具有多孔式中心管的合成反应系统及甲醇合成方法技术方案

本发明专利技术公开了一种具有多孔式中心管的合成反应系统，合成反应装置包括反应器壳体，反应器壳体内设置有中心管和合成套管，中心管与合成套管同轴设置，中心管的管壁上设置有多个直径相同的微孔，合成套管的管壁上设置有多个小孔，小孔的直径大于所述微孔的直径，合成套管与反应器壳体之间设置有间隙。与现有技术相比，本发明专利技术合成反应装置甲醇生产能力高，通过合成反应装置内置中心管使合成气径向向心流动，流道较短，压降减少，增加了空速，提高了甲醇产量，催化剂单元区使用小颗粒催化剂，提高了催化剂内表面的利用率，节省了能耗。使用本发明专利技术方法的甲醇合成反应系统整体压降下降了0.1MPa，从而压缩装置能耗也同步降低。

Synthesis Reaction System with Porous Central Tube and Methanol Synthesis Method

The invention discloses a synthetic reaction system with a porous central tube. The synthetic reaction device comprises a reactor shell. The reactor shell is equipped with a central tube and a synthetic sleeve. The central tube and the synthetic sleeve are coaxially arranged. There are several microholes with the same diameter on the wall of the central tube, and there are many microholes on the wall of the synthetic sleeve. The diameter of the microholes is larger than that of the microholes. The diameter of the synthetic casing is provided with a gap between the synthetic casing and the reactor shell. Compared with the existing technology, the methanol production capacity of the synthesis reaction device of the present invention is high. The synthetic gas flows radially centripetally through the built-in central pipe of the synthesis reaction device, the flow passage is shorter, the pressure drop is reduced, the space velocity is increased, the methanol production is increased, and the small particle catalyst is used in the catalyst unit area, the utilization rate of the inner surface of the catalyst is increased, and the energy consumption is saved. The overall pressure drop of the methanol synthesis reaction system using the method of the invention decreases by 0.1 MPa, thereby simultaneously reducing the energy consumption of the compression device.

