甲醇合成塔、甲醇合成设备及合成方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种甲醇合成塔、甲醇合成设备及合成方法，甲醇合成塔包括：催化段，其用于原料气催化反应；预热段，其设于所述催化段下方，用于原料气与反应产物换热，换热后的原料气输送至所述催化段；冷凝段，其设于所述预热段下方，用于对经所述预热段换热后的反应产物进行冷凝；分离段，其设于所述冷凝段下方，用于对经所述冷凝段冷凝后的反应产物进行气液分离。本发明专利技术实施例提供的甲醇合成塔占地面积小。面积小。面积小。

【技术实现步骤摘要】
甲醇合成塔、甲醇合成设备及合成方法


[0001]本专利技术属于化工设备
，尤其涉及一种甲醇合成塔、甲醇合成设备及合成方法。

技术介绍

[0002]甲醇是一种重要的有机化工原料，也是一种能源替代品。现有的合成气制甲醇技术是：甲醇合成原料气(主要成分是H2、CO和CO2)在催化剂的作用下，反应生成甲醇。该反应是放热而且可逆的。从动力学角度看，升高温度对反应速度有利；而从热力学角度看，则希望反应在较低温度下进行。另一方面，甲醇合成反应是分子减少的反应，升高反应压力有利于反应向生成甲醇的方向进行。但随反应压力的升高，甲醇合成动力消耗随之增大，而且有机杂质生成量增加。
[0003]制备甲醇的设备需要合成塔、换热器、冷凝器以及分离器等。占地面积大，组装不便。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术存在的上述问题，本专利技术实施例的目的在于提供一种甲醇合成塔、甲醇合成设备及合成方法，能够降低占地面积。
[0005]本专利技术实施例采用的技术方案是，一种甲醇合成塔，包括：
[0006]催化段，其设有第一原料气进口、反应产物出口、载热介质进口和载热介质出口，所述载热介质进口用于提供载热介质，以带走反应热；
[0007]预热段，其设于所述催化段下方，所述预热段设有第二原料气进口、原料气出口、反应产物换热进口和反应产物换热出口，所述反应产物换热进口与所述反应产物出口连通，所述第二原料气进口用于提供原料气，所述原料气出口与所述第一原料气进口连接，由所述第二原料气进口进入的原料气与反应产物换热后，输送至所述催化段；
[0008]冷凝段，其设于所述预热段下方，所述冷凝段设有循环水进口、循环水出口、反应产物冷凝进口和反应产物冷凝出口，所述反应产物换热出口与所述反应产物冷凝进口连通，经所述预热段换热后的反应产物在所述冷凝段冷凝；
[0009]分离段，其设于所述冷凝段下方，所述分离段设有反应产物气液进口、气相出口和液相出口，经所述冷凝段冷凝后的反应产物在所述分离段进行气液分离。
[0010]可选实施例中，所述催化段包括列管结构，所述第一原料气进口和所述反应产物出口连通所述催化段的管程，所述载热介质进口和所述载热介质出口分别与所述催化段的壳程连通，所述载热介质进口设于所述催化段的下部，所述载热介质出口设于所述催化段的上部。
[0011]可选实施例中，所述预热段包括列管结构，所述反应产物换热进口和所述反应产物换热出口连接所述预热段的管程，所述第二原料气进口和所述原料气出口分别与所述预热段的壳程连通，所述第二原料气进口设于所述预热段的下部，所述原料气出口设于所述
预热段的上部。
[0012]可选实施例中，所述冷凝段包括列管结构，所述反应产物冷凝进口和所述反应产物冷凝出口连接所述冷凝段的管程，所述循环水进口和所述循环水出口分别与所述冷凝段的壳程连通，所述循环水进口设于所述冷凝段的下部，所述循环水出口设于所述冷凝段的上部。
[0013]第二方面，本专利技术实施例提供了一种甲醇合成设备，包括多个串联的上述任一实施例所述的甲醇合成塔，上级所述甲醇合成塔的气相出口连接下级所述甲醇合成塔的第二原料气进口。
[0014]可选实施例中，所述甲醇合成设备还包括汽包，所述汽包设于出汽包热水管和进汽包蒸汽管，多个所述甲醇合成塔的载热介质进口并联至所述出汽包热水管，多个所述甲醇合成塔的载热介质出口并联至所述进汽包蒸汽管。
[0015]可选实施例中，所述甲醇合成设备还包括循环压缩机，最后一级所述甲醇合成塔的第二原料气进口通过所述循环压缩机连接上一级所述甲醇合成塔的气相出口。
[0016]可选实施例中，最后一级所述甲醇合成塔的气相出口连接所述循环压缩机的输入端，最后一级所述甲醇合成塔的气相出口与所述循环压缩机之间还连接有驰放气管。
[0017]第三方面，本专利技术实施例提供了一种甲醇合成方法，采用上述任一实施例的甲醇合成设备，所述方法包括：
[0018]将原料气送至第一级甲醇合成塔的第二原料气进口，原料气在第一级甲醇合成塔的预热段与催化段产生的反应产物换热升温后，由第一原料气进口进入催化段进行反应；
[0019]经所述预热段换热后的反应产物输送至冷凝段进行冷凝，以使反应生成的甲醇冷凝为液体；
