一種生產不同等級蒸汽的節能型超大規模甲醇合成方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及由包含氫氣和碳氧化物的合成氣制備甲醇技術領域，特別涉及一種生 產不同等級蒸汽的節能型超大規模甲醇合成方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 本領域技術人員已知通過將（H2-C02) AC0+C02)值為2. 0~2. 1左右的合成氣催 化反應生產甲醇的方法和工藝。
[0003] 當前甲醇合成生產裝置朝規模大型化，單程轉化率高，能量回收合理，催化劑床層 溫差小，合成反應器壓降小，結構簡單、操作穩定可靠方便等方向發展。
[0004] 大規模制備甲醇的方法和系統如CN102171171A所描述，新鮮氣與循環氣混合后 首先進入第一管式水冷反應器發生甲醇合成反應，然后反應后的合成氣和甲醇蒸汽的混合 物再次進入氣冷反應器，使用新鮮氣與循環氣的混合氣冷卻氣冷反應器的反應熱，反應后 的混合物經過冷卻后，進入氣液分離器，分離出的一股氣體再次循環。這種甲醇合成回路 中使用氣冷反應器，存在著傳熱效率較低，床層溫度不容易控制，有可能出現工藝氣體中的 甲醇在催化劑床層冷凝的情況；由于能量利用率低，導致后續流程空冷、水冷負荷增加；且 由于氣冷反應器沒有熱源，自身的反應熱少，易出現開車初期升溫速率慢，還原時間長等問 題。專利CN1989092B描述的用于氣相反應的方法，提及一種大型的甲醇合成回路，即：新鮮 氣與合成氣通過預熱，首先進入第一臺徑向的產生蒸汽的甲醇反應器發生甲醇合成反應， 合成氣與甲醇蒸汽混合物經過冷卻和分離甲醇后，氣體經過再壓縮和預熱后進入第二臺徑 向的產生蒸汽的甲醇反應器發生甲醇合成反應。最終未反應的合成氣與甲醇蒸汽，經過冷 卻后進入氣液分離器，分離的氣體進行再次循環。在上述大規模甲醇合成回路中，甲醇合成 反應器上部催化劑床層一直處于超溫狀態，熱點溫度最高可達309°C，負荷調整時容易超過 309°C，導致系統高負荷運行時存在隱患；出現系統結蠟嚴重，副產物增多，循環量大，壓縮 機能耗尚等問題。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題之一在于針對現有大規模制備甲醇工藝中所存在的 上述技術問題而提供一種生產不同等級蒸汽的節能型超大規模甲醇合成方法。
[0006] 本發明所要解決的技術問題之二在于提供實現上述生產不同等級蒸汽的節能型 超大規模甲醇合成方法的裝置。
[0007] 作為本發明第一方面的生產不同等級蒸汽的節能型超大規模甲醇合成方法，其特 征是新鮮氣經過壓縮后與循環氣混合形成第一混合氣，第一混合氣經過升溫后同步進入并 聯的兩臺第一甲醇反應器中進行甲醇合成反應生成未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物， 所述未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物經過降溫后或經過段間冷凝分離部分產物后進 入第二甲醇反應器繼續進行甲醇合成反應得到最后產物，所述最后產物經過冷卻分離，分 離出的部分氣體作為所述循環氣，液體粗甲醇進入下游精餾單元。
[0008] 在本發明的一個優選實施例中，所述第一甲醇反應器為水冷甲醇反應器。
[0009] 在本發明的一個優選實施例中，在所述水冷甲醇反應器內配置有若干反應管，在 所述反應管內配置有銅基催化劑，所述第一混合氣進入到所述反應管內，在所述反應管內 的銅基催化劑催化作用下發生甲醇合成反應，所述反應管外通過沸騰水移除甲醇反應所產 生的熱量。
[0010] 在本發明的一個優選實施例中，所述第二甲醇反應器為CN203227477U描述的將 催化劑裝于換熱管之間的等溫固定床反應器或將催化劑裝于板子外側的MC等溫板式合 成塔。
[0011] 在本發明的一個優選實施例中，未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物進入到所述 等溫固定床反應器的換熱管外側或MC等溫板式合成塔的板子外側，在換熱管外側或板子 外側的銅基催化劑催化作用下發生甲醇合成反應，在換熱管內側或板子內側通過沸騰水移 除甲醇反應所產生的熱量。
