CN108584873A - 甲醇合成系统的驰放气处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种甲醇合成系统的驰放气处理系统。该甲醇合成系统的驰放气处理系统包括连通的驰放气输送管线与膜分离单元，处理系统还包括：冷却单元，分别与驰放气输送管线的出口以及膜分离单元的入口连通，用于冷却驰放气；第一气液分离器，分别与冷却单元的出口以及膜分离单元的入口连通，用于去除冷却后的驰放气中的石蜡。采用上述冷却单元能够将驰放气的温度在进入膜分离单元前降至所需的指标范围内，从而有效地避免了膜分离单元中的联锁停车或膜分离单元中膜分离设备损坏，达到了膜分离单元的最佳运行状态，最终实现驰放气经膜分离单元处理后氢气回收的最大化，实现节能增效的目的。

Description

甲醇合成系统的驰放气处理系统

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体而言，涉及一种甲醇合成系统的驰放气处理系统。

背景技术

目前的甲醇合成系统驰放气处理系统通常包括膜分离单元，甲醇合成系统通过该单元处理后可以维持甲醇合成系统内部的惰性气体含量，同时经处理后可以回收氢气(渗透气)返回甲醇合成系统继续参与甲醇合成反应，未处理的气体(非渗透气)送至下游生产装置进行进一步提氢处理，以达到原料回收最大化的目的。

上述处理甲醇合成系统驰放气的膜分离单元工艺流程主要为甲醇合成系统驰放气顺次进入水洗塔、气液分离器以及加热器加热后送至膜组以进行气体分离，实现甲醇合成系统驰放气排放的需要。

上述甲醇合成驰放气进膜组前的工艺处理方法主要是针对低温、不含有石蜡的驰放气，在处理期间能将甲醇脱除至指标值范围以内，同时进膜组前的温度可以控制在不同膜组所能承受的要求，进而实现气体回收的最大化。然而上述驰放气进膜组前的工艺处理方法有一定的缺陷，主要是目前甲醇合成生产技术逐渐趋于大规模化，并且在甲醇合成生产中石蜡的生成是不可避免的，同时甲醇合成生产期间合成回路的冷却设备受环境温度及石蜡的影响较为明显。若环境温度温度升高或石蜡生成量增加将导致甲醇合成回路的换热效果下降，一旦甲醇合成回路的换热效果下降将导致驰放气的排放温度升高，并且高温的驰放气及甲醇合成的石蜡将随驰放气一并进入膜分离单元。由于现有驰放气进膜组前工艺处理流程无有效降温及除蜡设备或设施，长周期运行过程中将导致石蜡堵塞水洗塔及气液分离器的填料或丝网除雾器，使得水洗效果及除雾效果变差，液相甲醇及石蜡将带入膜组中，损坏膜组。与此同时，高温的驰放气在进膜组前若无法降至指标范围内，将会导致膜分离单元联锁停车或损坏膜组。综合以上两点原因，此种驰放气进膜组前的工艺处理方法不利于系统的安全稳定运行，同时达不到膜组的最佳使用状态。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种甲醇合成系统的驰放气处理系统，以解决现有技术中应用于甲醇合成系统驰放气处理系统中的膜分离单元不利于系统的安全稳定运行，同时达不到膜组的最佳使用状态的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种甲醇合成系统的驰放气处理系统，包括连通的驰放气输送管线与膜分离单元，处理系统还包括：冷却单元，分别与驰放气输送管线的出口以及膜分离单元的入口连通，用于冷却驰放气；第一气液分离器，分别与冷却单元的出口以及膜分离单元的入口连通，用于去除冷却后的驰放气中的石蜡。

进一步地，冷却单元包括并联设置的第一冷却器和第二冷却器，第一冷却器的入口和第二冷却器的入口分别与驰放气输送管线的出口连通，第一冷却器的出口和第二冷却器的出口分别与第一气液分离器的入口连通。

