專利名稱：：甲醇生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及合成曱醇的工藝。
背景技術(shù)：
：甲醇合成通常通過(guò)使包括氫氣、碳的氧化物和任何惰性氣體的合成氣在高的溫度和壓力下通過(guò)一種或多種甲醇合成催化劑床來(lái)進(jìn)行，所述甲醇合成催化劑經(jīng)常是含銅的組合物。通常借助將產(chǎn)品氣體物流冷卻到低于甲醇的露點(diǎn)并分離作為液體的產(chǎn)品來(lái)回收甲醇。粗的曱醇典型地借助蒸餾來(lái)純化。所述工藝經(jīng)常在環(huán)路中操作由此通常通過(guò)循環(huán)器使剩余的未反應(yīng)的氣體物流作為合成氣的一部分再循環(huán)到合成反應(yīng)器中。術(shù)語(yǔ)為補(bǔ)充氣體的新鮮的合成氣加入到再循環(huán)的未反應(yīng)的氣體中，以形成合成氣物流。經(jīng)常從循環(huán)氣體物流取出吹洗流，以避免惰性氣體積聚。US5631302描述了如下的工藝，其中在20-20巴的壓力和200-350。C的溫度下使用包含銅的催化劑從包含氫氣和碳的氧化物的合成氣催化生產(chǎn)曱醇。使合成氣通過(guò)第一合成反應(yīng)器，所述合成反應(yīng)器包括軸反應(yīng)器并且包含一個(gè)含銅催化劑的固定床。在軸反應(yīng)器中的反應(yīng)在絕熱條件下并且在沒有合成氣再循環(huán)的情況下進(jìn)行。在第一合成反應(yīng)器中沒有反應(yīng)的氣體混合物與再循環(huán)氣體一起通過(guò)第二合成反應(yīng)器，所述第二合成反應(yīng)器包含含銅的催化劑，所述催化劑設(shè)置在管內(nèi)并且通過(guò)沸水間接冷卻。US5827901描述了如下的工藝，其中在20-120巴范圍的壓力和130-350。C范圍的溫度下使用含銅催化劑從包含氫氣和碳的氧化物的合成氣催化生產(chǎn)甲醇。首先使合成氣通過(guò)第一合成反應(yīng)器，在所述第一合成反應(yīng)器中，催化劑設(shè)置于由作為冷卻劑的、在高壓下沸騰的水所包圍的管子中。從第一反應(yīng)器抽出包含氣體和甲醇蒸汽的第一混合物并且不經(jīng)過(guò)冷卻通過(guò)第二合成反應(yīng)器。在第二反應(yīng)器中，用已經(jīng)添加了補(bǔ)充氣體的合成氣冷卻催化劑。
發(fā)明內(nèi)容需要更緊湊的、更有效率的布置，特別是在合成氣具有高的一氧化碳與二氧化碳比例的情況中。因此，本發(fā)明提供合成曱醇的工藝，包括以下步驟(a)使包括回路氣體和補(bǔ)充氣體的合成氣混合物通過(guò)包含甲醇合成催化劑的第一合成反應(yīng)器，以形成包含甲醇的混合氣體，所述反應(yīng)器借助壓力下的沸水冷卻，(b)冷卻所述包含曱醇的混合氣體，(c)使所述經(jīng)過(guò)冷卻的包含曱醇的混合氣體通過(guò)包含曱醇合成催化劑的第二合成反應(yīng)器，在該第二合成反應(yīng)器中合成另外的曱醇，以形成產(chǎn)品氣體物流，(d)冷卻所述產(chǎn)品氣體以使甲醇冷凝，(e)回收所述曱醇并使未反應(yīng)的氣體作為回路氣體返回到所述第一合成反應(yīng)器，其中來(lái)自第一合成反應(yīng)器的包含曱醇的混合氣體通過(guò)與所述回路氣體或者所述補(bǔ)充氣體進(jìn)行熱交換而被冷卻。在本發(fā)明中，用作補(bǔ)充氣體的合成氣可以使用包括預(yù)重整在內(nèi)的已有的蒸汽重整方法通過(guò)曱烷或石腦油的蒸汽重整來(lái)生成。然而，本發(fā)明在利用所謂的"反應(yīng)性合成氣，，方面特具有特別的效力，所述"反應(yīng)性合成氣"是通過(guò)包括使烴或含碳原料部分氧化的步驟的工藝產(chǎn)生的。"