外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法及装置制造方法及图纸

一种外热式中、高压甲醇、甲烷化的合成氨原料气生产方法及装置，采取中压（～１２ＭＰａ）联醇、后续高压（～３０ＭＰａ）甲醇化及外热式甲烷化装置。中压联醇采取多塔（或多系统）串、并联操作。高压甲醇化装置由油分离器、水冷器、高效甲醇分离器组成，甲醇塔采用低空速操作的等温型轴径向甲醇塔，配用三结合高效甲醇分离器。高压甲烷化装置由甲烷化塔、塔外热交换器、蒸汽加热器、水冷器、氨冷器、气水分离器组成，甲烷化塔采用配用了高效螺旋板式换热器的倒单管折流式合成塔，并设置蒸汽（或电）加热器，塔外热交换器采用双层高效螺旋板换热器。本装置具有醇氨比高，合成氨原料气精制彻底，生成的惰性气ＣＨ↓［４］量少，外供热量少等优点。

【技术实现步骤摘要】
外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法及装置(一)
本专利技术属于与气固相催化反应器相关的化工生产装置，主要用于甲醇合成和合成氨原料气的精制。(二)
技术介绍
中压联醇是我国中、小型氨厂较为普遍应用的技术，是在合成氨为主的条件下联产部分甲醇，既增加一个主要的副产品，又能在一定程度上减轻铜洗法精制原料气的负荷。铜洗法可脱除原料气中残余的CO、CO2，是我国合成氨工业长期以来精制原料气的一种主要方法，尽管该技术在我国的生产中已非常成熟，但这种方法由于能耗高，又消耗大量金属铜，而且对环境的污染较大，设备投资也大。随着生产规模的大型化，这种工艺越来越不适应形势要求。而甲烷化法过程简单，投资省，能耗低，还无环境污染，故用甲烷化法来取代铜洗工艺是势在必行。但是，甲烷化工艺要求原料气中的碳氧化物含量不能过高，原因之一是甲烷化反应不仅消耗原料气中的有效成分H2，还生成合成氨的惰性气体CH4，它的增加会增加氨合成的放空气量，也就是会增加相应的原料气消耗；原因之二是甲烷化是个强放热反应，床层过高的温升会使催化剂烧结失活。这意味着原料气中的碳氧化物的含量受到一定限制(CO+CO2≤0.5％)，已有的常规的甲烷化装置都相应对前工序的变换及脱碳提出了对应的要求。在合成氨的条件下，既要多产甲醇，又要采用甲烷化这种先进的-->精制工艺，而且不对前净化工序(变换及脱碳)提出苛刻的要求的新工艺，近几年几家单位相继进行了研发。最早开发的是湖南安淳公司，提出了中压法双甲(即甲醇化、甲烷化)及醇烃化新工艺，之后杭州林达公司开发了与氨合成等压的双甲工艺。最近，南京国昌公司又新开发了“自热式中、高压甲醇化、甲烷化”工艺。该法能多产甲醇，又能使原料气得到充分精制的优点是显而易见的。但是，甲烷化工艺的自热问题还值得探讨。甲烷化虽是个强放热反应，由于工艺要求入塔气碳氧化物含量不能过高，依据系统的热量平衡，反应的放热量应与其进出物料的焓差及热损失之和相等。进出物料的焓差主要取决于出塔外热交的温度，按照常规的列管式换热器的冷端传热温差一般为～20℃，根据文献报导，入塔气CO+CO2在0.5～0.7％之间才能实现自热，否则，必须提供外热，常规的甲烷化工艺就是用变换气加热的方式来达到的。(三)
技术实现思路
为克服已有技术的甲烷化生成的醇氨比较低、甲醇产能低、原料气精制不彻底、甲烷化生成的甲烷较高，合成氨放空气量增加较多的不足，本专利技术采取“外热式中、高压甲醇、甲烷化”新工艺，即高醇氨比的中压联醇——低碳氧化物醇后气的高压甲醇化——低甲烷的高压甲烷化工艺，其中甲烷化过程的不足热量由蒸汽(或电)加热提供，提高醇氨比，使甲醇产能更高，又使原料气精制彻底，甲烷化生成的甲烷更低，合成氨放空气量增加最少。本专利技术的技术方案为：一种外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法，该方法-->的步骤包括：(1)、中压联醇：对合成气采取中压联醇生成甲醇，所述的合成气主要包括氮气、氢气、一氧化碳、二氧化；(2)、压缩：将联醇装置的出气压缩至高压；(3)、高压甲醇化：将压缩后的气体通入高压甲醇合成塔，合成甲醇后通入甲醇分离器进行分离，制得醇后气；(4)、高压甲烷化：将醇后气通入高压甲烷化合成塔的一次入口，高压甲烷化合成塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，加热器的出气口连接高压甲烷化合成塔的二次入口，高压甲烷化合成塔的二次出口的气体为合成氨的原料气。