反応器431内に充填したメタノ
ール合成触媒の活性低下を抑制することが可能である。[0068] Also, by diluting the synthesis gas flowing through the channel 30 3 by circulating the unreacted gas to the first reactor 40 of the first preheater 41 1 before the flow path 30 3, the first it is possible to suppress the slow a manner reduced activity of methanol synthesis catalyst was charged to the first reactor 43 1 heat generation rate during the methanol synthesis in 1 reactor 40 1.
【0069】さらに、前記第2反応装置402の第2反
応器432に未反応ガスとともに供給する二酸化炭素と
して改質器20の燃焼器23(および/またはボイラ)
により排出された燃焼排ガスから回収された二酸化炭素
を利用することによって、メタノールの製造により排出
される二酸化炭素量を低減できる。その結果、二酸化炭
素排出税の導入や二酸化炭素の排出規制が開始された場
合、メタノール製造プラントの経済性を向上できる。[0069] Further, the combustor 23 of the second reactor 40 of the second reactor 43 2 to the reformer 20 as the carbon dioxide is supplied together with the unreacted gas (and / or boiler)
By using the carbon dioxide recovered from the combustion exhaust gas discharged by the method, the amount of carbon dioxide discharged by the production of methanol can be reduced. As a result, when the introduction of the carbon dioxide emission tax and the regulation of carbon dioxide emission are started, the economic efficiency of the methanol production plant can be improved.
【0070】さらに、前記第1、第2の反応器431,
432のうちの少なくとも一方の反応器を図3に示す三
重管110を内蔵した構造にすることによって、その中
に充填される触媒層の合成ガス入口の温度を低減でき
る。その結果、前記触媒層の活性状態を長期間にわたっ
て維持することが可能になる。Further, the first and second reactors 43 1 , 43 1 ,
By the structure with a built-in triple pipe 110 shown in FIG. 3 at least one of the reactor of 43 2, it can reduce the temperature of the synthesis gas inlet of the catalyst layer filled therein. As a result, the active state of the catalyst layer can be maintained for a long time.
【0071】さらに、前記第1,第2の反応器431,
432に充填される触媒としてCu,Zn,Al,Ga
およびM(アルカリ土類金属元素および希土類元素から
選ばれる少なくとも1つの元素)を含む酸化物からな
り、前記Cu,Zn,Al,GaおよびMが原子比にて
Cu:Zn:Al:Ga:M=100:10〜200:
1〜20:1〜20:0.1〜20の割合で配合された
組成を有する高濃度の二酸化炭素を含む合成ガスに対す
る耐久性の高い触媒を用いれば、触媒の活性劣化が抑制
できる。その結果、触媒量を低減することが可能にな
る。Further, the first and second reactors 43 1 , 43 1 ,
Cu as a catalyst to be filled in 43 2, Zn, Al, Ga
And an oxide containing M and at least one element selected from the group consisting of an alkaline earth metal element and a rare earth element, wherein the Cu, Zn, Al, Ga and M have an atomic ratio of Cu: Zn: Al: Ga: M. = 100: 10-200:
If a catalyst having a composition of 1 to 20: 1 to 20: 0.1 to 20 and having a high durability against a synthesis gas containing high concentration of carbon dioxide is used, deterioration of the activity of the catalyst can be suppressed. As a result, the amount of the catalyst can be reduced.
【0072】なお、前記実施例1において例えば改質器
20の燃焼器23(および/またはボイラ)により排出
された燃焼排ガスから回収された二酸化炭素をさらに前
記第1反応装置401の第1予熱器411手前の流路30
3に供給してもよい。[0072] Incidentally, the combustor 23 (and / or boiler) further first preheating of the first reactor 40 1 of carbon dioxide recovered from the exhaust flue gas by the embodiment example reformer 20 in 1 vessel 41 1 before the flow path 30
3 may be supplied.
