-
8/18/2019 Us 3950369
1/5
United
S t a t e s Patent 1 1 9 1
1 1 1 1
3 , 9 5 0 , 3 6 9
G e n t
[ 4 5 ]
A p r . 1 3 , 1 9 7 6
[54]
METHANOL PRODUCTION 3 , 0 6 4 , 0 2 9 11/1962 White . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260/4 4 95
3,186,145
6 / 1 9 6 5 Pelton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 0 / 4 4 9 . 5
[ 7 5 ] I n v e n t o r :
Ala“
Edward
Alfm'd
Gem’ 3 , 3 2 6 , 9 5 6
6 / 1 9 6 7
D a v i e s
e t
a 1 .
. . . . . . . . . . . . . .
. .
2 6 0 / 4 4 9 . 5
Stockton-“Tees, England
3,501,516 3/1970
P a r r i s h
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .
260/449.5
[ 7 3 ] A s s i g n e e z
Imperial
Chemical I n d u s t r i e s 3 , 5 3 1 , 2 6 6 9 / 1 9 7 0 C h e r n o f f . . . . . . . 2 6 1 1 / 4 4 9 5
Limited, Lond on’ England 3 , 5 9 7 , 4 6 5 8 / 1 9 7 1 Karo?an
e t
a 1 . . . . . . . . . . . . . . . .
. .
2 6 0 / 4 4 9 . 5
[ 2 2 ] F i l e d : M a r . 2 8 ’ 1 9 7 4 FOREIGN P ATENTS OR PPLICATIONS
1 ,489 ,6 82 6 / 1 9 6 7 F r a nc e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 6 0 / 4 4 9 . 5
[ 2 1 ]
Appl- No: 455,722 3 0 2 , 2 9 7
1 2 / 1 9 2 8 U n i t e d
Kingdom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 / 3 4
R e l a t e d US. A p p l i c a t i o n Data _ OTHER PUBLICATIONS
[ 6 3 ] C o n t i n u a t i o n o f
S e r .
N o . 2 1 5 , 1 7 5 , J a n . 3 , 1 9 7 2 ,
P e t r o l e u m R e ? n e r , V 0 1 .
3 4 , N O . 1 2 , p p .
1 6 5 - 1 6 7 .
abandoned, which i s a
c o n t i n u a t i o n
o f S e r . No.
8 0 9 , 7 7 7 , M a r c h 2 4 , I 9 6 9 ,
a b a n d o n e d . p r i m a r y Examiner_Howal-d
T _
M a l - S
Att , A
t ,
F‘
—Cu , D ar b
[ 3 0 ] F o r e i g n A p p l i c a t i o n
P r i o r i t y D a t a
cugg?gn g e n o r l r m S
man
y
Apr. 8 ,
1968 United K i n g d o m
. . . . . . . . . . . .
. . 16853/68
[57] ABSTRACT
8L2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
I n
a m e t h a n o l p r o d u c t i o n p r o c e s s S y n t h e s i s g a s
com
58
F . d
""""""""""""""" 2 60,449 5
t a i n i n g
carbon
d i o x i d e i s
passed over a methanol syn
[ 1 ‘ e 0 arc """"""""""""""""" t h e s i s c a t a l y s t , cooled to
re m o v e
part of the m e t h a n o l
56
R
C t
d and w a t e r c o n t a i n e d i n t h e g a s , s c r u b b e d w i t h a l i q u i d
[ 1 e e r e n c e s
l
e t o remove s u b s t a n t i a l l y t h e
remainder of t h e
methanol
UNITED
STATES PATENTS
c o n t a i n e d i n t h e
g a s ,
t h e n r e c y c l e d
t o
t h e
m e t h a n o l
1 , 7 5 4 , 3 7 1 4 / 1 9 3 0 S t e n g e l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 260/4495
s y n t h e s i s
c a t a l y s t .
The
p r o c e s s a f f o r d s an economi
1 , 8 7 5 , 7 1 4 9 / 1 9 3 2 Edmonds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .
2 6 0 / 4 4 9 . 5
c a l l y s i g n i ? c a n t
i n c r e a s e i n t h e
r a t e
o f
methanol
r e
2 , 3 1 3 , 1 9 6 3 / 1 9 4 3
G l l l l ‘ O t . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
2 6 0 / 6 4 3
D X
c o v e r y ,
e s p e c i a l l y when
t h e
s y n t h e s i s
i s
operated a t
2 , 6 4 8 , 7 1 1 8/1953 C a r r i e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260/643 D
low
pressures i n warm l i m a t e s _
2 , 9 0 4 , 5 7 5 9 / 1 9 5 9
.
