CN205740826U - 甲醇合成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种甲醇合成系统。该甲醇合成系统包括：反应装置，包括第一反应器、第二反应器以及设置在第一反应器和第二反应器之间的循环气压缩机；分离装置，包括初分离罐和与初分离罐相连通的二次分离罐；初分离罐包括第一粗甲醇分离罐和第二粗甲醇分离罐；净化装置，通过二次分离罐与分离装置相连通；第一反应器、第一粗甲醇分离罐、循环气压缩机、第二反应器及第二粗甲醇分离罐依次相连通构成反应循环回路；循环回路包括：第一合成气入口，在从第一粗甲醇分离罐至循环气压缩机的方向上，且设置在第一粗甲醇分离罐与循环气压缩机之间；及第一驰放气口，第一驰放气口设置在第一粗甲醇分离罐和第一合成气入口之间。有利于从源头上降低循环气流量。

Description

甲醇合成系统

技术领域

本实用新型涉及甲醇合成领域，具体而言，涉及一种甲醇合成系统。

背景技术

目前英国DAVY工艺技术有限公司主推的甲醇工艺流程。如图1所示，合成气进入循环气压缩机300进行压缩，一部分合成气与第二粗甲醇分离罐600来的循环气混合后，先在第一换热器101中预热后，进入第一反应器100。在第一反应器100内，甲醇合成反应在高活性的铜基催化剂作用下进行，该反应为放热反应，通过与第一汽包700相连通将第一反应器100内的热量进行回收。反应热副产约2.0Mpa的低压蒸汽。从第一反应器100中输出的气相产物经过第一换热器101对入塔的合成气进行预热，然后进入第一冷却装置(包括第一空气冷却装置102和/或第一水冷却装置103)。在第一冷却装置中，甲醇合成反应生成的甲醇和水在冷却装置中最终冷却后，循环气和粗甲醇进入第一粗甲醇分离罐500进行分离。在第一粗甲醇分离罐500中分离出的循环气与另一部分合成气混合后进入循环气压缩机300进行压缩，循环气和部分合成气被压缩后进入第二换热器104中预热，然后进入第二反应器200，该合成塔同样副产约2.0Mpa低压蒸汽(通过与第二汽包800相连通进行热量回收)，从第二反应器200输出的气相产物经过第二换热器104预热后，进入第二冷却装置(包括第二空气冷却装置105和/或第二水冷却装置106)。在第二冷却装置中，甲醇合成反应生成的甲醇和水经冷却后，循环气和粗甲醇进入第二粗甲醇分离罐600。在第二粗甲醇分离罐600中分离出的粗甲醇经第二减压阀108减压后输送至二次分离罐400(闪蒸罐)，第一粗甲醇分离罐500中分离的粗甲醇经第一减压阀107减压后也输送至二次分离罐400中，粗甲醇经过二次分离罐400闪蒸得到的闪蒸汽送入净化槽900中进行净化。

在上述工艺流程中，从第二粗甲醇分离罐600中分离出的大部分循环气与合成气混合后，重复上述过程。同时，需放出一部分弛放气以维持循环气中的氩气和氮气等惰性气体在一定的浓度范围之内。从合成气在两个合成塔之间的分布角度来看，该工艺流程是一种并联流程。

在上述工艺流程中，将第一反应器100的出口气体进行降温、分离粗甲醇后再进入第二反应器200，使得第二反应器200的原料气中甲醇含量很低，促使反应平衡向甲醇合成的方向移动，可显著提高甲醇转化率，降低整个合成回路的循环比。同时相比传统的并联流程，这种串/并联流程可有效提高催化剂的使用效率，并节省催化剂30％以上。

上述甲醇合成系统中，可以根据催化剂在前、中、后不同时期的活性，灵活调节原料进入两反应器的比例，以保证甲醇反应器内部的温度保持在可控范围内。

然而在上述装置的运行过程中发现，其实际的循环气流量比该装置的设计值高很多：理论上，循环的气流量的设计值应低于609t/h，而实际运行过程中2011年和2012年循环气的流量分别为770t/h和867t/h，高出设计值26.44％和42.36％。循环气流量高于设计值将影响循环气压缩机的功耗，同时影响系统的操作弹性；当原料气流量提高时，循环气压缩机将无法满足2号甲醇反应器的压力要求。因此，需要调节操作参数降低循环气流量，提高系统的操作弹性。