【技术实现步骤摘要】
具有多孔式中心管的合成反应系统及甲醇合成方法
本专利技术涉及一种具有多孔式中心管的合成反应系统及甲醇合成方法，属于甲醇生产领域。
技术介绍
甲醇是一种燃烧性能良好的清洁燃料，可直接用作汽车燃料，也可与汽油掺合使用，同时甲醇也是一种重要的有机化工原料，是碳一化工的重要产品。目前在甲醇生产系统中，系统生产负荷保持在105％运行，由于合成塔内压差的限制，使得系统生产负荷难以继续提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种具有多孔式中心管的合成反应系统及甲醇合成方法，能够改善合成反应装置的压差，提高系统生产负荷，提高甲醇生产量。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：一种具有多孔式中心管的合成反应系统，包括合成反应装置、热交换装置、水冷装置、甲醇分离装置、循环加压装置和油分离装置，合成反应装置与热交换装置连接，热交换装置与水冷装置连接，水冷装置与甲醇分离装置连接，甲醇分离装置与循环加压装置连接，循环加压装置与油分离装置连接，油分离装置与合成反应装置连接；经净化的合成气进入合成反应装置，在合成反应装置的反应器壳体内进行甲醇合成反应，甲醇合成反应产生的高温反应气进入热交换装置，高温反应气在热交换装置中与低温混合气进行换热，与低温混合气换热后的气体进入水冷装置，在水冷装置中进行冷却降温以冷凝出甲醇，冷凝出甲醇和水的气液混合物进入甲醇分离装置分离出粗甲醇，然后将粗甲醇输送至精馏系统制取精甲醇。在甲醇分离装置中分离出粗甲醇和水的未反应气体，一部分进入循环加压装置后通过油分离装置再次进入合成反应装置，以循环利用，一部分作为驰放气通过设置在甲醇分离装置和循环加压装置之间的排气管排出。合成反应装置包括反应器壳体，反应器壳体内设置有中心管和合成套管，中心管与合成套管同轴设置，中心管的管壁上设置有多个直径相同的微孔，合成套管的管壁上设置有多个小孔，小孔的直径大于所述微孔的直径，合成套管与反应器壳体之间设置有间隙。在合成套管的管壁上设置有小孔的目的是将通过中心管壁厚通道、瓷球床层的甲醇合成净化气扩散进入催化剂床层发生化学反应并放热；设置有小孔的合成套管可以作为不锈钢丝网，用于固定中心管外壁与合成催化剂之间的惰性磁球，即将惰性磁球固定在中心管与列管束之间的催化单元区。微孔的尺寸比小孔更小一些，微孔是控制阻力降的关键所在，小孔能够保证惰性磁球受气流冲刷不能穿过套管与催化剂混合影响反应效果即可，不过也有隔热保护中心管微孔烧结堵塞的作用。前述的一种具有多孔式中心管的合成反应系统中，还包括气液分离器、压缩装置、净化预热器、锅炉水增加泵和合成气净化槽；所述气液分离器与压缩装置连接，压缩装置与净化预热器连接，净化预热器与合成气净化槽连接，所述锅炉水增加泵设置在净化预热器与合成气净化槽之间的分支管路上；合成气进入气液分离器进行气液分离，经气液分离的合成气进入压缩装置压缩增压至7.91MPaG，合成气净化预热器用于加热经压缩增压后的合成气,在合成气进入合成气净化槽之前通过锅炉水增压泵向加热后的合成气中加入锅炉水，以分解加热后的合成气中残余的微量有机硫，然后再将去除有机硫的合成气通入合成气净化槽中，利用合成气净化槽中装填的含有矾土的氧化锌催化剂来脱除去除了有机硫的合成气中微量的无机硫，使净化后合成气中的硫含量小于50ppb。前述的一种具有多孔式中心管的合成反应系统中，所述合成套管和中心管之间设置有催化单元区。前述的一种具有多孔式中心管的合成反应系统中，所述反应器壳体的底部设置有进气口，反应器壳体的顶部设置有蒸汽出口，反应器壳体的侧壁上设置有第一出口和第二出口。蒸汽出口用于排出反应热蒸汽。前述的一种具有多孔式中心管的合成反应系统中，所述中心管管壁上的微孔直径为1.8mm～2.4mm。前述的一种具有多孔式中心管的合成反应系统中，所述中心管管壁上相邻两个微孔之间的间距为10mm～14mm。前述的一种具有多孔式中心管的合成反应系统中，所述中心管的管壁上设置有180000～220000个圆形微孔。为了控制中心管的阻力降在30KPa之内，微孔数量最多可以设置为220000个。前述的一种具有多孔式中心管的合成反应系统中，所述中心管上的开孔面积为550000mm2～680000mm2。为了控制中心管的阻力降在30KPa之内，将开孔面积限制在550000mm2～680000mm2之内。前述的一种具有多孔式中心管的合成反应系统中，所述合成反应装置的反应温度为180℃～330℃、反应压力为5.0MPa～12.0MPa。本专利技术中心管的开孔数量和开孔面积更加合理，能够有效降低合成反应装置的阻力降，提高合成反应装置合成甲醇的能力，提高甲醇合成的产量。一种甲醇合成方法，包括合成气通过合成反应装置的进气口进入中心管，通过中心管管壁上多个直径相同的微孔径向辐射流入催化单元区，在催化单元区进行甲醇合成反应。与现有技术相比，本专利技术合成反应装置甲醇生产能力高，通过合成反应装置内置的中心管使合成气通过开设的微孔径向向心流动，中心管壁厚为10mm～15mm，开设微孔形成的流道较短，压降减少，增加了空速，提高了甲醇产量，催化剂单元区使用小颗粒催化剂，提高了催化剂内表面的利用率，节省了能耗；本专利技术中心管上的开孔数和开孔面积更加合理，中心管的压差可稳定控制在30～40kpa之间，使合成反应装置的阻力降达到了最理想范围，本专利技术系统的精甲醇瞬时产量可达到275t/h；通过增加中心管的开孔数量、增大开孔面积，使本专利技术合成反应装置的进气口和蒸汽出口之间的压差可降至30kPa左右；合成反应装置催化单元区的床层温度分布相对均匀(由于阻力降下降，可以看作通过单位体积催化剂的气量在一定程度上适当增加，催化剂床层死点减少，床层温度分布会相对均匀)，局部高温热点得到有效控制。本专利技术系统生产负荷可达116％。使用本专利技术方法的甲醇合成反应系统整体压降下降了0.1MPa，从而压缩装置能耗也同步降低。附图说明图1是本专利技术的合成反应装置的结构示意图；图2是本专利技术的系统的工作流程图。附图标记：1-第一出口，101-气液分离器，102-压缩装置，103-净化预热器，104-锅炉水增加泵，105-合成气净化槽，106-分支管路，2-第二出口，201-合成反应装置，202-热交换装置，203-水冷装置，204-甲醇分离装置，205-循环加压装置，206-油分离装置，3-蒸汽出口，4-反应器壳体，401-中心管，402-合成套管，403-催化单元区，404-间隙，405-进气口，4011-微孔，4021-小孔。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。具体实施方式本专利技术的实施例1：一种具有多孔式中心管的合成反应系统，包括合成反应装置201、热交换装置202、水冷装置203、甲醇分离装置204、循环加压装置205和油分离装置206，所述合成反应装置201与热交换装置202连接，所述热交换装置202与水冷装置203连接，所述水冷装置203与甲醇分离装置204连接，所述甲醇分离装置204与循环加压装置205连接，所述循环加压装置205与油分离装置206连接，油分离装置206与合成反应装置201连接；其中，合成反应装置201包括反应器壳体4，所述反应器壳体4内设置有中心管401和合成套管402，所述中心管401与合成套管4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多孔式中心管的合成反应系统，其特征在于，包括合成反应装置(201)、热交换装置(202)、水冷装置(203)、甲醇分离装置(204)、循环加压装置(205)和油分离装置(206)，所述合成反应装置(201)与热交换装置(202)连接，所述热交换装置(202)与水冷装置(203)连接，所述水冷装置(203)与甲醇分离装置(204)连接，所述甲醇分离装置(204)与循环加压装置(205)连接，所述循环加压装置(205)与油分离装置(206)连接，所述油分离装置(206)与合成反应装置(201)连接；所述合成反应装置(201)包括反应器壳体(4)，所述反应器壳体(4)内设置有中心管(401)和合成套管(402)，所述中心管(401)与合成套管(402)同轴设置，所述中心管(401)的管壁上设置有多个直径相同的微孔(4011)，所述合成套管(402)的管壁上设置有多个小孔(4021)，所述小孔(4021)的直径大于所述微孔(4011)的直径，所述合成套管(402)与反应器壳体(4)之间设置有间隙(404)。