中压联醇设备采取多塔(或多系统)串、并联操作，所述的中压联醇设备由多个中压联醇塔串、并联而成。高压甲烷化设备由甲烷化塔、塔外热交换器、蒸汽加热器、水冷器、氨冷器、气水分离器组成，甲醇分离器分离后的醇后气进入甲烷化塔的一次入口，甲烷化塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，加热器的出口连接甲烷化塔的二次入口，所述的甲烷化塔的二次出口依次连接塔外热交换器、水冷器、氨冷器、气水分离器，所述的气水分离器的出口连接氨合成设备。所述的加热器为蒸汽加热器或电加热器。一种外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的装置，所述的装置包括中压联醇设备、高压机、高压甲醇化设备、高压甲烷化设备、氨合成设备，所述的高压甲烷化装置包括高压甲烷化塔、塔外热交换器、加热器，所述的高压甲烷化塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，所述的加热器的出气口连接高压甲烷化塔的二次入口。高压甲烷化设备还包括水冷器、氨冷器、气水分离器组成，所述的甲烷化塔的二次出口依次连接塔外热交换器、水冷器、氨冷器、气-->水分离器，所述的气水分离器的出口连接氨合成设备。所述的高压甲烷化塔采用带分气盒的单管折流式合成塔，包括外筒和内件，内件又由触媒筐、换热器组成，所述的触媒筐包括盖板、内筒体、冷管头、下行冷管、上行冷管、中心管、花板、分气盒，所述的换热器包括换热器中心管、换热板、里封头、外封头支座、出气管、出气管接头、冷副管，花板下方设分气盒，触媒筐内均匀地分布着多个冷管簇，冷管中一根上行冷管与几根下行冷管的顶部与冷管头连接，上行冷管的下端连接在分气盒中间的隔板上，下行冷管的下端连接在分气盒的上管板上组成冷管簇，冷管簇内气体呈先逆流后并流的倒单管折流式流向。高压甲烷化生产设备中，塔外热交换器采用双层高效螺旋板换热器，所述的换热器包括外筒、热气出口管、上封头、内筒体I、螺旋板I、中心管、内筒体II、螺旋板II、外封头支座、里封头、热气进口管，所述的外筒上设有冷气进口、冷气出口、热气进口、热气出口，所述的热气进口管安装在热气进口上，所述的热气出口管安装在热气出口上，所述的螺旋板I安装在内筒体I内，所述的螺旋板II安装在内筒体II内，所述的螺旋板I设有自外而里的冷气通道、自里而外的热气通道，所述的螺旋板II设有自里而外的冷气通道、自外而里的热气通道，所述的冷气进口连通螺旋板I的冷气通道，中心管连通螺旋板I、螺旋板II的冷气通道，所述的螺旋板II的冷气通道的出口连通冷气出口；所述的热气进口管通过里封头连通螺旋板II的热气通道的入口，所述的螺旋板II的热气通道的出口连通螺旋板I的热气通道进口，所述的螺旋板I的热气通道出口通过上封头连通热气出口管。所述的高压甲醇化设备由油分离器、甲醇合成塔、水冷器、高效-->甲醇分离器组成，所述的油分离器连接甲醇合成塔，所述的甲醇合成塔的出口连接水冷器，所述的水冷器连接高效甲醇分离器；所述的甲醇合成塔采用新型轴径向单管折流式合成塔内件，所述的内件包括触媒筐、换热器，所述的触媒筐包括筒体、集气盒、盖板、垫片、支承圈、中心管、花板、冷管胆，冷管胆安装在筒体内，冷管胆放置在支承圈上，所述的花板安装在支承圈的下方，该支承圈和花板之间装有触媒，所述的换热器位于花板的下方，所述的支承圈和花板之间还设有轴径向布气器，所述的轴径向布气器设有通气孔，所述的冷管胆出气口、该轴径向布气器的通气孔、触媒筒的触媒、换热器依次形成气流通道。在高压甲醇化设备中配用三结合高效甲醇分离器，所述的甲醇分离器包括外筒、出气管、盖板、丝网除沫器、拉杆、定距管、旋流板、螺旋导流筒、下降管，其中螺旋导流筒由螺旋板、导流外筒、导流内筒构成，所述的导流内筒上设有出气口，所述的螺旋导流筒安装在外筒内，所述的导流内筒内通过定距管安装旋流板，所述的导流内筒上部安装丝网除沫器，所述的丝网除沫器的出口连通出气管。