CN218710086U - 低压法甲醇合成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低压法甲醇合成装置，包括合成塔系统和出塔气回收系统，出塔气回收系统与合成塔系统连接，用于对合成塔系统生成的出塔气进行回收，出塔气回收系统包括：出塔气气液分离器，其入口与合成塔系统连接，以接收出塔气；冷却器，其热流体侧的入口与出塔气气液分离器的气相出口连接；制冷机组，其入口和出口分别连接冷却器的热流体侧的气相出口和冷流体侧的入口，以将冷却器的热流体侧输出的气体降温后输送至冷却器的冷流体侧进行逆流换热；冷却器的冷流体侧的出口连接合成塔系统，以将经冷却器换热后的气体作为原料气返回合成塔系统。本实用新型能够提高低压条件下合成气碳的单程转化率，降低动力能耗。

Description

低压法甲醇合成装置

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，尤其是涉及一种低压法甲醇合成装置。

背景技术

合成气制甲醇主要是甲醇合成气在催化剂的作用下，反应生成甲醇，甲醇合成气的主要成分是H₂、CO和CO₂。

甲醇合成反应是分子体积缩小的可逆反应，因此采用较高的反应压力或者及时将反应产物分离出去均有利于反应正向进行，但是反应压力与动力消耗息息相关，提高压力就要增加动力消耗。当降低反应压力后，可节省动力消耗，但合成反应碳单程转化率会降低，同时随压力降低甲醇的饱和蒸汽压增大，出塔气中含醇量高，不利于循环回塔内进行合成反应。因此，低压法合成甲醇会导致合成气中碳转化率会降低。

分离、回收出塔含醇湿气中的甲醇和水，是提高低压法合成甲醇转化率的有效手段。目前常用的分离、回收甲醇技术是将出塔含醇湿气进行水洗回收，含醇湿气通过洗醇塔水洗后，出塔气内甲醇变为不饱和状态，洗下来的甲醇水溶液从塔釜排出。但这种技术方法会增加粗醇和循环气中的水分，粗醇含水量增加会增加精馏工序消耗，循环气中水分的增加也会影响CO₂的转化，此方法工艺路线和经济效益较差。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种低压法甲醇合成装置，能够提高CO₂单程转化率。

本实用新型实施例提供了一种低压法甲醇合成装置，包括合成塔系统，还包括出塔气回收系统，所述出塔气回收系统与所述合成塔系统连接，用于对所述合成塔系统生成的出塔气进行回收，所述出塔气回收系统包括：

