CN110204420B - 一种甲醇合成系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种甲醇合成系统及方法，主要由合成气压缩机、第一甲醇合成塔、第二甲醇合成塔、甲醇分离器、低压蒸汽发生器、循环气压缩机等设备构成。其中，第一甲醇合成塔、第二甲醇合成塔为绝热反应器，均采用固定床结构，设计和制造难度低，工艺流程简单，操作易控制，投资造价低，系统热量利用效率高等特点。
Description
技术领域
本发明属于合成甲醇和煤化工技术领域，具体涉及一种甲醇合成系统及方法。
背景技术
20世纪60年代中期以后，为了降低甲醇生产的投资、降低生产过程中的动力消耗、实现较温和的生产操作条件、改善粗甲醇的质量和降低生产成本，低压合成甲醇的铜基催化剂研制成功，实现了高压合成法向低压合成法的转变，并使得低压合成工艺发展成为甲醇合成的主要技术。
在国外，大型低压甲醇合成技术专利商主要有德国鲁奇(Lurgi)、英国ICI/Davy技术(现已被Johnson Matthey公司收购)、瑞士卡萨利(Casale)和日本东洋(Toyo)MRF-Z技术。德国鲁奇(Lurgi)技术为管壳式轴向甲醇合成塔，优点是温差小，副产蒸汽压力较高，操作易控制；存在的问题是：(1)管内装填催化剂，容积率低，同样能力设备体积；(2)因为是轴向塔，高径比小，大型装置，塔径大，管板厚，管子多，投资大；(3)换热管管板和壳体固定焊接，容易因热应力而损坏，对设计、材料和制造要求高。ICI/Davy技术采用管内水冷产汽，径向合成塔，催化剂装在管外，气体径向流动，阻力小，换热管和换热面积减小，但由于甲醇合成反应开始前部速度快，反应热大，难以满足移热要求。瑞士卡萨利(Casale)技术开发了板间换热式反应器，优点是壳体和内件分开制造，可以现场组装，解决了大型化的结构难题，采用板代替管，投资降低。但是水冷板式塔存在的问题如下：(1)换热板沿半径呈扇形布置，板间距外大内小，导致平面温差大；(2)作为轴向塔，阻力较大，压降高达2～4bar；(3)焊缝比管式塔多，现场焊接头多。日本东洋(Toyo)MRF-Z技术采用双套管、双管板结构，气体径向流动，阻力小，但温差大，高径比大，催化剂上下层堆密度不同，反应不均衡等。
在国内，甲醇合成技术从反应器的改造、模仿开始，逐渐开发出各具特色的反应器，有管壳式、板式、绕管式、套管式等等，各具特点，也均有较多应用。国内技术经过多年的发展，不断成熟，在单台反应器渐成熟的基础上，也开始研发大型甲醇的工艺技术。例如，南京国昌公司和湖南安淳公司均有大型甲醇工艺技术，基本都是采用水冷移热管壳式反应器结构。
综上所述，现有甲醇技术主要采用管壳式或板换式反应器结构，反应器结构复杂，设计和制造相对困难，设备造价高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有甲醇合成技术所存在的问题，为降低甲醇合成装置的建设投资，提高系统的经济性，提供了一种甲醇合成工艺及系统，主要由合成气压缩机、第一甲醇合成塔、第二甲醇合成塔、甲醇分离器、低压蒸汽发生器、循环气压缩机等设备构成，甲醇合成塔设计和制造难度低，造价低，系统热量利用效率高等特点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种甲醇合成系统，该系统包括合成气压缩机、第一甲醇合成塔、第二甲醇合成塔和循环气压缩机；来自界外净化后的合成气管道与合成气压缩机入口相连，合成气压缩机的输出端和来自循环气压缩机的输出端均与第一合成气加热器的输入端相连，所述第一合成气加热器输出端依次与精脱硫槽和第一甲醇合成塔顶部的输入端相连；第一甲醇合成塔底部输出端依次经过第一合成气加热器和第二合成气加热器后与第二甲醇合成塔顶部输入端相连；第二甲醇合成塔底部输出端依次经过第二合成气加热器、低压蒸汽发生器、空冷器和水冷器以及甲醇分离器相连，甲醇分离器底部输出的液相为粗甲醇产品，送去界外精制，顶部气相不凝气一部分作为驰放气送去界外。
本发明技术方案中：第一甲醇合成塔和第二甲醇合成塔均为绝热反应器，采用固定床结构。
本发明技术方案中：在第一甲醇合成塔之前设置精脱硫槽，用于脱除合成气中的有害杂质，以保护下游合成反应器中的催化剂。
本发明技术方案中：述的甲醇分离器的内件结构型式，既可以常规的丝网除沫器，也可以采用离心管束式或叶片式高效分离内件结构。
本发明技术方案中：所述的空冷器的型式既可以采用干式空冷，也可以采用湿式(即复合式)空冷。