【技术特征摘要】
1.一种具有多孔式中心管的合成反应系统，其特征在于，包括合成反应装置(201)、热交换装置(202)、水冷装置(203)、甲醇分离装置(204)、循环加压装置(205)和油分离装置(206)，所述合成反应装置(201)与热交换装置(202)连接，所述热交换装置(202)与水冷装置(203)连接，所述水冷装置(203)与甲醇分离装置(204)连接，所述甲醇分离装置(204)与循环加压装置(205)连接，所述循环加压装置(205)与油分离装置(206)连接，所述油分离装置(206)与合成反应装置(201)连接；所述合成反应装置(201)包括反应器壳体(4)，所述反应器壳体(4)内设置有中心管(401)和合成套管(402)，所述中心管(401)与合成套管(402)同轴设置，所述中心管(401)的管壁上设置有多个直径相同的微孔(4011)，所述合成套管(402)的管壁上设置有多个小孔(4021)，所述小孔(4021)的直径大于所述微孔(4011)的直径，所述合成套管(402)与反应器壳体(4)之间设置有间隙(404)。2.根据权利要求1所述的一种具有多孔式中心管的合成反应系统，其特征在于，还包括气液分离器(101)、压缩装置(102)、净化预热器(103)、锅炉水增加泵(104)和合成气净化槽(105)；所述气液分离器(101)与压缩装置(102)连接，压缩装置(102)与净化预热器(103)连接，净化预热器(103)与合成气净化槽(105)连接，所述锅炉水增加泵(104)设置在净化预热器(103)与合成气净化槽(105)之间的分支管路(106)上。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜殿臣，周永涛，谭井坤，孙宗礼，李峻，程升，杜鹏翔，佟黎明，周明，张宏宇，刘长伟，董鑫，张冬冬，胡炳旭，李树文，聂继辉，
申请(专利权)人：中煤陕西榆林能源化工有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61