CA1216864A - Alcohol production from light hydrocarbons - Google Patents
Alcohol production from light hydrocarbonsInfo
- Publication number
- CA1216864A CA1216864A CA000453040A CA453040A CA1216864A CA 1216864 A CA1216864 A CA 1216864A CA 000453040 A CA000453040 A CA 000453040A CA 453040 A CA453040 A CA 453040A CA 1216864 A CA1216864 A CA 1216864A
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- recycled
- zone
- separate
- gas
- area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 29
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 14
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 57
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 41
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 40
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 58
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 18
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 claims description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 4
- -1 fresh methane) Chemical compound 0.000 claims description 3
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 abstract description 28
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 10
- 238000002407 reforming Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical class CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 3
- BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 1-heptanol Chemical compound CCCCCCCO BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940090044 injection Drugs 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100536354 Drosophila melanogaster tant gene Proteins 0.000 description 1
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical class CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- QUWBSOKSBWAQER-UHFFFAOYSA-N [C].O=C=O Chemical compound [C].O=C=O QUWBSOKSBWAQER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010685 alcohol synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 235000015096 spirit Nutrition 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
- C07C29/1516—Multisteps
- C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
L'invention concerne le couplage d'une réaction de vaporéformage effectué dans une zone de traitement à la vapeur du méthane notamment et d'une réaction de synthèse d'alcools à partir du gaz de synthèse produit dans la zone de vaporéformage. Le procédé objet de l'invention est caractérisé par un recyclage vers la zone de vaporéformage d'au moins une partie du gaz carbonique et des hydrocarbures légers présents dans la phase gazeuse de la zone de synthèse d'alcools. Le procédé objet de l'invention s'applique notamment à la production de méthanol et d'alcools homologues supérieurs.The invention relates to the coupling of a vapor reforming reaction carried out in a methane vapor treatment zone in particular and a reaction for the synthesis of alcohols from the synthesis gas produced in the vapor reforming zone. The process which is the subject of the invention is characterized by recycling to the steam reforming zone at least part of the carbon dioxide and light hydrocarbons present in the gas phase of the alcohol synthesis zone. The process which is the subject of the invention applies in particular to the production of methanol and higher homologous alcohols.
Description
lZ~613~
L'invention concerne un procédé de production d'un mélange de méthanol et d'au moins un alcool homo-logue supérieur du méthanol, linéaire et saturé, compor-tant par exemple 2 à 10 atomes de carbone par molécule et en particulier l'éthanol, le propanol, les butanols et les pentanols. L'un ou l'autre de ces alcools, et généralement certains de ces alcools utilisés en mélange, possedent la particularité de pouvoir être ajoutés directement à une essence composée essentiellement d'hydro-carbures (c'est-à-dire à une essence automobile de type normal ou de type super) pour pouvoir obtenir, par exemple, une essence automobile de prix modéré et d'excellente qualité.
Les méthodes d'obtention de tels mélanges d'alcools, à partir de gaz de synthèse en une ou plusieurs étapes, ont été largement décrites dans l'art antérieur, par exemple dans le brevet français n 2.533.554, le brevet anglais n 2.120.119, le brevet fran~ais n 2.523.957, et dans les brevets fran~ais n 2.529.544, 2.369.234 (ou USP 4.122.110), 2.44~.~54 (ou USP 4.291.126 lZ ~ 613 ~
The invention relates to a production method.
a mixture of methanol and at least one homogeneous alcohol upper log of methanol, linear and saturated, comprising both for example 2 to 10 carbon atoms per molecule and in particular ethanol, propanol, butanols and pentanols. Either of these alcohols, and generally some of these alcohols used in admixture, have the particularity of being able to be added directly to a gasoline composed essentially of hydro-carbides (i.e. to an automotive type gasoline normal or super type) to be able to obtain, by example, a moderately priced automotive gasoline and excellent quality.
The methods for obtaining such mixtures of alcohols, from synthesis gas in one or more stages, have been widely described in the prior art, by example in French patent no 2,533,554, the patent English No. 2,120,119, French Patent No. 2,523,957, and in French patents n 2,529,544, 2,369,234 (or USP 4,122,110), 2.44 ~. ~ 54 (or USP 4,291,126
2.453.125 et 2.441.420.
L'invention concerne un procédé de production d'au moins un alcool homologue supérieur du méthanol, le procédé consistant à effectuer dans deux zones distinctes:
a) une premiere étape de vaporéformage effectué
dans la première zone distincte entre 650 et 950C, alimentée en gaz naturel (méthane frais essentiellement), en vapeur d'eau, en gaz carbonique d'appoint, et en gaz de recylage, étape au cours de laquelle on fait réagir ensemble de l'eau et au moins du méthane en vue de produire un mélange d'oxyde de carbone et d'hydrogène conformément à la réaction (1) (écrite ci-dessous pour le traitement du méthane~
CH4 + H20~ CO + 3 H2 (1) ~f~86~
- la -cette réaction (1) s'accompagnant de l'équilibre ~2) A
CO ~ H20 - CO2 2 (2) la réaction (1) et l'équilibre (2) donnant ainsl ensernble un melange d'oxyde de carbone, de dioYyde de carbone et d'hydrogene, c'est-a-dire un gaz de synthese, b) une deuxieme étape pour la synthese d'au moins un alcool homologue, réalisée dans la seconde zone distincte, et au cours de laquelle, a partir du gaz de synthèse produit en première étape, on produit au moins ledit alcool, le procédé étant caracterise - en ce que:
l'effluent de la zone ou s'effectue la deuxieme etape est traite de facon a recueillir d'une part une phase liquide renfermant essentiellement le ou les alcools produits et de l'eau, et d'autre part une phase gazeuse, essentiel-lement exempte d'eau et d'alcool(s), renfermant du gaz carbonlque, la majeure partie des gaz non convertis, et au moins un hydrocarbure leger dont le methane;
- en ce que:
2 a 15~ en volume de ladite phase gazeuse sont recyclés a une temperature comprise entre 650 et 950C, a l'entree de ladite premiere zone distincte ou est realisee la premiere etape, et en ce que le rapport (en moles) CH4 recycle/CH4 frais soit compris entre 0,2 et 2 de façon a déplacer l'equilibre (2) dans le sens (B) en vue d'obtenir dans la zone où est realisee la première etape, un rapport molaire H2/CO compris entre environ 2 et 3, l'emploi de ce rapport H2/CO permettant de travailler a l'entree de la zone dans laquelle se deroule la deuxième etape avec un rapport optimum molaire H2/CO compris entre 1,6 et 2,4;
- en ce que:
~2~L6~
- lb -85 à 98% en volume de ladite phase gazeuse est xecyclée, dans ladite seconde zone distincte où se déroule 1 deuxième etape;
- et en ce que entre les deux zones distinct.es dans lesquelles sont effectuées les première et deuxi~me étapes, on opère un prélèvement de gaz carbonique, que l'on recycle au moins en partie dans la zone où se déroule ladite première étape.
Le procéde selon l'invention comporte donc deux étapes;
la première étape est un steam-reforming (vaporéformage ou reforming ou réformage à la vapeur etc...)c'est-à-dire, la reaction de l'eau avec le méthane ou des gaz légers hydrocarbones (LPG) de formule Cn a~
~23L16136~
n=1 à 4. Cette reaction produit de l'oxyde de carbone, du dioxyde de carbone et de l'hydrogene, donc un gaz de synthese ~ partir duquel dans une deuxieme etape, on produit un ou des alcools.
