一种基于热高分工艺的合成气制甲醇产物的分离方法及装置制造方法及图纸

技术编号:21132021 阅读:35 留言:0更新日期:2019-05-18 02:23
本发明专利技术提出一种基于热高分工艺的合成气制甲醇产物的分离方法及装置,甲醇合成反应器的反应产物首先进入中压蒸汽发生器和甲醇合成反应器进出料换热器换热冷却,在高压高温罐中进行气液分离,气相经过换热冷却后进入高压低温罐进一步冷凝分离出氢和一氧化碳进行循环,液相经过液力透平降压后进入低压低温罐;高压高温分离罐的液相进行减压后,进入低压高温罐进行气液分离,气相经冷却器冷却后进入低压低温罐,液相则为甲醇产品。本发明专利技术适用于合成气制甲醇产物的气液分离,在不影响循环氢和一氧化碳纯度、甲醇收率的情况下,避免了产物直接冷却到较低温度,可产生蒸汽,并通过热输出显著降低后续流程的能耗,较显著降低了产物分离部分的冷却负荷。

A Separation Method and Device for Methanol Production from Synthetic Gas Based on Thermal High Separation Process

The present invention provides a method and device for separating methanol products from syngas based on high thermal separation process. The reaction products of methanol synthesis reactor first enter the medium pressure steam generator and the feed-in and feed-out heat exchanger of methanol synthesis reactor for heat exchange cooling, gas-liquid separation in high pressure and high temperature tank, and gas phase is further condensed into high pressure and low temperature tank after heat exchange cooling to separate hydrogen and oxygen. Carbon is recycled, liquid phase enters low-pressure cryogenic tank after pressure reduction by hydraulic turbine; liquid phase of high-pressure and high-temperature separator enters low-pressure and high-temperature tank for gas-liquid separation after pressure reduction; gas phase enters low-pressure cryogenic tank after cooling by cooler, and liquid phase is methanol product. The present invention is suitable for the gas-liquid separation of methanol products from syngas. Without affecting the purity of circulating hydrogen and carbon monoxide and the yield of methanol, it avoids the direct cooling of the products to a lower temperature and can generate steam. The energy consumption of subsequent processes is significantly reduced through heat output, and the cooling load of the product separation part is significantly reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种基于热高分工艺的合成气制甲醇产物的分离方法及装置
本专利技术属于合成气制甲醇工艺过程甲醇合成反应产物分离
,特别涉及甲醇合成产物甲醇分离的热高分分离方法。
技术介绍
