CN208120991U - 一种两段甲醇合成系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种两段甲醇合成系统，属于甲醇合成技术领域。所述系统包括循环压缩机、合成系统Ⅰ以及与合成系统Ⅰ串联的合成系统Ⅱ；所述合成系统Ⅰ包括气气换热器Ⅰ、循环加热器Ⅰ和气液分离器Ⅰ，所述气液分离器Ⅰ与循环加热器Ⅰ连通，还包括合成反应器Ⅰ；所述合成系统Ⅱ包括气气换热器Ⅱ、循环加热器Ⅱ和气液分离器Ⅱ，所述气液分离器Ⅱ与循环加热器Ⅱ连通，还包括合成反应器Ⅱ；所述循环加热器Ⅰ与气气换热器Ⅱ连通；所述循环压缩机分别与循环加热器Ⅱ及气气换热器Ⅰ连通。采用本实用新型系统可以在相同甲醇生产能力下，减少循环压缩机循环量，节省功耗；减少合成塔、换热器及分离器尺寸，满足更大甲醇生产能力的工况。
Description
技术领域
本实用新型属于甲醇合成技术领域，具体为一种两段甲醇合成系统。
背景技术
目前甲醇循环压缩机只与单个甲醇合成系统(含甲醇反应器、换热器及分离器)组合生产甲醇，对于甲醇生产能力不大的甲醇合成系统，只设置一个甲醇合成反应器，对于甲醇生产能力较大的甲醇合成系统，在一个甲醇合成系统设有可串联或可并联两个甲醇合成反应器。
由于甲醇是强放热的平衡反应，同时在催化剂床层间反应温度梯度大容易发生副反应，故为了保证反应热及时移走，保证原料气转化率，减少副反应发生，甲醇合成均需要设置循环压缩机，循环气与原料气比值必须大于一定值，在设有两个甲醇合成反应器的单个甲醇合成系统中，无论设置成可串联或可并联的流程，由于反应平衡控制，要达到同样的原料气转化率，循环气与原料气比值基本相同。当甲醇生产能力较大时，循环压缩机设置也大，相关联的换热器和分离器设置也大,运输安装都很困难。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种两段甲醇合成系统。采用本实用新型系统可以在相同甲醇生产能力下，减少循环压缩机循环量，从而减少合成塔、换热器及分离器尺寸，满足更大甲醇生产能力的工况，同时节省循环压缩机功耗。
本实用新型目的通过以下技术方案来实现：
一种两段甲醇合成系统，所述系统包括循环压缩机、合成系统Ⅰ以及与合成系统Ⅰ串联的合成系统Ⅱ；
所述合成系统Ⅰ包括依次串联的气气换热器Ⅰ、循环加热器Ⅰ和气液分离器Ⅰ，所述气液分离器Ⅰ的顶部与循环加热器Ⅰ连通，所述合成系统Ⅰ还包括与气气换热器Ⅰ并联的合成反应器Ⅰ；
所述合成系统Ⅱ包括依次串联的气气换热器Ⅱ、循环加热器Ⅱ和气液分离器Ⅱ，所述气液分离器Ⅱ的顶部与循环加热器Ⅱ连通，所述合成系统Ⅱ还包括与气气换热器Ⅱ并联的合成反应器Ⅱ；
所述循环加热器Ⅰ与气气换热器Ⅱ连通；
所述循环压缩机分别与循环加热器Ⅱ及气气换热器Ⅰ连通。
作为本实用新型所述一种两段甲醇合成系统的一个具体实施例，所述气气换热器Ⅰ及循环加热器Ⅰ之间设置有热量回收换热器Ⅰ，所述循环加热器Ⅰ和气液分离器Ⅰ之间设置有水冷器Ⅰ。
作为本实用新型所述一种两段甲醇合成系统的一个具体实施例，所述气气换热器Ⅱ及循环加热器Ⅱ之间设置有热量回收换热器Ⅱ，所述循环加热器Ⅱ和气液分离器Ⅱ之间设置有水冷器Ⅱ。
作为本实用新型所述一种两段甲醇合成系统的一个具体实施例，所述循环压缩机增压后的压差为0.3～0.6MPa。具体指循环气经循环压缩机压缩增压前后的压差为 0.3～0.6MPa。
作为本实用新型所述一种两段甲醇合成系统的一个具体实施例，所述气气换热器Ⅰ及气气换热器Ⅱ还与合成甲醇所用的新鲜气连通。
作为本实用新型所述一种两段甲醇合成系统的一个具体实施例，所述合成甲醇所用的新鲜气为含氢气、一氧化碳和二氧化碳的气体，新鲜气中氢碳比为2.05～2.6。其中，氢碳比＝(氢气含量-二氧化碳含量)/(一氧化碳含量+二氧化碳含量)。
作为本实用新型所述一种两段甲醇合成系统的一个具体实施例，进入气气换热器Ⅰ的新鲜气与进入气气换热器Ⅱ的新鲜气的流量比为1：0.8～1.2。