反應(yīng)性合成氣"是指包括氫氣、一氧化碳和二氧化碳的合成氣，其中一氧化碳與二氧化碳的比例(以體積計(jì))為^2:1，優(yōu)選^5:1。這種工藝包括組合的重整，其中使烴原料的第一部分經(jīng)過(guò)蒸汽重整，而第二部分經(jīng)過(guò)自熱重整；以及煤炭氣化。作為選擇，還可以使用主要包括氫氣和碳的氧化物(主要是一氧化碳)的來(lái)自精煉廠或其它化學(xué)過(guò)程的尾氣。下表給出了來(lái)自蒸汽重整、組合重整和煤炭氣化的典型的合成氣組成。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>因?yàn)樽詿嶂卣淖罱K溫度高于蒸汽重整器中的溫度，因此更多的碳的氧化物作為一氧化碳(co)離開，這樣產(chǎn)生更具反應(yīng)性的合成氣和放熱更多的曱醇合成反應(yīng)。兩個(gè)總的合成反應(yīng)的反應(yīng)熱為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>可以看出，與CCh相比，在1kgmol的CO轉(zhuǎn)化為甲醇時(shí)釋放接近兩倍的熱。使用更具反應(yīng)性的合成氣可以使用較小的催化劑體積，并且更大的凈反應(yīng)熱使得每單位體積催化劑的放熱可以是基于單獨(dú)的蒸汽重整的工藝的兩倍以上。因此，隨著合成氣中一氧化碳與二氧化碳的比例提高，提供有效的催化劑冷卻變得更加重要。在使用單獨(dú)的甲醇轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)單的回路布置中，其中借助使進(jìn)氣通過(guò)設(shè)置在床內(nèi)的端部開口管(所述端部開口管向催化劑排放經(jīng)過(guò)加熱的氣體)來(lái)冷卻催化劑床的管冷卻的轉(zhuǎn)換器(TCC)可以為更具反應(yīng)性的合成氣(例如，來(lái)自組合重整或煤炭氣化的合成氣)提供充分的冷卻面積，但是反應(yīng)熱增加意味著循環(huán)的回路氣流不足以在流量不變得過(guò)高的情況下帶走反應(yīng)熱。在設(shè)備容量大時(shí)，由于回路管道系統(tǒng)的尺寸原因，這變得不切實(shí)際。氣冷的轉(zhuǎn)換器(GCC)，如上述US5827901中所述的，借助使包括與補(bǔ)充氣體混合的回路氣體的合成氣混合物通過(guò)熱交換器型布置中的管來(lái)冷卻催化劑床。如上述US5631302中所述的蒸汽發(fā)生轉(zhuǎn)換器(SRC)(其中催化劑存在于借助壓力下的沸水冷卻的管中)提供了用于從催化劑散熱的有用方法。然而，盡管軸向的SRC提供最高的冷卻因數(shù)，但是其在容器體積利用方面效果較差，使得容器殼體相對(duì)于其所容納的催化劑量來(lái)說(shuō)太大。此外，冷卻是有成本的，因?yàn)樘峁└呃鋮s面積的管數(shù)量眾多并且由相對(duì)昂責(zé)的材料制成，并且平的管板的直徑大、相對(duì)較厚且制造成本高。因此，期望有小的SRC反應(yīng)器。本發(fā)明通過(guò)如下認(rèn)識(shí)而提供改進(jìn)的合成反應(yīng)器組合，所述認(rèn)識(shí)為，在反應(yīng)速率最高時(shí)，實(shí)際上SRC的高的冷卻因數(shù)是最重要的。曱醇的生產(chǎn)率順著典型催化劑床的長(zhǎng)度而變化，在接近床頂部的反應(yīng)速率最高，因此我們發(fā)現(xiàn)，只是在管的下半段周圍確實(shí)要求SRC的高的冷卻因數(shù)，然后可以使用另一種反應(yīng)器，例如TCC或GCC。在煤炭氣化合成氣中情況尤其是這樣。合成氣(特別是煤炭氣化合成氣)的另一個(gè)問(wèn)題在于其經(jīng)常包含使曱醇合成催化劑中毒的硫化合物。脫硫可以使用已知的脫硫材料來(lái)完成，例如借助于使用氧化鋅組合物來(lái)截留硫化氫。