CN106883101A - 一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统及方法，该系统包括甲醇原料预处理单元、甲醇转化单元、二甲醚精馏单元、锅炉供热单元和制冷单元；所述甲醇原料预处理单元用于对甲醇原料进行汽化提纯，所述甲醇转化单元用于进行甲醇脱水反应，所述二甲醚精馏单元用于对脱水反应生成的二甲醚进行精馏提纯，所述锅炉供热单元用于为整体系统和外界用户供热，所述制冷单元用于为整体系统提供所需的制冷量。本发明反应过程中的反应热回收后用于原料的预热，实现了热量的回收再利用；系统为低压阶梯式操作，操作方便、安全系数高，且反应产物为低压的气体燃料，减少了液体燃料燃烧时需要汽化和相变的能量消耗，系统节能减排且环保。
Description
技术领域
本发明涉及甲醇基燃料锅炉供热技术领域，更具体地，涉及一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统及方法。
背景技术
目前甲醇燃料是一种应用广泛的能源载体，具有原料来源丰富、生产技术成熟及燃烧清洁等优点，相比油料、液化气等燃料，甲醇燃料更加安全可靠、清洁卫生、运输方便，尤其适用于高寒地区，而且在配套的灶具上燃烧热效率高，废气排放符合国家标准。然而，甲醇燃料在储存时会产生甲醇蒸汽，燃烧不完全会产生并排放甲醛、甲酸甲酯等化合物，不仅会危害人体健康，而且污染环境。因此将甲醇转化为无毒的甲醇基燃料是甲醇在燃料方面的最适宜措施之一。
二甲醚是一种重要的清洁甲醇基燃料，无毒无害，可以代替天然气、液化石油气等用作民用燃料或锅炉燃料。二甲醚在一定温度下的饱和蒸汽压低于液化石油气，储存和运输过程安全性高；在空气中的爆炸极限比液化石油气高一倍，使用过程安全性高；与液化石油气掺混燃烧，燃烧更充分，装置的燃烧性能更高。因此开展二甲醚燃料相关研究与应用成为人们广泛关注的领域。
目前，二甲醚的生产工艺通常采用二步法，即先由煤基合成气催化合成甲醇，然后甲醇在固体酸催化剂作用下于一定温度和压力条件下经脱水生成二甲醚。例如中国专利201110123618.3公开了甲醇在压力为0.6～1.6MPa下生产二甲醚；中国专利201610604269.X公开了甲醇在温度为220～300℃，压力为0.3～1.3MPa条件下反应产生二甲醚。
然而上述的工艺条件中皆需在较高压力下合成二甲醚，对设备要求较高，能耗量较大。另外二甲醚作为民用燃料或锅炉燃料使用时，通常以液态形式罐装和贮存，再经汽化后使用，如与液化石油气、汽油、柴油等混合作为车用燃料或民用燃料。在此过程中二甲醚经过液化汽化等过程，需要吸收大量热量，能源消耗较大。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统及方法，该系统可以克服能源消耗较大的问题，节能环保，减少成本。
根据本发明的一个方面，提供一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统，该系统包括甲醇原料预处理单元、甲醇转化单元、二甲醚精馏单元、锅炉供热单元和制冷单元；所述甲醇原料预处理单元用于对甲醇原料进行汽化提纯，所述甲醇转化单元用于进行甲醇脱水反应，所述二甲醚精馏单元用于对脱水反应生成的二甲醚进行精馏提纯，所述锅炉供热单元用于为所述甲醇原料预处理单元、甲醇转化单元、二甲醚精馏单元和外界用户供热，所述制冷单元用于为所述甲醇原料预处理单元和二甲醚精馏单元分别提供所需的制冷量。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述甲醇原料预处理单元包括甲醇原料泵、甲醇汽化塔、塔釜双再沸器和塔顶冷凝器；所述塔釜双再沸器为甲醇汽化过程提供热量，所述塔顶冷凝器通过冷凝处理控制塔顶出口的甲醇蒸汽的纯度。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述塔釜双再沸器包括串联的两个再沸器，分别用于保证甲醇的汽化和塔釜废水的达标排放。