作为本实用新型所述一种两段甲醇合成系统的一个具体实施例，进入气气换热器Ⅰ的新鲜气流量与从循环加热器Ⅱ出来的循环气流量比为1:3～8。
作为本实用新型所述一种两段甲醇合成系统的一个具体实施例，所述所述系统包括循环压缩机、合成系统Ⅰ以及与合成系统Ⅰ串联的合成系统Ⅱ；
所述合成系统Ⅰ包括依次串联的气气换热器Ⅰ、热量回收换热器Ⅰ、循环加热器Ⅰ、水冷器Ⅰ和气液分离器Ⅰ，所述气液分离器Ⅰ的顶部与循环加热器Ⅰ连通，所述合成系统Ⅰ还包括与气气换热器Ⅰ并联的合成反应器Ⅰ；
所述合成系统Ⅱ包括依次串联的气气换热器Ⅱ、热量回收换热器Ⅱ、循环加热器Ⅱ、水冷器Ⅱ和气液分离器Ⅱ，所述气液分离器Ⅱ的顶部与循环加热器Ⅱ连通，所述合成系统Ⅱ还包括与气气换热器Ⅱ并联的合成反应器Ⅱ；
所述循环加热器Ⅰ与气气换热器Ⅱ连通；
所述循环压缩机分别与循环加热器Ⅱ及气气换热器Ⅰ连通。
利用本实用新型两段甲醇合成系统进行甲醇合成的工艺如下：
1)新鲜气分成两部分，分别进入合成系统I及合成系统Ⅱ；
2)进入合成系统I的新鲜气与从循环压缩机增压来的循环气混合后依次经过气气换热器I、合成反应器I、气气换热器I、热量回收换热器I、循环加热器I、水冷器I以及气液分离器I，在气液分离器I中分离出粗甲醇，分离后的循环气经循环加热器I加热后与新鲜气混合进入合成系统Ⅱ；
3)进入合成系统Ⅱ的混合气依次经气气换热器Ⅱ、合成反应器Ⅱ、气气换热器Ⅱ、热量回收换热器Ⅱ、循环加热器Ⅱ、水冷器Ⅱ和气液分离器Ⅱ，在气液分离器Ⅱ中分离出粗甲醇，分离后的循环气经过循环加热器Ⅱ加热后分为两部分，一部分作为弛放气排放，另一部分经过循环压缩机增压返回合成系统I循环使用。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
采用本实用新型两段甲醇合成系统，可以使进入每一个甲醇合成系统的新鲜气、循环气量基本相同，由于进入每一个甲醇合成系统的新鲜气量只有总的新鲜气量的一半，在甲醇合成系统相同循环比情况下，循环气量减少一半；
在相同甲醇产能情况下，循环气量减少，其压缩功耗也减少；同时每一个甲醇合成系统的设备大小将减小，便于运输和安装。
本实用新型两个甲醇合成系统完全相同且相互独立，当一个甲醇合成系统出现故障，另一个照常生产，不受影响。
附图说明
图1为实施例1两段甲醇合成系统装置工艺流程示意图。
附图标记：C-循环压缩机，E1-气气换热器I，E2-热量回收换热器I，E3-循环加热器I，E4-水冷器I，E5-气气换热器Ⅱ，E6-热量回收换热器Ⅱ，E7-循环加热器Ⅱ，E8-水冷器Ⅱ，R1-合成反应器I，R2-合成反应器Ⅱ，V1-气液分离器I，V1-气液分离器Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
本实施例的一种两段甲醇合成系统的工艺流程如下：
以年产60万吨甲醇装置为例，新鲜气组成为H2:68％、CO:29％、CO2:2.5％、 N2:0.5％，气量～180000Nm3/h，压力8.0MPa(A)，温度约100℃，新鲜气一分为二， 90000Nm3/h新鲜气进入合成系统I，另外90000Nm3/h新鲜气进入合成系统Ⅱ。从合成系统Ⅱ来的循环气(组成含量为H2:84.57％、CO:1.3％、CO2:0.1％、N2:12.57％、 CH3OH:0.57％)压力约7.6MPa(A)，温度约70℃，流量360000Nm3/h，经循环压缩机(C)增压到8.0MPa后与新鲜气混合进入气气换热器I(E1)与从合成反应器I(R1)出来的合成气(主要组成为H2:78.03％、CO:1.16％、CO2:0.92％、N2:11.6％、CH3OH:7.71％) 换热，混合气被加热到约200℃后进入合成反应器I(R1)进行甲醇合成反应，反应温度控制在230℃左右，出合成反应器I(R1)的反应气体进入气气换热器I(E1)与混合气换热降温到约110℃，然后依次进入热量回收换热器I(E2)、循环加热器I(E3)、水冷器 