CN103910604A - 甲醇合成塔出口高温气体的处理工艺和甲醇合成系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种甲醇合成塔出口高温气体的处理工艺和甲醇合成系统。处理工艺包括：步骤S1：将甲醇合成塔出口高温气体分为两股；步骤S2：将第一股甲醇合成塔出口高温气体输送至净化槽预热器处，将第二股甲醇合成塔出口高温气体输送至中间换热器处；步骤S3：在净化槽预热器内第一股甲醇合成塔出口高温气体对新鲜合成气进行加热，在中间换热器内第二股甲醇合成塔出口高温气体对冷态工艺气体进行加热。由于将甲醇合成塔出口高温气体分为两股分别对新鲜合成气和冷态工艺气体进行加热，因而提高了甲醇合成塔出口高温气体的利用率、避免了热能浪费，从而提高了甲醇合成塔的使用可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及甲醇合成技术领域，更具体地，涉及一种甲醇合成塔出口高温气体的处理工艺和甲醇合成系统。
背景技术
现有技术中的甲醇合成塔为径向流反应器，气体由中心分布管进入，沿径向通过装填在壳体侧壁的催化剂床层，发生甲醇合成反应。反应器中分布大量的换热管，内通锅炉给水，吸收合成反应产生的反应热而副产蒸汽，反应器内温度由管内上升的蒸汽压力控制。一部分副产蒸汽经燃气炉过热后送出界区并入蒸汽管网，另一部分副产蒸汽引至净化槽预热器处预热新鲜合成气，从而造成部分副产蒸汽能源浪费。
现有技术中的甲醇合成塔出口高温气体的处理工艺为用甲醇合成塔出口高温气体对冷态工艺气体加热，以使冷态工艺气体符合甲醇合成塔的反应要求。由于甲醇合成塔出口高温气体与冷态工艺气体热交换后，甲醇合成塔出口高温气体仍存在大部分余热，因而需要打开冷态工艺气体阀门来平衡温度，但是由于甲醇合成塔出口高温气体在中间换热器内没有换热完全而将热量带至冷却器内，从而造成后续冷却器热负荷增加、耗电量增加、造成了能源浪费。
发明内容
本发明旨在提供一种甲醇合成塔出口高温气体的处理工艺和甲醇合成系统，以解决现有技术中甲醇合成塔出口高温气体热量富余、造成浪费的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种甲醇合成塔出口高温气体的处理工艺，包括：步骤S1：将甲醇合成塔出口高温气体分为两股；步骤S2：将第一股甲醇合成塔出口高温气体输送至净化槽预热器处，将第二股甲醇合成塔出口高温气体输送至中间换热器处；步骤S3：在净化槽预热器内第一股甲醇合成塔出口高温气体对新鲜合成气进行加热，在中间换热器内第二股甲醇合成塔出口高温气体对冷态工艺气体进行加热。
进一步地，处理工艺还包括在步骤S3之后的步骤S4：将第一股甲醇合成塔出口高温气体与第二股甲醇合成塔出口高温气体汇合输送至冷却器内进行冷却处理。
根据本发明的另一个方面，提供了一种甲醇合成系统，包括甲醇合成塔、中间换热器和净化槽预热器，甲醇合成塔的出口分别与中间换热器和净化槽预热器连通。
进一步地，甲醇合成系统还包括三通管路，三通管路的第一管路与甲醇合成塔的出口连通，三通管路的第二管路与净化槽预热器连通，三通管路的第三管路与中间换热器连通。
进一步地，第二管路的直径小于第一管路和/或第三管路的直径。
进一步地，甲醇合成系统还包括控制阀，控制阀设置在三通管路的第二管路上。
进一步地，甲醇合成系统还包括冷却器，冷却器的进口与净化槽预热器的出口和中间换热器的出口连通。
进一步地，甲醇合成塔为多个，中间换热器为多个，多个甲醇合成塔与多个中间换热器一一对应连接，且每个甲醇合成塔的出口均与净化槽预热器连通。
