CN210855901U - 一种甲醇合成系统的调节装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种甲醇合成系统的调节装置，本实用新型在甲醇生产过程中将一级甲醇合成反应器入口的部分工艺气不经反应直接引至二级甲醇合成反应器入口，有利于增大二反负荷，防止一反超温，平衡两台反应器催化剂使用寿命，进而提高催化剂整体寿命；在甲醇生产过程中将一级甲醇合成反应器出口的部分高温气不经冷却直接引至二级甲醇合成反应器入口，以确保满足催化剂的起活温度和反应器换热的要求；将部分新鲜气不经一级甲醇合成反应器而直接引至一级甲醇合成反应器出口与二级甲醇合成反应器入口之间，可将反应后移，减少一反负荷，增大二反负荷，保证反应产量。
Description
技术领域
本实用新型涉及甲醇的合成技术领域，具体指一种甲醇合成系统的调节装置。
背景技术
目前，大型甲醇合成技术主要采用两级甲醇合成技术：水冷-气冷两级甲醇合成技术和水冷-水冷两级甲醇合成技术。其中，水冷-气冷两级甲醇合成技术一反采用水冷甲醇合成塔，副产高等级蒸汽，二反采用气冷甲醇合成塔，该反应器是兼具换热器和反应器两种功能；水冷-水冷两级甲醇合成技术一反采用水冷甲醇合成塔，副产高等级蒸汽，二反也采用水冷甲醇合成塔，副产低等级蒸汽。
两种甲醇合成技术均需要对产品负荷进行一定程度的调节，现有的技术中，水冷-气冷甲醇合成技术的循环气直接进气冷反应器，旁路气量大，不能起到快速调节的作用；水冷-气冷甲醇合成技术和水冷-水冷甲醇合成技术的二反入口温度没有有效的控制手段，级间换热器负荷增大时，有可能导致二反入口温度过低，达不到催化剂起活温度。
为了解决上述问题，授权公告号为CN206767965U的中国实用新型专利《一种低压甲醇合成系统》(申请号：CN201720469825.7)、申请公开号为CN107216236A的中国专利申请《低压甲醇合成方法》(申请号：CN201710296252.7)在水冷-水冷技术设置了一条旁路调节，但该旁路直接设置在二反入口，对于水冷-气冷流程，新鲜气直接进二反有可能导致二反反应剧烈不易控制，有超温风险；申请公开号为CN107382665A的中国专利申请《一种甲醇合成的工艺和装置》(申请号：CN201710568542.2)也设置了旁路，但其将新鲜气直接引入二反，同样有可能导致二反反应剧烈，有超温风险，该专利申请中虽然还设置的另一条旁路，但其将气冷预热后的混合工艺气引入一反，是为了调节一反温度，对二反的负荷和温度没有调节作用。
因此，对于目前甲醇合成系统的调节装置，有待于做进一步的改进。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种既能调节二级反应器入口温度又能调节两级反应器之间负荷分配，从而提高催化剂活性及使用寿命、保证甲醇产量的甲醇合成系统的调节装置。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种甲醇合成系统的调节装置，包括一级甲醇合成反应器及二级甲醇合成反应器，其特征在于：
所述一级甲醇合成反应器的入口与二级甲醇合成反应器的入口之间连接有第一调节管路，且该第一调节管路上设置有温度检测器及第一控制阀；
所述一级甲醇合成反应器的出口与二级甲醇合成反应器的入口之间连接有第二调节管路，且该第二调节管路上设置有第二控制阀，该第二控制阀与所述第一控制阀均与温度检测器电信号连接；
所述一级甲醇合成反应器出口与二级甲醇合成反应器入口之间的管路上连接有供新鲜气输入的第三调节管路，该第三调节管路上设置有电信号连接的流量检测器及第三控制阀。
对于水冷-水冷甲醇合成系统来说，所述甲醇合成系统的调节装置还包括第一压缩系统、第一合成气换热器、第一级间换热器及第一甲醇分离冷却系统，所述第一压缩系统具有供新鲜气输入的输入端，所述第一压缩系统的输出端通过第一管线与第一合成气换热器的第一输入端相连接，所述第一合成气换热器的第一输出端与第一级间换热器的第一输入端相连接，所述第一级间换热器的第一输出端通过第二管线与一级甲醇合成反应器的入口相连接，所述第一级间换热器的出口通过第三管线与第一级间换热器的第二输入端相连接，所述第一级间换热器的第二输出端通过第四管线与二级甲醇合成反应器的入口相连接，所述二级甲醇合成反应器的出口与第一合成气换热器的第二输入端相连接，所述第一合成气换热器的第二输出端与第一甲醇分离冷却系统的输入端相连接，所述第一甲醇分离冷却系统的循环气输出端与第一压缩系统相连接。