进一步地，冷却单元还包括：第一阀门，设置于与第一冷却器的入口连通的管线上；第二阀门，设置于与第二冷却器的入口连通的管线上。

进一步地，处理系统还包括：过滤组件，设置在第一气液分离器的气体出口与膜分离单元的入口连通的管路上，用于去除驰放气中的液体和固体颗粒。

进一步地，过滤组件包括并联设置的第一过滤器和第二过滤器，第一过滤器的入口和第二过滤器的入口分别与第一气液分离器的气体出口连通，第一过滤器的出口和第二过滤器的出口分别与膜分离单元的入口连通。

进一步地，过滤组件还包括：第三阀门，设置于与第一过滤器的入口连通的管线上；第四阀门，设置于与第二过滤器的入口连通的管线上。

进一步地，第一过滤器和/或第二过滤器具有不锈钢滤芯。

进一步地，第一过滤器和/或第二过滤器的顶部具有可拆卸的法兰盖。

进一步地，过滤组件还包括分别设置于第一过滤器的入口、第一过滤器出口、第二过滤器的入口和第二过滤器出口的压力传感器。

进一步地，膜分离单元包括顺次连通的水洗塔、第二气液分离器、加热器和膜分离组件，第一气液分离器与水洗塔连通。

应用本发明的技术方案，提供了一种包括膜分离单元的甲醇合成系统的驰放气处理系统，由于该处理系统还包括冷却单元和第一气液分离器，冷却单元与膜分离单元的入口连通，用于将驰放气中的石蜡冷却，第一气液分离器分别与冷却单元的出口以及膜分离单元的入口连通，用于去除驰放气中冷却的石蜡，从而使驰放气经冷却后进入上述气液分离器中实现对甲醇和石蜡地有效分离，进而有效地降低驰放气进入膜分离单元前的甲醇浓度及石蜡含量，保护了膜分离单元中膜分离设备的安全；并且，采用上述冷却单元能够将驰放气的温度在进入膜分离单元前降至所需的指标范围内，从而有效地避免了膜分离单元中的联锁停车或膜分离单元中膜分离设备损坏，达到了膜分离单元的最佳运行状态，最终实现驰放气经膜分离单元处理后氢气回收的最大化，实现节能增效的目的。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书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示出了本发明实施方式所提供的一种甲醇合成系统的驰放气处理系统的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、第一冷却器；2、第二冷却器；3、第一气液分离器；4、第一过滤器；5、第二过滤器；6、水洗塔；7、第二气液分离器；8、加热器；9、除蜡接口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中应用于甲醇合成系统驰放气处理系统中的膜分离单元不利于系统的安全稳定运行，同时达不到膜组的最佳使用状态。本发明的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种甲醇合成系统的驰放气处理系统，如图1所示，包括连通的驰放气输送管线与膜分离单元，处理系统还包括：冷却单元，分别与驰放气输送管线的出口以及膜分离单元的入口连通，用于冷却驰放气；第一气液分离器3，分别与冷却单元的出口以及膜分离单元的入口连通，用于去除冷却后的驰放气中的石蜡。

上述甲醇合成系统的驰放气处理系统中由于还包括冷却单元和第一气液分离器，冷却单元与膜分离单元的入口连通，用于将驰放气中的石蜡冷却，第一气液分离器分别与冷却单元的出口以及膜分离单元的入口连通，用于去除驰放气中冷却的石蜡，从而使驰放气经冷却后进入上述气液分离器中实现对甲醇和石蜡地有效分离，进而有效地降低驰放气进入膜分离单元前的甲醇浓度及石蜡含量，保护了膜分离单元中膜分离设备的安全；并且，采用上述冷却单元能够将驰放气的温度在进入膜分离单元前降至所需的指标范围内，从而有效地避免了膜分离单元中的联锁停车或膜分离单元中膜分离设备损坏，达到了膜分离单元的最佳运行状态，最终实现驰放气经膜分离单元处理后氢气回收的最大化，实现节能增效的目的。