2 , 9 6 4 , 5 5 1
1 2 / 1 9 6 0
Woolcock
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 0 / 4 4 9 . 5
5
Chums’
2
Drawmg igures
-
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2/5
-
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3/5
-
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4/5
3 , 9 5 0 , 3 6 9
1
METHANOL
RODUCTION
T h i s i s a
c o n t i n u a t i o n
o f a p p l i c a t i o n
S e r .
N o .
2 1 5 , 1 7 5 , ? l e d
J a n .
3 , 1 9 7 2 ,
a n d now
a b a n d o n e d , w h i c h
i n t u r n i s a c o n t i n u a t i o n
o f S e r .
N o .
8 0 9 , 7 7 7 , ? l e d
M a r .
2 4 ,
1969,
now
bandoned.
T h i s
i n v e n t i o n
r e l a t e s
t o
a p r o c e s s o f
p r o d u c i n g
m e t h a n o l
and
i n p a r t i c u l a r t o a n
improvement
i n t h e
r e c o v e r y
o f
m e t h a n o l
from
a g a s s t r e a m c o n t a i n i n g
i t .
Our
p r i o r U . S . P a t . N o . 3 , 3 2 6 , 9 5 6 a n d i n
o u r
s a i d
c o - p e n d i n g B r i t i s h a p p l i c a t i o n N o .
3 5
3 6 8 - 4 1 0 0 2 / 6 5
c o r r e s p o n d i n g
t o U . S .
a p p l i c a t i o n
S e r . N o .
5 7 0 , 6 8 7
? l e d A u g . 8 , 1 9 6 6 , d e s c r i b e m e t h a n o l p r o d u c t i o n p r o
c e s s e s i n w h i c h
t h e
s y n t h e s i s o f m e t h a n o l i n v o l v e s
p a s s
i n g a s y n t h e s i s g a s
c o n t a i n i n g c a r b o n
m o n o x i d e a n d
c a r b o n
d i o x i d e
a n d
h y d r o g e n o v e r a c o p p e r - c o n t a i n i n g
c a t a l y s t a t p r e s s u r e s b e l o w 1 5 0 a t m o s p h e r e s . P r o c e s s e s
a t
s u c h
p r e s s u r e s i n e v i t a b l y a r e
s u b j e c t t o
t h e thermo
d y n a m i c l i m i t a t i o n s , a s
c o m p a r e d
w i t h e a r l i e r p r o
c e s s e s a t h i g h e r p r e s s u r e s, t h a t t h e c o n v e r s i o n t o
meth
a n o l
i n
e a c h p a s s o f t h e s y n t h e s i s g a s
t h r o u g h
t h e c a t a
l y s t i s n o t v e r y h i g h
a n d
t h a t t h e e f f i c i e n c y w i t h
w h i c h
methanol
can
be condensed o u t o f t h e g a s t e n d s t o be
r a t h e r low u n l e s s c o o l i n g
w a t e r i s a v a i l a b l e a t
a low
t e m p e r a t u r e o r s p e c i a l
c o o l i n g
a r r a n g e m e n t s
a r e
a d o p t e d . T h u s
d e s i g n
p r o b l e m s a r e e n c o u n t e r e d
when
s u c h
p r o c e s s e s
a r e t o be o p e r a t e d
i n
warm c l i m a t e s .
We
a v e now e a l i s e d t h a t c o n d i t i o n s e n c o u n t e r e d i n
s u c h
p r o c e s s e s
c a n
b e e x p l o i t e d t o
make p o s s i b l e
a
s i m p l e
p r o c e d u r e f o r i n c r e a s i n g
t h e
e f f i c i e n c y
o f r e c o v
ery of
m eth a nol.