本专利技术的有益效果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法，该方法的步骤包括：（１）、中压联醇：对合成气采取中压联醇生成甲醇，所述的合成气主要包括氮气、氢气、一氧化碳、二氧化碳；（２）、压缩：将联醇装置的出气压缩至高压；（３）、高压甲醇化：将压缩后的气体通入高压甲醇合成塔，合成甲醇后通入甲醇分离器进行分离，制得甲醇并且原料气得到初步精制；其特征在于：　　　　（４）、高压甲烷化：将醇后气通入高压甲烷化塔的一次入口，高压甲烷化塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，加热器的出气口连接高压甲烷化合成塔的二次入口，高压甲烷化合成塔的二次出口的气体为合成氨的原料气。

【技术特征摘要】
1、一种外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法，该方法的步骤包括：(1)、中压联醇：对合成气采取中压联醇生成甲醇，所述的合成气主要包括氮气、氢气、一氧化碳、二氧化碳；(2)、压缩：将联醇装置的出气压缩至高压；(3)、高压甲醇化：将压缩后的气体通入高压甲醇合成塔，合成甲醇后通入甲醇分离器进行分离，制得甲醇并且原料气得到初步精制；其特征在于：(4)、高压甲烷化：将醇后气通入高压甲烷化塔的一次入口，高压甲烷化塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，加热器的出气口连接高压甲烷化合成塔的二次入口，高压甲烷化合成塔的二次出口的气体为合成氨的原料气。2、如权利要求1所述的外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法，其特征是：中压联醇设备采取多塔串、并联操作，所述的中压联醇设备由多个中压联醇塔串、并联而成。3、如权利要求1或2所述的外热式中、高压甲醇、甲烷化的合成氨生产方法，其特征是：高压甲烷化设备由甲烷化塔、塔外热交换器、加热器、水冷器、氨冷器、气水分离器组成，甲醇分离器分离后的醇后气进入甲烷化塔的一次入口，甲烷化塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，加热器的出口连接甲烷化塔的二次入口，所述的甲烷化塔的二次出口依次连接塔外热交换器、水冷器、氨冷器、气水分离器，所述的气水分离器的出口连接氨合成设备。4、如权利要求3所述的外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法，其特征是：所述的加热器为蒸汽加热器或电加热器。5、一种实现如权利要求1所述的外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法的装置，所述的装置包括中压联醇设备、高压机、高压甲醇化设备、高压甲烷化设备、氨合成设备，其特征在于：所述的高压甲烷化装置包括高压甲烷化塔、塔外热交换器、加热器，所述的高压甲烷化塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，所述的加热器的出气口连接高压甲烷化塔的二次入口。6、如权利要求5所述的外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的装置，其特征在于：高压甲烷化设备还包括水冷器、氨冷器、气水分离器组成，所述的甲烷化塔的二次出口依次连接塔外热交换器、水冷器、氨冷器、气水分离器，所述的气水分离器的出口连接氨合成设备。7、如权利要求5或6所述外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的装置，其特征在于：所述的高压甲烷化塔采用带分气盒的单管折流式合成塔，包括外筒和内件，内件又由触媒筐、换热器组成，所述的触媒筐包括盖板、内筒体、冷管头、下行冷管、上行冷管、中心管、花板、分气盒，所述的换热器包括换热器中心管、换热板、里封头、外封头支座、出气管、出气管接头、冷副管，花板下方设分气盒，触媒筐内均匀地分布着多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华彦，陈运根，程榕，郑燕萍，莫仙军，喻旭春，欧阳航，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]