低壓甲醇的合成方法

2023-07-25 02:13:41

專利名稱：低壓甲醇的合成方法
技術領域：
本發明屬於合成氨聯醇低壓甲醇生產技術領域，具體涉及一種能耗低，工藝簡單的低壓甲醇的合成方法。
背景技術：
目前在合成氨聯醇生產技術中，為了降低進入合成氨生產系統中的工藝氣體中CO含量，實現效益最大化，許多合成氨生產系統都配套建有聯醇裝置，可根據市場情況調節合成氨、甲醇產量，從而實現利潤最大化。一般的合成氨聯醇生產技術中，都配套有甲醇循環機裝置，高壓機第一工段出來的工藝氣體，無論其中CO含量是多少，經過甲醇合成塔後，都要將低壓甲醇循環機打開，使部分工藝氣體循環進入甲醇合成塔，從而保證進入高壓機第二工段的工藝氣體中C0+C02含量小於2. 5%，不會對後工段生產造成不利影響。這種生產方式會導致低壓甲醇循環機一直開啟，消耗大量電，既影響成本，增加系統負荷，也不利於f倉泛。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中的缺陷，而提供一種能耗低，工藝簡單和操作穩定的低壓甲醇的合成方法。本發明的目的是這樣實現的低壓甲醇的合成方法，包括以下步驟步驟一高壓機第一工段出口的原料氣通過補氣油分離器進入熱交換器的殼程內進行換熱；步驟二 所述步驟一中換熱後的原料氣從熱交換器的殼程出口進入甲醇合成塔內外筒的環隙，然後全徑向通過催化劑進氣孔進入催化劑床層進行化學反應，反應後的原料氣通過中心管進氣孔進入甲醇合成塔中心管，甲醇合成塔中心管出來的氣體進入熱交換器管程，與熱交換器殼程的來自補氣油分離的原料氣進行換熱；原料氣在流經催化劑床層時通過催化劑催化進行化學反應，原料氣中的氫氣與一氧化碳、二氧化碳反應生成甲醇和水，主要化學反應如下C0+2H2 = CH3OH+Q C02+3H2 = CH30H+H20+Q ;催化劑床層中的催化劑主要為C307型低壓合成甲醇催化劑；步驟三脫鹽水通過汽包和甲醇合成塔的水室進入內套管中，吸收反應熱後脫鹽水氣化產生蒸汽，蒸汽由外套管通過蒸氣室和汽包進入1. 3MPa的蒸汽管網內，汽包內的液似維持在40% ；步驟四上述步驟二中進入熱交換器管程的原料氣換熱後，通過熱交換器管程出口依次經過蒸發冷凝器，甲醇洗滌塔和分離器進入高壓機第二工段入口成為中壓甲醇的原料氣；所述的原料氣經過甲醇洗滌 塔後分離出來的粗甲醇，送往閃蒸槽用來進行下一步的精餾。所述的步驟一中高壓機第一工段出口原料氣的壓力為5. 2MPa，溫度為35°C，CO含量彡7%。所述的步驟二中原料氣在熱交換器殼程出口時的溫度為186°C -190°C ;發生化學反應後原料氣溫度是220°C _230°C，通過與脫鹽水換熱後原料氣溫度為70°C _80°C。所述的步驟三中進汽包前脫鹽水的溫度是110°C，壓力是2. 5MPa，出汽包時蒸汽的溫度為1850C _195°C，壓力為1.3MPa。所述的步驟四中原料氣在熱交換器管程出口時的溫度為78°C-85°C，上述原料氣在經過蒸發冷凝器後的溫度為40°C以下，上述原料氣在進入高壓機第二工段入口時，CO含量彡2%。