甲醇原料经输送泵输送进入甲醇汽化塔的进料口进入塔中进行汽化提纯。所述甲醇原料包括精甲醇或粗甲醇，甲醇汽化塔的进料口的位置可根据甲醇原料的特点来决定。甲醇汽化所需的热量由塔釜双再沸器提供。塔釜废水由液位联锁控制系统经管道排入废液罐。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述甲醇转化单元包括依次连接的甲醇预热器、换热器和反应器，所述甲醇预热器用于对甲醇进行预热，所述换热器用于对甲醇进行换热，所述反应器用于甲醇进行脱水反应并生成二甲醚和水。所述反应器可采用两种类型的反应器，即：由导热油作为热载体的均温反应器和由导热油或水蒸汽作为热载体的激冷反应器。
经过甲醇汽化塔提纯的甲醇蒸汽依次经由甲醇预热器和换热器预热后，进入反应器中进行甲醇脱水反应。系统稳定之前使用甲醇预热器进行预热，待系统稳定后，使用换热器预热。反应后的物料与反应器入口物料在换热器中进行换热，实现余热回收。换热后的物料被送至所述二甲醚精馏单元。
作为上述技术方案的进一步改进方案，当热载体为导热油时，所述甲醇转化单元的反应器可采用均温反应器，均温反应器的上端入口与所述换热器的下端出口连通，均温反应器的下端出口通过管道与所述换热器连通。
当热载体为导热油时，高纯度的甲醇蒸汽先进入预热器一次预热后，再进入换热器进行二次预热。预热后的甲醇蒸汽进入均温反应器进行脱水反应，生成的二甲醚、水及未反应完全的甲醇蒸汽进入余热回收换热器，与低温甲醇蒸汽充分换热后进入二甲醚精馏单元。
作为上述技术方案的进一步改进方案，当热载体为导热油或水蒸汽时，所述反应器可采用激冷反应器，反应器的内部还包括自上而下设置的三段催化剂，其中一段催化剂的上端设有上端入口，一段催化剂和二段催化剂之间设有中间入口，二段和三段催化剂之间设有下端入口。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述二甲醚精馏单元包括二甲醚精馏塔、冷凝器和塔釜再沸器，所述二甲醚精馏塔用于精馏提纯，所述冷凝器位于所述二甲醚精馏塔塔顶的出口端，所述塔釜再沸器位于所述二甲醚精馏塔的下端并为精馏提纯提供热量。经与原料换热后的产物物料由二甲醚精馏塔中下部进入，在塔体内精馏提纯。塔釜物料为甲醇和水混合物，从塔釜出口采出由泵输送至所述甲醇汽化塔中下部进入，以回收甲醇。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述塔釜再沸器由温度控制点控制，所述塔釜再沸器的热源可以为导热油或水蒸汽。二甲醚气体燃料进入冷凝器进行换热，由塔顶出口采出，通过调节所述制冷单元提供的制冷量，控制二甲醚气体的纯度。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述锅炉供热单元采用加热导热油或水蒸汽的供热方式，并通过动力输送设备输送至各用热设备或外接用户。利用锅炉燃烧二甲醚气体燃料提供热量，通过该热量来加热导热油或蒸汽，为整个系统或外界供热的单元。通过动力输送设备将导热油或水蒸汽输送至二甲醚生产过程各用热设备和外接用户为其提供热量。
根据本发明的另一个方面，一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热方法，包括以下步骤：
S1，将甲醇原料由输送泵输送进入甲醇汽化塔进行汽化提纯处理；
S2，汽化提纯后的甲醇蒸汽依次进入甲醇预热器和换热器进行预热；
S3，甲醇蒸汽进入反应器进行甲醇脱水反应；
S4，脱水反应产物及未反应的甲醇蒸汽经反应器出口进入换热器换热，然后进入二甲醚精馏塔进行精馏提纯；
S5，精馏提纯后的气体经二甲醚精馏塔的塔顶出口流出，然后进入锅炉供热单元，为锅炉燃烧提供燃料。