Un tel procédé ne parait pas a priori très raisonnable pour des considerations thermodynamiques. En effet, la réaction (1) du reformage à l'eau du methane :
CH4 ~ H20 ~ CO + 3 H2 (1) s'accompagne de l'equilibre (2) :
A
CO ~ H20 B C2 + H2 (2) Cet équilibre se deplace essentiellement dans le sens A en raison de l'excès d'eau utilise dans ce type de reaction (1), excPs necessaire pour eviter le coking (par chauffage exagere) du reacteur et du catalyseur, ce qui conduit à un rapport molaire H2/CO très souvent compris entre 4,5 et 6. Le deplacement de l'equilibre (2) dans 15 le sens A se traduit ainsi par une teneur trop élevée en hydrogène qui par la suite, dans la deuxième étape, entraîne une formation trop importante de méthane, au détriment des alcools recherchés.
Ce déplacement dans le sens A est d'autant plus net, qu',aux températures généralement utilisées, même en l'absence d'un excès d'eau, 20 la valeur Kp (sens Aj de l'équilibre est en faveur du deplacement dans le sens A, avec également, en conséquence, une production excédentaire et néfaste de C02.
On rappelle ci-dessous les diverses valeurs de Kp pour diverses températures :
Kp~sens A) = P 2 P 2 _ p CO . p H20 8~
rK TC LY10 Kp .____ ... ~..... .. ....... __ I
298 25 4,992g8175 300 27 4,947~8512 400 127 3,1661~66 500 227 2,11413n,0 600 327 1,42926,85 700 427 0,9528,95 800 527 0,6034,01 900 627 0,3412,19 101000 727 0,1361,37 Or précisement, l'lnvention est basee, pourtant, sur l'injec-tion dans le premier reacteur de C02. On peut utiliser comme source de C02, pour cette injection, du C02 provenant au moins en partie d'un stockage de C02 comprime ou d'une unite voisine (de synthèse d'ammoniac 15 par exemple) ou d'un gisement, ou encore du C02 recupere sur les fumees de four de vaporeformage etc~.. mais conformement à l'invention, une partie au moins du CO~ provient avantageusement du C02 soutire de reacteur de synthèse du methanol et/ou de ses alcools homologues. Et utiliser ainsi le C02 en provenance du reacteur de synthèse d'alcools 20 permet de remedier aux nombreux problèmes que pose genéralement la presence du C02 dans les gaz soutires du reacteur de synthèse : il est en effet recommande de recycler ces gaz dans le reacteur de synthèse mais la presence de C02 dans ces gaz presente des inconvenients pour les raisons suivantes :
Pour realiser la synthèse d'alcools à partir d'oxyde de carbone et d'hydrogène, il faut theoriquement 2 molecules d'hydrogène pour une molecule de CO, selon la reaction (1~ :
nCO + 2n H2 ~ Cn H2n+1 OH + (n-1) H20 (1) ~ L6~
Ainsi, pour ce type de react-ion, il est genéralernent souhai-table de devoir travailler avec un rapport molaire U2/CO voisin de Z, par exemple entre 1,6 et 2,4 et, plus part;culièrement, entre 1,~ et 2,2, ce qui va etre rendu possible par le procede de l'invention.
Dans les procedés de l'art anterieur, généralement le yaz de synthèse est obtenu par gazéification, so;t de charbon, de coke, de residus lourds pétroliers, de bitumes, etc..., et sa composition ne correspond pas à la composition stoechiométrique pour l'obtention d'alcools, ce gaz de synthèse etant dé-ficitaire en hydrogène ; sa composition doit donc être ajustée par conversion de CO à la vapeur d'eau puis élimination de tout ou d'une partie du C02 forme. Mais dans ce cas, on n'a pas intérêt d'ailleurs à trop laisser de C02 dans le gaz de synthèse car la synthese d'alcools à partir de C02 exige plus d'hydrogène que dans le cas de la synthèse à partir de CO (réaction (2)):
2 . n H2 . Cn H2nr1 OH + ~2n-1) H20 (2) Au cours de la synthèse des alcools, on récupère un ef~luent reactionnel qui contient des gaz non convertis (CO + H2), du methanol, de l'eau, des hydrocarbures (méthane et hydrocarbures plus lourds ayant donc au moins 2 atomes de carbone par molécule) et des alcools homologues du méthanol. Tout cet effluent est refroidi de facon à condenser la majeure partie du methanol et des alcools homologues et la majeure partie de l'eau. La fraction non condensee renferme essentiellement de l'oxyde de carbone, de l'hydrogène, du methane, d'autres hydro-carbures et du gaz carbonique. Cette fraction gazeuse,dans l'art anterieur, est recyclée au moins en partie à l'entree du reacteur, à
titre de gaz d'appoint pour elever le rapport molaire H2/CO(à l'entree du reacteur de synthèse) à une valeur d'environ au moins 1,~ et d'environ 2 de preference.
Mais le procede que l'on vient de decrire presente un incon-venient majeur qui est la presence de quantités relativement importan-tes de gaz carbonique dans les yaz soutires du reacteur. On a explique plus haut que la production d'alcools à partir de C02 exige plus L6~
d'hydrogene qu'à partir de C0. Un recyclaye de C02 est donc finalement néfaste~ En outre le recyclage de C02 dans la zone de réaction nuit à la réaction e~uilibrée (2) qui existe également dans cette synthèse d'alcools, C0 + H20 A ~ C02 ~ H
` B 2 et se produit dans la zone réackionnelle.
Il s'ensuit que dans l'art antérieur, il convenait de procéder à une décarbonatation souvent fastidieuse des ~az non condensables, d'ou evidemment une perte non négligeable en carbone.
Dans certains procédés de l'art antérieur, on a déjà évité de faire une telle décarbonatat on 70rs de la fabrication de méthanol essentiellement: Ainsi, dans le brevet américain N 3.763.205, un recyclage de gaz (dont C02) présents dans l'effluent de la zone de synthese de méthanol est envoyé vers le réacteur de vaporéformage et uniquement vers ce réacteur et dans le brevet n 2.027.392, deux recyclages de gaz renfermant du gaz carbonique, sont possibles vers le réacteur de vaporéformage et vers le réacteur de synthèse d'alcools. Toutefois, dans ces deux brevets, les gaz ainsi recyclés renferment des quantités importantes d'hydrogène de sorte que d'une part le rapport H2/C0 à la sortie de la zone de vaporéformage est trop élevé et ne permet plus d'observer la stoechio-métrie de la réaction de synthèse d'alcools dans la deuxième zone et d'autre part, les quantites trop impor-tantes d'hydrogene mises en jeu se traduisent en outre par une formation excessive de méthane dans le réacteur de synthese d'alcools, au détriment des alcools recherchés Notre procédé perfectionne les techniques de recylage de gaz, pour la fabrication des alcools homologues superieurs du méthanol.
" .~,, j .
~LZ~8~
- Sa -La présente invention sera mieux comprise a la lecture qui va suivre d'un mode préféré de réalisation de celle-ci, faite avec référence au dessin suivant:
- La figure unique représente le schéma d'une installation permettant de mettre en oeuvre le procédé
selon l'invention.
