一種甲醇合成分離制冷方法技術

本發明專利技術公開了一種甲醇合成分離制冷方法，屬于甲醇生產工藝技術領域。該方法的技術要點是：進行甲醇合成反應后的合成氣經換熱器降溫后進入空氣冷凝器進一步冷卻，得到液態粗甲醇、液態副反應生成的蠟以及未被冷凝的合成氣；在空氣冷凝器后安裝甲醇分離器，使所述液態副反應生產的蠟隨液態粗甲醇一起進入甲醇分離器以及后續處理設備，減少進入后續的水冷凝器中的蠟的總量，降低水冷凝器的結蠟速度；未被空氣冷凝器冷凝的合成氣再經過換熱器降溫、甲醇分離塔分離，使甲醇充分冷凝、分離，從而使循環回到合成塔的合成氣中的甲醇含量降低，促進合成塔中甲醇合成反應向正反應方向移動。本發明專利技術的方法提高了甲醇產量、延長了設備使用周期、降低能耗。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種甲醇合成分離制冷方法，屬于甲醇生產工藝

技術介紹
甲醇是重要的有機化工原料和優質燃料。工業上主要以煤、石腦油、煉油干氣及天然氣為原料生產甲醇。甲醇合成反應是一個轉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過程中的重要環節，冷卻效果不好，氣體溫度偏高，就會增大循環氣中的甲醇氣體分壓，造成其中的氣態甲醇不能完全冷凝，進入合成塔的氣體中甲醇含量升高，導致汽輪機負載過大。同時合成甲醇過程中存在副反應，生成含有18個碳原子以上的烷烴。這類烷烴經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，甲醇產量大幅下降。同時含大量氣態甲醇的合成循環氣經過壓縮機送入合成反應器進行合成甲醇反應，由于甲醇的反應分壓增加了，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，會造成壓縮機結垢、合成催化劑使用壽命大大減少、甲醇產量下降、合成效率差等一系列問題。傳統降低循環氣中甲醇含量的方法是采用高效分離設備盡可能將循環氣中已經冷凝的液態甲醇分離出來，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，隨著合成循環氣在合成系統中反復流動，造成能耗的增加。r>因此，目前存在的技術問題是甲醇生產系統中，甲醇合成產量低，設備維修周期短。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于，提供一種甲醇合成產量高、設備維修周期長的甲醇合成分離制冷方法，包括以下步驟：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；步驟(2)，將來自于甲醇合成反應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，得到第一液態粗甲醇以及第三合成氣；所述第一液態粗甲醇中還包含所述甲醇合成反應中副反應生成的蠟；所述第一換熱器為氣氣換熱器；步驟(3)，將所述第一液態粗甲醇以及第三合成氣輸送至第一甲醇分離器(4)，使所述第一液態粗甲醇以及第三合成氣分離，分離后的第一液態粗甲醇(Ⅲ)經過第一甲醇閃蒸罐(5)后輸送到下游設備；所述第三合成氣被輸送至水冷凝器(6)進行進一步降溫，得到第二液態粗甲醇以及第四合成氣，所述第二液態粗甲醇中不含或者基本不含所述甲醇合成反應中副反應生成的蠟；步驟(4)，將所述經水冷凝器(6)降溫得到的第二液態粗甲醇以及第四合成氣輸送至第二甲醇分離器(7)，使所述第二液態粗甲醇以及第四合成氣分離，所述分離后的第二液態粗甲醇(Ⅲ)經過第二甲醇閃蒸罐(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；步驟(5)，將經第二換熱器(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；步驟(6)，將經所述第三換熱器(11)冷卻得到的第三液態粗甲醇以及第五合成氣輸送至第三甲醇分離器(10)，使所述第三液態粗甲醇以及第五合成氣分離，所述分離后的第三液態粗甲醇(Ⅲ)經過第二甲醇閃蒸罐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，達到循環壓縮機所需溫度；步驟(7)將所述分離后的第五合成氣輸送至循環壓縮機，在壓縮之后與第一合成氣合并。優選地，被輸送至壓縮機的第五合成氣中甲醇含量為0.15％-0.2％。優選地，在步驟(1)中，所述第一合成氣(Ⅰ)經第一換熱器(2)升溫后溫度達到220℃-260℃。優選地，在步驟(2)中，所述第一換熱器(2)將所述反應后的合成氣的溫度降至110℃。優選地，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℃-70℃。優選地，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℃。優選地，在步驟(3)中，所述第四合成氣的溫度經過所述第二換熱器(9)換熱后降至30℃-35℃。優選地，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℃-20℃。優選地，在步驟(6)中，經所述第二換熱器(9)換熱后所述第五合成氣溫度升至30℃-35℃。優選地，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。優選地，所述第三換熱器(11)通過制冷膨脹機(12)實現制冷介質的循環。優選地，所述第三換熱器(11)所用制冷介質為溴化鋰制冷水。優選地，所述各種設備、管道的材質為不銹鋼。本專利技術提供的技術方案帶來的有益效果是：(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備，大大減少了進入水冷凝器的蠟質總量，有效降低水冷凝器的結蠟速度，保證了設備的長周期運行，減少維修費用。(2)對合成氣進行多步冷卻，使氣液相充分分離，有效降低循環進入合成塔的合成氣中甲醇含量，有利于合成反應向生成甲醇的方向進行，減少副反應，更有效地利用催化劑的活性，延長催化劑使用壽命，提高甲醇產量。(3)合成循環氣溫度降低后，合成塔的循環量也隨之降低，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，有效避免了季節溫差造成的腐蝕露點，有效保證了設備的長周期運行。附圖說明圖1是本專利技術實施例1提供的甲醇合成分離制冷工藝流程圖。附圖標記分別表示：1、合成塔，2、第一換熱器，3、空氣冷凝器，4、第一甲醇分離器，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Ⅰ、合成氣，Ⅱ、第二合成氣，Ⅲ、粗甲醇，Ⅳ、第三合成氣，...