优选地，所述第一调节管路连接于第二管线与第四管线之间，所述第一控制阀用于控制第一调节管路的流量，所述温度检测器用于检测第四管线中的流体温度；所述第二调节管路连接于第三管线与第四管线之间，所述第二控制阀用于控制第二调节管路的流量，所述温度检测器的检测点位于第二调节管路与第四管线连接处的下游；所述第三调节管路连接于第一管线与第三管线之间，所述第三控制阀用于控制第三调节管路的流量，所述第三调节管路与第一管线的连接处位于第一压缩系统上新鲜气与循环气的入口之间，所述第三调节管路与第三管线的连接处位于第一级间换热器的上游。
对于水冷-气冷甲醇合成系统来说，所述甲醇合成系统的调节装置还包括第二压缩系统、第二合成气换热器、第二级间换热器及第二甲醇分离冷却系统，所述第二压缩系统具有供新鲜气输入的输入端，所述第二压缩系统输出端的气体经二级甲醇合成反应器、第二级间换热器后通过第五管线与一级甲醇合成反应器的入口相连接，所述一级甲醇合成反应器的出口通过第六管线与第二级间换热器的输入端相连接，所述第二级间换热器的输出端通过第七管线与二级甲醇合成反应器的入口相连接，所述第二级间换热器的出口与第二合成气换热器的第一输入端相连接，所述第二合成气换热器的第一输出端与第二甲醇分离冷却系统的输入端相连接，所述第二甲醇分离冷却系统的循环气输出端与第二压缩系统相连接；
所述第一调节管路连接于第五管线与第七管线之间，所述第一控制阀用于控制第一调节管路的流量，所述温度检测器用于检测第七管线中的流体温度；所述第二调节管路连接于第六管线与第七管线之间，所述第二控制阀用于控制第二调节管路的流量，所述温度检测器的检测点位于第二调节管路与第七管线连接处的下游；所述第三调节管路连接于第六管线与第二压缩系统输出端的气体输入管之间，所述第三控制阀用于控制第三调节管路的流量，所述第三调节管路与第六管线的连接处位于第二级间换热器的上游。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型在催化剂初期将一级甲醇合成反应器入口的部分工艺气不经反应直接引至二级甲醇合成反应器入口，有利于增大二反负荷，防止一反超温，平衡两台反应器催化剂使用寿命，进而提高催化剂整体寿命；在催化剂末期将一级甲醇合成反应器出口的部分高温气不经冷却直接引至二级甲醇合成反应器入口，以确保满足催化剂的起活温度和反应器换热的要求；将部分新鲜气不经一级甲醇合成反应器而直接引至一级甲醇合成反应器出口与二级甲醇合成反应器入口之间，可将反应后移，减少一反负荷，增大二反负荷，保证反应产量。
附图说明
图1为本实用新型实施例1中水冷-水冷甲醇合成系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例2中气冷-水冷甲醇合成系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
本实施例的甲醇合成系统的调节装置既适用于水冷-水冷甲醇合成系统也适用于气冷-水冷甲醇合成系统。
实施例1：
如图1所示，本实施例中水冷-水冷甲醇合成系统的调节装置包括一级甲醇合成反应器1、二级甲醇合成反应器2、第一压缩系统3、第一合成气换热器4、第一级间换热器5及第一甲醇分离冷却系统6，一级甲醇合成反应器1的入口与二级甲醇合成反应器 2的入口之间连接有第一调节管路100，且该第一调节管路100上设置有温度检测器101 及第一控制阀102；一级甲醇合成反应器1的出口与二级甲醇合成反应器2的入口之间连接有第二调节管路200，且该第二调节管路200上设置有第二控制阀201，该第二控制阀201与第一控制阀102均与温度检测器101电信号连接；一级甲醇合成反应器1出口与二级甲醇合成反应器2入口之间的管路上连接有供新鲜气输入的第三调节管路300，该第三调节管路300上设置有电信号连接的流量检测器301及第三控制阀302。