L'idée de la présente invention est de n'effectuer aucune décarbonatation des gaz non condensés à l'issue de la zone de zynthese d'alcools et de recycler une partie critique de ces gaz dans le réacteur de vapoformage, l'autre partie de ces gaz 8tant er maje le ~. v,, . ~. .,~
~Z168~4 recyclee vers le reacteur de synthèse d'alcools Ainsi le gaz carbonique, que l'on n'a pas eu a decarbonater ici est utilisé a bon escient avec les autres gaz (C0, H2) et le méthane résiduel qui l'accompagnent pour deplacer l'equilibre (2) dans le sens B, un des bu'cs 5 de l'invention etant de transformer en majeure partie (90% au moins) et même a 100% (lorsqu'il n'y a aucune purge de ces gaz de recyclage ligne 13 de la Figure j le carbone frais mis en jeu dans le procede (C02 et CH4) en alcools. En outre, selon l'invention, du gaz carbonique provenant des gaz issus du reacteur de vaporeformage est recycle vers lO l'entree du reacteur de vaporeformage. A noter que generalement les gaz soutirés de la zone de vaporeformage ne subissent pas de refroidissemen~
avant leur entree dans le reacteur de synthese.
Dans la presenre invention, comme les gaz de l'effluent du 15 reacteur de synthese d'alcools sont a une temperature de l'ordre de 100 à 200C, ou davantage, l'invention consiste a les chauffer a une temperature de l'ordre de 650 a 950C environ (de preference entre 730 et 890C) les recycler au moins partiellement vers le reacteur de vaporeformage qui va fonctionner precisement entre 650 et 950C, de 20 preference entre 730 et 890C, jouant ainsi sur la valeur du Kp en deplacani avantageusement l'equilibre ~2) dans le sens B.
L'idee de l'invention est donc de coupler (a) un stearn -reforming (vaporeformage) realise a haute temperature et necessitant 25 ainsi, aux temperaiures choisies, l'apport benefique de C02 et (b) une reaction de syn~hese d'alcools fournissant du C02, nefaste a cette reaction, et des hydrocarbures legers mais que l'on recycle donc avantageusement a la fois au reacteur de steam-reforming et au reacteur de synthese. Les gaz recycles seront essentiellement exempts d'eau et 30 d'alcools. Les avantages essentiels du present procede sont ainsi les suivants :
- 11 n'est plus necessaire de proceder a la decarbonatation des gaz non condensables issus du rëacteur de synthese d'alcools, - l'equilibre (2) de la reaction du s~eam-reforming est deplace dans le sens B puisque le C02 recycle ec injecte dans la zone de ~Z16~S9L
steam-reforming reagit avec l'hydrogène produit dans la réaction de steam-reforming. Ce deplacement dans le sens B va diminuer le rapport molaire H2/CO (generalement trop eleve, d'une valeur de 4,5 a 6) a une valeur de l'ordre de 2 à 3 (de preference 2,2 à 2,8) de sorte qu'au cours de cette reaction de premiere etape (steam-reforrning), on produira peu de C02 mais essentiellement un melange de CO et d'hydrogène dans un rapport molaire de 2 a 3 (de preference 2,2 a 2,8j ideal pour etre utilise comme gaz de synthese d'alcools au cours de la deuxieme etape.
On notera que les valeurs des rapports H2/CO discutes ci-dessus et necessa-ires à la bonne marche d'un reacceur de synihese d'alcools 10 homologues du mechanol, different substantiellement des valeurs elevees de ces rapports H2/CO relevees dans le brevet americain N 3,763,205 et le brevet francais N 2.027.392.
- dans le bilan global des deux reactions (steam-reforming et synthèse d'alcools), le C02 present n'etant plus elimine mais renvoye a la première etape, n'occasionne pas de perte en carbone. Dans le couplage des deux reactions, tout le carbone mis en jeu est transforme en alcools. Enfin, les hydrocarbures legers, sous-produits de reaction qui peuvent être formes simultanement avec les alcools dans le reacteur 20 de synthese sont de la sorte avantageusement recycles en même temps que le C02, au reacteur de vaporeformage. Ces hydrocarbures legers comprennent egalement le methane non vaporeforme dans la section (l4) du schema .
Le schema illustre le procede selon l'invention. La charge (gaz naturel, par exemple du methane ou au moins un autre hydrocarbure leger ou un melange de tels gaz) est envoye par les conduiles l et 5 dans la zone l4 de vaporeformage. La conduite d'introduction de vapeur d'eau et celle de recuperation du condensat ne sont pas indiquees. Du 30 ga~ carbonique d'appoint, provenant au moins en partie du gisement de gaz naturel, est introduit par les conduites 2 et 26. Du gaz carbonique de recyclage et les hydrocarbures sous-produits de reaction sont introduits par la conduite 3. Eventuellement, par la conduite 4, arrive egalement du gaz carbonique recupere à l'issue de la zone de 35 vaporeformage. La zone de vaporeformage fonctionne de preference entre 730 e~ 890C, sous une pression comprise entre l et 4 Megapascals et ~L686~
avec un debit de 2000 à 10.000 volumes de gaz (température et press.ion normales) par volume de catalyseur et par heures.
L'effluent de la zone de vaporeformage, soutiré
par la conduite 6, est envoye par les conduites 7 et 8 dans un compresseur 19. Eventuellement, une partie de l'effluenk chemine par les conduites 15 et 16 à travers une zone 18 dans laquelle on recupère par tout moyen adequat une partie du gaz carbonique de l'effluent de vaporeformage, laquelle partie est au moins en partie renvoyee vers la zone 14 de vaporefor-mage par les conduites 4 et 26. On peut renvoyer ainsiavantageusement, en moles, 30 à 60% du gaz carbonique soutire du reacteur de vapoformage vers ce reacteur, cette~quantite recyclee de gaz carbonique representant elle-même, en moles, environ 30 à 60% du gaz carbonique frais injecté dans l'unite de vapoformage. ~'effluent de la zone de vaporeformage, comprime a la pression requise utilisee dans la zone 20 de synthèse des alcools ~pression comprise generalement entre 5 et 20 Megapascals), penètre par les conduites 17 et 9 dans la zone catalytique 2d de synthèse d'alcools fonctionnant entre 200 et 400C, et de preférence entre 250 et 350C.
L'effluent de la zone 20, soutiré par la conduite 10 est sépare dans la zone 21 en d'une part une phase liquide renfermant de l'eau et des alcools, cette phase liquide etant soutiree par la conduite 12, et d'autre part une phase gazeuse renfermant essentiellement des gaz non convertis, des hydro~
carbures legers et du CO2, cette phase gazeuse sensiblement exempte d'eau et d'alcools etant soutiree par la conduite 22.
Une partie au moins de cette phase gazeuse, eventuellement portee à la température qui règne dans la zone 14 de vapore-formage, est recyclée dans cette zone 14 par la conduite 3.Generalement, on recycle ainsi en volume 2 à 15% et de prefe-rence 2,5 à 10% du volume total de la phase gazeuse de la conduite 22, de fason à avoir de préference un rapport molaire ''CH4 recycle/CH4 frais'' ou ''hydrocarbure recycle/hydro-!,~ `"
~2~6~6~
8a carbure frais'' compris entre 0,2 et 2 (de pré~érence 0,3à 1), cela en vue de stabiliser l'équilibre de la réaction (2) dans le sens B.
Il est judicieux egalement de recycler une partie au moins de la phase gazeuse de la condulte 22, vers la zone 20 de synthese /
.