本發明中從高壓機第一工段出口的原料氣中CO含量不大於7%，可以通過調節後續操作方法及工藝指標，在不使用低壓甲醇循環機的情況下滿足系統出口工藝氣體中CO含量小於2%的指標要求，從而實現低壓甲醇系統運行的目的；由於進入熱交換器和甲醇合成塔的總氣量變少，便於精確控制，此時可通過調節由汽包進入甲醇合成塔的脫鹽水量，吸收甲醇合成塔內的熱量變多，有利於CO和H2的反應，從而保證了去除CO的效率，體現在工藝指標上就是控制低壓甲醇合成塔出口氣體溫度220°C -230°C ;為提高甲醇合成塔內CO和H2的反應效率，適當增加合成塔內的系統壓差為0.1MPa-O. 12MPa ;受低壓甲醇出口氣體溫度的影響，經熱交換器換熱後的原料氣溫度可控制在78°C -85°C。本發明具有工藝簡單，操作穩定，可使生產系統電耗及催化劑消耗顯著降低的優點。


圖1為本發明裝置結構示意圖。圖2為本發明甲醇合成塔的結構示意圖。
具體實施例方式
本發明為低壓甲醇的合成方法，包括以下步驟步驟一高壓機I第一工段出口的原料氣通過補氣油分離器2進入熱交換器3的殼程內進行換熱；步驟二 所述步驟一中換熱後的原料氣從熱交換器3的殼程出口進入甲醇合成塔4內外筒的環隙11，然後全徑向通過催化劑進氣孔12進入催化劑床層13進行化學反應，反應後的原料氣通過中心管進氣孔14進入甲醇合成塔4中心管15，甲醇合成塔4中心管15出來的氣體進入熱交換器3管程，與熱交換器3殼程的來自補氣油分離2的原料氣進行換熱；原料氣在流經催化劑床層13時通過催化劑催化進行化學反應，原料氣中的氫氣與一氧化碳、二氧化碳反應生成甲醇和水，主要化學反應如下C0+2H2 = CHgOH+Q C02+3H2 =CH30H+H20+Q ;催化劑床層13中的催化劑主要為C307型低壓合成甲醇催化劑；步驟三脫鹽水通過汽包5和甲醇合成塔4的水室16進入內套管17中，吸收反應熱後脫鹽水氣化產生蒸汽，蒸汽由外套管19通過蒸氣室18和汽包5進入1. 3MPa的蒸汽管網6內，汽包5內的液位維持在40 % ；步驟四上述步驟二中進入熱交換器3管程的原料氣換熱後，通過熱交換器3管程出口依次經過蒸發冷凝器4，甲醇洗滌塔5和分離器6進入高壓機I第二工段入口成為中壓甲醇的原料氣；所述的原料氣經過甲醇洗滌塔5後分離出來的粗甲醇，送往閃蒸槽7用來進行下一步的精餾。所述的步驟一中高壓機I第一工段出口原料氣的壓力為5. 2MPa，溫度為35°C，CO含量彡7%。所述的步驟二中原料氣在熱交換器3殼程出口時的溫度為186°C -190°C ;發生化學反應後原料氣溫度是220°C _230°C，通過與脫鹽水換熱後原料氣溫度為70°C _80°C。所述的步驟三中進汽包6前脫鹽水的溫度是110°C，壓力是2. 5MPa，出汽包時蒸汽的溫度為1850C _195°C，壓力為1. 3MPa。所述的步驟四中原料氣在熱交換器3管程出口時的溫度為780C _85°C，上述原料氣在經過蒸發冷凝器8後的溫度為40°C以下，上述原料氣在進入高壓機I第二工段入口時，CO含量彡2%。如圖1、圖2所示，本發明包括高壓機I第一工段出口通過補氣油分離器2依次與熱交換器3殼程、甲醇合成塔4外筒的環隙11、甲醇合成塔4中心管15、熱交換器3的管程、過蒸發冷凝器8、甲醇洗滌塔9，分離器10和高壓機I第二工段入口相連；脫鹽水管道通過汽包5與甲醇合成塔4水室16相連，甲醇合成塔4水室16通過套管與甲醇合成塔4蒸氣室18相連，甲醇合成塔4蒸氣室18通過汽包5與1. 3MPa的蒸汽管網6相連；上述套管分為內套管17和外套管19，內套管17的頂部與甲醇合成塔4的水室16相連，外套管19的頂部與甲醇合成塔4的蒸氣室18相連，內套管17與外套管19底部相連通。上述甲醇合成塔4外筒的環隙11與甲醇合成塔4中心管15之間設置有催化劑床層13，甲醇合成塔4外筒的環隙11與催化劑床層13之間設置有催化劑進氣孔12，催化劑床層13與甲醇合成塔4中心管15之間設置有中心管進氣孔14。所述的套管設置在催化劑床層13內部。所述甲醇洗滌塔9底部設有閃蒸槽7。實施例1處理90000標準立方米的原料氣，原料氣的壓力為5. 2MPa，溫度為35°C，CO含量為7%。