【0073】(実施例2)この実施例2では、前述した
実施形態のメタノール製造における別の例を図4に示す
メタノール製造プラント要部のメタノール合成装置を参
照してより具体的に説明する。なお、図4において前述
した図2と同様な部材は同符号を付して説明を省略す
る。Example 2 In Example 2, another example of the methanol production according to the above-described embodiment will be described more specifically with reference to the methanol synthesizing apparatus of the main part of the methanol production plant shown in FIG. In FIG. 4, the same members as those in FIG. 2 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0074】図4のメタノール合成用第1反応装置40
1の下流側には図示しない蒸留塔が配置され、流路30
14を通して前記蒸留塔に接続されている。前記第1反応
装置401は、第1予熱器411と、この第1予熱器41
1からの合成ガスが第1循環流路421を通して供給され
るメタノール合成用第1反応器431を備えている。こ
の第1反応器431内には、例えば前記実施例1と同様
な組成のメタノール合成触媒が充填されている。なお、
前記流路3014は前記第1反応器431底部に接続され
ている。前記第1予熱器411、第1熱回収器771、第
1冷却器711および第1気液分離器721は、前記流路
3014に前記第1反応装置401の第1反応器431側か
ら図示しない蒸留塔に向かって順次介在されている。The first reactor 40 for methanol synthesis shown in FIG.
A distillation column (not shown) is disposed downstream of
Through 14 is connected to the distillation column. The first reactor 40 1 includes a first preheater 41 1 and the first preheater 41 1.
Syngas from 1 includes a first reactor 43 1 for methanol synthesis, which is supplied through the first circulation passage 42 1. This first reactor 43 1, such as methanol synthesis catalyst in the same composition as in Example 1 is filled. In addition,
The channel 30 14 is connected to the first reactor 43 1 bottom. The first preheater 41 1, the first heat recovery unit 77 1, the first cooler 71 1 and the first gas-liquid separator 72 1, the first reaction of the channel 30 the 14 first reactor 40 1 It is successively interposed towards the distillation column (not shown) from vessel 43 1 side.
【0075】前記第1気液分離器721は、ガス循環流
路73を通して前記第1予熱器411入口の合成ガスが
流通する流路303に接続されている。第2ガス圧縮機
74は、前記ガス循環流路73に介装されている。前記
ガス循環流路73は、分岐された流路305を通してメ
タノール合成用第2反応装置402に接続されている。
図示しない二酸化炭素回収装置は、流路306を通して
前記流路305に接続されている。なお、図示しない第
3ガス圧縮機は、流路306に介装されている。[0075] The first gas-liquid separator 72 1, the synthesis gas in the first preheater 41 1 inlet through the gas circulation flow path 73 is connected to the flow path 30 3 flowing. The second gas compressor 74 is interposed in the gas circulation channel 73. The gas circulation flow path 73 is connected to two second reactor for methanol synthesis 40 through flow path 30 5, which is branched.
Carbon dioxide recovery device (not shown) is connected to the channel 30 5 through the flow channel 30 6. The third gas compressor (not shown) is interposed in the flow path 30 6.
【0076】前記第2反応装置402の下流側には、前
記蒸留塔が配置され、前記流路301 5を通して前記蒸留
塔に接続されている。前記第2反応装置402は、第2
予熱器412と、この第2予熱器412からの未反応ガス
と二酸化炭素の混合ガスが第2循環流路422を通して
供給されるメタノール合成用第2反応器432を備えて
いる。この第2反応器432内には、例えば前記実施例
1と同様な組成のメタノール合成触媒が充填されてい
る。なお、前記流路3015は前記第2反応器432底部
に接続されている。前記第2予熱器412、第2熱回収
器772、第2冷却器712および第2気液分離器722
は、前記流路3015に前記第2反応装置402の第2反
応器432側から前記蒸留塔に向けて順次介在されてい
る。[0076] downstream of the second reactor 40 2, the distillation column is disposed, it is connected to the distillation column through the flow passage 30 1 5. The second reactor 40 2, second
A preheater 41 2, and a non-reacted gas and the second reactor 43 2 for methanol synthesis, which is supplied the mixed gas through the second circulation passage 42 2 of carbon dioxide from the second preheater 41 2. This second reactor 43 2, for example methanol synthesis catalyst having the same composition as in Example 1 is filled. Incidentally, the channel 30 15 is connected to the second reactor 43 2 bottom. The second preheater 41 2 , the second heat recovery unit 77 2 , the second cooler 71 2 and the second gas-liquid separator 72 2
It is successively interposed toward the distillation column from the second reactor 43 2 side of the channel 30 the 15 second reactor 40 2.
【0077】次に、前述した図4に示すメタノール製造
プラントを参照してメタノールの製造方法を説明する。Next, a method for producing methanol will be described with reference to the methanol production plant shown in FIG.