一种利用上述系统实现甲醇合成的方法，该方法是将来自上游净化单元的合成气经过合成气压缩机加压后，与循环气压缩机出口的工艺气混合后，进入第一合成气加热器升温后进入精脱硫槽除去杂质后，进入第一甲醇合成塔，获得的高温富甲醇工艺气与第一合成气加热器换热被冷却后，经过第二合成气加热器升温后进入第二甲醇合成塔进一步发生甲醇合成反应，获得的高温富甲醇工艺气与第二合成气加热器换热被冷却后去低压蒸汽发生器，副产低压蒸汽，被冷却后的富甲醇工艺气，依次经过空冷器和水冷器降温后，进入甲醇分离器，液相为粗甲醇产品去界外精制，气相不凝气一部分作为驰放气送去界外，另一部分经过循环气压缩机加压后与合成气压缩机出口工艺气混合。
在一些优选的技术方案中：第一甲醇合成塔和第二甲醇合成塔的设备入口工艺气操作温度控制在200～260℃之间，出口工艺气操作温度控制在300～350℃之间。
在一些优选的技术方案中：循环气压缩机出口的工艺气与经过合成气压缩机加压后气体的摩尔比为1～10。
在一些更优选的技术方案中：循环气压缩机出口的工艺气与经过合成气压缩机加压后气体的摩尔比为3.5～5.0。
本发明的有益效果：提供了一种甲醇合成工艺及装置，主要由合成气压缩机、第一甲醇合成塔、第二甲醇合成塔、甲醇分离器、低压蒸汽发生器、循环气压缩机等设备构成。其中，甲醇合成塔为绝热反应器，采用固定床结构，设计和制造难度低，工艺流程简单，操作易控制，投资造价低，系统热量利用效率高等特点。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
图中：1-合成气压缩机，2-第一合成气加热器，3-精脱硫槽，4-第一甲醇合成塔，5-第二合成气加热器，6-第二甲醇合成塔，7-低压蒸汽发生器，8-空冷器，9-水冷器，10-甲醇分离器，11-循环气压缩机。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
该系统包括合成气压缩机(1)、第一甲醇合成塔(4)、第二甲醇合成塔(6)和循环气压缩机(11)；来自界外净化后的合成气管道与合成气压缩机(1)入口相连，合成气压缩机(1)的输出端和来自循环气压缩机(11)的输出端均与第一合成气加热器(2)的输入端相连，所述第一合成气加热器(2)输出端依次与精脱硫槽(3)和第一甲醇合成塔(4)顶部的输入端相连；第一甲醇合成塔(4)底部输出端依次经过第一合成气加热器(2)和第二合成气加热器(5)后与第二甲醇合成塔(6)顶部输入端相连；第二甲醇合成塔(6)底部输出端依次经过第二合成气加热器(5)、低压蒸汽发生器(7)、空冷器(8)和水冷器(9)以及甲醇分离器(10)相连，甲醇分离器(10)底部输出的液相为粗甲醇产品，送去界外精制，顶部气相不凝气一部分作为驰放气送去界外。
一种甲醇合成工艺及系统，具体实施步骤如下：
实施例1：
来自上游净化单元22400Nm3/h合成气，温度为40℃，压力为5.25MPa，组成(mol％)为CO：29.06％，H2:67.59％，CO2：2.73％，CH4：0.12％，N2：0.34％，AR:0.16％被合成气压缩机加压至8.0MPa后，与循环气压缩机出口的工艺气混合后，进入第一合成气加热器升温至200℃进入精脱硫槽除去杂质后，进入第一甲醇合成塔，获得300℃的高温富甲醇工艺气，与第一合成气加热器换热被冷却至后，经过第二合成气加热器升温至200℃进入第二甲醇合成塔进一步发生甲醇合成反应，获得300℃高温富甲醇工艺气与第二合成气加热器换热被冷却至后去低压蒸汽发生器，副产低压蒸汽(压力为1.0MPa)，被冷却后的富甲醇工艺气，依次经过空冷器和水冷器被冷却至40℃后，进入甲醇分离器，液相获得纯度为粗甲醇产品送去界外精制，气相不凝气一部分作为驰放气送去界外，另一部分经过循环气压缩机加压后与合成气压缩机出口工艺气混合，摩尔循环比为3.5。
实施例2：
来自上游净化单元22400Nm3/h合成气，温度为40℃，压力为5.25MPa，组成(mol％)为CO：29.06％，H2:67.59％，CO2：2.73％，CH4：0.12％，N2：0.34％，AR:0.16％被合成气压缩机加压至8.0MPa后，与循环气压缩机出口的工艺气混合后，进入第一合成气加热器升温至235℃进入精脱硫槽除去杂质后，进入第一甲醇合成塔，获得330℃的高温富甲醇工艺气(甲醇含量为10.6％)，与第一合成气加热器换热被冷却至后，经过第二合成气加热器升温至235℃进入第二甲醇合成塔进一步发生甲醇合成反应，获得312℃高温富甲醇工艺气(甲醇含量为16.5％)与第二合成气加热器换热被冷却至后去低压蒸汽发生器，副产低压蒸汽(压力为1.0MPa)，被冷却后的富甲醇工艺气，依次经过空冷器和水冷器被冷却至40℃后，进入甲醇分离器，液相获得纯度为粗甲醇产品送去界外精制，气相不凝气一部分作为驰放气送去界外，另一部分经过循环气压缩机加压后与合成气压缩机出口工艺气混合，摩尔循环比为4.5。
实施例3：
