CN208454850U - 一种用于甲醇合成装置的热量回收装置及甲醇合成系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种用于甲醇合成装置的热量回收装置及甲醇合成系统，涉及节能技术领域。该热量回收装置包括甲醇第一冷凝器、蒸气冷凝液缓冲罐、蒸气冷凝液输送装置和低位热能回收装置，甲醇第一冷凝器的热料进口与甲醇产品输送管路连通；蒸气冷凝液缓冲罐的出口与蒸气冷凝液输送装置的输入端连通，蒸气冷凝液输送装置的输出端与甲醇第一冷凝器的冷料进口连通，甲醇第一冷凝器的冷料出口与低位热能回收装置的热量输入端连通，低位热能回收装置的热量输出端与蒸气冷凝液缓冲罐的进口连通。该甲醇合成系统包括上述热量回收装置，该甲醇合成系统通过对出合成塔的产品气进行逐级冷却，实现了热能的分级利用和最大化利用，达到了节能降耗的目的。

Description

一种用于甲醇合成装置的热量回收装置及甲醇合成系统
技术领域
本实用新型涉及节能技术领域，具体而言，涉及一种用于甲醇合成装置的热量回收装置及甲醇合成系统。
背景技术
甲醇是一种重要的大宗化工产品，国内甲醇名义产能规模庞大，市场主流估计的合计年产能约在7000万吨至7500万吨之间。现有甲醇合成装置的工艺技术路线一般如下：来自合成气压缩工段的合成气进入进出料换热器的壳程与甲醇合成塔出口的工艺气换热，合成气被加热后进入甲醇合成塔，在催化剂的作用下发生甲醇合成反应，甲醇合成塔出口含有约6-15％mol甲醇的工艺气进入进出口换热器的管程经降温后进入甲醇第一冷凝器。在甲醇第一冷凝器中工艺气被冷却到约40℃，工艺气中的甲醇被冷凝下来，冷凝下来的甲醇称为粗甲醇，其余的工艺气称为循环气。出甲醇第一冷凝器的粗甲醇、循环气的混合物进入高压分离器进行气液分离，其中，分离后的粗甲醇送至甲醇精馏工段；循环气经过处理后回到合成气压缩机再次压缩后作为合成气送往甲醇合成塔。
甲醇由气体冷凝为粗甲醇会放出大量的热量。每吨甲醇从蒸汽冷凝成粗甲醇会放出大约1168MJ的热量。在传统甲醇合成工艺中，一般采用循环水将出进出料换热器的含有甲醇的工艺气体冷却到40℃左右。不仅要消耗大量的循环水或电力，还造成热量的白白浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于甲醇合成装置的热量回收装置，旨在降低热量回收过程中循环水消耗量大、热量浪费严重的问题。
本实用新型的另一目的在于提供一种甲醇合成系统，其能够有效利用甲醇产品中的余热，同时达到节能降耗的作用。
本实用新型是这样实现的：
一种用于甲醇合成装置的热量回收装置，其特征在于，包括甲醇第一冷凝器、蒸气冷凝液缓冲罐、蒸气冷凝液输送装置和低位热能回收装置，所述甲醇第一冷凝器具有供冷料进出的冷料进口和冷料出口，以及供热料进出的热料进口和热料出口；
所述甲醇第一冷凝器的热料进口与甲醇产品输送管路连通；所述蒸气冷凝液缓冲罐的出口与所述蒸气冷凝液输送装置的输入端连通，所述蒸气冷凝液输送装置的输出端与所述甲醇第一冷凝器的冷料进口连通，所述甲醇第一冷凝器的冷料出口与所述低位热能回收装置的热量输入端连通，所述低位热能回收装置的热量输出端与所述蒸气冷凝液缓冲罐的进口连通。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述甲醇第一冷凝器的冷料进口与外置的循环水供水管路相连通，所述甲醇第一冷凝器的冷料出口与外置的循环水回水管路相连通；
