CN106380376A - 合成系统和制备设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及甲醇的合成技术领域，尤其是涉及一种合成系统和制备设备。所述合成系统包括：第一合成组件和第二合成组件；第一合成组件与第二合成组件连通，且第一合成组件用于与外部合成气体储存装置连通。本发明中，将第一合成组件和第二合成组件以串联的方式连接，第一合成组件内未反应的合成气体继续通入至第二合成组件进行反应合成，而不用通过循环压缩机将未反应的气体加压再次输送至第一合成组件内。也即，本发明提供的合成系统，省去了内部结构复杂且耗电量大的循环压缩机，从而使得合成系统的运行费用较低，操作维护简单。

Description

合成系统和制备设备
技术领域
本发明涉及甲醇的合成技术领域，尤其是涉及一种合成系统和制备设备。
背景技术
甲醇是无色有酒精气味易挥发的液体，其主要用于制造甲醛和农药等。同时，甲醛也可用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。工业上合成甲醇几乎全部采用一氧化碳加压催化加氢的方法，且主要采用合成气低压法制备甲醇。
现有技术中的甲醇合成系统包括预热器、合成塔、水冷器、分离器以及循环压缩机。预热器、合成塔、水冷器、分离器以及循环压缩机依次连通，气体循环压缩机与合成塔连通。使用者将合成气体CO、CO2、H2通入预热器内预热后进入合成塔内，在合成塔内催化床催化作用下CO与H2反应生成甲醇CH3OH，CO2与H2反应生成甲醇CH3OH和水H20。该混合气体进入水冷器降温冷却后进入分离器内，粗甲醇被分离出并储存，剩余的未反应的合成气体进入循环压缩机，循环压缩机将该气体加压与新鲜原料气混合后再次输送至合成塔内进行反应，从而使得未反应的气体再次被催化反应，保证合成气体充分反应利用。也即，目前，国内外甲醇合成系统普遍采用合成气循环工艺来控制甲醇合成塔的反应温度和实现合成气的完全转化。
但是，现有技术中的甲醇合成系统需要采用循环压缩机，而循环压缩机导致合成系统运行费用较高，操作维护复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合成系统和制备设备，以解决现有技术中存在的合成系统运行费用较高，操作维护复杂的技术问题。
本发明提供的一种合成系统，所述合成系统包括：第一合成组件和第二合成组件；所述第一合成组件与所述第二合成组件连通，且第一合成组件用于与外部合成气体储存装置连通。
进一步地，所述第一合成组件包括依次连通的第一预热器、第一甲醇合成器、第一冷却器以及第一分离器；所述第二合成组件包括依次连通的第二预热器、第二甲醇合成器、第二冷却器以及第二分离器；所述第二预热器与所述第一分离器连通。
进一步地，所述第一甲醇合成塔通过所述第一预热器与所述第一冷却器连通；所述第二甲醇合成塔通过所述第二预热器与所述第二冷却器连通。
进一步地，所述合成系统还包括闪蒸槽；所述第一合成组件和所述第二合成组件均与所述闪蒸槽连通，以使所述第一合成组件和所述第二合成组件内的粗甲醇流入至闪蒸槽内。
进一步地，所述第一合成组件和所述第二合成组件均通过第一电磁阀与所述闪蒸槽连通。
进一步地，所述合成系统还包括多个第三合成组件；多个所述第三合成组件依次连通，且位于端部的一个所述第三合成组件与所述第二合成组件连通。
进一步地，多个所述第三合成组件之间均通过第二电磁阀连接。
进一步地，所述第一甲醇合成塔上设置有第一进水口和第一出气口；所述第二甲醇合成塔上设置有第二进水口和第二出气口。
进一步地，所述第一进水口位于所述第一甲醇合成塔的下部，所述第一出气口位于第一甲醇合成塔的上部；所述第二进水口位于所述第二甲醇合成塔的下部，所述第二出气口位于所述第二甲醇合成塔的上部。
进一步地，本发明还提供一种制备设备，所述制备设备包括甲醇精馏系统和如发明所述的合成系统；所述第一组件和所述第二组件均与所述甲醇精馏系统连通。
