CN112537999A - 一种甲醇生产装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种甲醇生产装置，所述甲醇生产装置包括原料气源，所述原料气源提供所述原料气体；多个反应器，所述多个反应器分别与所述原料气源连通，以使所述原料气体通入所述多个反应器进行反应，并排出排气；换热器，所述换热器包括第一换热器以及第二换热器，所述多个反应器连接所述第一换热器；所述排气分别通过若干所述第一换热器后通入所述第二换热器，所述原料气源与所述反应器之间连通的管路上设有第二换热器。在本申请中，通过设置多个并联的反应器以及多个换热器，反应产生的热量能够及时从反应器移走，避免反应器内的催化剂因温度过高而烧毁，并且热量能够被科学合理的利用，以减少消耗，降低生产成本。
Description
技术领域
本申请涉及化工技术领域，特别涉及一种甲醇生产装置。
背景技术
人类社会的发展对化学工业不断提出新的要求，促使化学工业不断进步和发展。目前，采用煤、天然气、焦炉气、各种尾气为原料制备合成气(CO+CO2+H2)，再以合成气为原料制备甲醇；然后再以甲醇为原料合成其他化学品的生产方式越来越多，生产规模越来越大，产品种类也越来越多。这其中，利用合成气制备甲醇的生产规模越来越大，年产百万吨的单套甲醇合成装置已日益普遍。
在甲醇生产工艺日益大型化的同时，按照甲醇合成反应为可逆放热反应的特点来设计并采用相应的、合适的、能节能降耗的生产工艺就成为大型化甲醇生产的关键。在生产中，甲醇的反应过程会有大量的热量放出，如果这些热量不能及时移走，会导致反应温度上升，而上升的反应温度又会引起放热量的进一步加大，这样会使得反应很快飞温，从而会烧毁催化剂。因此，在大型化甲醇生产工艺过程中，及时移走反应热，并能科学合理地利用所述的反应热，使装载在甲醇反应器中的催化剂能在最佳的工艺条件下反应是非常重要的，这样做的同时还能减少消耗，降低生产成本。
发明内容
本申请的目的在于提供一种甲醇生产装置，以解决反应器内的催化剂温度过高会造成催化剂烧毁，以及反应热不能合理利用的技术问题。
为了达到上述目的，本申请提供一种甲醇生产装置，通过原料气源提供原料气体以制备甲醇，包括反应器，所述原料气源提供所述原料气体以通入若干所述反应器，反应后形成的气体从若干所述反应器排出并混合形成排气；换热器，所述换热器包括第一换热器以及第二换热器，所述反应器连接若干所述第一换热器，若干所述第一换热器连接同一所述第二换热器；所述排气分别通过若干所述第一换热器进行降温，降温后的排气通入第二换热器，所述原料气源与所述反应器之间连通的管路上设有第二换热器，在所述第二换热器内，降温后的所述排气与所述原料气体进行热交换，以使所述排气的温度进一步降低，所述原料气体的温度升高以接近通入所述反应器所需的反应温度。
在一些实施例中，所述反应器通过冷却水源提供冷却水进行冷却，冷却水贮存于汽包中，所述冷却水源与所述汽包的连通管路上设有第一换热器，在所述第一换热器内，所述冷却水与所述排气进行热交换。
在一些实施例中，所述原料气源与所述反应器连通的管路上设有第一换热器，在所述第一换热器内，所述原料气体与所述排气进行热交换。
在一些实施例中，所述甲醇生产装置还包括汽包，所述换热器还包括第三类换热器，所述待反应气源与所述反应器连通的管路上设有第三类换热器，所述汽包内的所述冷却水与所述反应器发生热交换以形成高温蒸汽，所述汽包连接所述第三类换热器并通入所述高温蒸汽，在所述第三类换热器内，所述高温蒸汽与所述原料气体进行热交换。
在一些实施例中，所述排气经过所述第二换热器后，依次通过水冷器以及甲醇分离器以分离为粗甲醇、驰放气、循环气，所述粗甲醇以及所述驰放气不再参与所述甲醇生产装置内的反应，所述循环气经过所述第一换热器并通入所述反应器，在所述第一换热器内，所述循环气与所述排气进行热交换。
在一些实施例中，所述甲醇反应器包括至少两个换热介质入口，所述第一换热器与所述第二换热器之间设有脱硫槽，所述脱硫槽用于除去所述原料气体中的硫。
在一些实施例中，所述甲醇分离器连接闪蒸槽，通过所述闪蒸槽以形成粗甲醇和闪蒸气并排出所述甲醇生产装置。
本申请还提供一种甲醇生产装置的控制方法，提供反应器、第一换热器、第二换热器、原料气源；所述原料气源提供原料气体以通入若干所述反应器，反应后形成的气体从若干所述反应器排出并混合行成排气，所述排气分别通过若干所述第一换热器；若干所述第一换热器排出的所述排气通入第二所述换热器，所述原料气体经过所述第二换热器，在所述第二换热器内，所述排气与所述原料气体进行热交换，以使所述排气的温度进一步降低，所述原料气体的温度升高以接近通入所述反应器所需的反应温度。
