甲醇合成系统技术方案

本实用新型专利技术属于化工技术领域，涉及合成系统，特别涉及一种甲醇合成系统，包括新鲜气压缩机、循环气压缩机、气冷反应器和水冷反应器以及管线，循环气压缩机的出口通过循环气支路与气冷反应器的壳程进口相连通，水冷反应器的气相出口与气冷反应器的壳程进口相连通，管线一端与新鲜气压缩机一段出口相连通，管线的另一端通过循环气支路与气冷反应器的壳程进口相连通，从而降低水冷反应器的生产负荷，发挥催化剂的低温活性，解决了现有甲醇合成系统中催化剂寿命缩短的问题，本实用新型专利技术操作简便易行，实施周期短，延长催化剂使用寿命，增强操作弹性，降低甲醇生产成本。

Methanol synthesis system

The utility model belongs to the technical field of chemical industry and relates to a synthesis system, in particular to a methanol synthesis system, including a fresh gas compressor, a circulating gas compressor, a gas-cooled reactor and a water-cooled reactor, and pipelines. The outlet of the circulating gas compressor is connected with the shell-side inlet of the gas-cooled reactor through a branch of the circulating gas, and the gas-phase outlet of the water-cooled reactor is connected with the shell-side of the gas The inlet is connected, one end of the pipeline is connected with the outlet of a section of the fresh gas compressor, and the other end of the pipeline is connected with the shell-side inlet of the gas-cooled reactor through the branch of circulating gas, thereby reducing the production load of the water-cooled reactor, giving play to the low-temperature activity of the catalyst, and solving the problem of shortening the catalyst life in the existing methanol synthesis system. The utility model is easy to operate and can be implemented. It has short cycle, prolongs the service life of catalyst, enhances operational flexibility and reduces the production cost of methanol.