還可以使用其它脫硫方法和材料，例如，將有機(jī)硫化合物轉(zhuǎn)化為硫化氫。優(yōu)選脫硫在高溫進(jìn)行，因此需要對(duì)補(bǔ)充氣體進(jìn)行一些加熱。因此，在本發(fā)明中，優(yōu)選補(bǔ)充氣體在與所述回路氣體混合之前借助與所述來(lái)自第一合成反應(yīng)器的包含甲醇的混合氣體或所述產(chǎn)品氣體進(jìn)行熱交換而被加熱，然后使其通過(guò)脫硫材料的床。在上述US5827901中公開的工藝中，補(bǔ)充氣體必需單獨(dú)使用產(chǎn)品氣體物流來(lái)加熱，導(dǎo)致僅使用回路氣體的第二反應(yīng)器中的冷卻不充分，從而引起來(lái)自第二反應(yīng)器的產(chǎn)品氣體溫度升高，隨之發(fā)生轉(zhuǎn)化率降低。在本發(fā)明中，優(yōu)選冷卻在第一合成反應(yīng)器中產(chǎn)生的包含曱醇的混合氣體。在第二合成反應(yīng)器借助合成氣冷卻的情況中(即，在GCC中)，允許與補(bǔ)充氣體進(jìn)行熱交換，回路氣體用于除去其余的熱，且可以恢復(fù)所期望的產(chǎn)品氣體的低溫。在可供選擇的實(shí)施方案中，第二反應(yīng)器可以是TCC，其中來(lái)自第一合成反應(yīng)器的全部經(jīng)過(guò)冷卻的氣體用于冷卻催化劑床，以便確保提供充分的冷卻，盡管補(bǔ)充氣體使用例如產(chǎn)品氣體物流而被單獨(dú)加熱。使用TCC優(yōu)于US5827901的氣體冷卻的反應(yīng)器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，其制造更簡(jiǎn)單并且更廉價(jià)，是因?yàn)槠涫褂昧隧敳块_口的管并且消除了上部的集管(header)以及氣體冷卻的轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的所有不均勻膨脹問(wèn)題。因此，在第一優(yōu)選實(shí)施方案中，來(lái)自第一合成反應(yīng)器的包含曱醇的混合氣體借助于與所述回路氣體進(jìn)行熱交換而被冷卻，從而形成被加熱的回路氣體，該被加熱的回路氣體與經(jīng)過(guò)脫硫的補(bǔ)充氣體混合，形成被進(jìn)給到第一曱醇合成反應(yīng)器的合成氣混合物，并且補(bǔ)充氣體在與所述經(jīng)過(guò)加熱的回路氣體組合之前借助于與產(chǎn)品氣體的熱交換而被加熱，然后通過(guò)脫硫材料床以形成經(jīng)過(guò)脫硫的補(bǔ)充氣體。如果需要，回路氣體可以與產(chǎn)品氣體物流以及與來(lái)自第一合成反應(yīng)器的包含甲醇的混合氣體進(jìn)行熱交換而被加熱。在這種情況中，優(yōu)選在產(chǎn)品氣體物流已經(jīng)用于加熱補(bǔ)充氣體之后使用產(chǎn)品氣體物流加熱回路氣體。在這些實(shí)施方案中，優(yōu)選第二合成反應(yīng)器是包含甲醇合成催化劑床的管冷卻的轉(zhuǎn)換器，其中借助于使經(jīng)過(guò)冷卻的包含曱醇的混合氣體通過(guò)床內(nèi)的管來(lái)冷卻所述催化劑床，產(chǎn)生被加熱的混合氣體物流，該被加熱的混合氣體物流然后通過(guò)所述床以合成另外的甲醇。在第二優(yōu)選實(shí)施方案中，來(lái)自第一合成反應(yīng)器的包含曱醇的混合氣體通過(guò)與補(bǔ)充氣體進(jìn)行熱交換而被冷卻，從而形成被加熱的補(bǔ)充氣體，然后被加熱的補(bǔ)充氣體通過(guò)脫硫材料以形成經(jīng)過(guò)脫硫的補(bǔ)充氣體，所述經(jīng)過(guò)脫硫的補(bǔ)充氣體與回路氣體混合，形成被進(jìn)給到第一反應(yīng)器的合成氣混合物。