CN110215886A - 合成气制低碳醇反应器的反应温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种合成气制低碳醇反应器的反应温度控制方法。该方法包括使用反应热移除单元强制移除合成装置中反应放出的热量，和/或，当反应器的催化剂床层出现飞温趋势时，利用冷激气旁路调节系统向反应器内加入60～90℃的冷激气降低进入反应器的气体的温度。本发明解决了现有技术中在反应热无法带走的情况下发生催化剂床层热量积聚而引发反应温度迅速飞温的故障的问题。

Description

合成气制低碳醇反应器的反应温度控制方法

技术领域

本发明涉及合成气制低碳混合醇领域，具体而言，涉及一种合成气制低碳醇反应器的反应温度控制方法。

背景技术

低碳醇是指C1～C6的醇类化合物，乙醇、丙醇、丁醇、戊醇等高级醇是生产医药、聚酯等大宗化学品的重要中间体，具有很高的经济价值。含6个碳原子以上的高碳醇是合成表面活性剂、洗涤剂、增塑剂及其它精细化工品的原料，具有单位产值高、附加值大等优点。低碳醇类化合物的应用十分广泛，合成气在催化剂的作用下可以合成低碳混合醇，混合醇经分离得到各种醇类产品，低碳混合醇产物可以做为液体燃料。

以煤经合成气制混合醇技术是非石油路线合成液体燃料、油品添加剂及大宗化学品的途径之一。许多国家在合成气制取低碳混合醇研究方面投入大量的人力、物力，国外对合成气制低碳混合醇技术的研究目前主要在催化剂的开发、反应机理的研究、实验室内的微型反应条件研究和催化剂性能的测试方面，尚未进入工业化装置的建设过程。如：德国LURGI公司、意大利SNAM公司开发的改性甲醇合成催化剂合成低碳混合醇，存在反应条件苛刻，活性组分易于烧结的问题。法国石油研究所IFP、美国DOW等公司采用Cu-Co体系催化剂反应产物中乙醇的选择性高，但是存在催化剂稳定性差的问题。国内的清华大学、山西煤化所、大连化物所、中国科技大学和天津大学等单位，主要工作是在国外上述四大类催化剂的基础上进行改性，并进行了单管实验。国内外在大型合成气制低碳混合醇生产装置的工艺流程的设计与实践方面没有可靠的技术方案和数据。中国神华煤制油化工有限公司与国内研究所合作，2013年完成了合成气制低碳混合醇工业单管装置的运转可行性试验。2014年7月至8月千吨级合成气制低碳混合醇工业侧线装置投产试车。装置完成催化剂还原工作后，在系统引入合成气升温的过程中，在低于正常操作温度约20℃时反应温度不高于220℃，由于反应放出的热量低，壳程锅炉水吸收热量副产的蒸汽量低无法达到自然循环的蒸汽量需求，锅炉给水在反应的壳程部分区域出现停留的“死区”，相应位置反应管内的催化剂床层发生反应热无法被移除、反应温度超高，引发催化剂床层发生“飞温”，局部催化剂床层的温度进一步飞温，比反应温度高出240℃以上并超过热电偶的检测上限500℃，催化剂床层飞温触发DCS控制系统的超温连锁设置程序，导致压缩机停车。催化剂的最高耐受温度为最高320℃，飞温时催化剂床层多个区域温度已超过热电偶检测量程500℃，“飞温”造成局部催化剂烧结粉化和活性下降。装置重新开工投料后，催化剂床层的压降由飞温前的0.02MPa增加到0.7MPa，床层阻力太大，新鲜原料气与循环气已无法顺利通过合成塔，装置无法实现将反应温度提升至设计温度附近进行正常生产运行、催化剂床层的压差高装置无法在正常的操作压力下进行。催化剂床层超温后联锁切断进反应器的原料气的技术方案不能避免催化剂床层飞温的问题。重新设计和讨论了催化剂床层超温后向反应系统引入高压氮气的技术方案存在氮气压缩机的启动时间大于发生飞温的时间，并且低温氮气引发催化剂床骤然大幅，产生的急冷工况对催化剂的强度产生损害。