A c c o r d i n g
t o
t h e
i n v e n t i o n
t h e r e
i s
p r o v i d e d a
meth
a n o l
p r o d u c t i o n
p r o c e s s
i n
w h i c h
s y n t h e s i s
g a s
c o n t a i n
i n g c a r b o n
d i o x i d e i s p a s s e d o v e r a
m e t h a n o l
s y n t h e s i s
c a t a l y s t ,
c o o l e d t o remove
p a r t
o f t h e
m e t h a n o l
and
w a t e r c o n t a i n e d i n t h e
g a s , s c r u b b e d
w i t h a l i q u i d
t o
remove
s u b s t a n t i a l l y
t h e r e m a i n d e r o f t h e m e t h a n o l
i n
t h e g a s ,
t h e n r e c y c l e d t o t h e m e t h a n o l
s y n t h e s i s
c a t a
l y s t .
T h o s e f a m i l i a r w i t h s y n t h e s i s p r o c e s s e s w i l l u n d e r
s t a n d
t h a t t h e p r o c e s s o f t h e
i n v e n t i o n i n c l u d e s
i n p r a c
t i c e a l s o t h e a d d i t i o n o f f u r t h e r s y n t h s i s g a s
( “ m a k e
u p - g a s ” ) t o
t h e
s y n t h e s i s
r e c y c l e
s y s t e m
a t
s o m e
s t a g e ,
u s u a l l y a f t e r
t h e
m e t h a n o l r e m o v a l o p e r a t i o n s ,
a n d
t h a t
t h e
r e c y c l e d g a s o r
make-up
g a s
o r
b o t h must a l s o
c o n t a i n
h y d r o g e n
a n d w i l l
u s u a l l y c o n t a i n c a r b o n
m o n
o x i d e .
U s u a l l y
a l s o
some
g a s e s
i n e r t
i n t h e
m e t h a n o l
s y n t h e s i s
a r e
p r e s e n t , s u c h a s m e t h a n e , a n d
p o s s i b l y
a l s o n i t r o g e n o r
a r g o n .
C o n s e q u e n t l y
t h e s y n t h e s i s
r e c y c l e l o o p u s u a l l y i n c l u d e s p r o v i s i o n f o r l i m i t i n g
t h e
i n e r t s c o n c e n t r a t i o n b y p u r g i n g a n d may b e o p e r a t e d
i n
c o m b i n a t i o n
w i t h means
t o p r o d u c e f u r t h e r c a r b o n
o x i d e s a n d h y d r o g e n f r o m m e t h a n e i n t h e
p u r g e
g a s ,
f o r e x a m p l e
a s
d e s c r i b e d i n
o u r
c o - p e n d i n g B r i t i s h
a p p l i c a t i o n
N o .
3 0 6 5 / 6 7 .
I n t h e p r o c e s s o f t h e i n v e n t i o n t h e m e t h a n o l
s y n t h e s i s
s t a g e
i s
t y p i c a l l y a t a p r e s s u r e b e l o w 1 5 0 a t m o s p h e r e s ,
f o r e x a m p l e 1 0 - 1 5 0 a n d e s p e c i a l l y 3 0 - 1 2 0 , f o r
e x a m —
p l e
4 0 — 8 0
a t m o s p h e r e s .
T h e
t e m p e r a t u r e
i s
p r e f e r a b l y
I i
20
2 5
30
35
40
45
50
5 5
60
i n t h e
range l60°—300°C.
Such
processes can be
conve-
‘
n i e n t l y
o p e r a t e d
u s i n g
c o p p e r - b a s e d
c a t a l y s t s ,
e s p e
c i a l l y t h o s e c o n t a i n i n g c o p p e r , z i n c a n d a
t h i r d compo
n e n t , e s p e c i a l l y
chromium
o r t h e
o x i d e o f
a t
l e a s t one
m e t a l
f r o m
Groups I t o IV
o f
t h e P e r i o d i c T a b l e , e s p e
c i a l l y
a l u m i n i u m o r m a g n e s i u m .
The
p r o c e s s o f t h e
i n v e n t i o n
i s
e s p e c i a l l y s u i t a b l e
f o r
t h e
p r o d u c t i o n o f
m e t h a n o l i n t o w n - g a s p l a n t s ,
f o r e x a m p l e f o r
s t o r a g e t o
6 5
2
p r o v i d e f o r h i g h - o u t p u t
p e a k - l o a d
g a s - m a k i n g .
S u c h
m e t h a n o l
p r o d u c t i o n s
u s u a l l y
t o
b e c a r r i e d o u t d u r i n g
warm
w e a t h e r a n d i n
s y n t h e s i s s y s t e m s i n v o l v i n g n o
c o m p r e s s i o n o f s y n t h e s i s g a s ,
s o
t h a t c o n d e n s a t i o n
i s
n e c e s s a r i l y
o f
l i m i t e d e f ? c i e n c y .
