本實(shí)用新型涉及甲醇合成領(lǐng)域，具體而言，涉及一種甲醇合成系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前英國DAVY工藝技術(shù)有限公司主推的甲醇工藝流程。如圖1所示，合成氣進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)300進(jìn)行壓縮，一部分合成氣與第二粗甲醇分離罐600來的循環(huán)氣混合后，先在第一換熱器101中預(yù)熱后，進(jìn)入第一反應(yīng)器100。在第一反應(yīng)器100內(nèi)，甲醇合成反應(yīng)在高活性的銅基催化劑作用下進(jìn)行，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，通過與第一汽包700相連通將第一反應(yīng)器100內(nèi)的熱量進(jìn)行回收。反應(yīng)熱副產(chǎn)約2.0Mpa的低壓蒸汽。從第一反應(yīng)器100中輸出的氣相產(chǎn)物經(jīng)過第一換熱器101對入塔的合成氣進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入第一冷卻裝置(包括第一空氣冷卻裝置102和/或第一水冷卻裝置103)。在第一冷卻裝置中，甲醇合成反應(yīng)生成的甲醇和水在冷卻裝置中最終冷卻后，循環(huán)氣和粗甲醇進(jìn)入第一粗甲醇分離罐500進(jìn)行分離。在第一粗甲醇分離罐500中分離出的循環(huán)氣與另一部分合成氣混合后進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)300進(jìn)行壓縮，循環(huán)氣和部分合成氣被壓縮后進(jìn)入第二換熱器104中預(yù)熱，然后進(jìn)入第二反應(yīng)器200，該合成塔同樣副產(chǎn)約2.0Mpa低壓蒸汽(通過與第二汽包800相連通進(jìn)行熱量回收)，從第二反應(yīng)器200輸出的氣相產(chǎn)物經(jīng)過第二換熱器104預(yù)熱后，進(jìn)入第二冷卻裝置(包括第二空氣冷卻裝置105和/或第二水冷卻裝置106)。在第二冷卻裝置中，甲醇合成反應(yīng)生成的甲醇和水經(jīng)冷卻后，循環(huán)氣和粗甲醇進(jìn)入第二粗甲醇分離罐600。在第二粗甲醇分離罐600中分離出的粗甲醇經(jīng)第二減壓閥108減壓后輸送至二次分離罐400(閃蒸罐)，第一粗甲醇分離罐500中分離的粗甲醇經(jīng)第一減壓閥107減壓后也輸送至二次分離罐400中，粗甲醇經(jīng)過二次分離罐400閃蒸得到的閃蒸汽送入凈化槽900中進(jìn)行凈化。

在上述工藝流程中，從第二粗甲醇分離罐600中分離出的大部分循環(huán)氣與合成氣混合后，重復(fù)上述過程。同時(shí)，需放出一部分弛放氣以維持循環(huán)氣中的氬氣和氮?dú)獾榷栊詺怏w在一定的濃度范圍之內(nèi)。從合成氣在兩個(gè)合成塔之間的分布角度來看，該工藝流程是一種并聯(lián)流程。

在上述工藝流程中，將第一反應(yīng)器100的出口氣體進(jìn)行降溫、分離粗甲醇后再進(jìn)入第二反應(yīng)器200，使得第二反應(yīng)器200的原料氣中甲醇含量很低，促使反應(yīng)平衡向甲醇合成的方向移動(dòng)，可顯著提高甲醇轉(zhuǎn)化率，降低整個(gè)合成回路的循環(huán)比。同時(shí)相比傳統(tǒng)的并聯(lián)流程，這種串/并聯(lián)流程可有效提高催化劑的使用效率，并節(jié)省催化劑30％以上。

上述甲醇合成系統(tǒng)中，可以根據(jù)催化劑在前、中、后不同時(shí)期的活性，靈活調(diào)節(jié)原料進(jìn)入兩反應(yīng)器的比例，以保證甲醇反應(yīng)器內(nèi)部的溫度保持在可控范圍內(nèi)。