. .
~2~i86~L
d'alcools, par la conduice ll, le compresseur 24 et la conduite 25. On recyclera avantageusemen-t 85 à 98% et de preference 90 a 97~5~/07 en volume, de la phase gazeuse globale. Enfin une par~ie de la phase gazeuse peut aussi etre éliminée (purge) par la conduite 13, cette 5 partie de phase gazeuse ainsi éliminée représentant au max;rnurn lO% en volume de la cotalite de la phase gazeuse de la conduice (22).
La synthese d'alcools est réalisee a une pression comprise enlre 5 et 25 Megapascals (MPa) et preferentiellement entre 6 et 10 20 MPa ; la temperature de reaction est comprise encre 200 et 400C et preferentiellement entre 250 et 350C ; la vitesse volumetrique horaire, (exprimee en volumes T.P.N. de melange gazeux par volume de catalyseur et par heure) est usuellement comprise entre l500 et 60.000h l ei de préférence entre 2000 et 20.000h l.
De nombreux types de catalyseurs decrits pour cette reaction, notamment dans les brevets cités ci-dessus, au deuxieme paragraphe de la page l de la présente spécification, conviennenc parfaitement pour la mise en oeuvre de la présente inventi~n, et en 20 particulier les catalyseurs a base de cuivre, de cobalt et de divers autres métaux décrits dans le brevet français N 2.523.957 et lesquels catalyseurs meilleurs permettent d'observer les meilleurs résultats en operant les recyclages critiques qui font l'objet de l'invention. Les alcools 25 homologues supérieurs obtenus dans le présent procédé sont notamment l'ethanol, le propanol, le bu-canol, le pentanol, l'hexanol, l'heptanol, etc...
EXEMPLE
On opere le steam-reforming du methane (zone l4) a une temperature de 880C, une pression operatoire de 2 Megapascals, un rapport eau/methane de 2,72 (en volume), une vitesse volumetrique horaire de 5000h l (~empera-cure et pression normales). Le reacteur de vaporeformage con~ient 50 tonnes de ca-talyseur nickel-alumine-calcium-potassium (environ en poids : 20% NiO, 5% pocasse KOH9 60% d'alumine e~ lS% de chaux Ca (OH)2).
~a2~68~
Il n'y a pas de purye (absence de la conduike 13). On recycle, aprës l'avoir chauffée à 880C, une parcie de la phase gazeuse de la conduite 22 vers la prernière étape e'c une autre paricie vers la deuxième etape. Un recyclage de C02 est effectue par la conduite 4.
La section reactionnelle de synthèse d'alcools (zone 20) cornprend deux reacteurs disposes en serie, chacun d'eux comprend plusieurs lits de catalyseur, avec refroidissemPnt intermediaire. Le catalyseur prepare selon l'enseignement du brevet français N 2.523.957, 10 repond à la forrnule (en alomes) CuO~8 Co0,3$ All,l ZnO,5 aO,l 0,2 y a 6 tonnes de catalyseur par reacteur ; la pression operatoire est de l3 Megapascals et la iemperature 300C.
Rapport H2/CO molaire à l'entree de la zone l4.
(c'est-a-dire dans la conduite 5) :l,8l Rapport H2/CO molaire à l'entree de la zone 20 (c'est-à-dire dans la conduite 9) : l,97 Pourcentage de phase gazeuse recyclee dans la conduite 3 par rapport au total de la phase gazeuse de la conduite 22 : 3,25%.
Pourcentage de C02 recycle dans la conduite 3 par rapport au total du C02 de la conduite 22 : 3,25%.
Pourcentage de C02 recycle dans la conduite 3 par rapport au total du C02 de la conduite 5 (entree du vaporeformage) : l4,42%.
- % de la phase gazeuse recyclee vers la zone de synthèse : 96,74% (en volume)-- % de C02 lig,ne 4 ~ = 0,5l (rapport molaire % de C02 ligne 6 - ~ de C02 ligne 4 = 0,47 (rapport molaire) % de C02 ligne 5 3L2~6~369~
- % de CH4 _ = 0~48 ~rapport rnolaire) % de CH4 frais Le tableau suivant traduit le bilan en kilomoles du procéde , la vapeur d'eau consommée en partie dans la section 14 n'a pas e'ce indiquée.
. ._ .
,~o = = = = = = = = = = = o .
o Ln O o co Ln C~J N~ ~coLn~ Ln O 1~ Ln C~
A~ r-f o ~_ OO rt O O OO C~.l . . . _ _ Ln O OO n O O O
a~ o~ ~ I~Ln ~ ~ LD
r~ CO ~ ~ LD LD W LD ~t O O O
~D O ~ ~ ~ r~
_ O LDr~ O ~ O O dOC) N d a- ^
r-~
C~ N CO 1~ ~9Ln ~ ,_~ o a~ ~ Ln ~ ~ N r I C~
O~ ~)Ln ~ C`J ~D ~ t O O O
_, oLn Ln Ln~ ~ ~t . ...
~ o a~ o 1` ~D
OC~Ln ~1 ~t Ln O O O ~D
_ ..
~ ~ ~o o1~
L U~ O O O
_ ,,,_ _ .
Y ~ o cn o 1`
~ ~ Ln ~ , Ln o o o L _, ~L~ N
Cl: .
-~
Ln a~ ~ O Ln co ~
O O D
~ O~ O
Ln Ln Ln~ a-r~- 0O ~ Ln ,~
~ C~l ~ ~ ~ ~ O O O~
~ C~
_, C~
O - O
r~ O O
~ ~) a _ .. .
~e4 ~i~
'~ 7 ~ C O O O ~ ~) L~l c~ N d- --~ I I O Lnr~ O~ ,~ ~
Ng g IC~ r) ~t Ln ~ C~l O
o Ln Ln r~ ~ 2,453,125 and 2,441,420.
The invention relates to a production method.
at least one higher homologous alcohol of methanol, the process consisting in carrying out in two distinct zones:
a) a first steam reforming step carried out in the first separate zone between 650 and 950C, supplied with natural gas (mainly fresh methane), water vapor, make-up carbon dioxide, and gas recycling, stage during which we react together water and at least methane in order to produce a mixture of carbon monoxide and hydrogen in accordance to reaction (1) (written below for processing methane ~
CH4 + H20 ~ CO + 3 H2 (1) ~ f ~ 86 ~
- the -this reaction (1) accompanied by the equilibrium ~ 2) AT
CO ~ H20 - CO2 2 (2) the reaction (1) and the equilibrium (2) giving thus ensernble a mixture of carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, that is to say a synthesis gas, b) a second step for the synthesis of at least a homologous alcohol, produced in the second zone separate, and during which, from synthesis produced in the first step, we produce at least said alcohol, the process being characterized - in that:
the effluent from the area where the second stage takes place is treated in order to collect on the one hand a liquid phase essentially containing the alcohol (s) produced and water, and on the other hand a gaseous phase, essential-slightly free from water and alcohol (s), containing gas carbonlque, most of the unconverted gas, and at least one light hydrocarbon including methane;
- in that:
2 to 15 ~ by volume of said gas phase are recycled at a temperature between 650 and 950C, at the entrance of said first separate area where the first step, and in that the ratio (in moles) CH4 recycles / fresh CH4 is between 0.2 and 2 so to move the balance (2) in direction (B) in view to obtain in the area where the first stage is carried out, a H2 / CO molar ratio of between approximately 2 and 3, the use of this H2 / CO ratio making it possible to work on the entrance to the area in which the second takes place stage with an optimum H2 / CO molar ratio included between 1.6 and 2.4;
- in that:
~ 2 ~ L6 ~
- lb -85 to 98% by volume of said gas phase is xecycled, in said second separate area where 1 takes place second step;
- and in that between the two distinct zones in which are performed the first and second ~ me steps, we take a carbon dioxide sample, that we recycle at least partially in the area where it takes place said first step.