在這個(gè)實(shí)施方案中，優(yōu)選第二合成反應(yīng)器是包含曱醇合成催化劑床的氣體冷卻的轉(zhuǎn)換器，其中借助于使回路氣體通過(guò)床內(nèi)的管來(lái)冷卻所述床，產(chǎn)生被加熱的回路氣體，被加熱的回路氣體與經(jīng)過(guò)脫硫的補(bǔ)充氣體混合，以形成被進(jìn)給到第一反應(yīng)器中的合成氣混合物。此外，在這個(gè)實(shí)施方案中，優(yōu)選回路氣體在通過(guò)所述氣體冷卻的轉(zhuǎn)換器的管之前通過(guò)與產(chǎn)品氣體熱交換而被預(yù)加熱。此外，在這些實(shí)施方案中還有可能在將來(lái)自第一合成反應(yīng)器的包含甲醇的混合氣體冷卻并進(jìn)給到第二合成反應(yīng)器中之前或之后向來(lái)自第一合成反應(yīng)器的包含曱醇的混合氣體添加部分的經(jīng)過(guò)脫硫的補(bǔ)充氣體或回路氣體。優(yōu)選曱醇合成催化劑是包含銅的曱醇合成催化劑，具體地，第一和第二合成反應(yīng)器中的甲醇合成催化劑是顆粒的銅/氧化鋅/氧化鋁催化劑。特別適合的催化劑是如US4788175中所述的摻有Mg的銅/氧化鋅/氧化鋁催化劑?？梢栽诘谝缓偷诙铣煞磻?yīng)器中使用不同的催化劑。曱醇合成可以在20-120巴范圍的絕對(duì)壓力和130-350。C范圍的溫度下進(jìn)行。由于第一合成反應(yīng)器無(wú)須提供高的碳的氧化物轉(zhuǎn)化，因此這個(gè)第一反應(yīng)器可以進(jìn)料大量的合成氣。通常，這個(gè)第一反應(yīng)器的氣體加載為12，000-24，000Nm3每小時(shí)和每《13催化劑。從第一合成反應(yīng)器抽出的第一氣體混合物可以包含6-14體積％的曱醇蒸汽。從第二反應(yīng)器抽出的產(chǎn)品氣體物流典型地具有180-250°C范圍的溫度。下面參考附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中圖l描述了本發(fā)明的利用SRC和TCC的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖，圖2描述了本發(fā)明的利用SRC和GCC的另一個(gè)實(shí)施方案的流程圖，圖3描述了利用SRC和TCC的可供選擇的實(shí)施方案的流程圖。具體實(shí)施例方式在圖1中，包括回路氣體12和補(bǔ)充氣體14的混合物的合成氣10被進(jìn)給到第一合成反應(yīng)器16的頂部，所述合成氣10在第一合成反應(yīng)器16的頂部通過(guò)多個(gè)填充有催化劑的管18，所述管借助于壓力下的沸水來(lái)冷卻。催化劑是顆粒的銅/氧化鋅/氧化鋁催化劑。經(jīng)由管線20為反應(yīng)器供應(yīng)壓力下的沸水，并且沸水和蒸汽的混合物經(jīng)由管線22抽出并且被提供給蒸汽罐24。所述蒸汽罐的進(jìn)料為鍋爐給水且產(chǎn)生中壓蒸汽。隨著合成氣通過(guò)管18以形成包含曱醇蒸汽的混合氣體而發(fā)生甲醇合成反應(yīng)。經(jīng)由管線26從第一反應(yīng)器16收集包含曱醇的混合氣體并將其進(jìn)給到管-殼熱交換器28的管側(cè)而被部分冷卻。然后通過(guò)管線30將來(lái)自熱交換器28的所得到的經(jīng)過(guò)冷卻的包含甲醇的混合氣體進(jìn)給到第二合成反應(yīng)器32的底部并向上通過(guò)設(shè)置在催化劑床內(nèi)的多個(gè)管34。氣體隨著其向上通過(guò)管34而被加熱。被加熱的氣體在反應(yīng)器內(nèi)床上方離開管34，然后其向下通過(guò)所述床。催化劑床包括顆粒的銅/氧化鋅/氧化鋁催化劑。隨著被加熱的氣體通過(guò)床而形成產(chǎn)品氣體物流而發(fā)生曱醇合成反應(yīng)。