JPS61275236A - メタノ−ル合成反応装置 - Google Patents
メタノ−ル合成反応装置Info
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- JPS61275236A JPS61275236A JP11420785A JP11420785A JPS61275236A JP S61275236 A JPS61275236 A JP S61275236A JP 11420785 A JP11420785 A JP 11420785A JP 11420785 A JP11420785 A JP 11420785A JP S61275236 A JPS61275236 A JP S61275236A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
-
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はメタノール合成反応装置に関する。
（従来の技術）
工業的なメタノールの製造は圧力５０〜２００ｋｌ／ｃ
ｍ？ 、温度１６０〜３１２０℃で水素、一酸化炭素、
二酸化炭素を有意物質とした混合ガスを触媒に接触させ
ることによシ行なわれている。この接触反応は発熱反応
であってメタノール生成反応と共にガス温度が上昇する
ため、この温度制御のために種々の構造改善が実施され
ている。
ｍ？ 、温度１６０〜３１２０℃で水素、一酸化炭素、
二酸化炭素を有意物質とした混合ガスを触媒に接触させ
ることによシ行なわれている。この接触反応は発熱反応
であってメタノール生成反応と共にガス温度が上昇する
ため、この温度制御のために種々の構造改善が実施され
ている。
一方、メタノール合成反応は次の（１）式と（２）式に
よシ起る ００ ＋２Ｂ、 −＋ Ｏ馬ＯＨ−−−−−−−−−（
１）００ｇ ＋５Ｂｇ →ＧＩＨ３０Ｈ＋ Ｔｉｎｏ−
−−−−（２）が、反応器内での接触反応によりメタノ
ールが生成するに従って反応器内のガス組成が変化して
行く。また、反応器内の接触反応によシ生成されるメタ
ノール量、即ちメタノール濃度は触媒活性、運転温度、
接触時間その他の要因に支配され、反応器入口ガスの全
ｆが（１）、（２）式の反応でメタノールとなる訳では
ない。従って、工業的には反応器出口ガスを冷却してメ
タノールを液化しこれを気液分離器でメタノールを液体
として取り出し、未反応ガス（水素、一酸化炭素、二酸
化炭素の混合ガス）は再び反応器へ再循環させる。メタ
ノール液として取出した量に相当するだけガス量が減少
しているので新らしい補給ガスを添加して反応器入口ガ
ス量を一定に維持して運転する。
よシ起る ００ ＋２Ｂ、 −＋ Ｏ馬ＯＨ−−−−−−−−−（
１）００ｇ ＋５Ｂｇ →ＧＩＨ３０Ｈ＋ Ｔｉｎｏ−
−−−−（２）が、反応器内での接触反応によりメタノ
ールが生成するに従って反応器内のガス組成が変化して
行く。また、反応器内の接触反応によシ生成されるメタ
ノール量、即ちメタノール濃度は触媒活性、運転温度、
接触時間その他の要因に支配され、反応器入口ガスの全
ｆが（１）、（２）式の反応でメタノールとなる訳では
ない。従って、工業的には反応器出口ガスを冷却してメ
タノールを液化しこれを気液分離器でメタノールを液体
として取り出し、未反応ガス（水素、一酸化炭素、二酸
化炭素の混合ガス）は再び反応器へ再循環させる。メタ
ノール液として取出した量に相当するだけガス量が減少
しているので新らしい補給ガスを添加して反応器入口ガ
ス量を一定に維持して運転する。
メタノール合成反応について（１）式と（２）式を比較
するとその反応速度は（１）式の方が大きく、（２）式
の反応速度が小さいという問題がある。極論すれば二酸
化炭素を実質的に含有せず、一酸化炭素のみでメタノー
ル合成を行う方法もあるが工業的、経済的には困難であ
る。それ故、（２）式の反応を促進して二酸化炭素の有
効利用を図ることが工業的に重要な課題となっている。
するとその反応速度は（１）式の方が大きく、（２）式
の反応速度が小さいという問題がある。極論すれば二酸
化炭素を実質的に含有せず、一酸化炭素のみでメタノー
ル合成を行う方法もあるが工業的、経済的には困難であ
る。それ故、（２）式の反応を促進して二酸化炭素の有
効利用を図ることが工業的に重要な課題となっている。
また、メタノール合成反応は発生する反応熱が著しく大
きいために１反応熱の排除の目的で触媒層の空間速度を
大きくしたり、触媒層の断面積を犬きぐできないという
問題があった。
きいために１反応熱の排除の目的で触媒層の空間速度を
大きくしたり、触媒層の断面積を犬きぐできないという
問題があった。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は従来のメタノール合成反応装置の欠点を解消し