鉴于上述问题的存在，有必要开发出一种循环气流量较低的甲醇合成系统。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种甲醇合成系统，以解决现有的甲醇合成系统中循环气流量较大的问题。

为了实现上述目的，本实用新型一个方面提供了一种甲醇合成系统，该甲醇合成系统包括：反应装置：包括第一反应器、第二反应器以及设置在第一反应器和第二反应器之间的循环气压缩机；分离装置：包括初分离罐和与初分离罐相连通的二次分离罐；初分离罐包括第一粗甲醇分离罐和第二粗甲醇分离罐；净化装置：净化装置通过二次分离罐与分离装置相连通；其中，第一反应器、第一粗甲醇分离罐、循环气压缩机、第二反应器以及第二粗甲醇分离罐依次相连通，构成反应循环回路；循环回路还包括：第一合成气入口，在从第一粗甲醇分离罐至循环气压缩机的方向上，第一合成气入口设置在第一粗甲醇分离罐与循环气压缩机之间；以及第一驰放气口，第一驰放气口设置在第一粗甲醇分离罐和第一合成气入口之间。

进一步地，第一驰放气口设置在第一粗甲醇分离罐上。

进一步地，循环回路还包括：第二合成气入口，在从第二粗甲醇分离罐至第一反应器的方向上，第二合成气入口设置在第二粗甲醇分离罐与第一反应器之间；第二驰放气口，第二驰放气口设置在第二粗甲醇分离罐与第二合成气入口之间。

进一步地，第二驰放气口设置在第二粗甲醇分离罐上。

进一步地，反应循环回路还包括：第一换热器，且在从第二粗甲醇分离罐至第一反应器的方向上，第一合成气入口与第一反应器之间设置第一换热器；第一冷却装置；其中，第一反应器包括第一反应器第一出口和第一反应器第一入口，且第一反应器第一出口经由第一换热器、第一冷却装置与第一粗甲醇分离罐依次相连通；第二粗甲醇分离罐经由第一换热器与第一反应器第一入口相连通。

进一步地，第一冷却装置包括第一空气冷却装置和/或第一水冷却装置。

进一步地，反应循环回路还包括：第二换热器和第二冷却装置；其中，第二反应器包括第二反应器第一出口和第二反应器第一入口，且第二反应器第一出口经由第二换热器、第二冷却装置与第二粗甲醇分离罐相连通；循环气压缩机经由第二换热器与第二反应器第一入口相连通。

进一步地，第二冷却装置包括第二空气冷却装置和/或第二水冷却装置。

进一步地，第一粗甲醇分离罐和二次分离罐之间设置有第一减压阀；第二粗甲醇分离罐和二次分离罐之间设置有第二减压阀。

进一步地，甲醇合成系统还包括：第一汽包：通过第一热量循环管道与第一反应器相连通；和/或

第二汽包：通过第二热量循环管道与第二反应器相连通。

进一步地，二次分离罐为闪蒸罐，闪蒸罐上设有闪蒸汽出口和蒸余液出口；闪蒸汽出口通过蒸汽管道与净化装置相连通；蒸余液出口通过液体管道与净化装置相连通，和/或液体出口通过液体管道与甲醇第一精馏装置相连通。

进一步地，净化装置为净化槽，净化槽顶部设有净化气出口，且底部设有净化液出口；净化液出口通过净化液管道与甲醇第二精馏装置相连通。

应用本实用新型的技术方案，在第一粗甲醇分离罐与循环气压缩机之间设置第一合成气入口，有利于从源头上减少循环气流量，同时还能保证不降低合成气的进料量，从而保证甲醇产量不降低；同时，还可以根据需要调节驰放气口的气体采出量，从而大大提高了甲醇合成系统的操作弹性。

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实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型背景技术中提供的甲醇合成系统；