經(jīng)由管線36從合成反應(yīng)器32收集產(chǎn)品氣體物流并將其進(jìn)給到管-殼熱交換器38的管側(cè)而被冷卻。然后產(chǎn)品氣體從熱交換器38進(jìn)給到空氣冷卻器40而被進(jìn)一步冷卻，之后進(jìn)給到熱交換器42的管側(cè)以便用水冷卻到低于曱醇的露點(diǎn)，從而引起產(chǎn)品氣體物流中的甲醇冷凝。得到的物流通過(guò)管線44從熱交換器42進(jìn)給到第一分離器46，在第一分離器46中將未反應(yīng)的氣體與液體產(chǎn)品物流分開。然后通過(guò)管線48將液體產(chǎn)品物流進(jìn)給到第二分離器50,在第二分離器50中，將閃蒸氣體54與粗的曱醇產(chǎn)品52分開。來(lái)自第一分離器46的未反應(yīng)的氣體經(jīng)由管線56被進(jìn)給到壓縮機(jī)58，之后經(jīng)由管線60進(jìn)給到熱交換器28的殼側(cè)而被加熱，然后作為回路氣體經(jīng)由管線12進(jìn)料，以形成被進(jìn)給到第一合成反應(yīng)器16的合成氣IO。經(jīng)由管線62從管線56取出吹洗流，以防止惰性物質(zhì)累積。由煤炭氣化工藝產(chǎn)生的包含氫氣、一氧化碳和二氧化碳(CO:C02比例>5:1)的補(bǔ)充氣體經(jīng)由管線64進(jìn)給到壓縮機(jī)66而被壓縮到回路壓力并被進(jìn)給到熱交換器38的殼側(cè)而被加熱。經(jīng)過(guò)加熱的補(bǔ)充氣體然后經(jīng)由管線68通往包含脫硫材料床72的脫疏容器70。借助脫硫材料館由管線14從容器70進(jìn)料，以形成被進(jìn)給到第一合成反應(yīng)器16的合成氣10。在圖2中，包括回路氣體12和補(bǔ)充氣體14的混合物的合成氣10被進(jìn)給到第一合成反應(yīng)器16的頂部，所述合成氣IO在第一合成反應(yīng)器16的頂部通過(guò)多個(gè)填充有催化劑的管18，所述管借助于壓力下的沸水來(lái)冷卻。催化劑是顆粒的銅/氧化鋅/氧化鋁催化劑。經(jīng)由管線20為反應(yīng)器供應(yīng)壓力下的沸水，并且沸水和蒸汽的混合物經(jīng)由管線22抽出并且被提供給蒸汽罐24。所述蒸汽罐的進(jìn)料為鍋爐給水且產(chǎn)生中壓蒸汽。隨著合成氣通過(guò)管18以形成包含甲醇蒸汽的混合氣體而發(fā)生甲醇合成反應(yīng)。經(jīng)由管線26從第一反應(yīng)器16收集包含曱醇的混合氣體并將其進(jìn)給到管-殼熱交換器28的管側(cè)而被部分冷卻。然后通過(guò)管線30將來(lái)自熱交換器28的所得到的經(jīng)過(guò)冷卻的包含曱醇的混合氣體進(jìn)給到第二合成反應(yīng)器80的頂部并向下通過(guò)甲醇合成催化劑床，所述甲醇合成催化劑床借助于逆流通過(guò)設(shè)置在催化劑床內(nèi)的多個(gè)管82的冷卻劑來(lái)冷卻。催化劑床包括顆粒的銅/氧化鋅/氧化鋁催化劑。隨著氣體通過(guò)所述床而形成產(chǎn)品氣體物流而發(fā)生甲醇合成反應(yīng)。經(jīng)由管線84從合成反應(yīng)器80收集產(chǎn)品氣體物流并將其進(jìn)給到管-殼熱交換器38的管側(cè)而被冷卻。然后產(chǎn)品氣體從熱交換器38進(jìn)給到空氣冷卻器40而被進(jìn)一步冷卻，之后進(jìn)給到熱交換器42的管側(cè)以便用水冷卻到低于曱醇的露點(diǎn)，從而引起產(chǎn)品氣體物流中的甲醇冷凝。得到的物流通過(guò)管線44從熱交換器42進(jìn)給到第一分離器46，在第一分離器46中將未反應(yīng)的氣體與液體產(chǎn)品物流分開。然后通過(guò)管線48將液體產(chǎn)品物流進(jìn)給到第二分離器50，在第二分離器50中，將閃蒸氣體54與粗的甲醇產(chǎn)品52分開。