甲醇合成反應氣用於甲醇預精餾塔加熱系統的製作方法與工藝
2023-07-30 19:49:51 2
本發明涉及甲醇的製備技術領域，尤其是一種甲醇合成反應氣用於甲醇預精餾塔加熱工藝。
背景技術：
目前，甲醇合成塔出口反應氣與合成進料入塔氣換熱後，採用水冷或者空冷將合成反應氣冷卻到常溫，使合成生成的甲醇、水等冷凝下來，然後經過氣液分離，分出的液體作為粗甲醇，分出的氣體大部分循環，小部分氣體作為施放氣排除。由於與合成進料入塔氣換熱後的甲醇合成反應氣溫度通常低於100℃，反應氣中所含的大量低位熱無法利用，只能採用水冷或者空冷將甲醇合成生成的甲醇、水等冷凝下來，冷凝放出大量熱，需要消耗大量的冷卻水或者消耗空冷所需的電能。甲醇預精餾塔是採用精餾的方法將粗甲醇中的輕組分從塔頂脫出，預精餾塔塔釜通常採用蒸汽加熱，甲醇預精餾塔塔頂操作壓力約為約為～0.05Mpa(G),塔釜溫度約75～86℃。為了脫出粗甲醇中的輕組分，甲醇預精餾塔需要一定量的回流量，即需要在塔釜提供一定的加熱熱源。如何充分利用甲醇製備過程中各環節中的資源，降低能耗，減少成本是目前所需。中國發明CN201510117322.9說明書中記載了甲醇合成反應氣作為甲醇預精餾塔再沸器加熱熱源，然後與甲醇預精餾塔進料換熱；甲醇預精餾塔塔頂操作壓力為負壓，甲醇預精餾塔塔頂操作壓力由水環真空泵控制，從水環真空泵抽出的塔頂不凝氣經過冷卻後送燃料氣管網，節省甲醇預精餾塔再沸器加熱熱源，同時減少冷卻甲醇合成反應氣冷卻水，節能降耗。但存在著當甲醇濃度大或分子量大時，反應不能進行或反應率低的技術問題。
技術實現要素：
為了解決以上技術問題，本發明提供一種甲醇合成反應氣用於甲醇預精餾塔加熱系統，節省預精餾塔再沸器加熱熱源，同時減少冷卻甲醇合成反應氣冷卻水，節能降耗。解決以上技術問題的本發明中的甲醇合成反應氣用於甲醇預精餾塔加熱系統，包括甲醇合成反應氣、粗甲醇、合成水冷卻器、加壓塔、不凝氣送燃料管網或火炬系統、甲醇預精餾塔T1和管道，其特徵在於：所述系統還設有甲醇預精餾塔再沸器E1、甲醇預精餾塔入塔預熱器E2、回流槽V1、塔頂冷凝器E3、回流泵P1、噴水冷卻吸收裝置，各個設備之間通過管道連接；反應中甲醇合成反應氣經過甲醇預精餾塔塔釜再沸器E1冷卻降溫後再進入甲醇預精餾塔入塔預熱器E2冷卻降溫，然後去合成水冷卻器進一步冷卻降溫，甲醇預精餾塔塔釜再沸器E1還與甲醇預精餾塔塔釜相連進行熱交換；粗甲醇進入甲醇預精餾塔入塔預熱器E2加熱，再進入甲醇預精餾塔T1精餾，甲醇預精餾塔T1塔頂出來氣體進入塔頂冷凝器E3，甲醇預精餾塔T1塔釜出來的液體去加壓塔；塔頂冷凝器E3分離出的冷凝液進入回流槽V1，然後由回流泵P1送入甲醇預精餾塔T1塔頂；塔頂冷凝器E3分離出的氣體進入噴水冷卻吸收裝置進行冷卻和洗滌，冷卻、洗滌後的不凝氣送燃料管網或火炬系統，冷凝液和洗滌液進入回流槽V1，再由回流泵P1送入甲醇預精餾塔T1塔頂，如此反覆。