I(E4)，分别降温到约88℃、70℃、40℃，然后进入气液分离器I(V1)分离出粗甲醇溶液，气体(主要组成为H2:84.61％、CO:1.26％、CO2:0.97％、N2:12.58％、CH3OH:0.56％) 进入循环加热器I(E3)被加热到约70℃，然后与90000Nm3/h新鲜气混合进入气气换热器Ⅱ(E5)与从合成反应器Ⅱ(R2)出来的合成气(主要组成为H2:78.15％、CO:1.2％、 CO2:0.93％、N2:11.6％、CH3OH:7.56％)换热，混合气被加热到约200℃后进入合成反应器Ⅱ(R2)进行甲醇合成反应，反应温度控制在230℃左右，出合成反应器Ⅱ(R2)的反应气体进入气气换热器Ⅱ(E5)与混合气换热降温到约110℃，然后依次进入热量回收换热器Ⅱ(E6)、循环加热器Ⅱ(E7)、水冷器Ⅱ(E8)，分别降温到约88℃、70℃、40℃，然后进入气液分离器Ⅱ(V2)分离出粗甲醇溶液，气体进入循环加热器Ⅱ(E6)被加热到约70℃，然后分为两部分，小部分气体作为弛放气排除合成系统，大部分气体作为循环气(主要组成为H2:84.57％、CO:1.3％、CO2:0.1％、N2:12.57％、CH3OH:0.57％)去循环压缩机增压返回到合成系统I。
此实施例与传统工艺相比，将减少循环气气量约90000Nm3/h。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种两段甲醇合成系统，其特征在于，所述系统包括循环压缩机、合成系统Ⅰ以及与合成系统Ⅰ串联的合成系统Ⅱ；
所述合成系统Ⅰ包括依次串联的气气换热器Ⅰ、循环加热器Ⅰ和气液分离器Ⅰ，所述气液分离器Ⅰ的顶部与循环加热器Ⅰ连通，所述合成系统Ⅰ还包括与气气换热器Ⅰ并联的合成反应器Ⅰ；
所述合成系统Ⅱ包括依次串联的气气换热器Ⅱ、循环加热器Ⅱ和气液分离器Ⅱ，所述气液分离器Ⅱ的顶部与循环加热器Ⅱ连通，所述合成系统Ⅱ还包括与气气换热器Ⅱ并联的合成反应器Ⅱ；
所述循环加热器Ⅰ与气气换热器Ⅱ连通；
所述循环压缩机分别与循环加热器Ⅱ及气气换热器Ⅰ连通。
2.如权利要求1所述一种两段甲醇合成系统，其特征在于，所述气气换热器Ⅰ及循环加热器Ⅰ之间设置有热量回收换热器Ⅰ，所述循环加热器Ⅰ和气液分离器Ⅰ之间设置有水冷器Ⅰ。
3.如权利要求1所述一种两段甲醇合成系统，其特征在于，所述气气换热器Ⅱ及循环加热器Ⅱ之间设置有热量回收换热器Ⅱ，所述循环加热器Ⅱ和气液分离器Ⅱ之间设置有水冷器Ⅱ。
4.如权利要求1所述一种两段甲醇合成系统，其特征在于，所述循环压缩机增压后的压差为0.3～0.6MPa。
5.如权利要求1所述一种两段甲醇合成系统，其特征在于，所述气气换热器Ⅰ及气气换热器Ⅱ还与合成甲醇所用的新鲜气连通。
6.如权利要求5所述一种两段甲醇合成系统，其特征在于，进入气气换热器Ⅰ的新鲜气与进入气气换热器Ⅱ的新鲜气的流量比为1：0.8～1.2。
7.如权利要求5所述一种两段甲醇合成系统，其特征在于，进入气气换热器Ⅰ的新鲜气与从循环加热器Ⅱ出来的循环气的流量比为1:3～8。
8.如权利要求1所述一种两段甲醇合成系统，其特征在于，所述系统包括循环压缩机、合成系统Ⅰ以及与合成系统Ⅰ串联的合成系统Ⅱ；
所述合成系统Ⅰ包括依次串联的气气换热器Ⅰ、热量回收换热器Ⅰ、循环加热器Ⅰ、水冷器Ⅰ和气液分离器Ⅰ，所述气液分离器Ⅰ的顶部与循环加热器Ⅰ连通，所述合成系统Ⅰ还包括与气气换热器Ⅰ并联的合成反应器Ⅰ；
所述合成系统Ⅱ包括依次串联的气气换热器Ⅱ、热量回收换热器Ⅱ、循环加热器Ⅱ、水冷器Ⅱ和气液分离器Ⅱ，所述气液分离器Ⅱ的顶部与循环加热器Ⅱ连通，所述合成系统Ⅱ还包括与气气换热器Ⅱ并联的合成反应器Ⅱ；
所述循环加热器Ⅰ与气气换热器Ⅱ连通；
所述循环压缩机分别与循环加热器Ⅱ及气气换热器Ⅰ连通。
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