第一压缩系统3具有供新鲜气输入的输入端，第一压缩系统3的输出端通过第一管线10与第一合成气换热器4的第一输入端相连接，第一合成气换热器4的第一输出端与第一级间换热器5的第一输入端相连接，第一级间换热器5的第一输出端通过第二管线20与一级甲醇合成反应器1的入口相连接，第一级间换热器5的出口通过第三管线 30与第一级间换热器5的第二输入端相连接，第一级间换热器5的第二输出端通过第四管线40与二级甲醇合成反应器2的入口相连接，二级甲醇合成反应器2的出口与第一合成气换热器4的第二输入端相连接，第一合成气换热器4的第二输出端与第一甲醇分离冷却系统6的输入端相连接，第一甲醇分离冷却系统6的循环气输出端与第一压缩系统3相连接。
第一调节管路100连接于第二管线20与第四管线40之间，第一控制阀102用于控制第一调节管路100的流量，温度检测器101用于检测第四管线40中的流体温度。第二调节管路200连接于第三管线30与第四管线40之间，第二控制阀201用于控制第二调节管路200的流量，温度检测器101的检测点位于第二调节管路200与第四管线40 连接处的下游；第三调节管路300连接于第一管线10与第三管线30之间，第三控制阀 301用于控制第三调节管路300的流量，第三调节管路300与第一管线10的连接处位于第一压缩系统3上新鲜气与循环气的入口之间，第三调节管路300与第三管线30的连接处位于第一级间换热器5的上游。
一级甲醇合成反应器1、二级甲醇合成反应器2上还分别连接有用于产出蒸汽的汽包结构。
以180万吨水冷-水冷甲醇合成系统来对本实施例调节装置的调节过程进行说明：
来自上游净化单元的新鲜合成气，由第一压缩系统3加压至7.0～9.0MPa(G)后进入合成回路；
加压后的合成气进入精脱硫槽脱除微量的硫，脱硫后的合成气与循环气混合后依次进入第一合成气预热器4、第一级间换热器5，加热后工艺气200℃～240℃进一级甲醇合成反应器1进行甲醇合成反应，副产2.0～4.0MPa(G)蒸汽；一级甲醇合成反应器1出口的反应气240℃～260℃经第一级间换热器5冷却至200℃～240℃后进入二级甲醇反应器2进一步进行甲醇合成反应，副产1.4～2.0MPa(G)蒸汽；
二级甲醇合成反应器2出口产品气200℃～240℃经第一合成气预热器4冷却至90℃～140℃后进入第一甲醇分离冷却系统6冷却至40℃，进行气液分离，气相大部分作为循环气回到合成回路，其余作为弛放气进驰放气洗涤塔；
液相粗甲醇送往甲醇精馏单元；
在上述工艺生产中，
催化剂末期，一反催化剂活性降低，出口温度降低至～245℃，导致二反入口温度降到～197℃，为了满足催化剂的起活温度(200℃以上)的要求，将一反出口245℃的高温气引6％-21％(mol)至二反入口，可维持二反入口的温度在200℃-205℃；
催化剂初期，一反催化剂反应剧烈，将其入口工艺气不经过反应直接引入10％-20％ (mol)二反，增大二反负荷，防止一反超温，平衡两台反应器催化剂使用寿命；
催化剂末期，将5％-30％(mol)新鲜气引入一反出口和级间换热器入口管线，反应后移，减少一反负荷，增大二反反应负荷；另外，根据全厂蒸汽管网的需求，二反对应的副产蒸汽量需求增大时，也可采用此调节方法，增大二反负荷从而增加对应的汽包产汽量。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同在于：如图2所示，本实施例中水冷-气冷甲醇合成系统的调节装置包括一级甲醇合成反应器1、二级甲醇合成反应器2、第二压缩系统3’、第二合成气换热器4’、第二级间换热器5’及第二甲醇分离冷却系统6’，第二压缩系统3’具有供新鲜气输入的输入端，第二压缩系统3’输出端的气体经二级甲醇合成反应器2、第二级间换热器5’后通过第五管线50与一级甲醇合成反应器1的入口相连接，一级甲醇合成反应器1的出口通过第六管线60与第二级间换热器5’的输入端相连接，第二级间换热器5’的输出端通过第七管线70与二级甲醇合成反应器2的入口相连接，第二级间换热器5’的出口与第二合成气换热器4’的第一输入端相连接，第二合成气换热器4’的第一输出端与第二甲醇分离冷却系统6’的输入端相连接，第二甲醇分离冷却系统6’的循环气输出端与第二压缩系统3’相连接。