在一些实施例中，提供一冷却水源；所述冷却水源提供冷却水并通入所述第一换热器，在所述第一换热器内，所述冷却水源与所述排气进行热交换。
在一些实施例中，所述原料气体经过所述第一换热器，在所述第一换热器内，所述原料气体与所述排气进行热交换。
在一些实施例中，提供一水冷器，一甲醇分离器；所述排气经过所述水冷器降温以及所述甲醇分离器分离出循环气，所述循环气经过所述第一换热器，在所述第一换热器内，所述循环气与所述排气进行热交换。
在本申请中，通过设置多个并联的反应器以及多个换热器，反应产生的热量能够及时从反应器移走，避免反应器内的催化剂因温度过高而烧毁，并且热量能够被科学合理的利用，以减少消耗，降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本发明一种甲醇生产装置的系统框图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
本实施例中提供了一种甲醇生产装置100，下面结合说明书附图对本申请作进一步的说明。
图1为本发明的系统框图，如图1所示，甲醇生产装置100包括汽包1、反应器2、第一换热器4、第二换热器5、第三类换热器6、脱硫槽12、水冷器11、甲醇分离器10、闪蒸槽9、压缩机7，冷却水源3提供冷却水以及原料气源8提供原料气体进入甲醇生产装置100，并排出高温蒸汽、冷凝水、驰放气、闪蒸气以及精甲醇。
如图1所示，甲醇生产装置100的上述器件的连接关系如下：
原料气源8与反应器2连通，原料气源8与反应器2之间连通的管路上依次设有压缩机7、第二换热器5、脱硫槽12、第一换热器4，第三类换热器6。
反应器2与甲醇分离器10连通，反应器2与甲醇分离器10之间连通的管路上依次设有第一换热器4、第二换热器5，水冷器11。
甲醇分离器10分别与闪蒸槽9以及反应器2连通。甲醇分离器10与反应器2之间连通的管路上依次设有压缩机7，第一换热器4。
冷却水源3可直接与汽包1连通或冷却水源3与汽包1之间连通的管路上设有第一换热器4。汽包1与第三类换热器6直接连通，以及汽包1可与反应器2之间形成循环回路。
与上述器件的连接关系所对应，甲醇生产装置100内原料气体的加工过程如下：
待反应气源提供原料气体以通过压缩机7加压后，原料气体进入第二换热器5，与排气换热以升温至脱硫温度后进入脱硫槽12，在脱硫槽12中脱出微量硫。随后依次进入第一换热器4与第三类换热器6，分别依次与排气以及高温蒸汽进行换热，以升温至反应器2反应的所需温度并通入反应器2并进行化学反应以制备甲醇。在催化剂使用寿命的末期，原料气体可不通过第三类换热器6，经过第一换热器4排出的原料气体可直接通入反应器2。
原料气体进入若干反应器2反应后分别排出高温的排气，高温的排气混合后分别通入若干第一换热器4。在不同的第一换热器4内可分别与冷却水、原料气体，循环气进行热交换，以降低排气的温度，移走反应热。相应的，冷却水、原料气体，循环气温度升高，原料气体以及循环气温度升高以便达到反应器2反应的所需温度。作为一个示范例，可以采用三个管壳式水冷甲醇反应器2，以及三个第一换热器4。所有经过反应器2排出的排气通入第二换热器5，在第二换热器5内，排气与原料气体进行热交换，以降低排气温度，移走反应热，以及提高原料气体的温度以便达到反应器2反应的所需温度。
经过第二换热器5的排气通入水冷器11，以进一步降低排气的温度并形成气液混合物。随后气液混合物通入甲醇分离器10进行分离，分离出的液体即为粗甲醇，分理处的气体中的一部分作为循环气将通回反应器2，其余气体将作为驰放气排出甲醇生产装置100。而分离出的液体将通入闪蒸槽9，闪蒸后进入蒸馏工序以获得精甲醇，闪蒸过程中形成的闪蒸气将排出甲醇生产装置100。循环气通过压缩机7加压后，进入第一换热器4，与排气换热以升温至反应器2反应所需的温度，并通回反应器2。
冷却水源3提供冷却水经过第一换热器4，在第一换热器4内与排气进行热交换，以降低排气的温度，第一换热器排出的冷却水通入汽包1。冷却水还分别直接与若干汽包1相连，汽包1内的冷却水经过所述反应器2，以达到使反应器2内的催化剂降温的目的，冷却水升温汽化以形成高温蒸汽返回汽包1。汽包1内的部分高温蒸汽直接排出甲醇生产装置100，其余高温蒸汽通入第三类换热器6，在第三类换热器6内与原料气体进行热交换，以使原料气体升温，且高温蒸汽降温形成冷凝水，冷凝水从第三类换热器6排出至甲醇生产装置100外。作为一个示范例，汽包1可采用卧式汽包1，卧式汽包1的数量与反应器2的数量对应且均为三个。