在本发明的上述驰放气处理系统中，冷却单元分别与驰放气输送管线的出口以及膜分离单元的入口连通，用于对甲醇合成系统的驰放气进行冷却。根据热量交换、热量守恒及石蜡固体性质的原理，高温的驰放气必须在进入膜分离单元前进行冷却降温，所以高温的驰放气热介质首先经过冷却单元中的冷却水冷介质进行冷却，经冷却后高温的驰放气温度能够降低至控制范围内；同时，石蜡的冷凝点温度较高，一旦对其降温后将有固体石蜡析出，从而使经冷却单元冷却后的驰放气能够将一部分石蜡吸附在换热管壁上并将高温驰放气中夹带的甲醇冷却，起到了部分预脱除石蜡及脱除甲醇的作用，减轻后续水洗塔及气液分离设备的负担。

优选地，上述冷却单元包括并联设置的第一冷却器1和第二冷却器2，第一冷却器1的入口和第二冷却器2的入口分别与驰放气输送管线的出口连通，第一冷却器1的出口和第二冷却器2的出口分别与第一气液分离器3的入口连通。通过设置上述并联的第一冷却器1和第二冷却器2，不仅能够在一方故障时启动另一个冷却器对驰放气的冷却，从而有效地避免了由于冷却器故障而造成的停车，而且一旦一台冷却器结蜡严重换热效果变差，可以对该冷却器进行除蜡操作。

为了实现上述第一冷却器1和第二冷却器2的交替使用，更为优选地，冷却单元还包括：第一阀门，设置于与第一冷却器1的入口连通的管线上；第二阀门，设置于与第二冷却器2的入口连通的管线上。当上述第一冷却器1故障或需要进行除蜡时，关闭上述第一阀门并开启上述第二阀门；当上述第二冷却器2故障或需要进行除蜡时，关闭上述第二阀门并开启上述第一阀门。

在本发明的上述驰放气处理系统中，第一气液分离器3分别与冷却单元的出口以及膜分离单元的入口连通，用于去除冷却后的驰放气中的石蜡。具体地，第一气液分离器3具有气体出口和液体出口，液体出口用于实现甲醇排放，气体出口与膜分离单元的入口连通，经冷却后的驰放气进入第一气液分离器3，依据重力沉降原理，高速流动的气体中夹带的冷凝液能够在该分离器中脱除，从而使经冷却后的驰放气在该分离器中实现甲醇的有效分离，有效地降低了进入膜分离单元前的甲醇浓度，保护了膜分离单元中膜分离组件的安全。

在本发明的上述驰放气处理系统中，优选地，处理系统还包括：过滤组件，设置在第一气液分离器3的气体出口与膜分离单元的入口连通的管路上，用于去除驰放气中的液体和固体颗粒。具体地，经过上述第一气液分离器3分离后的驰放气进入过滤组件将驰放气中夹带的冷却单元或第一气液分离器3未脱除的甲醇或石蜡在此处进行完全脱除，从而有效地避免了由于将石蜡带入后续系统而造成的膜组损坏或影响系统的稳定运行。

优选地，上述过滤组件包括并联设置的第一过滤器4和第二过滤器5，第一过滤器4的入口和第二过滤器5的入口分别与第一气液分离器3的气体出口连通，第一过滤器4的出口和第二过滤器5的出口分别与膜分离单元的入口连通。通过设置上述并联的第一过滤器4和第二过滤器5，不仅能够在一方故障时启动另一个过滤器对驰放气的过滤，从而有效地避免了由于过滤器故障而造成的停车，而且一旦一台过滤器中杂质过多而导致过滤效果变差，可以对该过滤器中的杂质进行清理。