[0020]经所述冷凝段冷凝后的反应产物输送至分离段进行气液分离，其中粗甲醇由分离段的底部输出，未完全反应的原料气输送至下一级甲醇合成塔的预热段，重复上述流程。
[0021]可选实施例中，各级甲醇合成塔中，
[0022]所述催化段的温度为220
‑
260℃，压力为1.5
‑
1.8MPa；
[0023]所述预热段输入的原料气的温度为40℃，输入的反应产物的温度220
‑
260℃高温介质，输出的原料气的温度为190
‑
230℃，输出的反应产物的温度为90
‑
110℃；
[0024]所述冷凝段输出的反应产物的温度不高于40℃。
[0025]与现有技术相比，本专利技术实施例的甲醇合成塔的有益效果在于，本专利技术实施例的甲醇合成塔包括自上而下的依次设置的催化段、预热段、冷凝段和分离段，催化段用于经预热段预热后的原料气进行合成反应，预热段用于催化段反应生成的反应产物与原料气进行换热，以提高原料气的温度，降低反应产物的温度，冷凝段用于对经预热段换热后的反应产物进一步降温，以使反应产物中的甲醇冷凝，分离段用于对冷凝后的反应产物进行气液分离，使粗甲醇产品与未反应气体分离。本专利技术的甲醇合成塔集原料气合成、反应产物与原料气换热、反应产物冷凝和反应产物分离为一身，减少了占地面积，节约能源。
[0026]应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本专利技术。
[0027]本专利技术中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例的甲醇合成塔的结构示意图。
[0029]图2为本专利技术实施例的甲醇合成设备的结构示意图。
[0030]附图标记：
[0031]100
‑
甲醇合成塔；110
‑
催化段；111
‑
第一原料气进口；112
‑
反应产物出口；113
‑
载热介质进口；114
‑
载热介质出口；120
‑
预热段；121
‑ꢀ
第二原料气进口；122
‑
原料气出口；123
‑
反应产物换热进口；124
‑
反应产物换热出口；130
‑
冷凝段；131
‑
循环水进口；132
‑
循环水出口； 133
‑
反应产物冷凝进口；134
‑
反应产物冷凝出口；140
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甲醇合成塔，其特征在于，包括：催化段，其设有第一原料气进口、反应产物出口、载热介质进口和载热介质出口，所述载热介质进口用于提供载热介质，以带走反应热；预热段，其设于所述催化段下方，所述预热段设有第二原料气进口、原料气出口、反应产物换热进口和反应产物换热出口，所述反应产物换热进口与所述反应产物出口连通，所述第二原料气进口用于提供原料气，所述原料气出口与所述第一原料气进口连接，由所述第二原料气进口进入的原料气与反应产物换热后，输送至所述催化段；冷凝段，其设于所述预热段下方，所述冷凝段设有循环水进口、循环水出口、反应产物冷凝进口和反应产物冷凝出口，所述反应产物换热出口与所述反应产物冷凝进口连通，经所述预热段换热后的反应产物在所述冷凝段冷凝；分离段，其设于所述冷凝段下方，所述分离段设有反应产物气液进口、气相出口和液相出口，经所述冷凝段冷凝后的反应产物在所述分离段进行气液分离。2.根据权利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述催化段包括列管结构，所述第一原料气进口和所述反应产物出口连通所述催化段的管程，所述载热介质进口和所述载热介质出口分别与所述催化段的壳程连通，所述载热介质进口设于所述催化段的下部，所述载热介质出口设于所述催化段的上部。3.根据权利要求2所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述预热段包括列管结构，所述反应产物换热进口和所述反应产物换热出口连接所述预热段的管程，所述第二原料气进口和所述原料气出口分别与所述预热段的壳程连通，所述第二原料气进口设于所述预热段的下部，所述原料气出口设于所述预热段的上部。4.根据权利要求3所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述冷凝段包括列管结构，所述反应产物冷凝进口和所述反应产物冷凝出口连接所述冷凝段的管程，所述循环水进口和所述循环水出口分别与所述冷凝段的壳程连通，所述循环水进口设于所述冷凝段的下部，所述循环水出口设于所述冷凝段的上部。5.一种甲醇合成设备，其特征在于，包括多个串联的权利要求1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：石志哲，王灵清，尹天长，李洪玉，马春雁，孔力军，郭俊强，张燕，王海平，
申请(专利权)人：河北金牛旭阳化工有限公司，
类型：发明
国别省市：