水冷-气冷甲醇合成系统中的第一调节管路100连接于第五管线50与第七管线70之间，第一控制阀102用于控制第一调节管路100的流量，温度检测器101用于检测第七管线70中的流体温度；第二调节管路200连接于第六管线60与第七管线70之间，第二控制阀201用于控制第二调节管路200的流量，温度检测器101的检测点位于第二调节管路200与第七管线70连接处的下游；第三调节管路300连接于第六管线60与第二压缩系统3’输出端的气体输入管之间，第三控制阀302用于控制第三调节管路300的流量，第三调节管路300与第六管线60的连接处位于第二级间换热器5’的上游。
一级甲醇合成反应器1连接有用于产出蒸汽的汽包结构。
以180万吨气冷-水冷甲醇合成系统来对本实施例调节装置的的调节过程进行说明：
来自上游净化单元的新鲜合成气，由第二压缩系统3’加压至7.0～9.0MPa(G)后进入合成回路；
加压后的合成气进入精脱硫槽脱除微量的硫，脱硫后的合成气与预热后的循环气混合后依次进入二级甲醇反应器2(气冷反应器)、第二级间换热器5’，加热后的工艺气升温至200℃～240℃进一级甲醇合成反应器1进行甲醇合成反应，副产2.0～4.0MPa(G) 蒸汽；一级甲醇合成反应器1出口的反应气230℃～280℃经第二级间换热器5’冷却至 200℃～240℃后进入二级甲醇反应器2进一步进行甲醇合成反应；
二级甲醇合成反应器2出口产品气200℃～240℃经第二合成气预热器4’冷却至150℃～200℃后进入第二甲醇分离冷却系统6’冷却至40℃，进行气液分离，气相大部分作为循环气回到合成回路，其余作为弛放气进驰放气洗涤塔；
液相粗甲醇送往甲醇精馏单元；
在上述工艺生产中，
催化剂末期，一反催化剂活性降低，出口温度降低至～245℃，导致二反入口温度降到～200℃，为了满足催化剂的起活温度和气冷反应器换热的要求，将一反出口245℃的高温气引3％-35％(mol)至二反入口，可维持二反入口的温度在210℃-220℃；
催化剂初期，一反催化剂反应剧烈，将其入口工艺气不经过反应直接引入10％-20％ (mol)二反，增大二反负荷，防止一反超温，平衡两台反应器催化剂使用寿命；
催化剂末期，将5％-30％(mol)新鲜气引入一反出口和级间换热器入口管线，反应后移，减少一反负荷，增大二反反应负荷。
Claims (9)
1.一种甲醇合成系统的调节装置，包括一级甲醇合成反应器(1)及二级甲醇合成反应器(2)，其特征在于：
所述一级甲醇合成反应器(1)的入口与二级甲醇合成反应器(2)的入口之间连接有第一调节管路(100)，且该第一调节管路(100)上设置有温度检测器(101)及第一控制阀(102)；
所述一级甲醇合成反应器(1)的出口与二级甲醇合成反应器(2)的入口之间连接有第二调节管路(200)，且该第二调节管路(200)上设置有第二控制阀(201)，该第二控制阀(201)与所述第一控制阀(102)均与温度检测器(101)电信号连接；
所述一级甲醇合成反应器(1)出口与二级甲醇合成反应器(2)入口之间的管路上连接有供新鲜气输入的第三调节管路(300)，该第三调节管路(300)上设置有电信号连接的流量检测器(301)及第三控制阀(302)。
2.根据权利要求1所述的甲醇合成系统的调节装置，其特征在于：还包括第一压缩系统(3)、第一合成气换热器(4)、第一级间换热器(5)及第一甲醇分离冷却系统(6)，所述第一压缩系统(3)具有供新鲜气输入的输入端，所述第一压缩系统(3)的输出端通过第一管线(10)与第一合成气换热器(4)的第一输入端相连接，所述第一合成气换热器(4)的第一输出端与第一级间换热器(5)的第一输入端相连接，所述第一级间换热器(5)的第一输出端通过第二管线(20)与一级甲醇合成反应器(1)的入口相连接，所述第一级间换热器(5)的出口通过第三管线(30)与第一级间换热器(5)的第二输入端相连接，所述第一级间换热器(5)的第二输出端通过第四管线(40)与二级甲醇合成反应器(2)的入口相连接，所述二级甲醇合成反应器(2)的出口与第一合成气换热器(4)的第二输入端相连接，所述第一合成气换热器(4)的第二输出端与第一甲醇分离冷却系统(6)的输入端相连接，所述第一甲醇分离冷却系统(6)的循环气输出端与第一压缩系统(3)相连接。