为了实现上述第一过滤器4和第二过滤器5的交替使用，更为优选地，过滤组件还包括：第三阀门，设置于与第一过滤器4的入口连通的管线上；第四阀门，设置于与第二过滤器5的入口连通的管线上。当上述第一过滤器4故障或需要进行清理时，关闭上述第三阀门并开启上述第四阀门；当上述第二过滤器5故障或需要进行清理时，关闭上述第四阀门并开启上述第三阀门。

更为优选地，上述第一过滤器4和/或上述第二过滤器5具有不锈钢滤芯。根据过滤的原理，通过设置高精度不锈钢滤芯能够有效地除去所有大于固定微米数以上的液体和固体颗粒，避免其固体颗粒对后续的水洗塔填料及聚结过滤器造成严重堵塞。并且，上述第一过滤器4和/或上述第二过滤器5的顶部具有可拆卸的法兰盖，从而通过上述法兰盖便于对第一过滤器4和第二过滤器5的拆洗。

更为优选地，过滤组件还包括分别设置于第一过滤器4的入口、第一过滤器4出口、第二过滤器5的入口和第二过滤器5出口的压力传感器。通过分别在第一过滤器4的入口及出口和第二过滤器5的入口及出口设置压力传感器，能够根据入口及出口处的压差指示是否需要对上述第一过滤器4和上述第二过滤器5进行清理，从而实现了对过滤组件的定期清理。

在本发明的上述驰放气处理系统中，膜分离单元还可以包括顺次连通的水洗塔6、第二气液分离器7、加热器8和膜分离组件，第一气液分离器3与水洗塔6连通。上述膜分离单元的工艺流程主要为：弛放气首先进入水洗塔6与脱盐水逆流接触洗涤，以脱除气体中夹带的甲醇，高压水泵将脱盐水输送至水洗塔顶部，水洗塔内装有高效丝网填料，可使气液充分地接触，水洗塔6具有气体出口和液体出口，液体出口用于实现甲醇排放，气体出口与第二气液分离器7的入口连通；弛放气从水洗塔6塔顶出来后温度大约为40～45℃，然后进入第二气液分离器7，以进一步将夹带的少量雾沫除去；之后，经第二气液分离器7处理的原料气进入加热器8，以将弛放气加热高出其露点至55～60℃；最后，原料气经加热器8加热后进入膜分离组件进行气体分离。

上述膜分离组件的基本原理是利用了特殊的高分子膜对氢气的优先透过性的特点，让含有氢气的气体在一定的压差推动下，经选择性透过膜，使气体中的氢气组分优先透过膜得以富集，而其它组分等则被选择性的截留，从而达到分离的目的。由于膜分离组件的特殊性对进入膜组前的驰放气要求格外严格，要求进入膜组前的驰放气温度必须要求高于其露点温度以上，同时膜组严禁石蜡等固体物质吸附在膜组表面，并且由于高分子膜为纤维丝结构，所以驰放气的温度必须控制在高分离膜承受的温度以内。

下面将结合实施例进一步说明本发明提供的甲醇合成系统的驰放气处理系统。

实施例1

本实施例采用的甲醇合成系统的驰放气处理系统如图1所示，驰放气处理方法包括以下步骤：

来自甲醇合成系统的甲醇驰放气直接进入冷却单元冷却至40℃，冷却单元中的第一冷却器1和第二冷却器2一开一备，第一冷却器1和第二冷却器2中均通入冷却水作为冷却介质，且冷却单元管程设有公用工程接口，以方便后续的除蜡操作；经冷却后的驰放气进入第一气液分离器3除去冷凝甲醇，第一气液分离器3分离出的液体外送至甲醇合成系统进行回收；经气液分离后的驰放气再进入过滤组件，过滤组件的底部设有排液管线，过滤组件中的第一过滤器4和第二过滤器5设置为一开一备，且第一过滤器4和第二过滤器5的滤芯均设置为高精度的不锈铁钢材质，第一过滤器4和第二过滤器5的入口及出口上设有压力传感器以指示压差，根据指示的压差定期清理过滤器，第一过滤器4和第二过滤器5的顶部均设有法兰盖以方便拆洗；经过过滤组件处理后的驰放气再依次进入水洗塔6、第二气液分离器7和加热器8；经加热器8后的驰放气可进入不同种类的膜分离组件内进行气体分离。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、采用上述冷却单元能够将驰放气的温度在进入膜分离单元前降至所需的指标范围内，从而有效地避免了膜分离单元中的联锁停车或膜分离单元中膜分离设备损坏，达到了膜分离单元的最佳运行状态，最终实现驰放气经膜分离单元处理后氢气回收的最大化，实现节能增效的目的；

2、经冷却单元冷却后的驰放气可以将一部分石蜡吸附在换热管壁上及将高温驰放气中夹带的甲醇冷却，起到了部分预脱除石蜡及脱除甲醇的作用，有效地减轻了后续水洗塔及气液分离设备的负担；

3、冷却单元中设有两台冷却器，一旦一台冷却器因结蜡导致换热效果变差，能够对冷却器进行除蜡操作，无需停车操作；

4、经冷却后的驰放气进入第一气液分离器能够将冷却后驰放气中甲醇进行有效分离，从而有效地降低进入膜组前的甲醇浓度，保护了膜分离单元中膜分离设备的安全；

5、经一次分离后的驰放气进入过滤组件，将冷却单元及第一气液分离器未脱除的甲醇或石蜡在此处进行完全脱除，避免了由于石蜡带入第一气液分离器而造成的膜组损坏或影响系统的稳定运行。

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)

1.一种甲醇合成系统的驰放气处理系统，包括连通的驰放气输送管线与膜分离单元，其特征在于，所述处理系统还包括：

冷却单元，分别与所述驰放气输送管线的出口以及所述膜分离单元的入口连通，用于冷却驰放气；

第一气液分离器(3)，分别与所述冷却单元的出口以及所述膜分离单元的入口连通，用于去除冷却后的所述驰放气中的石蜡。

2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述冷却单元包括并联设置的第一冷却器(1)和第二冷却器(2)，所述第一冷却器(1)的入口和第二冷却器(2)的入口分别与所述驰放气输送管线的出口连通，所述第一冷却器(1)的出口和第二冷却器(2)的出口分别与所述第一气液分离器(3)的入口连通。

3.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述冷却单元还包括：

第一阀门，设置于与所述第一冷却器(1)的入口连通的管线上；

第二阀门，设置于与所述第二冷却器(2)的入口连通的管线上。

4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括：

过滤组件，设置在所述第一气液分离器(3)的气体出口与所述膜分离单元的入口连通的管路上，用于去除所述驰放气中的液体和固体颗粒。

5.根据权利要求4所述的处理系统，其特征在于，所述过滤组件包括并联设置的第一过滤器(4)和第二过滤器(5)，所述第一过滤器(4)的入口和所述第二过滤器(5)的入口分别与所述第一气液分离器(3)的气体出口连通，所述第一过滤器(4)的出口和所述第二过滤器(5)的出口分别与所述膜分离单元的入口连通。

6.根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述过滤组件还包括：

第三阀门，设置于与所述第一过滤器(4)的入口连通的管线上；

第四阀门，设置于与所述第二过滤器(5)的入口连通的管线上。

7.根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述第一过滤器(4)和/或所述第二过滤器(5)具有不锈钢滤芯。

8.根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述第一过滤器(4)和/或所述第二过滤器(5)的顶部具有可拆卸的法兰盖。

9.根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述过滤组件还包括分别设置于所述第一过滤器(4)的入口、第一过滤器(4)出口、第二过滤器(5)的入口和第二过滤器(5)出口的压力传感器。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的处理系统，其特征在于，所述膜分离单元包括顺次连通的水洗塔(6)、第二气液分离器(7)、加热器(8)和膜分离组件，所述第一气液分离器(3)与所述水洗塔(6)连通。