进一步地，甲醇合成系统还包括第一冷却器、第一粗甲醇分离器、压缩机、第二冷却器和第二粗甲醇分离器，中间换热器包括第一中间换热器和第二中间换热器，甲醇合成塔包括第一甲醇合成塔和第二甲醇合成塔，第一甲醇合成塔的出口与第一中间换热器的第一进口、第一冷却器的进口、第一粗甲醇分离器的进口、压缩机的第一进口、第二中间换热器的第一进口和第二甲醇合成塔的进口依次连通，且第一甲醇合成塔的出口与净化槽预热器的第一进口连通；第二甲醇合成塔的出口与第二中间换热器的第二进口、第二冷却器的进口、第二粗甲醇分离器的进口、第一中间换热器的第二进口、第一甲醇合成塔的进口依次连通，且第二甲醇合成塔的出口与净化槽预热器的第一进口连通。
进一步地，甲醇合成系统还包括净化槽，净化槽预热器的出口通过净化槽与第一中间换热器的第二进口、压缩机的第一进口连通。
本发明中的甲醇合成塔出口高温气体分为两股，第一股甲醇合成塔出口高温气体输送至净化槽预热器处并对新鲜合成气进行加热，第二股甲醇合成塔出口高温气体输送至中间换热器处并对冷态工艺气体进行加热。由于将甲醇合成塔出口高温气体分为两股分别对新鲜合成气和冷态工艺气体进行加热，因而提高了甲醇合成塔出口高温气体的利用率、避免了热能浪费，从而提高了甲醇合成塔的使用可靠性。由于无需再使用副产蒸汽对新鲜合成气加热，因而减少了副产蒸汽的浪费，使副产蒸汽可以完全并入蒸汽管网进行回收，从而进一步提高了能源利用率、降低了生产成本。同时，本发明中的处理工艺具有工艺简单、操作方便、可靠性高的特点。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示意性示出了本发明中的甲醇合成塔出口高温气体的处理工艺的流程图；以及
图2示意性示出了本发明中的甲醇合成系统的结构示意图。
图中附图标记：10、净化槽预热器；20、三通管路；21、第一管路；22、第二管路；23、第三管路；30、控制阀；40、第一冷却器；41、第二冷却器；50、第一粗甲醇分离器；51、第二粗甲醇分离器；60、压缩机；70、第一中间换热器；71、第二中间换热器；80、第一甲醇合成塔；81、第二甲醇合成塔；90、净化槽；91、冷态工艺气体阀门。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
作为本发明的第一个方面，提供了一种甲醇合成塔出口高温气体的处理工艺。如图1所示，处理工艺包括：步骤S1：将甲醇合成塔出口高温气体分为两股；步骤S2：将第一股甲醇合成塔出口高温气体输送至净化槽预热器10处，将第二股甲醇合成塔出口高温气体输送至中间换热器处；步骤S3：在净化槽预热器10内第一股甲醇合成塔出口高温气体对新鲜合成气进行加热，在中间换热器内第二股甲醇合成塔出口高温气体对冷态工艺气体进行加热。由于将甲醇合成塔出口高温气体分为两股分别对新鲜合成气和冷态工艺气体进行加热，因而提高了甲醇合成塔出口高温气体的利用率、避免了热能浪费，从而提高了甲醇合成塔的使用可靠性。由于无需再使用副产蒸汽对新鲜合成气加热，因而减少了副产蒸汽的浪费，使副产蒸汽可以完全并入蒸汽管网进行回收，从而进一步提高了能源利用率、降低了生产成本。同时，本发明中的处理工艺具有工艺简单、操作方便、可靠性高的特点。
本发明中的处理工艺还包括在步骤S3之后的步骤S4：将第一股甲醇合成塔出口高温气体与第二股甲醇合成塔出口高温气体汇合输送至冷却器内进行冷却处理。第一股甲醇合成塔出口高温气体对新鲜合成气加热后温度降低，第二股甲醇合成塔出口高温气体对冷态工艺气体加热后温度降低，而后将两股甲醇合成塔出口高温气体汇合后一同送至冷却器内冷却以分离甲醇，从而使甲醇合成塔出口高温气体全部回收利用，热量全部用于对气体进行加热，减少了热量浪费、降低了生产成本。
