(57)【要約】  メタノールを製造するための方法および装置であって、これは加熱された炭化水素含有ガスと酸素含有ガスを反応器内で反応させ、相対的に冷たい炭化水素含有ガスを添加し、加熱された炭化水素含有ガスと酸素含有ガスとの混合物と直接混合し、ホルムアルデヒドが形成された後に反応器内でのホルムアルデヒド分解を防止し、メタノールとホルムアルデヒドを含む生成物流れを提供し、生成物流れから炭化水素含有ガスへ熱を移動させ、炭化水素含有ガスを加熱することを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含むメタノールの製造方法：
炭化水素含有ガスを加熱し、加熱した炭化水素含有ガスを反応器へ供給すること；
反応器へ酸素含有ガスを供給すること；
酸素含有ガスの酸素により加熱した炭化水素含有ガスの酸化を反応器内で行うこと；
反応器内へ比較的冷たい炭化水素含有ガスを供給し、加熱された炭化水素含有ガスと酸素含有ガスの混合物と直接混合し、ホルムアルデヒドが形成された後の反応器内でのホルムアルデヒドの分解を禁止し、メタノールとホルムアルデヒドを含む生成物流れを提供すること；および
生成物流れから炭化水素含有ガスに熱を移動し、炭化水素含有ガスを加熱すること。
【請求項２】
酸化は触媒を使用しない部分酸化であり、混合物が本質的に均質である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
生成物流れから炭化水素含有ガスへの熱の移動が少なくとも部分的に炭化水素含有ガスを加熱し、その後更に加熱されて加熱された炭化水素含有ガスを提供する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
反応器の熱交換部分内、反応器の下流の外部熱交換器内、またはその両方の内で、生成物流れから炭化水素含有ガスへ熱が移動される、請求項１記載の方法。
【請求項５】
反応器の熱交換部分が反応器の下流の部分を構成する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
反応器の熱交換部分は、反応器の少なくとも１つの部分を取り囲む熱交換器を含む、請求項４記載の方法。
【請求項７】
反応器への冷炭化水素含有ガスの供給は、メタノールとホルムアルデヒドの形成が本質的に完了した段階で、反応器へ冷炭化水素含有ガスを供給することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
冷炭化水素含有ガスの供給は、冷炭化水素含有ガスの量を調節し、反応器内のホルムアルデヒドの分解の程度を規制することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
生成物流れは比較的高い揮発性の成分および比較的低い揮発性の成分を含み、該高い揮発性の成分および低い揮発性の成分が互いに分離される、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
比較的高い揮発性の成分が生成物流れのホルムアルデヒドの少なくとも一部を含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
高い揮発性の成分が実質的にすべてのホルムアルデヒドを含み、低い揮発性の成分がメタノール、エタノールおよび水を含み、引き続く処理が比較的純粋なメタノール流れを提供する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
比較的低い揮発性の成分は、生成物流れのホルムアルデヒドの少なくとも一部を含む、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
低い揮発性の成分は実質的にすべてのホルムアルデヒドを含み、引き続く処理がより低い揮発性の成分からホルムアルデヒドを分離し、比較的純粋なホルムアルデヒドを提供し、
また、任意に、引き続く処理が比較的純粋なメタノールを提供する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
比較的冷たい炭化水素含有ガスは加熱された炭化水素含有ガスより冷たい、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
以下を含むメタノールを製造するための装置：
反応器；