步驟一高壓機I第一工段出口的原料氣通過補氣油分離器2進入熱交換器3的殼程內進行換熱；步驟二 所述步驟一中換熱後的原料氣從熱交換器3的殼程出口進入甲醇合成塔4內外筒的環隙11，然後全徑向通過催化劑進氣孔12進入催化劑床層13進行化學反應，反應後的原料氣通過中心管進氣孔14進入甲醇合成塔4中心管15，甲醇合成塔4中心管15出來的氣體進入熱交換器3管程，與熱交換器3殼程的來自補氣油分離2的原料氣進行換熱；原料氣在流經催化劑床層13時通過催化劑催化進行化學反應，原料氣中的氫氣與一氧化碳、二氧化碳反應生成甲醇和水，主要化學反應如下C0+2H2 = CHgOH+Q C02+3H2 =CH30H+H20+Q ;催化劑床層13中的催化劑主要為C307型低壓合成甲醇催化劑；步驟三脫鹽水通過汽包5和甲醇合成塔4的水室16進入內套管17中，吸收反應熱後脫鹽水氣化產生蒸汽，蒸汽由外套管19通過蒸氣室18和汽包5進入1. 3MPa的蒸汽管網6內，汽包5內的液位維持在40 % ；步驟四上述步驟二中進入熱交換器3管程的原料氣換熱後，通過熱交換器3管程出口依次經過蒸發冷凝器4，甲醇洗滌塔5和分離器6進入高壓機I第二工段入口成為中壓甲醇的原料氣；所述的原料氣經過甲醇洗滌塔5後分離出來的粗甲醇，送往閃蒸槽7用來進行下一步的精餾。所述的步驟一中高壓機第一工段出口原料氣的壓力為5. 2MPa，溫度為35°C，C0含量為7%。所述的步驟二中原料氣在熱交換器殼程出口時的溫度為190°C;發生化學反應後原料氣溫度是230°C，通過與脫鹽水換熱後原料氣溫度為80°C，CO含量為2%。所述的步驟三中進汽包前脫鹽水的溫度是110°c，壓力是2. 5MPa，出汽包殼程時蒸汽的溫度為195°C，壓力為1. 3MPa。所述的步驟四中原料氣在熱交換器管程出口時的溫度為85°C，上述原料氣在經過蒸發冷凝器後的溫度為40°C，上述原料氣在進入高壓機二入口時，CO含量為2%。實施例2處理120000標準立方米的原料氣，原料氣的壓力為5. 2MPa，溫度為35°C，C0含量為2%。步驟一高壓機I第一工段出口的原料氣通過補氣油分離器2進入熱交換器3的殼程內進行換熱；步驟二 所述步驟一中換熱後的原料氣從熱交換器3的殼程出口進入甲醇合成塔4內外筒的環隙11，然後全徑向通過催化劑進氣孔12進入催化劑床層13進行化學反應，反應後的原料氣通過中心管進氣孔14進入甲醇合成塔4中心管15，甲醇合成塔4中心管15出來的氣體進入熱交換器3管程，與熱交換器3殼程的來自補氣油分離2的原料氣進行換熱；原料氣在流經催化劑床層13時通過催化劑催化進行化學反應，原料氣中的氫氣與一氧化碳、二氧化碳反應生成甲醇和水，主要化學反應如下C0+2H2 = CHgOH+Q C02+3H2 =CH30H+H20+Q ;催化劑床層13中的催化劑主要為C307型低壓合成甲醇催化劑；步驟三脫鹽水通過汽包5和甲醇合成塔4的水室16進入內套管17中，吸收反應熱後脫鹽水氣化產生蒸汽，蒸汽由外套管19通過蒸氣室18和汽包5進入1. 