2015年千吨级合成气制低碳混合醇工业侧线装置重新购置低碳混合醇催化剂，进行了第二次催化剂的还原和装置投料运行工作。催化剂和稀释剂的购置费用约450万元，低碳醇反应系统的飞温事故造成了巨大的经济损失。装置第二次更换催化剂重新开工后，在投料运行后，依靠原设计的锅炉水蒸发取热系统无法将反应温度提升至设计操作温度附近，反应的单程转化率和反应温度难于提升，依靠向反应热移除系统补充高温蒸汽实现提升和控制反应温度的方式，使反应温度达到245℃左右后无法继续提高反应温度，反应温度仍然比设计温度低10℃左右，装置的能量消耗较高。第二次开工时虽然装置负荷在40-80％的范围内，但是一直无法实现壳程的锅炉给水吸收反应热后携带副产蒸汽自然循环上升至反应器外面顶部蒸汽包的设计目标。其原因为原设计的合成气制低碳混合醇反应系统，从反应器的上部进入催化剂的管程的原料气和循环气比催化剂床层热点温度低20-40℃，反应后的高温气体从反应器的下部离开反应器。而壳程底部的锅炉给水吸收反应热转化成蒸汽气泡应该带动锅炉给水上升至反应器外部的蒸汽包，形成自然循环。但是对于合成气制低碳混合醇系统，进入反应器管程上部的低温气体冷却重新将反应器壳程上端的沸水冷却，导致上升锅炉水中携带的蒸汽气量减少、介质的密度增大、推动力降低，而无法实现副产蒸汽的锅炉水系统的自然循环。壳程锅炉水的流动速度降低的同时也降低了传热系数和反应热的移除速度，从而引发催化剂床层中心部位温度过高、催化剂活性下降的问题。

进一步研究和优化合成气制低碳混合醇装置的技术方案，解决成气制低碳混合醇装置催化剂床层的飞温问题，是保证合成气制低碳混合醇技术大型工业化继续发展的技术难题之一。解决低碳混合醇合成系统反应温度控制的灵活性、催化剂床层温度升高后迅速抑制催化剂床层飞温的事故隐患，可以降低合成气制低碳混合醇装置在今后投产后再次发生因飞温而导致催化剂报废的事故隐患，形成自主知识产权的工艺技术，能够在合成塔的规格不变的情况下提高装置的生产能力，为低成本地建设大型低碳混合醇装置的设计方案提供依据。

目前合成气制低碳混合醇反应技术生成的醇类、烃类、酮、酯类等，各反应过程均属于放热量大的化学反应，合成气合成低碳醇的主反应如下：

CO+2H₂＝CH₃OH(G)+21.5Kcal/mol

2CO+4H₂＝C₂H₅OH(G)+H₂O(G)+61.2Kcal/mol

3CO+6H₂＝n-C₃H₇OH(G)+2H₂O(g)+97.5Kcal/mol

3CO+6H₂＝i-C₃H₇OH(G)+2H₂O(g)+98.8Kcal/mol

4CO+8H₂＝n-C₄H₉OH(G)+3H₂O(g)+133Kcal/mol

4CO+8H₂＝i-C₄H₉OH(g)+3H₂O(g)+135Kcal/mol

4CO+8H₂＝m-C₄H₉OH(g)+3H₂O(g)+138Kcal/mol

5CO+10H₂＝n-C₅H₁₁OH(g)+4H₂O(g)+171Kcal/mol

5CO+10H₂＝i-C₅H₁₁OH(g)+4H₂O(g)+171Kcal/mol

合成气制低碳混合醇的反应过程，伴随着生成甲烷、油类、蜡等不同碳链长度和结构的烃类物质的副反应，生成烃类产物的碳链长度越长，反应放热量越大。合成气合成醇类和烃类反应生成的水在体系中与原料气中的CO发生生成CO2的水煤气反应。反应热如下：

