DE3540457A1

DE3540457A1 - Verfahren und reaktor zur methanolsynthese

Info

Publication number: DE3540457A1
Application number: DE19853540457
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Link; Bernhard Dipl Ing Dr Ing Kruis; Peter Dipl Ing Grimm
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1985-11-14
Filing date: 1985-11-14
Publication date: 1987-05-21

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese von Methanol aus einem im wesentlichen Wasserstoff und Kohlen oxide enthaltenden Synthesegas in einem von oben nach unten durchströmten Reaktor mit einer Katalysatorschicht, die durch ein im Kreuzstrom durch die Katalysatorschicht geführtes Kühlmittel gekühlt wird. Außerdem betrifft die Erfindung einen Methanolsynthesereaktor zur Durchführung des Verfahrens.

Ein Verfahren der genannten Art ist aus der DE-OS 30 07 202 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird innerhalb einer Katalysatorschüttung eine gleichmäßige Reaktorkühlung durch Anordnung eines gewickelten Rohrbündels vorgenommen. Unterhalb der gleichmäßigen Wicklung ist dabei kein Katalysatormaterial mehr vorgesehen. Obwohl nach der in der DE-OS 30 07 202 gewählten Darstellungsweise das Katalysatormaterial auf einem unteren Rost liegen soll, durch den die gewickelten Kühlrohre noch hindurchtreten, hat sich in der Praxis eine andere Ausführungsform als zweckmäßiger erwiesen. Dabei wird anstelle eines Rosts im unteren Bereich des Reaktors eine Schüttung aus katalytisch inertem Material vorgesehen. Dies ist insbesondere im Hin blick auf eine Auswechslung des Katalystors zweckmäßig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bzw. einen zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Reaktor so weiter zu entwickeln, daß das Reaktorvolumen besonders günstig genutzt wird und die Verfahrensführung weiter verbessert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Katalysator schicht bis unterhalb der gekühlten Katalysatorzone unter Ausbildung einer im wesentlichen adiabatisch betriebenen Reaktionszone fortgesetzt wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren bildet sich somit unter halb der im wesentlichen gleichmäßig durch die Kühlrohr wicklung gekühlten Katalysatorzone eine im wesentlichen un gekühlte Reaktionszone, durch die jedoch gegebenenfalls die Kühlrohre, die zu einem Rohrboden geführt werden, ver laufen können. Es kann somit in diesem Bereich zwar zu einer gewissen Abführung von Reaktionswärme durch diese Rohre führen, doch werden davon in der Regel nur Teile der zusätzlichen Katalysatorschicht erfaßt, so daß nur ein unvollständiger Abzug der Reaktionswärme erfolgt und die Reaktion daher als im wesentlichen adiabatisch verlaufend anzusehen ist.

Die Führung der Kühlrohre zum eigentlichen Wickelkörper des Wärmetauschers durch die zusätzliche Katalysator schicht ist insbesondere für den Fall günstig, daß über den unteren Bereich ein im eigentlichen Wärmetauscher zu verdampfendes Kühlmittel zugeführt wird und dieses Kühlmittel unterkühlt ist. Dies kann beispielsweise dann auftreten, wenn neben im Kreislauf geführtem Kühlmittel, von dem ein Teil verdampft, frisches Kühltmittel unterhalb der Siedetemperatur bei dem jeweils vorliegenden Druck zugeführt wird.

Durch die Anordnung des zusätzlichen Katalysatormaterials unterhalb der gleichmäßig gekühlten Katalysatorzone wird die Reaktion auch noch in einem Reaktorbereich fortgesetzt, der bisher nicht für die Methanolsynthese genutzt wurde. Dies hat weiterhin den Vorteil, daß der gesamte Reaktor kleiner ausfallen kann, wobei insbesondere der Bereich der gekühlten Zone und damit auch der gewickelte Wärme tauscher in diesem Bereich kleiner ausfällt.

Ein Reaktor zur Durchführung des Verfahrens enthält einen im wesentlichen zylindrischen, vertikal angeordneten Reaktormantel, der oben und unten durch gewölbte Böden geschlossen ist. Er ist mit einem im oberen Bereich ange ordneten Synthesegas-Zuführungsstutzen, einem im unteren Bereich angeordneten Produktgas-Abzugsstutzen, einer Kühlrohrwicklung mit Rohrböden, die an Kühlmittel-Zu leitungen bzw. Kühlmittel-Abzugsleitungen angeschlossen sind und mit einer Katalysatorschüttung im Bereich der Kühlrohrwicklung aus gestattet und ist dadurch gekenn zeichnet, daß sich die Katalysatorschüttung unterhalb der Kühlrohrwicklung bis in den Bereich des unteren gewölbten Bodens erstreckt.

In einer günstigen Weiterbildung des Reaktors erstreckt sich die Katalysatorschüttung dabei bis in den Bereich des Produktgas-Abzugsstutzens. Eine noch weiter nach unten erfolgende Erstreckung der Katalysatorschüttung ist im allgemeinen nicht erforderlich, da noch weiter unten liegende Bereiche des Reaktors nicht mehr vom Gas durch strömt werden, dort vorhandener Katalysator also nicht genutzt wird. Es kann jedoch aus Gründen der Wirtschaft keit sinnvoll sein, auch diesen Bereich noch mit Katalysa tormaterial auszufüllen, da eine separate Einführung ge ringer Mengen eines Inertmaterials möglicherweise mehr Auf wand erfordert als die zusätzliche Einfüllung geringer Mengen nicht genutzten Katalysators.

Claims

1. Verfahren zur Synthese von Methanol aus einem im wesentlichen Wasserstoff und Kohlenoxide enthaltenden Synthesegas in einem von oben nach unten durchströmten Reaktor mit einer Katalysatorschicht, die durch ein im Kreuzstrom durch die Katalysatorschicht geführtes Kühlmittel gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorschicht bis unterhalb der gekühlten Katalysatorzone unter Ausbildung einer im wesentlichen adiabatisch betriebenen Reaktionszone fortgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der im wesentlichen adiabatisch betriebenen Reaktionszone ein Teil der Reaktionswärme an unter kühltes Kühlmedium, das in der gekühlten Katalysator zone verdampft wird, abgegeben wird.

3. Methanolsynthesereaktor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem im wesentlichen zylindrischen, vertikal angeordneten Reaktorgehäuse, das oben und unten durch gewölbte Böden geschlossen ist, mit einem im oberen Bereich angeordneten Synthesegas Zuführungsstutzen, einem im unteren Bereich angeordneten Produktgas-Abzugsstutzen, einer Kühlrohrwicklung mit Rohrböden, die an Kühlmittel-Zuleitungen bzw. Kühlmittel- Abzugsleitungen angeschlossen sind und mit einer Katalysatorschüttung im Bereich der Kühlrohrwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Katalysatorschüttung unterhalb der Kühlrohrwicklung bis in den Bereich des unteren gewölbten Bodens erstreckt.

4. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Katalysatorschüttung bis in den Bereich des Produktgas-Abzugsstutzens erstreckt.

5. Reaktor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre zwischen einem unteren Rohrboden und einer gleichmäßigen Kühlrohrwicklung durch die Katalysatorschüttung geführt werden.

6. Reaktor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kühlmittel-Zuleitung im Bereich des unteren gewölbten Bodens angeordnet ist und mindestens teilweise durch die Katalysatorschüttung geführt wird.