3MPa的蒸汽管網6內，汽包5內的液位維持在40 % ；步驟四上述步驟二中進入熱交換器3管程的原料氣換熱後，通過熱交換器3管程出口依次經過蒸發冷凝器4，甲醇洗滌塔5和分離器6進入高壓機I第二工段入口成為中壓甲醇的原料氣；所述的原料氣經過甲醇洗滌塔5後分離出來的粗甲醇，送往閃蒸槽7用來進行下一步的精餾。所述的步驟一中高 壓機I第一工段出口原料氣的壓力為5. 2MPa，溫度為35°C，CO含量為2%。所述的步驟二中原料氣在熱交換器3殼程出口時的溫度為186°C;發生化學反應後原料氣溫度是220°C，通過與脫鹽水換熱後原料氣溫度為70°C，CO含量為0. 7%。所述的步驟三中進汽包前脫鹽水的溫度是110°C，壓力是2. 5MPa，出汽包殼程時蒸汽的溫度為190°C，壓力為1.3MPa。所述的步驟四中原料氣在熱交換器管程出口時的溫度為78°C，上述原料氣在經過蒸發冷凝器後的溫度為35°C，上述原料氣在進入高壓機I第二工段入口時，CO含量為0. 7%。實施例3處理10000標準立方米的原料氣，原料氣的壓力為5. 2MPa，溫度為35°C，CO含量為5%。步驟一高壓機I第一工段出口的原料氣通過補氣油分離器2進入熱交換器3的殼程內進行換熱；步驟二 所述步驟一中換熱後的原料氣從熱交換器3的殼程出口進入甲醇合成塔4內外筒的環隙11，然後全徑向通過催化劑進氣孔12進入催化劑床層13進行化學反應，反應後的原料氣通過中心管進氣孔14進入甲醇合成塔4中心管15，甲醇合成塔4中心管15出來的氣體進入熱交換器3管程，與熱交換器3殼程的來自補氣油分離2的原料氣進行換熱；原料氣在流經催化劑床層13時通過催化劑催化進行化學反應，原料氣中的氫氣與一氧化碳、二氧化碳反應生成甲醇和水，主要化學反應如下C0+2H2 = CHgOH+Q C02+3H2 =CH30H+H20+Q ;催化劑床層13中的催化劑主要為C307型低壓合成甲醇催化劑；步驟三脫鹽水通過汽包5和甲醇合成塔4的水室16進入內套管17中，吸收反應熱後脫鹽水氣化產生蒸汽，蒸汽由外套管19通過蒸氣室18和汽包5進入1. 3MPa的蒸汽管網6內，汽包5內的液位維持在40 % ；步驟四上述步驟二中進入熱交換器3管程的原料氣換熱後，通過熱交換器3管程出口依次經過蒸發冷凝器4，甲醇洗滌塔5和分離器6進入高壓機I第二工段入口成為中壓甲醇的原料氣；所述的原料氣經過甲醇洗滌塔5後分離出來的粗甲醇，送往閃蒸槽7用來進行下一步的精餾。所述的步驟一中高壓機I第一工段出口原料氣的壓力為5. 2MPa，溫度為35°C，CO含量為5%。所述的步驟二中原料氣在熱交換器3殼程出口時的溫度為188°C;發生化學反應後原料氣溫度是226°C，通過與脫鹽水換熱後原料氣溫度為76°C，CO含量為1.3%。所述的步驟三中進汽包前脫鹽水的溫度是110°C，壓力是2. 5MPa，出汽包殼程時蒸汽的溫度為193°C，壓力為1.3MPa。所述的步驟四中原料氣在熱交換器管程出口時的溫度為82°C，上述原料氣在經過蒸發冷凝器後的溫度為38°C，上述原料氣在進入高壓機I第二工段入口時，CO 含量為1. 3%。
權利要求