CO+2H₂＝CH₄+H₂O(g)+49.3Kcal/mol

2CO+5H₂＝C₂H₆+2H₂O(g)+83Kcal/mol

3CO+7H₂＝C₃H₈+3H₂O(g)+119Kcal/mol

4CO+9H₂＝C₄H₁₀+4H₂O(g)+155Kcal/mol

nCO+(2n+1)H₂＝C_nH_2n+2+nH₂O(g)+Q

CO+H₂O＝CO₂+H₂+9.83Kcal/mol

目前国内外开发的合成气制低碳混合醇催化剂体系不可避免地生成几十种以上的烃类、高碳醇、醛、酸、酯等副产物，生成烃类和高碳醇反应放出的热量远大于合成气制甲醇过程的反应热。虽然通过调节原料气的氢碳比、反应温度、合成压力、空速等条件可以优化反应工艺，得到尽可能高的低碳混合醇产率和高级醇选择性，但是合成低碳混合醇的产物中除含有需要的低碳混合醇，不可避免地生成H₂O、CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₄H₁0、C₅H₁₂、CO₂、甚至油、蜡等。

目前合成气制甲醇等成熟的大型工业化装置采用利用锅炉给水副产蒸汽自然循环的管壳式反应器较为常见，其形式有催化剂在管程、锅炉给水在壳程的甲醇合成塔，也有催化剂在壳程管程的锅炉给水在套管内吸收甲醇合成反应热副产蒸汽上升到甲醇反应器顶部蒸汽包等几种形式。合成气制甲醇系统的的原料中需要有一定量的二氧化碳，合成甲醇的主要反应为：

CO+2H₂＝CH₃OH(G)+21.5Kcal/mol

CO₂+2H₂＝CH₃OH(G)+H₂O+11.86Kcal/mol

CO+H₂O＝CO₂+H₂+9.83Kcal/mol

从合成气制低碳醇系统的化学反应方程式和合成气制甲醇的化学反应方程式可以看出，合成气转化成烃类和高碳醇反应放出的热量比有二氧化碳参与的甲醇合成系统反应放出的化学反应热量大，合成气制低碳醇体系中的反应速度和单程转化率也比合成气制甲醇大。合成低碳混合醇的固体催化剂具有高比表面积、堆密度小、导热系数小，催化剂床层中心部的反应热难以快速被移除，催化剂中心部分的温度与换热管处的温差随催化剂床层的厚度增加而显著增大。一旦不能快速移除低碳混合醇催化剂热点处的热量，就会进一步引发放热量更大的化学反应发生，从而导致催化剂床层的飞温障。合成气制低碳醇系统的反应热不能迅速移除时就会发生催化剂床层飞温的故障。如果催化剂在壳程，移热介质在管程，移热套管外侧的锅炉水容易吸收反应热产生蒸汽，套管内外的锅炉水由于密度差较在且稳定而形成自然循环，但是壳程的催化剂床层容易因为偏流、催化剂的厚度大等因素导致局部催化剂的反应热不能迅速被移除而发生飞温故障。催化剂位于管程的低碳醇合成反应器则会由于壳程上部的温度低于下部而无法形成自然循环的问题，合成气制低碳醇装置中催化剂位于管程的反应器在生产运行后发生了锅炉给水副产蒸汽系统无法形成自然循环移除反应热的故障。

另一方面合成气制低碳混合醇装置开工后，虽然单位产品的放热量大于甲醇合成反应，但是反应合成回路内不但没有回收到反应热，反而依靠加入外部的开工蒸汽维持反应热点温度达到245℃以上。主要原因是反应放出的热量没有被进入反应器的低温气体有效的大量回收，反而依靠反应器出口的一级分离器、二级分离器、三级分离器前的循环水冷却器、丙烯制冷器等冷媒介质吸收，导致系统的冷却介质的能量消耗量大，装置整体的能耗高。

合成气制低碳醇和生成烃类的反应热大于合成气制甲醇过程的反应热，并且反应温度升高后会快速引发放热量更大的反应过程，导致温度难以控制地出现“飞温”故障。因此现有合成气制甲醇工业技术中的反应热移除技术、反应温度控制技术、反应器规格的设计等技术无法直接用于合成气制低碳混合醇的生产工艺。合成气制低碳醇反应温度偏高时容易促进放热量大的反应速度迅速提高，如果不能实现快速移除化学反应生成的热量，将导致催化剂在高温下失活，无法继续实现合成气制低碳混合醇的功能。必须根据合成气制低碳醇反应催化剂的特点、反应体系的特点，在艺流程、控制技术等方面开发新的技术