、 （１） メタノール濃度が実質的にゼロで、一酸化炭
素分圧も比較的低い反応領域を設けて、二酸化炭素から
メタノールを生成する反応を促進して、二酸化炭素の有
効利用を図ること。
、 （１） メタノール濃度が実質的にゼロで、一酸化炭
素分圧も比較的低い反応領域を設けて、二酸化炭素から
メタノールを生成する反応を促進して、二酸化炭素の有
効利用を図ること。
（２） メタノール合成の主反応領域において、ある
量のメタノールを含有させることにより反応速度の制御
を容易ＫＬ、触媒層の空間速度を小さくして充分な接触
時間を与えることを可能とし、メタノールの収率を向上
すること。
量のメタノールを含有させることにより反応速度の制御
を容易ＫＬ、触媒層の空間速度を小さくして充分な接触
時間を与えることを可能とし、メタノールの収率を向上
すること。
を可能とするメタノール合成反応装置を提供しようとす
るものである。
るものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は水素、一酸化炭素、二酸化炭素の加圧ガスを反
応させてメタノールを合成する触媒反応器と、該反応器
の流出物から液体メタノールを回収する気液分離器と、
該気液分離器からの残留未反応ガスをコンプレッサーで
昇圧して前記反応器に還流する還流ラインとを有するメ
タノール合成反応装置において、前記反応器を少なくと
も２つの触媒層で構成し、前段の触媒層に前記速流ライ
ンを接続するとともに、後段の触媒層に水素、一酸化炭
素、二酸化炭素を含有する補給ガス導管を接続すること
を特徴とするメタノール合成反応装置である。
応させてメタノールを合成する触媒反応器と、該反応器
の流出物から液体メタノールを回収する気液分離器と、
該気液分離器からの残留未反応ガスをコンプレッサーで
昇圧して前記反応器に還流する還流ラインとを有するメ
タノール合成反応装置において、前記反応器を少なくと
も２つの触媒層で構成し、前段の触媒層に前記速流ライ
ンを接続するとともに、後段の触媒層に水素、一酸化炭
素、二酸化炭素を含有する補給ガス導管を接続すること
を特徴とするメタノール合成反応装置である。
（作用・効果）
発明者らは特願昭５９−１８０７２７号、特願昭５９−
１４４１６２号で前段の反応器と後段の反応器に分離し
た反応器を提供したが、本発明においても前段と後段に
分離した触媒層を有する反応器を用いて工業的に有意な
メタノール合成反応を推し進めるための反応装置を提供
せんとするものであって、その１例を第１図に示す。
１４４１６２号で前段の反応器と後段の反応器に分離し
た反応器を提供したが、本発明においても前段と後段に
分離した触媒層を有する反応器を用いて工業的に有意な
メタノール合成反応を推し進めるための反応装置を提供
せんとするものであって、その１例を第１図に示す。
この第１図において、気液分離器の上部から取出した未
反応ガスをコンプレッサーで昇圧して温度を調節した後
、補給ガスを加えずに反応器へ供給し、触媒層Ａにおい
て接触反応（１）、（２）式の反応を行なう。この未反
応再循環ガスの組成の１例は第１表のとおりであって（
これは触媒性能、反応器設計、運転条件で異なる） 、
（１）、（２）式の反応が生じ得るガス組成を有してい
る。
反応ガスをコンプレッサーで昇圧して温度を調節した後
、補給ガスを加えずに反応器へ供給し、触媒層Ａにおい
て接触反応（１）、（２）式の反応を行なう。この未反
応再循環ガスの組成の１例は第１表のとおりであって（
これは触媒性能、反応器設計、運転条件で異なる） 、
（１）、（２）式の反応が生じ得るガス組成を有してい
る。
補給ガスを添加しないガスであるから一酸化炭素分圧は
小さいが、 第１表 再循環ガス組成の１例 また一方ではメタノール分圧も極く小さく（実質的にゼ
ロ）、触媒層Ａにおいては反応平衡濃度との差が大きい
ため（１）、（２）式の反応が起シ若干量のメタノール
生成反応が生じ得るのである。
小さいが、 第１表 再循環ガス組成の１例 また一方ではメタノール分圧も極く小さく（実質的にゼ
ロ）、触媒層Ａにおいては反応平衡濃度との差が大きい
ため（１）、（２）式の反応が起シ若干量のメタノール
生成反応が生じ得るのである。
この触媒層Ａを通過中にガスは反応熱によシ温度が上昇
するため、触媒層Ａを通過したガスは熱交換器で適切々
る温度まで冷却し、新補給ガスと混合して触媒層ＢＫ流
入する。
するため、触媒層Ａを通過したガスは熱交換器で適切々
る温度まで冷却し、新補給ガスと混合して触媒層ＢＫ流
入する。
この触媒層ムの温度を調節する装置構造としては種々の
ものが考えられるが、第２図では触媒層Ａを２つに分割
し、その層の間に再循環ガスの一部を加熱すること危く
クエンチガスとして導入し、冷却を図るものであシ、第
３図は触媒層ムを分割した層間に仕切板を設は触媒層島
からの流出ガスを反応器から取出し、熱交換器で所定の