【0078】前記実施例1と同様な処理により昇圧され
た合成ガスは、流路303を通してメタノール合成用第
1反応装置401の第1予熱器411に供給され、ここで
メタノール合成反応に適した温度(例えば200〜30
0℃)まで予熱され、さらに第1循環流路421を通し
てメタノール合成触媒が充填された第1反応器431に
供給される。なお、後述する第1気液分離器721で分
離された未反応ガスはガス循環流路73を通して前記第
1予熱器411手前の流路303部分に供給され、前記合
成ガスと混合される。前記第1反応器431では、前記
式(1),(2)に示す反応がなされてメタノールが合
成される。[0078] Synthesis gas is boosted by the Example 1 and the same processing is supplied to the first preheater 41 1 of the first reactor 40 1 for methanol synthesis through flow path 30 3, wherein the methanol synthesis reaction Suitable temperature (e.g. 200-30
0 ° C.) is preheated to, and is further supplied through the first circulation passage 42 1 to the first reactor 43 1 methanol synthesis catalyst has been filled. Incidentally, the unreacted gas separated in the first gas-liquid separator 72 1 to be described later is supplied to the flow passage 30 third portion of the first preheater 41 1 front through the gas circulation flow path 73, is mixed with the synthesis gas You. Wherein the first reactor 43 1, the formula (1), (2) shows the reaction is that it is methanol synthesis made.
【0079】前記第1反応器431からの生成ガスは、
流路3014を通して第1予熱器411 、第1熱回収器7
71および第1冷却器711にそれぞれ供給され、これら
部材によりほぼ常温まで冷却される。この時、前記生成
ガス中のメタノールと水はそのほとんどが凝縮し、液状
となって第1気液分離器721に流入される。この第1
気液分離器721では、液状の粗メタノールと未反応ガ
スとに分離する。[0079] product gas from the first reactor 43 1,
The first preheater 41 1 , the first heat recovery unit 7 through the flow path 30 14
7 is respectively supplied 1 and the first cooler 71 1, is cooled to approximately room temperature by these members. At this time, methanol and water in the product gas mostly condensed, is introduced into the first gas-liquid separator 72 1 becomes liquid. This first
In the gas-liquid separator 72 1, it is separated into a coarse methanol and unreacted gas liquid.
【0080】前記未反応ガスは、ガス循環流路73を通
して第2ガス圧縮機74に送られ、ここで昇圧され、さ
らにガス循環流路73を通して前記第1予熱器411入
口の前記流路303に循環され、合成ガスとともに前記
第1反応器431に供給される。[0080] The unreacted gas is fed to the second gas compressor 74 through the gas circulation flow path 73 is pressurized, yet the gas circulation flow path 73 the channel 30 of the first preheater 41 1 inlet through It is circulated to 3, supplied to the first reactor 43 1 together with synthesis gas.
【0081】前記未反応ガスの一部は、ガス循環流路7
3から分岐された流路305を通してパージガスとして
第1反応器431の圧力よりも低く設定してメタノール
合成用第2反応装置402の第2予熱器412に供給され
る。同時に、二酸化炭素は図示しない二酸化炭素回収装
置から流路306を経由し、この流路306に介在された
図示しない第3圧縮機で昇圧されて前記流路305に供
給され、前記未反応ガスとともに混合ガスとして前記第
2予熱器412に供給される。この第2予熱器412にお
いて、前記混合ガスはメタノール合成反応に適した温度
まで予熱され、さらに第2循環流路422を通してメタ
ノール合成触媒が充填された第2反応器432に供給さ
れる。この第2反応器432では、主に二酸化炭素と水
素の反応がなされてメタノールが合成される。A part of the unreacted gas is supplied to the gas circulation passage 7
3 as a purge first reactor 43 1 is set lower than the pressure supplied to the second preheater 41 2 of the second reactor 40 2 for methanol synthesis through flow paths 30 5 branched from. At the same time, carbon dioxide then through the passageway 30 6 from the carbon dioxide recovery apparatus, not shown, the flow paths 30 6 (not shown) is interposed is boosted by the third compressor is supplied to the flow path 30 5, the non together with the reaction gas supplied to the second preheater 41 2 as a mixed gas. In the second preheater 41 2, the mixed gas is preheated to a temperature suitable for methanol synthesis reaction and is further supplied through the second circulation passage 42 2 to the second reactor 43 2 methanol synthesis catalyst is filled . In the second reactor 43 2 mainly been the reaction of carbon dioxide and hydrogen methanol is synthesized.