來(lái)自第一分離器46的未反應(yīng)的氣體經(jīng)由管線56被進(jìn)給到壓縮機(jī)58，之后經(jīng)由管線60進(jìn)給到熱交換器38的殼側(cè)而被加熱，然后由管線86進(jìn)給到第二合成反應(yīng)器80的管82，在第二合成反應(yīng)器80的管82中被進(jìn)一步加熱，然后作為回路氣體經(jīng)由管線12進(jìn)料，以形成被進(jìn)給到第一合成反應(yīng)器16的合成氣10。經(jīng)由管線62從管線56取出;由煤炭氣化工藝衍生的包含氫氣、一氧化碳和二氧化碳(CO:C02比例>5:1)的補(bǔ)充氣體經(jīng)由管線64進(jìn)給到壓縮機(jī)66而被壓縮到回路壓力并被進(jìn)給到熱交換器28的殼側(cè)而被加熱。經(jīng)過(guò)加熱的補(bǔ)充氣體然后經(jīng)由管線88通往包含脫硫材料床72的脫硫容器70。借助脫硫材料由管線14從容器70進(jìn)料，以形成被進(jìn)給到第一合成反應(yīng)器16的合成氣10。在圖3中，包括回路氣體12和補(bǔ)充氣體14的混合物的合成氣10被進(jìn)給到第一合成反應(yīng)器16的頂部，所述合成氣10在第一合成反應(yīng)器16的頂部通過(guò)多個(gè)填充有催化劑的管18，所述管借助于壓力下的沸水來(lái)冷卻。催化劑是顆粒的銅/氧化鋅/氧化鋁催化劑。經(jīng)由管線20為反應(yīng)器供應(yīng)壓力下的沸水，并且沸水和蒸汽的混合物經(jīng)由管線22抽出并且被提供給蒸汽罐24。所述蒸汽罐的進(jìn)料為經(jīng)過(guò)加熱的水104且產(chǎn)生中壓蒸汽。隨著合成氣通過(guò)管18以形成包含曱醇蒸汽的混合氣體而發(fā)生甲醇合成反應(yīng)。經(jīng)由管線26從第一反應(yīng)器16收集包含甲醇的混合氣體并將其供應(yīng)到管-殼熱交換器28的管側(cè)而被部分冷卻。然后通過(guò)管線30將來(lái)自熱交換器28的所得到的經(jīng)過(guò)冷卻的包含甲醇的混合氣體進(jìn)料到第二合成反應(yīng)器32的底部并向上通過(guò)設(shè)置在催化劑床內(nèi)的多個(gè)管34。氣體隨著其向上通過(guò)管34而被加熱。被加熱的氣體在反應(yīng)器內(nèi)床上方離開管34，然后其向下通過(guò)所述床。催化劑床包括顆粒的銅/氧化鋅/氧化鋁催化劑。隨著被加熱的氣體通過(guò)床而形成產(chǎn)品氣體物流發(fā)生甲醇合成反應(yīng)。經(jīng)由管線36從合成反應(yīng)器32收集產(chǎn)品氣體物流并將其供應(yīng)到管-殼熱交換器38的管側(cè)而被冷卻。一部分產(chǎn)品氣體物流還被進(jìn)給到熱交換器100而被水102冷卻。得到的被加熱的水流104被進(jìn)給到蒸汽罐24。將來(lái)自熱交換器100和38的經(jīng)過(guò)冷卻的產(chǎn)品氣體物流合并并經(jīng)由管線108進(jìn)給到熱交換器110的管側(cè)，之后進(jìn)給到熱交換器42的管側(cè)而被水冷卻到低于曱醇的露點(diǎn)，從而引起產(chǎn)品氣體物流中的甲醇冷凝。得到的物流通過(guò)管線44從熱交換器42進(jìn)給到第一分離器46，在第一分離器46中將未反應(yīng)的氣體與液體產(chǎn)品物流分開。然后通過(guò)管線48將液體產(chǎn)品物流進(jìn)給到第二分離器50,在第二分離器50中，將閃蒸氣體54與粗的曱醇產(chǎn)品52分開。