T h e p r o p o r t i o n
o f c a r b o n d i o x i d e i n t h e s y n t h e s i s g a s
s h o u l d
b e
a t l e a s t
s u ? i c i e n t
t o a f f o r d
t h e h i g h e r
c o n v e r
s i o n
w h i c h i s c h a r a c t e r i s t i c
o f
t h e
c o p p e r - c a t a l y s e d
m e t h a n o l s y n t h e s i s
u s i n g
c a r b o n
d i o x i d e - c o n t a i n i n g
g a s
a s ‘ c o m p a r e d w i t h s u c h a
s y n t h e s i s
i n w h i c h
s u b s t a n
t i a l l y
t h e
o n l y
c a r b o n
o x i d e i s
t h e m o n o x i d e .
I f i t i s n o t
o b j e c t i o n a b l e t o
p r o d u c e
a c r u d e m e t h a n o l c o n t a i n i n g
a
s u b s t a n t i a l p r o p o r t i o n
o f
w a t e r ,
f o r e x a m p l e up
t o
36% w/w a p a r t f r o m w a t e r ‘ a d d e d
i n
a s c r u b b e r , t h e
s y n t h e s i s
g a s
c a n c o n t a i n c a r b o n d i o x i d e
b u t
s u b s t a n
t i a l l y
n o c a r b o n m o n o x i d e .
U s u a l l y
h o w e v e r t h e
p e r
c e n t a g e
b y
v o l u m e
o f
c a r b o n d i o x i d e
i n
t h e s y n t h e s i s
g a s i s
1 - 2 0 , e s p e c i a l l y 3 - 1 2 ,
a n d i s p r e f e r a b l y b e t w e e n
h a l f and d o u b l e
t h e c a r b o n monoxide
c o n t e n t .
The l i q u i d
t o b e
u s e d
f o r s c r u b b i n g
t h e
s y n t h e s i s
g a s
a f t e r
r e m o v a l o f m e t h a n o l
a n d
w a t e r
b y
c o o l i n g
i s
m o s t
c o n v e n i e n t l y
w a t e r ,
s i n c e t h i s i s
a l r e a d y a
c o n s t i t u e n t
o f
t h e
c o n d e n s a t e and
c a n e i t h e r b e
t o l e r a t e d i f
t h e
c r u d e m e t h a n o l
i s
t o be u s e d w i t h o u t
p u r i ? c a t i o n
o r
c a n b e r e m o v e d i n t h e
d i s t i l l a t i o n
p l a n t n o r m a l l y
n e e d e d f o r p u r i f y i n g
t h e c r u d e . As
a n a l t e r n a t i v e ,
l i q
u i d s o f
l o w e r
v a p o u r p r e s s u r e t h a n
w a t e r , p r o v i d e d
t h e y a r e
t o l e r a b l e o r e a s i l y
s e p a r a t e d ,
c a n
be
u s e d , f o r
e x a m p l e h i g h e r a l c o h o l s a n d g l y c e r o l . T h e c o n d e n s a t e
a n d t h e
s c r u b b e r
p r o d u c t c a n
i f
d e s i r e d
b e
k e p t
s e p a
r a t e a n d
worked
u p
i n
d i f f e r e n t w a y s , f o r e x a m p l e b y
f e e d i n g them a t
d i f f e r e n t
l e v e l s
o f
a d i s t i l l a t i o n c o l u m n .
One a d v a n t a g e o f t h e p r o c e s s o f t h e i n v e n t i o n i s t h a t
t h e s c r u b b i n g
s t e p
c a n b e v e r y s i m p l y i n c o r p o r a t e d i n t o
a c o n v e n t i o n a l m e t h a n o l s y n t h e s i s s y s t e m , t h a t i s , one
i n c l u d i n g r e c o v e r y
b y c o n d e n s a t i o n o n l y . S u c h
s y s t e m s
n o r m a l l y
i n c l u d e
downstream
o f
t h e
c o n d e n s e r
a
c a t c h
p o t
f o r
s e p a r a t i n g
l i q u i d
f r o m
g a s a n d r e t a i n i n g
a n y
l i q u i d d r o p l e t s a n d m i s t . F o r t h e p r o c e s s
o f
t h e i n v e n
t i o n t h e
c a t c h - p o t s
p r e c e d e d
b y o r a d a p t e d
t o i n c l u d e
a s c r u b b e r p r o v i d i n g a ’ s h o r t column down
w h i c h
w a t e r
c a n b e
p a s s e d . The
c o l u m n
i s
p r e f e r a b l y
o f t h e t r a y
p e .