鉴于上述问题的存在，有必要设计出一种能够有效地调节和控制合成气制低碳醇反应器的反应温度控制方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种合成气制低碳醇反应器的反应温度控制方法，以解决现有技术中在反应热无法带走的情况下发生催化剂床层热量积聚而引发反应温度迅速飞温的故障的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种合成气制低碳醇反应器的反应温度控制方法，其包括使用反应热移除单元强制移除合成装置中反应放出的热量，和/或，当反应器的催化剂床层出现飞温趋势时，利用冷激气旁路调节系统向反应器内加入60～90℃的冷激气降低进入反应器的气体的温度；

反应热移除单元包括：强制循环泵，设置有汽包回水入口；汽包，设置有锅炉给水入口、上升蒸汽入口、汽包回水出口、副产蒸汽压力调节阀及副产蒸汽出口，汽包回水出口与强制循环泵通过汽包回水入口相连；及蒸汽流量调节阀，设置于汽包与强制循环泵之间的副产蒸汽输送管路上；其中反应热移除单元设置在反应器的循环水输送管路上；

冷激气旁路调节系统包括：冷激气供应装置，冷激气供应装置与反应器的原料气和循环气混合气的进气口通过冷激气旁路管线相连通；以及冷激气调节阀，设置于冷激气旁路管线上。

进一步地，方法还包括通过循环气压缩机和两级换热器调节进入反应器的气体的温度，循环气压缩机设置有循环气出口和冷激气旁路出口，循环气出口与反应器通过循环气管路相连，冷激气旁路出口与反应器通过冷激气旁路管线相连，两级换热器设置于循环气管路上。

进一步地，方法还包括当反应器的催化剂床层出现温度低于230℃或高于260℃时，采用驰放气流量调节系统调节进入反应器的循环气的流量，驰放气流量调节系统调节包括：反应器出口末级分离器，设置有气液混合物入口、液相产物出口以及不凝气出口，不凝气出口分别与循环气管路及驰放气管路相连，及驰放气流量调节阀，设置于驰放气管路上。

进一步地，方法还包括通过设置在反应器上的热点温度测量系统调节冷激气调节阀的开启或关闭。

应用本发明的技术方案，在合成装置的循环水输送管路上设置反应热移除单元能够强制移除合成装置中反应产生的一部分热量。反应热移除单元中设置强制循环泵能够强制提高循环水在合成装置中的流动速率，从而有利于提高反应热的移除速率。同时通过调节强制循环泵的运转速率还能够调节可移除反应热量的范围，进而有利于增强合成装置中反应温度的灵活性。在汽包中锅炉水自然沸腾循环的基础上通过蒸汽流量调节阀调节副产蒸汽的流量有利于进一步地提高反应热的移除效率。

附图说明

构成本申请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示出了根据本发明的一种典型的实施方式提供的一种合成气制低碳醇的反应装置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、反应器；11、原料气和循环气的混合气的进气口；12、冷激气入口；20、强制循环泵；21、汽包回水入口；30、汽包；31、锅炉给水入口；32、上升蒸汽入口；33、汽包回水出口；34、副产蒸汽压力调节阀；35、副产蒸汽出口；40、蒸汽流量调节阀；50、冷激气供应装置；51、冷激气调节阀；60、循环气压缩机；61、循环气出口；62、冷激气旁路出口；70、两级换热器；71、冷凝器；72、换热器；80、反应器出口末级分离器；81、气液混合物入口；82、液相产物出口；83、不凝气出口；84、驰放气流量调节阀；90、原料气压缩机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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。