图2示出了本实用新型提供的一种优选的甲醇合成系统；以及

图3示出了优化前后，在不同位置进行驰放气对循环气质量流量影响。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、第一反应器；200、第二反应器；300、循环气压缩机；400、二次分离罐；500、第一粗甲醇分离罐；600、第二粗甲醇分离罐；700、第一汽包；800、第二汽包；900、净化槽；101、第一换热器；102、第一空气冷却装置；103、第一水冷却装置；104、第二换热器；105、第二空气冷却装置；106、第二水冷却装置；107、第一减压阀；108、第二减压阀。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但本实用新型可以由权利要求要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本实用新型一方面提供了一种甲醇合成系统。如图2所示，该甲醇合成系统包括：反应装置：包括第一反应器100、第二反应器200以及设置在第一反应器100和第二反应器200之间的循环气压缩机300；分离装置：包括初分离罐和与初分离罐相连通的二次分离罐400；初分离罐包括第一粗甲醇分离罐500和第二粗甲醇分离罐600；以及净化装置：净化装置通过二次分离罐400与分离装置相连通；其中，第一反应器100、第一粗甲醇分离罐500、循环气压缩机300、第二反应器200以及第二粗甲醇分离罐600依次相连通，构成反应循环回路；该反应循环回路还包括：第一合成气入口和第一驰放气口；在从第一粗甲醇分离罐500至循环气压缩机300的方向上，第一合成气入口设置在第一粗甲醇分离罐500与循环气压缩机300之间，第一驰放气口设置在第一粗甲醇分离罐500和第一合成气入口之间。

本实用新型提供的甲醇合成系统中，由于合成气中含有一定量的惰性组分，而经过反应循环后，少量未反应的合成气以及大量不能参与反应的惰性气体组分以循环气的形式，从第一粗甲醇分离罐中分离出来。在第一粗甲醇分离罐与第一合成气入口之间设置第一驰放气口，有利于从源头上减少循环气流量，同时还能保证不降低合成气的进料量，从而保证甲醇产量不降低；同时，还可以根据需要调节驰放气口的气体采出量，从而大大提高了甲醇合成系统的操作弹性。

本实用新型提供的甲醇合成系统中，第一驰放气口设置在第一粗甲醇分离罐上。将第一驰放气口设置在第一粗甲醇分离罐上，有利于简化甲醇合成系统。

本实用新型中，在反应循环回路还包括第二合成气入口和第二驰放气口，在从第二粗甲醇分离罐600至所述第一反应器100的方向上，第二合成气入口设置在第二粗甲醇分离罐600与第一反应器100之间，且第二驰放气口设置在在第二粗甲醇分离罐600与第一反应器100之间。第二驰放气口的设置有利于在短时间内降低循环气的流量，同时还可以降低快速降低循环气流量而造成系统压力不稳定的风险，从而进一步提高甲醇合成系统的操作弹性。

本实用新型中，第二驰放气口设置在第二粗甲醇分离罐上。将第二驰放气口设置在第二粗甲醇分离罐上，有利于进一步简化甲醇合成系统。

本实用新型中，上述反应循环回路还包括：第一换热器101和第一冷却装置；在从第二粗甲醇分离罐600至第一反应器100的方向上，在第一合成气入口与第一反应器100之间设置第一换热器101；其中，第一反应器100包括第一反应器第一出口和第一反应器第一入口，且第一反应器第一出口经由第一换热器101、第一冷却装置与第一粗甲醇分离罐500相连通；第二粗甲醇分离罐600经由第一换热器101与第一反应器第一入口相连通。

由于甲醇合成反应为放热反应，在上述位置设置第一换热器有利于通过换热的方式将甲醇合成反应得到的气相产物的热量回收利用，从而降低上述气相产物的温度；相应地，回收的热量用于对第二粗甲醇分离罐中分离出的循环气与合成气的混合气体进行预加热，从而减少甲醇合成系统中热量损失。

本实用新型中，第一冷却装置包括第一空气冷却装置102和/或第一水冷却装置103。由于在粗甲醇分离罐中气液两相的分离是根据气体和液体的物理性质不同进行的，在上述位置设置第一冷却装置，有利于提高第一粗甲醇分离罐中粗甲醇的收率。同时先将反应气通过第一空气冷却装置，然后进入第一水冷却装置，有利于节约冷却水的用量。