【0082】前記第2反応器432からの生成ガスは、
流路3015を経由しこの流路3015に介在された第2予
熱器412、第2熱回収器772および第2冷却器712
にそれぞれ供給され、これら部材によりほぼ常温まで冷
却される。この時、前記生成ガス中のメタノールと水は
そのほとんどが凝縮し、液状となって第2気液分離器7
22に流入される。この第2気液分離器722では、液状
の粗メタノールと未反応ガスとに分離する。この未反応
ガスは、パージガスとして流路3016を経て、例えば改
質器を加熱するための燃料として利用される。[0082] product gas from the second reactor 43 2,
Passage 30 15 second preheater 41 2 interposed the flow path 30 15 via the second heat recovery unit 77 2 and the second cooler 71 2
And cooled to almost room temperature by these members. At this time, most of the methanol and water in the produced gas are condensed, become liquid, and become second liquid-liquid separator 7.
It flows into the 2 2. In the second gas-liquid separator 72 2, it is separated into a coarse methanol and unreacted gas liquid. The unreacted gas is passed through the channel 30 16 as a purge gas is used, for example, as a fuel for heating the reformer.
【0083】一方、前記第1、第2の気液分離器7
21,722で分離された粗メタノールは前記各流路30
14、3015を経て図示しない蒸留塔に供給される。この
蒸留塔でメタノールが高純度に精製されて、製品として
系外に抜き出される。また、少量の高沸点有機化合物、
有機酸および微量の無機物が含まれる水は廃水として系
外へ排出される。On the other hand, the first and second gas-liquid separators 7
2 1, 72 2 in an isolated crude methanol the respective flow paths 30
14, 30 15 via being fed to the distillation column (not shown). In this distillation column, methanol is purified to high purity, and is extracted as a product outside the system. Also, a small amount of high boiling organic compounds,
Water containing organic acids and trace amounts of inorganic substances is discharged out of the system as wastewater.
【0084】以上、実施例2によれば前述した実施例1
同様な効果を奏する。As described above, according to the second embodiment, the first embodiment described above is used.
A similar effect is achieved.
【0085】また、前記第1気液分離器721からガス
循環流路73を通してメタノール合成用第2反応装置4
02に供給する未反応ガスのパージガス圧力を第1反応
器431の圧力よりも低く設定することによって、二酸
化炭素回収装置で回収した二酸化炭素を流路306を経
由し、この流路306に介在された図示しない第3圧縮
機で昇圧して前記流路305に供給する際、前記二酸化
炭素の圧縮圧力を前記第1反応器431の圧力よりも低
く抑えることができる。その結果、圧縮動力を実施例1
に比べて低減することが可能になる。[0085] The second reactor 4 for methanol synthesis through the first gas-liquid separator 72 first gas circulation flow path 73 from
By setting lower than the purge gas pressure of the unreacted gas supplied to the 0 2 the first pressure reactor 43 1, the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery unit and through the passageway 30 6, the flow path 30 boost to when supplying to the channel 30 5 in the third compressor (not shown) which is interposed 6 can be suppressed lower than the first pressure reactor 43 1 compression pressure of the carbon dioxide. As a result, the compression power was reduced to
It becomes possible to reduce compared with.
【0086】なお、前記実施例2において例えば改質器
の燃焼器(および/または蒸気発生ボイラ)により排出
された燃焼排ガスから回収された二酸化炭素をさらに前
記第1反応装置401の第1予熱器411手前の流路30
3に供給してもよい。[0086] Incidentally, the combustor (and / or steam generation boiler) further first preheating of the first reactor 40 1 of carbon dioxide recovered from the exhaust flue gas by, for example, a reformer in Example 2 vessel 41 1 before the flow path 30
3 may be supplied.
【0087】また、図4の点線で示すように第2気液分
離器722から分離された未反応ガスを第4圧縮機78
で昇圧し、第1気液分離器721から導入された未反応
ガスと二酸化炭素の混合ガスが流通される流路305に
循環させてもよい。[0087] Further, the unreacted gas separated from the second gas-liquid separator 72 2 as indicated by a dotted line in FIG. 4 the fourth compressor 78
In boosting, a mixed gas of unreacted gas and carbon dioxide introduced from the first gas-liquid separator 72 1 may be circulated in the channel 30 5 is circulated.