出塔气气液分离器，其入口与所述合成塔系统连接，以接收所述合成塔系统生成的出塔气；

冷却器，其热流体侧的入口与所述出塔气气液分离器的气相出口连接；

制冷机组，其入口和出口分别连接所述冷却器的热流体侧的气相出口和冷流体侧的入口，以将所述冷却器的热流体侧输出的气体降温后输送至所述冷却器的冷流体侧进行逆流换热；

所述冷却器的冷流体侧的出口连接所述合成塔系统，以将经所述冷却器换热后的气体作为原料气返回所述合成塔系统。

可选实施例中，所述冷却器的热冷流体侧的气相出口通过驰放气管道连接燃料气系统。

可选实施例中，所述驰放气管道上设有开关阀门、放空口、过滤器、阻火器和止回阀，所述放空口、所述过滤器和所述阻火器设于所述开关阀门和所述止回阀之间。

可选实施例中，所述阻火器靠近所述止回阀设置。

可选实施例中，所述冷却器的热冷流体侧还具有液相出口，所述冷却器的热冷流体侧的液相出口连接闪蒸器。

可选实施例中，所述出塔气气液分离器具有液相出口，所述出塔气气液分离器的液相出口连接闪蒸器。

可选实施例中，所述合成塔系统包括：

原料气气液分离器，用于对原料气进行分离干燥；

压缩机，与所述原料气气液分离器的气相出口连接，所述冷却器的冷流体侧的出口连接所述压缩机，所述压缩机用于对原料气加压；

入塔气预热器，其冷流体侧的入口与所述压缩机连接，用于对加压后的原料气进行加热；

合成塔，其原料气入口与所述入塔气预热器的冷流体侧的出口连接，所述合成塔的产品出口与所述入塔气预热器的热流体侧的入口连接；

蒸发式空冷器，与所述入塔气预热器的热流体侧的出口连接。

可选实施例中，所述合成塔系统还包括合成汽包，所述合成汽包与所述合成塔连接。

可选实施例中，所述制冷机组包括电机、双螺杆制冷压缩机组、冷凝器和蒸发器。

本实用新型实施例提供的低压法甲醇合成装置中，合成塔系统反应生成的出塔气经出塔气气液分离器进行汽液分离后顶部排出的气相中仍含有一定的甲醇，称为含醇湿气。含醇湿气在冷却器内冷却降温，含醇湿气中的甲醇和水冷凝后与未冷凝的气体(称为不凝气)分离，冷凝的甲醇水溶液从底部排出去闪蒸器，不凝气从冷却器上部侧口排出，不凝气作为循环气进制冷机组进行制冷降温后，作为冷介质返回冷却器与含醇湿气进行换热，出冷却器的不凝气作为原料气返回合成塔系统。本实用新型的低压法甲醇合成装置能充分回收出塔气中的甲醇，减少循环气中的甲醇和水，促进可逆反应正向进行，提高低压条件下合成气碳的单程转化率，实现低压甲醇合成收率不变，降低动力能耗的目的。并且冷凝器冷却后的不凝气经制冷机组降温后作为冷介质返回冷凝器用于冷却含醇湿气，然后再循环回合成塔系统，能够降低能耗。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1为本实用新型实施例的低压法甲醇合成装置的结构示意图。

图中：1-原料气调节阀，2-原料气气液分离器，3-入塔气预热器，4-合成塔，5-合成汽包，6-冷却器，7-放空口，8-过滤器，9-阻火器，10-止回阀，11-循环气调节阀，12-制冷机组，13-出塔气气液分离器，14-蒸发式空冷器，15-压缩机，16-开关阀门。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本实用新型中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本实用新型使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本实用新型所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

参见图1，本实用新型实施例提供了一种低压法甲醇合成装置，包括合成塔系统和出塔气回收系统，出塔气回收系统与合成塔系统连接，出塔气回收系统用于对合成塔系统生成的出塔气进行回收，出塔气回收系统包括出塔气气液分离器13、冷却器6和制冷机组12，出塔气气液分离器13的入口与合成塔系统连接，以接收合成塔系统生成的出塔气；冷却器6的热流体侧的入口与出塔气气液分离器13的气相出口连接；制冷机组12的入口和出口分别连接冷却器6的热流体侧的气相出口和冷流体侧的入口，以将冷却器6的热流体侧输出的气体降温后输送至冷却器6的冷流体侧进行逆流换热；冷却器6的冷流体侧的出口连接合成塔系统，以将经冷却器6换热后的气体作为原料气返回合成塔系统。

本实用新型实施例提供的低压法甲醇合成装置中，合成塔系统反应生成的出塔气经出塔气气液分离器13进行汽液分离后顶部排出的气相中仍含有一定的甲醇，称为含醇湿气。含醇湿气在冷却器6内冷却降温，含醇湿气中的甲醇和水冷凝后与不凝气分离，冷凝的甲醇水溶液从底部排出去闪蒸器，不凝气从冷却器6上部侧口排出，不凝气作为循环气进制冷机组12进行制冷降温后，作为冷介质返回冷却器6与含醇湿气进行换热，出冷却器6的不凝气作为原料气返回合成塔系统。本实用新型的低压法甲醇合成装置能充分回收出塔气中的甲醇，减少循环气中的甲醇和水，促进可逆反应正向进行，提高低压条件下合成气碳的单程转化率，实现低压甲醇合成收率不变，降低动力能耗的目的。并且冷凝器冷却后的不凝气经制冷机组12降温后作为冷介质返回冷凝器用于冷却含醇湿气，然后再循环回合成塔系统，能够降低能耗。

一些实施例中，冷却器6的热冷流体侧的气相出口通过驰放气管道连接燃料气系统。含醇湿气经冷却器6冷却后，不凝气的一小部分可以通过驰放气管道送至燃料气系统作为燃料。

一些实施例中，驰放气管道上设有开关阀门16、放空口7、过滤器8、阻火器9和止回阀10，放空口7、过滤器8和阻火器9设于开关阀门16和止回阀10之间。设置阻火器9能够防止燃料气系统的火焰沿驰放气管道蔓延。止回阀10能够阻断驰放气管道内回流。开关阀门16、放空口7、过滤器8、阻火器9和止回阀10依次设置，开关阀门16靠近冷却器6设置，止回阀10靠近燃料气系统设置。