【技术实现步骤摘要】
甲醇合成系统
本技术属于化工
，涉及合成系统，特别涉及一种甲醇合成系统。
技术介绍
通过将含有碳氧化物和氢的合成气催化转化以生产甲醇的方法长时间以来为本领域技术人员所知。目前采用鲁奇水冷串气冷反应工艺流程装置合成甲醇，但是该工艺在设计时没有考虑两反应器负荷调节的问题。在现有的合成工艺中：甲醇合成新鲜气经压缩机增压，进入气冷反应器预热后再进入水冷反应器进行甲醇合成，主要是CO、CO2和H2在催化剂作用下合成粗甲醇，然后进入气冷反应器壳程继续进行甲醇合成反应，同时预热气冷反应器管程内的工艺气体，从气冷反应器出来的气体再经换热器冷却后，进入甲醇分离器，从分离器上部出来的未反应气体进入循环气压缩机压缩，返回到甲醇合成回路；在两个合成反应器中，通常均使用相同的铜基甲醇合成催化剂。因此在甲醇合成催化剂使用初期，甲醇反应90％负荷主要集中在水冷反应器内进行，但是新鲜气中的有毒组分(硫化氢)主要在水冷反应器中聚集，新鲜气中硫、氯、铁、钠、铜等有害杂质，降低催化剂的反应活性，缩短了催化剂的使用寿命。随着水冷反应器催化剂活性下降，水冷反应器负荷低于65％，反应负荷逐步向气冷反应器转移，由于气冷反应器换热面积小，壳程反应剧烈，放热量大，加之合成压缩机组循环比小，空速低，反应热量不能及时移出，造成催化剂床层温度快速上涨，气冷反应器催化剂床层温度高达302℃，催化剂活性衰减快，影响催化剂整体使用寿命，使得催化剂的寿命仅仅为1.5年，且合成中粗甲醇副产物含量增多，导致甲醇产量下降，因此在甲醇合成工艺中，催化剂直接关系着甲醇生产装置的稳定性、经济性，而开发一种新的可以提高催化剂使用寿命的甲醇合成系统是技术人员研究的课题。
技术实现思路
为了解决现有的甲醇合成过程中催化剂使用寿命缩短的技术问题，本技术提供的甲醇合成系统，可以延长甲醇合成催化剂使用周期，实现节能降耗，降低甲醇生产成本的目的。本技术采用的技术方案：甲醇合成系统，包括新鲜气压缩机、循环气压缩机、气冷反应器和水冷反应器，循环气压缩机的出口通过循环气支路与气冷反应器的壳程进口连通，水冷反应器的气相出口与气冷反应器的壳程进口连通；其特征在于：还包括管线，所述管线的一端与新鲜气压缩机一段出口相连通，管线的另一端通过循环气支路与气冷反应器的壳程进口相连通。进一步的，新鲜气压缩机一段出口通过三通接头与管线的一端相连通。进一步的，管线包括两个直管和一个弯管，第一个直管的一端和第二个直管的一端通过弯管相连通，第一个直管的另一端通过三通接头与新鲜气压缩机一段出口相连通，第二个直管的另一端与循环气支路相连通，这样的管路连接，布局合理，充分利用空间。进一步的，弯管为90°弯管。为了更好的控制管路中新鲜气的通入或者停止，在上述管线上设置阀门。进一步的，阀门为闸阀，在甲醇合成催化剂使用初期打开，新鲜气进入合成系统，在甲醇合成催化剂使用末期关闭，闸阀简单易控制。进一步的，甲醇合成系统还包括与新鲜气压缩机的入口相连接的新鲜气管路，新鲜气通过新鲜气压缩机一段出口进入管线中。本技术提供了一种甲醇合成系统，在原有工艺中增加一条管线，甲醇合成中，新鲜气与水冷反应器气相出口气混合后进入气冷反应器壳程进口，降低水冷反应器的生产负荷，充分发挥水冷、气冷两塔催化剂的低温活性，使两台反应器的催化剂活性尽可能同步衰减，提高整体运行寿命，降低甲醇合成成本。本技术的优点是：(1)本技术提供的甲醇合成系统是在原有甲醇合成基础上，增加一条管线，改进方法简便易行，实施周期短。(2)本技术提供的甲醇合成系统降低了水冷反应器的生产负荷，发挥催化剂的低温活性，提高催化剂使用效能。(3)本技术提供的甲醇合成系统使得水冷、气冷反应器的催化剂活性同步衰减，延长催化剂使用寿命，增强操作弹性。(4)本技术提供的甲醇合成系统延长了催化剂的使用寿命，但是不影响甲醇的合成量，降低合成系统的能耗、节省甲醇生产成本。附图说明图1是本技术提供的甲醇合成系统流程示意图。其中：1—管线；2—循环气支路；3—新鲜气支路；4—新鲜气进气管路；K2001—新鲜气压缩机；K2002—循环气压缩机；R2001—水冷反应器；R2002—气冷反应器。具体实施方式现结合附图对本技术的具体实施过程进行详细的说明。