在反应器2内，原料气体通过催化剂的催化作用下以形成甲醇，并同时放出大量的热，反应器2内的冷却水汽化以使催化剂降温防止催化剂烧坏，使催化剂保持在最佳的工作状态。反应器2排出的高温的排气通过若干第一换热器4、第二换热器5以及第三类换热器6进行降温以接近甲醇分离所需的温度，并在换热器内分别对原料气体、冷却水以及循环气进行预加热以接近所需要的温度，科学合理地利用反应热，减少消耗，降低生产成本。
在本实施例中，甲醇生产装置100为采用三个管壳式水冷甲醇合成反应器组成的大型化工装备，管壳式水冷甲醇合成反应器为立式副产蒸汽的管壳式固定管板换热装置，它们的管板与壳体之间直接焊接而不通过法兰进行连接，上封头与下封头均采用半球封头，在上封头合成气入口处设置气体分布器，在绝热层催化剂上部填装直径为10mm的耐火球，装填高度为200mm；在下管板下面装填直径为10mm的耐火球，装填高度为300mm，再往下装填直径为25mm的耐火球；在列管内装填催化剂，列管与管板之间采用贴胀加强度焊的连接方式；在管壳式水冷甲醇合成反应器的壳层筒体的上端设有六根蒸汽出口管，在下端设有六根水进口管；催化剂的装卸口分别设置在甲醇合成反应器的侧封头上；汽包1采用卧式汽包1，卧式汽包1由筒体和封头构成，在所述汽包1的内部含有汽水旋风分离器和波形板分离器。换热器、压缩机7、闪蒸槽9、甲醇分离器10、水冷器11、脱硫槽12均为现有技术中的设备。
本实施例中，甲醇的生产包括以下生产步骤：
(一)原料气体的处理
(1)将净化后的流量为435000Nm3/h的原料气体经压缩机7压缩至5.15MPaG后升温至73℃，然后在第二换热器5中与换热后的反应器2排出的排气换热升温至90℃后进入脱硫槽12，在脱硫槽12中脱除微量硫，经脱硫槽12排出的原料气体中含硫量小于0.01ppm。
(2)将脱硫后的原料气体在第一换热器4中与反应器2排出的排气进行换热，在催化剂使用寿命的初期将原料气体升温至180℃，然后将原料气体通入第三换热器6，在第三换热器6中原料气体通过与高温蒸汽的换热加热至200℃。
(3)在催化剂寿命后期，将脱硫后的原料气体在第一换热器4中与反应器2排出的排气进行换热，直接将原料气体升温至200℃，而不使用第三换热器6。
(二)入塔气的处理
(1)将循环气经压缩机7加压后进入第二换热器5与反应器2排出的排气进行热量交换，循环气被加热至200℃，然后循环气与换热后的原料气混合，形成入塔气。
(2)将形成的入塔气经自然分流同时进入的三个并联的反应器2进行反应，进入三个反应器2的气体压力均为5MPaG。
(三)甲醇合成反应热的利用
(1)在三个并联的反应器2中，入塔气会流经装填在列管内的催化剂，在催化剂的作用下一氧化碳、二氧化碳加氢合成甲醇，同时放出大量反应热；这时，应将反应热传给壳程的沸腾水，使沸腾水汽化生成高温蒸汽进入三个彼此之间独立的汽包1，产生的高温蒸汽的一部分用于第三换热器6的供热，其余的高温蒸汽进入相应的蒸汽管网。
(2)三个反应器2分别排出带有大量高品位热量的排气，排气混合后温度为238.3℃，随后，将所述排气再分成三路：
第一路进入第一换热器4预热冷却水，能将冷却水从104℃预热至200℃，能提高热量利用率，减少水冷器11的换热量。
第二路进入另一个第一换热器4，循环气能够预热至200℃，气量由另一第一换热器4出口循环气的温度进行控制。
第三路进入剩余的一个第一换热器4，能将脱硫后的原料气体预热至180℃，气量由剩余的一个第一换热器4出口原料气体的温度进行控制。
(3)三路排气从三个第一换热器4中出来后再度混合，混合后排气的温度降为99℃；混合后的排气通过第一换热器4能将原料气体预热至90℃，出第一换热器4的排气温度为97℃，然后排气进入水冷器11，排气经水冷后温度降到40℃，形成气液混合相。
(四)粗甲醇的分离
出水冷器11的气液混合相经甲醇分离器10进行分离：分离出的液相即为粗甲醇；分离出的气相的一部分作为循环气，循环气经压缩机7加压后的温度为49.6℃，再经第一换热器4预热至200℃，循环气返回反应器2与待反应气体混合进行循环利用；分离出的气相的另一部分气体作为弛放气，这时应注意控制系统中惰性气体的含量；所述弛放气能进入氢回收装置以提取氢。