反応器へ炭化水素含有ガスを供給するための第１の炭化水素含有ガス供給手段；
反応器への酸素含有ガス供給手段であって、その結果、反応器内で、酸素含有ガスの酸素で加熱した炭化水素含有ガスの酸化反応を起こす手段；
反応器内へ冷炭化水素含有ガスを供給するための、第一の炭化水素含有ガス供給手段の下流にある、第２の炭化水素含有ガス供給手段であって、冷炭化水素含有ガスが炭化水素含有ガスと酸素含有ガスの混合物と直接混合され、ホルムアルデヒドおよびメタノールを含む生成物流れを生成する手段；および
生成物流れから第一の供給手段によって供給される炭化水素含有ガスに熱を移動するための熱交換手段。
【請求項１６】
反応器へ供給される前に炭化水素含有ガスを予備加熱するための、熱交換手段と反応器の間に配置されたヒーターをさらに含む、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
熱交換手段は、反応器の熱交換部分、外部熱交換器あるいは両方を含む、請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
熱交換手段は、反応器の下流の外部熱交換器を含む、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
反応器の熱交換部分が反応器の下流の部分を構成する、請求項１７記載の装置。
【請求項２０】
反応器の熱交換部分が反応器の少なくとも１部分を取り囲む熱交換器を含む、請求項１７記載の装置。
【請求項２１】
メタノールとホルムアルデヒドの形成が本質的に完了する反応器の場所に、第２の供給手段が配置される、請求項１５記載の装置。
【請求項２２】
制御手段が、１つ以上のオペレーティングパラメータに基づいて第２の供給手段を調節する、請求項１５記載の装置。
【請求項２３】
１つ以上のパラメーターが温度を含む、請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
生成物流れの比較的高い揮発性の成分からの分離のために、生成物流れの比較的低い揮発性の成分を凝縮するコンデンサーを含む、請求項１５記載の装置。
【請求項２５】
コンデンサーの下流にホルムアルデヒド精留塔を含む、請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
コンデンサーの下流にメタノール精留塔を含む、請求項２４記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の背景技術
本発明はメタノールを生産するための方法および装置に関する。
【０００２】
メタンをメタノールへ変換するための方法および装置は公知である。たとえばＫａｒａｖａｅｖ  Ｍ  ．Ｍ．，Ｌｅｏｎｏｖ  Ｂ．Ｅ．ら、”Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ’”，Ｍｏｓｃｏｗ，”Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ”１９８４，７２−１２５頁に開示されているように、メタンの合成ガス（ＣＯとＨ２の混合物）への気相変換と、引き続くメタノールへの接触転化を行なうことは公知である。しかしながら、このプロセスを実現するために、複雑な機器を提供すること、ガス純度への高い要求を満足させること、合成ガスを得ることおよびその純化のために大量のエネルギーを費やすことが必要とされ、さらにプロセスはかなりの数の断続的な工程を有することが必要である。また、２０００ｔ／日未満の能力の、中程度および小規模の企業については、それは効率的ではない。
【０００３】
２００−５００℃に加熱された、２．１５ＭＰａの圧力下の炭化水素を含むガス、および酸素含有ガスを混合室への別々な供給、引き続くメタンの１−４体積％の酸素濃度で、試薬（金属酸化物触媒、より高いガス炭化水素、または酸素含有組成物、冷酸化剤）の補足導入を伴うメタンの不完全な酸化工程、熱交換器内での反応混合物の冷却、パーシャルコンデンサー内での液体反応生成物からのメタノールの分離、反応器インプットへのガス状廃棄物の供給を含むメタノールの製造方法は、ロシア特許２，０４９，０８６に開示されているように公知である。しかしながら、この方法は触媒または追加の試薬の使用を要求し、また反応ガスの極度の加熱を要求する。それは、メタノール収率の減少および煤煙形成の増加する可能性に結びつく。
【０００４】