即甲醇預精餾塔入塔預熱器E2分別與合成水冷卻器、甲醇預精餾塔T1和甲醇預精餾塔再沸器E1相連，甲醇預精餾塔塔釜分別與甲醇預精餾塔再沸器E1和加壓塔相連，甲醇預精餾塔T1塔頂分別與塔頂冷凝器E3和回流泵P1相連，回流槽V1分別與回流泵P1、塔頂冷凝器E3、尾氣冷卻器E4和水洗器V2相連，塔頂冷凝器E3和噴水冷卻吸收裝置相連，各個設備之間通過管線連接。本發明中無論預塔頂有沒有增壓機，預塔頂不凝氣排放前均設冷卻洗滌吸收器，採用水或稀甲醇水溶液對不凝氣進行洗滌，減少甲醇損失。設備簡單，進一步降低生產成本，簡化工藝，提高效率。本發明中甲醇合成反應氣為合成進料入塔氣換熱後的甲醇合成反應氣。與合成進料入塔氣換熱後的甲醇合成反應氣用於甲醇預精餾塔塔釜和甲醇預精餾塔入塔預熱器加熱，節省精餾所需熱源，同時減少冷卻所需冷卻水。所述塔頂冷凝器E3和噴水冷卻吸收裝置，之間還設有增壓系統C1。塔頂冷凝器E3分離出的氣體壓力若能直接進入燃料管網或火炬系統，則先進入噴水冷卻吸收裝置冷卻洗滌；塔頂冷凝器E3分離出的氣體壓力若不能直接進入燃料管網或火炬系統，則設置增壓系統C1對其增壓，增壓後氣體進入噴水冷卻吸收裝置冷卻洗滌。所述增壓系統C1為液環增壓機或乾式增壓機。所述噴水冷卻吸收裝置為噴水冷卻吸收器，冷卻和洗滌為一個裝置中，所述洗滌由新鮮水或稀甲醇水溶液洗滌。塔頂冷凝器E3分離出的不凝氣經噴水冷卻吸收器冷卻和新鮮水或稀甲醇水溶液洗滌，可以儘量回收不凝氣中所含的甲醇，減少甲醇損耗。稀甲醇水溶液濃度為≤10（wt%）。所述噴水冷卻吸收裝置由尾氣冷卻器E4和水洗器V2組成，所述塔頂冷凝器E3分離出的氣體進入尾氣冷卻器E4，冷卻後的不凝氣進入水洗器V2用新鮮水洗滌，冷凝液進入回流槽V1；洗滌後的不凝氣送燃料管網或火炬系統，洗滌液進入回流槽V1，再由回流泵P1送入甲醇預精餾塔T1塔頂。所述粗甲醇進入甲醇預精餾塔入塔預熱器E2加熱後再進入甲醇預精餾塔T1中部精餾。本發明中甲醇合成反應氣在甲醇預精餾塔再沸器中換熱可提供甲醇預精餾塔精餾所需的部分或全部熱量，甲醇合成反應氣可提供熱量多少由甲醇預精餾塔塔釜壓力來控制，預精餾塔塔釜壓力越低，甲醇合成反應氣在預精餾塔再沸器中可提供熱量越多，反之亦然。本發明中甲醇合成反應氣作為甲醇預精餾塔再沸器以及甲醇預精餾塔進料加熱熱源，節省甲醇預精餾塔再沸器加熱熱源，同時減少冷卻甲醇合成反應氣冷卻水，以達到節能降耗的目的；對不凝氣進行冷卻並用新鮮水對不凝氣進行洗滌，儘量回收不凝氣中所含的甲醇，達到減少甲醇損耗的目的。附圖說明圖1是本發明中實施例1的結構示意圖圖2是本發明中實施例2的結構示意圖圖3是本發明中實施例3的結構示意圖其中，圖中標號具體為：1.甲醇預精餾塔再沸器E12.甲醇預精餾塔入塔預熱器E23.塔頂冷凝器E34.不凝氣送燃料管網或火炬系統5.尾氣冷卻器E46.合成水冷卻器7.甲醇預精餾塔T1（7.1甲醇預精餾塔T1塔頂,7.2甲醇預精餾塔T1塔釜,7.3甲醇預精餾塔T1中部）8.回流槽V19.