專利名稱：一種由CO、CO₂和H#[-2]合成甲醇的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種合成甲醇的方法，更具體地說涉及一種由合成氣合成甲醇 的方法。
背景技術：
甲醇是使用廣泛的產(chǎn)品及中間產(chǎn)品，甲醇在工業(yè)上的生產(chǎn)方法有多種，由 C0、 C02和H2合成甲醇是常用的一種生產(chǎn)方法。由CO、 C02和H2合成甲醇的典型 工藝流程如下合成氣，包括CO、 C02和H2及少量的惰性氣(CH4、 N2、 Ar)經(jīng) 加壓、凈化、與出塔反應氣換熱至195'C 22(TC后作為入塔氣進入合成塔，C0、 C02、 H2反應生成甲醇，并升溫至22(TC 270'C，反應獲得的含有甲醇的反應 氣與入塔氣換熱至9(TC左右，于水冷卻器冷凝冷卻至40。C左右后進入分離器 進行氣液分離，冷凝成液相的粗甲醇和水經(jīng)粗醇槽送至精餾系統(tǒng)精餾獲得產(chǎn)品 甲醇。分離粗醇后的氣相部分為未反應的合成氣，受氣-液相平衡的影響，該 部分未反應氣中還該工況下的飽和甲醇蒸汽，通常含有體積百分比為0.5% 1.0%的飽和甲醇蒸汽。為了提高合成甲醇原料的利用效率，降低單耗，分離粗 醇后獲得的大部分氣體作為循環(huán)氣經(jīng)增壓后與新鮮氣混合進入合成塔循環(huán)使 用， 一小部分氣體作為弛放氣排出送燃料氣系統(tǒng)作燃料用，以保證循環(huán)系統(tǒng)中 惰性氣含量一定。由于進入合成塔的循環(huán)氣中含有飽和甲醇蒸汽，使進入合成 塔的反應氣中含有一定的甲醇量；而在一定的工況和氣氛下，受熱力學和動力 學因素的影響，出塔氣中的甲醇含量是一定的，進、出合成塔甲醇量之差為該 合成塔的甲醇生產(chǎn)量，因此，循環(huán)氣中所帶回的甲醇飽和蒸汽會使甲醇產(chǎn)量受 到影響。并且由于弛放氣的排放，弛放氣中含有的甲醇蒸汽也將隨之而受損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進的由C0、 C02和H2合成甲醇的方法，以解 決現(xiàn)有技術中所存在的因循環(huán)氣和馳放氣中含有甲醇飽和蒸汽而導致甲醇產(chǎn) 量不高的問題。
本發(fā)明實現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術方案為
一種由CO、 C02和H2合成甲醇的方法，包括以下步驟(1) 合成氣經(jīng)凈化壓縮組成新鮮氣，新鮮氣與未反應的循環(huán)氣混合組成
入塔氣，入塔氣與出塔氣換熱升溫至19(TC 23(TC后進入合成塔，C0、 0)2和 H2在合成塔內(nèi)反應生成甲醇，并升溫至22(TC 28CTC;
(2) 出塔氣與入塔氣換熱降溫至8CrC 10(TC，進入水冷卻器，未反應的 反應氣和生成的甲醇與水在水冷卻器中被水冷凝冷卻至30°C 50°C,進入粗甲 醇分離器進行氣液分離，分離出的液相為冷凝的粗甲醇和水，氣相為未反應的 合成氣，此未反應的合成氣中含有該工況下的飽和甲醇蒸汽，通常含有體積百 分含量為0. 5% 1. 0%的飽和甲醇蒸汽；
(3) 分離粗甲醇與水后的氣相部分進入水洗塔，用噴淋密度為0.2 8m7m2 h的水洗滌未反應氣，獲得飽和甲醇蒸汽的體積百分含量降至0. 1%以 下的未反應氣，洗漆甲醇后的未反應氣的絕大部分作為循環(huán)氣循環(huán)使用，小部 分作為馳放氣，進入制氫裝置回收H2，回收的H2返回系統(tǒng)作為甲醇原料，回收 H2后的解析氣送燃料系統(tǒng)作燃料用；所述循環(huán)氣約為新鮮氣量的4 10倍，所 述馳放氣約為新鮮氣量的4% 15%;