(五)精甲醇的制取
将分离出的粗甲醇通入闪蒸槽9，在闪蒸后进入精馏工序，获得精甲醇；本实施例从精馏工序出来的精甲醇产量为187.53t/h，按年操作时间8000小时计，年产量为150.03万吨。
在另一实施例中，甲醇生产装置100采用三个并联的上述管壳式水冷甲醇合成反应器，甲醇的生产包括以下生产步骤：
(一)原料气体的处理
(1)将净化后的流量为516000Nm3/h的原料气体经压缩机7压缩至8.15MPaG后升温至69℃，然后在第二换热器5中与换热后的反应器2排出的排气换热升温至90℃后进入脱硫槽12，在脱硫槽12中脱除微量硫，经脱硫槽12排出的原料气体中含硫量小于0.01ppm。
(2)将脱硫后的原料气体在第一换热器4中与反应器2排出的排气进行换热，在催化剂使用寿命的初期将原料气体升温至190℃，然后将原料气体通入第三换热器6，在第三换热器6中原料气体通过与高温蒸汽的换热加热至210℃。
(3)在催化剂寿命后期，将脱硫后的原料气体在第一换热器4中与反应器2排出的排气进行换热，直接将原料气体升温至210℃，而不使用第三换热器6。
(二)入塔气的处理
(1)将循环气经压缩机7加压后进入第二换热器5与反应器2排出的排气进行热量交换，循环气被加热至210℃，然后循环气与换热后的原料气混合，形成入塔气。
(2)将形成的入塔气经自然分流同时进入的三个并联的反应器2进行反应，进入三个反应器2的气体压力均为8MPaG。
(三)甲醇合成反应热的利用
(1)在三个并联的反应器2中，入塔气会流经装填在列管内的催化剂，在催化剂的作用下一氧化碳、二氧化碳加氢合成甲醇，同时放出大量反应热；这时，应将反应热传给壳程的沸腾水，使沸腾水汽化生成高温蒸汽进入三个彼此之间独立的汽包1，产生的高温蒸汽的一部分用于第三换热器6的供热，其余的高温蒸汽进入相应的蒸汽管网。
(2)三个反应器2分别排出带有大量高品位热量的排气，排气混合后温度为243.6℃，随后，将所述排气再分成三路：
第一路进入第一换热器4预热冷却水，能将冷却水从104℃预热至200℃，能提高热量利用率，减少水冷器11的换热量。
第二路进入另一个第一换热器4，循环气能够预热至210℃，气量由另一第一换热器4出口循环气的温度进行控制。
第三路进入剩余的一个第一换热器4，能将脱硫后的原料气体预热至190℃，气量由剩余的一个第一换热器4出口原料气体的温度进行控制。
(3)三路排气从三个第一换热器4中出来后再度混合，混合后排气的温度降为103.8℃；混合后的排气通过第一换热器4能将原料气体预热至90℃，出第一换热器4的排气温度为101℃，然后排气进入水冷器11，排气经水冷后温度降到40℃，形成气液混合相。
(四)粗甲醇的分离
出水冷器11的气液混合相经甲醇分离器10进行分离：分离出的液相即为粗甲醇；分离出的气相的一部分作为循环气，循环气经压缩机7加压后的温度为45.97℃，再经第一换热器4预热至210℃，循环气返回反应器2与待反应气体混合进行循环利用；分离出的气相的另一部分气体作为弛放气，这时应注意控制系统中惰性气体的含量；所述弛放气能进入氢回收装置以提取氢。
(五)精甲醇的制取
将分离出的粗甲醇通入闪蒸槽9，在闪蒸后进入精馏工序，获得精甲醇；本实施例从精馏工序出来的精甲醇产量为225.38t/h，按年操作时间8000小时计，年产量为180.3万吨。
在另一实施例中，甲醇生产装置100采用三个并联的上述管壳式水冷甲醇合成反应器，甲醇的生产包括以下生产步骤：
(一)原料气体的处理
(1)将净化后的流量为572800Nm3/h的原料气体经压缩机7压缩至8.15MPaG后升温至63℃，然后在第二换热器5中与换热后的反应器2排出的排气换热升温至90℃后进入脱硫槽12，在脱硫槽12中脱除微量硫，经脱硫槽12排出的原料气体中含硫量小于0.01ppm。
(2)将脱硫后的原料气体在第一换热器4中与反应器2排出的排气进行换热，在催化剂使用寿命的初期将原料气体升温至200℃，然后将原料气体通入第三换热器6，在第三换热器6中原料气体通过与高温蒸汽的换热加热至220℃。
(3)在催化剂寿命后期，将脱硫后的原料气体在第一换热器4中与反应器2排出的排气进行换热，直接将原料气体升温至220℃，而不使用第三换热器6。
(二)入塔气的处理
(1)将循环气经压缩机7加压后进入第二换热器5与反应器2排出的排气进行热量交换，循环气被加热至220℃，然后循环气与换热后的原料气混合，形成入塔气。
