一种柔性配置的循环反应系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种柔性配置的循环反应系统，属于化学工程技术领域。本实用新型专利技术的反应系统包括反应单元、冷却单元、分离单元、循环气压缩单元和小循环冷却单元，循环气压缩单元的出口与反应单元及小循环冷却单元的入口相连，分离单元包括依次相连的主分离单元和循环分离单元，主分离单元和循环分离单元的入口均与冷却单元的出口相连、也均与小循环冷却单元的出口相连，二者的出口均与循环气压缩单元的入口相连；循环分离单元出口与主分离单元的入口相连。本实用新型专利技术能够适应环境温度冬夏季候性转换、分离单元在线切换维护、装置压产调峰运行等多变工况下柔性化操作，适应性强、产收率高、能耗低、维护成本低、安全隐患少，经济环保。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性配置的循环反应系统
本技术涉及化学工程
，更具体地说，涉及一种柔性配置的循环反应系统。
技术介绍
在石油化工、煤化工、天然气化工、精细化工及制药等领域中，气液固反应技术及相关设备有着非常广泛的应用。气液固反应是指反应过程中同时存在气、液、固三种不同相态的反应，通常情况下，气液固反应是指以催化剂为固相、反应物为气相、产物为气相（可冷却得到液相）或液相的反应。比如，煤和渣油通过气液固反应把一氧化碳（CO）加成到碳链上形成含羰基油品（液相）的工艺、氢气与一氧化碳（CO）通过气液固反应合成甲醇的工艺、甲醇与一氧化碳（CO）通过气液固反应合成甲酸甲酯的工艺、甲醇与一氧化碳（CO）通过气液固反应合成醋酸的工艺、亚硝酸酯与一氧化碳（CO）通过气液固反应合成草酸二酯的工艺等。在某些情况下，催化剂可以采取液体催化剂（如离子液体催化剂），此时气液固反应变为气液反应。无论采用固体催化剂还是液体催化剂，上述反应的单程反应转化率都不高，通常需要循环反应来提升原料总体转化率。由于气液固反应工艺及装置产生的循环气量大，一般还需要通过压缩单元将循环气压缩后重新送入反应单元来提高原料转化率。但是，气液固反应产生的高温循环气含有不少反应合成的气态粗产品，需要将这些气态粗品转变为液态粗品并加以脱除后，才能进入循环气压缩单元及后续的反应单元。目前，在上述行业领域，国内外不少企业采用的气液固反应及循环气分离的工艺，多为上世纪中下叶的老工艺。这些气液固反应及循环气分离的工艺及装置存在的主要不足在于：1）工艺系统及装置操作弹性空间小，不能适应复杂多变的实际工况，不能稳定达到工艺及装置设计运行负荷；2）循环气分离净化效率低，管线积液和憋压时有发生，工艺及装置长周期运行不流畅；3）循环气压缩单元进气带液明显，故障频发，运行维护费用高；4）能耗高，产收率低。如授权公告号为CN209759341U的中国技术专利公开了一种甲醇合成系统，由分离器、甲醇精脱硫塔、缓冲罐、除蜡器、入塔预热器、板式换热器、甲醇水冷器、甲醇高压分离器、甲醇膨胀槽、甲醇水洗塔、氢回收装置、氢气压缩机、循环压缩机、蒸汽过热器、甲醇合成塔、粗甲醇储槽、二次闪蒸槽、闪蒸气洗涤塔及连接管道组成。该甲醇合成系统在使用时，来自前工序的混合气（主要为H2、CO和CO2混合物)经分离器分离掉气体中夹带的液滴后进入甲醇精脱硫塔，来自甲醇精脱硫塔的混合气、循环压缩机的循环气作为原料气进入进气缓冲罐，然后经入塔预热器预热后进入合成塔，反应产物经入塔预热器换热降温后过除蜡器进入甲醇水冷器，甲醇水冷器冷却后的物流进入甲醇高压分离器，从甲醇高压分离器顶部出来的气体部分进入循环压缩机压缩，经过循环压缩机压缩后用作原料气。该甲醇合成系统虽然也采用了循环反应系统，但是该甲醇合成系统对实际工况的适应能力较脆弱，存在诸如目标产物单程和综合分离净化效率低、循环气容易带液进入下游输送管线及压缩设备造成循环气压缩机频繁喘振安全隐患、目标产物被循环气大量带入合成塔连续形成不少杂质如石蜡等显著弊端，容易导致除蜡器和甲醇高压分离器频繁发生堵塞而使整条生产线被迫停产检修，致使装置开工率低、目标产物选择性低、产收率低，核心反应装置催化剂运行寿命短，装置难以长周期稳定运行达到设计产能。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种柔性配置的循环反应系统，该系统具有显著的适应能力优势、运行稳定安全可靠性优势和运行维护低成本优势。为实现上述目的，本技术提供了如下技术方案：一种柔性配置的循环反应系统，包括依次相连的反应单元、冷却单元、分离单元、循环气压缩单元，所述循环气压缩单元的循环气出口与反应单元的反应入口相连，所述分离单元包括主分离单元和循环分离单元，所述主分离单元的循环气出口与循环分离单元的进料口相连，所述主分离单元的进料口和循环分离单元的进料口均与冷却单元的出料口相连，主分离单元的循环气出口和循环分离单元的循环气出口均与循环气压缩单元的循环气入口相连；循环分离单元的循环气出口与主分离单元的进料口相连。通过采用上述技术方案，循环反应系统中采用了主分离单元和循环分离单元两个分离单元，二者依次相连，且主分离单元和循环分离单元的进料口均与冷却单元的出料口相连，并将二者的循环气出口均与循环气压缩单元的循环气入口相连，在主分离单元和循环分离单元之间相连的管线上、主分离单元和循环分离单元与冷却单元之间相连的管线上、主分离单元和循环分离单元与循环气压缩单元相连的管线上均设置阀门，通过灵活调配，能够根据工况需要实现两个分离单元的串联相连、并联相连或串并联混合相连。