一种节能的甲醇合成工艺和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种节能的甲醇合成工艺和装置。所述的甲醇合成工艺将原料气预热后进入甲醇合成塔，在触媒的作用下，一氧化碳、二氧化碳和氢气反应生成甲醇；合成产物经进料预热器与原料气热交换后，进入取热器，至75

【技术实现步骤摘要】
一种节能的甲醇合成工艺和装置


[0001]本专利技术属于合成气制甲醇
，具体涉及一种节能的甲醇合成工艺和装置。

技术介绍

[0002]合成气制甲醇是将上游装置提供的原料合成气预热到180℃以上进入甲醇合成塔即反应器，在触媒的作用下，一氧化碳、二氧化碳和氢气反应生成甲醇，反应器流出的高温合成产物气体与原料气热交换后，合成产物再经过空(水)冷换热器降温冷凝，将甲醇凝液气液分离后，循环气进行压缩后循环至反应器，液体甲醇减压至低压闪蒸槽后，送入甲醇预精馏系统，在甲醇精馏工艺中，通过塔釜通入蒸汽使甲醇在预精馏塔内经过多次气化、冷凝传质后，塔顶得到甲醇产品。
[0003]甲醇合成工艺中，合成塔出口物料与原料气换热后温度一般在90
‑
130℃，直接用空(水)冷换热器降温冷凝，再减压后进行甲醇精馏。在精馏系统中再通过蒸汽把甲醇气化，进行精馏提纯。
[0004]合成塔进料换热后，经过反应从合成塔出口流出的合成产物的运行状态：
[0005]组成温度℃压力MPa气相甲醇含量％水冷后温度℃循环气、甲醇、水90
‑
1303
‑
85
‑
2035
[0006]甲醇预精馏塔运行状态：
[0007]组成温度℃压力MPa塔釜甲醇含量％甲醇、水、不凝气70
‑
800.01
‑
0.180％左右
[0008]现有的甲醇合成系统运行过程中，合成塔出口热量没有合理利用，消耗大量冷却水冷却的甲醇需要在精馏装置再次加热。合成装置消耗大量循环冷却水，精馏装置又消耗大量蒸汽；另外合成系统属于高压，精馏为低压系统，合成生产过程中粗甲醇的势能没有充分利用。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种节能的甲醇合成工艺，解决甲醇生产工艺中合成系统和精馏系统在温度和压力上存在不匹配所导致的能耗问题，将甲醇合成产生的高温、高压合成产物包含的热能和势能加以充分利用，降低甲醇合成的能源消耗，起到节能增效的效果。
[0010]本专利技术的另一目的是提供一种实现上述工艺的节能的甲醇合成装置。
[0011]为实现上述专利技术目的，采用如下技术方案：
[0012]一种节能的甲醇合成工艺，其特征在于，合成气与循环气组成的原料气预热后进入甲醇合成塔，在触媒的作用下，一氧化碳、二氧化碳和氢气反应生成甲醇；甲醇合成塔流出的合成产物经进料预热器与原料气热交换后，进入取热器降温冷凝，至75
‑
85℃进入第一气液分离器进行第一次气液分离，气相物料进入冷却器降温冷凝，至40℃以下进入第二气液分离器进行第二次气液分离，气相物料作为循环气经压缩后返回甲醇合成塔；第一次、第
二次气液分离后的液相物料混合后进入透平泵，减压后的液相物料送入预精馏塔精馏提纯，透平泵输出机械功。
[0013]进一步地，预热后进入甲醇合成塔的原料气的温度为180℃以上；优选地，温度为190
‑
200℃。
[0014]优选地，甲醇合成塔中合成反应的反应压力为7
‑
8MPa。
[0015]优选地，合成产物经进料预热器热交换后，进入取热器前其温度降低至90
‑
150℃，更优选110
‑
150℃。
[0016]进一步地，第一次气液分离的温度为75
‑
85℃，优选78
‑
82℃；压力为3.9
‑
7.9MPa。第二次气液分离的温度为40℃以下，优选30
‑
40℃；压力为3.85
‑
7.85MPa。
[0017]优选地，所述的取热器作为ORC发电机组的工质换热器，通过ORC低温余热利用技术，将甲醇合成塔流出的合成产物余热转换成电能。
[0018]进一步地，液相物料经透平泵减压后进入第三气液分离器，气液分离后第三气液分离器顶部气相从预精馏塔上部进料，液相从预精馏塔下部进料。
[0019]优选地，所述的第三气液分离器的压力为0.3
‑
0.5MPa。