(2)将形成的入塔气经自然分流同时进入的三个并联的反应器2进行反应，进入三个反应器2的气体压力均为8MPaG。
(三)甲醇合成反应热的利用
(1)在三个并联的反应器2中，入塔气会流经装填在列管内的催化剂，在催化剂的作用下一氧化碳、二氧化碳加氢合成甲醇，同时放出大量反应热；这时，应将反应热传给壳程的沸腾水，使沸腾水汽化生成高温蒸汽进入三个彼此之间独立的汽包1，产生的高温蒸汽的一部分用于第三换热器6的供热，其余的高温蒸汽进入相应的蒸汽管网。
(2)三个反应器2分别排出带有大量高品位热量的排气，排气混合后温度为248.6℃，随后，将所述排气再分成三路：
第一路进入第一换热器4预热冷却水，能将冷却水从104℃预热至200℃，能提高热量利用率，减少水冷器11的换热量。
第二路进入另一个第一换热器4，循环气能够预热至220℃，气量由另一第一换热器4出口循环气的温度进行控制。
第三路进入剩余的一个第一换热器4，能将脱硫后的原料气体预热至200℃，气量由剩余的一个第一换热器4出口原料气体的温度进行控制。
(3)三路排气从三个第一换热器4中出来后再度混合，混合后排气的温度降为100.9℃；混合后的排气通过第一换热器4能将原料气体预热至90℃，出第一换热器4的排气温度为98.2℃，然后排气进入水冷器11，排气经水冷后温度降到40℃，形成气液混合相。
(四)粗甲醇的分离
出水冷器11的气液混合相经甲醇分离器10进行分离：分离出的液相即为粗甲醇；分离出的气相的一部分作为循环气，循环气经压缩机7加压后的温度为45.25℃，再经第一换热器4预热至220℃，循环气返回反应器2与待反应气体混合进行循环利用；分离出的气相的另一部分气体作为弛放气，这时应注意控制系统中惰性气体的含量；所述弛放气能进入氢回收装置以提取氢。
(五)精甲醇的制取
将分离出的粗甲醇通入闪蒸槽9，在闪蒸后进入精馏工序，获得精甲醇；本实施例从精馏工序出来的精甲醇产量为250.1t/h，按年操作时间8000小时计，年产量为200.08万吨。
在另一实施例中，甲醇生产装置100采用三个并联的上述管壳式水冷甲醇合成反应器，甲醇的生产包括以下生产步骤：
(一)原料气体的处理
(1)将净化后的流量为687500Nm3/h的原料气体经压缩机7压缩至8.15MPaG后升温至61.4℃，然后在第二换热器5中与换热后的反应器2排出的排气换热升温至90℃后进入脱硫槽12，在脱硫槽12中脱除微量硫，经脱硫槽12排出的原料气体中含硫量小于0.01ppm。
(2)将脱硫后的原料气体在第一换热器4中与反应器2排出的排气进行换热，在催化剂使用寿命的初期将原料气体升温至200℃，然后将原料气体通入第三换热器6，在第三换热器6中原料气体通过与高温蒸汽的换热加热至225℃。
(3)在催化剂寿命后期，将脱硫后的原料气体在第一换热器4中与反应器2排出的排气进行换热，直接将原料气体升温至225℃，而不使用第三换热器6。
(二)入塔气的处理
(1)将循环气经压缩机7加压后进入第二换热器5与反应器2排出的排气进行热量交换，循环气被加热至225℃，然后循环气与换热后的原料气混合，形成入塔气。
(2)将形成的入塔气经自然分流同时进入的三个并联的反应器2进行反应，进入三个反应器2的气体压力均为8MPaG。
(三)甲醇合成反应热的利用
(1)在三个并联的反应器2中，入塔气会流经装填在列管内的催化剂，在催化剂的作用下一氧化碳、二氧化碳加氢合成甲醇，同时放出大量反应热；这时，应将反应热传给壳程的沸腾水，使沸腾水汽化生成高温蒸汽进入三个彼此之间独立的汽包1，产生的高温蒸汽的一部分用于第三换热器6的供热，其余的高温蒸汽进入相应的蒸汽管网。
(2)三个反应器2分别排出带有大量高品位热量的排气，排气混合后温度为253.1℃，随后，将所述排气再分成三路：
第一路进入第一换热器4预热冷却水，能将冷却水从104℃预热至200℃，能提高热量利用率，减少水冷器11的换热量。
第二路进入另一个第一换热器4，循环气能够预热至220℃，气量由另一第一换热器4出口循环气的温度进行控制。
第三路进入剩余的一个第一换热器4，能将脱硫后的原料气体预热至200℃，气量由剩余的一个第一换热器4出口原料气体的温度进行控制。
(3)三路排气从三个第一换热器4中出来后再度混合，混合后排气的温度降为105.2℃；混合后的排气通过第一换热器4能将原料气体预热至90℃，出第一换热器4的排气温度为102.14℃，然后排气进入水冷器11，排气经水冷后温度降到40℃，形成气液混合相。
