一种甲醇合成工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种甲醇合成工艺，原料气与循环气混合成混合气，作为取热介质进入气冷反应器取走催化剂床层的反应热，进入水冷反应器进行一次合成；一次合成气与原料气换热后进入气冷反应器进行二次甲醇合成反应；汽包内的锅炉水进入所述水冷反应器作为取热介质，副产3.7～4.5MPaG中压饱和蒸汽；出所述水冷反应器的一次合成气与混合气进行热交换，将混合气预热至230℃～240℃，一次合成气温度降至215℃～225℃后进入气冷反应器进行甲醇合成反应生成二次合成气，气冷反应器催化剂床层的反应热用于预热混合气；出气冷反应器的二次合成气与循环气换热后，分离出甲醇和乏气，气相压缩后作为所述的循环气。

【技术实现步骤摘要】
一种甲醇合成工艺
本专利技术涉及一种甲醇合成工艺。
技术介绍
甲醇是一种重要的化工基础产品和有机化工原料，甲醇合成是一个体积缩小的可逆的放热反应过程。对于铜基甲醇合成催化剂来说，反应温度需要维持在220℃～280℃之间，如果温度过低则催化剂没有活性无法反应，温度过高则影响催化剂的寿命和产品品质。因此，合成气在甲醇合成反应之前需要预热到催化剂的起活温度，反应后的气体需要及时移出反应热，为继续进行甲醇合成反应创造适宜的温度条件。通过上述描述可以看出，为了实现反应前的升温和反应后的移热降温，甲醇合成反应器上下游均需要设置相应的换热器。目前，甲醇合成反应器与其上下游换热器没有高度集成，反应器与换热器之间通过多条管道实现连接贯通。随着甲醇合成技术的大型化和多系列化，甲醇合成反应器与换热器的分散布置，导致甲醇合成单元占地及管道长度均增加，同时管道长度的增加还会导致额外的热量损耗，不利于甲醇合成技术的大型化和节能化发展。公告号为CN206986062U的中国专利申请了《一种甲醇合成的装置》，该甲醇合成装置的第一气气换热器、第二气气换热器和第二反应器均独立设置，设备之间通过管道进行连接，反应器和换热器需要布置在不同的结构基础或框架上，增加了该单元的占地和土建结构投资；同时用于连接设备的管道均是温度高压力大，在将设备实现连接的同时管道需要拥有适当的柔性，否则管道运行时热胀冷缩产生的推力会损坏设备管口，也就是说为了满足管道的刚度和柔性双重要求，实际需要的管道长度远远超过两台设备管口之间的直线距离，同时管道长度的增加，导致工程投资和热量损失双双增大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种节能型甲醇合成工艺，在实现甲醇合成前的反应气升温及反应后的反应气降温要求下，有效降低装置占地和土建投资，大幅减少管道长度和热量损耗，满足甲醇合成装置的大型化和节能化发展。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种甲醇合成工艺，其特征在于包括下述步骤：温度为80℃～100℃、5～10MPaG、H2/CO摩尔比为2～3的原料气与温度为50℃±10℃、压力为5～10MPaG的循环气混合成混合气，作为取热介质进入气冷反应器取走催化剂床层的反应热，预热至195℃～215℃，与来自水冷反应器的一次合成气换热至230℃～240℃，进入水冷反应器进行一次合成；控制水冷反应器的反应温度为250℃～260℃；得到温度为250℃～260℃的一次合成气，一次合成气与混合气换热至210℃～230℃后进入气冷反应器进行二次甲醇合成反应；汽包内温度为230～250℃、压力为3.7MPaG～4.5MPaG的锅炉水进入所述水冷反应器作为取热介质取走水冷反应器催化剂床层的反应热，副产3.7～4.5MPaG中压饱和蒸汽，返回汽包，气液分离后中压饱和蒸汽送去管网；装置运行过程中向所述汽包内补入温度为225℃～245℃、压力为3.9～4.7MPaG的锅炉水；出所述水冷反应器的一次合成气与混合气进行二级预热，将混合气预热至230℃～240℃，混合气进入水冷反应器；一次合成气温度降至210℃～230℃后进入气冷反应器进行甲醇合成反应生成二次合成气，气冷反应器催化剂床层的反应热用于对混合气进行一级预热；控制气冷反应器的反应温度为210℃～225℃；得到温度为210℃～225℃的二次合成气；二次合成气与循环气换热，将循环气预热至160℃～170℃，二级反应气温度降至135℃～155℃后进入下游后处理，分离出的甲醇送去下游，分离出的气相压缩后排出乏气，其余部分作为所述的循环气。较好的，所述循环气分为两股，其中第一股循环气直接并入到所述原料气中，第二股循环气与所述二次合成气换热后并入所述原料气中形成混合气；两股的分配比例以控制所述原料气与两股循环气并流后混合气温度在130℃～140℃之间。以精确控制进入气冷反应器的温度。较好的，所述汽包的安装位置可以高于所述水冷反应器，以使汽包内的锅炉水自然流入到水冷反应器，节能降耗。