二者串联相连时，可以使循环物流携带的液滴、液沫和颗粒物实现高效、精准、深度分离，还能够实现定量分离，可控性更好。而且，这种深度的分离能够满足循环气压缩单元采用国外进口原装精密压缩机组时对循环进气超低残液量的苛刻技术要求，还能够满足国外进口催化剂对循环进气超低产物残液量的苛刻技术要求。二者并联时，可以有效解决循环物流体积流量大幅增加时使常规分离工艺及装备处理能力不能满足需求、分离效率下降等问题。另外，还可以通过对主分离单元和循环分离单元进行切换以实现“一开一备”操作，能够在装置生产线不停车、不停产的情况下实现在线维护更换分离内件，有利于进一步提高生产效率。进一步的，循环分离单元的循环气出口与主分离单元的进料口通过管线相连，并在该管线上也设置有阀门，可以根据工况需要将循环分离单元与冷却单元相连，而将主分离单元连接在循环分离单元的下游，以调配二者的顺序，利用不同类型的分离装置的特点优化分离工艺。还可以将主分离单元与循环分离单元采用混合串并联方式运行，有效解决循环物流体积流量大幅增加、流速过大而引起的液相分散度过高使常规分离工艺及装备处理能力不足、分离效率下降等问题。本技术进一步设置为：所述冷却单元包括粗调温单元和精调温单元，所述粗调温单元的出料口与精调温单元的进料口相连，粗调温单元的出料口和精调温单元的出料口均与分离单元的进料口相连。通过采用上述技术方案，冷却单元中包括了粗调温单元和精调温单元，粗调温单元可以对循环气物流进行粗略降温，把循环气携带的大部分反应产物蒸汽由气相转变为液相。而精调温单元在充分节能降耗的基础上完成对循环气的精细温度调整，充分地把粗调温单元冷却后的循环气携带的剩余反应产物蒸汽深度液化，尽可能彻底地转变为液相，能够解决现有技术中存在的对循环气携带的气态粗产品冷却液化运行不稳定的问题。进一步的，将粗调温单元和精调温单元的出料口均与分离单元的进料口相连，并在粗调温单元与精调温单元之间的管线上以及二者与分离单元相连的管线上均设置阀门，能够调配使粗调温单元和精调温单元在串联模式、混合串并联模式之间切换，如此设置能够针对性地解决工艺装置由于季候性变化而处于夏季高环境温度、循环水温高、换热面积不足导致的循环气冷却不足、反应产物由蒸汽向液相转移不充分的问题，并能够从整体上提升装置运行稳定性。本技术进一步设置为：粗调温单元的出料口与主分离单元的进料口及循环分离单元的进料口均相连。通过采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性配置的循环反应系统，包括依次相连的反应单元（1）、冷却单元、分离单元、循环气压缩单元（8），所述循环气压缩单元（8）的循环气出口与反应单元（1）的反应入口相连，其特征在于：所述分离单元包括主分离单元（6）和循环分离单元（7），所述主分离单元（6）的循环气出口与循环分离单元（7）的进料口相连，所述主分离单元（6）的进料口和循环分离单元（7）的进料口均与冷却单元的出料口相连，主分离单元（6）的循环气出口和循环分离单元（7）的循环气出口均与循环气压缩单元（8）的循环气入口相连；循环分离单元（7）的循环气出口与主分离单元（6）的进料口相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性配置的循环反应系统，包括依次相连的反应单元（1）、冷却单元、分离单元、循环气压缩单元（8），所述循环气压缩单元（8）的循环气出口与反应单元（1）的反应入口相连，其特征在于：所述分离单元包括主分离单元（6）和循环分离单元（7），所述主分离单元（6）的循环气出口与循环分离单元（7）的进料口相连，所述主分离单元（6）的进料口和循环分离单元（7）的进料口均与冷却单元的出料口相连，主分离单元（6）的循环气出口和循环分离单元（7）的循环气出口均与循环气压缩单元（8）的循环气入口相连；循环分离单元（7）的循环气出口与主分离单元（6）的进料口相连。


2.根据权利要求1所述的柔性配置的循环反应系统，其特征在于：所述冷却单元包括粗调温单元（4）和精调温单元（5），所述粗调温单元（4）的出料口与精调温单元（5）的进料口相连，粗调温单元（4）的出料口和精调温单元（5）的出料口均与分离单元的进料口相连。


3.根据权利要求2所述的柔性配置的循环反应系统，其特征在于：粗调温单元（4）的出料口与主分离单元（6）的进料口及循环分离单元（7）的进料口均相连。


4.根据权利要求3所述的柔性配置的循环反应系统，其特征在于：精调温单元（5）的出料口与主分离单元（6）的进料口及循环分离单元（7）的进料口均相连。


5.根据权利要求3或4所述的柔性配置的循环反应系统，其特征在于：所述冷却单元还包括热能回收单元（2），热能回...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗力，王芳，
申请(专利权)人：诺卫能源技术北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11