甲醇作为大宗化学品,其在碳一化工领域中的作用尤为重要。特别是随甲醇制烯烃工艺的成功开发和应用,甲醇的用量在不断增加中。在甲醇合成的流程中,合成压力在7~10MPa之间,反应温度在210~280℃之间,此时反应后的产物均为气态,为了分离出甲醇,目前国内的甲醇合成装置在生产或设计中,反应产物通过换热器对合成气进行预热后再经水冷器冷却至40℃左右,再进行气液分离。上述流程中,存在以下问题:(1)甲醇反应塔出来的产物的温度较高,直接冷却到40℃左右,其中冷却负荷较大;(2)原流程将甲醇液相进行直接减压,造成能量的浪费。因此,有必要开发一种可以减小冷却负荷和减压能量浪费的工艺。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题,本专利技术提出一种基于热高分工艺的合成气制甲醇产物的分离方法及装置,根据甲醇合成分离部分的工艺特点,采用热高分工艺处理甲醇合成产物,减少了冷却负荷并且回收高压液相的能量。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:一种基于热高分工艺的合成气制甲醇产物的装置,包括甲醇合成反应器进出料换热器、甲醇合成反应器、蒸汽发生器、高压高温罐、第一水冷器、高压低温罐、第一液力透平、低压低温罐、第二液力透平、低压高温罐、第二水冷器、循环氢压缩机;其中,甲醇合成反应器进出料换热器出口与甲醇合成反应器入口连接,甲醇合成反应器出口与蒸汽发生器入口连接,蒸汽发生器出口与甲醇合成反应器进出料换热器入口连接,甲醇合成反应器进出料换热器出口与高温高压罐连接,高压高温罐气相出口与第一水冷器入口连接,第一水冷器出口与高压低温罐入口连接,高压高温罐液相出口与第二液力透平入口连接,第二液力透平出口与低压高温罐连接;高压低温罐气相出口与循环氢压缩机入口连接,高压低温罐液相出口与第一液力透平入口连接,第一液力透平出口与低压低温罐入口连接;低压高温罐气相出口与第二水冷器入口连接,第二水冷器出口与低压低温罐入口连接,低压高温罐液相出口与产品出料管道入口连接;循环氢压缩机出口与进料合成气相连接。按上述方案,进料的合成气与甲醇合成反应器进出料换热器入口连接。按上述方案,低压低温罐气相出口与火炬管道连接,低压低温罐液相出口与出料管道连接。本专利技术还提供一种合成气制甲醇产物的分离方法,具体包括如下步骤:1)压力为7~10MPa,温度为45~65℃的合成气经甲醇合成反应器进出料换热器预热后在甲醇合成反应器中进行反应;2)甲醇合成反应器中的反应产物与依次经蒸汽发生器和甲醇合成反应器进出料换热器降温至85~130℃,且产生1.0MPa中压蒸汽,进入高压高温罐中进行气液分离,气相经第一水冷器降温至75~90℃后进入高压低温罐;液相经第二液力透平降压至0.3~0.5MPa,进入低压高温罐;3)高压低温罐的气相经循环氢压缩机压缩进行循环,液相经第一液力透平降压至0.3~0.5MPa,进入低压低温罐;4)低压高温罐气相经第二水冷器降温至35~45℃后进入低压低温罐,其底部液相则为甲醇产品;5)低压低温罐气相并入火炬管道,液相则为甲醇产品。按上述方案,所述高压高温罐压力在7~10MPa之间,温度在85~130℃之间。按上述方案,所述高压低温罐压力在7~10MPa,温度在75~85℃之间。按上述方案,所述低压高温罐压力在0.3~0.5MPa,温度在85~130℃之间。按上述方案,所述低压低温罐压力在0.3~0.5MPa,温度在75~85℃之间。与现有技术相比,本专利技术具有如下有益效果:本专利技术在不影响循环氢和一氧化碳纯度、甲醇收率的情况下,避免了产物直接冷却到较低温度,显著降低装置后续流程的能耗,同时降低了产物分离部分的冷却负荷,且产生1.0MPa中压蒸汽;而且,避免了直接减压过程中所造成的能量浪费,有效回收了高压液相中的能量。附图说明图1为基于热高分工艺的合成气制甲醇产物的分离方法流程图。其中,1–甲醇合成反应器进出料换热器,2–甲醇合成反应器,3–蒸汽发生器,4–高压高温罐,5–第一水冷器,6–高压低温罐,7–第一液力透平,8–低压低温罐,9–第二液力透平,10–低压高温罐,11–第二水冷器,12–循环氢压缩机,13–进料合成气;14–产品出料管道;15–火炬管道。具体实施方式为了更好地理解本专利技术,下面结合附图及实施例进一步阐明本专利技术的内容,但本专利技术不仅仅局限于下面的实施例。实施例1本实例以150万吨/年煤制甲醇为例。