一些实施例中，阻火器9靠近止回阀10设置。阻火器9和止回阀10共同保证本实用新型实施例的合成装置的安全。

一些实施例中，冷却器6的热冷流体侧还具有液相出口，冷却器6的热冷流体侧的液相出口连接闪蒸器。含醇湿气经冷却器6冷却，冷凝形成的甲醇溶液由冷却器6的热冷流体侧的液相出口输送至闪蒸器进行闪蒸提纯。冷却器6的热流体侧可以是壳程，冷流体侧为管程。

一些实施例中，出塔气气液分离器13具有液相出口，出塔气气液分离器13的液相出口连接闪蒸器。出塔气气液分离器13分离出的甲醇溶液由出塔气气液分离器13的液相出口输送至闪蒸器进行闪蒸提纯。

一些实施例中，合成塔系统包括原料气气液分离器2、压缩机15、入塔气预热器3、合成塔4、蒸发式空冷器14。原料气气液分离器2用于对原料气进行分离干燥；压缩机15与原料气气液分离器2的气相出口连接，冷却器6的冷流体侧的出口连接压缩机15，压缩机15用于对原料气加压；入塔气预热器3的冷流体侧的入口与压缩机15连接，用于对加压后的原料气进行加热；合成塔4的原料气入口与入塔气预热器3的冷流体侧的出口连接，合成塔4的产品出口与入塔气预热器3的热流体侧的入口连接；蒸发式空冷器14与入塔气预热器3的热流体侧的出口连接。与原料气气液分离器2的入口连接的原料气输送管道上设有原料气调节阀1。

一些实施例中，合成塔系统包括合成汽包5，合成汽包5与合成塔4连接。

一些实施例中，制冷机组12包括电机、双螺杆制冷压缩机15组、冷凝器和蒸发器。冷却器6的热流体侧的气体出口与制冷机组12连接的管道上设有循环气调节阀11。

参见图1，本实用新型实施例的低压法甲醇合成装置的工作过程如下：1.6MPa的原料气经原料气气液分离器2分离后，干燥气体输入压缩机15与出塔气回收系统返回的循环气经压缩机15混合增压至2.5MPa，增压后的原料气进入入塔气预热器3预热至210℃后，输送至合成塔4进行甲醇合成反应，合成塔4内反应生成的出塔气进入入塔气预热器3换热，然后进入蒸发式空冷器14冷却至40℃，经蒸发式空冷器14冷却后的出塔气进入出塔气气液分离器13分离出大部分甲醇和水的冷凝液，剩余的含醇湿气从出塔气气液分离器13的气相出口排出输送至出冷却器6，含醇湿气进入冷却器6的壳程，与管程中的冷介质逆向换热，含醇湿气被降温，由40℃降至10℃，冷凝、分离下来的甲醇水溶液从冷却器6的壳程的底部排至闪蒸器，冷却器6分离后剩余的出塔干气从冷却器6上部侧口排出，一小部分作为弛放气送至燃烧气系统，大部分出塔干气作为循环气进制冷机组12进行制冷降温至＜5℃后，作为冷介质返回冷却器6管程与壳程的含醇湿气进行逆流换热，出冷却器6出塔干气中的甲醇＜4mg/m³，去压缩机15形成循环。出塔气气液分离器13和冷却器6底部送至闪蒸器，甲醇水溶液闪蒸后，输送至粗醇槽再经精馏工序精制出产品。