上述各方案中的气冷反应器可以根据需要选用现有技术，较好的，所述气冷反应器可以包括封闭的壳体，所述壳体内自上至下依次间隔设有第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板；各隔板将所述壳体的内腔依次分隔为第一区、第二区、第三区、第四区和第五区；所述第一区内设有相互独立的第一通道和第二通道；所述第一通道的出口连接界外；所述第二通道的入口连通一次合成气输送管道；第五区内设有相互独立的第三通道和第四通道；所述第二区内设有相互独立的第二区的腔室的第五通道；所述第二通道的出口连通所述第二区的腔室；所述第三区内间隔设有多根气管；所述第四区内设置独立于第四区的腔室的第六通道；所述第二隔板内具有第一空腔，各所述气管的出口均连通所述第一空腔；所述第二隔板上还间隔设有多个连通所述第二区的腔室和所述第三区且独立于所述第一空腔的第一通孔；所述第三隔板内设有第二空腔，各所述气管的入口均连接所述第二空腔；所述第三隔板上还间隔设有多个连通所述第三区和所述第四区的腔室且独立于所述第二空腔的第二通孔；原料气输送管道的出口穿过所述壳体的侧壁连通所述第六通道；所述第六通道的两端口分别连通所述第三通道的出口和所述第二内腔。第五通道的两端口分别连通所述第一空腔的出口和所述第一通道的入口；循环气输送管道的出口连通所述第三通道的入口；所述第四通道的两端口分别连通所述第四区的腔室和二次合成气输送管道；所述第三隔板的下方还设有用于盛放瓷球的网兜，所述壳体的侧壁上设有卸料管，所述卸料管的两端口分别连通所述网兜与所述第三隔板之间的空间和界外。较好的，所述第一区内的第二通道可以由多根并列设置的管道组成，各管道与所述第一区内腔之间的空隙构成所述的第一通道。更好地，各所述第二通道可以为“U”形管；各所述第二通道的两端口分别限位在所述第一隔板上；所述第一隔板上连接有第一分隔板，所述第一分隔板与所对应的第一隔板部分以及所对应的壳体部分形成独立于所述第二区的腔室的第一腔室；所述第二通道的入口和所述一次合成气输送管道的出口均连通所述第一腔室。较好的，所述第五区内的第四通道可以由多根并列设置的管道组成，各第四通道与所述第五区内腔之间的间隙构成所述的第三通道。更好地，各所述第四通道为“U”形管；各所述第四通道的两端口分别限位在所述第四隔板上；所述第四隔板上连接有第二分隔板，所述第二分隔板与所对应的第四隔板部分以及所对应的壳体部分形成独立于所述第四区的腔室的第二腔室；所述第四通道的出口和所述二次合成气输送管道的入口均连通所述第二腔室。作为上述各方案的进一步改进，可以在所述第二区内设有第三分隔板，所述第三分隔板的两端缘分别连接所述第二隔板和所述第三隔板；所述第三分隔板与第一隔板部分、第二隔板以及所对应的壳体部分围合形成所述的第二区的腔室；所述第三分隔板与所对应的另部分壳体之间的间隙形成所述的第五通道。还可以在所述第四区内设有第四分隔板，所述第四分隔板的两端缘分别连接所述第三隔板和所述第四隔板；所述第四分隔板与所述第三隔板、第四隔板以及所对应的壳体部分围合形成所述的第四区的腔室；所述第四分隔板与所对应的另部分壳体之间的间隙形成所述的第六通道。进一步地，还可以在所述第四区内还设有第五分隔板，所述第五分隔板与所对应的壳体部分围合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲醇合成工艺，其特征在于包括下述步骤：温度为80℃～100℃、5～10MPaG、H2/CO摩尔比为2～3的原料气与温度为50℃±10℃、压力为5～10MPaG的循环气混合成混合气，作为取热介质进入气冷反应器取走催化剂床层的反应热，预热至195℃～215℃，与来自水冷反应器的一次合成气换热至230℃～240℃，进入水冷反应器进行一次合成；控制水冷反应器的反应温度为250℃～260℃；得到温度为250℃～260℃的一次合成气，一次合成气与混合气换热至210℃～230℃后进入气冷反应器进行二次甲醇合成反应；汽包内温度为230～250℃、压力为3.7MPaG～4.5MPaG的锅炉水进入所述水冷反应器作为取热介质取走水冷反应器催化剂床层的反应热，副产3.7～4.5MPaG中压饱和蒸汽，返回汽包，气液分离后中压饱和蒸汽送去管网；装置运行过程中向所述汽包内补入温度为225℃～245℃、压力为3.9～4.7MPaG的锅炉水；出所述水冷反应器的一次合成气与混合气进行二级预热，将混合气预热至230℃～240℃，混合气进入水冷反应器；一次合成气温度降至210℃～230℃后进入气冷反应器进行甲醇合成反应生成二次合成气，气冷反应器催化剂床层的反应热用于对混合气进行一级预热；控制气冷反应器的反应温度为210℃～225℃；得到温度为210℃～225℃的二次合成气；二次合成气与循环气换热，将循环气预热至160℃～170℃，二级反应气温度降至135℃～155℃后进入下游后处理，分离出的甲醇送去下游，分离出的气相压缩后排出乏气，其余部分作为所述的循环气。...

