CN211329413U - 甲醇合成催化剂升温还原系统 - Google Patents

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王辉
王明兰
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Abstract

本实用新型提供一种甲醇合成催化剂升温还原系统，包括第一甲醇合成系统、第一压缩机、第二甲醇合成系统、第二压缩机以及氢回收装置；氢回收装置的供气端分别连接第一输氢管道和第二输氢管道的一端；第一输氢管道装配第五阀门，第一输氢管道的另一端连接到第一进气管道；第二输氢管道装配第六阀门，第二输氢管道的另一端连接到第二进气管道。优点为：配置两套甲醇合成系统，双套系统并联使用，但共用氢回收装置。通过氢回收装置对氢进行提纯和加压，从而得到满足催化剂升温还原的氢气，再将氢回收装置处理后的氢气送入催化剂升温还原的过程。因此，通过两套系统的配合，不需要外购纯度高的H2，从而降低了生产成本，保证安全性。

Description

甲醇合成催化剂升温还原系统
技术领域
本实用新型属于甲醇合成技术领域，具体涉及一种甲醇合成催化剂升温还原系统。
背景技术
甲醇合成过程，主要划分为两个阶段：第一阶段，甲醇合成塔内需要定期更换装填新的甲醇合成催化剂CuO，然后需要采用纯度高的氢气对催化剂CuO进行升温还原，得到具有催化活性的铜单质；第二阶段，将上游工艺制备得到的合成气充入甲醇合成塔，合成气成分为：约66％的H2、约30％的CO，约3％的CO2，以及少量的N2等，发生甲醇合成反应，即：CO和H2反应生成甲醇、CO2和H2反应生成甲醇，从而制备得到甲醇。
现有技术中，第一阶段采用的氢气纯度要求高于66％，因此，无法直接使上游工艺制备得到的合成气对催化剂CuO进行升温还原，所以，只能外购纯度高的 H2对催化剂CuO进行升温还原。此种方式具有以下不足：外购纯度高的H2成本较高，且压缩气体在运输、泄压过程中存在较大安全隐患，尤其是在化工生产厂区，车载氢气更是重大危险源。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种甲醇合成催化剂升温还原系统，可有效解决上述问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供一种甲醇合成催化剂升温还原系统，包括第一甲醇合成系统、第一压缩机、第二甲醇合成系统、第二压缩机以及氢回收装置；
所述第一甲醇合成系统的进气端连接第一进气管道(1)，所述第一进气管道(1)装配第一阀门(A1)；所述第一甲醇合成系统配置放空端以及排气端；所述第一甲醇合成系统的排气端分别连接第一排气管道(2)和第二排气管道 (3)；所述第一排气管道(2)的排气端连接到所述第一压缩机的进气端，所述第一压缩机的排气端通过第三排气管道(4)连接到所述第一甲醇合成系统的进气端；所述第二排气管道(3)的排气端连接到所述氢回收装置的进气端，在所述第二排气管道(3)装配第二阀门(A2)；
所述第二甲醇合成系统的进气端连接第二进气管道(5)，所述第二进气管道(5)装配第三阀门(A3)；所述第二甲醇合成系统配置放空端以及排气端；所述第二甲醇合成系统的排气端分别连接第四排气管道(6)和第五排气管道 (7)；所述第四排气管道(6)的排气端连接到所述第二压缩机的进气端，所述第二压缩机的排气端通过第六排气管道(8)连接到所述第二甲醇合成系统的进气端；所述第五排气管道(7)的排气端连接到所述氢回收装置的进气端，在所述第五排气管道(7)装配第四阀门(A4)；
所述氢回收装置的供气端分别连接第一输氢管道(9)和第二输氢管道(10) 的一端；所述第一输氢管道(9)装配第五阀门(A5)，所述第一输氢管道(9) 的另一端连接到所述第一进气管道(1)；所述第二输氢管道(10)装配第六阀门(A6)，所述第二输氢管道(10)的另一端连接到所述第二进气管道(5)。