作为本发明的第二个方面，提供了一种甲醇合成系统。如图2所示，甲醇合成系统包括甲醇合成塔、中间换热器和净化槽预热器10，甲醇合成塔的出口分别与中间换热器和净化槽预热器10连通。由于甲醇合成塔的出口分别与中间换热器和净化槽预热器10连通，因而一部分的甲醇合成塔出口高温气体可以对净化槽预热器10内通入的新鲜合成气进行加热，同时另一部分甲醇合成塔出口高温气体可以对中间换热器内通入的冷态工艺气体（为40摄氏度～75摄氏度）进行加热（加热至200摄氏度～250摄氏度），从而使甲醇合成塔出口高温气体的热量可以全部用于对气体进行加热，避免了热能浪费、提高了热能的利用率，同时避免了副产蒸汽的浪费，使副产蒸汽可以完全并入蒸汽管网进行回收，进一步提高了能源利用效率、降低了生产成本。
本发明中的甲醇合成系统还包括三通管路20，三通管路20的第一管路21与甲醇合成塔的出口连通，三通管路20的第二管路22与净化槽预热器10连通，三通管路20的第三管路23与中间换热器连通。如图2所示的实施例中，第二管路22与第一管路21、第三管路23垂直设置。由第一管路21进入的甲醇合成塔出口高温气体的一部分通过第二管路22进入净化槽预热器10内，对净化槽预热器10内通入的新鲜合成气进行加热，另一部分甲醇合成塔出口高温气体通过第三管路23进入中间换热器内，对中间换热器内通入的冷态工艺气体进行加热。由于设置有三通管路20，因而保证了甲醇合成塔出口高温气体可以顺利可靠地输送至净化槽预热器10和中间换热器内，从而提高了甲醇合成系统的使用可靠性。
本发明中的第二管路22的直径小于第一管路21和/或第三管路23的直径。由于第二管路22的直径小于第一管路21和/或第三管路23的直径，因而单位时间内通入第二管路22内的气体流量小于第三管路23内的气体流量，从而使大部分的甲醇合成塔出口高温气体用于对中间换热器内的冷态工艺气体进行加热、使少部分的甲醇合成塔出口高温气体用于对净化槽预热器10内通入的新鲜合成气进行加热，满足系统的加热要求，避免了热能浪费、提高了能量的利用率。
优选地，三通管路20的第二管路22与第一管路21、第三管路23上设置有保温层、管托和吊架。
如图2所示的实施例中，甲醇合成系统还包括控制阀30，控制阀30设置在三通管路20的第二管路22上。由于设置有控制阀30，因而工作人员通过控制控制阀30的工作状态，可以决定是否向净化槽预热器10内通入甲醇合成塔出口高温气体、或控制甲醇合成塔出口高温气体的流速，从而对甲醇合成塔出口高温气体进行有效控制、避免热能浪费、进一步提高了甲醇合成系统的使用可靠性。
本发明中的甲醇合成系统还包括冷却器，冷却器的进口与净化槽预热器10的出口和中间换热器的出口连通。由于冷却器的进口与净化槽预热器10的出口和中间换热器的出口连通，因而在净化槽预热器10内对新鲜合成气进行加热的甲醇合成塔出口高温气体、与在中间换热器内对冷态工艺气体进行加热的甲醇合成塔出口高温气体最终汇合在一起后，一并流入冷却器内冷却以分离甲醇，从而使甲醇合成塔出口高温气体全部回收利用，热量全部用于对气体进行加热，减少了热量浪费、降低了生产成本。
本发明中的甲醇合成塔为多个，中间换热器为多个，多个甲醇合成塔与多个中间换热器一一对应连接，且每个甲醇合成塔的出口均与净化槽预热器10连通。由于设置有多个甲醇合成塔，因而提高了甲醇合成系统的生产效率和热能利用率，从而进一步提高了甲醇合成系统的使用可靠性。
如图2所示的实施例中，甲醇合成系统还包括第一冷却器40、第一粗甲醇分离器50、压缩机60、第二冷却器41和第二粗甲醇分离器51，中间换热器包括第一中间换热器70和第二中间换热器71，甲醇合成塔包括：第一甲醇合成塔80和第二甲醇合成塔81，第一甲醇合成塔80的出口与第一中间换热器70的第一进口、第一冷却器40的进口、第一粗甲醇分离器50的进口、压缩机60的第一进口、第二中间换热器71的第一进口和第二甲醇合成塔81的进口依次连通，且第一甲醇合成塔80的出口与净化槽预热器10的第一进口连通；第二甲醇合成塔81的出口与第二中间换热器71的第二进口、第二冷却器41的进口、第二粗甲醇分离器51的进口、第一中间换热器70的第二进口、第一甲醇合成塔80的进口依次连通，且第二甲醇合成塔81的出口与净化槽预热器10的第一进口连通。优选地，新鲜合成气通过压缩机60与净化槽预热器10连通。