增壓系統C110.水洗器V211.回流泵P112.加壓塔13.管道15.噴水冷卻吸收裝置具體實施方式下面結合具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述，但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於下述實施例：本發明用甲醇合成反應氣作為甲醇預精餾塔再沸器加熱熱源，然後與甲醇預精餾塔進料換熱，甲醇合成反應氣可以提供甲醇預精餾塔精餾所需的部分或全部加熱熱源，甲醇合成反應氣在預精餾塔再沸器中可提供熱量多少由甲醇預精餾塔塔釜壓力來控制；可採用增壓機來控制精餾塔壓力，增壓機將塔頂不凝氣壓縮，然後經過冷卻和水洗將不凝氣中甲醇冷凝下來，從而回收不凝氣中的甲醇，冷凝和水洗液送甲醇預精餾塔回流槽作為甲醇預精餾塔回流液，水洗後不凝氣送燃料或火炬管網。下面結合具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述，但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於下述實施例：實施例1甲醇合成反應氣用於甲醇預精餾塔加熱系統，設有合成水冷卻器、加壓塔、不凝氣送燃料管網或火炬系統、甲醇預精餾塔T1、管道、甲醇預精餾塔再沸器E1、甲醇預精餾塔入塔預熱器E2、回流槽V1、塔頂冷凝器E3、回流泵P1、增壓系統C1、噴水冷卻吸收裝置，噴水冷卻吸收裝置由尾氣冷卻器E4和水洗器V2組成，各個設備之間通過管道連接；反應中甲醇合成反應氣經過甲醇預精餾塔塔釜再沸器E1冷卻降溫後再進入甲醇預精餾塔入塔預熱器E2冷卻降溫，然後去合成水冷卻器進一步冷卻降溫，甲醇預精餾塔塔釜再沸器E1還與甲醇預精餾塔塔釜相連進行熱交換；粗甲醇進入甲醇預精餾塔入塔預熱器E2加熱，再進入甲醇預精餾塔T1精餾，甲醇預精餾塔T1塔頂出來氣體進入塔頂冷凝器E3，甲醇預精餾塔T1塔釜出來的液體去加壓塔；塔頂冷凝器E3分離出的冷凝液進入回流槽V1，然後由回流泵P1送入甲醇預精餾塔T1塔頂；塔頂冷凝器E3分離出的氣體進入增壓系統C1增壓後進入尾氣冷卻器E4，增壓系統C1為乾式增壓機；冷卻後的不凝氣進入水洗器V2用新鮮水或稀甲醇水溶液洗滌，冷凝液進入回流槽V1；洗滌後的不凝氣送燃料管網或火炬系統，洗滌液進入回流槽V1，再由回流泵P1送入甲醇預精餾塔T1塔頂。即甲醇預精餾塔入塔預熱器E2分別與合成水冷卻器、甲醇預精餾塔T1和甲醇預精餾塔再沸器E1相連，甲醇預精餾塔塔釜分別與甲醇預精餾塔再沸器E1和加壓塔相連，甲醇預精餾塔T1塔頂分別與塔頂冷凝器E3和回流泵P1相連，回流槽V1分別與回流泵P1、塔頂冷凝器E3、尾氣冷卻器E4和水洗器V2相連，塔頂冷凝器E3和尾氣冷卻器E4相連，尾氣冷卻器E4與水洗器V2相連，增壓系統C1設在塔頂冷凝器E3和尾氣冷卻器E4之間，各個設備之間通過管線連接。