【0088】[0088]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、メ
タノール合成工程を第1の反応工程と第2の反応工程に
より行なうことによって、メタノールの製造の設備を大
幅に変更することなく、第2反応工程を追加するのみで
メタノールを増産化が可能なメタノールの製造方法を提
供できる。As described above, according to the present invention, by performing the methanol synthesis step by the first reaction step and the second reaction step, the methanol production step can be performed without greatly changing the equipment for producing methanol. It is possible to provide a method for producing methanol capable of increasing the production of methanol only by adding two reaction steps.
【0089】また、回収した二酸化炭素を利用して第2
反応工程でメタノールを低圧で合成できるため、二酸化
炭素の圧縮動力を低減できる。Further, the second process is performed by using the recovered carbon dioxide.
Since methanol can be synthesized at a low pressure in the reaction step, the compression power of carbon dioxide can be reduced.
【図1】本発明に係わる別のメタノール製造工程を示す
フロー図。FIG. 1 is a flowchart showing another methanol production process according to the present invention.
【図2】本発明の実施例1におけるメタノール製造プラ
ントの一例を示す概略図。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a methanol production plant according to the first embodiment of the present invention.
【図3】図2のプラントに組込まれるメタノール合成の
ための反応器の一形態を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing one embodiment of a reactor for methanol synthesis incorporated in the plant of FIG. 2;
【図4】本発明の実施例2におけるメタノール製造プラ
ントの他の例を示す要部概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a main part of another example of the methanol production plant according to the second embodiment of the present invention.
10…加湿器、 20…改質器、 24…二酸化炭素回収装置、 401,402…メタノール合成用反応装置、 431,432…反応器、 60…蒸留塔、 72,721,722…気液分離器、 101…反応器本体、 107…外管、 108…中間管、 109…内管、 110…三重管。10 ... Humidifier, 20 ... reformer, 24 ... carbon dioxide recovery device 40 1, 40 2 ... for methanol synthesis reactor, 43 1, 43 2 ... reactor, 60 ... distillation column, 72 1, 72 2 ... gas-liquid separator, 101 ... reactor main body, 107 ... outer tube, 108 ... intermediate tube, 109 ... inner tube, 110 ... triple tube.
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C07B 61/00 300 B01J 23/82 X (72)発明者 今井 哲也 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 大空 弘幸 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC41 AD13 BA05 BA06 BA07 BA08 BA09 BA21 BA30 BA61 BB62 BC10 BC11 BC32 BD10 BD33 BD52 BE20 BE40 BE41 4H039 CA60 CB20 CL35 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) // C07B 61/00 300 B01J 23/82 X (72) Inventor Tetsuya Imai 4-chome, Kannonshinmachi, Nishi-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima, Japan No. 22 Inside Hiroshima Research Laboratory of Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Hiroyuki Ozora 4-6-22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima F-term in Hiroshima Research Laboratory Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 4H006 AA02 AC41 AD13 BA05 BA06 BA07 BA08 BA09 BA21 BA30 BA61 BB62 BC10 BC11 BC32 BD10 BD33 BD52 BE20 BE40 BE41 4H039 CA60 CB20 CL35
Claims (6)
ガスと水蒸気と供給し、これらのガスを反応させて水
素,一酸化炭素及び二酸化炭素を主成分とする合成ガス
を発生させる合成ガス生成工程と、 メタノール合成触媒上で前記合成ガスを反応させて粗メ
タノールを合成するメタノール合成工程と、 前記合成工程から回収された液状の粗メタノールを蒸留
して低沸点有機化合物及び高沸点有機化合物を含む廃水
と精製メタノールとに分離する蒸留工程とを具備し、 前記メタノール合成工程は、第1の反応工程と第2の反
応工程によりなされ、前記第1の反応工程において合成
ガス供給流路を通して供給された前記合成ガスをメタノ
ール合成触媒上で反応させ、生成した未反応ガスを含む
液状の粗メタノールを気液分離し、この液状粗メタノー
ルを回収し、前記未反応ガスを圧縮して前記合成ガス供
給流路に循環させるとともに、その一部を二酸化炭素と
混合して前記第2の反応工程に導入し、メタノール合成
触媒上で前記混合ガスを反応させて粗メタノールを生成
することを特徴とするメタノールの製造方法。1. A raw material gas mainly composed of hydrocarbons and steam are supplied into a reformer, and these gases are reacted to generate a synthesis gas mainly composed of hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide. A synthesis gas generation step; a methanol synthesis step of reacting the synthesis gas on a methanol synthesis catalyst to synthesize crude methanol; and a low boiling organic compound and a high boiling point by distilling the liquid crude methanol recovered from the synthesis step. A distillation step of separating wastewater containing an organic compound and purified methanol, wherein the methanol synthesis step is performed by a first reaction step and a second reaction step, and the synthesis gas supply flow is performed in the first reaction step. The synthesis gas supplied through the passage is reacted on a methanol synthesis catalyst, and the liquid crude methanol containing the unreacted gas generated is subjected to gas-liquid separation. While the unreacted gas is compressed and circulated through the synthesis gas supply channel, a part of which is mixed with carbon dioxide and introduced into the second reaction step. A method for producing methanol, comprising reacting the mixed gas to produce crude methanol.