所述S4中，精馏提纯产生的液相水和甲醇经输送泵输送至甲醇汽化塔，对甲醇进行回收利用。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述锅炉供热单元用于为所述甲醇原料预处理单元、甲醇转化单元、二甲醚精馏单元和外界供热，所述制冷单元用于为所述甲醇原料预处理单元、二甲醚精馏单元提供所需的制冷量。
所述S1中，液相甲醇原料经输送泵输送进入甲醇汽化塔进行汽化提纯。塔釜液相组分主要是废水和少量的甲醇，通过串联的双再沸器进行加热，控制废水的达标排放，达标的废水通过液位控制点与液位调节阀联锁控制排入废液罐。塔顶气相组分主要是高纯度的甲醇蒸汽，由塔顶冷凝器冷凝控制甲醇蒸汽的纯度。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述S2和S3中，当热载体为导热油时，所述反应器可采用均温反应器，高纯度的甲醇蒸汽先进入预热器一次预热后，再进入换热器进行二次预热。预热后的甲醇蒸汽进入均温反应器进行脱水反应，生成的二甲醚、水及未反应完全的甲醇蒸汽进入余热回收的换热器，与低温甲醇蒸汽充分换热后进入二甲醚精馏单元。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述S2和S3中，当热载体为导热油或水蒸汽时，所述反应器采用激冷反应器，其他的工艺流程完全相同。具体为：高纯度的甲醇蒸汽分为三部分进入甲醇转化单元，一部分进入预热器一次预热后进入余热回收换热器进行二次预热至目标温度，预热后的甲醇蒸汽进入所述反应器一段催化剂进行反应；另一部分通过温度调节阀与温度控制点联锁控制进入所述反应器的一段和二段催化剂之间，通过冷物料移热的方式降温；第三部分通过温度调节阀和温度控制点联锁控制进入所述反应器的二段和三段催化剂之间，通过冷物料移热的方式降温。上述三部分反应生成的二甲醚、水及未反应完全的甲醇蒸汽进入余热回收换热器与低温甲醇蒸汽充分换热后进入二甲醚精馏单元。
所述S4中，充分换热后的二甲醚、水和未反应完全的甲醇蒸汽由进料口进入二甲醚精馏塔，对产物进行精馏提纯处理。
塔釜液相组分主要是产物水和液体甲醇，通过塔釜再沸器进行加热，控制液相组分的达标(液体中二甲醚的含量很少或不存在)循环利用。塔顶的气相组分主要是二甲醚气体和少量的甲醇蒸汽，通过塔顶冷凝器冷凝控制二甲醚蒸汽的纯度。
所述S5中，符合标准的二甲醚气体(含有少量甲醇蒸汽)燃料，管道输送并经阀门调节进入燃烧锅炉燃烧供热。被加热的导热油或蒸汽经动力输送泵输送供给二甲醚生产系统用热和外界用户用热。
基于上述技术方案，本发明提出的甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统，具有以下有益效果：
1)反应器反应过程中的反应热回收后用于原料的预热，实现了热量的回收再利用；
2)系统为低压阶梯式操作，操作方便、安全系数高，且反应产物为低压的气体燃料，减少了液体燃料燃烧时需要汽化和相变的能量消耗，系统节能减排，有利于环境的保护；
3)甲醇汽化塔设置双再沸器，能够保证产物水的达标排放，减少生成过程中附带产物对环境的污染；
4)整套设备关键部位采用自动化联锁控制方式，既保证了产品的质量，又降低了操作的难度实用性强；
5)系统采用导热油时，反应器采用均温反应器，热载体既可以作为加热介质，同时作为移热介质；系统采用水蒸汽加热时，反应器采用激冷式反应器，通过冷物料进入的方式将热量移走；系统所用催化剂为固体酸，装填和更换方便；
6)本发明原料使用范围广，适用于粗甲醇或精甲醇；
7)本发明与甲醇直接燃烧相比，无有毒有害产物的产生，更清洁、燃烧更充分，安全性更高。
附图说明
图1为根据本发明实施例的甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统的工艺流程图；
图2为根据本发明实施例的甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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及其之间任意组合，本领域普通技术人员在没有作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。
