СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПИРТОВ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКОГО ГАЗА

2
4
1. Способ получения одного или более С-С спиртов, включающий:
(i) введение синтетического газа в первую реакционную зону, включающую по меньшей мере первый катализатор;
(ii) превращение части указанного синтетического газа в метанол с применением указанного первого катализатора;
(iii) введение синтетического газа и метанола из указанной первой реакционной зоны во вторую реакционную зону, включающую по меньшей мере второй катализатор, и
2
4
(iv) превращение по меньшей мере части указанного синтетического газа и метанола, введенных в указанную вторую реакционную зону, с применением указанного второго катализатора с получением потока продуктов, включающего один или более С-С спиртов.
2
4
2. Способ по п.1, где указанные С-С спирты включают этанол.
2
4
3. Способ по п.1, где указанные С-С спирты включают 1-пропанол.
2
4
4. Способ по п.1, где указанные С-С спирты включают 1-бутанол.
2
2
2
2
4
2
5. Способ по п.1, где указанный синтетический газ, введенный в указанную первую реакционную зону, имеет начальное соотношение Н/СО, превращение синтетического газа в метанол в указанной первой реакционной зоне приводит к тому, что указанный синтетический газ, введенный в указанную вторую реакционную зону, имеет второе соотношение Н/СО, а указанное второе соотношение H/CO обеспечивает повышенный выход одного или более С-С спиртов в указанной второй реакционной зоне, по сравнению с выходом, который могло бы обеспечить указанное начальное соотношение Н/СО.
2
2
6. Способ по п.5, где указанное второе соотношение Н/СО ниже, чем начальное соотношение Н/СО.
2
4
7. Способ по п.1, дополнительно включающий введение добавочного метанола в указанную вторую реакционную зону и превращение по меньшей мере части указанного добавочного метанола, введенного в указанную вторую реакционную зону, в один или более С-С спиртов с применением указанного второго катализатора.
8. Способ по п.7, где по меньшей мере часть указанного добавочного метанола, введенного в указанную вторую реакционную зону, перед этим извлекают из указанного потока продуктов.
2
4
9. Способ по п.1, дополнительно включающий введение добавочного синтетического газа, который не является непрореагировавшим синтетическим газом из указанной первой реакционной зоны, в указанную вторую реакционную зону и превращение по меньшей мере части указанного добавочного синтетического газа, введенного в указанную вторую реакционную зону, в один или более C-C спиртов с применением указанного второго катализатора.
10. Способ по п.1, дополнительно включающий извлечение синтетического газа из указанного потока продуктов и направление извлеченного синтетического газа на повторное использование через по меньшей мере одну из указанных реакционных зон.
2
3
2
3
2
3
2
11. Способ по п.1, где указанный первый катализатор включает вещество, выбранное из группы, состоящей из ZnО/СrО, Cu/ZnO, Cu/ZnO/AlO, Cu/ZnO/CrO, Сu/ThО, Co/S, Mo/S, Co/Mo/S, Ni/S, Ni/Mo/S, Ni/Co/Mo/S и любого из вышеупомянутых веществ в сочетании с Мn и/или V, и где указанный первый катализатор, возможно, включает основный промотор.
2
3
2
3
2
3
2
2
2
12. Способ по п.1, где указанный второй катализатор включает вещество, выбранное из группы, состоящей из ZnО/СrO, Cu/ZnO, Cu/ZnO/AlO, CuO/CoO, CuO/CoO/AlO, Co/S, Mo/S, Co/Mo/S, Rh/Ti/SiO, Rh/Mn/SiO, Rh/Ti/Fe/Ir/SiO, Rh/Mn/MCM-41, Ni/S, Ni/Mo/S, Ni/Co/Mo/S и любого из вышеупомянутых веществ в сочетании с Мn и/или V, и где указанный второй катализатор, возможно, включает основный промотор.
13. Способ по п.1, где указанный первый катализатор и указанный второй катализатор имеют по существу одинаковый исходный состав.
14. Способ по п.1, где как указанная первая реакционная зона, так и вторая реакционная зона расположены в одном реакторе.
2
4
15. Способ получения одного или более C-C спиртов, включающий:
(i) введение первого количества синтетического газа в первую реакционную зону, включающую по меньшей мере первый катализатор;
(ii) превращение по меньшей мере части указанного первого количества синтетического газа в метанол с применением указанного первого катализатора;
(iii) введение указанного метанола во вторую реакционную зону, включающую по меньшей мере второй катализатор;
(iv) введение второго количества синтетического газа в указанную вторую реакционную зону и
2
4
(v) проведение реакции по меньшей мере части указанного метанола, введенного в указанную вторую реакционную зону, с по меньшей мере частью указанного второго количества синтетического газа с применением указанного второго катализатора с образованием потока продуктов, включающего один или более C-C спиртов.
16. Способ по п.15, где указанное второе количество синтетического газа включает синтетический газ, который не прореагировал в указанной первой реакционной зоне.