炭化水素含有ガス（典型的には天然ガス）および酸素含有ガス（空気または酸素）のミキサーへ別々の供給を含むメタノールのさらなる製造方法も公知である。この混合物は引き続いて触媒を使用しないで３００−５００℃の温度で最大１０００秒で、１−１０ＭＰａの圧力での気相不完全酸化のために非触媒反応器内に供給され、最初の炭化水素含有ガスと混合するために未反応メタンを含む廃反応ガスを第一の反応器または第一の反応器と接続されている第二の反応器に戻す。この方法は英国特許２，１９６，３３５  Ａに開示されている。この方法は、メタノールの高い収率を提供する。しかしながら、著しく長い反応時間、および比較的低いパス当たりの転化率(反応器の一回の通過当たり５−１５％のメタンが反応する)のために、この方法の効率は低い。
【０００５】
炭化水素含有ガスと酸素含有ガスの、３７０−４５０℃、５−１０ＭＰａの圧力での別々の供給、および反応器内の０．２−０．２２秒の接触時間での酸化によるメタノールの製造方法は公知である。また加熱された反応混合物の３３０−３４０℃への冷却と、メタノールの反応器内への導入はソビエト特許１，４６９，７８８に開示されている。中間の凝縮をすることなく反応混合物を冷却し、反応器内に配置された多段熱交換器内で３８０−４００℃で分離し、引き続いて酸化の２−３工程に混合物を供することは、ソビエト特許１，３３６，４７１に開示されている。最初のケースでは、追加の消費およびメタノールの第２の分離が必要であり、これは避けられないロスに結びつく。また、第２のケースでは、追加の冷却剤がその内部に循環される追加の冷却ループを提供することが必要である。
【０００６】
次々に配置され配管で接続された複数のユニットを含み、混合室は炭化水素含有ガスおよび、空気または酸素の別々のソースに接続され、反応器は不活性材料で作られ、反応器内に供給された混合物内のメタンと過剰圧力下での不完全酸化するための加熱要素を有し、反応生成物からのメタノールの分離のためのコンデンサーおよびパーシャルコンデンサを有し、最初の炭化水素含有ガスを供給するための配管を有する再循環されたガス状の反応生成物のための容器、または混合室を有するメタノールの製造装置は、英国特許２，１９６，３３５  Ａに開示されているように公知である。しかしながら、反応器中の反応物の長い存在時間は、装置の効率を低減し、プロセスを産業上において実際には許容しがたくする。
【０００７】
本発明に近い装置はロシア特許２，１６２，４６０に開示される。それは、炭化水素含有ガスのソース、ガスを圧縮し加熱するためのコンプレッサーおよびヒーター、およびコンプレッサーを有する酸素含有ガスのソースを含む。それはさらに、交互に混合ゾーンおよび反応ゾーンを有する連続的に配置された反応器および、反応器の第一の混合ゾーンに炭化水素含有ガスを供給する手段、それぞれの混合ゾーンに酸素含有ガスを供給する手段、反応混合物を冷却するための伝熱式熱交換器を有し、ヒーター内に入る加熱された炭化水素含有ガスの冷炭化水素含有ガスの流れにより壁を介して冷却し、冷却コンデンサー、液体生成物と廃ガスの分離と引き続くメタノールの分離のためのパーシャルコンデンサー、および廃酸素含有生成物の反応器の第一の混合ゾーン内への供給のためのパイプラインを含む。
【０００８】
この装置では、しかしながら、熱交換器の固有の制限のために、炭化水素含有ガスの酸化の大きな発熱反応の熱の速い除去を提供することは可能ではない。これは、供給される炭化水素含有ガスの量を低減する必要に結びつく。そして、それは炭化水素含有ガスの転化度を低下する。さらに、酸化剤として酸素を使用しても、内部での炭素酸化物の濃度の急激な上昇のために、炭化水素含有ガスの効率的な再循環を提供することが不可能である。供給された酸素の有意な部分は、ＣＯのＣＯ２への酸化のために消費され、それは最初の炭化水素含有ガスの転化度を更に低下させ、反応混合物のさらなる過熱を提供する。装置はさらに、蒸気で液体生成物を精留する工程を提供するために、最初の炭化水素含有ガスの追加の量の燃焼を要求する。それぞれの反応器の後に液体生成物の分離のためにガス−液体混合物を冷却し、次の反応器の前に加熱するので、装置は本質的に複雑であり、ユニットの数は増加し、追加のエネルギーが浪費される。
【０００９】
メタノールを生産するためのさらなる方法および装置がロシア特許２，２００，７３１に開示されている。ここでは圧縮され加熱された炭化水素含有ガスおよび圧縮された酸素含有ガスが連続的に配置された反応器の混合領域に導入され、反応混合物を水凝縮物で冷却することにより制御された熱ピックアップを行いつつ反応が行われ、スチームが得られ、反応混合物の冷却の程度は、逸失スチームのパラメーターによって規制される。逸失スチームは液体生成物精留工程で使用される。