The method according to the invention therefore comprises two stages;
the first step is a steam-reforming or reforming or steam reforming etc ...) that is to say, the reaction of water with methane or light gases hydrocarbons (LPG) of formula Cn a ~
~ 23L16136 ~
n = 1 to 4. This reaction produces carbon monoxide, carbon dioxide carbon and hydrogen, therefore a synthesis gas ~ from which in a second step, one or more alcohols are produced.
Such a process does not seem a priori very reasonable for thermodynamic considerations. Indeed, the reaction (1) of methane reforming with water:
CH4 ~ H20 ~ CO + 3 H2 (1) is accompanied by balance (2):
AT
CO ~ H20 B C2 + H2 (2) This equilibrium moves essentially in the direction A in due to the excess water used in this type of reaction (1), excPs necessary to avoid coking (by exaggerated heating) of the reactor and of the catalyst, which leads to a very H2 / CO molar ratio often between 4.5 and 6. The displacement of the equilibrium (2) in Direction A thus results in an excessively high hydrogen content which subsequently, in the second stage, leads to training too significant methane, to the detriment of the desired alcohols.
This displacement in direction A is all the more clear, that, at temperatures generally used, even in the absence of excess water, 20 the value Kp (Aj direction of equilibrium is in favor of displacement in direction A, with also, consequently, a surplus production and harmful of CO2.
The various values of Kp for various temperatures:
Kp ~ direction A) = P 2 P 2 _ p CO. p H20 8 ~
rK TC LY10 Kp .____ ... ~ ..... .. ....... __ I
298 25 4.992g8175 300 27 4.947 ~ 8512 400 127 3.1661 ~ 66 500 227 2.11413n, 0 600 327 1.42926.85 700 427 0.9528.95 800 527 0.6034.01 900 627 0.3412.19 101,000 727 0.1361.37 Now precisely, the invention is based, however, on the injec-tion in the first C02 reactor. We can use as a source of C02, for this injection, of C02 coming at least in part from a storage of compressed C02 or a neighboring unit (ammonia synthesis 15 for example) or from a deposit, or C02 recovered from smoke steam reforming furnace etc ~ .. but in accordance with the invention, a at least part of the CO ~ advantageously comes from C02 withdraws from synthesis reactor for methanol and / or its homologous alcohols. And thus use C02 from the alcohol synthesis reactor 20 makes it possible to remedy the numerous problems which generally arise from presence of C02 in the gases withdrawn from the synthesis reactor: it is indeed recommends to recycle these gases in the synthesis reactor but the presence of C02 in these gases presents disadvantages for following reasons:
To carry out the synthesis of alcohols from oxide of carbon and hydrogen, theoretically it takes 2 molecules of hydrogen for a CO molecule, according to the reaction (1 ~:
nCO + 2n H2 ~ Cn H2n + 1 OH + (n-1) H20 (1) ~ L6 ~
Thus, for this type of reaction, it is generally desired table of having to work with a U2 / CO molar ratio close to Z, for example between 1.6 and 2.4 and, more apart; especially, between 1, ~ and 2.2, which will be made possible by the method of the invention.
In prior art processes, generally the synthetic yaz is obtained by gasification, so; t of coal, coke, heavy petroleum residues, bitumens, etc ..., and its composition does does not correspond to the stoichiometric composition for obtaining alcohols, this synthesis gas being deficient in hydrogen; her composition must therefore be adjusted by conversion of CO to steam of water then elimination of all or part of the C02 form. But in In this case, there is no point in leaving too much C02 in the synthesis gas because the synthesis of alcohols from C02 requires more hydrogen than in the case of synthesis from CO (reaction (2)):
2. n H2. Cn H2nr1 OH + ~ 2n-1) H20 (2) During the synthesis of alcohols, an ef ~ luent is recovered reaction which contains unconverted gases (CO + H2), methanol, water, hydrocarbons (methane and heavier hydrocarbons having so at least 2 carbon atoms per molecule) and homologous alcohols methanol. All this effluent is cooled in order to condense the most methanol and homologous alcohols and most part of the water. The uncondensed fraction essentially contains carbon monoxide, hydrogen, methane, other hydro-carbides and carbon dioxide. This gaseous fraction, in the art before, is recycled at least in part at the reactor inlet, at make-up gas to raise the H2 / CO molar ratio (at entry synthesis reactor) to a value of about at least 1, ~ and about 2 preferably.
But the process which we have just described presents an inconvenience.
comes major which is the presence of relatively large quantities carbon dioxide gas in the reactor yaz. We explained higher than the production of alcohols from C02 requires more L6 ~
hydrogen only from C0. A C02 recyclaye is therefore ultimately harmful ~ In addition the recycling of C02 in the reaction zone harms the e ~ balanced reaction (2) which also exists in this synthesis of alcohols, C0 + H20 A ~ C02 ~ H
`B 2 and occurs in the reaction zone.
It follows that in the prior art, it was appropriate to carry out an often tedious decarbonation non-condensable ~ az, or obviously a loss negligible in carbon.
In some prior art methods, already avoided making such a decarbonatat on 70rs of methanol manufacturing essentially: So, in the American patent N 3,763,205, a gas recycling (including C02) present in the effluent from the synthesis zone of methanol is sent to the steam reforming reactor and only to this reactor and in patent No. 2,027,392, two gas recycling operations containing carbon dioxide, are possible to the steam reforming reactor and to the alcohol synthesis reactor. However, in these two patents, the gases thus recycled contain significant amounts of hydrogen so that on the one hand the H2 / C0 ratio at the exit of the steam reforming zone is too high and no longer allows stoechio-metrics of the alcohol synthesis reaction in the second zone and on the other hand, the quantities too large aunts of hydrogen put into play also translate by excessive methane formation in the reactor alcohol synthesis, to the detriment of the desired alcohols Our process improves the techniques of gas recycling, for the production of homologous alcohols methanol.
". ~ ,, j.
~ LZ ~ 8 ~
- Her -The present invention will be better understood from the reading which follows of a preferred embodiment of it, made with reference to the following drawing:
- The single figure represents the diagram of a installation for implementing the process according to the invention.
The idea of the present invention is not to perform no decarbonation of gases not condensed at the end of the alcohol zynthesis zone and recycle some critical of these gases in the steam forming reactor, the other part of these gases 8 tant er maje the ~. v ,,. ~. ., ~
~ Z168 ~ 4 recycled to the alcohol synthesis reactor So the gas carbonic, which we did not have to decarbonate here is used for good escies with the other gases (C0, H2) and the residual methane which accompany it to move the balance (2) in direction B, one of the bu'cs 5 of the invention being to transform the major part (at least 90%) and even at 100% (when there is no purge of these line recycling gases 13 of Figure j the fresh carbon involved in the process (C02 and CH4) in alcohols. In addition, according to the invention, carbon dioxide from the gases from the steam reforming reactor is recycled to lO the inlet of the steam reforming reactor. Note that generally gases withdrawn from the steam reforming zone do not undergo cooling ~
before they enter the synthesis reactor.