本實施例的甲醇合成反應氣用於甲醇預精餾塔塔釜加熱具體流程可如下：進入甲醇預精餾塔再沸器的甲醇合成反應氣溫度90℃（以焦爐氣為原料年產20萬噸/年甲醇計），壓力6.0MPa（A）。如流程如圖1所示，甲醇合成反應氣溫度90℃，經甲醇預精餾塔再沸器E1換熱後溫度約75℃，然後經甲醇預精餾塔入塔預熱器E2換熱，甲醇合成反應氣溫度降至約73℃去水冷卻器。粗甲醇進入甲醇預精餾塔入塔預熱器E2加熱後溫度約65℃，進入甲醇預精餾塔精餾T1。甲醇預精餾塔塔頂壓力控制在0.09MPa（A），甲醇預精餾塔塔釜壓力0.12MPa（A），塔釜溫度約72℃。從甲醇預精餾塔塔釜分離出的液體去加壓塔，塔頂出來氣體經冷凝器E3分離，出口不凝氣體溫度50℃，冷凝液進入回流槽V1，然後由回流泵P1送入甲醇預精餾塔塔頂；不凝氣進入增壓系統C1被增壓到0.13Mpa(A),然後進入尾氣冷卻器E4冷卻到40℃，再進入水洗槽V2被新鮮水洗滌。洗滌後的不凝氣送燃料管網或火炬，冷凝液和水洗液送回流槽V1經回流泵P1再進入甲醇預精餾塔中。該實施例中甲醇預精餾塔再沸器加熱熱源由合成反應氣提供，與採用蒸汽加熱甲醇預精餾塔再沸器流程相比節約蒸汽（按1.0Mpa飽和蒸汽計）～9.5t/h，與採用合成反應氣水冷流程相比節約循環冷卻水（按8℃溫差計）～660t/h，由於甲醇預精餾塔塔頂為負壓，精餾不凝氣採用增壓系統增壓，與甲醇預精餾塔塔頂為正壓流程相比多消耗電耗33KW，但不凝氣減少甲醇排放～70kg/h。甲醇預精餾塔塔釜溫度隨粗甲醇中水含量以及甲醇預精餾塔塔釜壓力而變化，粗甲醇中水含量越低，塔釜溫度越低。在甲醇預精餾塔塔頂壓力0.05Mpa(G)下塔釜溫度通常在75～86℃，出甲醇合成氣氣換熱器的甲醇合成反應氣溫度一般小於100℃，對於粗甲醇中水含量較高而出甲醇合成氣氣換熱器的甲醇合成反應氣溫度較低且壓力較低情況下，若不降低甲醇預精餾塔塔釜壓力，甲醇合成反應氣溫度與甲醇預精餾塔塔釜溫度之間差距所放出的熱量有限，不能完全滿足甲醇預精餾塔塔釜加熱所需熱量。只有降低甲醇預精餾塔塔釜壓力，加大甲醇合成反應氣與甲醇預精餾塔塔釜溫度差距，甲醇合成氣放出熱量才能完全滿足甲醇預精餾塔塔釜加熱所需熱量，甲醇預精餾塔塔釜壓力大小根據粗甲醇中濃度、水含量、甲醇合成反應氣壓力及溫度來確定，粗甲醇濃度低、水含量高、甲醇合成反應氣壓力低、甲醇合成反應氣溫度低，則預精餾塔塔釜壓力越低，反之亦然。實施例2甲醇合成反應氣用於甲醇預精餾塔加熱系統，設有合成水冷卻器、加壓塔、不凝氣送燃料管網或火炬系統、甲醇預精餾塔T1、管道、甲醇預精餾塔再沸器E1、甲醇預精餾塔入塔預熱器E2、回流槽V1、塔頂冷凝器E3、回流泵P1、尾氣冷卻器E4和水洗器V2，各個設備之間通過管道連接；反應中甲醇合成反應氣經過甲醇預精餾塔塔釜再沸器E1冷卻降溫後再進入甲醇預精餾塔入塔預熱器E2冷卻降溫，然後去合成水冷卻器進一步冷卻降溫，甲醇預精餾塔塔釜再沸器E1還與甲醇預精餾塔塔釜相連進行熱交換；粗甲醇進入甲醇預精餾塔