As a
r e s u l t
o f t h e
s c r u b b i n g
s t e p a s m a l l e r q u a n t i t y o f
m e t h a n o l
i s
r e c y c l e d
t h a n i n p r o c e s s e s r e l y i n g on
c o n
d e n s a t i o n o n l y . T h i s e n a b l e s
a
g i v e n m e t h a n o l
o u t p u t
t o b e o b t a i n e d f r o m a
p l a n t
e m p l o y i n g s u b s t a n t i a l l y
s m a l l e r
v e s s e l s ,
m a c h i n e s
a n d
p i p e w o r k
a n d
e n e r g y
c o n s u m p t i o n t h a n
w e r e p r e v i o u s l y
r e q u i r e d .
A
u r t h e r
economy
c a n
b e a c h i e v e d b y o p e r a t i n g t h e c o n d e n s a
t i o n s t e p a t l e s s
e ? i c i e n c y t h a n would
b e
needed
i f no
s c r u b b e r
w e r e u s e d , t h a t i s , b y
u s i n g
a
s t i l l s m a l l e r
c o n d e n s e r a n d
r e c o v e r i n g p r o p o r t i o n a t e l y more m eth
a n o l b y s c r u b b i n g ;
i n t h i s
f o r m o f t h e i n v e n t i o n t h e g a s
a n d
l i q u i d l e a v i n g
t h e
c o n d e n s e r
a r e p r e f e r a b l y
i n
t h e
t e m p e r a t u r e
r a n g e
3 5 ° - 5 0 ° C f o r
a
s y n t h e s i s p r o c e s s
o p e r a t e d a t 4 0 - 8 0
a t m o s p h e r e s
p r e s s u r e .
The
nvention p rovides
as
a
f u r t h e r feature an ap p a_
r a t u s
which c o m p r i s e s w i t h i n a common u t e r
s h e l l
means
f o r
s e p a r a t i n g a n e n t r a i n e d l i q u i d from
a
g a s and
m e a n s
f o r
s c r u b b i n g t h e g a s
a f t e r
i t h a s b e e n
s u b j e c t e d
t o
t h e s e p a r a t i n g
m e a n s .
S u i t a b l y
t h e
a p p a r a t u s
com
p r i s e s
a
v e r t i c a l c y l i n d e r i n t h e
l o w e r
p o r t i o n o f w h i c h
i s d i s p o s e d
a
g a s - l i q u i d s e p a r a t o r :
t h i s
c a n f o r e x a m p l e
b e o f t h e t a n g e n t i a l t y p e , o r o f t h e i m p i n g e m e n t t y p e ,
f o r
e x a m p l e a c o n i c a l
s u r f a c e
a t t h e a p e x o f which t h e
g a s - l i q u i d m i x t u r e i s t o b e d i r e c t e d . S u i t a b l y i n t h e
upper p o r t i o n o f
s u c h a v e s s e l
t h e r e
i s
d i s p o s e d
a
s c r u b
-
8/18/2019 Us 3950369
5/5
3 , 9 5 0 , 3 6 9
b e r s e c t i o n i n t h e form
o f
a s e t
o f
t r a y s a nd
means
f o r
s u p p l y i n g t h e s e
w i t h
a downward ?ow
o f
s c r u b b i n g
l i q u i d .
D o w n s t r e a m [ o f
t h e s c r u b b e r s e c t i o n
t h e r e
s h o u l d
p r e f e r a b l y
b e
f u r t h e r
g a s - l i q u i d
s e p a r a t i n g
m e a n s ,
i n c l u d i n g
? l t e r p a d s a n d , ‘ i f d e s i r e d ,
s e p a r a t i n g
m e a n s o f f o r
e x a m p l e t h e i m p i n g e m e n t t y p e .
F I G .
1
s h o w s b y
way
o f
e x a m p l e
a
?owsheet
o f
t h e
p r o c e s s according t o t h e
i n v e n t i o n .