优选的，所述氢回收装置包括串联的膜分离装置和氢压缩机。
本实用新型提供的甲醇合成催化剂升温还原系统具有以下优点：
配置两套甲醇合成系统，双套系统并联使用，但共用氢回收装置。当其中一个系统进行甲醇制备，而另一个系统进行催化剂升温还原时，对甲醇制备系统中排放的氢气引少量到氢回收装置，通过氢回收装置对氢进行提纯和加压，从而得到满足催化剂升温还原的氢气，再将氢回收装置处理后的氢气送入催化剂升温还原的过程。因此，通过两套系统的配合，不需要外购纯度高的H2，从而降低了生产成本，保证安全性。
附图说明
图1为本实用新型提供的甲醇合成催化剂升温还原系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供一种甲醇合成催化剂升温还原系统，参考图1，包括第一甲醇合成系统、第一压缩机、第二甲醇合成系统、第二压缩机以及氢回收装置；
第一甲醇合成系统的进气端连接第一进气管道1，第一进气管道1装配第一阀门A1；第一甲醇合成系统配置放空端以及排气端；第一甲醇合成系统的排气端分别连接第一排气管道2和第二排气管道3；第一排气管道2的排气端连接到第一压缩机的进气端，第一压缩机的排气端通过第三排气管道4连接到第一甲醇合成系统的进气端；第二排气管道3的排气端连接到氢回收装置的进气端，在第二排气管道3装配第二阀门A2；
第二甲醇合成系统的进气端连接第二进气管道5，第二进气管道5装配第三阀门A3；第二甲醇合成系统配置放空端以及排气端；第二甲醇合成系统的排气端分别连接第四排气管道6和第五排气管道7；第四排气管道6的排气端连接到第二压缩机的进气端，第二压缩机的排气端通过第六排气管道8连接到第二甲醇合成系统的进气端；第五排气管道7的排气端连接到氢回收装置的进气端，在第五排气管道7装配第四阀门A4；
氢回收装置的供气端分别连接第一输氢管道9和第二输氢管道10的一端；第一输氢管道9装配第五阀门A5，第一输氢管道9的另一端连接到第一进气管道1；第二输氢管道10装配第六阀门A6，第二输氢管道10的另一端连接到第二进气管道5。
本申请中，所述氢回收装置包括串联的膜分离装置和氢压缩机。其中，膜分离装置是用于对氢气提纯的传统装置，本申请对膜分离装置的结构并没有创新，具体的，膜分离装置是利用膜分离技术而在生产工厂按照其膜分离的技术参数标准制造的大型机械设备，其设备能够起分离的作用，效果远远超出传统的分离方式。
传统方案中，第一甲醇合成系统和第二甲醇合成系统独立运行，第一甲醇合成系统更换装填新的甲醇合成催化剂CuO后，需要采用纯度高的氢气对催化剂CuO进行升温还原，此时，打开第七阀门A7，外购纯度高的H2输送到第一甲醇合成系统。同理，第二甲醇合成系统更换装填新的甲醇合成催化剂CuO后，需要采用纯度高的氢气对催化剂CuO进行升温还原，此时，打开第八阀门A8，外购纯度高的H2输送到第二甲醇合成系统。
而本实用新型提供的甲醇合成催化剂升温还原系统，其工作原理为：
配置两套甲醇合成系统，分别为第一甲醇合成系统和第二甲醇合成系统，但两套甲醇合成系统共用相同的氢回收装置。
(一)如果第一甲醇合成系统和第二甲醇合成系统均不是处于需要对催化剂CuO进行升温还原的阶段，则第一甲醇合成系统和第二甲醇合成系统同时工作，各自制备甲醇，此时，二阀门A2、第四阀门A4、第五阀门A5、第六阀门A6、第七阀门A7和第八阀门A8均关闭；第一阀门A1和第三阀门A3阀门打开；以第一甲醇合成系统为例，其制备甲醇的过程为：
合成气，其成分为：约66％的H2、约30％的CO，约3％的CO2，以及少量的 N2等，通进第一甲醇合成系统，在催化剂Cu的作用下，CO+2H2＝CH3OH， CO2+3H2＝CH3OH+H2O，由于每次只反应部分气体，因此，并且，反应后系统压力降低，因此，剩余气体从第一甲醇合成系统排入到第一压缩机，经第一压缩机压缩提升气体压力后，又进入到第一甲醇合成系统，如此循环，实现甲醇制备过程。