【００１０】
たとえば米国特許２，１９６，１８８；２，７２２，５５３；４，１５２，４０７；４，２４３，６１３；４，５３０，８２６；５，１７７，２７９；５，９５９，１６８および国際公開ＷＯ  ９６／０６９０１のような他の文献が炭化水素の変換のためのさらなる解決策を示す。
既存のメタノールの製造方法および装置はさらに改良できると考えられる。
【００１１】
発明の要約
既存の方法および装置を一層改善する、メタノールの製造方法および装置の提供が本発明の目的である。
【００１２】
ガスおよびガスコンデンセートデポジットに対して直接使用できるメタノールの製造方法および装置であって、すべてのガスの顧客、たとえば粉体プラント、ガス配給者、ガスリデューシングステーション、化学品製造設備などで使用できる製造方法および装置の提供は本発明の目的である。
【００１３】
これらの目的および以下の記載から明らかになる目的を達成するために、本発明の一つの態様は、簡潔に言えば、反応器に炭化水素含有ガスを供給し、反応器に酸素含有ガスを供給する工程；該酸素含有ガスの酸素により、前記の加熱された炭化水素含有ガスの酸化を反応器の中で行う工程；および反応の後期段階に反応器へ冷炭化水素含有ガスを供給して、該加熱された炭化水素含有ガスと該酸素含有ガスの混合物と直接混合し、メタノールおよびホルムアルデヒドを生産する工程を含む。
【００１４】
本発明の別の態様は、炭化水素含有ガスと酸素含有ガスを受容し、反応させる反応器を有し、該加熱された炭化水素含有ガスを該酸素含有ガスの酸素による酸化を反応器内で行う；また反応の後期段階に反応器へ冷炭化水素含有ガスを供給するための手段を含み、冷炭化水素含有ガスは該加熱された炭化水素含有ガスと該酸素含有ガスの混合物と直接混合され、メタノールおよびホルムアルデヒドを生産する。
【００１５】
本発明によれば、加熱された炭化水素含有ガスおよび空気は、反応ゾーンへ、あるいは反応器へ供給され、炭化水素含有ガスの気相酸化が、反応ゾーン内で、高温および加圧下で行なわれる。反応混合物は抽出の前に冷却され、冷却された反応混合物は廃ガスと液体生成物に分離され、該液体生成物は精留され、メタノールが分離される。廃ガスは回収され、液体は精留されてホルムアルデヒドを生成する。冷炭化水素含有ガスが反応器の規制ゾーンに供給され、たとえば７０−９０℃反応温度を低下させ、それにより製造と、メタノールとホルムアルデヒドの製造の相対量の比率の再分配を行う。
その反応は、水素化触媒の非存在下で、部分的な燃焼によって均質相中で行なわれる。
【００１６】
規制ゾーンに加熱されていない炭化水素含有ガスの導入のためのデバイスが提供され、主流と乱流混合する手段により反応混合物を冷却する。
分離の前に反応混合物を最終的に冷却するデバイスは、反応器に接続されたガス−液体熱交換器、パーシャルコンデンサー、ホルムアルデヒドとメタノールの精留ユニット、冷却のためのデバイスを含むことができ、それらは順に配置される。
反応ゾーンの内壁は、反応混合物に不活発な材質で被覆することができる。反応器には、反応ゾーンの温度のコントロール、および規制ゾーンでのコントロールおよび規制のためのデバイス、例えば熱電対を導入するための熱ポケットを提供することができる。
【００１７】
本発明の好ましい実施態様によれば、反応器の入口に要求される温度は、たとえば管状のオーブンの中で、必要とされる温度への炭化水素含有ガスの加熱により提供される。
本発明の好ましい実施態様によれば、導入ラインに配置された導入デバイスおよび温度調整弁により、規制ゾーン内の温度の低下のために冷炭化水素含有ガスの導入を行なうことができる。
【００１８】
本発明の好ましい実施態様によれば、ガス−液体熱交換器中の反応混合物の冷却中に、精留塔への流入物の精留を行なうための所望の温度まで熱がホルムアルデヒド精留塔へ供給された未精製液体の流れに熱が伝えられる。製品ガス流れの最終的な冷却は、冷却機の中で行なわれる。その後、冷やされたガスはパーシャルコンデンサーへ供給され、その中で、メタノール、ホルムアルデヒド、エタノールおよび水を含む未精製液体から乾燥ガスが分離される。未精製液体は、１００−１２０℃の温度で熱交換器を通って精留塔へ供給される。カラムのトップの温度は７０−７５℃である。カラム内の圧力は０．２ＭＰａまでである。最大９６％の濃度のホルムアルデヒドは貯蔵あるいは一層の処理に供される。メタノール、エタノールおよび水を含んでいる残留物は、最大８０℃のトップ温度のメタノール精留塔へ供給される。最終生成物は貯蔵されるかあるいは一層の処理に供される。