して水素と一酸化炭素と反応してメタノールを製造する
のに必要な濃度より高い濃度を有することを特徴とする
請求項1記載のメタノールの製造方法。2. The synthesis gas of claim 1, wherein the synthesis gas has a concentration higher than that required to produce methanol by reacting hydrogen with carbon monoxide with respect to carbon monoxide. For producing methanol.
をさらに供給することを特徴とする請求項1記載のメタ
ノールの製造方法。3. The method for producing methanol according to claim 1, wherein carbon dioxide is further supplied to an inlet of the first reaction step.
少なくとも一方の反応工程は、2枚の隔離板で上下に合
成ガス供給室、冷却媒体流通室およびメタノール含有ガ
ス滞留室の3つの室に区画された反応器本体と、前記2
枚の隔離板を貫通して支持され、外管、中間管および内
管を同心円状に配列した三重管とを備え、前記中間管の
上端が前記外管の上端より下方に位置し、前記内管の下
端が前記中間管の中央付近に位置し、前記三重管の上端
において前記内管のみが開放され、かつ前記三重管の下
端において前記中間管と前記外管で形成される環状空間
が開放され、前記環状空間内に前記メタノール合成触媒
を充填した反応器を用いてなされることを特徴とする請
求項1記載のメタノールの製造方法。4. The reaction step of at least one of the first and second reaction steps is performed by two separators vertically above and below a synthesis gas supply chamber, a cooling medium flow chamber, and a methanol-containing gas retention chamber. A reactor body partitioned into a chamber,
And a triple pipe in which the outer pipe, the intermediate pipe, and the inner pipe are concentrically arranged, the upper end of the intermediate pipe being located below the upper end of the outer pipe, The lower end of the pipe is located near the center of the intermediate pipe, only the inner pipe is open at the upper end of the triple pipe, and the annular space formed by the intermediate pipe and the outer pipe is open at the lower end of the triple pipe. The method for producing methanol according to claim 1, wherein the method is performed using a reactor in which the annular space is filled with the methanol synthesis catalyst.
n,Al,GaおよびM(アルカリ土類金属元素および
希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元素)を含む
酸化物からなり、前記Cu,Zn,Al,GaおよびM
が原子比にてCu:Zn:Al:Ga:M=100:1
0〜200:1〜20:1〜20:0.1〜20の割合
で配合された組成を有することを特徴とする請求項1記
載のメタノールの製造方法。5. The method according to claim 1, wherein the methanol synthesis catalyst comprises Cu, Z
an oxide containing n, Al, Ga and M (at least one element selected from an alkaline earth metal element and a rare earth element), wherein the Cu, Zn, Al, Ga and M
Is in atomic ratio Cu: Zn: Al: Ga: M = 100: 1
The method for producing methanol according to claim 1, wherein the composition has a composition of 0 to 200: 1 to 20: 1 to 20: 0.1 to 20.
器を加熱するための燃焼ガスおよび蒸気発生用ボイラの
燃焼ガスのうちの少なくとも一方から回収した二酸化炭
素であることを特徴とする請求項1ないし5いずれか記
載のメタノールの製造方法。6. The carbon dioxide to be supplied is carbon dioxide recovered from at least one of a combustion gas for heating the reformer and a combustion gas of a steam generating boiler. Item 6. The method for producing methanol according to any one of Items 1 to 5.
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