水洗塔塔釜排出的洗液與粗甲醇分離器分離出的甲醇混合組成成甲醇質(zhì) 量百分含量為80% 92%的混合液，進入精餾系統(tǒng)精餾，獲得精甲醇產(chǎn)品。
為進一步提高水洗塔塔釜排出洗液中甲醇的濃度和降低出水洗塔未反應 氣中的甲醇含量，進一步提高其洗滌效率，分離粗甲醇與水后的氣相部分進入 水洗塔后經(jīng)兩段水洗滌，第一段(即下段)用塔釜排出的稀甲醇溶液洗滌，第 二段(即上段)用不含甲醇的水洗滌，一、二段組合成一個洗滌塔，塔釜較高 濃度的甲醇溶液定量排出，與合成生成的粗甲醇混合送精餾系統(tǒng)，洗后不含甲 醇的未反應氣同上述方法處理。
分離粗甲醇與水后的氣相部分也可采用吸附劑吸附的方法回收甲醇，吸附 劑吸附飽和后，需再生并回收甲醇，A塔再生時，切換B塔吸附，互相切換可 以達到連續(xù)送氣的要求。
分離粗甲醇與水后的氣相部分也可采用先用水洗塔洗滌再用吸附劑吸附 的綜合法回收甲醇，以便更有效的清除甲醇。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的由CO、 C02和H2合成甲醇 的方法，合成氣在合成塔合成甲醇后，出塔氣經(jīng)換熱、冷凝冷卻后進入粗甲醇 分離器進行氣液分離，分離粗甲醇與水后的氣相部分進入水洗塔，用噴淋密度為0. 2 8mVm2 h的水洗滌未反應氣，洗滌甲醇后的未反應氣的絕大部分作為 循環(huán)氣循環(huán)使用，小部分作為馳放氣。水洗塔塔釜排出的洗液與粗甲醇分離器 分離出的甲醇混合后進入精餾系統(tǒng)精餾，獲得精甲醇產(chǎn)品。本發(fā)明利用甲醇與 水的互溶特性，用低噴淋密度的水洗滌未反應氣中所含飽和甲醇蒸汽，未反應 氣中所含的飽和甲醇蒸汽的體積百分含量可由洗滌前的0. 5% 1. 0%降至0. 1% 以下；水洗塔塔釜排出的洗液中含有甲醇，定量排出后與粗甲醇分離器分離出 的甲醇混合，混合液中甲醇的濃度為80% 92% ，此濃度恰好為精餾所需濃度， 精餾系統(tǒng)進行精餾時不必再另行加水即可獲得高質(zhì)量的甲醇產(chǎn)品。采用本發(fā)明 的方法回收氣相中甲醇，技術可靠；流程短；操作方便、穩(wěn)定；設備投資少(只 需投入一臺洗滌塔和一臺/二臺水泵)；操作費用低和節(jié)能(只有水泵用電，回 收一噸甲醇耗電6.4KWH)。盡管回收的甲醇濃度差小，但氣量大，可回收的甲 醇量還是可觀的。在實際生產(chǎn)中， 一般可以提高10% 15%的甲醇產(chǎn)量。
本發(fā)明涉及的氣相中甲醇回收方法的設備是一臺高效(氣相中甲醇含量由 0.5%以上降至0. 1%以下)和低噴淋密度(0.2 8m7m、h)的水洗塔，它既可 以放在粗醇分離器之上構成為一個設備，也可以單獨成為一個設備。前者適合 于新建裝置，后者適合于己建裝置的完善改造。


圖1為現(xiàn)有技術中由C0、 C02和H2合成甲醇的工藝流程示意圖。 圖2為本發(fā)明的由C0、 C02和H2合成甲醇的工藝流程示意圖。 圖中標記l-合成氣，包括C0、 C02和H2及少量的惰性氣(CH4、 N2、 Ar); 2-凈化壓縮過程，3-新鮮氣，4-循環(huán)氣，5-入塔氣，6-換熱器，7-甲醇合成塔， 8-水冷卻器，9-粗甲醇分離器，10-未反應的合成氣(含飽和甲醇蒸汽)，11-馳放氣(含飽和甲醇蒸汽)，12-循環(huán)氣增壓裝置，13-冷凝成液相的粗甲醇和 水，14-精餾系統(tǒng)，15-精甲醇產(chǎn)品，16-水洗塔，17-水，18-不含甲醇的未反 應氣，19-不含甲醇的馳放氣，20-制氫裝置，21-氫氣，22-回收氫氣后的解析 氣，23-水洗塔塔釜排出的含有甲醇的洗液。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