本发明中，使用者将合成气体储存装置中的合成气体通入至第一合成组件，合成气体在第一组件内反应生成甲醇，未反应的合成气体进入至第二合成组件继续进行反应合成甲醇，以使合成气体得到充分反应。
本发明中，将第一合成组件和第二合成组件以串联的方式连接，第一合成组件内未反应的合成气体继续通入至第二合成组件进行反应合成，而不用通过循环压缩机将未反应的气体加压再次输送至第一合成组件内。也即，本发明提供的合成系统，省去了内部结构复杂且耗电量大的循环压缩机，从而使得合成系统的运行费用较低，操作维护简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的合成系统的结构示意图；
图2为图1所示的合成系统中第一合成组件的结构示意图；
图3为图1所示的合成系统中第一甲醇合成塔和第一预热器的结构示意图；
图4为图1所示的合成系统中第二甲醇合成塔和第二预热器的结构示意图。
附图标记：
1-第一合成组件； 2-第二合成组件； 3-第三合成组件；
4-闪蒸槽； 5-第一进水口； 6-第一出气口；
7-第二进水口； 8-第二出气口； 11-第一预热器；
12-第一甲醇合成塔； 13-第一冷却器； 14-第一分离器；
21-第二预热器； 22-第二甲醇合成塔； 23-第二冷却器；
24-第二分离器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例提供的合成系统的结构示意图；如图1所示，本发明实施例提供的一种合成系统，该合成系统包括：第一合成组件1和第二合成组件2；第一合成组件1与第二合成组件2连通，且第一合成组件1用于与外部合成气体储存装置连通。
本发明实施例中，使用者将合成气体储存装置中的合成气体通入至第一合成组件1，合成气体在第一组件内反应生成甲醇，未反应的合成气体进入至第二合成组件2继续进行反应合成甲醇，以使合成气体得到充分反应。
本发明实施例中，将第一合成组件1和第二合成组件2以串联的方式连接，第一合成组件1内未反应的合成气体继续通入至第二合成组件2进行反应合成，而不用通过循环压缩机将未反应的气体加压再次输送至第一合成组件1内。也即，本发明提供的合成系统，省去了内部结构复杂且耗电量大的循环压缩机，从而使得合成系统的运行费用较低，操作维护简单。
其中，本实施例提供的合成系统除了用于合成气体为CO、CO2、H2合成甲醇外，还可用于其他合成气体的反应。第二合成组件2可以为一个，也可以为多个。当第二合成组件2为多个时，多个第二合成组件2依次连通，也即，多个第二合成组件2以串联的方式连接。未反应的气体依次通过多个第二合成组件2进行反应合成，以使气体得到充分反应。使用者可根据需要选择使用适当数量的第二合成组件2。通常情况下，第二合成组件2为2-7即可符合使用者的使用需要。
图2为图1所示的合成系统中第一合成组件的结构示意图；图3为图1所示的合成系统中第一甲醇合成塔和第一预热器的结构示意图；如图1-3所示，在上述实施例的基础上，进一步地，第一合成组件1包括依次连通的第一预热器11、第一甲醇合成器、第一冷却器13以及第一分离器14；第二合成组件2包括依次连通的第二预热器21、第二甲醇合成器、第二冷却器23以及第二分离器24；第二预热器21与第一分离器14连通。
本实施例中，待反应的合成气体从第一预热器11的进口进入第一预热器11内进行预热，预热后的合成气体从第一预热器11的出口流出后通过第一甲醇合成器的进口进入至第一甲醇合成器，在第一甲醇合成器内的催化床的催化作用下反应，反应后的混合气体从第一甲醇合成器的出口流出后进入至第一冷却器13进行冷却，然后从第一冷却器13的出口流出最后进入第一分离器14。第一分离器14将粗甲醇从未反应的混合气体中分离出。然后，未反应的气体进入第二预热器21内进行预热，预热后进入第二甲醇合成器内反应，然后依次经过第二冷却器23冷却以及第二分离器24进行分离，第二分离器24将粗甲醇从未反应的混合气体中分离出，从而实现合成气体的再次合成反应。