本实用新型中，反应循环回路还包括：第二换热器104和第二冷却装置；其中，第二反应器200包括第二反应器第一出口和第二反应器第一入口，且第二反应器第一出口经由第二换热器104、第二冷却装置与第二粗甲醇分离罐600相连通；循环气压缩机300经由第二换热器104与所述第二反应器第一入口相连通。

由于甲醇合成反应为放热反应，在上述位置设置第二换热器有利于通过换热的方式将甲醇合成反应得到的气相产物的热量回收利用，从而降低上述气相产物的温度；相应地，回收的热量用于从循环气压缩机中输出的循环气进行预热，然后再将上述加热后的循环气输送至第二反应器，这有利于减少甲醇合成系统中的热量损失。

本实用新型中，第二冷却装置包括第二空气冷却装置105和/或第二水冷却装置106。由于在粗甲醇分离罐中气液两相的分离是根据气体和液体的物理性质不同进行的，在上述位置设置第二冷却装置，有利于提高第二粗甲醇分离罐中粗甲醇的收率。同时先将反应气通过第二空气冷却装置，然后再相应地进入第二水冷却装置，有利于节约冷却水的用量。

本实用新型中，在第一粗甲醇分离罐500和二次分离罐400之间设置有第一减压阀107；在第二粗甲醇分离罐600和二次分离罐400之间设置有第二减压阀108。在甲醇合成系统中，设置减压阀有利于调节甲醇合成系统中的压力，从而进一步提高系统的操作弹性。

本实用新型中，甲醇合成系统还包括：第一汽包700：通过第一热量循环管道与第一反应器100相连通；和/或第二汽包800：通过第二热量循环管道与第二反应器200相连通。

汽包中装有水，甲醇合成反应为放热反应，设置汽包有利于使液态的水转化为水蒸气，从而进一步进行热量回收，减少热量损失，同时保证反应器中气压的稳定。

本实用新型中，二次分离罐400为闪蒸罐，该闪蒸罐上设有闪蒸汽出口和蒸余液出口；闪蒸汽出口通过蒸汽管道与净化装置相连通；蒸余液出口通过液体管道与净化装置相连通，和/或蒸余液出口通过液体管道与甲醇第一精馏装置相连通。闪蒸后，将闪蒸汽与部分闪蒸液输送至净化槽内有利于提高产品的多样性，进而提高整个工艺流程的经济性。

本实用新型中，净化装置为净化槽900，该净化槽900顶部设有净化气出口，且底部设有净化液出口；该净化液出口通过净化液管道与甲醇第二精馏装置相连通。经过二次分离装置得到的闪蒸汽和蒸余液仍含有大量杂质，将上述液体产物和气相产物通过净化槽进行净化，有利于提高甲醇的纯度。

驰放气位置不同时，循环气流量对甲醇质量流量的影响，见表1。

表1：

由表1可以看出，在驰放气流量相同的情况时，改变驰放气的位置，甲醇的质量流量基本保持不变。由此可知，经过优化后可以在保证其他操作条件不变的基础上，降低经过循环气压缩机的循环气流量，从而降低压缩机功耗，提高合成系统的操作弹性。

由图3可以看出，随着驰放气质量流量的提高，循环气质量流量逐渐降低，并且随着驰放气流量的升高，驰放气对循环气的调节效果逐渐减弱。此外，在不同位置进行驰放气时，相同质量流量驰放气条件下，在仅在第一粗甲醇分离罐上设置第一驰放气口所对应的循环气流量要比仅在第二粗甲醇分离罐的设置第二驰放气口对应的循环气流量更低。这说明在第一粗甲醇分离罐第一驰放气口进行驰放气，能够更有效地降低甲醇合成系统的循环气流量。

上述数据表明：本实用新型改变了原驰放气出口的位置，而设置了第一驰放气口，在保证不影响甲醇的质量流量的前提下，更有效地降低了甲醇合成系统的循环气流量；同时，还可以根据需要调节驰放气口的气体采出量调节甲醇合成系统中的循环气流量，从而大大提高了甲醇合成系统的操作弹性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种甲醇合成系统，所述甲醇合成系统包括：