所述蒸气冷凝液输送装置的输出端和外置的循环水供水管路为并联关系，所述低位热能回收装置的热量输入端和外置的循环水回水管路为并联关系。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述热量回收装置还包括甲醇第二冷凝器，所述甲醇第二冷凝器的热料进口与所述甲醇第一冷凝器的热料出口连通。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述甲醇第二冷凝器的冷料进口与循环水供水管路连通。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述甲醇第二冷凝器的热料出口与外置的高压甲醇闪蒸罐的入口连通。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述低位热能回收装置为发电机组或制冷机组。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述低位热能回收装置的热料进口与所述甲醇第一冷凝器的冷料出口连通，所述低位热能回收装置的热料出口与所述蒸气冷凝液缓冲罐的进口连通。
一种甲醇合成系统，包括合成塔和上述热量回收装置；所述热量回收装置中的所述甲醇第一冷凝器的热料进口与所述合成塔的产品出口连通。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述甲醇合成系统还包括进出料换热装置，所述进出料换热装置的热料进口与所述合成塔的产品出口连通，所述进出料换热装置的热料出口与所述甲醇第一冷凝器的热料进口。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述进出料换热装置的的冷料进口与外置的合成气输送管路连通，所述进出料换热装置的冷料出口与所述合成塔的原料进口连通。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的用于甲醇合成装置的热量回收装置，其通过将甲醇产品气体与蒸气冷凝液进行换热，使绝大部分甲醇在甲醇第一冷凝器中液化；蒸气冷凝液是通过蒸气冷凝液输送装置从蒸气冷凝液缓冲罐中输送至甲醇第一冷凝器的冷料通道中进行升温，较高温度的蒸气冷凝液通过低位热能回收装置进行热量回收后再返回蒸气冷凝液缓冲罐。因此，本实用新型提供的用于甲醇合成装置的热量回收装置将甲醇冷凝产生的热量将蒸汽冷凝液升温到低温热能回收装置可以利用的温度，并通过低位热能回收装置将上述热量用于发电、制冷等。本实用新型还提供了一种甲醇合成系统，其包括合成塔和上述热量回收装置，出合成塔的产品气先后通过进出料换热装置、甲醇第一冷凝器、甲醇第二冷凝器逐级冷却，实现了出合成塔产品气中热能的分级利用和最大化利用，达到节能降耗的目的。另外甲醇第一冷凝器的冷料进口为蒸汽冷凝液管路和循环水管路并联，大大提高了甲醇合成系统运行的安全性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1是现有技术中甲醇合成和能源回收的装置结构示意图；
图2是本实用新型实施例中提供的热量回收装置的结构示意图；
图3是本实用新型实施例中提供的甲醇合成系统的结构示意图。
图标：100a-热量回收装置；100b-甲醇合成系统；101-甲醇产品输送管路；102-合成气输送管路；110-合成塔；120-第一换热器；130- 第二换热器；140-甲醇第一冷凝器；142-冷料进口；144-冷料出口； 146-热料进口；148-热料出口；150-蒸气冷凝液缓冲罐；160-蒸气冷凝液输送装置；170-低位热能回收装置；180-甲醇第二冷凝器；190- 进出料换热装置。
具体实施方式
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参照图1，现有的甲醇合成和能量回收装置通过将合成塔110 产生的甲醇产品气体对合成气进行预热，预热过程在第一换热器120 中进行，再通过循环水在第二换热器130中进行冷却降温至40℃左右，不仅要消耗大量的循环水或电力，还造成热量的白白浪费。
请参照图2，本实用新型实施例提供了一种用于甲醇合成装置的热量回收装置100a，包括甲醇第一冷凝器140、蒸气冷凝液缓冲罐 150、蒸气冷凝液输送装置160和低位热能回收装置170。通过以上蒸气冷凝液对甲醇产品进行冷却回收利用其中的热量，在热量利用过程中蒸气冷凝液也完成一个循环的操作。