正如背景技术所描述的，现有的合成气制混合醇装置在开工期间和低负荷生产的工况下，反应放热量少，反应器移热系统的沸水汽化的比例达不到7％左右，沸水自低而高上升至反应器上部蒸汽包30的推动力不足或遇到反应器上部反应原料气入口处的低温冷却作用时，会出现导致上升蒸汽温度低、蒸汽含量下降、密度增大且无法形成自然循环，从而导致在反应热无法带走的情况下发生催化剂床层热量积聚而引发反应温度迅速飞温的故障。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种合成气制低碳醇合成装置的反应温度控制方法，该方法包括使用反应热移除单元强制移除合成装置中反应放出的热量，和/或，当反应器10的催化剂床层出现飞温趋势时，利用冷激气旁路调节系统向反应器10内加入60～90℃的冷激气降低进入反应器10的气体的温度；如图1所示，反应热移除单元包括：强制循环泵20，设置有汽包回水入口21；汽包30，设置有锅炉给水入口31、上升蒸汽入口32、汽包回水出口33、副产蒸汽压力调节阀34及副产蒸汽出口35，汽包回水出口33与强制循环泵20通过汽包回水入口21相连；及蒸汽流量调节阀40，设置于汽包30与强制循环泵20之间的副产蒸汽输送管路上；其中反应热移除单元设置在反应器10的循环水输送管路上；冷激气旁路调节系统包括：冷激气供应装置50，冷激气供应装置50与反应器10的原料气和循环气的混合气的进气口11通过冷激气旁路管线相连通；以及冷激气调节阀51，设置于冷激气旁路管线上。

在合成装置的循环水输送管路上设置反应热移除单元能够强制移除合成装置中反应产生的一部分热量。反应热移除单元中设置强制循环泵20能够强制提高循环水在合成装置中的流动速率，从而有利于提高反应热的移除速率。同时通过调节强制循环泵20的运转速率还能够调节可移除反应热量的范围，进而有利于增强合成装置中反应温度的灵活性。在汽包30中锅炉水自然沸腾循环的基础上通过蒸汽流量调节阀40调节副产蒸汽的流量有利于进一步地提高反应热的移除效率。

自然循环时循环水的循环倍率为12～16，增设强制循环泵20后循环倍率可以提高到20以上。由此可见在反应放热量少、产生的推动力小难以满足形成自然循环的工况下，通过设置强制循环泵20有利于增加了可移除热量的范围和能力，以适应上述合成装置在反应原料的转化率和产物选择性不同等各种工况下对放热量相差较大的反应体系的移热要求。通过强制循环泵20调节反应温度的温差可以达10℃左右，同时能够使合成装置反应温度降低至240℃。

与原有依靠反应单元壳程的锅炉水自然沸腾蒸发取热、副产蒸汽的压力为定值的技术方案相比，本发明解决了合成气制低碳混合醇复杂反应体系内反应产物多、放热量变化范围大、反应温度难于调节和控制的问题。在反应热移除单元的换热面积已经固定的前提下，放宽了反应热量移除的范围，提高了反应温度的可控性，从而能够有效地降低催化剂床层热量积聚而引发反应温度迅速飞温的故障的风险。

在实际使用过程中，在汽包30底部设置有管路和阀门与强制循环泵20的入口连接，强制循环泵20的入口与蒸汽流量计和控制流量的调节阀相连，流量调节阀的入口与汽包30相连，这有利于控制循环水的流动速率，进而按需要调节反应热的移除速率。

采用上述反应温度的控制方法就能够有效降低催化剂床层热量积聚而引发反应温度迅速飞温的风险。在一种优选的实施方式中，方法还包括当反应器10的催化剂床层出现飞温趋势时，利用反应温度控制单元的冷激气旁路调节系统向反应器10内加入60～90℃的冷激气降低进入反应器10的气体的温度，如图1所示，反应温度控制单元包括：反应器10，设置有原料气和循环气的混合气的进气口；冷激气供应装置50，冷激气供应装置50与进气口通过冷激气旁路管线相连；及冷激气调节阀51，设置于冷激气旁路管线上。

冷激气中含有的甲烷、氮气等惰性气体组分，将其通入反应器10中能够直接降低进入反应器10的气体的温度，进而在一定程度上降低催化剂床层的温度；同时还能够降低反应原料气浓度，从而降低了合成气转化为烃类或醇类等放热量大的反应速度，进而有利于降低催化剂床层飞温、高温烧毁等生产事故的风险。在实际使用过程中，冷激气入口12与原料气入口可以相同，也可以不同。