本实施例中，第一合成组件1设置为第一预热器11、第一甲醇合成器、第一冷却器13以及第一分离器14，将第二合成组件2设置为第二预热器21、第二甲醇合成器、第二冷却器23以及第二分离器24，并且第一分离器14与第二预热器21连通，这样可使得反应后的气体经第一分离器14分离出存甲醇后将剩余的未反应气体再次进入第二预热器21进行预热，使得整个合成系统顺利的完成气体合成反应。
其中，第一冷却器13和第二冷却器23可以为水冷器，也可以为空气冷却器等等其他能实现冷却功能的装置。
如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，第一甲醇合成塔12通过第一预热器11与第一冷却器13连通；第二甲醇合成塔22通过第二预热器21与第二冷却器23连通。
本实施例中，当第一甲醇合成塔12反应后的混合气体从第一甲醇合成塔12内流出后进入第一预热器11内，以对第一预热器11内的合成气体进行预热，然后该混合气体再进入第一冷却器13内。同理地，当第二甲醇合成塔22内的混合气体从第二甲醇合成塔22内流出后进入第二预热器21内，以对第二预热器21内的合成气体进行预热，然后该混合气体再进入第二冷却器23内。
本实施例中，将反应后的混合气体进入预热器进行预热后在进入冷却器冷却，也即，利用混合气体的热量给待反应的合成气体加热，这样可充分利用系统内的热量，提高热量利用率，节省资源。
如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，合成系统还包括闪蒸槽4；第一合成组件1和第二合成组件2均与闪蒸槽4连通，以使第一合成组件1和第二合成组件2内的粗甲醇流入至闪蒸槽4内。
本实施例中，第一合成组件1和第二合成组件2反应合成的粗甲醇从第一合成组件1和第二合成组件2内流出至闪蒸槽4内，闪蒸槽4通过减压将粗甲醇内的未反应气体分离出来，以得到叫纯净的甲醇。
本实施例中，第一合成组件1反应后得到的粗甲醇进入至闪蒸槽4内，未反应的气体进入第二合成组件2继续进行反应，使得合成反应和粗甲醇的净化两个过程同步进行，可快速得到叫纯净的甲醇，提高了合成系统的使用效率。
其中，当第一合成组件1包括依次连通的第一预热器11、第一甲醇合成器、第一冷却器13以及第一分离器14；第二合成组件2包括依次连通的第二预热器21、第二甲醇合成器、第二冷却器23以及第二分离器24；第二预热器21与第一分离器14连通时，第一分离器14和第二分离器24均与闪蒸槽4连通，以使得第一分离器14和第二分离器24分离出的粗甲醇进入至闪蒸槽4内。
在上述实施例的基础上，进一步地，第一合成组件1和第二合成组件2均通过第一电磁阀与闪蒸槽4连通。
本实施例中，将第一合成组件1和第二合成组件2通过第一电磁阀与闪蒸槽4连通，使用者可通过第一电磁阀控制第一合成组件1和闪蒸槽4之间线路的开闭，第二合成组件2和闪蒸槽4之间路线的开闭，方便使用者使用。
如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，合成系统还包括多个第三合成组件3；多个第三合成组件3依次连通，且位于端部的一个第三合成组件3与第二合成组件2连通。
本实施例中，设置多个依次连通的第三合成组件3，当合成气体在第二合成组件2内反应后，未反应的合成气体进入第三合成组件3内继续合成反应，未反应完的合成气体在进入下一个第三合成组件3内进行反应，直至合成气体充分反应后剩余的少量的驰放气回收氢后外排，完成甲醇的合成反应。
本实施例中，将多个第三合成组件3以串联的方式连接，以及第一合成组件1、第二合成组件2和第三合成组件3以串联的方式连接，可使合成气体进行多级反应，使得合成气体进行充分反应，
在上述实施例的基础上，进一步地，多个第三合成组件3之间均通过第二电磁阀连接。
本实施例中，使用者可通过第二电磁阀控制多个第三合成组件3之间的连通或关闭，以使使用者可根据需要选择使用适当数量的第三合成组件3。
