CN212441162U - 一种甲醇生产装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种甲醇生产装置，控制了反应所产生的热量，延长了催化剂的使用寿命。一种甲醇生产装置，包括一级反应器以及二级反应器，所述一级反应器包括第一甲醇反应器、第二甲醇反应器以及一号汽包，其中，所述一号汽包分别与第一甲醇反应器以及第二甲醇反应器相连；所述二级反应器包括二号汽包以及第三甲醇反应器，其中，所述二号汽包与第三甲醇反应器相连；并且，所述第一反应器的气体出口和第二反应器的气体出口分别与第三反应器的气体进口相连。

Description

一种甲醇生产装置

技术领域

本申请涉及化工技术领域，特别涉及一种甲醇生产装置。

背景技术

城镇化的迅速发展带动了煤化工技术的进步和发展，目前，采用合成气(CO+CO₂+H₂)

制甲醇，合成气制甲醇的单套合成装置能达到年产百万吨的规模已日趋普遍。

在甲醇的合成反应的过程中，会有大量热量放出，如果不能及时散热，会导致反应温度上升；而随着温度上升，反应速率提高，反应会散发出更多的热量，从而烧毁催化剂。因此，在大规模工业化甲醇合成反应的生产过程中，反应器的设置及其组合方式，反应热的控制以及合理回收利用都是需要科学合理地对待，以达到延长催化剂寿命的目的。

因而，需要一种甲醇生产装置，以克服现有技术中催化剂寿命短的问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种甲醇生产装置，通过两个管壳式水冷甲醇合成反应器并联，再与一个管壳式水冷甲醇合成反应器串联的方式形成的甲醇生产装置。合理控制了反应所产生的热量，延长了催化剂的使用寿命。

为了达到上述目的，本申请提供一种甲醇生产装置，包括一级反应器以及二级反应器，所述一级反应器包括第一甲醇反应器、第二甲醇反应器以及一号汽包，其中，所述一号汽包分别与第一甲醇反应器以及第二甲醇反应器相连；所述二级反应器包括二号汽包以及第三甲醇反应器，其中，所述二号汽包与第三甲醇反应器相连；并且，所述第一反应器的气体出口和第二反应器的气体出口分别与第三反应器的气体进口相连。

在一些实施例中，所述第一甲醇反应器、第二甲醇反应器以及第三甲醇反应器为同种类型。

在一些实施例中，所述甲醇生产装置还包括调温器，所述调温器设于所述第三甲醇反应器的气体出口。

在一些实施例中，所述甲醇生产装置还包括水冷器与甲醇分离器，所述调温器通过水冷器与甲醇分离器相连。

在一些实施例中，所述甲醇生产装置还包括压缩机以及换热器，所述甲醇分离器依次通过压缩机以及调温器与换热器相连。

在一些实施例中，所述甲醇反应器包括至少两个换热介质入口，所述甲醇反应器还包括至少两个换热介质出口，所述换热介质入口与换热介质出口连通。

在一些实施例中，所述一号汽包为双塔单汽包，所述二号汽包为单塔单汽包。

在一些实施例中，所述第一甲醇反应器、第二甲醇反应器以及第三甲醇反应器均为管壳式水冷甲醇合成反应器。

在一些实施例中，所述管壳式水冷甲醇合成反应器内部设有管束，所述管束为4746根～5200根。

在一些实施例中，所述管壳式水冷甲醇合成反应器内部设有管束，所述管束的直径为4000mm～4200mm。

在本申请中，通过设置三个管壳式水冷甲醇合成反应器，其中两个并联再与第三个串联的方式形成的甲醇生产装置，并通过换热器，调温器以及水冷器的设置，控制了反应所产生的热量，延长了催化剂的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。

图1为本实用新型一种甲醇生产装置的流程图；

图2为二级反应器的示意图；

图3为本实用新型的实施例1的实验数据表；

图4为本实用新型的实施例2的实验数据表；

图5为本实用新型的实施例3的实验数据表；

图6为本实用新型的实施例4的实验数据表。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

为了延长甲醇生产中催化剂的寿命，本实施例中提供了一种甲醇生产装置。如图1所示，甲醇生产装置包括一级反应器1、二级反应器2、换热器5、调温器6、压缩机7、水冷器8，甲醇分离器9和闪蒸槽10。

