一種甲醇合成分離制冷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種甲醇合成分離制冷方法，屬于甲醇生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]甲醇是重要的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。工業(yè)上主要以煤、石腦油、煉油干氣及天然氣為原料生產(chǎn)甲醇。
[0003]甲醇合成反應(yīng)是一個(gè)轉(zhuǎn)化率很低的高耗能過(guò)程，甲醇單程有效收率僅5%?9%，因此甲醇的有效回收就顯得十分重要。合成氣中甲醇?xì)庀喾謮菏请S著溫度的降低而降低的，因此甲醇合成塔出口氣的冷卻是甲醇生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，冷卻效果不好，氣體溫度偏高，就會(huì)增大循環(huán)氣中的甲醇?xì)怏w分壓，造成其中的氣態(tài)甲醇不能完全冷凝，進(jìn)入合成塔的氣體中甲醇含量升高，導(dǎo)致汽輪機(jī)負(fù)載過(guò)大。同時(shí)合成甲醇過(guò)程中存在副反應(yīng)，生成含有18個(gè)碳原子以上的烷烴。這類烷烴經(jīng)水冷凝器冷凝后形成蠟，這些蠟最終吸附在水冷凝器表面，嚴(yán)重影響甲醇裝置的冷凝效果。隨著溫度的升高，甲醇的分離效果變差，甲醇產(chǎn)量大幅下降。同時(shí)含大量氣態(tài)甲醇的合成循環(huán)氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)送入合成反應(yīng)器進(jìn)行合成甲醇反應(yīng)，由于甲醇的反應(yīng)分壓增加了，甲醇的合成效率也進(jìn)一步下降。當(dāng)這些含有甲醇?xì)怏w的合成氣送入壓縮機(jī)，會(huì)造成壓縮機(jī)結(jié)垢、合成催化劑使用壽命大大減少、甲醇產(chǎn)量下降、合成效率差等一系列問(wèn)題。
[0004]傳統(tǒng)降低循環(huán)氣中甲醇含量的方法是采用高效分離設(shè)備盡可能將循環(huán)氣中已經(jīng)冷凝的液態(tài)甲醇分離出來(lái)，但這種方法只能分離飽和溫度、壓力下的甲醇，在溫度較高的合成氣中仍有大量甲醇沒(méi)有被冷凝分離下來(lái)，隨著合成循環(huán)氣在合成系統(tǒng)中反復(fù)流動(dòng)，造成能耗的增加。
[0005]因此，目前存在的技術(shù)問(wèn)題是甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)中，甲醇合成產(chǎn)量低，設(shè)備維修周期短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種甲醇合成產(chǎn)量高、設(shè)備維修周期長(zhǎng)的甲醇合成分離制冷方法，包括以下步驟:
[0007]步驟(1)，將第一合成氣(I )輸送到第一換熱器(2)與熱氣體進(jìn)行熱交換，以升溫該輸入的第一合成氣(I)，使所述第一合成氣(I )的溫度達(dá)到甲醇合成反應(yīng)所需溫度，然后升溫后的第一合成氣進(jìn)入合成塔(1)進(jìn)行甲醇合成反應(yīng)；
[0008]步驟(2)，將來(lái)自于甲醇合成反應(yīng)后的氣體輸送到第一換熱器(2)作為所述步驟(1)中的熱氣體進(jìn)行熱交換，所述反應(yīng)后的氣體在熱交換之后被降溫而得到第二合成氣(II )，然后將所述第二合成氣(II )輸送到空氣冷凝器(3)進(jìn)行冷卻，得到第一液態(tài)粗甲醇以及第三合成氣；所述第一液態(tài)粗甲醇中還包含所述甲醇合成反應(yīng)中副反應(yīng)生成的蠟；所述第一換熱器為氣氣換熱器；