实施例1参见图1，甲醇合成系统，包括新鲜气压缩机K2001、循环气压缩机K2002、气冷反应器R2002和水冷反应器R2001，循环气压缩机K2002的出口通过循环气支路2与气冷反应器R2002的壳程进口连通，水冷反应器R2001的气相出口与气冷反应器R2002的壳程进口相连通，还包括管线1；管线1的一端与新鲜气压缩机K2001一段出口连通，管线1的另一端通过循环气支路2与气冷反应器R2002的壳程进口连通。管线1通过三通接头与新鲜气压缩机K2001一段出口连通。管线1包括两个直管和一个90°弯管，第一个直管的一端与第二个直管的一端通过90°弯管连通，第一个直管的另一端通过三通接头与新鲜气压缩机K2001一段出口连通，第二个直管的另一端与循环气支路2相连通。管线1上设置有闸阀，在甲醇合成催化剂使用初期打开，新鲜气进入合成系统，在甲醇合成催化剂使用末期关闭。甲醇合成系统还包括与新鲜气压缩机K2001的入口相连通的新鲜气进气管路4，新鲜气从新鲜气进气管路4经过新鲜气压缩机K2001通入管线中。具体实施时，两根直管、90°弯头、闸阀以及三通接头的材质必须满足管道应力、管道支撑等设计问题，并给出施工布管图，根据施工图进行布管。实施例2在原有合成工艺中，气冷反应器R2002的最佳工况是：催化剂中期时，气冷反应器R2002入口壳程CO浓度5.0％，气冷反应器催化剂床层热点温度252.9℃；而初始时气冷反应器R2002壳程入口CO浓度2.216％，气冷反应器催化剂床层热点温度234.3℃。根据实施例1增加管线1后形成的甲醇合成系统，通过管线1上的闸阀调节新鲜气的流量，分别计算了在催化剂运行初期，将气冷反应器R2002壳程CO浓度从2.216％提高至3.36％、4.35％、5.0％、6.97％时需要加入含有CO浓度30％的新鲜气量、占新鲜气总量的比例以及气冷的最高温度，结果如表1所示。表1甲醇合成系统新鲜气调节对比从上表可以看出：要将气冷反应器R2002壳程CO浓度从2.216％提高至5.0％，需加入新鲜气36000Nm3/h(其中CO浓度为30％)，此时气冷反应器R2002最高温度为252.9℃，整个甲醇合成系统运行稳定。实施例3根据实施例1增加管线1以及实施例2调节新鲜气的通气量，运行甲醇合成系统，并对甲醇合成系统投入运行后与改造前的工况进行比较。1、全程CO转化率、水冷反应器负荷、气冷反应器负荷，结果如表2所示。表2甲醇合成系统管线投入前后CO转化率、反应负荷对比从上表可得出：(1)随着催化剂的运行时间延长，全程CO转化率在逐步降低，水冷反应器R2001分配负荷比例降低，气冷反应器R2002分配负荷比例增加。(2)新鲜气管线1投入后随着新鲜气管线1流量增加，气冷反应器R2002分配负荷逐步增加。(3)当新鲜气流量达到40000Nm3/h时，水冷反应器R2001分配负荷与气冷反应器R2002分配负荷比例为3:1。2、催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.甲醇合成系统，包括新鲜气压缩机(K2001)、循环气压缩机(K2002)、气冷反应器(R2002)和水冷反应器(R2001)，循环气压缩机(K2002)的出口通过循环气支路(2)与气冷反应器(R2002)的壳程进口相连通，水冷反应器(R2001)的气相出口与气冷反应器(R2002)的壳程进口相连通，其主要特征在于：还包括管线(1)，所述管线(1)的一端与新鲜气压缩机(K2001)一段出口相连通，管线(1)的另一端通过循环气支路(2)与气冷反应器(R2002)的壳程进口相连通。

【技术特征摘要】
1.甲醇合成系统，包括新鲜气压缩机(K2001)、循环气压缩机(K2002)、气冷反应器(R2002)和水冷反应器(R2001)，循环气压缩机(K2002)的出口通过循环气支路(2)与气冷反应器(R2002)的壳程进口相连通，水冷反应器(R2001)的气相出口与气冷反应器(R2002)的壳程进口相连通，其主要特征在于：还包括管线(1)，所述管线(1)的一端与新鲜气压缩机(K2001)一段出口相连通，管线(1)的另一端通过循环气支路(2)与气冷反应器(R2002)的壳程进口相连通。2.根据权利要求1所述甲醇合成系统，其特征在于：所述管线(1)通过三通接头与新鲜气压缩机(K2001)的一段出口相...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙占买，鲁辉，范明智，马飞，李锦，雷甲，席旺才，
申请(专利权)人：兖州煤业榆林能化有限公司甲醇厂，
类型：新型
国别省市：陕西,61