實施例l
本例為應用于以水煤氣為原料的甲醇生產(chǎn)裝置。水煤氣1經(jīng)凈化壓縮2組成新鮮氣3，新鮮氣3與未反應的循環(huán)氣4混合 組成入塔氣5，入塔氣5與出塔氣進行換熱6，經(jīng)換熱后入塔氣升溫至190°C 230°C,進入合成塔7， C0、C02和仏在合成塔7內(nèi)反應生成甲醇，并升溫至220 280 °C;
(2) 合成反應后獲得的出塔氣與入塔氣換熱后，出塔氣降溫至8(TC 90 °C，進入水冷卻器8，未反應的反應氣和生成的甲醇與水在水冷卻器8中被水 冷凝冷卻至30°C 40°C，進入粗甲醇分離器9進行氣液分離，分離出的液相13 為冷凝的粗甲醇和水，氣相為含飽和甲醇蒸汽的未反應的合成氣10，此未反應 氣10中含有體積比為0. 5% 1. 0%的飽和甲醇蒸汽；
(3) 分離粗甲醇與水后的未反應氣10進入水洗塔16，未反應氣10的流 量為142KNm3/h，在在原有壓力(4.0 5.0MPa)和常溫 4(TC的溫度下，用噴淋 密度為0. 2 1. 2m7m2 h的不含甲醇的水17洗滌未反應氣10，經(jīng)水洗塔16 高效洗滌后獲得飽和甲醇蒸汽的體積百分含量降至0. 1%以下的未反應氣18， 該未反應氣18的絕大部分作為循環(huán)氣4，循環(huán)氣4送循環(huán)機12增壓與新鮮氣 3混合后進入合成系統(tǒng)循環(huán)使用；小部分作為馳放氣19，馳放氣19進入制氫 裝置20回收H2 21，回收的H2 21返回系統(tǒng)作為甲醇原料，回收H2后的解析氣 22送燃料系統(tǒng)作燃料用；所述循環(huán)氣4約為新鮮氣3氣量的10倍，所述馳放 氣19約為新鮮氣3氣量的4%;
水洗塔16塔釜排出的洗液23中的甲醇的質(zhì)量百分含量為45% 60%，與粗 甲醇分離器分離出的甲醇13混合成甲醇的質(zhì)量百分含量為80% 90%的混合 液，進入精餾系統(tǒng)14精餾，獲得精甲醇產(chǎn)品15。
在本例年產(chǎn)80kt/a甲醇的裝置中，采用上述工藝方法回收氣相中的甲醇 達26 t/d (折算為100%甲醇)，甲醇增產(chǎn)約10. 8%。洗液23與粗醇混合后的濃 度為85% 90% (質(zhì)量百分比)，適合于甲醇精餾所需濃度。
實施例2
本例為應用于以天然氣與水蒸汽轉(zhuǎn)化制合成氣和水煤氣相結(jié)合的甲醇生 產(chǎn)裝置。
由粗甲醇分離器9排出的含飽和甲醇蒸汽的未反應氣10 (流量為 280KNmVh ，溫度約45。C)，在原有壓力(約5.0MPa)下進入兩段洗滌塔16， 首先進入下段，用塔釜排出的甲醇溶液洗滌，然后進入上段用不含甲醇的水(2 3.6t/h)洗滌。洗后不含甲醇的未反應氣18，大部分作為循環(huán)氣4，經(jīng)增 壓后與新鮮氣3混合進入合成塔7，小部分作為弛放氣19送燃料系統(tǒng)作燃料用。 塔釜排出的含甲醇的洗液23按預訂量由塔釜排出，進入閃蒸槽與粗甲醇混合， 再送精餾系統(tǒng)14。
在本例年產(chǎn)100kt/a甲醇裝置中，采用上述發(fā)明回收氣相中的甲醇達 69t/d 71 t/d (折算為100°/。甲醇)，甲醇增產(chǎn)23%以上。洗液23與粗甲醇混 合后的甲醇質(zhì)量百分含量為80% 85%。