【００１９】
別法として、ホルムアルデヒドはパーシャルコンデンサーの中でメタノール生成物流れから分離することができる。その後、ホルムアルデヒドをガス流れに残すことにより、生成物流れはメタノール、エタノールおよび水を含む液体となる。この場合、パーシャルコンデンサーを出る液体の流れは、プロセスのホルムアルデヒド精留部分を回避し、任意にガス−液体熱交換器を通った後にメタノール精留塔に入ることができる。
【００２０】
反応器中の反応混合物の存在時間は、１．２秒である。誘導の期間は、この時間のおよそ７０％である。また、その後、混合物の著しい温度増加が起こる。排出ガス中のメタノールの含有量は、その高い安定性のために４０％であり、ホルムアルデヒドの含有量は４％である。最終生成物中のホルムアルデヒドの部分を８−１３％に増加させるために、規制ゾーンへの冷炭化水素含有ガスの注入により反応の０．７−１．４秒の誘導期間の後に、ジャンプした瞬間に、反応の温度は７０−８０℃減少される。  
【００２１】
反応の温度が３７０℃から４５０℃まで変化する時、アルデヒドの含有量は５％から１３％に増加し、有機酸の含有量は０．５％から０．７％に増加する。メタノールとホルムアルデヒドを含む液体の有機生成物に関して最大に近い選択性は、最初のガス混合物中での２−２．８％での酸素濃度で維持される。
【００２２】
本発明によれば、廃ガスはプロセス内のガス調製のための装置内に戻され、ガスの作業性および品質の変化は無視できる。さらに、装置がガス発電所に設けられた場合、返されたガスは本質的にそのカロリー量を変化させない。
装置はエコロジー的に清潔で、有害廃棄物を生産しない。対照的に、既知の装置では、装置の能力が１年当たり６００万トンである場合、ホルムアルデヒド混合物を１年当たり最大３００万トン燃焼することが必要である。
【００２３】
本発明の特徴と考えられる新規な特徴は、請求の範囲において特に述べられる。本発明それ自体は、その構成および操作方法の両方について、さらに追加の目的およびそれらの効果について、以下の具体的な例と図面から理解されるだろう。
【００２４】
図面の簡単な説明
図１は、本発明にかかるメタノールを生産するための装置の反応器を示す概略図である；
図２Ａは、本発明にかかる、反応器および他のデバイスを含むメタノールの生産のための装置を示す図である；
図２Ｂは、本発明の異なる態様の、反応器および他のデバイスを含むメタノールの生産のための装置を示す図である；
図２Ｃは、本発明のさらなる異なる態様の、反応器および他のデバイスを含むメタノールの生産のための装置を示す図である；
図３および４は、先行技術および本発明における、反応の間の酸素、ホルムアルデヒドおよびメタノールの濃度を示す図である。
【００２５】
好ましい実施態様の記載
本発明にかかるメタノールを生産するための装置は、図１に示される反応器を含み、該反応器は参照数字１で全体として示される。反応器では、炭化水素含有ガスの気相酸化が行なわれる。反応器１は反応ゾーン２を有し、加熱された炭化水素含有ガスを導入するためのデバイス３、および例えば空気である酸素含有ガスを導入するためのデバイス４が設けられる。
【００２６】
反応器はさらに規制ゾーン５を有し、装置の操作中に反応温度を低減するために、冷炭化水素含有ガスを導入するためのデバイス６が提供される。さらに、反応器１にはたとえば熱電対が提供される、対応するゾーンでの温度のコントロールおよび規制のために熱ポケット７が設けられる。
【００２７】
図２Ａから理解されるように、装置は分離前に反応混合物を冷却するためのデバイスを有し、これはガス−液体熱交換器８および冷却機９、並びに冷ガス供給のレギュレーター１０を有する。ガス−液体熱交換器８は精留ユニットと接続され、特には精留塔１１およびパーシャルコンデンサー１２と接続される。精留塔１１は冷却機１３に接続され、それは容器１４と接続される。ホルムアルデヒドは、ポンプ２１により容器１４から貯蔵あるいは一層の処理に供される。
【００２８】
反応器１は圧搾空気の供給用のコンプレッサー１５および、炭化水素含有ガスの加熱のためのオーブン１６と接続される。装置は、さらにメタノール精留用のユニットを有し、これは精留塔１７、冷却機１８および容器１９を有し、該容器からメタノールは貯蔵あるいは一層の処理に供される。