In the present invention, as the effluent gases from the 15 alcohol synthesis reactors are at a temperature of around 100 at 200C or higher, the invention consists in heating them to a temperature of around 650 to 950C approximately (preferably between 730 and 890C) at least partially recycle them to the reactor steam reforming which will operate precisely between 650 and 950C, 20 preferably between 730 and 890C, thus playing on the value of Kp in advantageously deplacani the equilibrium ~ 2) in direction B.
The idea of the invention is therefore to couple (a) a stearn -reforming (steam reforming) carried out at high temperature and requiring 25 thus, at the chosen temperatures, the beneficial contribution of C02 and (b) a syn ~ hese reaction of alcohols providing C02, harmful to this reaction, and light hydrocarbons but which we recycle therefore advantageously both at the steam-reforming reactor and at the reactor of synthesis. The recycled gases will be essentially free of water and 30 spirits. The essential advantages of the present process are thus:
following:
- It is no longer necessary to proceed to decarbonation non-condensable gases from the alcohol synthesis reactor, - the equilibrium (2) of the reaction of the s ~ eam-reforming is moves in direction B since C02 recycles ec injects into the ~ Z16 ~ S9L
steam-reforming reacts with the hydrogen produced in the reaction of steam-reforming. This displacement in direction B will decrease the ratio H2 / CO molar (usually too high, 4.5 to 6) at a value of the order of 2 to 3 (preferably 2.2 to 2.8) so that at during this first stage reaction (steam-reforrning), we will produce little C02 but essentially a mixture of CO and hydrogen in a molar ratio of 2 to 3 (preferably 2.2 to 2.8 days ideal to be used as alcohol synthesis gas during the second stage.
It will be noted that the values of the H2 / CO ratios discussed above and necessary for the proper functioning of a synihese alcohol reactor 10 counterparts of mechanol, differ substantially from high values of these H2 / CO ratios noted in American patent N 3,763,205 and French patent N 2,027,392.
- in the overall assessment of the two reactions (steam-reforming and synthesis of alcohols), the C02 present no longer being eliminated but returned at the first stage, does not cause carbon loss. In the coupling of the two reactions, all the carbon involved is transformed in alcohol. Finally, light hydrocarbons, reaction by-products which can be formed simultaneously with the alcohols in the reactor 20 are thus advantageously recycled at the same time as C02, to the steam reforming reactor. These light hydrocarbons also include non-vapor methane in section (l4) of diagram .
The diagram illustrates the method according to the invention. Load (natural gas, for example methane or at least one other hydrocarbon light or a mixture of such gases) is sent by lines l and 5 in zone l4 of steam reforming. The steam supply line of water and that of condensate recovery are not indicated. Of 30 ga ~ extra carbon dioxide, coming at least in part from the natural gas, is introduced via lines 2 and 26. Carbon dioxide recycling and the reaction byproduct hydrocarbons are introduced via line 3. Optionally, via line 4, arrives also carbon dioxide recovered at the end of the 35 steam reforming. The steam reforming zone preferably works between 730 e ~ 890C, under a pressure between l and 4 Megapascals and ~ L686 ~
with a flow rate of 2,000 to 10,000 volumes of gas (temperature and normal pressure) by volume of catalyst and by hours.
The effluent from the steam reforming zone, withdrawn via line 6, is sent via lines 7 and 8 into a compressor 19. Optionally, part of the effluenk runs through lines 15 and 16 through an area 18 in which part of the gas is recovered by any suitable means carbon dioxide from the steam reforming effluent, which part is at least partially returned to zone 14 of vaporefor-mage via lines 4 and 26. It is thus advantageous to return, in moles, 30 to 60% of the carbon dioxide withdrawn from the vapoforming reactor to this reactor, this ~ quantity recycled carbon dioxide representing itself, in moles, around 30 to 60% of the fresh carbon dioxide injected into the unit of vapoforming. ~ 'effluent from the steam reforming zone, compressed to the required pressure used in zone 20 of synthesis of alcohols ~ pressure generally between 5 and 20 Megapascals), enters via lines 17 and 9 into the 2d catalytic zone for synthesis of alcohols operating between 200 and 400C, and preferably between 250 and 350C.
The effluent from zone 20, drawn off by the pipe 10 is separated in zone 21 into a liquid phase on the one hand containing water and alcohols, this liquid phase being withdrawn through line 12, and on the other hand a gas phase essentially containing unconverted gases, hydro ~
light carbides and CO2, this gas phase substantially free of water and alcohols being drawn off through line 22.
At least part of this gas phase, possibly brought to the temperature prevailing in zone 14 of vapor-forming, is recycled in this zone 14 via line 3. Generally, it is thus recycled in volume 2 to 15% and prefe-2.5 to 10% of the total volume of the gaseous phase of the line 22, so as to preferably have a molar ratio '' CH4 recycles / CH4 fresh '' or '' recycle hydrocarbon / hydro-!, ~ `"
~ 2 ~ 6 ~ 6 ~
8a fresh carbide '' between 0.2 and 2 (pre ~ erence 0.3 to 1), this in order to stabilize the equilibrium of the reaction (2) in direction B.
It is also wise to recycle part at least from the gas phase of the condult 22, towards the synthesis zone 20 /
.
. .
~ 2 ~ i86 ~ L
alcohol, via line ll, compressor 24 and line 25. We will recycle advantageously 85 to 98% and preferably 90 to 97 ~ 5 ~ / 07 volume, of the overall gas phase. Finally a part of the phase gas can also be eliminated (purge) via line 13, this 5 part of the gaseous phase thus eliminated representing a maximum; rnurn 10% in volume of the cotalite of the gas phase of the duct (22).
The synthesis of alcohols is carried out at a pressure included between 5 and 25 Megapascals (MPa) and preferably between 6 and 10 20 MPa; the reaction temperature is included in ink 200 and 400C and preferably between 250 and 350C; hourly volumetric speed, (expressed in volumes TPN of gas mixture per volume of catalyst and per hour) is usually between 1,500 and 60,000hl ei of preferably between 2000 and 20,000h l.
Many types of catalysts described for this reaction, in particular in the patents cited above, to the second paragraph on page l of this specification, convienenc perfectly for the implementation of the present inventi ~ n, and Especially catalysts based on copper, cobalt and various other metals described in French patent N 2,523,957 and which catalysts best allow to observe the best results by operating the critical recycling which is the subject of the invention. Alcohols 25 higher counterparts obtained in the present process are in particular ethanol, propanol, bu-canol, pentanol, hexanol, heptanol, etc ...
EXAMPLE
We operate the methane steam-reforming (zone l4) at a temperature of 880C, an operating pressure of 2 Megapascals, a water / methane ratio of 2.72 (by volume), a volumetric speed 5000h hourly schedule (~ normal empera-cure and pressure). The reactor steam reforming ~ 50 tonnes of ca-talyseur nickel-alumina-calcium-potassium (approximately by weight: 20% NiO, 5% bypass KOH9 60% alumina e ~ lS% lime Ca (OH) 2).
~ a2 ~ 68 ~
There is no purye (absence of the conduike 13). We recycles, after having heated it to 880C, a part of the gas phase from line 22 to the last step and another step towards the second step. A recycling of C02 is carried out via line 4.