Compressed m a k e
u p
g a s
c o n t a i n i n g C 0 , ,
C0,
H 2
a n d ‘ C H 1
e n t e r s
a t 1 0
f r o m a n a p h t h a / s t e a m
r e f o r m i n g
p l a n t a n d
a f t e r m i x i n g
w i t h r e c y c l e d g a s
i s
pumped b y c i r c u l a t i n g c o m p r e s s o r
1 2
t o
h e a t i n t e r c h a n g e r 14 where i t i s
warmed
from
a b o u t
3 5 ° C
t o f o r
e x a m p l e
2 1 0 ° C ,
a t w h i c h t e m p e r a
t u r e i t
e n t e r s
t h e c a t a l y s t
bed
i n
c o n v e r t e r
1 6 .
A f t e r
r e a c t i o n o f p a r t o f t h e g a s t o
form
m e t h a n o l ,
which
i s
an ex othermic r e a c t i o n , t h e
g a s
l e a v e s t h e c o n v e r t e r a t
f o r e x a m p l e
2 4 0 ° C
a n d t h e n
s c o o l e d
a s
i t
g i v e s
u p p a r t
o f i t s s e n s i b l e h e a t t o t h e i n c o m i n g g a s i n h e a t
i n t e r
c h a n g e r 1 4 .
I n
c o n d e n s e r 1 8 t h e g a s i s c o o l e d
t o
a b o u t
3 5 ° C b y
i n d i r e c t
h e a t
e x c h a n g e
w i t h c o o l i n g
w a t e r
a n d
t h e
bulk o f
t h e methanol a nd water a r e condensed. The
r e s u l t i n g g a s / l i q u i d
m i x t u r e
p a s s e s
t o .
t h e c a t c h p o t /
s c r u b b e r 2 0 , i n t h e l o w e r p o r t i o n o f
w h i c h m e t h a n o l
and w a t e r a r e s e p a r a t e d from t h e g a s and i n t h e
upper
p o r t i o n
o f w h i c h
f u r t h e r m e t h a n o l
i s
s c r u b b e d f r o m t h e
g a s . The p r o d u c t s t r e a m o f
a q u e o u s
m e t h a n o l i s
t a k e n
o f f
a t 1 9 .
A a s e o u s purge
i s
t a k e n a t
2 2 .
The remain
d e r o f
t h e
g a s i s r e c y c l e d b y
c i r c u l a t i n g
c o m p r e s s o r
1 2 .
F I G . 2 o f t h e accompanying d r a w i n g s s h o w s i n
s e c
t i o n a l e l e v a t i o n o n e p r e f e r r e d
f o r m o f
c a t c h p o t - s c r u b
b e r a p p a r a t u s a c c o r d i n g
t o t h e
i n v e n t i o n . T h i s
c o n s i s t s
o f a n
e x t e r n a l
s h e l l
30
c a r r y i n g a n i n l e t p o r t
32 which
f e e d s on
t o
c o n i c a l impingement s u r f a c e 3 4 .
Above
t h e
i n l e t
p o r t a r e
d i s p o s e d
g a s - l i q u i d
c o n t a c t
p l a t e s
3 6 ,
e a c h i n c l u d i n g a w e i r
and downcomer
3 8 , o f which
4
a r e
s h o w n . v L i q u i d
i s
f e d on t o t h e p l a t e s
by
means o f
f e e d - p i p e
4 0 . Above
t h e g a s - l i q u i d c o n t a c t z o n e i s d e
m i s t i n g p a d
4 2 a n d ,
a t
t h e
t o p o f
t h e
v e s s e l t h e
g a s
o u t l e t p o r t 4 4 .
P o r t 4 6 s
f o r a c c e s s p u r p o s e s .
Below
t h e
i m p i n g e m e n t s u r f a c e 34 i s
a sump
48 and p r o d u c t o u t
l e t
p i p e
5 0 . ~
I n
t h e
o p e r a t i o n o f
t h e a p p a r a t u s ,
t h e
i n c o m i n g
g a s
c o n t a i n i n g l i q u i d
d r o p l e t s ? r s t d e p o s i t s
a
s u b s t a n t i a l
p r o p o r t i o n o f d r o p l e t s on s u r f a c e 3 4 , t h e n
p a s s e s
u p t h e
downcomers 38 and a c r o s s
t h e
p l a t e s 36 i n c o n t a c t
w i t h t h e
d o w n - ? o w i n g l i q u i d ,
w h e r e f u r t h e r d r o p l e t s
and s o l u b l e v a p o u r s a r e absorbed from
i t .