17. Способ по п.15, где указанное второе количество синтетического газа включает синтетический газ, который был отделен от потока продуктов и направлен на повторное использование.
18. Способ по п.15, где указанное второе количество синтетического газа включает добавочный синтетический газ, который не вводили в указанную первую реакционную зону.
19. Способ по п.15, где указанное второе количество синтетического газа включает синтетический газ, образованный из метанола в указанной первой реакционной зоне.
2
3
2
3
2
з
2
20. Способ по п.15, где указанный первый катализатор включает вещество, выбранное из группы, состоящей из ZnO/CrO, Cu/ZnO, Cu/ZnO/AlO, Сu/ZnО/СrO, Cu/ThO, Co/S, Mo/S, Co/Mo/S, Ni/S, Ni/Mo/S, Ni/Co/Mo/S и любого из вышеупомянутых веществ в сочетании с Мn и/или V, и где указанный первый катализатор, возможно, включает основный промотор.
2
3
2
3
2
3
2
2
2
21. Способ по п.15, где указанный второй катализатор включает вещество, выбранное из группы, состоящей из ZnO/CrO, Cu/ZnO, Cu/ZnO/AlO, CuO/CoO, СuО/СоО/АlО, Co/S, Mo/S, Co/Mo/S, Rh/Ti/SiO, Rh/Mn/SiO, Rh/Ti/Fe/Ir/SiO, Rh/Mn/MCM-41, Ni/S, Ni/Mo/S, Ni/Co/Mo/S и любого из вышеупомянутых веществ в сочетании с Мn и/или V, и где указанный второй катализатор, возможно, включает основный промотор.
22. Способ по п.15, где указанная первая реакционная зона расположена в первом реакторе, указанная вторая реакционная зона расположена во втором реакторе, а выходящий поток из указанного первого реактора включает синтетический газ, который вводят из указанной первой реакционной зоны в указанную вторую реакционную зону, дополнительно включающий отделение от указанного выходящего потока по меньшей мере части указанного метанола, полученного в указанной первой реакционной зоне.
23. Способ по п.15, где как указанная первая реакционная зона, так и вторая реакционная зона расположены в одном реакторе.
24. Способ по п.15, где указанный первый катализатор и указанный второй катализатор имеют по существу одинаковый исходный состав.
2
4
25. Способ по п.15, где указанные один или более С-С спирты выбраны из группы, состоящей из этанола, 1-пропанола и 1-бутанола.
2
2
2
2
26. Способ по п.1 или 15, дополнительно включающий введение добавочного или повторно используемого СО в указанную первую реакционную зону, где по меньшей мере часть указанного СO вступает в реакцию с присутствующим H с образованием метанола, полученного из CO.
2
2
4
27. Способ по п.26, где по меньшей мере часть указанного метанола, полученного из CO, превращают в один или более C-C спиртов в указанной второй реакционной зоне.
2
28. Способ по п.26, где по меньшей мере часть указанного метанола, полученного из CO, превращают в этанол в указанной второй реакционной зоне.
n+m
29. Способ получения C спирта, включающий:
(i) введение синтетического газа в первую реакционную зону, включающую по меньшей мере первый катализатор;
n
(ii) превращение части указанного синтетического газа в С спирт с применением указанного первого катализатора;
n
(iii) введение синтетического газа и указанного С спирта из указанной первой реакционной зоны во вторую реакционную зону, включающую по меньшей мере второй катализатор, и
n
n+m
(iv) превращение по меньшей мере части указанного синтетического газа и указанного С спирта, введенных в указанную вторую реакционную зону, с применением указанного второго катализатора с получением потока продуктов, включающего указанный C спирт,
где n выбрано из чисел от 1 до 5 и
где сумма n+m выбрана из чисел от 2 до 10.
n
n
30. Способ по п.29, дополнительно включающий превращение по меньшей мере части указанного синтетического газа и указанного С спирта, введенных в указанную вторую реакционную зону, с применением указанного второго катализатора с получением потока продуктов, включающего спирт, в котором число атомов углерода по меньшей мере на единицу меньше, чем в указанном С спирте, где n выбрано из чисел от 2 до 5.
31. Способ очистки одного или более спиртов, выбранных из группы, состоящей из метанола, этанола, пропанола и бутанола, включающий стадии (а) сушки исходной смеси, включающей метанол, этанол, пропанол, бутанол и воду, с получением промежуточного продукта; а затем (b) перегонки указанного промежуточного продукта с получением одного или более очищенных спиртов.
32. Способ по п.31, где количество этанола в указанной исходной смеси составляет от приблизительно 25 мас.% до приблизительно 95 мас.%.
33. Способ по п.31, где количество метанола в указанной исходной смеси составляет от приблизительно 0,1 мас.% до приблизительно 50 мас.%.
34. Способ по п.31, где количество воды в указанной исходной смеси составляет от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 50 мас.%.
35. Способ по п.31, где количество воды в указанном промежуточном продукте составляет менее приблизительно 5 мас.%.
36. Способ по п.35, где указанное количество указанной воды в указанном промежуточном продукте составляет менее приблизительно 0,5 мас.%.