入塔預熱器E2加熱，再進入甲醇預精餾塔T1精餾，甲醇預精餾塔T1塔頂出來氣體進入塔頂冷凝器E3，甲醇預精餾塔T1塔釜出來的液體去加壓塔；塔頂冷凝器E3分離出的冷凝液進入回流槽V1，然後由回流泵P1送入甲醇預精餾塔T1塔頂；塔頂冷凝器E3分離出的氣體進入尾氣冷卻器E4，冷卻後的不凝氣進入水洗器V2用新鮮水或稀甲醇水溶液洗滌，冷凝液進入回流槽V1；洗滌後的不凝氣送燃料管網或火炬系統，洗滌液進入回流槽V1，再由回流泵P1送入甲醇預精餾塔T1塔頂。本實施例的甲醇合成反應氣用於甲醇甲醇預精餾塔加熱流程如下：進入甲醇預精餾塔再沸器的甲醇合成反應氣溫度95℃（以煤為原料年產60萬噸/年甲醇計），壓力8.0MPa（A）。如流程如圖2所示，甲醇合成反應氣溫度95℃，經甲醇預精餾塔再沸器E1換熱後溫度約79℃，然後經甲醇預精餾塔入塔預熱器E2換熱，甲醇合成反應氣溫度降至77℃去水冷卻器。粗甲醇進入甲醇預精餾塔入塔預熱器E2加熱後溫度約65℃，進入甲醇預精餾塔精餾T1。甲醇預精餾塔塔頂壓力控制在0.12MPa（A），甲醇預精餾塔塔釜壓力約0.15MPa（A），塔釜溫度74℃。從甲醇預精餾塔塔釜分離出的液體去加壓塔，塔頂出來氣體經冷凝器E3分離，出口不凝氣體溫度50℃，冷凝液進入回流槽V1，然後由回流泵P1送入甲醇預精餾塔塔頂；不凝氣進入尾氣冷卻器E4冷卻到40℃，再進入水洗槽V2被新鮮水或稀甲醇水溶液洗滌。洗滌後的不凝氣送燃料管網或火炬，冷凝液和水洗液送回流槽V1經回流泵P1再進入甲醇預精餾塔中。該實施例中甲醇預精餾塔再沸器加熱熱源由合成反應氣提供，與採用蒸汽加熱甲醇預精餾塔再沸器流程相比節約蒸汽（按1.0Mpa飽和蒸汽計）～28t/h，與採用合成反應氣水冷流程相比節約循環冷卻水（按8℃溫差計）～1750t/h，與預塔不凝氣未採用水洗流程相比回收甲醇～110kg/h。實施例3其它內容如實施例1，甲醇合成反應氣用於甲醇預精餾塔加熱系統，設有合成水冷卻器、加壓塔、不凝氣送燃料管網或火炬系統、甲醇預精餾塔T1、管道、甲醇預精餾塔再沸器E1、甲醇預精餾塔入塔預熱器E2、回流槽V1、塔頂冷凝器E3、回流泵P1、增壓系統C1、尾氣冷卻器E4和水洗器V2，各個設備之間通過管道連接；反應中甲醇合成反應氣經過甲醇預精餾塔塔釜再沸器E1冷卻降溫後再進入甲醇預精餾塔入塔預熱器E2冷卻降溫，然後去合成水冷卻器進一步冷卻降溫，甲醇預精餾塔塔釜再沸器E1還與甲醇預精餾塔塔釜相連進行熱交換；粗甲醇進入甲醇預精餾塔入塔預熱器E2加熱，再進入甲醇預精餾塔T1精餾，甲醇預精餾塔T1塔頂出來氣體進入塔頂冷凝器E3，甲醇預精餾塔T1塔釜出來的液體去加壓塔；塔頂冷凝器E3分離出的冷凝液進入回流槽V1，然後由回流泵P1送入甲醇預精餾塔T1塔頂；塔頂冷凝器E3分離出的氣體進入噴水冷卻吸收裝置進行冷卻和洗滌，冷卻、洗滌後的不凝氣送燃料管網或火炬系統，冷凝液和洗滌液進入回流槽V1，再由回流泵P1送入甲醇預精餾塔T1塔頂，如此反覆。