(四)粗甲醇的分离
出水冷器11的气液混合相经甲醇分离器10进行分离：分离出的液相即为粗甲醇；分离出的气相的一部分作为循环气，循环气经压缩机7加压后的温度为44.21℃，再经第一换热器4预热至225℃，循环气返回反应器2与待反应气体混合进行循环利用；分离出的气相的另一部分气体作为弛放气，这时应注意控制系统中惰性气体的含量；所述弛放气能进入氢回收装置以提取氢。
(五)精甲醇的制取
将分离出的粗甲醇通入闪蒸槽9，在闪蒸后进入精馏工序，获得精甲醇；本实施例从精馏工序出来的精甲醇产量为302.96t/h，按年操作时间8000小时计，年产量为242.36万吨。
在另一实施例中，甲醇生产装置100采用两个并联的上述管壳式水冷甲醇合成反应器，甲醇的生产包括以下生产步骤：
(一)原料气体的处理
(1)将净化后的流量为344300Nm3/h的原料气体经压缩机7压缩至8.1MPaG后升温至63.2℃，然后在第二换热器5中与换热后的反应器2排出的排气换热升温至90℃后进入脱硫槽12，在脱硫槽12中脱除微量硫，经脱硫槽12排出的原料气体中含硫量小于0.01ppm。
(2)将脱硫后的原料气体在第一换热器4中与反应器2排出的排气进行换热，在催化剂使用寿命的初期将原料气体升温至200℃，然后将原料气体通入第三换热器6，在第三换热器6中原料气体通过与高温蒸汽的换热加热至220℃。
(3)在催化剂寿命后期，将脱硫后的原料气体在第一换热器4中与反应器2排出的排气进行换热，直接将原料气体升温至220℃，而不使用第三换热器6。
(二)入塔气的处理
(1)将循环气经压缩机7加压后进入第二换热器5与反应器2排出的排气进行热量交换，循环气被加热至220℃，然后循环气与换热后的原料气混合，形成入塔气。
(2)将形成的入塔气经自然分流同时进入的两个并联的反应器2进行反应，进入两个反应器2的气体压力均为8MPaG。
(三)甲醇合成反应热的利用
(1)在两个并联的反应器2中，入塔气会流经装填在列管内的催化剂，在催化剂的作用下一氧化碳、二氧化碳加氢合成甲醇，同时放出大量反应热；这时，应将反应热传给壳程的沸腾水，使沸腾水汽化生成高温蒸汽进入两个彼此之间独立的汽包1(或共用一个汽包)，产生的高温蒸汽的一部分用于第三换热器6的供热，其余的高温蒸汽进入相应的蒸汽管网。
(2)两个反应器2分别排出带有大量高品位热量的排气，排气混合后温度为253.8℃，随后，将所述排气再分成三路：
第一路进入第一换热器4预热冷却水，能将冷却水从104℃预热至200℃，能提高热量利用率，减少水冷器11的换热量。
第二路进入另一个第一换热器4，循环气能够预热至220℃，气量由另一第一换热器4出口循环气的温度进行控制。
第三路进入剩余的一个第一换热器4，能将脱硫后的原料气体预热至200℃，气量由剩余的一个第一换热器4出口原料气体的温度进行控制。
(3)三路排气从三个第一换热器4中出来后再度混合，混合后排气的温度降为103.2℃；混合后的排气通过第一换热器4能将原料气体预热至90℃，出第一换热器4的排气温度为100.7℃，然后排气进入水冷器11，排气经水冷后温度降到40℃，形成气液混合相。
(四)粗甲醇的分离
出水冷器11的气液混合相经甲醇分离器10进行分离：分离出的液相即为粗甲醇；分离出的气相的一部分作为循环气，循环气经压缩机7加压后的温度为47.9℃，再经第一换热器4预热至220℃，循环气返回反应器2与待反应气体混合进行循环利用；分离出的气相的另一部分气体作为弛放气，这时应注意控制系统中惰性气体的含量；所述弛放气能进入氢回收装置以提取氢。
(五)精甲醇的制取
将分离出的粗甲醇通入闪蒸槽9，在闪蒸后进入精馏工序，获得精甲醇；本实施例从精馏工序出来的精甲醇产量为151.52t/h，按年操作时间8000小时计，年产量为121.2万吨。
在另一实施例中，甲醇生产装置100采用四个并联的上述管壳式水冷甲醇合成反应器，甲醇的生产包括以下生产步骤：
(一)原料气体的处理
(1)将净化后的流量为860000Nm3/h的原料气体经压缩机7压缩至8.15MPaG后升温至58.7℃，然后在第二换热器5中与换热后的反应器2排出的排气换热升温至90℃后进入脱硫槽12，在脱硫槽12中脱除微量硫，经脱硫槽12排出的原料气体中含硫量小于0.01ppm。