來(lái)自第一分離器46的未反應(yīng)的氣體經(jīng)由管線56進(jìn)給到壓縮機(jī)58,之后經(jīng)由管線112進(jìn)給到熱交換器110的殼側(cè)而被加熱，然后經(jīng)由管線60通往熱交換器28的殼側(cè)而被進(jìn)一步加熱，然后經(jīng)由管線12作為回路氣體進(jìn)料，以形成被進(jìn)給到第一合成反應(yīng)器16的合成氣10。經(jīng)由管線62從管線56取出吹洗流，以防止惰性物質(zhì)聚集。由煤炭氣化工藝衍生的包含氫氣、一氧化碳和二氧化碳(CO:C02比例>5:1)的補(bǔ)充氣體經(jīng)由管線64進(jìn)給到壓縮機(jī)66而被壓縮到回路壓力并被進(jìn)給到熱交換器38的殼側(cè)而被加熱。經(jīng)過(guò)加熱的補(bǔ)充氣體然后經(jīng)由管線68通往包含脫疏材料床72的脫硫容器70。借助脫硫材料由管線14從容器70進(jìn)料，以形成被進(jìn)給到第一合成反應(yīng)器16的合成氣10。這個(gè)實(shí)施方案將更多的熱再循環(huán)到SRC16，增加了蒸汽生成并降低了下游熱交換器的冷卻負(fù)荷，從而減少冷卻水消耗。使用熱交換器110還可以更好地控制第二曱醇合成反應(yīng)器32中的操作溫度。1權(quán)利要求1.用于合成甲醇的工藝，包括以下步驟(a)使包括回路氣體和補(bǔ)充氣體的合成氣混合物通過(guò)包含甲醇合成催化劑的第一合成反應(yīng)器，以形成包含甲醇的混合氣體，所述反應(yīng)器通過(guò)壓力下的沸水冷卻，(b)冷卻所述包含甲醇的混合氣體，(c)使所述經(jīng)過(guò)冷卻的包含甲醇的混合氣體通過(guò)包含甲醇合成催化劑的第二合成反應(yīng)器，在該第二合成反應(yīng)器中合成另外的甲醇，以形成產(chǎn)品氣體物流，(d)冷卻所述產(chǎn)品氣體以使甲醇冷凝，和(e)回收所述甲醇并使未反應(yīng)的氣體作為回路氣體返回到所述第一合成反應(yīng)器，其中來(lái)自第一合成反應(yīng)器的包含甲醇的混合氣體通過(guò)與所述回路氣體或者所述補(bǔ)充氣體進(jìn)行熱交換而被冷卻。2.權(quán)利要求l的工藝，其中補(bǔ)充氣體在與所述回路氣體合并之前借助與所述來(lái)自第一合成反應(yīng)器的包含甲醇的混合氣體或所述產(chǎn)品氣體進(jìn)行熱交換而被加熱，然后通過(guò)脫硫材料的床以形成經(jīng)過(guò)脫硫的補(bǔ)充氣體。3.權(quán)利要求2的工藝，其中(i)來(lái)自第一合成反應(yīng)器的包含甲醇的混合氣體借助于與所述回路氣體進(jìn)行熱交換而被冷卻，從而形成被加熱的回路氣體，該被加熱的回路氣體與經(jīng)過(guò)脫硫的補(bǔ)充氣體混合，形成被進(jìn)料到所述第一反應(yīng)器的合成氣混合物，并且(ii)補(bǔ)充氣體在與所述經(jīng)過(guò)加熱的回路氣體合并之前借助于與所述產(chǎn)品氣體的熱交換而被加熱，然后通過(guò)脫硫材料床，以形成所述經(jīng)過(guò)脫硫的補(bǔ)充氣體。4.權(quán)利要求3的工藝，其中來(lái)自第二合成反應(yīng)器的產(chǎn)品氣體物流被分為兩個(gè)部分，第一部分通過(guò)與所述補(bǔ)充氣體進(jìn)行熱交換而被冷卻，第二部分與水進(jìn)行熱交換，將經(jīng)過(guò)冷卻的第一和第二部分在進(jìn)行進(jìn)一步冷卻之前合并。5.權(quán)利要求3或4的工藝，其中回路氣體通過(guò)與來(lái)自第一合成反應(yīng)器的包含曱醇的混合氣體和已經(jīng)用于加熱補(bǔ)充氣體之后的產(chǎn)品氣體物流進(jìn)行熱交換而被加熱。6.權(quán)利要求3-5中任一項(xiàng)的工藝，其中第二合成反應(yīng)器是包含甲醇合成催化劑床的管冷卻的轉(zhuǎn)換器，其中借助于使經(jīng)過(guò)冷卻的包含甲醇的混合氣體通過(guò)床內(nèi)的管來(lái)冷卻所述床，產(chǎn)生被加熱的混合氣體物流，然后該被加熱的混合氣體物流通過(guò)所述床以合成另外的甲醇。