优选地，本发明中的甲醇合成系统还包括净化槽90，净化槽预热器10的出口通过净化槽90与第一中间换热器70的第二进口、压缩机60的第一进口连通。由于设置有净化槽90，因而经加热后的新鲜合成气通过净化槽90脱除气体中残留的少量对合成催化剂有毒的硫组分，从而保证了甲醇合成反应顺利进行。
如图2所示的实施例中，第一甲醇合成塔80与第二甲醇合成塔81串联设置，该甲醇合成系统的工艺流程如下：自低温甲醇洗来的新鲜气合成气（～50摄氏度）在净化槽预热器10内，被由三通管路20的第二管路22输送来的甲醇合成塔出口高温气体（催化剂使用初期合成塔出口温度为264摄氏度、催化剂使用末期合成塔出口温度为285摄氏度，且甲醇合成塔出口包括第一甲醇合成塔80和第二甲醇合成塔81）加热至150～190摄氏度后，进入净化槽90脱除新鲜气合成气中残留的少量对合成催化剂有毒的硫组分；净化后的新鲜气合成气分为两股，大部分的新鲜气合成气与循环气混合，经第一中间换热器70内的甲醇合成塔出口高温气体加热后进入第一甲醇合成塔80；在净化槽预热器10内释放完热量的甲醇合成塔出口高温气体与在第二中间换热器71内的释放完热量的甲醇合成塔出口高温气体汇合后进入第一冷却器40（第一冷却器40包括空气冷却器和水冷器）冷却，最终在第一粗甲醇分离器50内使粗甲醇与循环气分离；循环气与另一部分新鲜合成气混合，经过压缩机60加压后通过第二中间换热器71进入第二甲醇合成塔81；第二甲醇合成塔81出口的甲醇合成塔出口高温气体的一部分会在第二中间换热器71内对循环气与另一部分新鲜合成气加热，以满足第二甲醇合成塔81的反应要求，然后再经第二冷却器41（第二冷却器41包括空气冷却器和水冷器）冷却，最终在第二粗甲醇分离器51内使甲醇与循环气分离，分离后的这股循环气经第一中间换热器70流回到第一甲醇合成塔80；同时，由第二甲醇合成塔81出口的另一部分甲醇合成塔出口高温气体输送至净化槽预热器10处。
优选地，本发明中的甲醇合成系统还包括冷态工艺气体阀门91，冷态工艺气体阀门91设置在甲醇合成塔入口调温副线上。通过打开冷态工艺气体阀门91可以控制甲醇合成塔的入口温度。
本发明中的甲醇合成系统具有以下优点：
（1）提高了甲醇合成塔出口高温气体的热能利用率、减少了热能浪费；
（2）减少了副产蒸汽的浪费、使副产蒸汽完全并入蒸汽管网、提高了能源的回收率；
（3）减少了冷却器的负载、减少了能耗、节约了能源；
（4）减少了甲醇合成系统外部输送冷凝液的泵体的输出耗电。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种甲醇合成塔出口高温气体的处理工艺，其特征在于，包括：
步骤S1：将甲醇合成塔出口高温气体分为两股；
步骤S2：将第一股所述甲醇合成塔出口高温气体输送至净化槽预热器（10）处，将第二股所述甲醇合成塔出口高温气体输送至中间换热器处；
步骤S3：在所述净化槽预热器（10）内第一股所述甲醇合成塔出口高温气体对新鲜合成气进行加热，在所述中间换热器内第二股所述甲醇合成塔出口高温气体对冷态工艺气体进行加热。
2.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述处理工艺还包括在所述步骤S3之后的步骤S4：将第一股所述甲醇合成塔出口高温气体与第二股所述甲醇合成塔出口高温气体汇合输送至冷却器内进行冷却处理。