通过将冷激气旁路调节系统的冷激气调节阀51保持一定开度，将反应器10入口循环气与原料气的比例由3：1提升至4：1后，反应器10入口气中甲烷含量由8％提升至12％，反应器10入口气的温度由230℃降低至200℃。催化剂床层热点温度240℃。通过增加在冷激气的流量有效降低了反应器10入口温度，实现了通过旁路冷激气的流量控制反应器10内催化剂床层温度的目的。同时冷激气的流量增大则反应器10内催化剂床层的温度降低的趋势也增大，能够抑制了催化剂床层的飞温故障。

在一种优选的实施方式中，方法还包括通过循环气压缩机60和两级换热器70调节进入反应器10的气体的温度，如图1所示，循环气压缩机60，设置有循环气出口61和冷激气旁路出口62，循环气出口61与反应器10通过循环气管路相连，冷激气旁路出口62与反应器10通过冷激气旁路管线相连，及两级换热器70，设置于循环气管路上。

在反应器10的气体出口管线设两级换热器70，充分回收反应热，提高反应热的回收效率、提高反应器10的入口温度，从而减少反应器10的上部温度低，反应温度达不到催化剂的最佳活性温度，原料气的转化率差的问题。上述两级换热器包括冷凝器71和换热器72。

在实际使用过程中，可以同时使用两台压缩机：循环气压缩机60和原料气压缩机90。而为了简化工艺，当压力和温度等条件合适时，原料气与循环气可以使用同一个压缩机进行压缩。

在一种优选的实施方式中，方法还包括当反应器10的催化剂床层出现温度低于230℃或高于260℃时，采用驰放气流量调节系统调节进入反应器10的循环气的流量，如图1所示，驰放气流量调节系统调节包括：反应器出口末级分离器80，设置有气液混合物入口81、液相产物出口82以及不凝气出口83，不凝气出口83分别与循环气管路及驰放气管路相连，及驰放气流量调节阀84，设置于驰放气管路上。

当反应器10的催化剂床层温度发生迅速上升接近催化剂的耐温限度、出现飞温的故障趋势时，利用系统内低碳混合醇合成产物的反应器10出口末级分离器排放的低温驰放气作为冷激气调降合成塔入口气的温度，使进入反应器10的气体温度迅速降低到催化剂的活性温度以下。进入反应器10中的合成气温度降低的同时放热反应的速度下降，从而抑制了催化剂床层飞温损毁催化剂的事故；另一方面，低温驰放气中含有的甲烷、氮气等惰性气体组分在降低了反应气的浓度的角度降低了合成气转化为烃类或醇类等放热量大的反应速度，进而防止催化剂床层飞温、高温烧毁的生产事故。通过DCS控制系统的高温报警联锁设施控制生产过程中驰放气流量调节阀84的开关状态。

本发明有效地解决了现有技术中分子催化剂床层反应温度超过正常温度以后，DCS控制系统的联锁引发压缩机停车、高压氮气不能迅速通入低碳醇合成反应器10，导致催化剂床层温度迅速升高飞温，催化剂破碎而报废等生产事故，为合成气制低碳混合醇技术的大型工业化生产的可靠性提供了技术保障。

在一种优选的实施方式中，方法还包括通过反应器10热点温度测量系统调节冷激气调节阀51的开启或关闭。通过反应器10热点温度测量系统调节冷激气调节阀51的开启或关闭，有利于调节催化剂床层的温度，进而调节和控制合成气制低碳混合醇反应的温度。在使用过程中催化剂床层的温度高于260℃时开启冷激气调节阀51，低于260℃时关闭冷激气调节阀51。

冷激气调节阀51优选为启动或电动的快开阀。在出合成回路的驰放气管线处设置用于控制反应器10入口温度的快开阀，快开阀的入口处和驰放气管线间用管线连接。快开阀的出口用管线与反应器10的入口气管线联接。通过反应器10热点温度测量系统控制生产过程中快开阀的开关状态。通过迅速降低进入反应器10的气体温度、提高循环比的方法降低催化剂的床层温度和反应速度，防止由于发生高放热反应的速率加快和反应热的积聚而引发催化剂床层飞温、催化剂烧结报废的事故。

本申请所提供的反应温度控制方法包括但不限于以铜铁为催化剂的主要活性组分的合成气制备低碳醇工艺，同时也适用于以其它催化剂体系进行催化的合成气制备低碳醇的工艺。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1和2中采用图1所示的合成装置以合成气为原料制备低碳醇。