【技术特征摘要】
1.一种甲醇合成工艺，其特征在于包括下述步骤：温度为80℃～100℃、5～10MPaG、H2/CO摩尔比为2～3的原料气与温度为50℃±10℃、压力为5～10MPaG的循环气混合成混合气，作为取热介质进入气冷反应器取走催化剂床层的反应热，预热至195℃～215℃，与来自水冷反应器的一次合成气换热至230℃～240℃，进入水冷反应器进行一次合成；控制水冷反应器的反应温度为250℃～260℃；得到温度为250℃～260℃的一次合成气，一次合成气与混合气换热至210℃～230℃后进入气冷反应器进行二次甲醇合成反应；汽包内温度为230～250℃、压力为3.7MPaG～4.5MPaG的锅炉水进入所述水冷反应器作为取热介质取走水冷反应器催化剂床层的反应热，副产3.7～4.5MPaG中压饱和蒸汽，返回汽包，气液分离后中压饱和蒸汽送去管网；装置运行过程中向所述汽包内补入温度为225℃～245℃、压力为3.9～4.7MPaG的锅炉水；出所述水冷反应器的一次合成气与混合气进行二级预热，将混合气预热至230℃～240℃，混合气进入水冷反应器；一次合成气温度降至210℃～230℃后进入气冷反应器进行甲醇合成反应生成二次合成气，气冷反应器催化剂床层的反应热用于对混合气进行一级预热；控制气冷反应器的反应温度为210℃～225℃；得到温度为210℃～225℃的二次合成气；二次合成气与循环气换热，将循环气预热至160℃～170℃，二级反应气温度降至135℃～155℃后进入下游后处理，分离出的甲醇送去下游，分离出的气相压缩后排出乏气，其余部分作为所述的循环气。2.根据权利要求1所述的甲醇合成工艺，其特征在于所述循环气分为两股，其中第一股直接并入到所述原料气中，第二股与所述二次合成气换热后并入所述原料气中；两股的分配比例以控制所述原料气与两股循环气并流后温度在130℃～140℃之间。3.根据权利要求2所述的甲醇合成工艺，其特征在于所述汽包的安装位置高于所述水冷反应器。4.根据权利要求1至3任一项所述的甲醇合成工艺，其特征在于所述气冷反应器包括封闭的壳体，所述壳体内自上至下依次间隔设有第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板；各隔板将所述壳体的内腔依次分隔为第一区、第二区、第三区、第四区和第五区；所述第一区内设有相互独立的第一通道和第二通道；所述第一通道的出口连接界外；所述第二通道的入口连通一次合成气输送管道；第五区内设有相互独立的第三通道和第四通道；所述第二区内设有相互独立的第二区的腔室的第五通道；所述第二通道的出口连通所述第二区的腔室；所述第三区内间隔设有多根气管；所述第四区内设置独立于第四区的腔室的第六通道；所述第二隔板内具有第一空腔，各所述气管的出口均连通所述第一空腔；所述第二隔板上还间隔设有多个连通所述第二区的腔室和所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：许仁春，亢万忠，郭文元，徐洁，施程亮，何忠旭，
申请(专利权)人：中石化宁波工程有限公司，中石化宁波技术研究院有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33