權利要求
1. 一種由CO、CO2和H2合成甲醇的方法，其特征在于包括以下步驟(1)合成氣經(jīng)凈化壓縮組成新鮮氣，新鮮氣與未反應的循環(huán)氣混合組成入塔氣，入塔氣與出塔氣換熱升溫至190℃～230℃后進入合成塔，CO、CO2和H2在合成塔內(nèi)反應生成甲醇，并升溫至220℃～280℃；(2)出塔氣與入塔氣換熱降溫至80℃～100℃，進入水冷卻器，未反應的反應氣和生成的甲醇與水在水冷卻器中被水冷凝冷卻至30℃～50℃，進入粗甲醇分離器進行氣液分離，分離出的液相為冷凝的粗甲醇和水，氣相為未反應的合成氣，此未反應的合成氣中含有該工況下的飽和甲醇蒸汽；(3)分離粗甲醇與水后的氣相部分進入水洗塔，用噴淋密度為0.2～8m3/m2·h的水洗滌未反應氣，獲得飽和甲醇蒸汽的體積百分含量降至0.1％以下的未反應氣，該未反應氣的絕大部分作為循環(huán)氣循環(huán)使用，小部分作為馳放氣，進入制氫裝置回收H2，回收的H2返回系統(tǒng)作為甲醇原料，回收H2后的解析氣送燃料系統(tǒng)作燃料用；所述循環(huán)氣約為新鮮氣量的4～10倍，所述馳放氣約為新鮮氣量的4％～15％；水洗塔塔釜排出的洗液與粗甲醇分離器分離出的甲醇混合組成甲醇質(zhì)量百分含量為80％～92％的混合液，進入精餾系統(tǒng)精餾，獲得精甲醇產(chǎn)品。
2. 權利要求1所述由C0、 C02和H2合成甲醇的方法，其特征在于 分離粗甲醇與水后的氣相部分進入水洗塔后經(jīng)兩段水洗滌，第一段用塔釜排出的稀甲醇溶液洗漆，第二段用不含甲醇的水洗滌，從塔釜定量排出較高濃 度的甲醇溶液，與粗甲醇分離器分離出的甲醇混合后送精餾系統(tǒng)精餾。
3. 根據(jù)權利要求1所述由C0、 C02和H2合成甲醇的方法，其特征在于分 離粗甲醇與水后的氣相部分進入吸附系統(tǒng)用吸附的方法回收甲醇，所回收的甲 醇與粗甲醇分離器分離出的甲醇混合后進入精餾系統(tǒng)精餾。
4. 根據(jù)權利要求3所述由C0、 C02和H2合成甲醇的方法，其特征在于所 述吸附系統(tǒng)為由A、 B兩塔組成的連續(xù)運行系統(tǒng)，吸附劑吸附飽和后，需再生 并回收甲醇，A塔再生時，切換B塔吸附。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由CO、CO₂和H₂合成甲醇的方法。由合成塔出來的反應氣經(jīng)冷凝、冷卻、分離除去生成的粗甲醇，由分離器排出的未反應氣含有該工況下(4.0～10.0MPa，40℃)的飽和甲醇蒸汽，用高效洗滌或吸附的方法回收甲醇，除去甲醇蒸汽的未反應氣絕大部分再與新鮮氣混合進入甲醇合成系統(tǒng)循環(huán)使用。一小部分進入H₂回收系統(tǒng)，通過H₂回收裝置回收的H₂與合成氣混合進入合成系統(tǒng)?；厥盏募状既芤号c生成的粗甲醇混合送精餾系統(tǒng)。采用本發(fā)明的方法回收氣相中甲醇，技術可靠；流程短；操作方便、穩(wěn)定；設備投資少，在實際生產(chǎn)中，一般可以提高10％～15％的甲醇產(chǎn)量。
文檔編號C07C29/152GK101429098SQ20081014776
公開日2009年5月13日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權日2008年12月3日
發(fā)明者古共偉, 成雪清, 荊 林, 王曉東, 邱傳鶗 申請人:西南化工研究設計院