反应装置，包括第一反应器(100)、第二反应器(200)以及设置在所述第一反应器(100)和所述第二反应器(200)之间的循环气压缩机(300)；

分离装置，包括初分离罐和与所述初分离罐相连通的二次分离罐(400)；所述初分离罐包括第一粗甲醇分离罐(500)和第二粗甲醇分离罐(600)；

净化装置，所述净化装置通过所述二次分离罐(400)与所述分离装置相连通；

其中，所述第一反应器(100)、第一粗甲醇分离罐(500)、循环气压缩机(300)、第二反应器(200)以及第二粗甲醇分离罐(600)依次相连通，构成反应循环回路；

其特征在于，所述循环回路还包括：

第一合成气入口，在从所述第一粗甲醇分离罐(500)至所述循环气压缩机(300)的方向上，第一合成气入口设置在所述第一粗甲醇分离罐(500)与所述循环气压缩机(300)之间；以及

第一驰放气口，所述第一驰放气口设置在所述第一粗甲醇分离罐(500)和所述第一合成气入口之间。

2.根据权利要求1所述的甲醇合成系统，其特征在于，第一驰放气口设置在所述第一粗甲醇分离罐(500)上。

3.根据权利要求1所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述循环回路还包括：

第二合成气入口，在从所述第二粗甲醇分离罐(600)至所述第一反应器(100)的方向上，所述第二合成气入口设置在所述第二粗甲醇分离罐(600)与所述第一反应器(100)之间；以及

第二驰放气口，所述第二驰放气口设置在所述第二粗甲醇分离罐(600)与所述第二合成气入口之间。

4.根据权利要求3所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述第二驰放气口设置在所述第二粗甲醇分离罐(600)上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述反应循环回路还包括：

第一换热器(101)，且在从所述第二粗甲醇分离罐(600)至所述第一反应器(100)的方向上，所述第一合成气入口与所述第一反应器(100)之间设置所述第一换热器(101)；以及

第一冷却装置；

其中，所述第一反应器(100)包括第一反应器第一出口和第一反应器第一入口，且所述第一反应器第一出口经由所述第一换热器(101)、所述第一冷却装置与所述第一粗甲醇分离罐(500)依次相连通；

所述第二粗甲醇分离罐(600)经由所述第一换热器(101)与所述第一反应器第一入口相连通。

6.根据权利要求5所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述第一冷却装置包括第一空气冷却装置(102)和/或第一水冷却装置(103)。

7.根据权利要求5所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述反应循环回路还包括：

第二换热器(104)和第二冷却装置；

其中，所述第二反应器(200)包括第二反应器第一出口和第二反应器第一入口，且所述第二反应器第一出口经由所述第二换热器(104)、所述第二冷却装置与所述第二粗甲醇分离罐(600)相连通；

所述循环气压缩机(300)经由所述第二换热器(104)与所述第二反应器第一入口相连通。

8.根据权利要求7所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述第二冷却装置包括第二空气冷却装置(105)和/或第二水冷却装置(106)。

9.根据权利要求5所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述第一粗甲醇分离罐(500)和所述二次分离罐(400)之间设置有第一减压阀(107)；所述第二粗甲醇分离罐(600)和所述二次分离罐(400)之间设置有第二减压阀(108)。

10.根据权利要求7所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述甲醇合成系统还包括：

第一汽包(700)，通过第一热量循环管道与所述第一反应器(100)相连通；和/或

第二汽包(800)，通过第二热量循环管道与所述第二反应器(200)相连通。

11.根据权利要求10所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述二次分离罐(400)为闪蒸罐，所述闪蒸罐上设有闪蒸汽出口和蒸余液出口；所述闪蒸汽出口通过蒸汽管道与所述净化装置相连通；所述蒸余液出口通过液体管道与所述净化装置相连通，和/或所述液体出口通过液体管道与甲醇第一精馏装置相连通。

12.根据权利要求11所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述净化装置为净化槽(900)，所述净化槽(900)顶部设有净化气出口，且底部设有净化液出口；所述净化液出口通过净化液管道与甲醇第二精馏装置相连通。