如图1所示,一种基于热高分工艺的合成气制甲醇产物的装置,包括甲醇合成反应器进出料换热器(1)、甲醇合成反应器(2)、蒸汽发生器(3)、水冷器(5、11)、液力透平(7、9)、高压高温罐(4)、高压低温罐(6)、低压高温罐(10)、低压低温罐(8)、循环氢压缩机(12);其中,进料的合成气(13)与甲醇合成反应器进出料换热器(1)入口连接,甲醇合成反应器进出料换热器(1)出口与甲醇合成反应器(2)入口连接,甲醇合成反应器(2)出口与蒸汽发生器(3)入口连接,蒸汽发生器(3)出口与甲醇合成反应器进出料换热器(1)入口连接,甲醇合成反应器进出料换热器(1)出口与高温高压罐(4)连接,高压高温罐(4)气相出口与第一水冷器(5)入口连接,第一水冷器(5)出口与高压低温罐(6)入口连接,高压高温罐(4)液相出口与第二液力透平(9)入口连接,第二液力透平(9)出口与低压高温罐(10)入口连接;高压低温罐(6)气相出口与循环氢压缩机(12)连接,高压低温罐(6)液相出口与第一液力透平(7)入口连接,第一液力透平(7)出口与低压低温罐(8)入口连接;低压高温罐(10)气相出口与第二水冷器(11)入口连接,第二水冷器(11)出口与低压低温罐(8)入口连接,低压高温罐(10)液相出口与出料管道(14)连接;低压低温罐(8)气相出口与火炬管道(15)连接,低压低温罐(8)液相出口与出料管道(14)连接;循环氢压缩机(12)出口与进料合成气(1)相连接。利用上述装置,以150万吨/年甲醇合成为例,具体说明分离甲醇合成产物的方法,包括如下步骤:1)压力7MPa,温度为40℃的合成气(13)(组成见表1)经甲醇合成反应器进出料换热器(1)预热后在甲醇合成反应器(2)中进行反应;2)甲醇合成反应器(2)中的反应产物依次与蒸汽发生器(3)和进料换热后,温度降至120℃,且产生1.0MPa中压蒸汽,进入高压高温罐(4)中进行气液分离,气相经水冷器(5)降温至85℃后进入高压低温罐(6),进一步冷凝分离氢和一氧化碳,分离出来的氢和一氧化碳进行循环;高压高温罐(4)的液相经液力透平(9)降压至0.4MPa,进入低压高温罐(10)进行气液分离;3)高压低温罐(6)的气相经循环氢压缩机(12)压缩进行循环,液相经液力透平(7)降压至0.4MPa,进入低压低温罐(8);4)低压高温罐(10)气相经水冷器(11)降温至40℃后进入低压低温罐(8)进行气液分离,其底部液相则为甲醇产品。5)低压低温罐(8)气相并入火炬管网,液相则为甲醇产品。在上述步骤中,高压高温罐(4)压力在7MPa,温度在120℃;高压低温罐(6)压力在7MPa,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于热高分工艺的合成气制甲醇产物的分离装置,其特征在于包括甲醇合成反应器进出料换热器、甲醇合成反应器、蒸汽发生器、高压高温罐、第一水冷器、高压低温罐、第一液力透平、低压低温罐、第二液力透平、低压高温罐、第二水冷器、循环氢压缩机;其中,甲醇合成反应器进出料换热器出口与甲醇合成反应器入口连接,甲醇合成反应器出口与蒸汽发生器入口连接,蒸汽发生器出口与甲醇合成反应器进出料换热器入口连接,甲醇合成反应器进出料换热器出口与高温高压罐连接,高压高温罐气相出口与第一水冷器入口连接,第一水冷器出口与高压低温罐入口连接,高压高温罐液相出口与第二液力透平入口连接,第二液力透平出口与低压高温罐连接;高压低温罐气相出口与循环氢压缩机入口连接,高压低温罐液相出口与第一液力透平入口连接,第一液力透平出口与低压低温罐入口连接;低压高温罐气相出口与第二水冷器入口连接,第二水冷器出口与低压低温罐入口连接,低压高温罐液相出口与产品出料管道入口连接;循环氢压缩机出口与进料合成气相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于热高分工艺的合成气制甲醇产物的分离装置,其特征在于包括甲醇合成反应器进出料换热器、甲醇合成反应器、蒸汽发生器、高压高温罐、第一水冷器、高压低温罐、第一液力透平、低压低温罐、第二液力透平、低压高温罐、第二水冷器、循环氢压缩机;其中,甲醇合成反应器进出料换热器出口与甲醇合成反应器入口连接,甲醇合成反应器出口与蒸汽发生器入口连接,蒸汽发生器出口与甲醇合成反应器进出料换热器入口连接,甲醇合成反应器进出料换热器出口与高温高压罐连接,高压高温罐气相出口与第一水冷器入口连接,第一水冷器出口与高压低温罐入口连接,高压高温罐液相出口与第二液力透平入口连接,第二液力透平出口与低压高温罐连接;高压低温罐气相出口与循环氢压缩机入口连接,高压低温罐液相出口与第一液力透平入口连接,第一液力透平出口与低压低温罐入口连接;低压高温罐气相出口与第二水冷器入口连接,第二水冷器出口与低压低温罐入口连接,低压高温罐液相出口与产品出料管道入口连接;循环氢压缩机出口与进料合成气相连接。2.一种基于热高分工艺的合成气制甲醇产物的分离装置,其特征在于进料合成气与甲醇合成反应器进出料换热器入口连接。3.一种基于热高分工艺的合成气制甲醇产物的分离装置,其特征在于低压低温罐气相出口与火炬管道连接,低压低温罐液相出口与产品出料管道连接...

【专利技术属性】
技术研发人员:雷杨范中宇周宇航曹琳颜家保韩军
申请(专利权)人:武汉科技大学
类型:发明
国别省市:湖北,42

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