[0009]步驟(3)，將所述第一液態(tài)粗甲醇以及第三合成氣輸送至第一甲醇分離器(4)，使所述第一液態(tài)粗甲醇以及第三合成氣分離，分離后的第一液態(tài)粗甲醇(III)經(jīng)過(guò)第一甲醇閃蒸罐(5)后輸送到下游設(shè)備；所述第三合成氣被輸送至水冷凝器(6)進(jìn)行進(jìn)一步降溫，得到第二液態(tài)粗甲醇以及第四合成氣，所述第二液態(tài)粗甲醇中不含或者基本不含所述甲醇合成反應(yīng)中副反應(yīng)生成的蠟；
[0010]步驟(4)，將所述經(jīng)水冷凝器(6)降溫得到的第二液態(tài)粗甲醇以及第四合成氣輸送至第二甲醇分離器(7)，使所述第二液態(tài)粗甲醇以及第四合成氣分離，所述分離后的第二液態(tài)粗甲醇(III)經(jīng)過(guò)第二甲醇閃蒸罐(8)后輸送到下游單元，分離后所述第四合成氣被輸送至第二換熱器(9)作為第二換熱器中的熱氣體進(jìn)行換熱，所述第四合成氣的溫度被進(jìn)一步降低，所述第二換熱器為氣氣換熱器；
[0011]步驟(5)，將經(jīng)第二換熱器(9)換熱后的第四合成氣輸送至第三換熱器(11)進(jìn)一步冷卻，得到第三液態(tài)粗甲醇以及第五合成氣；所述第二合成氣的溫度、第三合成氣的溫度、第四合成氣的溫度以及第五合成氣的溫度依次降低；
[0012]步驟￠)，將經(jīng)所述第三換熱器(11)冷卻得到的第三液態(tài)粗甲醇以及第五合成氣輸送至第三甲醇分離器(10)，使所述第三液態(tài)粗甲醇以及第五合成氣分離，所述分離后的第三液態(tài)粗甲醇(III)經(jīng)過(guò)第二甲醇閃蒸罐B(8)后輸送到下游單元，所述第五合成氣被輸送至第二換熱器(9)進(jìn)行換熱，使第五合成氣溫度升高，達(dá)到循環(huán)壓縮機(jī)所需溫度；
[0013]步驟(7)將所述分離后的第五合成氣輸送至循環(huán)壓縮機(jī)，在壓縮之后與第一合成氣合并。
[0014]優(yōu)選地，被輸送至壓縮機(jī)的第五合成氣中甲醇含量為0.15% -0.2%。
[0015]優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述第一合成氣(I )經(jīng)第一換熱器(2)升溫后溫度達(dá)到220 V -260。。。
[0016]優(yōu)選地，在步驟(2)中，所述第一換熱器(2)將所述反應(yīng)后的合成氣的溫度降至110。。。
[0017]優(yōu)選地，在步驟(2)中，所述空氣冷凝器(3)將第二合成氣(II )的溫度降至65 °C -70 °C。
[0018]優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述水冷凝器(6)將所述第三合成氣的溫度降至40°C。
[0019]優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述第四合成氣的溫度經(jīng)過(guò)所述第二換熱器(9)換熱后降至 30°C -35°C。
[0020]優(yōu)選地，在步驟(4)中，所述第三換熱器(11)將第四合成氣的溫度進(jìn)一步降低至10 °C -20 °C。
[0021]優(yōu)選地，在步驟￠)中，經(jīng)所述第二換熱器(9)換熱后所述第五合成氣溫度升至30 °C -35 °C。
[0022]優(yōu)選地，所述第一換熱器(2)、水冷凝器(6)、第二換熱器(9)以及第三換熱器(11)的類型為管殼式換熱器。
[0023]優(yōu)選地，所述第三換熱器(11)通過(guò)制冷膨脹機(jī)(12)實(shí)現(xiàn)制冷介質(zhì)的循環(huán)。
[0024]優(yōu)選地，所述第三換熱器(11)所用制冷介質(zhì)為溴化鋰制冷水。
[0025]優(yōu)選地，所述各種設(shè)備、管道的材質(zhì)為不銹鋼。
[0026]本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:
[0027](1)在工藝流程中的空氣冷凝器及水冷凝器之間進(jìn)行甲醇分離，不僅提高了甲醇產(chǎn)量，更重要的是使大部分蠟隨粗甲醇一起被輸送至閃蒸罐并進(jìn)入下游處理設(shè)備，大大減少了進(jìn)入水冷凝器的蠟質(zhì)總量，有效降低水冷凝器的結(jié)蠟速度，保證了設(shè)備的長(zhǎng)周期運(yùn)行，減少維修費(fèi)用。
[0028](2)對(duì)合成氣進(jìn)行多步冷卻，使氣液相充分分離，有效降低循環(huán)進(jìn)入合成塔的合成氣中甲醇含量，有利于合成反應(yīng)向生成甲醇的方向進(jìn)行，減少副反應(yīng)，更有效地利用催化劑的活性，延長(zhǎng)催化劑使用壽命，提高甲醇產(chǎn)量。
[0029](3)合成循環(huán)氣溫度降低后，合成塔的循環(huán)量也隨之降低，因此汽輪機(jī)的蒸汽動(dòng)力消耗也下降；同時(shí)合成氣中的水含量也下降，有效避免了季節(jié)溫差造成的腐蝕露點(diǎn)，有效保證了設(shè)備的長(zhǎng)周期運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1提供的甲醇合成分離制冷工藝流程圖。
[0031]附圖標(biāo)記分別表示:
[0032]1、合成塔，2、第一換熱器，3、空氣冷凝器，4、第一甲醇分離器，
[0033]5、第一甲醇閃蒸罐，6、水冷凝器，7、第二甲醇分離器，8、第二甲醇閃蒸罐，9、第二換熱器，10、第三甲醇分離器，11、第三換熱器，12、制冷膨脹機(jī)
[0034]1、合成氣，I1、第二合成氣，II1、粗甲醇，IV、第三合成氣，
[0035]V、冷媒水進(jìn)水，V1、冷媒水回水，νπ、第五合成氣
【具體實(shí)施方式】
[0036]為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0037]在本發(fā)明中，提供了一種甲醇合成分離制冷方法，所述方法包括以下步驟:
[0038]步驟(1)，將第一合成氣I輸送到第一換熱器2與熱氣體進(jìn)行熱交換，以升溫該輸入的第一合成氣I，使所述第一合成氣I的溫度達(dá)到甲醇合成反應(yīng)所需溫度，然后升溫后的第一合成氣進(jìn)入合成塔1進(jìn)行甲醇合成反應(yīng)；
[0039]步驟(2)，將來(lái)自于甲醇合成反應(yīng)后的氣體輸送到第一換熱器2作為所述步驟(1)中的熱氣體進(jìn)行熱交換，所述反應(yīng)后的氣體在熱交換之后被降溫而得到第二合成氣II，然后將所述第二合成氣II輸送到空氣冷凝器3進(jìn)行冷卻，得到第一液態(tài)粗甲醇以及第三合成氣；所述第一液態(tài)粗甲醇中還包含所述甲醇合成反應(yīng)中副反應(yīng)生成的蠟；所述第一換熱器為氣氣換熱器；
[0040]步驟(3)，將所述第一液態(tài)粗甲醇以及第三合成氣輸送至第一甲醇分離器4，使所述第一液態(tài)粗甲醇以及第三合成氣分離，分離后的第一液態(tài)粗甲醇III經(jīng)過(guò)第一甲醇閃蒸罐5后輸送到下游設(shè)備；所述第三合成氣被輸送至水冷凝器6進(jìn)行進(jìn)一步降溫，得到第二液態(tài)粗甲醇以及第四合成氣，所述第二液態(tài)粗甲醇中不含或者基本不含所述甲醇合成反應(yīng)中副反應(yīng)生成的醋；
[0041]步驟(4)，將所述經(jīng)水冷凝器6降溫得到的第二液態(tài)粗甲醇以及第四合成氣輸送至第二甲醇分離器7，使所述第二液態(tài)粗甲醇以及第四合成氣分離，所述分離后的第二液態(tài)粗甲醇III經(jīng)過(guò)第二甲醇閃蒸罐8后輸送到下游單元，分離后所述第四合成氣被輸送至第二換熱器9作為第二換熱器中的熱氣體進(jìn)行換熱，所述第四合成氣的溫度被進(jìn)一步降低，所述第二換熱器為氣氣換熱器；
[0042]步驟(5)，將經(jīng)第二換熱器9換熱后的第