来自上游净化单元22400Nm3/h合成气，温度为40℃，压力为5.25MPa，组成(mol％)为CO：29.06％，H2:67.59％，CO2：2.73％，CH4：0.12％，N2：0.34％，AR:0.16％被合成气压缩机加压至8.0MPa后，与循环气压缩机出口的工艺气混合后，进入第一合成气加热器升温至260℃进入精脱硫槽除去杂质后，进入第一甲醇合成塔，获得350℃的高温富甲醇工艺气(甲醇含量为10.6％)，与第一合成气加热器换热被冷却至后，经过第二合成气加热器升温至260℃进入第二甲醇合成塔进一步发生甲醇合成反应，获得350℃高温富甲醇工艺气与第二合成气加热器换热被冷却至后去低压蒸汽发生器，副产低压蒸汽(压力为1.0MPa)，被冷却后的富甲醇工艺气，依次经过空冷器和水冷器被冷却至40℃后，进入甲醇分离器，液相获得纯度为粗甲醇产品送去界外精制，气相不凝气一部分作为驰放气送去界外，另一部分经过循环气压缩机加压后与合成气压缩机出口工艺气混合，摩尔循环比为5.0。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明创造的原理，并不因此而限定本发明的保护范围，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本技术发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (3)
1.一种甲醇合成方法，其特征在于：该方法是将来自上游净化单元的合成气经过合成气压缩机（1）加压后，与循环气压缩机（11）出口的工艺气混合后，进入第一合成气加热器（2）升温后进入精脱硫槽（3）除去杂质后，进入第一甲醇合成塔（4），获得的高温富甲醇工艺气与第一合成气加热器（2）换热被冷却后，经过第二合成气加热器（5）升温后进入第二甲醇合成塔（6）进一步发生甲醇合成反应，获得的高温富甲醇工艺气与第二合成气加热器（5）换热被冷却后去低压蒸汽发生器（7），副产低压蒸汽，被冷却后的富甲醇工艺气，依次经过空冷器（8）和水冷器（9）降温后，进入甲醇分离器（10），液相为粗甲醇产品去界外精制，气相不凝气一部分作为驰放气送去界外，另一部分经过循环气压缩机（11）加压后与合成气压缩机（1）出口工艺气混合；
实现上述方法的系统包括合成气压缩机（1）、第一甲醇合成塔（4）、第二甲醇合成塔（6）和循环气压缩机（11）；来自界外净化后的合成气管道与合成气压缩机（1）入口相连，合成气压缩机（1）的输出端和来自循环气压缩机（11）的输出端均与第一合成气加热器（2）的输入端相连，所述第一合成气加热器（2）输出端依次与精脱硫槽（3）和第一甲醇合成塔（4）顶部的输入端相连；第一甲醇合成塔（4）底部输出端依次经过第一合成气加热器（2）和第二合成气加热器（5）后与第二甲醇合成塔（6）顶部输入端相连；第二甲醇合成塔（6）底部输出端依次经过第二合成气加热器（5）、低压蒸汽发生器（7）、空冷器（8）和水冷器（9）以及甲醇分离器（10）相连，甲醇分离器（10）底部输出的液相为粗甲醇产品，送去界外精制，顶部气相不凝气一部分作为驰放气送去界外；
第一甲醇合成塔（4）的设备入口工艺气操作温度控制在200~260℃之间，出口工艺气操作温度控制在300~350℃之间；
第二甲醇合成塔（6）的设备入口工艺气操作温度控制在200~260℃之间，出口工艺气操作温度控制在300~350℃之间；
第一甲醇合成塔和第二甲醇合成塔均为绝热反应器，采用立式固定床结构。
2.根据权利要求1所述的甲醇合成方法，其特征在于：循环气压缩机（11）出口的工艺气与经过合成气压缩机（1）加压后气体的摩尔比为1~10.0。
3.根据权利要求1所述的甲醇合成方法，其特征在于：循环气压缩机（11）出口的工艺气与经过合成气压缩机（1）加压后气体的摩尔比为3.5~5.0。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN108101742A (zh) * | 2016-11-24 | 2018-06-01 | 庄信万丰股份有限公司 | 改造甲醇工艺的方法 |
| CN106380376A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-08 | 北京华福工程有限公司 | 合成系统和制备设备 |
| CN210560165U (zh) * | 2019-06-28 | 2020-05-19 | 中石化南京工程有限公司 | 一种甲醇合成系统 |
Non-Patent Citations (1)
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| 赵霄鹏 等.合成氨联醇工艺的模拟计算及分析.化肥设计.2017,第55卷(第4期),第23-26页. * |
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