下面结合具体应用例对本实用新型实施例的低压法甲醇合成装置及其效果进行说明。

甲醇合成工序主要耗能设备为联合压缩机15，为降低生产能耗需采用低压法(＜3.0MPa)甲醇合成工艺。

提高低压法甲醇合成转化率的工艺实际运行情况可参考图1，1.6MPa的原料气经原料气气液分离器2分离后，干燥气体与循环气在压缩机15混合增压至2.5MPa，由压缩管道输送到入塔气预热器3壳程预热至210℃(TG1)后，输送至合成塔4进行甲醇合成反应，合成塔4的出塔气温度225-250℃(TG2)，出塔气返回入塔气预热器3管程与壳程进行逆流气气换热，出塔气温度降至110℃左右后进入蒸发式空冷器14中冷却至40℃，冷却后的气液混合湿气进入出塔气气液分离器13分离出大部分的甲醇、水冷凝液，剩余的含醇湿气从出塔气气液分离器13顶部排出输送至冷却器6壳程，在冷却器6中与经制冷机组12冷却后，＜5℃的循环干气逆向换热，含醇湿气被降温，由40℃降至10℃(TG3)，冷凝、分离下来的甲醇水溶液从冷却器6底部排至闪蒸槽，分离后的出塔干气从冷却器6上部侧口排出，一小部分作为弛放气送至燃烧系统，对弛放气组分分析(SC3)要求含甲醇＜4mg/m³，剩余大部分出塔干气作为循环气进制冷机组12进行制冷降温至＜5℃后，作为冷介质返回冷却器6管程与壳程湿气进行逆流换热，出冷却器6管程底部的出塔干气去压缩机15形成循环，因循环气从10℃降5℃，温差较小，制冷机组12仅需补充这部分冷量，增加的制冷能耗较低。送至闪蒸槽的甲醇水溶液闪蒸后，输送至粗醇槽再经精馏工序精制出产品。

该实施例可以用的制冷机电耗来完成出塔湿气中甲醇的回收，即可以降低循环气中含粗醇量，推动甲醇合成反应正向进行，提高低压下甲醇合成的单程转化率，也可以增加甲醇的产量。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种低压法甲醇合成装置，包括合成塔系统，其特征在于，还包括出塔气回收系统，所述出塔气回收系统与所述合成塔系统连接，用于对所述合成塔系统生成的出塔气进行回收，所述出塔气回收系统包括：

出塔气气液分离器，其入口与所述合成塔系统连接，以接收所述合成塔系统生成的出塔气；

冷却器，其热流体侧的入口与所述出塔气气液分离器的气相出口连接；

制冷机组，其入口和出口分别连接所述冷却器的热流体侧的气相出口和冷流体侧的入口，以将所述冷却器的热流体侧输出的气体降温后输送至所述冷却器的冷流体侧进行逆流换热；

所述冷却器的冷流体侧的出口连接所述合成塔系统，以将经所述冷却器换热后的气体作为原料气返回所述合成塔系统。

2.根据权利要求1所述的低压法甲醇合成装置，其特征在于，所述冷却器的热冷流体侧的气相出口通过驰放气管道连接燃料气系统。

3.根据权利要求2所述的低压法甲醇合成装置，其特征在于，所述驰放气管道上设有开关阀门、放空口、过滤器、阻火器和止回阀，所述放空口、所述过滤器和所述阻火器设于所述开关阀门和所述止回阀之间。

4.根据权利要求3所述的低压法甲醇合成装置，其特征在于，所述阻火器靠近所述止回阀设置。

5.根据权利要求1所述的低压法甲醇合成装置，其特征在于，所述冷却器的热冷流体侧还具有液相出口，所述冷却器的热冷流体侧的液相出口连接闪蒸器。

6.根据权利要求1所述的低压法甲醇合成装置，其特征在于，所述出塔气气液分离器具有液相出口，所述出塔气气液分离器的液相出口连接闪蒸器。

7.根据权利要求6所述的低压法甲醇合成装置，其特征在于，所述合成塔系统包括：

原料气气液分离器，用于对原料气进行分离干燥；

压缩机，与所述原料气气液分离器的气相出口连接，所述冷却器的冷流体侧的出口连接所述压缩机，所述压缩机用于对原料气加压；

入塔气预热器，其冷流体侧的入口与所述压缩机连接，用于对加压后的原料气进行加热；

合成塔，其原料气入口与所述入塔气预热器的冷流体侧的出口连接，所述合成塔的产品出口与所述入塔气预热器的热流体侧的入口连接；

蒸发式空冷器，与所述入塔气预热器的热流体侧的出口连接。

8.根据权利要求7所述的低压法甲醇合成装置，其特征在于，所述合成塔系统还包括合成汽包，所述合成汽包与所述合成塔连接。

9.根据权利要求1所述的低压法甲醇合成装置，其特征在于，所述制冷机组包括电机、双螺杆制冷压缩机组、冷凝器和蒸发器。

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