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)是一個轉(zhuǎn)化率很低的高耗能過程，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。合成氣中甲醇氣相分壓是隨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)過程中的重要環(huán)節(jié)，冷卻效果不好，氣體溫度偏高，就會增大循環(huán)氣中的甲醇氣體分壓，造成其中的氣態(tài)甲醇不能完全冷凝，進入合成塔的氣體中甲醇含量升高，導(dǎo)致汽輪機負載過大。同時合成甲醇過程中存在副反應(yīng)，生成含有18個碳原子以上的烷烴。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。同時含大量氣態(tài)甲醇的合成循環(huán)氣經(jīng)過壓縮機送入合成反應(yīng)器進行合成甲醇反應(yīng)，由于甲醇的反應(yīng)分壓增加了，甲醇的合成效率也進一步下降。當這些含有甲醇氣體的合成氣送入壓縮機，會造成壓縮機結(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，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有被冷凝分離下來，隨著合成循環(huán)氣在合成系統(tǒng)中反復(fù)流動，造成能耗的增加。
[0005]因此，目前存在的技術(shù)問題是甲醇生產(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)問題在于，提供一種甲醇合成產(chǎn)量高、設(shè)備維修周期長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 )的溫度達到甲醇合成反應(yīng)所需溫度，然后升溫后的第一合成氣進入合成塔(1)進行甲醇合成反應(yīng)；
[0008]步驟(2)，將來自于甲醇合成反應(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)進行進一步降溫，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行換熱，所述第四合成氣的溫度被進一步降低，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)進行換熱，使第五合成氣溫度升高，達到循環(huán)壓縮機所需溫度；
[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，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)通過制冷膨脹機(12)實現(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入下游處理設(shè)備，大大減少了進入水冷凝器的蠟質(zhì)總量，有效降低水冷凝器的結(jié)蠟速度，保證了設(shè)備的長周期運行，減少維修費用。
[0028](2)對合成氣進行多步冷卻，使氣液相充分分離，有效降低循環(huán)進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行，減少副反應(yīng)，更有效地利用催化劑的活性，延長催化劑使用壽命，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，因此汽輪機的蒸汽動力消耗也下降；同時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，有效保證了設(shè)備的長周期運行。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明實施例1提供的甲醇合成分離制冷工藝流程圖。
[0031]附圖標記分別表示:
[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
[0034]1、合成氣，I1、第二合成氣，II1、粗甲醇，IV、第三合成氣，
[0035]V、冷媒水進水，V1、冷媒水回水，νπ、第五合成氣
【具體實施方式】
[0036]為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[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的溫度達到甲醇合成反應(yīng)所需溫度，然后升溫后的第一合成氣進入合成塔1進行甲醇合成反應(yīng)；
[0039]步驟(2)，將來自于甲醇合成反應(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進行進一步降溫，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行換熱，所述第四合成氣的溫度被進一步降低，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