3.一种甲醇合成系统，包括甲醇合成塔、中间换热器和净化槽预热器（10），其特征在于，所述甲醇合成塔的出口分别与所述中间换热器和所述净化槽预热器（10）连通。
4.根据权利要求3所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述甲醇合成系统还包括三通管路（20），所述三通管路（20）的第一管路（21）与所述甲醇合成塔的出口连通，所述三通管路（20）的第二管路（22）与所述净化槽预热器（10）连通，所述三通管路（20）的第三管路（23）与所述中间换热器连通。
5.根据权利要求4所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述第二管路（22）的直径小于所述第一管路（21）和/或所述第三管路（23）的直径。
6.根据权利要求4所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述甲醇合成系统还包括控制阀（30），所述控制阀（30）设置在所述三通管路（20）的所述第二管路（22）上。
7.根据权利要求3所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述甲醇合成系统还包括冷却器，所述冷却器的进口与所述净化槽预热器（10）的出口和所述中间换热器的出口连通。
8.根据权利要求3所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述甲醇合成塔为多个，所述中间换热器为多个，多个所述甲醇合成塔与多个所述中间换热器一一对应连接，且每个所述甲醇合成塔的出口均与所述净化槽预热器（10）连通。
9.根据权利要求3所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述甲醇合成系统还包括第一冷却器（40）、第一粗甲醇分离器（50）、压缩机（60）、第二冷却器（41）和第二粗甲醇分离器（51），所述中间换热器包括第一中间换热器（70）和第二中间换热器（71），所述甲醇合成塔包括第一甲醇合成塔（80）和第二甲醇合成塔（81），
所述第一甲醇合成塔（80）的出口与所述第一中间换热器（70）的第一进口、所述第一冷却器（40）的进口、所述第一粗甲醇分离器（50）的进口、所述压缩机（60）的第一进口、所述第二中间换热器（71）的第一进口和所述第二甲醇合成塔（81）的进口依次连通，且所述第一甲醇合成塔（80）的出口与所述净化槽预热器（10）的第一进口连通；
所述第二甲醇合成塔（81）的出口与所述第二中间换热器（71）的第二进口、所述第二冷却器（41）的进口、所述第二粗甲醇分离器（51）的进口、所述第一中间换热器（70）的第二进口、所述第一甲醇合成塔（80）的进口依次连通，且所述第二甲醇合成塔（81）的出口与所述净化槽预热器（10）的第一进口连通。
10.根据权利要求9所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述甲醇合成系统还包括净化槽（90），所述净化槽预热器（10）的出口通过所述净化槽（90）与所述第一中间换热器（70）的第二进口、所述压缩机（60）的第一进口连通。
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| CN110204420A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-06 | 中石化南京工程有限公司 | 一种甲醇合成系统及方法 |
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