【００２９】
操作においては、たとえばメタン含有量が最大９８％である炭化水素含有ガスがガス製造設備または他の任意のソース２０からオーブン１６に供給され、その内部で４３０−４７０℃に加熱される。その後、加熱された炭化水素含有ガスは、反応器１の反応ゾーン２へ供給される。たとえば８ＭＰａで、１−２．５％の酸素を含む圧搾空気も、反応器１の反応ゾーン２へコンプレッサー１５によって供給される。酸化反応は、反応器１の反応ゾーンで起こる。冷炭化水素含有ガス、言い換えれば加熱されていない炭化水素含有ガスの第二の流れが、反応器１の規制ゾーン５へ、導入デバイス６を通って供給される。この流れは調整装置１０によって規制される。調整装置は、既知のガス供給調整装置、調整弁あるいはその他同種のものとして形成できる。
【００３０】
装置の意図した操作モードに応じて、特にメタノールまたはホルムアルデヒドの意図した生産に応じて、排他的にメタノールを生産することが所望の場合、反応混合物は冷炭化水素含有ガスの導入のない反応器中の反応に供され、そしてホルムアルデヒドも生産することが所望の場合、冷炭化水素含有ガスが導入される。冷炭化水素含有ガスの導入によって、反応の温度はたとえば７０−９０℃低下し、分離された混合物中のホルムアルデヒドの含有量を増加させる。
【００３１】
反応混合物は、パーシャルコンデンサー１２からの未精製液体への熱の移動のために熱交換器８へ供給され、さらに冷却機９の中で冷却された後にパーシャルコンデンサー１２に温度２０−３０℃で供給される。混合物の高い揮発性のガスおよび低い揮発性の液体への分離がパーシャルコンデンサー１２の中で行なわれ、所望により未精製液体の流れの中へ少なくとも幾分かのホルムアルデヒドが凝縮できる。乾燥ガスはガスソース２０に返される。一方ガス−液体熱交換器８を通った未精製液体は精留塔１１に供給される。精留塔１１から、ホルムアルデヒドの蒸気が冷却機１３を通り、容器１４へ供給される。ホルムアルデヒドはポンプ２１によって貯蔵あるいは一層の処理に供される。ホルムアルデヒドの一部は容器１４から精留塔１１のスプレーのために供給される。
【００３２】
本発明の異なる実施態様では、反応器を出る製品ガスの冷却のために、入って来る炭化水素流れを使用する。炭化水素ソースからのガスは熱交換器２３に入いり、図２Ｂで見られるように、それは反応器を出る熱いガスを冷やす。このプロセス構成は、冷却機９の負荷を低下させる一方、同時に反応器の必要な温度まで熱くするためにファーネスに入る前の炭化水素流れを予熱する。熱交換器は反応器の内部または外部にあることができる。
【００３３】
あるいは、少なくともホルムアルデヒドのうちのいくらかはパーシャルコンデンサーの操作によって気相に残ることを許すことができる。ホルムアルデヒドがガス流れ中に残ることを許容することにより、液体のメタノール生成物流れはメタノール、エタノールおよび水を含むこととなる。この場合、パーシャルコンデンサーを出る液体の流れは、プロセスのホルムアルデヒド精留部分を回避し、図２Ｃで見られるようなガス−液体熱交換器を任意に通り抜けた後にメタノール精留塔に入ることができる。
【００３４】
本発明の方法、および本発明の装置の操作は、６，０００ｔ／年の能力を持ち、反応混合物を３０℃冷却する場合を例として示される。
【００３５】
【表１】
2009521528.tif 000002
【００３６】
図３および４は、冷却のある場合と無い場合の、反応における酸素、ホルムアルデヒドおよびメタノールの濃度を示す。図３からわかるように、ほぼ２秒後に酸素は完全に燃焼する。この瞬間、反応温度はその最大に達する；そして反応混合物中において、メタノールおよびホルムアルデヒドはそれらの比率で生産される。反応の終わりにより安定した生成物としてのメタノールは、その最大の濃度に達して、実際に安定を維持する。ホルムアルデヒドはそれほど安定していない。したがって、温度上昇とともに（酸素が完全に燃焼するまで温度は増加する）、その濃度は多少低下する。
【００３７】
図４に示された冷却のある反応では、メタノールとホルムアルデヒドの形成が完了する時に冷ガスが導入され、反応の最終期間の温度は低減され、その結果、ホルムアルデヒドは分解せず、その濃度は低下しない。メタノールが安定なままであるので、その濃度は一定のままである（表１を参照）。その一方でホルムアルデヒドの含有量は増加している（他の反応生成物の計算から）。