在根据本发明的一个实施例中，参考图1，提供一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统，该系统包括甲醇原料预处理单元、甲醇转化单元、二甲醚精馏单元、锅炉供热单元25和制冷单元；所述甲醇原料预处理单元用于对甲醇原料进行汽化提纯，所述甲醇转化单元用于进行甲醇脱水反应，所述二甲醚精馏单元用于对脱水反应生成的二甲醚进行精馏提纯，所述锅炉供热单元25用于为所述甲醇原料预处理单元、甲醇转化单元、二甲醚精馏单元和外界用户供热，所述制冷单元用于为所述甲醇原料预处理单元和二甲醚精馏单元分别提供所需的制冷量。
在根据本发明的一个实施例中，所述甲醇原料预处理单元包括甲醇原料泵、甲醇汽化塔12、塔釜双再沸器13和塔顶冷凝器11；所述塔釜双再沸器13为甲醇汽化过程提供热量，所述塔顶冷凝器11通过冷凝处理控制塔顶出口的甲醇蒸汽的纯度。
在根据本发明的一个实施例中，所述塔釜双再沸器13包括串联使用的两个再沸器，分别由温度控制点131和132控制，其中由温度控制点132控制的再沸器用于保证甲醇的汽化，由温度控制点131控制的再沸器用于保证塔釜废水的达标排放。
甲醇原料经输送泵输送进入甲醇汽化塔12的进料口进入塔中进行汽化提纯。所述甲醇原料包括精甲醇或粗甲醇，甲醇汽化塔12的进料口的位置可根据甲醇原料的特点来决定。甲醇汽化所需的热量由塔釜双再沸器13提供。塔釜废水由液位联锁控制系统经管道排入废液罐14。
在根据本发明的一个实施例中，通过调节所述制冷单元提供的制冷量，控制所述甲醇汽化塔12的塔顶出口的甲醇蒸汽纯度。
在根据本发明的一个实施例中，所述甲醇转化单元包括依次连接的甲醇预热器15、换热器16和反应器17，所述甲醇预热器15用于对甲醇进行预热，所述换热器16用于对甲醇进行换热，所述反应器17用于甲醇进行脱水反应并生成二甲醚和水。所述反应器17可采用两种类型的反应器，即：由导热油作为热载体的均温反应器和由导热油或水蒸汽作为热载体的激冷反应器。
经过甲醇汽化塔12提纯的甲醇蒸汽依次经由甲醇预热器15和换热器16预热后，进入反应器17中进行甲醇脱水反应。系统稳定之前使用甲醇预热器15进行预热，待系统稳定后，使用换热器16预热。反应后的物料与反应器17入口物料在换热器16中进行换热，实现余热回收。换热后的物料被送至所述二甲醚精馏单元。
在根据本发明的一个实施例中，所述二甲醚精馏单元包括二甲醚精馏塔19、冷凝器18和塔釜再沸器20，所述二甲醚精馏塔19用于精馏提纯，所述冷凝器18位于所述二甲醚精馏塔19塔顶的出口端，所述塔釜再沸器20位于所述二甲醚精馏塔19的下端并为精馏提纯提供热量。经与原料换热后的产物物料由二甲醚精馏塔19中下部进入，在塔体内精馏提纯。塔釜物料为甲醇和水混合物，从塔釜出口采出由泵输送至所述甲醇汽化塔12中下部进入，以回收甲醇。
在根据本发明的一个实施例中，所述塔釜再沸器20由温度控制点控制，所述塔釜再沸器20的热源可以为导热油或水蒸汽。二甲醚气体燃料进入冷凝器18进行换热，由塔顶出口采出，通过调节所述制冷单元提供的制冷量，控制二甲醚气体的纯度。
在根据本发明的一个实施例中，所述锅炉供热单元25采用加热导热油或水蒸汽的供热方式，并通过动力输送设备输送至各用热设备或外接用户。利用锅炉燃烧二甲醚气体燃料提供热量，通过该热量来加热导热油或蒸汽，为整个系统或外界供热的单元。通过动力输送设备将导热油或水蒸汽输送至二甲醚生产过程各用热设备和外接用户为其提供热量。
所述制冷单元包括压缩机21、移热风扇23、换热盘管22和储存冷凝介质的冷媒储罐24，为整个系统提供所需的制冷量。
根据本发明的另一个方面，一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热方法，包括以下步骤：
S1，将甲醇原料由输送泵输送进入甲醇汽化塔进行汽化提纯处理；