具体地，甲醇第一冷凝器140具有供冷料进出的冷料进口142 和冷料出口144，以及供热料进出的热料进口146和热料出口148；甲醇第一冷凝器140的热料进口146与甲醇产品输送管路101连通；蒸气冷凝液缓冲罐150的出口与蒸气冷凝液输送装置160的输入端连通，蒸气冷凝液输送装置160的输出端与甲醇第一冷凝器140的冷料进口142连通，甲醇第一冷凝器140的冷料出口144与低位热能回收装置170的热量输入端连通，低位热能回收装置170的热量输出端与蒸气冷凝液缓冲罐150的进口连通。
需要说明的是，用于甲醇合成装置的热量回收装置100a通过将甲醇产品气体与蒸气冷凝液进行换热，使绝大部分甲醇在甲醇第一冷凝器140中液化；蒸气冷凝液是通过蒸气冷凝液输送装置160从蒸气冷凝液缓冲罐150中输送至甲醇第一冷凝器140的冷料通道中进行升温，较高温度的蒸气冷凝液通过低位热能回收装置170进行热量回收后再返回蒸气冷凝液缓冲罐150。因此，因此，本实用新型提供的用于甲醇合成装置的热量回收装置100a将甲醇冷凝产生的热量分级回收，利用绝大部分甲醇冷凝产生的热量将蒸汽冷凝液升温到低温热能回收装置可以利用的温度，并通过低位热能回收装置将上述热量用于发电、制冷等。
具体地，蒸汽冷凝液进甲醇第一冷凝器140的温度约50-90℃，出甲醇第一冷凝器140的蒸汽冷凝液温度约为80-160℃。
由于进入甲醇第一冷凝器的蒸汽冷凝液的进口温度为70-90℃，其只能把合成塔110出口工艺气冷却至70°以上。为进一步将产品的温度降温至40℃左右，热量回收装置100a还包括甲醇第二冷凝器 180，甲醇第二冷凝器180的热料进口146与甲醇第一冷凝器140的热料出口148连通。通过甲醇第一冷凝器140后温度大致为75°左右，需要一个小型的换热器继续进行冷却以满足生产要求。
在一些实施例中，甲醇第一冷凝器180的冷料进口与外置的循环水供水管路相连通，甲醇第一冷凝器180的冷料出口与外置的循环水回水管路相连通；通过循环水对产品进一步降温，此步骤消耗的水量较少，相比于现有技术中采用大量循环冷却水的工艺过程，耗水量显著降低。
在一些实施例中，蒸气冷凝液输送装置160的输出端和外置的循环水供水管路为并联关系，低位热能回收装置170的热量输入端和外置的循环水回水管路为并联关系。
进一步地，甲醇第二冷凝器180的热料出口与外置高压甲醇闪蒸罐的入口连通，达到温度要求的产品为气液混合物进入后续流程进行分离操作。
从甲醇第一冷凝器140输出的蒸汽冷凝液温度约为80-160℃，而这部分热量可以以多种方式利用。在一些实施例中，低位热能回收装置170为膨胀发电机组，甲醇第一冷凝器140的冷料出口144与膨胀发电机组的蒸发器的热端进口连通，蒸发器的的热料出口与蒸气冷凝液缓冲罐150的进口连通。
在另一些实施例中，低位热能回收装置170为吸收制冷机组，甲醇第一冷凝器140的冷料出口144与吸收制冷机组中蒸发器的热料进口连通，蒸发器的的热料出口与蒸气冷凝液缓冲罐150的进口连通。
在其他实施例中，低位热能回收装置170的热料进口与甲醇第一冷凝器140的冷料出口144连通，低位热能回收装置170热料出口与蒸气冷凝液缓冲罐150的进口连通。
请参照图3，本实用新型实施例还提供了一种甲醇合成系统 100b，包括合成塔110和上述热量回收装置100a；热量回收装置100a 中的甲醇第一冷凝器140的热料进口146与合成塔110的产品出口连通。
进一步地，甲醇合成系统100b还包括进出料换热装置190，进出料换热装置190的热料进口与合成塔110的产品出口连通，进出料换热装置的热料出口与甲醇第一冷凝器140的热料进口。
在本实用新型较佳的实施例中，进出料换热装置190的的冷料进口与外置的合成气输送管路102连通，进出料换热装置190的冷料出口与合成塔110的原料进口连通。此时的进出料换热装置190相当于现有技术中的第一换热器120，也称为进出料换热器。
需要说明的是，由于甲醇和乙醇的合成装置类似，在其他实施例中本实用新型提供的热量回收装置还可以应用于乙醇，且本实用新型提供的甲醇合成系统也可以应用于乙醇。