The reaction section for alcohol synthesis (zone 20) includes two reactors arranged in series, each of them includes several catalyst beds, with intermediate cooling. The catalyst prepared according to the teaching of French patent N 2,523,957, 10 responds to the formula (in alomes) CuO ~ 8 Co0.3 $ All, l ZnO, 5 aO, l 0.2 there are 6 tonnes of catalyst per reactor; the operating pressure is l3 Megapascals and the iemperature 300C.
H2 / CO molar ratio at the entry of zone l4.
(i.e. in line 5): l, 8l H2 / CO molar ratio at the entry of zone 20 (i.e. in line 9): l, 97 Percentage of gas phase recycled in line 3 by ratio to the total of the gas phase of line 22: 3.25%.
Percentage of C02 recycled in line 3 compared to total C02 from line 22: 3.25%.
Percentage of C02 recycled in line 3 compared to total C02 from line 5 (steam reforming input): 14.42%.
-% of the gaseous phase recycled to the synthesis zone: 96.74% (in volume)--% of C02 lig, ne 4 ~ = 0.5l (molar ratio % of C02 line 6 - ~ of C02 line 4 = 0.47 (molar ratio) % of C02 line 5 3L2 ~ 6 ~ 369 ~
-% of CH4 _ = 0 ~ 48 ~ molar ratio) % of fresh CH4 The following table translates the balance in kilometers from the proceed, the water vapor partly consumed in section 14 has not this indicated.
. ._.
, ~ o = = = = = = = = = = = o .
o Ln O o co Ln C ~ JN ~ ~ coLn ~ Ln O 1 ~ Ln C ~
A ~ rf o ~ _ OO rt OO OO C ~ .l . . . _ _ Ln O OO n OOO
a ~ o ~ ~ I ~ Ln ~ ~ LD
r ~ CO ~ ~ LD LD W LD ~ t OOO
~ DO ~ ~ ~ r ~
_ O LDr ~ O ~ OO dOC) N d a- ^
r- ~
C ~ N CO 1 ~ ~ 9Ln ~, _ ~ o a ~ ~ Ln ~ ~ N r IC ~
O ~ ~) Ln ~ C`J ~ D ~ t OOO
_, oLn Ln Ln ~ ~ ~ t . ...
~ oa ~ o 1` ~ D
OC ~ Ln ~ 1 ~ t Ln OOO ~ D
_ ..
~ ~ ~ o o1 ~
LU ~ OOO
_ ,,, _ _.
Y ~ o cn o 1`
~ ~ Ln ~, Ln ooo L _, ~ L ~ N
Cl:.
- ~
Ln a ~ ~ O Ln co ~
OOD
~ O ~ O
Ln Ln Ln ~ ar ~ - 0O ~ Ln, ~
~ C ~ l ~ ~ ~ ~ OOO ~
~ C ~
_, C ~
O - O
r ~ OO
~ ~) a _ ...
~ e4 ~ i ~
'~ 7 ~ COOO ~ ~) L ~ l c ~ N d- - ~ IIO Lnr ~ O ~, ~ ~
Ng g IC ~ r) ~ t Ln ~ C ~ l O
o Ln Ln r ~ ~
Claims (7)
CO + H2O ? CO2 + H2 B
la réaction (1) et l'équilibre (2) donnant ainsi ensemble un mélange d'oxyde de carbone, de dioxyde de carbone et d'hydrogène, c'est-à-dire un gaz de synthèse, b) une deuxième étape pour la synthèse d'au moins un alcool homologue, réalisée dans la seconde zone distincte, et-au cours de laquelle, à partir du gaz de synthèse produit en première étape, on produit au moins ledit alcool, le procédé étant caractérisé
- en ce que :
l'effluent de la zone ou s'effectue la deuxième étape est traité de façon à recueillir d'une pari une phase liquide renfermant essentiellement le ou les alcools produits et de l'eau, et d'autre part une phase gazeuse, essentiellement exempte d'eau et d'alcool(s), renfermant du gaz carbonique, la majeure partie des gaz non convertis, et au moins un hydrocarbure léger dont le méthane;
- en ce que :
2 à 15% en volume de ladite phase gazeuse sont recyclés à
une température comprise entre 650 et 950°C,à l'entrée de ladite première zone distincte où est réalisée la première étape, et en ce que le rapport (en moles) CH4 recyclé/CH4 frais soit compris entre 0,2 et 2 de façon à
déplacer l'équilibre (2) dans le sens (B) en vue d'obtenir dans la zone ou est réalisée la première étape, un rapport molaire H2/CO compris entre environ 2 et 3, l'emploi de ce rapport H2/CO permettant de travailler à
l'entrée de la zone dans laquelle se déroule la deuxième étape avec un rapport optimum molaire H2/CO compris entre 1,6 et 2,4;
- en ce que :
85 à 98% en volume de ladite phase gazeuse est recyclée, dans ladite seconde zone distincte où se déroule la deuxième étape;
- et en ce que entre les deux zones distinctes dans lesquelles sont effectuées les première et deuxième étapes, on opère, un prélèvement de gaz carbonique, que l'on recyle au moins en partie dans la zone où se déroule ladite première étape. 1. Process for producing at least one higher homologous alcohol of methanol, the process of performing in two separate areas a) a first steam reforming step carried out in the first separate zone between 650 and 950 ° C, supplied with natural gas (mainly fresh methane), in water vapor, in make-up carbon dioxide, and in recycle gas, step to during which water is reacted together and less methane to produce a mixture of carbon and hydrogen according to reaction (1) (written below for methane processing) CH4 + H2O? CO + 3 H2 (1) this reaction (1) being accompanied by equilibrium (2) AT
CO + H2O? CO2 + H2 B
reaction (1) and equilibrium (2) thus giving together a mixture of carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, that is to say a synthesis gas, b) a second step for the synthesis of at least one alcohol homologous, performed in the second separate zone, and-during which, from the synthesis gas produced in the first step, at least said alcohol is produced, the process being characterized - in that :
the effluent from the area where the second stage takes place is treated so as to collect from a bet a liquid phase essentially containing the alcohol (s) produced and water, and on the other hand a gas phase, essentially free of water and alcohol (s), containing carbon dioxide, most of the gases not converted, and at least one light hydrocarbon whose methane;
- in that :
2 to 15% by volume of said gas phase are recycled to a temperature between 650 and 950 ° C, at the inlet of said first separate zone where the first step, and in that the ratio (in moles) CH4 recycled / fresh CH4 is between 0.2 and 2 so that move the balance (2) in direction (B) in view to obtain in the area where the first step is carried out, a H2 / CO molar ratio of between approximately 2 and 3, the use of this H2 / CO ratio making it possible to work on the entrance to the area where the second takes place step with an optimum H2 / CO molar ratio between 1.6 and 2.4;
- in that :
85 to 98% by volume of said gas phase is recycled, in said second separate area where the second takes place step;
- and in that between the two distinct zones in which are performed first and second steps, we operate, a carbon dioxide sample, that we recyle at least in part in the area where it takes place said first step.
en ce que la première étape est effectuée entre 730 et 890°C, le volume de ladite phase gazeuse recyclé vers la première zone distincte où est réalisée la première étape, ayant été préchauffé entre 730 et 890°C. 4. Method according to claim 3, characterized in that the first step is performed between 730 and 890 ° C, the volume of said gaseous phase recycled to the first separate area where the first step is carried out, having been preheated between 730 and 890 ° C.