[0012] 在本發明的一個優選實施例中，在所述第二甲醇反應器中，反應氣體的流向為軸 向或徑向。
[0013] 在本發明的一個優選實施例中，所述第一甲醇反應器中的銅基催化劑與第二甲醇 反應器中的銅基催化劑相同，均為高低溫活性銅基催化劑。
[0014] 在本發明的一個優選實施例中，所述第一甲醇反應器中的銅基催化劑為高溫活性 銅基催化劑，所述第二甲醇反應器中的銅基催化劑為低溫活性銅基催化劑。
[0015] 在本發明的一個優選實施例中，所述新鮮氣經過壓縮后的壓力為7. 4~8. IMPag。
[0016] 在本發明的一個優選實施例中，所述第一混合氣經過升溫后進入并聯的第一甲醇 反應器的溫度為210°C~230°C。
[0017] 在本發明的一個優選實施例中，所述第一混合氣經過升溫后的各成分含量為氏為 40 ~70mol % ;C0 為 5 ~25mol % ;(：02為 1 ~lOmol %。
[0018] 在本發明的一個優選實施例中，所述第一甲醇反應器使用沸騰水移除甲醇合成反 應放出的熱量。
[0019] 在本發明的一個優選實施例中，所述第一甲醇反應器送出第一汽液混合物，所述 第一汽液混合物進行汽液分離后產生一壓力為2. 2MPag~2. 7MPag的中壓蒸汽。
[0020] 在本發明的一個優選實施例中，所述反應形成未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合 物的溫度為240 °C~260 °C。
[0021 ] 在本發明的一個優選實施例中，所述未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物經過降 溫后的溫度為210 °C~220 °C。
[0022] 在本發明的一個優選實施例中，所述未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物與所述 第一混合氣進行換熱。
[0023] 在本發明的一個優選實施例中，所述未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物與所述 第一混合氣進行換熱后，再經過段間冷凝分離部分產物后，再與最后產物進行換熱后進入 第二甲醇反應器繼續進行甲醇合成反應得到最后產物。
[0024] 在本發明的一個優選實施例中，所述未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物與所述 循環氣進行換熱。
[0025] 在本發明的一個優選實施例中，所述第二甲醇反應器使用沸騰水移除甲醇合成反 應放出的熱量。
[0026] 在本發明的一個優選實施例中，所述第二甲醇反應器送出第二汽液混合物，所述 第二汽液混合物進行汽水分離后產生一壓力為1. IMPag~1. 7MPag的低壓蒸汽。
[0027] 在本發明的一個優選實施例中，所述最后產物經過冷卻后的溫度為30°C~45°C。
[0028] 在本發明的一個優選實施例中，所述最后產物冷卻過程中與所述第一混合氣進行 熱交換。
[0029] 在本發明的一個優選實施例中，所述最后產物中的醇凈值為18~21mol%。
[0030] 作為本發明的第二方面的上述生產不同等級蒸汽的節能型超大規模甲醇合成方 法的裝置，包括：
[0031] 第一冷卻裝置，所述第一冷卻裝置具有第一混合氣入口、第一混合氣出口、第一最 后產物入口、第一最后產物出口，其中所述第一混合氣入口連接一新鮮氣輸送管的一端和 第一循環氣輸送管的一端，所述新鮮氣輸送管送來新鮮氣，所述第一循環氣輸送管送來循 環氣；
[0032] 兩臺第一甲醇反應器，每一第一甲醇反應器的頂部配置有第二混合氣入口，上部 配置有第一汽液混合物出口，下部配置有第一分離水回流口，底部配置有第一未反應完的 合成氣和甲醇蒸汽混合物出口，其中每一第二混合氣入口通過一第一混合氣輸送管與所述 第一冷卻裝置中的第一混合氣出口連接；
[0033] 一第一汽液分離器，所述第一汽液分離器至少配置有兩個第一汽液混合物入口、 兩個第一分離水出口和一個中壓蒸汽出口，其中兩個第一汽液混合物入口分別通過兩根第 一汽液混合物輸送管與對應的一臺甲醇反應器上部的第一汽液混合物出口連接，兩個第一 分離水出口分別通過兩根第一分離水輸送管與對應的甲醇反應器下部的第一分離水回流 口連接；所述中壓蒸汽出口送出中壓蒸汽；