综上所述，本实用新型提供了一种用于甲醇合成装置的热量回收装置，其通过将甲醇产品气体与蒸气冷凝液进行换热，使绝大部分甲醇在甲醇第一冷凝器中液化；蒸气冷凝液通过蒸气冷凝液输送装置从蒸气冷凝液缓冲罐中输送至甲醇第一冷凝器的冷料通道中进行升温，较高温度的蒸气冷凝液通过低位热能回收装置进行热量回收后再返回蒸气冷凝液缓冲罐。本实用新型提供的用于甲醇合成装置的热量回收装置利用甲醇冷凝产生的热量将蒸汽冷凝液升温到低温热能回收装置可以利用的温度，并通过低位热能回收装置将上述热量用于发电、制冷或其它用途。
本实用新型还提供了一种甲醇合成系统，其包括合成塔和上述热量回收装置，出合成塔的产品气先后通过进出料换热装置、甲醇第一冷凝器、甲醇第二冷凝器逐级冷却，实现了出合成塔产品气中热能的分级利用和最大化利用，达到了节能降耗的目的。由于甲醇第一冷凝器的冷料进口为蒸汽冷凝液管路和循环水管路并联，当上述热量回收装置发生故障时，可以将蒸汽冷凝液快速切换为循环水，在上述热量回收装置故障的情况下，甲醇合成系统还能继续稳定运行，提高了了甲醇合成系统运行的安全性和可靠性。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，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 (10)

1.一种用于甲醇合成装置的热量回收装置，其特征在于，包括甲醇第一冷凝器、蒸气冷凝液缓冲罐、蒸气冷凝液输送装置和低位热能回收装置，所述甲醇第一冷凝器具有供冷料进出的冷料进口和冷料出口，以及供热料进出的热料进口和热料出口；
所述甲醇第一冷凝器的热料进口与甲醇产品输送管路连通；所述蒸气冷凝液缓冲罐的出口与所述蒸气冷凝液输送装置的输入端连通，所述蒸气冷凝液输送装置的输出端与所述甲醇第一冷凝器的冷料进口连通，所述甲醇第一冷凝器的冷料出口与所述低位热能回收装置的热量输入端连通，所述低位热能回收装置的热量输出端与所述蒸气冷凝液缓冲罐的进口连通。
2.根据权利要求1所述的用于甲醇合成装置的热量回收装置，其特征在于，所述甲醇第一冷凝器的冷料进口与外置的循环水供水管路相连通，所述甲醇第一冷凝器的冷料出口与外置的循环水回水管路相连通；
所述蒸气冷凝液输送装置的输出端和外置的循环水供水管路为并联关系，所述低位热能回收装置的热量输入端和外置的循环水回水管路为并联关系。
3.根据权利要求1所述的用于甲醇合成装置的热量回收装置，其特征在于，所述热量回收装置还包括甲醇第二冷凝器，所述甲醇第二冷凝器的热料进口与所述甲醇第一冷凝器的热料出口连通。
4.根据权利要求3所述的用于甲醇合成装置的热量回收装置，其特征在于，所述甲醇第二冷凝器的冷料进口与循环水供水管路连通。
5.根据权利要求3所述的用于甲醇合成装置的热量回收装置，其特征在于，所述甲醇第二冷凝器的热料出口与外置的高压甲醇闪蒸罐的入口连通。
6.根据权利要求1所述的用于甲醇合成装置的热量回收装置，其特征在于，所述低位热能回收装置为发电机组或制冷机组。
7.根据权利要求1所述的用于甲醇合成装置的热量回收装置，其特征在于，所述低位热能回收装置的热料进口与所述甲醇第一冷凝器的冷料出口连通，所述低位热能回收装置的热料出口与所述蒸气冷凝液缓冲罐的进口连通。
8.一种甲醇合成系统，其特征在于，包括合成塔和权利要求1-7中任一项所述的热量回收装置；所述热量回收装置中的所述甲醇第一冷凝器的热料进口与所述合成塔的产品出口连通。
9.根据权利要求8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进出料换热装置，所述进出料换热装置的热料进口与所述合成塔的产品出口连通，所述进出料换热装置的热料出口与所述甲醇第一冷凝器的热料进口。
10.根据权利要求9所述的甲醇合成系统，其特征在于，所述进出料换热装置的冷料进口与外置的合成气输送管路连通，所述进出料换热装置的冷料出口与所述合成塔的原料进口连通。
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