(2)将脱硫后的原料气体在第一换热器4中与反应器2排出的排气进行换热，在催化剂使用寿命的初期将原料气体升温至200℃，然后将原料气体通入第三换热器6，在第三换热器6中原料气体通过与高温蒸汽的换热加热至220℃。
(3)在催化剂寿命后期，将脱硫后的原料气体在第一换热器4中与反应器2排出的排气进行换热，直接将原料气体升温至220℃，而不使用第三换热器6。
(二)入塔气的处理
(1)将循环气经压缩机7加压后进入第二换热器5与反应器2排出的排气进行热量交换，循环气被加热至220℃，然后循环气与换热后的原料气混合，形成入塔气。
(2)将形成的入塔气经自然分流同时进入的四个并联的反应器2进行反应，进入四个反应器2的气体压力均为8MPaG。
(三)甲醇合成反应热的利用
(1)在四个并联的反应器2中，入塔气会流经装填在列管内的催化剂，在催化剂的作用下一氧化碳、二氧化碳加氢合成甲醇，同时放出大量反应热；这时，应将反应热传给壳程的沸腾水，使沸腾水汽化生成高温蒸汽进入三个彼此之间独立的汽包1，产生的高温蒸汽的一部分用于第三换热器6的供热，其余的高温蒸汽进入相应的蒸汽管网。
(2)四个反应器2分别排出带有大量高品位热量的排气，排气混合后温度为251.3℃，随后，将所述排气再分成三路：
第一路进入第一换热器4预热冷却水，能将冷却水从104℃预热至200℃，能提高热量利用率，减少水冷器11的换热量。
第二路进入另一个第一换热器4，循环气能够预热至220℃，气量由另一第一换热器4出口循环气的温度进行控制。
第三路进入剩余的一个第一换热器4，能将脱硫后的原料气体预热至200℃，气量由剩余的一个第一换热器4出口原料气体的温度进行控制。
(3)三路排气从三个第一换热器4中出来后再度混合，混合后排气的温度降为107.52℃；混合后的排气通过第一换热器4能将原料气体预热至90℃，出第一换热器4的排气温度为103.9℃，然后排气进入水冷器11，排气经水冷后温度降到40℃，形成气液混合相。
(四)粗甲醇的分离
出水冷器11的气液混合相经甲醇分离器10进行分离：分离出的液相即为粗甲醇；分离出的气相的一部分作为循环气，循环气经压缩机7加压后的温度为42.36℃，再经第一换热器4预热至220℃，循环气返回反应器2与待反应气体混合进行循环利用；分离出的气相的另一部分气体作为弛放气，这时应注意控制系统中惰性气体的含量；所述弛放气能进入氢回收装置以提取氢。
(五)精甲醇的制取
将分离出的粗甲醇通入闪蒸槽9，在闪蒸后进入精馏工序，获得精甲醇；本实施例从精馏工序出来的精甲醇产量为375.12t/h，按年操作时间8000小时计，年产量为300.09万吨。
本申请中甲醇生产装置100的控制方法的实施例已在上述甲醇生产装置100的具体实施例中体现，此处不做赘述。
本申请中的甲醇生产装置100年产量可达数百万吨，通过设置多个并联的反应器2以及多个换热器，反应产生的热量能够及时从反应器2移走，避免反应器2内的催化剂因温度过高而烧毁，并且热量能够被科学合理的利用，以减少消耗，降低生产成本。
本申请已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本申请的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本申请的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本申请的范围内。
Claims (7)
1.一种甲醇生产装置，利用原料气体制备甲醇，其特征在于，所述甲醇生产装置包括：
原料气源，所述原料气源提供所述原料气体；
多个反应器，所述多个反应器分别与所述原料气源连通，以使所述原料气体通入所述多个反应器进行反应，并排出排气；
换热器，所述换热器包括第一换热器以及第二换热器，所述多个反应器连接所述第一换热器；
所述排气分别通过若干所述第一换热器后通入所述第二换热器，所述原料气源与所述反应器之间连通的管路上设有第二换热器。
2.如权利要求1所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述甲醇生产装置还包括汽包；所述反应器通过冷却水源提供冷却水进行冷却，冷却水贮存于汽包中，所述冷却水源与所述汽包的连通管路上设有第一换热器，在所述第一换热器内，所述冷却水与所述排气进行热交换。
3.如权利要求1所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述原料气源与所述反应器连通的管路上设有第一换热器，在所述第一换热器内，所述原料气体与所述排气进行热交换。