F i n a l l y any
d r o p l e t s
o f
a b s o r b e n t
i q u i d
a r e
a b s o r b e d
i n
p a d 4 2 a n d
t h e
g a s
p a s s e s
o u t
t h r o u g h p o r t 4 4 .
EXAMPLE
A
e t h a n o l s y n t h e s i s
p l a n t
i s o p e r a t e d a t 5 0
atmo
s p h e r e s p r e s s u r e a n d
a
c a t a l y s t bed o u t l e t t e m p e r a t u r e ,
o f 243°C w i t h a g a s
h a v i n g
t h e
volume
p e r c e n t a g e
c o m p o s i t i o n CO2 . 3 , CO . 2 , H z
5 8 . 7 ,
CH, 2 0 . 3 a t t h e
e n t r y t o t h e c a t a l y s t b e d , a t
a
t o t a l s p a c e v e l o c i t y o f
9600
h o u r - 1 . At t h e ? r s t s t a g e o f methanol
r e c o v e r y ,
u s i n g
a
c o n d e n s e r c o o l e d
by
w a t e r a t 3 0 ° C ,
a
c r u d e
m e t h a n o l
i s
c o n d e n s e d a t 3 8 ° C c o n t a i n i n g
70-80%
w/w
o f
methanol and 20-30% w/w
o f
w a t e r a t t h e
r a t e
o f
20
m e t r i c t o n s
p e r
h o u r .
The
g a s / l i q u i d
m i x t u r e
l e a v i n g
t h i s
s t a g e c o n t a i n s
0.54%
v / v o f m e t h a n o l
v a p o u r
a n d
i s
p a s s e d t o
‘ a
c a t c h p o t ~ s c r u b b e r a t t h e
bottom
o f which
20
25
35
40
45
50
55
6 0
65
4
a r e g a s / l i q u i d
s e p a r a t i o n s u r f ac e s and
a t
t h e t o p o f
which a r e n i n e
p l a t e s down t h r o u g h w h i c h w a t e r i s
p a s s e d a t
t h e
r a t e
o f 7
m e t r i c
t o n s
p e r
h o u r . ( T h i s
c a t c h p o t - s c r u b b e r t a k e s t h e p l a c e o f
t h e
c a t c h p o t con
t a i n i n g
o n l y
t h e g a s / l i q u i d s e p a r a t i o n s u r f a c e w h i c h
would
have been u s e d i n
a p r o c e s s
n o t a c c o r d i n g t o
t h e
i n v e n t i o n . )
From
t h e t r a y s o f t h e s c r u b b e r i s
r e c o v e r e d
a s o l u t i o n
c o n t a i n i n g
30 w/w o f methanol and 70
w/w o f water a t t h e r a t e o f 1 0
m e t r i c
t o n s
p e r h o u r .
The
g a s
l e a v i n g t h e
s c r u b b e r c o n t a i n s
l e s s t h a n 0.1%
v / v
o f
m e t h a n o l v a p o u r . ‘ T h u s ,
i n
c o m p a r i s o n w i t h w h a t i s
p o s s i b l e u s i n g
t h e
c a t c h p o t
w i t h o u t a
s c r u b b e r
s e c t i o n ,
a n d w i t h o u t a l l o w i n g f o r t h e i n c r e a s e d s y n t h e s i s c o n
v e r s i o n
due t o
t h e s m a l l e r
q u a n t i t y o f r e c y c l e d metha
n o l , t h e t o t a l
o u t p u t
o f m e t h a n o l i s i n c r e a s e d b y 3
m e t r i c t o n s p e r
h o u r , a t an
e x t r a
c o s t due t o
t h e
s l i g h t l y
m o r e
e x p e n s i v e
s c r u b b e r i n p l a c e
o f t h e c a t c h p o t a n d
due
t o
t h e need
t o
d i s t i l 10 more
m e t r i c
t o n s p e r hour
o f
c r u d e p r o d u c t . I t i s e v i d e n t t h a t t h e i n v e n t i o n
en
a b l e s
a
p l a n t
f o r
p r o d u c i n g
t h e
o r i g i n a l
o u t p u t o f
meth
a n o l t o ‘ b e d e s i g n e d ' w i t h a s u b s t a n t i a l l y
s m a l l e r
h e a t
e x c h a n g e r , c o n v e r t e r , c o o l e r , c i r c u l a t i n g c o m p r e s s o r
a n d p i p e w o r k a n d t h u s
a l s o
e n e r g y
c o n s u m p t i o n ,
t h a n
was
p o s s i b l e
w i t h o u t t h e s c r u b b e r .