1.一種低壓甲醇的合成方法，其特徵在於包括以下步驟 步驟ー高壓機(I)第一エ段出口的原料氣通過補氣油分離器(2)進入熱交換器(3)的殼程內進行換熱； 步驟ニ所述步驟一中換熱後的原料氣從熱交換器(3)的殼程出口進入甲醇合成塔(4)內外筒的環隙(11)，然後全徑向通過催化劑進氣孔(12)進入催化劑床層(13)進行化學反應，反應後的原料氣通過中心管進氣孔(14)進入甲醇合成塔(4)中心管(15)，甲醇合成塔(4)中心管(15)出來的氣體進入熱交換器(3)管程，與熱交換器(3)殼程的來自補氣油分離(2)的原料氣進行換熱；原料氣在流經催化劑床層(13)時通過催化劑催化進行化學反應，原料氣中的氫氣與一氧化碳、ニ氧化碳反應生成甲醇和水，主要化學反應如下C0+2H2 = CH3OH+Q C02+3H2 = CH30H+H20+Q ;催化劑床層(13)中的催化劑主要為C307型低壓合成甲醇催化劑； 步驟三脫鹽水通過汽包(5)和甲醇合成塔(4)的水室(16)進入內套管(17)中，吸收反應熱後脫鹽水氣化產生蒸汽，蒸汽由外套管(19)通過蒸氣室(18)和汽包(5)進入1.3MPa的蒸汽管網(6)內，汽包(5)內的液位維持在40% ； 步驟四上述步驟ニ中進入熱交換器(3)管程的原料氣換熱後，通過熱交換器(3)管程出ロ依次經過蒸發冷凝器(4)，甲醇洗滌塔(5)和分離器(6)進入高壓機(I)第二エ段入口成為中壓甲醇的原料氣；所述的原料氣經過甲醇洗滌塔(5)後分離出來的粗甲醇，送往閃蒸槽(7)用來進行下一歩的精餾。
2.根據權利要求1所述的低壓甲醇的合成方法，其特徵在於所述的步驟一中高壓機(I)第一エ段出口原料氣的壓カ為5. 2MPa，溫度為35°C，CO含量彡7%。
3.根據權利要求1所述的低壓甲醇的合成方法，其特徵在於所述的步驟ニ中原料氣在熱交換器⑶殼程出ロ時的溫度為186°C -190°C ;發生化學反應後原料氣溫度是2200C _230°C，通過與脫鹽水換熱後原料氣溫度為70°C _80°C。
4.根據權利要求1所述的低壓甲醇的合成方法，其特徵在於所述的步驟三中進汽包(6)前脫鹽水的溫度是110°C，壓カ是2. 5MPa，出汽包時蒸汽的溫度為185°C_195°C，壓カ為1.3MPa。
5.根據權利要求1所述的低壓甲醇的合成方法，其特徵在於所述的步驟四中原料氣在熱交換器(3)管程出口時的溫度為78°C _85°C，上述原料氣在經過蒸發冷凝器(8)後的溫度為40°C以下，上述原料氣在進入高壓機(I)第二エ段入口吋，CO含量< 2%。
全文摘要
本發明涉及一種低壓甲醇的合成方法，包括以下步驟步驟一高壓機第一工段出口的原料氣通過補氣油分離器進入熱交換器的殼程內進行換熱；步驟二換熱後的原料氣進入環隙，然後進入催化劑床層進行化學反應，反應後的原料氣進入中心管，中心管出來的氣體進入熱交換器管程，與熱交換器殼程的料氣進行換熱；步驟三脫鹽水通過汽包和甲醇合成塔的水室進入套管中，蒸汽通過蒸氣室和汽包進入1.3MPa的蒸汽管網內；步驟四上述步驟二中的原料氣換熱後，通過熱交換器管程出口依次經過蒸發冷凝器，甲醇洗滌塔和分離器進入高壓機第二工段入口成為中壓甲醇的原料氣；具有工藝簡單，操作穩定，可使生產系統電耗及催化劑消耗顯著降低的優點。
文檔編號C07C31/04GK103044195SQ20121053383
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者顧朝暉, 劉偉, 袁紅玲, 張本峰, 喬潔, 周翔 申請人:河南心連心化肥有限公司