37. Способ по п.31, где на стадии (а) удаляют по меньшей мере 75% воды, присутствующей в указанной исходной смеси.
38. Способ по п.37, где на стадии (а) удаляют по меньшей мере 95% воды, присутствующей в указанной исходной смеси.
39. Способ по п.31, где стадия (а) включает пропускание указанной исходной смеси через мембрану.
40. Способ по п.39, где указанная мембрана представляет собой цеолитовую мембрану.
41. Способ по п.31, где стадия (а) включает пропускание указанной исходной смеси через осушающее вещество.
2
3
2
4
4
42. Способ по п.41, где указанное осушающее вещество выбирают из группы, состоящей из SiO, CaO, СаСО, CaCl, CuSO и CaSO.
43. Способ по п.31, где стадия (а) включает пропускание указанной исходной смеси через молекулярное сито.
44. Способ по п.43, где эффективный размер пор указанного молекулярного сита составляет менее приблизительно 0,5 нм (5 Е).
45. Способ по п.44, где эффективный размер пор указанного молекулярного сита составляет менее приблизительно 0,3 нм (3 Е).
46. Способ по п.31, где один из указанных очищенных спиртов представляет собой этанол.
47. Способ по п.31, где один из указанных очищенных спиртов представляет собой 1-пропанол.
48. Способ по п.31, где один из указанных очищенных спиртов представляет собой 1-бутанол.
49. Способ по п.31, где посредством указанной перегонки получают очищенный продукт, включающий метанол, и очищенный продукт, включающий этанол.
50. Способ по п.31, где посредством указанной перегонки получают очищенный продукт, включающий метанол, очищенный продукт, включающий этанол, и очищенный продукт, включающий 1-пропанол.
51. Способ по п.46, где концентрация этанола в указанном очищенном этаноле составляет от приблизительно 95 мас.% до приблизительно 99,9 мас.%.
52. Способ по п.46, где указанный очищенный этанол удовлетворяет требованиям стандарта ASTM D4806-07a для топливного этанола.
53. Способ по п.31, дополнительно включающий применение указанных одного или более очищенных спиртов, по меньшей мере частично, в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания.
54. Способ по п.31, дополнительно включающий сочетание указанных одного или более очищенных спиртов с по меньшей мере одним другим углеводородом, посредством чего создают смесь жидких топлив.
55. Способ по п.54, дополнительно включающий применение указанной смеси жидких топлив, по меньшей мере частично, в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания.
56. Способ получения очищенного спирта, выбранного из группы, состоящей из метанола, этанола, пропанола и бутанола, включающий стадии:
(a) удаления летучих компонентов из углеродсодержащего исходного материала для получения газовой фазы и твердой фазы в устройстве для удаления летучих компонентов;
(b) пропускания указанной газовой фазы и указанной твердой фазы через нагретый реакционный сосуд для получения синтетического газа;
(c) превращения указанного синтетического газа в смесь, включающую этанол, метанол, пропанол, бутанол и воду;
(d) сушки указанной смеси с получением промежуточного продукта и
(e) перегонки указанного промежуточного продукта с получением очищенного спирта.
57. Способ по п.56, где количество воды в указанном промежуточном продукте составляет менее приблизительно 5 мас.%.
58. Способ по п.56, где указанное количество воды в указанном промежуточном продукте составляет менее приблизительно 0,5 мас.%.
59. Способ по п.56, где на стадии (d) снижают количество воды в указанной смеси по меньшей мере на 95%.
60. Способ по п.56, где стадия (d) включает пропускание указанной смеси через цеолитовую мембрану.
61. Способ по п.56, где стадия (d) включает пропускание указанной смеси через осушающее вещество.
62. Способ по п.56, где стадия (d) включает пропускание указанной смеси через молекулярное сито.
63. Устройство для получения очищенного спирта, выбранного из группы, состоящей из метанола, этанола, пропанола и бутанола, включающее:
(a) средство для удаления летучих компонентов из углеродсодержащего исходного материала для получения газовой фазы и твердой фазы в устройстве для удаления летучих компонентов;
(b) средство для пропускания указанной газовой фазы и указанной твердой фазы через нагретый реакционный сосуд для получения синтетического газа;
(c) средство для превращения указанного синтетического газа в смесь, включающую этанол, метанол, пропанол, бутанол и воду;
(d) средство для сушки указанной смеси для получения промежуточного продукта и
(e) средство для перегонки указанного промежуточного продукта для получения очищенного спирта,
причем указанное устройство сконструировано таким образом, что указанная сушка происходит до указанной перегонки.
64. Устройство по п.63, где средство (d) включает цеолитовую мембрану.
65. Устройство по п.63, где средство (d) включает осушающее вещество.
66. Устройство по п.63, где средство (d) включает молекулярное сито, эффективный размер пор которого составляет менее приблизительно 0,5 нм (5 Е).
67. Устройство по п.63, где эффективный размер пор указанного молекулярного сита составляет менее приблизительно 0,3 нм (3 Е).