4.如权利要求2所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述换热器还包括第三类换热器，所述待反应气源与所述反应器连通的管路上设有第三类换热器，所述汽包内的所述冷却水与所述反应器发生热交换以形成高温蒸汽，所述汽包连接所述第三类换热器并通入所述高温蒸汽，在所述第三类换热器内，所述高温蒸汽与所述原料气体进行热交换。
5.如权利要求1所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述排气经过所述第二换热器后，依次通过水冷器以及甲醇分离器以分离为粗甲醇、驰放气、循环气，所述粗甲醇以及所述驰放气不再参与所述甲醇生产装置内的反应，所述循环气经过所述第一换热器并通入所述反应器，在所述第一换热器内，所述循环气与所述排气进行热交换。
6.如权利要求1所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述第一换热器与所述第二换热器之间设有脱硫槽，所述脱硫槽用于除去所述原料气体中的硫。
7.如权利要求5所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述甲醇分离器连接闪蒸槽，通过所述闪蒸槽以形成粗甲醇和闪蒸气并排出所述甲醇生产装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011525919.4A CN112537999A (zh) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | 一种甲醇生产装置 |
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| CN202011525919.4A CN112537999A (zh) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | 一种甲醇生产装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN112537999A true CN112537999A (zh) | 2021-03-23 |
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ID=75019486
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| CN (1) | CN112537999A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114632477A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-06-17 | 中国神华煤制油化工有限公司 | 甲醇合成方法及甲醇合成系统 |
| BE1030059B1 (de) * | 2021-12-21 | 2023-07-17 | Thyssenkrupp Ag | Vorrichtung zur vereinfachten Bindung von Kohlendioxid aus einem Hüttengas |
-
2020
- 2020-12-22 CN CN202011525919.4A patent/CN112537999A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1030059B1 (de) * | 2021-12-21 | 2023-07-17 | Thyssenkrupp Ag | Vorrichtung zur vereinfachten Bindung von Kohlendioxid aus einem Hüttengas |
| CN114632477A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-06-17 | 中国神华煤制油化工有限公司 | 甲醇合成方法及甲醇合成系统 |
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