專利名稱：一種利用甲醇制取一氧化碳和氫氣的方法及其所用反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種利用甲醇制取一氧化碳和氫氣的方法，具體的說是采用CuO/ZnO/Al2O3系催化劑，在一定的工藝條件下，利用甲醇制取一氧化碳和氫氣的混合氣，然后分離混合氣，分別得到一氧化碳和氫氣。
本發(fā)明還涉及到甲醇制取一氧化碳和氫氣工藝中所采用的反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
一氧化碳是精細(xì)化工、制藥工業(yè)中的重要原料，一氧化碳和氫氣的混合氣可廣泛的應(yīng)用于冶金及機(jī)械制造等行業(yè)。
中國專利(ZL96102205.1)公開了一種甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的方法，采用CuO/ZnO/Al2O3系催化劑，其目的是制取氫氣；產(chǎn)物中一氧化碳的濃度很低，無法分離出來單獨(dú)使用。很明顯不能利用該方法制取一氧化碳。
本發(fā)明的另一目的是提供一種利用甲醇制取一氧化碳的反應(yīng)器。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下甲醇經(jīng)汽化后進(jìn)入催化反應(yīng)器，在CuO/ZnO/Al2O3系催化劑的作用下，在一定的溫度和壓力下分解為一氧化碳和氫氣，產(chǎn)物經(jīng)與原料甲醇換熱及冷卻水冷卻后，再經(jīng)變壓吸附或深冷分離等手段可制得一氧化碳產(chǎn)品或一氧化碳和氫氣兩種產(chǎn)品。
催化劑裝填在反應(yīng)管內(nèi)，催化劑為CuO/ZnO/Al2O3系催化劑，以Cu為活性組份，ZnO為助劑，以Al2O3為載體，用共沉淀或浸漬法制備而得。制備的方法是用銅、鋅、鋁的硝酸鹽和銨或堿金屬的碳酸鹽共沉淀，然后經(jīng)洗滌烘干焙燒打片；將Al2O3和ZnO或單獨(dú)用Al2O3預(yù)先做成條狀或片狀載體，然后浸漬硝酸銅和硝酸鋅，經(jīng)烘干焙燒制成浸漬型催化劑。其中CuO含量為5～60％，最佳含量為10～50％；ZnO含量為1～35％，最佳含量為15～30％；Al2O3含量為10～90％，最佳含量為20～75％(均為重量百分比)。
本發(fā)明工藝采用的催化反應(yīng)器為列管式反應(yīng)器，反應(yīng)器示意圖見附

圖1。原料甲醇汽走管程，導(dǎo)熱油走殼程；通過調(diào)節(jié)導(dǎo)熱油的流量和溫度實(shí)現(xiàn)對催化劑床層的溫度控制。
本發(fā)明中反應(yīng)條件為甲醇的液空速為0.1～3.0h-1，最好是0.5～2.0h-1；反應(yīng)溫度為160℃～330℃；反應(yīng)壓力一般為0～3.0MPa，最好是0.1～1.0MPa。
甲醇分解的反應(yīng)器采用列管式反應(yīng)器，詳見附圖1。
附圖1中(1)管口1；(2)管口2；(3)管口；(4)管口4。
甲醇經(jīng)汽化過熱后，從管口(1)進(jìn)入反應(yīng)器，通過裝填催化劑的反應(yīng)管后發(fā)生分解反應(yīng)，生成一氧化碳和氫氣的混合氣由管口(2)排出。用導(dǎo)熱油控制反應(yīng)器溫度，熱導(dǎo)熱油由管口(3)進(jìn)入，經(jīng)殼層由管口(4)流出。這樣的流程安排有利于催化劑床層內(nèi)的甲醇分解反應(yīng)。分解后的產(chǎn)物中，一氧化碳含量為25～30％，經(jīng)凈化后可得一氧化碳產(chǎn)品或一氧化碳和氫氣兩種產(chǎn)品。
甲醇是產(chǎn)量僅次于乙烯和合成氨的大宗化工產(chǎn)品，隨著技術(shù)的進(jìn)步其價格一直是穩(wěn)中趨降；并且甲醇易于儲運(yùn)。因此本發(fā)明中所用原料易得；并且經(jīng)本發(fā)明的工藝配合經(jīng)過改制的反應(yīng)器制備得到的混合氣中一氧化碳的濃度高，分離后可得到較多的CO目的產(chǎn)物，經(jīng)濟(jì)效益好；同時，結(jié)合本工藝中使用的催化劑活性好，使用壽命長，工業(yè)化裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)200多小時后，無任何催化劑失活現(xiàn)象。
取上述催化劑裝入本發(fā)明的反應(yīng)器的反應(yīng)管中、反應(yīng)管尺寸為φ25mm×3mm×1200mm的不銹鋼管。運(yùn)轉(zhuǎn)前先用含氫量為0.5％的氫氮混合氣處理1小時，壓力為0.5MPa，汽空速為300h-1。然后逐漸升高溫度至250℃，氫氮混合氣中的配氫量逐漸增加到含氫量2％，至反應(yīng)器的出口和入口氫氣含量基本相同為止。
將反應(yīng)起床層溫度升至295℃。將甲醇原料汽化并過熱至290℃，并將其引入反應(yīng)器中，在液空速為1.0h-1，壓力為0.5MPa下進(jìn)行分解反應(yīng)。用常規(guī)色譜分析反應(yīng)出口產(chǎn)品氣的組成，見表1。該裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)200小時后，催化劑床層的壓降沒有明顯增加，產(chǎn)品氣組成也沒有明顯變化，說明催化劑的活性和穩(wěn)定性好。
表1*

*產(chǎn)品氣除表中組份外其余為氫氣
權(quán)利要求
1.一種利用甲醇制取一氧化碳和氫氣的工藝，采用CuO/ZnO/Al2O3系催化劑，控制甲醇的液空速為0.1～3.0h-1，反應(yīng)溫度為160℃～330℃，反應(yīng)壓力為0～3.0MPa。
2.如權(quán)力要求1所述的工藝中，其特征在于CuO/ZnO/Al2O3系催化劑是采用共沉淀浸漬法制備而得。
3.如權(quán)利要求1所述的工藝中，其特征在于催化劑中CuO的含量為5～60％，ZnO的含量為1～35％，Al2O3含量為10～90％。
4.如權(quán)利要求3所述的催化劑，其特征在于催化劑中CuO的含量為10～50％，ZnO的含量為15～30％，Al2O3含量為20～75％。
5.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于甲醇的液空速為0.5～2.0h-1。
6.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于反應(yīng)壓力最好是0.1～1.0MPa。
7.如權(quán)利要求1所述的利用甲醇制取一氧化碳和氫氣的工藝所采用的反應(yīng)器，其特征為a.所用的反應(yīng)器為列管式反應(yīng)器；b.反應(yīng)器的反應(yīng)管內(nèi)裝催化劑，原料甲醇汽走管程，導(dǎo)熱油走殼程。
8.如權(quán)力要求7所述的反應(yīng)器，其特征是通過調(diào)節(jié)殼程中導(dǎo)熱油的流量和溫度實(shí)現(xiàn)對催化劑床層溫度的控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種利用甲醇制備一氧化碳和氫氣的方法，該工藝采用CuO/ZnO/Al
文檔編號C01B3/40GK1429766SQ0114284
公開日2003年7月16日 申請日期2001年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月30日
發(fā)明者郝樹仁, 李言浩, 尹長學(xué), 程玉春, 李春祿, 梁衛(wèi)忠, 蘇旭, 王志亮 申請人:中國石化集團(tuán)齊魯石油化工公司