S2，汽化提纯后的甲醇蒸汽依次进入甲醇预热器和换热器进行预热；
S3，甲醇蒸汽进入反应器进行甲醇脱水反应；
S4，脱水反应产物及未反应的甲醇蒸汽经反应器出口进入换热器换热，然后进入二甲醚精馏塔进行精馏提纯；
S5，精馏提纯后的气体经二甲醚精馏塔的塔顶出口流出，然后进入锅炉供热单元，为锅炉燃烧提供燃料。
所述S4中，精馏提纯产生的液相水和甲醇经输送泵输送至甲醇汽化塔，对甲醇进行回收利用。
根据本发明的一个实施例，所述锅炉供热单元25用于为所述甲醇原料预处理单元、甲醇转化单元、二甲醚精馏单元和外界供热，所述制冷单元用于为所述甲醇原料预处理单元、二甲醚精馏单元提供所需的制冷量。
根据本发明的一个实施例，所述S1中，液相甲醇原料经输送泵输送进入甲醇汽化塔12进行汽化提纯，粗甲醇从2号口进料，精甲醇由1号口进料。
塔釜液相组分主要是废水和少量的甲醇，通过串联的双再沸器进行加热，控制废水的达标排放，达标的废水通过液位控制点与液位调节阀联锁控制由4号管线排入废液罐。双再沸器的温度控制分别通过两组温度控制点131、132及与之对应的流量调节阀联锁控制实现。
塔顶气相组分主要是高纯度的甲醇蒸汽，由塔顶冷凝器11冷凝控制甲醇蒸汽的纯度，高纯度的甲醇蒸汽经5号管线进入甲醇预热器15。塔顶温度控制由温度测控点和流量调节阀联锁控制实现。
根据本发明的一个实施例，所述S2中，高纯度的甲醇蒸汽经5号管线输送进入甲醇预热器15一次预热后，进入换热器16进行二次预热。
根据本发明的一个实施例，所述S3中，当热载体为导热油时，所述甲醇转化单元的反应器可采用均温反应器，预热后的甲醇蒸汽进入均温反应器17进行脱水反应，生成的二甲醚、水及未反应完全的甲醇蒸汽进入余热回收的换热器16，与低温甲醇蒸汽充分换热后进入二甲醚精馏单元。
甲醇预热器15的温度控制由6号口的温度控制点与流量调节阀联锁控制实现。甲醇反应器的温度控制由7号口温度控制点与流量调节阀联锁控制实现。
当热载体为导热油或水蒸汽时，所述甲醇转化单元可采用另一种反应器，即激冷反应器，其他的工艺流程完全相同。具体为：高纯度的甲醇蒸汽经5号管线输送分为三部分进入甲醇转化单元，一部分进入甲醇预热器15一次预热后进入余热回收换热器16进行二次预热至目标温度，预热后的甲醇蒸汽进入反应器17一段催化剂进行反应；另一部分通过温度调节阀与温度控制点联锁控制进入反应器17的一段和二段催化剂之间，通过冷物料移热的方式降温；第三部分通过温度调节阀和温度控制点联锁控制进入反应器17的二段和三段催化剂之间，通过冷物料移热的方式降温。
上述三部分反应生成的二甲醚、水及未反应完全的甲醇蒸汽进入余热回收换热器16与低温甲醇蒸汽充分换热后进入二甲醚精馏单元。甲醇预热器15的温度控制由6号口的温度控制点与流量调节阀联锁控制实现。
根据本发明的一个实施例，所述S4中，充分换热后的二甲醚、水和未反应完全的甲醇蒸汽由8或9号进料口进入二甲醚精馏塔19，对产物进行精馏提纯处理。
塔釜液相组分主要是产物水和液体甲醇，通过塔釜再沸器20进行加热，控制液相组分的达标(液体中二甲醚的含量很少或不存在)循环利用。达标的液相组分通过液位控制点与液位调节阀联锁控制由10号管线排入，排出的液相组分经输送泵由3进料口进入甲醇汽化塔12实现甲醇的回收利用。塔釜液相的温度控制由温度控制点与流量调节阀联锁控制实现。
塔顶的气相组分主要是二甲醚气体和少量的甲醇蒸汽，通过位于塔顶的冷凝器18冷凝控制二甲醚蒸汽的纯度，符合标准的二甲醚气体由11号管线进入锅炉供热单元25。塔顶温度控制由温度测控点和流量调节阀联锁控制实现。
在根据本发明的一个实施例，所述S5中，符合标准的含有少量甲醇蒸汽的二甲醚气体燃料，经11号管道输送并经阀门调节进入燃烧锅炉燃烧供热。被加热的导热油或水蒸汽经动力输送泵输送供给二甲醚生产系统用热和外界用户用热。
在燃烧锅炉燃料进口设置有液化石油气阀门，当二甲醚生产系统未产生燃料时由液化石油气的燃烧供热保证二甲醚生产系统正常运转，运转正常后关闭液化石油气阀门，由自身产生的二甲醚燃料燃烧供给自身和外界用户的用热。