[0020]本专利技术还涉及一种节能的甲醇合成装置，包括甲醇合成塔和预精馏塔，其特征在于，原料气经过进料预热器热交换后进入甲醇合成塔，甲醇合成塔出口连接进料预热器，合成产物经进料预热器热交换后，进入取热器，所述取热器连接第一气液分离器，所述第一气液分离器的气相出口连接冷却器，所述冷却器连接第二气液分离器，所述第二气液分离器的气相出口经循环气压缩机连接至甲醇合成塔；第一、第二气液分离器的液相出口汇合后连接透平泵，所述透平泵连接第三气液分离器，所述第三气液分离器的气相出口连接预精馏塔上部进料口，液相出口连接预精馏塔下部进料口。
[0021]优选地，所述装置还包括ORC机组，所述ORC机组以所述取热器为工质换热器。
[0022]本专利技术的甲醇合成装置，通过合成塔预热器后的取热器，使得合成产物温度降至约80℃，降温冷凝后进入第一气液分离器进行第一次气液分离，液相粗甲醇有较高的温度，同时回收高温合成产物的部分热量，优选通过ORC机组回收发电，ORC机组流程为：合成产物进入工质蒸发器，蒸发器中汽化工质推动汽轮机发电减压，减压后工质与工质泵出口液相工质换热，再最终用循环水冷却为液态工质，液态工质用泵加压后先和水冷前气相工质换热，接着用蒸发器出口的合成产物二次加热工质后，工质进入蒸发器完成循环，合成产物经过两次工质换热后进入第一气液分离器。
[0023]第一气液分离器的气相物料进入冷却器，再次降温至40℃以下的较低温度，进入第二气液分离器第二次气液分离，低至40℃以下可满足循环气中甲醇冷凝的要求。第一气液分离器内约80℃甲醇和第二气液分离器内40℃以下低温甲醇混合后进入透平泵，输出机械功，通过带动甲醇精馏中回流泵、进料泵等的形式回收能量，压力降低后粗甲醇经过第三气液分离器后，气、液相分两路进入预精馏塔进行精馏提纯。
[0024]有益效果：本专利技术的甲醇合成工艺和装置，通过高、低不同温度的两次降温冷凝，和两次高压气液分离，实现对甲醇反应热的分级利用。取热器和冷却器两次热交换，控制产物在75
‑
85℃和40℃以下两段温度范围，温度梯度合理，在满足循环气分离要求的同时，提高粗甲醇精馏的初始温度，降低甲醇精馏的蒸汽消耗；90
‑
130℃的合成产物中含有大量的甲醇潜热，通过增加ORC的换热装置，还可以增加电力输出；高温下气液分离可以降低合成
装置的冷却水消耗，高压气液分离结合透平泵，能够输出机械功，从而节约电力输入。所述工艺和装置能充分利用合成产物的余热和势能，实现蒸汽、循环水和电能的节约。具体包括以下优点：
[0025]1、合成产物通过取热器换热降温，可以回收热量，特别是大量的甲醇潜热，或采用ORC技术发电；同时减少了合成产物冷凝的循环冷却水的用量；
[0026]2、取热器和第一气液分离器，实现了合成产物高温下的第一次气液分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节能的甲醇合成工艺，其特征在于，合成气与循环气组成的原料气预热后进入甲醇合成塔(2)，在触媒的作用下，一氧化碳、二氧化碳和氢气反应生成甲醇；甲醇合成塔(2)流出的合成产物经进料预热器(4)与原料气热交换后，进入取热器(6)降温冷凝，至75
‑
85℃进入第一气液分离器(7)进行第一次气液分离，气相物料进入冷却器(8)降温冷凝，至40℃以下进入第二气液分离器(9)进行第二次气液分离，气相物料作为循环气经压缩后返回甲醇合成塔(2)；第一次、第二次气液分离后的液相物料混合后进入透平泵(10)，减压后的液相物料送入预精馏塔(12)精馏提纯，透平泵(10)输出机械功。2.根据权利要求1所述的甲醇合成工艺，其特征在于，预热后进入甲醇合成塔(2)的原料气的温度为190
‑
200℃，合成反应的反应压力为7
‑
8MPa。3.根据权利要求1所述的甲醇合成工艺，其特征在于，合成产物经进料预热器(4)热交换后，进入取热器(6)前的温度为90
‑
150℃。4.根据权利要求1所述的甲醇合成工艺，其特征在于，第一次气液分离的温度为78
‑
82℃；压力为3.9
‑
7.9MPa。5.根据权利要求1所述的甲醇合成工艺，其特征在于，第二次气液分离的温度为30
‑
40℃；压力为3.85
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：纪涛，陈强，单体锋，朱铭，吴一博，陈本玉，孙娅欣，宋其桥，
申请(专利权)人：南京诚志清洁能源有限公司，
类型：发明
国别省市：