一级反应器1包括第一管壳式水冷甲醇合成反应器41以及第二管壳式水冷甲醇合成反应器42，还包括一号汽包31，一号汽包31为双塔单汽包。二级反应器2包括第三管壳式水冷甲醇合成反应器43以及二号汽包32，二号汽包32为单塔单汽包，一号汽包31或二号汽包32为卧式汽包。

图2为二级反应器2的结构图，如图2所示，第三管壳式水冷甲醇合成反应器43的上端设有上封头13，上封头13上端设有气体进口19，其下端设有下封头14，下封头14下端设有气体出口20，上封头13与下封头14之间的部分为筒体11，筒体11内部设有纵向的管束12，筒体11周围较高的位置等高设有第一换热介质出口17和第二换热介质出口18，较低位置等高设有第一换热介质入口15和第二换热介质入口16。第一换热介质出口17、第二换热介质出口18，第一换热介质入口15和第二换热介质入口16分别与二号汽包32连通，换热介质为冷却水，锅炉中的冷却水经过第二汽包32再通过第一换热介质入口15和第二换热介质入口16进入筒体11内部，冷却水实现反应气体的降温，冷却水吸热后变成蒸汽返回二号汽包32，二号汽32包排出中压蒸汽，有效降低管束12内催化剂的温度，延长催化剂的使用寿命。一级反应器1流出的气体混合物经气体进口19进入装有催化剂的管束12内进行反应，反应后的气体混合物经气体出后放出管壳式水冷甲醇合成反应器。

一级反应器1中，第一管壳式水冷甲醇合成反应器41与第二管壳式水冷甲醇合成反应器42分别与一号汽包31连通，连通方式如第三管壳式水冷甲醇合成反应器43，第一管壳式水冷甲醇合成反应器41与第二管壳式水冷甲醇合成反应器42的分别的反应后的气体混合物共同通过换热器5进入第三管壳式水冷甲醇合成反应器43，换热器5的作用在于调整气体混合物的温度以满足第三管壳式水冷甲醇合成反应器43的气体进口的温度。

第三管壳式水冷甲醇合成器的气体出口20依次通过管道与调温器6、水冷器8，甲醇分离器9相连，甲醇分离器9分别与闪蒸槽10和压缩机7连通。压缩机7直接与换热器5连通或通过调温器6与换热器5连通，即第三管壳式水冷甲醇合成反应器43通过调温器6与换热器5连通，换热器5连接第一和第二管壳式水冷甲醇合成反应器42的气体入口。

所述换热器5和调温器6分别用于调节进入一级反应器1与二级反应器2的气体温度，调温器6连接有水冷器8，用于冷却反应后的气体混合物的温度，把甲醇和水冷却至液相，并通入甲醇分离器9将驰放气排出，甲醇分离器9进一步连接闪蒸槽10，用于进一步将液相产物中含有的气体进行降压分离，并分别排出粗甲醇制品以及闪蒸气。甲醇分离器9可以通过压缩机7、调温器6，换热器5将未反应的循环气体调节气压以及温度通回一级反应器1，一号汽包31与二号汽包32排出的中压蒸汽可以通过压缩机7实现循环利用，第三管壳式水冷甲醇合成反应器43反应后的混合气体可与循环气或新鲜气发生热交换，新鲜气通过压缩机7以及换热器5通入一级反应器1以满足反应需求。

本申请采用三个管壳式水冷甲醇合成反应器，并以“两并一串”的方式构成一级反应器1和二级反应器2，弥补了现有技术的不足，有效降低了反应时催化剂的温度，延长了催化剂的使用年限；本申请中三个管壳式水冷甲醇合成反应器的催化剂能够同时报废，方便催化剂的同时更换，缩短了维护需要花费的时间；并且该甲醇合成反应器的循环比低，能够降低压缩机7的能耗；由于采用了三个相同的管壳式水冷甲醇合成反应器，从而避免了因采用不同类型的反应器，为达到不同类型的反应器的气体进口的温度而增加换热设备的情况。