3.根据权利要求2所述的甲醇合成系统的调节装置，其特征在于：所述第一调节管路(100)连接于第二管线(20)与第四管线(40)之间，所述第一控制阀(102)用于控制第一调节管路(100)的流量，所述温度检测器(101)用于检测第四管线(40)中的流体温度。
4.根据权利要求2所述的甲醇合成系统的调节装置，其特征在于：所述第二调节管路(200)连接于第三管线(30)与第四管线(40)之间，所述第二控制阀(201)用于控制第二调节管路(200)的流量，所述温度检测器(101)的检测点位于第二调节管路(200)与第四管线(40)连接处的下游。
5.根据权利要求2所述的甲醇合成系统的调节装置，其特征在于：所述第三调节管路(300)连接于第一管线(10)与第三管线(30)之间，所述第三控制阀(302)用于控制第三调节管路(300)的流量，所述第三调节管路(300)与第一管线(10)的连接处位于第一压缩系统(3)上新鲜气与循环气的入口之间，所述第三调节管路(300)与第三管线(30)的连接处位于第一级间换热器(5)的上游。
6.根据权利要求1所述的甲醇合成系统的调节装置，其特征在于：还包括第二压缩系统(3’)、第二合成气换热器(4’)、第二级间换热器(5’)及第二甲醇分离冷却系统(6’)，所述第二压缩系统(3’)具有供新鲜气输入的输入端，所述第二压缩系统(3’)输出端的气体经二级甲醇合成反应器(2)、第二级间换热器(5’)后通过第五管线(50)与一级甲醇合成反应器(1)的入口相连接，所述一级甲醇合成反应器(1)的出口通过第六管线(60)与第二级间换热器(5’)的输入端相连接，所述第二级间换热器(5’)的输出端通过第七管线(70)与二级甲醇合成反应器(2)的入口相连接，所述第二级间换热器(5’)的出口与第二合成气换热器(4’)的第一输入端相连接，所述第二合成气换热器(4’)的第一输出端与第二甲醇分离冷却系统(6’)的输入端相连接，所述第二甲醇分离冷却系统(6’)的循环气输出端与第二压缩系统(3’)相连接。
7.根据权利要求6所述的甲醇合成系统的调节装置，其特征在于：所述第一调节管路(100)连接于第五管线(50)与第七管线(70)之间，所述第一控制阀(102)用于控制第一调节管路(100)的流量，所述温度检测器(101)用于检测第七管线(70)中的流体温度。
8.根据权利要求6所述的甲醇合成系统的调节装置，其特征在于：所述第二调节管路(200)连接于第六管线(60)与第七管线(70)之间，所述第二控制阀(201)用于控制第二调节管路(200)的流量，所述温度检测器(101)的检测点位于第二调节管路(200)与第七管线(70)连接处的下游。
9.根据权利要求6所述的甲醇合成系统的调节装置，其特征在于：所述第三调节管路(300)连接于第六管线(60)与第二压缩系统(3’)输出端的气体输入管之间，所述第三控制阀(302)用于控制第三调节管路(300)的流量，所述第三调节管路(300)与第六管线(60)的连接处位于第二级间换热器(5’)的上游。
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|---|---|---|---|---|
| CN112443757A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-03-05 | 中石化宁波工程有限公司 | 一种防止甲醇装置高压窜低压的系统及方法 |
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