实施例1

将反应器10的原料气入口处的冷激气与原料气的比例由3：1提升至4：1后，反应器10的入口气中甲烷含量由8％提升至12％，反应器10的入口气的温度由230℃降低至200℃，催化剂床层热点温度为240℃。

由此可知通过反应器10中冷激气的流量能够有效降低反应器10入口温度，实现了通过冷激气的流量控制反应器10的内催化剂床层温度的目的。同时冷激气的流量增大，反应器10内催化剂床层的温度降低的趋势也增大，从而有利于抑制催化剂床层的飞温故障发生。

而相同条件下，采用现有的合成气制甲醇装置不带有强制循环泵20和蒸汽压力调节阀22的水蒸汽自然循环时，催化剂床层的反应温度为220℃，副产蒸汽的压力在2.3MPa。通过比较可知采用本申请提供的合成装置能够在一定程度调节反应器内催化剂床层的反应温度，改善锅炉水自然蒸发时锅炉水蒸发副产蒸汽带走的热量值变化范围很窄，难于调节反应器内催化剂床层热点温度的问题。

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：在本发明的采用利用驰放气作为冷激气调节催化剂床层的反应温度和利用锅炉水强制循环泵调节调节催化剂床层的反应温度两种方式调节反应器的温度。这两种方式能够在不同程度地调节合成气制低碳醇反应的催化剂床层温度，分别在催化剂床层发生“飞温”趋势和正常生产工况下对反应温度的调节和控制，增大了生产装置操作的灵活性，可以有效地避免催化剂因反应“飞温”而暴废的事故，减少生产故障造成的巨大经济损失。

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 (4)

1.一种合成气制低碳醇反应器的反应温度控制方法，其特征在于，所述方法包括使用反应热移除单元强制移除合成装置中反应放出的热量，和/或，当反应器(10)的催化剂床层出现飞温趋势时，利用冷激气旁路调节系统向所述反应器(10)内加入60～90℃的冷激气降低进入所述反应器(10)的气体的温度；

所述反应热移除单元包括：

强制循环泵(20)，设置有汽包回水入口(21)；

汽包(30)，设置有锅炉给水入口(31)、上升蒸汽入口(32)、汽包回水出口(33)、副产蒸汽压力调节阀(34)及副产蒸汽出口(35)，所述汽包回水出口(33)与所述强制循环泵(20)通过所述汽包回水入口(21)相连；及

蒸汽流量调节阀(40)，设置于所述汽包(30)与所述强制循环泵(20)之间的副产蒸汽输送管路上；

其中所述反应热移除单元设置在所述反应器(10)的循环水输送管路上；

所述冷激气旁路调节系统包括：

冷激气供应装置(50)，所述冷激气供应装置(50)与所述反应器(10)的原料气和循环气的混合气的进气口(11)通过冷激气旁路管线相连通；以及

冷激气调节阀(51)，设置于所述冷激气旁路管线上。

2.根据权利要求1所述的反应温度控制方法，其特征在于，所述方法还包括通过循环气压缩机(60)和两级换热器(70)调节进入所述反应器(10)的气体的温度，

所述循环气压缩机(60)设置有循环气出口(61)和冷激气旁路出口(62)，所述循环气出口(61)与所述反应器(10)通过循环气管路相连，所述冷激气旁路出口(62)与所述反应器(10)通过所述冷激气旁路管线相连，

所述两级换热器(70)设置于所述循环气管路上。

3.根据权利要求2所述的反应温度控制方法，其特征在于，所述方法还包括当所述反应器(10)的催化剂床层出现温度低于230℃或高于260℃时，采用驰放气流量调节系统调节进入所述反应器(10)的循环气的流量，所述驰放气流量调节系统调节包括：

反应器出口末级分离器(80)，设置有气液混合物入口(81)、液相产物出口(82)以及不凝气出口(83)，所述不凝气出口(83)分别与所述循环气管路及驰放气管路相连，及

驰放气流量调节阀(84)，设置于所述驰放气管路上。

4.根据权利要求3所述的反应温度控制方法，其特征在于，所述方法还包括通过设置在所述反应器(10)上的热点温度测量系统调节所述冷激气调节阀(51)的开启或关闭。