本实施例采用长径比为1:1.5的一号汽包31和二号汽包32；采用直径为4200mm的管壳式水冷甲醇合成反应器，反应器内部的反应管数为5200根，采用的反应管的长度为9000mm，反应管的直径为Φ44mm，比换热面为100，管束12内催化剂装填量为65.74m³。所述甲醇生产装置可满足年产甲醇150万吨的要求。该实施例的实验数据如图3的表格所示。

在另一实施例中采用长径比为1:2.0的一号汽包31和二号汽包32；采用直径为4000mm的管壳式水冷甲醇合成反应器，反应器内部的反应管数为4746根，采用的反应管的长度为9000mm，反应管的直径为Φ44mm，比换热面为100，管束12内催化剂装填量为60.42m³。所述甲醇生产装置可满足年产甲醇150万吨的要求。该实施例的实验数据如图4的表格所示。

在另一实施例中采用长径比为1:2.5的一号汽包31和二号汽包32；采用直径为4200mm的管壳式水冷甲醇合成反应器，反应器内部的反应管数为5200根，采用的反应管的长度为9000mm，反应管的直径为Φ44mm，比换热面为100，管束12内催化剂装填量为65.74m³。所述甲醇生产装置可满足年产甲醇180万吨的要求。该实施例的实验数据如图5的表格所示。

在另一实施例中采用长径比为1:3.0的一号汽包31和二号汽包32；采用直径为4200mm的管壳式水冷甲醇合成反应器，反应器内部的反应管数为5200根，采用的反应管的长度为10000mm，反应管的直径为Φ44mm，比换热面为100，管束12内催化剂装填量为73.24m³。所述甲醇生产装置可满足年产甲醇200万吨的要求。该实施例的实验数据如图6的表格所示。

在本申请中，通过设置三个相同的管壳式水冷甲醇合成反应器，其中两个并联再与第三个串联的方式形成的甲醇生产装置，并通过换热器5，调温器6以及水冷器8的设置，控制了反应所产生的热量，延长了催化剂的使用寿命。

本申请已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本申请的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本申请的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本申请的范围内。

Claims (10)

1.一种甲醇生产装置，包括一级反应器以及二级反应器，其特征在于，所述一级反应器包括第一甲醇反应器、第二甲醇反应器以及一号汽包，其中，所述一号汽包分别与第一甲醇反应器以及第二甲醇反应器相连；所述二级反应器包括二号汽包以及第三甲醇反应器，其中，所述二号汽包与第三甲醇反应器相连；并且，所述第一甲醇反应器的气体出口和第二甲醇反应器的气体出口分别与第三甲醇反应器的气体进口相连。

2.如权利要求1所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述第一甲醇反应器、第二甲醇反应器以及第三甲醇反应器为同种类型。

3.如权利要求1所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述甲醇生产装置还包括调温器，所述调温器设于所述第三甲醇反应器的气体出口。

4.如权利要求3所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述甲醇生产装置还包括水冷器与甲醇分离器，所述调温器通过水冷器与甲醇分离器相连。

5.如权利要求4所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述甲醇生产装置还包括压缩机以及换热器，所述甲醇分离器依次通过压缩机以及调温器与换热器相连。

6.如权利要求1所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述甲醇反应器包括至少两个换热介质入口，所述甲醇反应器还包括至少两个换热介质出口，所述换热介质入口与换热介质出口连通。

7.如权利要求1所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述一号汽包为双塔单汽包，所述二号汽包为单塔单汽包。

8.如权利要求1所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述第一甲醇反应器、第二甲醇反应器以及第三甲醇反应器均为管壳式水冷甲醇合成反应器。

9.如权利要求8所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述管壳式水冷甲醇合成反应器内部设有管束，所述管束为4746根～5200根。

10.如权利要求9所述的甲醇生产装置，其特征在于，所述管束的直径为4000mm～4200mm。

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