利用二氧化碳廢氣製造甲醇的製作方法
2023-05-14 08:09:16
專利名稱：利用二氧化碳廢氣製造甲醇的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種甲醇合成生產工藝，特別是利用二氧化碳廢氣作原料與氫合成製造甲醇的新工藝。
隨著科學技術的發展和人民生活的日益提高，甲醇的需要量愈來愈大。近年來已開始用於製造醋酸、氰基三醋酸鈉鹽、甲基叔丁基醚，同時，甲醇也作為燃料了逐步進入家庭，它將是21世紀的新興燃料以代替石油產品。目前，我國絕大多數的甲醇生產廠家都是氮肥廠沿用以一氧化碳或低級烷烴這種寶貴燃料作為原料的傳統工藝，即所謂「聯醇」工藝，造氣之後引出一部分淨化氣體去生產甲醇，在生產氮肥的同時生產甲醇，這樣兩種產品的產量相互受到制約。而且從鍋爐、燃燒室煙囪或從塔頂放空的「廢氣」中含有寶貴碳氧元素而無法利用，而且造成環境的嚴重汙染和能量的損失。為解決上述難題，我們特提出本發明的技術方案。
本發明目的提供一種利用二氧化碳廢氣作原料製造甲醇的新工藝，以達到變廢為寶、減少環境汙染的目的。
本發明的技術方案是這樣實現的將工廠排放的二氧化碳廢氣回收淨化後與按化學比例的氫氣混合加熱450～500℃轉化成一氧化碳，CO與H2混合加壓至5～30Mpa隨即送入合成塔與氫氣混合加熱240℃～350℃，合成氣通過銅基催化劑層反應和分離器分離生成甲醇，其反應式如下
上述的催化劑是用低溫銅基催化劑，在使用甲醇與氧(燃燒)時生成二氧化碳和水，水再電解又變成氫和氧氣，形成大的良性循環，其反應式如下
本發明與現有技術相比具有的優點①原料是利用工廠(如氮肥廠、氨廠、酒精廠、糖廠、酵母廠、水泥廠、石灰廠、煉油廠、焦化廠、鋼鐵廠、黃磷廠、電石廠、煤氣廠等)排放的二氧化碳廢氣，經回收、淨化與氫合成生成甲醇，故原料低廉，來源豐富，廣泛易得。
②由於利用了放棄的「廢氣」，既解決了環境汙染，又變廢為寶，對增加能源來源有著現實和深遠的意義。
③由於該製法是單獨生產，可自成體系，工藝設計容易規範，產量規模不象「聯醇」工藝那樣，受到它種產品的制約。
④由於二氧化碳與氫合成的甲醇的熱效應比一氧化碳與氫直接合成甲醇的熱醇的熱效應低，反應熱的減少使合成反應溫度易於控制，同時生成一個分子的水。由於水的熱容量大，使反應溫度比較平穩，有效地防止了催化劑的超溫，而且，由於水分子的存在，有效地防止甲醇脫水生成醚類物質的傾向，減少了原料氣體的損失，保證了甲醇的質量，由於氣體中極性水分子存在對防止催化劑的衰老有好處。
⑤由於二氧化碳較一氧化碳的化學性質穩定、易液化、無毒，所以反應條件，(如，加熱溫度較低、施加壓力也不高)、對設備要求不苛刻，能耗少，同時環境保護和勞動防護易於實施，工藝簡便易行，投資少。
⑥由於該合成反應容易控制，故在同等的設備條件下，可提高甲醇的產量。
⑦在二氧化碳氛圍中，避免催化劑中活性物質被破壞，延長了催化劑使用壽命。
⑧氫的來源了十分豐富，如電解水的氫氧站、氮肥廠、氨廠、煤氣廠、電解食鹽氯鹼廠等，在製造氫的過程中，同時釋放出大量的氧氣可供工業上用和醫用保健。
對附圖的說明
圖1是本發明的工藝流程圖下面詳細說明本發明的最佳實施例例1、將淨化後的二氧化碳和氫氣通過還原爐在500℃下轉化成一氧化碳，經加壓後隨之送入合成塔，再與氫氣混合在350℃和30Mpa壓力下，一氧化碳和氫氣通過催化劑層，反應生成粗甲醇，迅速送入分離器，使粗甲醇冷凝，未反應的一氧化碳和氫氣經壓縮又返回到壓縮機和合成塔。冷凝的粗甲醇按需要進入初餾或精餾裝置，得到符合品級的粗醇或精醇。
例2、將淨化後的二氧化碳和氫氣在還原爐內加熱到500℃反應轉化成一氧化碳，再與定量的氫氣混合，送入透平壓縮機，將其壓至4～5Mpa後，送入合成塔，合成氣加熱至240℃在銅基催化劑作用下，反應生成甲醇。合成甲醇的反應熱用以產生高壓蒸汽，並作為透平壓縮機的動力。合成塔出口含有甲醇氣體與合成氣換熱後經分離器冷凝、經閃蒸罐閃蒸、初餾塔蒸餾、精餾塔精製即得純甲醇。未反應的一氧化碳和氫氣，經壓縮機又回到合成塔，氣體狀態的精甲醇攜帶著熱量進入再沸器，產生二次蒸汽的熱源用以蒸餾過程，可節約熱能。
權利要求
1.利用二氧化碳廢氣製造甲醇，其特徵是利用二氧化碳作原料與按化學比例的氫氣混合，加熱450～500℃轉化成一氧化碳，其反應式
CO再與H2混合加壓至5～30Mpa，隨即送入合成塔與氫氣混合加熱240～350℃，合成氣通過銅基催化劑層反應和分離器分離生成甲醇，其反應式。
2.根據權利要求1所述的利用二氧化碳廢氣製造甲醇，其特徵是上述的銅基催化劑是採用低溫銅基催化劑，可提高甲醇的產量和質量，且延催化劑使用壽命。
3.根據權利要求1所述的利用二氧化碳廢氣製造甲醇，其特徵是經分離器後未反應的一氧化碳與氫氣的混合氣又回到壓縮機、合成塔，其反應熱又得到二次利用，可減少汙染、節約能量。
4.根據權利要求1所述的利用二氧化碳廢氣製造甲醇，其特徵在於整個過程是良性封閉的、無汙染的循環系統，反應式如下
上式中①二氧化碳與氫合成甲醇和水②水電解生成氫和氧③在使用甲醇時與氧(燃燒)生成二氧化碳和水。
全文摘要
本發明是利用二氧化碳廢氣製造甲醇的方法，屬於甲醇合成技術領域，其特徵是利用工廠排放的二氧化碳廢氣經回收淨化並與氫氣按比例混合後，送入還原爐加熱，轉化成一氧化碳，再與氫氣混合加壓後隨即送入合成塔加熱、催化，生成甲醇，按照質量要求進行初餾、精餾，即可得到符合品級的粗甲醇和精甲醇。本發明的技術方案為利用二氧化碳廢氣製造甲醇、為解決環境汙染、為開拓新能源、為人類提供新鮮氧氣，找到了一條新的途徑。
文檔編號C07C29/154GK1157281SQ9611417
公開日1997年8月20日 申請日期1996年12月30日 優先權日1996年12月30日
發明者王國良, 劉鴻逵, 李 傑, 劉寧傑, 張桂紅, 楊衛 申請人:王國良, 劉鴻逵, 李 傑