温度まで冷却した後触媒層、ＡａＫ導入するものである
。
ものが考えられるが、第２図では触媒層Ａを２つに分割
し、その層の間に再循環ガスの一部を加熱すること危く
クエンチガスとして導入し、冷却を図るものであシ、第
３図は触媒層ムを分割した層間に仕切板を設は触媒層島
からの流出ガスを反応器から取出し、熱交換器で所定の
温度まで冷却した後触媒層、ＡａＫ導入するものである
。
新らしい補給ガスを導入する装置構造としては、第１図
のように触媒層ムと触媒層Ｂの間に補給ガス導入管を接
続するものと、第４図のように反応器外に取出して熱交
換器で冷却した後に補給ガスを混合添加するように導管
を接続する場合もある。
のように触媒層ムと触媒層Ｂの間に補給ガス導入管を接
続するものと、第４図のように反応器外に取出して熱交
換器で冷却した後に補給ガスを混合添加するように導管
を接続する場合もある。
また、後段の触媒層Ｂの空間速度を小さくするために、
第５図のように後段の反応器を複列化することが有利な
場合もある。
第５図のように後段の反応器を複列化することが有利な
場合もある。
本発明のメタノール合成反応装置の利点の第１は、一酸
化炭素分圧が小さい再循環ガスを反応器上部の触媒層Ａ
ＩＣ送入する点にあって、この位置（反応器上部の触媒
層Ａの入口部）ではメタノール分圧が極く小さい（実質
的にゼロと考えて良い）ため（１）式と（２）式が工業
的に起シ得る。但し、一酸化炭素分圧が小さいためその
反応速度と反応生成量（ガス中のメタノール濃度）は発
明者の経験では５モル％ｃ４ｏｎ以下程度のものとなる
。
化炭素分圧が小さい再循環ガスを反応器上部の触媒層Ａ
ＩＣ送入する点にあって、この位置（反応器上部の触媒
層Ａの入口部）ではメタノール分圧が極く小さい（実質
的にゼロと考えて良い）ため（１）式と（２）式が工業
的に起シ得る。但し、一酸化炭素分圧が小さいためその
反応速度と反応生成量（ガス中のメタノール濃度）は発
明者の経験では５モル％ｃ４ｏｎ以下程度のものとなる
。
本発明の反応器では（１）、（２）弐によるメタノール
生成反応の大部分は触媒層Ｂで行なわれる。
生成反応の大部分は触媒層Ｂで行なわれる。
従って触媒層ムを通過したガスは温度を調節した後、一
酸化炭素、二酸化炭素、水素を主成分としかつ再循環ガ
スに比し一酸化炭素分圧が大きい補給ガスを加えた後、
触媒層Ｂにガスを送入する。
酸化炭素、二酸化炭素、水素を主成分としかつ再循環ガ
スに比し一酸化炭素分圧が大きい補給ガスを加えた後、
触媒層Ｂにガスを送入する。
触媒層Ｂ入ロガス組成の１例を第２表に示す、このガス
は一酸化炭素分圧が大きいため（１）式の反応速度が大
きく（当然ながら（２）式の反応も生ずる）反応熱量も
大きいため、第１図では触媒を管内に充填し、該管外に
飽和温度の加圧水を接触させて反応熱を水の蒸発潜熱と
して取シ除いて等温反応を行なわせるようにしている。
は一酸化炭素分圧が大きいため（１）式の反応速度が大
きく（当然ながら（２）式の反応も生ずる）反応熱量も
大きいため、第１図では触媒を管内に充填し、該管外に
飽和温度の加圧水を接触させて反応熱を水の蒸発潜熱と
して取シ除いて等温反応を行なわせるようにしている。
このように、触媒層Ｂ入口部では
第２表 触媒層Ｂ入ロガス組成の１例
触媒層Ａで生成したメタノールを含有するため、従来の
触媒層上方部の反応速度過大に基づく異常昇温は実質的
に起らず、空間速度を小さくして充分な接触時間を与え
ることにより反応器出口のメタノール濃度を効果的に上
昇することができるという点で本発明は大きい特長を有
している。これが本発明のメタノール合成反応装置の第
２の利点である。この反応器出口のメタノール濃度は触
媒活性、空間速度、温度などの運転条件によシ異なるた
め特定しないが、林媒層Ｂに於ける空間速度を小さくし
接触時間と長くするととくよシ反応器に於けるメタノー
ル生成量を増大させたことは工業的に大きな成果である
。
触媒層上方部の反応速度過大に基づく異常昇温は実質的
に起らず、空間速度を小さくして充分な接触時間を与え
ることにより反応器出口のメタノール濃度を効果的に上
昇することができるという点で本発明は大きい特長を有
している。これが本発明のメタノール合成反応装置の第
２の利点である。この反応器出口のメタノール濃度は触
媒活性、空間速度、温度などの運転条件によシ異なるた
め特定しないが、林媒層Ｂに於ける空間速度を小さくし
接触時間と長くするととくよシ反応器に於けるメタノー
ル生成量を増大させたことは工業的に大きな成果である
。
また、触媒層Ａを前段に位置せしめた副次的な効果とし
ては（２）式の反応促進効果もある。（１）式と（２）
式を比較した場合、（１）式の方が反応速度が大きく、
従来公知の構造を有する反応器では再循環ガス中の二酸
化炭素濃度が次第に上昇して行く欠点があった。しかし
、本願発明反応器ではこの二酸化炭素濃度上昇（ｏｏ、
／ｃｏモル比ｕｐ）と共に前段の触媒層Ａで（２）式の
反応が促進され、二酸化炭素を有効にメタノール化し得
るという利点をも有するのである。
ては（２）式の反応促進効果もある。（１）式と（２）
式を比較した場合、（１）式の方が反応速度が大きく、
従来公知の構造を有する反応器では再循環ガス中の二酸
化炭素濃度が次第に上昇して行く欠点があった。しかし
、本願発明反応器ではこの二酸化炭素濃度上昇（ｏｏ、
／ｃｏモル比ｕｐ）と共に前段の触媒層Ａで（２）式の
反応が促進され、二酸化炭素を有効にメタノール化し得
るという利点をも有するのである。
このように本願発明反応器は工業的に大きい価値を有す
るものであるが、触媒Ａが劣化した場合は第６図の如く
触媒層Ｂを窒素などの不活性ガスでシールし触媒Ａのみ
を更新することも可能であってかかる点からも実用性の
大きい反応装置である。
るものであるが、触媒Ａが劣化した場合は第６図の如く
触媒層Ｂを窒素などの不活性ガスでシールし触媒Ａのみ
を更新することも可能であってかかる点からも実用性の
大きい反応装置である。
第１図は本発明の１つの実施例であるメタノール合成反
応装置の全体図であり、第２及び第３図は第１図の前段
の触媒層ＡＶｃついて温度制御を意図した変形図であり
、第４図は第１図の補給ガスの導入の変形図であシ、第
５図はに１図の後段の触媒層Ｂを２つの反応器に分離し
複列化した変形図であり、そして第６図は前段の触媒層
Ａの触媒の交換を説明するための部分図である。 復代理人 内 １） 明 復代理人 荻 原 亮 − 復代理人 安 西 篤 夫 第１図 第４図
応装置の全体図であり、第２及び第３図は第１図の前段
の触媒層ＡＶｃついて温度制御を意図した変形図であり
、第４図は第１図の補給ガスの導入の変形図であシ、第
５図はに１図の後段の触媒層Ｂを２つの反応器に分離し
複列化した変形図であり、そして第６図は前段の触媒層
Ａの触媒の交換を説明するための部分図である。 復代理人 内 １） 明 復代理人 荻 原 亮 − 復代理人 安 西 篤 夫 第１図 第４図
Claims (1)
- 水素、一酸化炭素、二酸化炭素の加圧ガスを反応させて
メタノールを合成する触媒反応器と、該反応器の流出物
から液体メタノールを回収する気液分離器と、該気液分
離器からの残留未反応ガスをコンプレッサーで昇圧して
前記反応器に還流する還流ラインとを有するメタノール
合成反応装置において、前記反応器を少なくとも２つの
触媒層で構成し、前段の触媒層に前記還流ラインを接続
するとともに、後段の触媒層に水素、一酸化炭素、二酸
化炭素を含有する補給ガス導管を接続することを特徴と
するメタノール合成反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11420785A JPS61275236A (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | メタノ−ル合成反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11420785A JPS61275236A (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | メタノ−ル合成反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61275236A true JPS61275236A (ja) | 1986-12-05 |
Family
ID=14631889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11420785A Pending JPS61275236A (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | メタノ−ル合成反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61275236A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002515467A (ja) * | 1998-05-20 | 2002-05-28 | インペリアル・ケミカル・インダストリーズ・ピーエルシー | メタノールの合成 |
-
1985
- 1985-05-29 JP JP11420785A patent/JPS61275236A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002515467A (ja) * | 1998-05-20 | 2002-05-28 | インペリアル・ケミカル・インダストリーズ・ピーエルシー | メタノールの合成 |
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