为保证操作的安全性，在输送泵的出口设置有旁路调节阀，当锅炉供热系统加热的热载体未达到温度要求时，通过调节阀门使热载体回流循环加热，当温度达到要求后关闭调节阀打开调节阀供给自身系统和外界用户。所有换热后的低温热载体经调节阀回流至锅炉供热单元25。
在根据本发明的一个实施例，在S1和S5中，所述甲醇汽化塔和所述二甲醚精馏塔的塔顶分别设有与所述制冷单元连接的冷凝器。制冷单元主要为系统提供所需的冷量，由压缩机21、移热风扇23、换热盘管22和冷媒储罐24组成。冷量载体经过压缩机21压缩进入由移热风机23和换热盘管22组成的空气移热系统进行换热，换热后的冷量载体进入冷媒储罐24，由出口阀调节进入系统各冷量需用单元，换热后的高温冷量载体经调节阀回流入压缩机21进行下一次循环。
为保证系统的安全操作在冷却单元设置有旁路调节阀，当冷量载体未达到温度要求时，通过调节阀门使其回流循环制冷，当温度达到要求后关闭调节阀打开调节阀供给自身系统。
图1为根据本发明实施例的甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统的工艺流程图，通过具体实施例对本发明做进一步说明：
实施例一：导热油加热方式
液相粗甲醇处理量为10L/H；甲醇汽化塔的操作条件为：塔顶操作压力为0.28MPa、操作温度为94℃，塔釜操作压力为0.29MPa、温度为135℃；均温反应器的操作条件为：操作压力为0.28MP、操作温度为300℃；二甲醚精馏塔操作条件：塔顶操作压力为0.12MPa、操作温度为28℃、塔釜操作压力为0.13MPa、操作温度为88℃。
液相粗甲醇由输送泵以10L/H的速率由2号进料口进入甲醇汽化塔12进行汽化提纯处理。塔釜导热油将甲醇加热至135℃进行汽化，塔顶流出的甲醇蒸汽控制在94℃，经5号管道进入甲醇预热器15和余热回收换热器16充分换热后进入反应器17。塔釜废水由液位联锁控制系统经4号管道排入废水罐14。
甲醇在均温反应器17中在压力为0.28MPa、温度为300℃、及固体酸催化剂存在的条件下，甲醇脱水生成二甲醚和水。250～300℃的反应产物及未反应的甲醇蒸汽经反应器出口7号管道进入余热回收换热器16换热后温度降至180℃左右经二甲醚精馏塔19进料口进入塔内，塔釜导热油再沸器将物料加热至88℃进行精馏提纯，液相水和甲醇经输送泵输送由甲醇汽化塔12的3号进料口进入实现甲醇的回收利用。塔顶流出的含少量甲醇的二甲醚气体温度控制在28℃，经11号管道进入锅炉供热单元25，为锅炉燃烧提供燃料。燃烧热加热的热载体供给系统用热单元和外界用户使用。系统所需的冷量由制冷单元提供。
实施例二：导热油加热方式
液相粗甲醇处理量为15L/H；甲醇汽化塔的操作条件为：塔顶操作压力为0.20MPa、操作温度为94℃，塔釜操作压力为0.21MPa、温度为122℃；均温反应器的操作条件为：操作压力为0.20MP、操作温度为300℃；二甲醚精馏塔操作条件：塔顶操作压力为0.10MPa、操作温度为24℃、塔釜操作压力为0.11MPa、操作温度为82℃。
液相粗甲醇由输送泵以10L/H的速率由2号进料口进入甲醇汽化塔12进行汽化提纯处理。塔釜导热油将甲醇加热至122℃进行汽化，塔顶流出的甲醇蒸汽控制在84℃，经5号管道进入甲醇预热器15和余热回收换热器16充分换热后进入反应器17。塔釜废水由液位联锁控制系统经4号管道排入废水罐14。
甲醇在均温反应器17中在压力为0.20MPa、温度为300℃、及固体酸催化剂存在的条件下，甲醇脱水生成二甲醚和水。250～300℃的反应产物及未反应的甲醇蒸汽经反应器出口7号管道进入余热回收换热器16换热后温度降至180℃左右经二甲醚精馏塔9进料口进入塔内，塔釜导热油再沸器将物料加热至82℃进行精馏提纯，液相水和甲醇经输送泵输送由甲醇汽化塔的3号进料口进入实现甲醇的回收利用。塔顶流出的含少量甲醇的二甲醚气体温度控制在24℃，经11号管道进入锅炉供热单元25，为锅炉燃烧提供燃料。燃烧热加热的热载体供给系统用热单元和外界用户使用。系统所需的冷量由制冷单元提供。