en ce que la deuxième étape est effectuée entre 250 et 350°C, à une pression totale comprise entre 6 et 20 Megapascals. 5. Method according to claim 1, characterized in that the second step is performed between 250 and 350 ° C, at a total pressure between 6 and 20 Megapascals.
en ce que ledit rapport molaire H2/CO obtenu dans la première zone distincte où est réalisée la première étape est compris entre environ 2,0 et 3, le rapport H2/CO
molaire à l'entrée de la seconde zone distincte dans laquelle se déroule la deuxième étape étant compris entre environ 1,6 et 2,4. 6. Method according to claim 3, characterized in that said H2 / CO molar ratio obtained in the first separate area where the first step is performed is between about 2.0 and 3, the H2 / CO ratio molar at the entrance to the second separate area in which takes place the second stage being understood between about 1.6 and 2.4.
en ce que 30 à 60% en moles du gaz carbonique soutiré de la première zone distincte sont recyclés vers cette première zone distincte, la quantité de gaz carbonique ainsi recyclée représentant 30 à 60% (en moles) du gaz carbonique d'appoint introduit dans ladite première zone distincte, ledit rapport molaire H2/CO obtenu dans ladite première zone distincte où est réalisée la première étape étant compris entre environ 2,2 et 2,8, le rapport H2/CO
molaire à l'entrée de la seconde zone distincte dans laquelle se déroule la deuxième étape étant compris entre environ 1,8 et 2,2. 7. Method according to claim 6, characterized in that 30 to 60 mole% of the carbon dioxide withdrawn from the first separate area are recycled to this first separate zone, the amount of carbon dioxide thus recycled representing 30 to 60% (in moles) of the gas extra carbon introduced into said first zone distinct, said H2 / CO molar ratio obtained in said first separate area where the first step is performed being between approximately 2.2 and 2.8, the H2 / CO ratio molar at the entrance to the second separate area in which takes place the second stage being between about 1.8 and 2.2.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8307305A FR2545080B1 (en) | 1983-04-29 | 1983-04-29 | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ALCOHOLS FROM LIGHT HYDROCARBONS |
| FR83/07.305 | 1983-04-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1216864A true CA1216864A (en) | 1987-01-20 |
Family
ID=9288499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000453040A Expired CA1216864A (en) | 1983-04-29 | 1984-04-27 | Alcohol production from light hydrocarbons |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59206325A (en) |
| CA (1) | CA1216864A (en) |
| DE (1) | DE3415821A1 (en) |
| FR (1) | FR2545080B1 (en) |
| GB (1) | GB2139224B (en) |
| NO (1) | NO162814C (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4551062B2 (en) * | 2003-04-18 | 2010-09-22 | 三菱重工業株式会社 | Method and apparatus for producing dimethyl carbonate |
| US8394863B2 (en) | 2003-08-21 | 2013-03-12 | Pearson Technologies, Inc. | Process and apparatus for the production of useful products from carbonaceous feedstock |
| TW200519073A (en) | 2003-08-21 | 2005-06-16 | Pearson Technologies Inc | Process and apparatus for the production of useful products from carbonaceous feedstock |
| AU2007313481A1 (en) | 2006-04-13 | 2008-04-24 | Dow Global Technologies Inc. | Mixed alcohol synthesis with enhanced carbon value use |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2539434A (en) * | 1947-02-25 | 1951-01-30 | Hydrocarbon Research Inc | Synthesis of hydrocarbons |
| US3763205A (en) * | 1971-05-10 | 1973-10-02 | Du Pont | Methanol process with recycle |
| CH566677A5 (en) * | 1972-11-17 | 1975-09-15 | Blaupunkt Werke Gmbh | |
| IN155637B (en) * | 1980-04-11 | 1985-02-16 | Imp Chemical Ind Plc Formerly | |
| DE3244301A1 (en) * | 1982-11-30 | 1984-05-30 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Preparation of methanol |
-
1983
- 1983-04-29 FR FR8307305A patent/FR2545080B1/en not_active Expired
-
1984
- 1984-04-27 NO NO841683A patent/NO162814C/en unknown
- 1984-04-27 DE DE3415821A patent/DE3415821A1/en not_active Ceased
- 1984-04-27 CA CA000453040A patent/CA1216864A/en not_active Expired
- 1984-04-27 JP JP59087657A patent/JPS59206325A/en active Pending
- 1984-04-27 GB GB08410823A patent/GB2139224B/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2545080B1 (en) | 1987-11-13 |
| DE3415821A1 (en) | 1984-10-31 |
| GB8410823D0 (en) | 1984-06-06 |
| GB2139224A (en) | 1984-11-07 |
| JPS59206325A (en) | 1984-11-22 |
| FR2545080A1 (en) | 1984-11-02 |
| NO162814C (en) | 1990-02-21 |
| NO162814B (en) | 1989-11-13 |
| NO841683L (en) | 1984-10-30 |
| GB2139224B (en) | 1986-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4081253A (en) | Production of purified synthesis gas and carbon monoxide | |
| US4052176A (en) | Production of purified synthesis gas H2 -rich gas, and by-product CO2 -rich gas | |
| CN104736473B (en) | The method for preparing hydrocarbon | |
| US20100274060A1 (en) | Efficient and environmentally friendly processing of heavy oils to methanol and derived products | |
| JP2012514039A (en) | Generation method of methane rich gas | |
| CN101568509A (en) | Process for the conversion of hydrocarbons to alcohols | |
| FR2557555A1 (en) | NOVEL PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF SYNTHETIC GAS FOR USE IN PARTICULAR FOR THE PRODUCTION OF METHANOL | |
| AU2016261285A1 (en) | A novel method for methanol synthesis | |
| FR2490615A1 (en) | Prodn. of gases contg. hydrogen and carbon mon:oxide - by steam cracking of methanol | |
| US20250276896A1 (en) | Process for the production of hydrogen-enriched synthesis gas | |
| CA1216864A (en) | Alcohol production from light hydrocarbons | |
| AU2015213150C1 (en) | Method and system for obtaining dimethyl ether from syngas | |
| CN102482172A (en) | Process for producing hydrocarbons from synthesis gas | |
| FR2608144A1 (en) | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF HYDROGEN BY CATALYTIC REFORMING OF METHANOL WITH WATER VAPOR | |
| CA1050052A (en) | Method of transporting heat energy | |
| EP1204593A2 (en) | Natural gas conversion to hydrocarbons and ammonia | |
| Lee | Methanol synthesis from syngas | |
| EA005280B1 (en) | Production of hydrocarbons | |
| NO780801L (en) | PREPARATION OF PUREED SYNTHESIS GAS AND CARBON MONOXIDE | |
| NO159442B (en) | PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF METHANOL OUT OF A COMPLEMENTARY GAS FLOW CONSISTING OF A HYDROGEN AND CARBON MONOXIDE MIXTURE. | |
| GB2409460A (en) | Blended syngas with variable H2:CO ratio | |
| FR2533554A1 (en) | Production of alcohols from synthesis gas. | |
| US20230257330A1 (en) | Combined direct methane to methanol and syngas to hydrogen | |
| FR2652073A1 (en) | PROCESS FOR OBTAINING HYDROGEN GAS | |
| FR3160182A1 (en) | Production of synthetic fuels from CO2 with conversion of by-products into synthesis gas and CO2 separation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |