CN109678659A - 双反应器并联式甲醇合成反应系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了第一合成反应器、第二合成反应器、循环器压缩机和油分离装置，第一合成反应器与第一分离器连接，第二合成反应器与第二分离器连接，第一分离器和第二分离器均与循环器压缩机的进气口连接，循环器压缩机与油分离装置连接，油分离装置分别与第一合成反应器及第二合成反应器连接，本发明这种双反应器并联式甲醇合成反应系统，第一合成反应器和第二合成反应器之间没有结构限制，能够处理同样体量的新鲜气，因此通过增加新鲜气的方式第一合成反应器或第二合成反应器的出口温度和压降不会出现急速升高的问题，不会影响生产，能够提高甲醇生产量。
Description
技术领域
本发明涉及一种双反应器并联式甲醇合成反应系统，属于甲醇生产领域。
背景技术
甲醇是一种燃烧性能良好的清洁燃料，可直接用作汽车燃料，也可与汽油掺合使用，同时甲醇也是一种重要的有机化工原料，是碳一化工的重要产品。
现有的甲醇生产系统中甲醇合成段结构(如图2所示)，该甲醇合成段结构的本质如图3所示为串联连接的两组甲醇合成反应器，进入第一组甲醇合成反应器的新鲜气量为414102Nm3/h，进入第二组甲醇合成反应器的新鲜气量为103526Nm3/h。由于进入第二组甲醇合成反应器的新鲜气来自于第一组甲醇合成反应器的循环气，因而进入第二组甲醇合成反应器的新鲜气量低于进入第一组甲醇合成反应器的循环气量。若通过增加新鲜气的方式提高甲醇产量时，由于两组甲醇合成反应器串联式连接的结构限制，第一组甲醇合成反应器的出口温度和压降会急速升高，导致系统无法生产。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够通过增加新鲜气的方式提高甲醇产量的双反应器并联式甲醇合成反应系统。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种双反应器并联式甲醇合成反应系统，包括第一合成反应器、第二合成反应器、循环器压缩机和油分离装置，第一合成反应器与第一分离器连接，第二合成反应器与第二分离器连接，第一分离器和第二分离器均与循环器压缩机的进气口连接，循环器压缩机与油分离装置连接，油分离装置分别与第一合成反应器及第二合成反应器连接。
前述的一种双反应器并联式甲醇合成反应系统中，所述第一合成反应器和第二合成反应器均包括反应器壳体、中心管和合成套管，所述中心管和合成套管设置在反应器壳体内，所述中心管与合成套管同轴设置。
前述的一种双反应器并联式甲醇合成反应系统中，还包括气液分离器、压缩装置、净化预热器、锅炉水增加泵和合成气净化槽；所述气液分离器与压缩装置连接，压缩装置与净化预热器连接，净化预热器与合成气净化槽连接，所述锅炉水增加泵设置在净化预热器与合成气净化槽之间的分支管路上。
合成气进入气液分离器进行气液分离，经气液分离的合成气进入压缩装置压缩增压至7.91MPaG，合成气净化预热器用于加热经压缩增压后的合成气,在合成气进入合成气净化槽之前通过锅炉水增压泵向加热后的合成气中加入锅炉水，以分解加热后的合成气中残余的微量有机硫，然后再将去除有机硫的合成气通入合成气净化槽中，利用合成气净化槽中装填的含有矾土的氧化锌催化剂来脱除去除了有机硫的合成气中微量的无机硫，使净化后合成气中的硫含量小于50ppb。
前述的一种双反应器并联式甲醇合成反应系统中，所述合成套管和中心管之间设置有催化单元区。
前述的一种双反应器并联式甲醇合成反应系统中，所述反应器壳体的顶部设置有蒸汽出口，所述反应器壳体的侧壁上设置有第一出口和第二出口。
系统运行时，新鲜气进入第一合成反应器，新鲜气通过合成反应装置的进气口进入中心管，通过中心管管壁上多个直径相同的微孔径向辐射流入催化单元区，在第一合成反应器的催化单元区进行甲醇合成反应。甲醇合成反应产生的高温反应气依次进入设置在第一合成反应器和第一分离器之间的热交换装置和水冷装置，高温反应气在热交换装置中与低温混合气进行换热，与低温混合气换热后的气体进入水冷装置，在水冷装置中进行冷却降温以冷凝出甲醇，冷凝出甲醇和水的气液混合物进入第一分离器，分离出粗甲醇，然后将粗甲醇输送至精馏系统制取精甲醇。在第一分离器中分离出粗甲醇和水的未反应气体，一部分进入循环器压缩机后通过油分离装置再次进入第一合成反应器或第二合成反应器，以循环利用，一部分作为驰放气通过设置在第一分离器和循环器压缩机之间的排气管排出。
同理，新鲜气进入第二合成反应器，在第二合成反应器的反应器壳体内进行甲醇合成反应，甲醇合成反应产生的高温反应气依次进入设置在第二合成反应器和第二分离器之间的热交换装置和水冷装置，高温反应气在热交换装置中与低温混合气进行换热，与低温混合气换热后的气体进入水冷装置，在水冷装置中进行冷却降温以冷凝出甲醇，冷凝出甲醇和水的气液混合物进入第二分离器，分离出粗甲醇，然后将粗甲醇输送至精馏系统制取精甲醇。在第二分离器中分离出粗甲醇和水的未反应气体，一部分进入循环器压缩机后通过油分离装置再次进入第二合成反应器或第一合成反应器，以循环利用，一部分作为驰放气通过设置在第二分离器和循环器压缩机之间的排气管排出。
与现有技术相比，本发明这种双反应器并联式甲醇合成反应系统，第一合成反应器和第二合成反应器之间没有结构限制，能够处理同样体量的新鲜气，因此通过增加新鲜气的方式第一合成反应器或第二合成反应器的出口温度和压降不会出现急速升高的问题，不会影响生产，能够提高甲醇生产量。本发明这种双反应器并联式甲醇合成反应系统的精甲醇瞬时产量可达到275t/h。
附图说明
图1是本发明系统的结构示意图；
图2是现有甲醇生产系统中甲醇合成段结构图；
图3是图2的结构简图。
附图标记：1-第一合成反应器，2-第二合成反应器，3-循环器压缩机，4-油分离装置，5-第一分离器，6-第二分离器，7-反应器壳体，701-第一出口，702-第二出口，703-蒸汽出口，8-中心管，801-微孔，9-合成套管，11-催化单元区，12-压缩装置，13-净化预热器，14-锅炉水增加泵，15-合成气净化槽，16-分支管路，17-第一甲醇合成反应器，18-第二甲醇合成反应器。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明的实施例1：一种双反应器并联式甲醇合成反应系统，包括第一合成反应器1、第二合成反应器2、循环器压缩机3和油分离装置4，所述第一合成反应器1与第一分离器5连接，所述第二合成反应器2与第二分离器6连接，所述第一分离器5和第二分离器6均与循环器压缩机3的进气口连接，所述循环器压缩机3与油分离装置4连接，所述油分离装置4分别与第一合成反应器1及第二合成反应器2连接。
本发明的实施例2：一种双反应器并联式甲醇合成反应系统，包括第一合成反应器1、第二合成反应器2、循环器压缩机3和油分离装置4，所述第一合成反应器1与第一分离器5连接，所述第二合成反应器2与第二分离器6连接，所述第一分离器5和第二分离器6均与循环器压缩机3的进气口连接，所述循环器压缩机3与油分离装置4连接，所述油分离装置4分别与第一合成反应器1及第二合成反应器2连接。第一合成反应器1和第二合成反应器2均包括反应器壳体7、中心管8和合成套管9，所述中心管8和合成套管9设置在反应器壳体7内，所述中心管8与合成套管9同轴设置。中心管8的管壁上设置有多个直径相同的微孔801。中心管8管壁上微孔801的直径为1.8mm；所述中心管8管壁上相邻两个微孔801之间的间距为10mm。中心管8的管壁上设置有180000个圆形微孔801。中心管8上的开孔面积为550000mm2。
本发明的实施例3：一种双反应器并联式甲醇合成反应系统，包括第一合成反应器1、第二合成反应器2、循环器压缩机3和油分离装置4，所述第一合成反应器1与第一分离器5连接，所述第二合成反应器2与第二分离器6连接，所述第一分离器5和第二分离器6均与循环器压缩机3的进气口连接，所述循环器压缩机3与油分离装置4连接，所述油分离装置4分别与第一合成反应器1及第二合成反应器2连接。第一合成反应器1和第二合成反应器2均包括反应器壳体7、中心管8和合成套管9，所述中心管8和合成套管9设置在反应器壳体7内，所述中心管8与合成套管9同轴设置。中心管8的管壁上设置有多个直径相同的微孔801。还包括气液分离器11、压缩装置12、净化预热器13、锅炉水增加泵14和合成气净化槽15；所述气液分离器11与压缩装置12连接，压缩装置12与净化预热器13连接，净化预热器13与合成气净化槽15连接，所述锅炉水增加泵14设置在净化预热器13与合成气净化槽15之间的分支管路16上。合成套管9和中心管8之间设置有催化单元区11。反应器壳体7的顶部设置有蒸汽出口703，所述反应器壳体7的侧壁上设置有第一出口701和第二出口702。中心管8管壁上微孔801的直径为2mm；所述中心管8管壁上相邻两个微孔801之间的间距为14mm。中心管8的管壁上设置有220000个圆形微孔801。中心管8上的开孔面积为680000mm2。
本发明的实施例4：一种双反应器并联式甲醇合成反应系统，包括第一合成反应器1、第二合成反应器2、循环器压缩机3和油分离装置4，所述第一合成反应器1与第一分离器5连接，所述第二合成反应器2与第二分离器6连接，所述第一分离器5和第二分离器6均与循环器压缩机3的进气口连接，所述循环器压缩机3与油分离装置4连接，所述油分离装置4分别与第一合成反应器1及第二合成反应器2连接。第一合成反应器1和第二合成反应器2均包括反应器壳体7、中心管8和合成套管9，所述中心管8和合成套管9设置在反应器壳体7内，所述中心管8与合成套管9同轴设置。中心管8的管壁上设置有多个直径相同的微孔801。还包括气液分离器11、压缩装置12、净化预热器13、锅炉水增加泵14和合成气净化槽15；所述气液分离器11与压缩装置12连接，压缩装置12与净化预热器13连接，净化预热器13与合成气净化槽15连接，所述锅炉水增加泵14设置在净化预热器13与合成气净化槽15之间的分支管路16上。合成套管9和中心管8之间设置有催化单元区11。反应器壳体7的顶部设置有蒸汽出口703，所述反应器壳体7的侧壁上设置有第一出口701和第二出口702。所述中心管8管壁上相邻两个微孔801之间的间距为15mm。中心管8的管壁上设置有200000个圆形微孔801。中心管8上的开孔面积为600000mm2。
本发明的工作原理：
合成气(合成气是来自低温甲醇洗单元的新鲜合成气与膜回收单元的渗透侧富氢气的混合气)进入气液分离器进行气液分离，经气液分离的合成气进入压缩装置12压缩增压至7.91MPaG，然后通过合成器净化预热器13将增压后的合成气加热至150℃,通过锅炉水增压泵向增压加热后的合成气中喷淋流量为2.08t/h的锅炉水，以分解增压加热后的合成气中所残余的微量有机硫，然后再将去除有机硫的合成气通入合成气净化槽15中，利用合成气净化槽15中装填的含有矾土的氧化锌催化剂来脱除去除了有机硫的合成气中微量的无机硫，产生硫含量小于50ppb的新鲜气(新鲜气包括一氧化碳、二氧化碳和氢气)。
将上述新鲜气输送至第一合成反应器1和/或第二合成反应器2，进行甲醇合成反应，并通过第一分离器5和/或第二分离器6分离出粗甲醇，然后将粗甲醇输送至精馏系统制取精甲醇。在第一分离器5和/或第二分离器6中分离出粗甲醇和水的未反应气体，一部分进入循环器压缩机3后通过油分离装置4再次进入第一合成反应器1和/或第二合成反应器2，以循环利用，另一部分作为驰放气排出。
Claims (5)
1.一种双反应器并联式甲醇合成反应系统，其特征在于，包括第一合成反应器(1)、第二合成反应器(2)、循环器压缩机(3)和油分离装置(4)，所述第一合成反应器(1)与第一分离器(5)连接，所述第二合成反应器(2)与第二分离器(6)连接，所述第一分离器(5)和第二分离器(6)均与循环器压缩机(3)的进气口连接，所述循环器压缩机(3)与油分离装置(4)连接，所述油分离装置(4)分别与第一合成反应器(1)及第二合成反应器(2)连接。
2.根据权利要求1所述的一种双反应器并联式甲醇合成反应系统，其特征在于，所述第一合成反应器(1)和第二合成反应器(2)均包括反应器壳体(7)、中心管(8)和合成套管(9)，所述中心管(8)和合成套管(9)设置在反应器壳体(7)内，所述中心管(8)与合成套管(9)同轴设置。
3.根据权利要求2所述的一种双反应器并联式甲醇合成反应系统，其特征在于，还包括气液分离器(11)、压缩装置(12)、净化预热器(13)、锅炉水增加泵(14)和合成气净化槽(15)；所述气液分离器(11)与压缩装置(12)连接，压缩装置(12)与净化预热器(13)连接，净化预热器(13)与合成气净化槽(15)连接，所述锅炉水增加泵(14)设置在净化预热器(13)与合成气净化槽(15)之间的分支管路(16)上。
4.根据权利要求3所述的一种双反应器并联式甲醇合成反应系统，其特征在于，所述合成套管(9)和中心管(8)之间设置有催化单元区(11)。
5.根据权利要求4所述的一种双反应器并联式甲醇合成反应系统，其特征在于，所述反应器壳体(7)的顶部设置有蒸汽出口(703)，所述反应器壳体(7)的侧壁上设置有第一出口(701)和第二出口(702)。
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