图2为根据本发明实施例的甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统的工艺流程图，通过具体实施例对本发明做进一步说明：
实施例三：水蒸汽加热方式
液相粗甲醇处理量为20L/H；甲醇汽化塔的操作条件为：塔顶操作压力为0.20MPa、操作温度为84℃，塔釜操作压力为0.21MPa、温度为122℃；激冷反应器的操作条件为：操作压力为0.20MP、操作温度为320℃；二甲醚精馏塔操作条件：塔顶操作压力为0.10MPa、操作温度为24℃、塔釜操作压力为0.11MPa、操作温度为82℃。
液相粗甲醇由输送泵以20L/H的速率由2号进料口进入甲醇汽化塔12进行汽化提纯处理。塔釜蒸汽将甲醇加热至122℃进行汽化，塔顶流出的甲醇蒸汽控制在84℃，经5号管道进入甲醇预热器15和余热回收换热器16充分换热后进入冷激反应器17。塔釜废水由液位联锁控制系统经4号管道排入废水罐14。
甲醇在激冷反应器17中在压力为0.20MPa、温度为320℃、及固体酸催化剂存在的条件下，甲醇脱水生成二甲醚和水。250～320℃的反应产物及未反应的甲醇蒸汽经反应器出口7号管道进入余热回收换热器16换热后温度降至180℃左右经二甲醚精馏塔9进料口进入塔内，塔釜导热油再沸器将物料加热至82℃进行精馏提纯，液相水和甲醇经输送泵输送由甲醇汽化塔的3号进料口进入实现甲醇的回收利用。塔顶流出的含少量甲醇的二甲醚气体温度控制在24℃，经11号管道进入锅炉供热单元25，为锅炉燃烧提供燃料。燃烧热加热的热载体供给系统用热单元和外界用户使用。系统所需的冷量由制冷单元提供。
实施例四：水蒸汽加热方式
液相粗甲醇处理量为30L/H；甲醇汽化塔的操作条件为：塔顶操作压力为0.28MPa、操作温度为94℃，塔釜操作压力为0.30MPa、温度为133℃；激冷反应器的操作条件为：操作压力为0.30MP、操作温度为320℃；二甲醚精馏塔操作条件：塔顶操作压力为0.12MPa、操作温度为28℃、塔釜操作压力为0.13MPa、操作温度为88℃。
液相粗甲醇由输送泵以30L/H的速率由2号进料口进入甲醇汽化塔12进行汽化提纯处理。塔釜蒸汽将甲醇加热至133℃进行汽化，塔顶流出的甲醇蒸汽控制在94℃，经5号管道进入甲醇预热器15和余热回收换热器16充分换热后进入冷激反应器17。塔釜废水由液位联锁控制系统经4号管道排入废水罐14。
甲醇在激冷温反应器17中在压力为0.30MPa、温度为320℃、及固体酸催化剂存在的条件下，甲醇脱水生成二甲醚和水。250～320℃的反应产物及未反应的甲醇蒸汽经反应器出口7号管道进入余热回收换热器16换热后温度降至180℃左右经二甲醚精馏塔9进料口进入塔内，塔釜导热油再沸器将物料加热至82℃进行精馏提纯，液相水和甲醇经输送泵输送由甲醇汽化塔的3号进料口进入实现甲醇的回收利用。塔顶流出的含少量甲醇的二甲醚气体温度控制在24℃，经11号管道进入锅炉供热单元25，为锅炉燃烧提供燃料。燃烧热加热的热载体供给系统用热单元和外界用户使用。系统所需的冷量由制冷单元提供。
最后应说明的是：以上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精神和范围。
Claims (10)
1.一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统，其特征在于，包括甲醇原料预处理单元、甲醇转化单元、二甲醚精馏单元、锅炉供热单元和制冷单元；所述甲醇原料预处理单元用于对甲醇原料进行汽化提纯，所述甲醇转化单元用于进行甲醇脱水反应，所述二甲醚精馏单元用于对脱水反应生成的二甲醚进行精馏提纯，所述锅炉供热单元用于为所述甲醇原料预处理单元、甲醇转化单元、二甲醚精馏单元和外界用户供热，所述制冷单元用于为所述甲醇原料预处理单元和二甲醚精馏单元分别提供所需的制冷量。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统，其特征在于，所述甲醇原料预处理单元包括甲醇原料泵、甲醇汽化塔、塔釜双再沸器和塔顶冷凝器；所述塔釜双再沸器为甲醇汽化过程提供热量，所述塔顶冷凝器通过冷凝处理控制塔顶出口的甲醇蒸汽的纯度。
