甲醇合成系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种甲醇合成系统及方法。其中，该甲醇合成系统，包括：气固相催化反应器，设置有反应气入口和反应生成气出口，锅炉给水入口和副产蒸汽出口，分离器，侧壁上设置有反应生成气入口，底部设置有液相输出管，顶部设置有循环气出口，反应生成气入口与气固相催化反应器的反应生成气出口相通；分离器的循环气出口与冷凝器相连，冷凝器的循环气排出口与气固相催化反应器的反应气入口相通。应用本发明专利技术的技术方案，分离器与冷凝器相连通，即离开分离器的循环气并没有像现有技术那样与合成气混合，而是进入冷凝器进行降温，分离出部分甲醇，从而有利于减少在合成甲醇过程中蜡质的形成，同时也有利于保持甲醇产量的稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工合成
，具体而言，涉及ー种。
技术介绍
在化工生产过程中，常常因为合成反应器催化剂床层温度不均、反应温度过高、或过反应温度过低等反应器催化剂床层温度不易控制的因素导致副产物过多。对于由加压下甲胺、甲醚、甲醇合成、氨合成和CO变换这类气固相放热催化反应，随着反应的进行，不断放出的反应热使催化剂床层温度提高。为了减少副产物和提高反应器的效率，需要把反应热移出以使反应温度处于ー个合理的范围。在エ业反应器中曾广为 使用的ー种是多段绝热反应，ニ段之间用原料气激冷来降低反应气温度，这种反应器因原料气激冷时在降低反应气温度的同时也降低了反应物浓度，影响了合成效率。另ー种用于甲醇合成的Lurgi公司的列管式反应器，在壳体中有上下管板间的多根圆管，管中装有催化剂，原料气从上部进气ロ进入分布到各管中，在管内装触媒层中合成甲醇，管间侧面进水。反应管被管外沸腾水连续移出热量，产生蒸汽由侧面管出，反应气由底部出气管出塔，该塔温差小，但触媒装填系数小。另ー种DAVY公司开发的甲醇合成技术，其合成反应器结构示意图如图I所示，催化剂装填在反应器100’的壳侧，换热管130’内产生中压蒸汽。新鮮的合成气从反应器100’底部的中心管120’进入，中心管120’管壁上有分配孔以保证气体的分布均匀。气体沿径向从内到外通过反应器100’的催化剂床层110’。从汽包来的锅炉水进入反应器100’的底部然后向上流动并部分汽化带走甲醇合成反应所产生的反应热。反应温度通过换热管130’内蒸汽的压力来调节。该技术能将反应温度控制在一定范围内，且反应器100’生产能力的扩大可以通过加长反应器长度来实现，在甲醇合成设备大型化方面有其技术优势，目前逐渐被甲醇合成厂家广泛采用，但是本身还存在着ー些不足。现有DAVY技术合成流程示意图，如图I和图2所示，其中，反应系统包括反应器100’、汽包200’、第一合成回路中间换热器601’、第二合成回路中间换热器602’、水冷器300’、400’、合成气压缩机501’、循环气压缩机502’、第一甲醇分离器603’、第二甲醇分离器604’、甲醇闪蒸槽605’等，新鮮的合成气从反应器100’底部的中心管120’进入，中心管120’管壁上有分配孔以保证气体的分布均匀。气体沿径向从内到外通过反应器100’的催化剂床层110’。因为新鲜的合成气从反应器100’底部的中心管120’进入，所以较大比例合成气首先由反应器100’中下部中心管120’管壁上的分配孔沿径向从内到外进入到反应器100’中下部催化剂床层110’进行反应；沿着中心管120’越往上，合成气就越稀薄，也就是反应器100’下部催化剂床层110’相对于反应器100’上部催化剂床层110’而言就会有更多合成气參与反应，这样反应器100’下部催化剂的活性相对于反应器100’上部催化剂的活性将会下降得更快。这样，到了催化剂使用寿命的中后期时，进入反应器100’下部中心管120’管壁上分配孔的合成气中的大部分沿径向从内到外进入到反应器100’下部催化剂床层110’后往往还没有来得及进行化学反应就离开了催化剂床层110’，又因为在反应器100’下部进行反应的合成气比例比中上部的都大，即使合成气在反应器100’上部的活性较高的催化剂处的转化率还保持较高水平，但因为反应器100’上部的合成气量相对较小，使得总体上合成气反应生成甲醇的单程转化率将急速下降，使得甲醇产量也会随之下降；如果要保持甲醇产量，就需要加大未反应的合成气的循环量和循环次数，这无疑又増加了能耗。在催化剂使用寿命的中后期时，如果采用大幅提高催化剂床层110’温度的方法来提高催化剂的活性，一方面会使催化剂使用寿命更快下降，另一方面会产生更多的蜡(尤其在床层温度高于280°C以上吋)。