【技術保護點】
一種甲醇合成分離制冷方法，所述方法包括以下步驟：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；步驟(2)，將來自于甲醇合成反應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，得到第一液態粗甲醇以及第三合成氣；所述第一液態粗甲醇中還包含所述甲醇合成反應中副反應生成的蠟；所述第一換熱器為氣氣換熱器；步驟(3)，將所述第一液態粗甲醇以及第三合成氣輸送至第一甲醇分離器(4)，使所述第一液態粗甲醇以及第三合成氣分離，分離后的第一液態粗甲醇(Ⅲ)經過第一甲醇閃蒸罐(5)后輸送到下游設備；所述第三合成氣被輸送至水冷凝器(6)進行進一步降溫，得到第二液態粗甲醇以及第四合成氣，所述第二液態粗甲醇中不含或者基本不含所述甲醇合成反應中副反應生成的蠟；步驟(4)，將所述經水冷凝器(6)降溫得到的第二液態粗甲醇以及第四合成氣輸送至第二甲醇分離器(7)，使所述第二液態粗甲醇以及第四合成氣分離，所述分離后的第二液態粗甲醇(Ⅲ)經過第二甲醇閃蒸罐(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；步驟(5)，將經第二換熱器(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；步驟(6)，將經所述第三換熱器(11)冷卻得到的第三液態粗甲醇以及第五合成氣輸送至第三甲醇分離器(10)，使所述第三液態粗甲醇以及第五合成氣分離，所述分離后的第三液態粗甲醇(Ⅲ)經過第二甲醇閃蒸罐(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，達到循環壓縮機所需溫度；步驟(7)將所述分離后的第五合成氣輸送至循環壓縮機，在壓縮之后與第一合成氣合并。...

【技術特征摘要】
1.一種甲醇合成分離制冷方法，所述方法包括以下步驟：
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；
步驟(2)，將來自于甲醇合成反應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，得到第一液態粗甲醇以及第三合成氣；所述第一液態粗甲醇中還包
含所述甲醇合成反應中副反應生成的蠟；所述第一換熱器為氣氣換熱器；
步驟(3)，將所述第一液態粗甲醇以及第三合成氣輸送至第一甲醇分離器
(4)，使所述第一液態粗甲醇以及第三合成氣分離，分離后的第一液態粗甲醇
(Ⅲ)經過第一甲醇閃蒸罐(5)后輸送到下游設備；所述第三合成氣被輸送至
水冷凝器(6)進行進一步降溫，得到第二液態粗甲醇以及第四合成氣，所述第
二液態粗甲醇中不含或者基本不含所述甲醇合成反應中副反應生成的蠟；
步驟(4)，將所述經水冷凝器(6)降溫得到的第二液態粗甲醇以及第四合
成氣輸送至第二甲醇分離器(7)，使所述第二液態粗甲醇以及第四合成氣分離，
所述分離后的第二液態粗甲醇(Ⅲ)經過第二甲醇閃蒸罐(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；
步驟(5)，將經第二換熱器(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；
步驟(6)，將經所述第三換熱器(11)冷卻得到的第三液態粗甲醇以及第
五合成氣輸送至第三甲醇分離器(10)，使所述第三液態粗甲醇以及第五合成氣
分離，所述分離后的第三液態粗甲醇(Ⅲ)經過第二甲醇閃蒸罐(8)后輸送到
下游單元，所述第五合成氣被輸送至第二...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙如政，劉海濱，淡明昌，陳家嶺，徐繼峰，李海建，馬成海，
申請(專利權)人：中國石油天然氣股份有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11