3.根据权利要求2所述的一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统，其特征在于，所述塔釜双再沸器包括串联的两个再沸器，分别用于保证甲醇的汽化和塔釜废水的达标排放。
4.根据权利要求1所述的一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统，其特征在于，所述甲醇转化单元包括依次连接的甲醇预热器、换热器和反应器，所述甲醇预热器用于对甲醇进行预热，所述换热器用于对甲醇进行换热，所述反应器用于甲醇进行脱水反应并生成二甲醚和水。
5.根据权利要求1所述的一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统，其特征在于，所述二甲醚精馏单元包括二甲醚精馏塔、冷凝器和塔釜再沸器，所述二甲醚精馏塔用于精馏提纯，所述冷凝器位于所述二甲醚精馏塔塔顶的出口端，所述塔釜再沸器位于所述二甲醚精馏塔的下端并为精馏提纯提供热量。
6.根据权利要求5所述的一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统，其特征在于，所述塔釜再沸器的热源为导热油或水蒸汽。
7.根据权利要求1所述的一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热系统，其特征在于，所述锅炉供热单元采用加热导热油或水蒸汽的供热方式，并通过动力输送设备输送至各用热设备或外接用户。
8.一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热方法，其特征在于，包括：
S1，将甲醇原料由输送泵输送进入甲醇汽化塔进行汽化提纯处理；
S2，汽化提纯后的甲醇蒸汽依次进入甲醇预热器和换热器进行预热；
S3，甲醇蒸汽进入反应器进行甲醇脱水反应；
S4，脱水反应产物及未反应的甲醇蒸汽经反应器出口进入换热器换热，然后进入二甲醚精馏塔进行精馏提纯；
S5，精馏提纯后的气体经二甲醚精馏塔的塔顶出口流出，然后进入锅炉供热单元，为锅炉燃烧提供燃料。
9.根据权利要求8所述的一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热方法，其特征在于，在所述S2和S3中，当热载体为导热油时，所述反应器采用均温反应器；高纯度的甲醇蒸汽先进入预热器一次预热后，再进入换热器进行二次预热，预热后的甲醇蒸汽进入反应器进行脱水反应，生成的二甲醚、水及未反应完全的甲醇蒸汽进入余热回收换热器，与低温甲醇蒸汽充分换热后进入二甲醚精馏单元。
10.根据权利要求8所述的一种甲醇基二甲醚燃料生产与锅炉供热方法，其特征在于，在所述S2和S3中，当热载体为导热油或水蒸汽时，所述反应器采用激冷反应器；高纯度的甲醇蒸汽分为三部分进入甲醇转化单元，一部分进入预热器一次预热后进入余热回收换热器进行二次预热至目标温度，预热后的甲醇蒸汽进入所述反应器一段催化剂进行反应；另一部分通过温度调节阀与温度控制点联锁控制进入所述反应器的一段和二段催化剂之间，通过冷物料移热的方式降温；第三部分通过温度调节阀和温度控制点联锁控制进入所述反应器的二段和三段催化剂之间，通过冷物料移热的方式降温。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
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Effective date of abandoning: 20240319 |