【００３８】
上に記述された要素の各々、あるいは２またはそれ以上が、上に記述されたタイプと異なる方法と構造において、他のタイプにおいて有用な応用を見いだすことがある。
【００３９】
本発明はメタノールを製造するための方法および装置の実施態様として例示されたが、開示されたものに限定されるものではなく、種々の改良および構造上の変更を本発明の範囲を逸脱することなく行うことができる。
【００４０】
さらなる分析をすることなく、先の記載は非常に完全に本発明の要点を明らかにする。第三者は、現在の知識の適用によって、先行技術の見地から、この発明の総括的な態様あるいは特定の態様の本質的特質を適正に構成する特徴を省略せずに、様々な応用に容易に適応させることができる。新規であり、特許として保護されることを求める発明は特許請求の範囲に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明にかかるメタノールを生産するための装置の反応器を示す概略図である；
【図２Ａ】図２Ａは、本発明にかかる、反応器および他のデバイスを含むメタノールの生産のための装置を示す図である；
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の異なる態様の、反応器および他のデバイスを含むメタノールの生産のための装置を示す図である；
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明のさらなる異なる態様の、反応器および他のデバイスを含むメタノールの生産のための装置を示す図である；
【図３】図３は、先行技術における、反応の間の酸素、ホルムアルデヒドおよびメタノールの濃度を示す図である。
【図４】図４は、本発明における、反応の間の酸素、ホルムアルデヒドおよびメタノールの濃度を示す図である。
【図１】
2009521528.tif 000003
【図２Ａ】
2009521528.tif 000004
【図２Ｂ】
2009521528.tif 000005
【図２Ｃ】
2009521528.tif 000006
【図３】
2009521528.tif 000007
【図４】
2009521528.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月24日(2008.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含むメタノールの製造方法：
炭化水素含有ガスを加熱し、加熱した炭化水素含有ガスを反応器へ供給すること；
反応器へ酸素含有ガスを供給すること；
酸素含有ガスの酸素により加熱した炭化水素含有ガスの酸化を反応器内で行うこと；
反応器内へ比較的冷たい炭化水素含有ガスを供給し、加熱された炭化水素含有ガスと酸素含有ガスの混合物と直接混合し、ホルムアルデヒドが形成された後の反応器内でのホルムアルデヒドの分解を禁止し、メタノールとホルムアルデヒドを含む生成物流れを提供すること；および
生成物流れから炭化水素含有ガスに熱を移動し、炭化水素含有ガスを加熱すること。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
さらなる分析をすることなく、先の記載は非常に完全に本発明の要点を明らかにする。第三者は、現在の知識の適用によって、先行技術の見地から、この発明の総括的な態様あるいは特定の態様の本質的特質を適正に構成する特徴を省略せずに、様々な応用に容易に適応させることができる。新規であり、特許として保護されることを求める発明は特許請求の範囲に記載される。
本発明は以下の実施態様を包含する。
実施態様１:以下の工程を含むメタノールの製造方法：
炭化水素含有ガスを加熱し、加熱した炭化水素含有ガスを反応器へ供給すること；
反応器へ酸素含有ガスを供給すること；
酸素含有ガスの酸素により加熱した炭化水素含有ガスの酸化を反応器内で行うこと；
反応器内へ比較的冷たい炭化水素含有ガスを供給し、加熱された炭化水素含有ガスと酸素含有ガスの混合物と直接混合し、ホルムアルデヒドが形成された後の反応器内でのホルムアルデヒドの分解を禁止し、メタノールとホルムアルデヒドを含む生成物流れを提供すること；および
生成物流れから炭化水素含有ガスに熱を移動し、炭化水素含有ガスを加熱すること。
実施態様２:  酸化は触媒を使用しない部分酸化であり、混合物が本質的に均質である、実施態様１記載の方法。