(二)如果第二甲醇合成系统没有更换催化剂CuO，进行甲醇制备流程。而第一甲醇合成系统新更换催化剂CuO，需要采用纯度高的氢进行升温还原过程。
此时，第七阀门A7和第八阀门A8均关闭，对第二甲醇合成系统，除进行前面的甲醇制备过程之外，第二甲醇合成系统排出的合成气并不完全排入到第一压缩机，而是通过调节第四阀门A4，使少量气体，主要成分为H2和CO，通过第五排气管道7排进氢回收装置，氢回收装置由串联的膜分离装置和氢压缩机组成，膜分离装置主要用于对气体进行净化和提纯，从而提高氢气的浓度，使氢气的浓度达到85％以上，然后，经过氢压缩机压缩提升压力。从而使氢回收装置得到纯度较高的氢气。
而对于第一甲醇合成系统，第一阀门A1、第二阀门A2和第五阀门A5打开，第七阀门A7仍然关闭，此时，氢回收装置得到的富氢(85％的氢气、7％左右CO) 直接输进第一甲醇合成系统，使催化剂进行升温还原过程。另外，由于对催化剂CUO进行升温还原时，氢气和CUO反应生成水，而CO与CUO反应生成CO2，因此，随着反应的进行，系统压力越来越大，CO2含量越来越多，所以，为保障系统安全，以及，为保证循环过程中氢气的浓度，降低系统中碳类物质的浓度，需要定期对第一甲醇合成系统进行放空处理，将放空的气体送往火炬系统。
当第一甲醇合成系统结束催化剂升温还原后，即转为甲醇制备过程。
第一甲醇合成系统进行正常甲醇制备过程，而第二甲醇合成系统进行催化剂升温还原的过程，原理相同，在此不再赘述。
由此可见，本实用新型提供的甲醇合成催化剂升温还原系统具有以下优点：
配置两套甲醇合成系统，双套系统并联使用，但共用氢回收装置。当其中一个系统进行甲醇制备，而另一个系统进行催化剂升温还原时，对甲醇制备系统中排放的氢气引少量到氢回收装置，通过氢回收装置对氢进行提纯和加压，从而得到满足催化剂升温还原的氢气，再将氢回收装置处理后的氢气送入催化剂升温还原的过程。因此，通过两套系统的配合，不需要外购纯度高的H2，从而降低了生产成本，保证安全性。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种甲醇合成催化剂升温还原系统，其特征在于，包括第一甲醇合成系统、第一压缩机、第二甲醇合成系统、第二压缩机以及氢回收装置；
所述第一甲醇合成系统的进气端连接第一进气管道(1)，所述第一进气管道(1)装配第一阀门(A1)；所述第一甲醇合成系统配置放空端以及排气端；所述第一甲醇合成系统的排气端分别连接第一排气管道(2)和第二排气管道(3)；所述第一排气管道(2)的排气端连接到所述第一压缩机的进气端，所述第一压缩机的排气端通过第三排气管道(4)连接到所述第一甲醇合成系统的进气端；所述第二排气管道(3)的排气端连接到所述氢回收装置的进气端，在所述第二排气管道(3)装配第二阀门(A2)；
所述第二甲醇合成系统的进气端连接第二进气管道(5)，所述第二进气管道(5)装配第三阀门(A3)；所述第二甲醇合成系统配置放空端以及排气端；所述第二甲醇合成系统的排气端分别连接第四排气管道(6)和第五排气管道(7)；所述第四排气管道(6)的排气端连接到所述第二压缩机的进气端，所述第二压缩机的排气端通过第六排气管道(8)连接到所述第二甲醇合成系统的进气端；所述第五排气管道(7)的排气端连接到所述氢回收装置的进气端，在所述第五排气管道(7)装配第四阀门(A4)；
所述氢回收装置的供气端分别连接第一输氢管道(9)和第二输氢管道(10)的一端；所述第一输氢管道(9)装配第五阀门(A5)，所述第一输氢管道(9)的另一端连接到所述第一进气管道(1)；所述第二输氢管道(10)装配第六阀门(A6)，所述第二输氢管道(10)的另一端连接到所述第二进气管道(5)。
2.根据权利要求1所述的甲醇合成催化剂升温还原系统，其特征在于，所述氢回收装置包括串联的膜分离装置和氢压缩机。
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