[0034] -第二甲醇反應器，所述第二甲醇反應器的頂部配置有一個第一未反應完的合成 氣和甲醇蒸汽混合物入口和兩個第二汽液混合物出口，底部配置有一個第一最后產物出口 和兩個第二分離水回流口，所述第一未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物入口通過第一未 反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物輸送管與兩臺第一甲醇反應器底部的第一未反應完的 合成氣和甲醇蒸汽混合物出口連接；所述第一最后產物出口通過第一最后產物輸送管與所 述第一冷卻裝置中的第一最后產物入口連接；
[0035] 一第二汽液分離器，所述第二汽液分離器至少配置有兩個第二汽液混合物入口、 兩個第二分離水出口和一個低壓蒸汽出口，其中兩個第二汽液混合物入口分別通過兩根第 二汽液混合物輸送管與所述第二甲醇反應器中對應的第二汽液混合物出口連接，兩個第二 分離水出口分別通過兩根第二分離水輸送管與所述第二甲醇反應器中對應的第二分離水 回流口連接，所述低壓蒸汽出口送出低壓蒸汽；
[0036] 第二冷卻裝置，所述第二冷卻裝置具有第二最后產物入口和第二最后產物出口， 第二最后產物入口通過第二最后產物輸送管與所述第一冷卻裝置中的第一最后產物出口 連接；
[0037] 第三冷卻裝置，所述第三冷卻裝置具有第三最后產物入口和第三最后產物出口， 第三最后產物入口通過第三最后產物輸送管與所述第二冷卻裝置中的第二最后產物出口 連接；
[0038] -第三氣液分離器，所述第三氣液分離器具有第四最后產物入口、第一循環氣出 口和分離液體出口，其中所述第四最后產物入口通過第四最后產物輸送管與所述第三冷卻 裝置中的第三最后產物出口連接；所述第一循環氣出口一方面連接一馳放管，另一方面通 過一循環壓縮機與所述第一循環氣輸送管的另一端連接；
[0039] -減壓閃蒸罐，所述減壓閃蒸罐具有一分離液體入口、粗甲醇出口以及閃蒸氣出 口，所述分尚液體入口通過分尚液體輸送管與所述第三氣液分1?器上的分尚液體出口連 接，所述粗甲醇出口輸出粗甲醇，所述閃蒸氣出口送出閃蒸氣。
[0040] 在本發明的一個優選實施例中，所述第一冷卻裝置為氣氣換熱器，第二冷卻裝置 為空冷器，第三冷卻裝置為水冷換熱器。
[0041] 在本發明的一個優選實施例中，還包括第四冷卻裝置，所述第四冷卻裝置具有第 二未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物入口、第二未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物出 口、第三混合氣入口或第二循環氣入口、第三混合氣出口或第二循環氣出口，所述第二未反 應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物入口通過所述第二未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物 輸送管與兩臺第一甲醇反應器底部的第一未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物出口連接， 所述第二未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物出口通過第三未反應完的合成氣和甲醇蒸 汽混合物輸送管與所述第二甲醇反應器的第一未反應完的合成氣和甲醇蒸汽混合物入口 連接，所述第三混合氣入口通過第二混合氣輸送管與所述第一冷卻裝置中的第一混合氣出 口連接或者第二循環氣入口通過第二循環氣輸送管與所述第一循環氣輸送管連接；所述第 三混合氣出口通過第三混合氣輸送管與兩臺第一甲醇反應器中的第二混合氣入口連接或 者所述第二循環氣出口通過第三循環氣輸送管與兩臺第一甲醇反應器中的第二混合氣入 口連接并通過第三混合氣輸送管與兩臺第一甲醇反應器中的第二混合氣入口連接。
[0042] 在本發明的一個優選實施例中