这样，往往本来能使用较长或更长时间的床层催化剂更换的时间大为提前，而在反应器100’上部还保持较高活性的催化剂也同反应器100’下部几乎无法使用的催化剂一同更换(一般使用过的甲醇合成催化剂更换时，整体反应器100’的催化剂都和空气接触，一旦在空气氛围内，尚有活性的催化剂也必将因快速中毒损坏而无法使用)，在经济上造成了浪费。现有DAVY技术中，甲醇合成塔为径向流反应器，在合成反应器的上部，热气体需向下折流后才能流出塔外，在塔内滞留时间较长，造成移出反应热的速率较催化剂床层其他位置的反应热移出速率要慢，使得反应器催化剂床层常常出现局部超温，尤其当床层温度高于280°C时，往往会产生大量的蜡，同时使得催化剂活性加快衰减，间接地造成催化剂 的浪费。现有DAVY技术中，汽包内的锅炉给水均从反应器的底部进入换热管，吸收反应热后变成蒸汽循环回汽包，这样，温度较低的锅炉给水在反应器中下部时大量吸收反应热汽化形成高温蒸汽，这些高温蒸汽和接近催化剂床层温度的高温锅炉给水吸收热量的能力远低于温度较低的锅炉给水，使得反应器上部产生的反应热不能及时被带走，往往导致反应器催化剂床层上部的温度大大高出反应器催化剂床层中下部的温度。目前，DAVY技术合成甲醇流程，可以根据图2所示的流程进行，合成新鲜气进入合成气压缩机501’进行压缩，经过合成气压缩机501’增压后大部分新鲜气与第二甲醇分离器604’来的循环气混合形成混合气；然后混合气先在第一合成回路中间换热器601’中预热后进入第一合成反应器100’，在第一合成反应器100’内，甲醇合成反应在高活性的铜基催化剂作用下进行，该反应为放热反应，反应热副产低压蒸汽；反应生成气离开第一合成反应器100’后经过第一合成回路中间换热器601’对欲入塔的混合气进行预热，然后进入冷却器300’进行冷却；反应生成气中的循环气和粗甲醇进入第一甲醇分离器603’进行分离。在第一甲醇分离器603’中分离出的循环气和另外部分经合成气压缩机501’增压后的新鮮合成气混合后进入循环气压缩机502’被压缩后再进入第二合成回路中间换热器602’中预热，然后进入第二合成反应器，第二合成反应器同样副产低压蒸汽，离开第二合成反应器的反应生成气经过第二合成回路中间换热器602’预热预进入第二合成反应器的入塔气后，进入第二冷却器400’，在第二冷却器400中反应生成气中的循环气和粗甲醇进入第二甲醇分离器604’，在第一甲醇分离器603’和第二甲醇分离器604’中分离出的粗甲醇经过滤器后去甲醇闪蒸槽605’。在第二甲醇分离器604’中分离出的循环气的大部分与合成新鲜气混合后进入合成气压缩机501’。同时，需放出一部分弛放气以维持循环气中的甲烷和氮气等惰性气体在一定的浓度范围之内。在甲醇生产过程中，常常因为反应气中甲醇含量过高导致副产物过多，影响到正常生产。现有DAVY技术中，部分新鮮合成气与来自其中ー个粗甲醇分离罐的循环气混合后进入循环气压缩机加压后，经过合成回路中间换热器加热后，进入甲醇合成反应器100’进行甲醇合成反应；因为循环气中残留有部分甲醇，甲醇含量过高会导致合成过程中蜡质的生成量増加，而甲醇产量也会随之下降；如果要保持甲醇产量，就需要加大未反应的合成气的循环量和循环次数，这无疑又増加了能耗。
技术实现思路
本专利技术g在提供一种，以解决现有技术甲醇合成系统中循环气甲醇含量过高的技术问题。为了实现上述目的，根据本 专利技术的ー个方面，提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甲醇合成系统，包括：气固相催化反应器（100），设置有反应气入口和反应生成气出口，锅炉给水入口和副产蒸汽出口，分离器（600），侧壁上设置有反应生成气入口，底部设置有液相输出管，顶部设置有循环气出口，所述反应生成气入口与所述气固相催化反应器（100）的反应生成气出口相通；其特征在于，所述分离器（600）的循环气出口与冷凝器（400）相连，所述冷凝器（400）的循环气排出口与所述气固相催化反应器（100）的反应气入口相通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐煜，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，中国神华煤制油化工有限公司，中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司，
类型：发明
国别省市：