7.權(quán)利要求2的工藝，其中來(lái)自第一合成反應(yīng)器的包含甲醇的混合氣體通過(guò)與補(bǔ)充氣體進(jìn)行熱交換而被冷卻，從而形成被加熱的補(bǔ)充氣體，然后被加熱的補(bǔ)充氣體通過(guò)脫硫材料以形成所述經(jīng)過(guò)脫硫的補(bǔ)充氣體，所述經(jīng)過(guò)脫疏的補(bǔ)充氣體與所述回路氣體混合，形成被進(jìn)料到所述第一反應(yīng)器的合成氣混合物。8.權(quán)利要求7的工藝，其中第二合成反應(yīng)器是包含曱醇合成催化劑床的氣體冷卻的轉(zhuǎn)換器，其中借助于使所述回路氣體通過(guò)床內(nèi)的管來(lái)冷卻所述床，產(chǎn)生被加熱的回路氣體，該被加熱的回路氣體與經(jīng)過(guò)脫硫的補(bǔ)充氣體混合，以形成被進(jìn)料到所述第一反應(yīng)器中的合成氣混合物。9.權(quán)利要求8的工藝，其中回路氣體在通過(guò)氣體冷卻的轉(zhuǎn)換器的管之前通過(guò)與產(chǎn)品氣體熱交換而被預(yù)加熱。10.權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的工藝，其中補(bǔ)充氣體中的以體積i十的CO:C02比例是^2:l，優(yōu)選^5:1。11.權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的工藝，其中補(bǔ)充氣體是組合重整、煤炭氣化或精煉廠尾氣的產(chǎn)品。12.權(quán)利要求l-ll中任一項(xiàng)的工藝，其中第一和第二合成反應(yīng)器中的曱醇合成催化劑是顆粒的銅-鋅-氧化鋁催化劑。13.權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的工藝，其中曱醇合成在20-120巴范圍的絕對(duì)壓力下和130。C-350。C范圍的溫度下進(jìn)行。14.權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的工藝，其中從第一合成反應(yīng)器抽出的氣體混合物包含6-14體積％的曱醇蒸汽。全文摘要描述了用于合成甲醇的工藝，包括以下步驟(a)使包括回路氣體和補(bǔ)充氣體的合成氣混合物通過(guò)包含甲醇合成催化劑的第一合成反應(yīng)器，所述反應(yīng)器通過(guò)壓力下的沸水冷卻，以形成包含甲醇的混合氣體，(b)冷卻所述包含甲醇的混合氣體，(c)使所述經(jīng)過(guò)冷卻的包含甲醇的混合氣體通過(guò)包含甲醇合成催化劑的第二合成反應(yīng)器，在第二合成反應(yīng)器中合成另外的甲醇，以形成產(chǎn)品氣流，(d)冷卻所述產(chǎn)品氣體以使甲醇冷凝，(e)回收所述甲醇并使未反應(yīng)的氣體作為回路氣體返回到所述第一合成反應(yīng)器，其中來(lái)自第一合成反應(yīng)器的包含甲醇的混合氣體通過(guò)與所述回路氣體或者所述補(bǔ)充氣體進(jìn)行熱交換而被冷卻。優(yōu)選地，所述補(bǔ)充氣體在與所述回路氣體混合之前借助與所述來(lái)自第一合成反應(yīng)器的包含甲醇的混合氣體或所述產(chǎn)品氣體進(jìn)行熱交換而被加熱，然后使其通過(guò)脫硫材料的床。文檔編號(hào)C07C29/151GK101679158SQ200880017497公開日2010年3月24日申請(qǐng)日期2008年5月6日優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日發(fā)明者T·J·菲茨帕特里克申請(qǐng)人:約翰森·馬瑟公開有限公司