图4为图1所示的合成系统中第二甲醇合成塔和第二预热器的结构示意图，如图3和图4所示，在上述实施例的基础上，进一步地，第一甲醇合成塔12上设置有第一进水口5和第一出气口6；第二甲醇合成塔22上设置有第二进水口7和第二出气口8。
本实施例中，在第一甲醇合成塔12上设置第一进水口5和第一出气口6，在第二甲醇合成塔22上设置第二进水口7和第二出气口8，当合成气体在第一甲醇合成塔12内反应时，使用者可通过第一进水口5向第一甲醇合成塔12内通入水，由于甲醇合成反应为放热的反应过程，因此，通入第一甲醇合成塔12内的水吸收合成塔内的热量气化成水蒸气，并从第一出气口6排出。第二进水口7和第二出气口8的作用同上。
本实施中，通过向第一甲醇合成塔12和第二甲醇合成塔22通入水，使得水可吸收合成塔内的热量，将第一甲醇合成塔12和第二甲醇合成塔22内的温度保持在合适的反应温度，以使反应顺利进行。
在上述实施例的基础上，进一步地，第一进水口5位于第一甲醇合成塔12的下部，第一出气口6位于第一甲醇合成塔12的上部；第二进水口7位于第二甲醇合成塔22的下部，第二出气口8位于第二甲醇合成塔22的上部。
本实施例中，将第一进水口5设置在第一甲醇合成塔12的下部，第一出气口6位于其上部，使用者将水从下部通入至第一甲醇合成塔12内，水蒸气上升至合成塔的上部，并从第一出气口6流出。第二进水口7和第二出水口的原理同上。
本实施例中，将水从底部通入至合成塔内，水蒸气从上部的出气口流出，使得水蒸气可顺利地从合成塔内流出。
在上述实施例的基础上，进一步地，本发明还提供一种制备设备，该制备设备包括甲醇精馏系统和如本发明所述的合成系统；第一组件和第二组件均与甲醇精馏系统连通。
本实施例中，第一合成组件1反应合成的甲醇进入甲醇精馏系统内，未反应的气体进入第二合成组件2内继续反应合成，第二合成组件2反应合成的甲醇进入至甲醇精馏系统内。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种合成系统，其特征在于，包括：第一合成组件和第二合成组件；
所述第一合成组件与所述第二合成组件连通，且第一合成组件用于与外部合成气体储存装置连通。
2.根据权利要求1所述的合成系统，其特征在于，所述第一合成组件包括依次连通的第一预热器、第一甲醇合成器、第一冷却器以及第一分离器；所述第二合成组件包括依次连通的第二预热器、第二甲醇合成器、第二冷却器以及第二分离器；
所述第二预热器与所述第一分离器连通。
3.根据权利要求2所述的合成系统，其特征在于，所述第一甲醇合成塔通过所述第一预热器与所述第一冷却器连通；所述第二甲醇合成塔通过所述第二预热器与所述第二冷却器连通。
4.根据权利要求1所述的合成系统，其特征在于，还包括闪蒸槽；
所述第一合成组件和所述第二合成组件均与所述闪蒸槽连通，以使所述第一合成组件和所述第二合成组件内的粗甲醇流入至闪蒸槽内。
5.根据权利要求4所述的合成系统，其特征在于，所述第一合成组件和所述第二合成组件均通过第一电磁阀与所述闪蒸槽连通。
6.根据权利要求1所述的合成系统，其特征在于，还包括多个第三合成组件；
多个所述第三合成组件依次连通，且位于端部的一个所述第三合成组件与所述第二合成组件连通。
7.根据权利要求6所述的合成系统，其特征在于，多个所述第三合成组件之间均通过第二电磁阀连接。
8.根据权利要求2所述的合成系统，其特征在于，所述第一甲醇合成塔上设置有第一进水口和第一出气口；所述第二甲醇合成塔上设置有第二进水口和第二出气口。
9.根据权利要求8所述的合成系统，其特征在于，所述第一进水口位于所述第一甲醇合成塔的下部，所述第一出气口位于所述第一甲醇合成塔的上部；所述第二进水口位于所述第二甲醇合成塔的下部，所述第二出气口位于所述第二甲醇合成塔的上部。
10.一种制备设备，其特征在于，包括甲醇精馏系统和如权利要求1-9任一项所述的合成系统；
所述第一组件和所述第二组件均与所述甲醇精馏系统连通。
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