I
c l a i m :
1 .
I n
a p r o c e s s f o r t h e p r o d u c t i o n o f m e t h a n o l
b y
p a s s i n g
a
g a s
c o m p r i s i n g h y d r o g e n a n d c a r b o n
d i o x i d e
o v e r a methanol
s y n t h e s i s
c a t a l y s t which c o n s i s t s e s s e n
t i a l l y o f
c o p p e r ,
z i n c and a t h i r d
component
w h i c h
i s
chromium o r a m e t a l o x i d e from Groups I
t o
I V o f
t h e
P e r i o d i c
T a b l e
a t a p r e s s u r e
below
150
a t m o s p h e r e s
an d a temperature u p t o
300°C.
t o form a
gaseous
r e a c t i o n m i x t u r e i n c l u d i n g
m e t h a n o l
a n d
w a t e r
a n d
u n r e a c t e d c a r b o n
d i o x i d e
a n d
t h e n
r e c o v e r i n g t h e
m e t h a n o l from s a i d g a s e o u s r e a c t i o n m i x t u r e , t h e im
p r o v e m e n t w h e r e b y t h e e f f i c i e n c y o f t h e m e t h a n o l
r e c o v e r y
i s i n c r e a s e d ,
s a i d i m p r o v e m e n t
c o m p r i s i n g
t h e s t e p s ' o f c o o l i n g s a i d g a s e o u s r e a c t i o n
m i x t u r e
t o
c o n d e n s e
p a r t
o f
t h e m e t h a n o l and w a t e r t h e r e i n ,
s c r u b b i n g
t h e
r e m a i n i n g g a s e o u s m i x t u r e w i t h
w a t e r t o
remove s u b s t a n t i a l l y
t h e
r e m a i n d e r
o f t h e
m e t h a n o l
t h e r e f r o m a n d r e c y c l i n g t h e s c r u b b e d g a s f o r f u r t h e r
c o n t a c t w i t h s a i d m e t h a n o l s y n t h e s i s c a t a l y s t .
2 .
A
r o c e s s
a c c o r d i n g
t o
c l a i m
1
i n
w h i c h t h e
p r e s
s u r e i s i n t h e r a n g e
40-80
a t m o s p h e r e s .
3 . A r o c e s s a c c o r d i n g t o c l a i m 1 i n which
t h e
meth
a n o l
s y n t h e s i s s t a g e
i s
a t a t e m p e r a t u r e
i n t h e r a n g e
l60°—300°C and
t h e r e a c t i o n
mixture
i s
cooled
t o
3 5 ° — 5 0 ° C b e f o r e s c r u b b i n g .
4 .
A
r o c e s s
a c c o r d i n g t o c l a i m 1 w h e r e i n
t h e
c a r b o n
d i o x i d e
g a s i s u s e d
i n
a d m i x t u r e w i t h c a r b o n monoxide
and t h e p r o p o r t i o n
o f
c a r b o n d i o x i d e
i n t h e m i x t u r e
i s
between h a l f and d o u b l e t h a t o f c a r b o n m o n o x i d e .
5 .
A r o c e s s
a c c o r d i n g t o c l a i m 1
w h e r e i n
t h e m i x ~
t u r e
o b t a i n e d when t h e g a s e o u s
r e a c t i o n m i x t u r e
i s
c o o l e d t o
c o n d e n s e
m e t h a n o l and
w a t e r
t h e r e i n i s f e d
t o a s e p a r a t i o n s t a g e where
t h e
uncondensed
g a s i s
s e p a r a t e d
f r o m c o n d e n s e d m e t h a n o l
and
w a t e r ,
and t h e
t h u s
s e p a r a t e d
g a s
s s c r u b b e d , b e f o r e
t
i s
r e c y c l e d , t h e
s e p a r a t i o n o f t h e condensed m e t h a n o l and w a t e r
i n
s a i d
s e p a r a t i o n
s t a g e
b e i n g
c a r r i e d
o u t i n t h e p r e s e n c e
o f
l i q u i d e f f l u e n t f r o m s a i d s c r u b b i n g .
.
v
* * * *
= l