実施態様３:  生成物流れから炭化水素含有ガスへの熱の移動が少なくとも部分的に炭化水素含有ガスを加熱し、その後更に加熱されて加熱された炭化水素含有ガスを提供する、実施態様１記載の方法。
実施態様４:  反応器の熱交換部分内、反応器の下流の外部熱交換器内、またはその両方の内で、生成物流れから炭化水素含有ガスへ熱が移動される、実施態様１記載の方法。
実施態様５:  反応器の熱交換部分が反応器の下流の部分を構成する、実施態様４記載の方法。
実施態様６:  反応器の熱交換部分は、反応器の少なくとも１つの部分を取り囲む熱交換器を含む、実施態様４記載の方法。
実施態様７:  反応器への冷炭化水素含有ガスの供給は、メタノールとホルムアルデヒドの形成が本質的に完了した段階で、反応器へ冷炭化水素含有ガスを供給することを含む、実施態様１記載の方法。
実施態様８:  冷炭化水素含有ガスの供給は、冷炭化水素含有ガスの量を調節し、反応器内のホルムアルデヒドの分解の程度を規制することを含む、実施態様１記載の方法。
実施態様９:  生成物流れは比較的高い揮発性の成分および比較的低い揮発性の成分を含み、該高い揮発性の成分および低い揮発性の成分が互いに分離される、実施態様１記載の方法。
実施態様１０:  比較的高い揮発性の成分が生成物流れのホルムアルデヒドの少なくとも一部を含む、実施態様９記載の方法。
実施態様１１:  高い揮発性の成分が実質的にすべてのホルムアルデヒドを含み、低い揮発性の成分がメタノール、エタノールおよび水を含み、引き続く処理が比較的純粋なメタノール流れを提供する、実施態様１０記載の方法。
実施態様１２:  比較的低い揮発性の成分は、生成物流れのホルムアルデヒドの少なくとも一部を含む、実施態様９記載の方法。
実施態様１３:  低い揮発性の成分は実質的にすべてのホルムアルデヒドを含み、引き続く処理がより低い揮発性の成分からホルムアルデヒドを分離し、比較的純粋なホルムアルデヒドを提供し、
また、任意に、引き続く処理が比較的純粋なメタノールを提供する、実施態様１２記載の方法。
実施態様１４:  比較的冷たい炭化水素含有ガスは加熱された炭化水素含有ガスより冷たい、実施態様１記載の方法。
実施態様１５:  以下を含むメタノールを製造するための装置：
反応器；
反応器へ炭化水素含有ガスを供給するための第１の炭化水素含有ガス供給手段；
反応器への酸素含有ガス供給手段であって、その結果、反応器内で、酸素含有ガスの酸素で加熱した炭化水素含有ガスの酸化反応を起こす手段；
反応器内へ冷炭化水素含有ガスを供給するための、第一の炭化水素含有ガス供給手段の下流にある、第２の炭化水素含有ガス供給手段であって、冷炭化水素含有ガスが炭化水素含有ガスと酸素含有ガスの混合物と直接混合され、ホルムアルデヒドおよびメタノールを含む生成物流れを生成する手段；および
生成物流れから第一の供給手段によって供給される炭化水素含有ガスに熱を移動するための熱交換手段。
実施態様１６:  反応器へ供給される前に炭化水素含有ガスを予備加熱するための、熱交換手段と反応器の間に配置されたヒーターをさらに含む、実施態様１５記載の装置。
実施態様１７:  熱交換手段は、反応器の熱交換部分、外部熱交換器あるいは両方を含む、実施態様１５記載の装置。
実施態様１８:  熱交換手段は、反応器の下流の外部熱交換器を含む、実施態様１７記載の装置。
実施態様１９:  反応器の熱交換部分が反応器の下流の部分を構成する、実施態様１７記載の装置。
実施態様２０:  反応器の熱交換部分が反応器の少なくとも１部分を取り囲む熱交換器を含む、実施態様１７記載の装置。
実施態様２１:  メタノールとホルムアルデヒドの形成が本質的に完了する反応器の場所に、第２の供給手段が配置される、実施態様１５記載の装置。
実施態様２２:  制御手段が、１つ以上のオペレーティングパラメータに基づいて第２の供給手段を調節する、実施態様１５記載の装置。
実施態様２３:  １つ以上のパラメーターが温度を含む、実施態様２２記載の装置。
実施態様２４:  生成物流れの比較的高い揮発性の成分からの分離のために、生成物流れの比較的低い揮発性の成分を凝縮するコンデンサーを含む、実施態様１５記載の装置。
実施態様２５:  コンデンサーの下流にホルムアルデヒド精留塔を含む、実施態様２４記載の装置。
実施態様２６:  コンデンサーの下流にメタノール精留塔を含む、実施態様２４記載の装置。
【国際調査報告】
2009521528.tif 000009