然而在上述裝置的運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，其實(shí)際的循環(huán)氣流量比該裝置的設(shè)計(jì)值高很多：理論上，循環(huán)的氣流量的設(shè)計(jì)值應(yīng)低于609t/h，而實(shí)際運(yùn)行過程中2011年和2012年循環(huán)氣的流量分別為770t/h和867t/h，高出設(shè)計(jì)值26.44％和42.36％。循環(huán)氣流量高于設(shè)計(jì)值將影響循環(huán)氣壓縮機(jī)的功耗，同時(shí)影響系統(tǒng)的操作彈性；當(dāng)原料氣流量提高時(shí)，循環(huán)氣壓縮機(jī)將無法滿足2號甲醇反應(yīng)器的壓力要求。因此，需要調(diào)節(jié)操作參數(shù)降低循環(huán)氣流量，提高系統(tǒng)的操作彈性。

鑒于上述問題的存在，有必要開發(fā)出一種循環(huán)氣流量較低的甲醇合成系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種甲醇合成系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的甲醇合成系統(tǒng)中循環(huán)氣流量較大的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型一個(gè)方面提供了一種甲醇合成系統(tǒng)，該甲醇合成系統(tǒng)包括：反應(yīng)裝置：包括第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器以及設(shè)置在第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器之間的循環(huán)氣壓縮機(jī)；分離裝置：包括初分離罐和與初分離罐相連通的二次分離罐；初分離罐包括第一粗甲醇分離罐和第二粗甲醇分離罐；凈化裝置：凈化裝置通過二次分離罐與分離裝置相連通；其中，第一反應(yīng)器、第一粗甲醇分離罐、循環(huán)氣壓縮機(jī)、第二反應(yīng)器以及第二粗甲醇分離罐依次相連通，構(gòu)成反應(yīng)循環(huán)回路；循環(huán)回路還包括：第一合成氣入口，在從第一粗甲醇分離罐至循環(huán)氣壓縮機(jī)的方向上，第一合成氣入口設(shè)置在第一粗甲醇分離罐與循環(huán)氣壓縮機(jī)之間；以及第一馳放氣口，第一馳放氣口設(shè)置在第一粗甲醇分離罐和第一合成氣入口之間。

進(jìn)一步地，第一馳放氣口設(shè)置在第一粗甲醇分離罐上。

進(jìn)一步地，循環(huán)回路還包括：第二合成氣入口，在從第二粗甲醇分離罐至第一反應(yīng)器的方向上，第二合成氣入口設(shè)置在第二粗甲醇分離罐與第一反應(yīng)器之間；第二馳放氣口，第二馳放氣口設(shè)置在第二粗甲醇分離罐與第二合成氣入口之間。

進(jìn)一步地，第二馳放氣口設(shè)置在第二粗甲醇分離罐上。

進(jìn)一步地，反應(yīng)循環(huán)回路還包括：第一換熱器，且在從第二粗甲醇分離罐至第一反應(yīng)器的方向上，第一合成氣入口與第一反應(yīng)器之間設(shè)置第一換熱器；第一冷卻裝置；其中，第一反應(yīng)器包括第一反應(yīng)器第一出口和第一反應(yīng)器第一入口，且第一反應(yīng)器第一出口經(jīng)由第一換熱器、第一冷卻裝置與第一粗甲醇分離罐依次相連通；第二粗甲醇分離罐經(jīng)由第一換熱器與第一反應(yīng)器第一入口相連通。

進(jìn)一步地，第一冷卻裝置包括第一空氣冷卻裝置和/或第一水冷卻裝置。

進(jìn)一步地，反應(yīng)循環(huán)回路還包括：第二換熱器和第二冷卻裝置；其中，第二反應(yīng)器包括第二反應(yīng)器第一出口和第二反應(yīng)器第一入口，且第二反應(yīng)器第一出口經(jīng)由第二換熱器、第二冷卻裝置與第二粗甲醇分離罐相連通；循環(huán)氣壓縮機(jī)經(jīng)由第二換熱器與第二反應(yīng)器第一入口相連通。

進(jìn)一步地，第二冷卻裝置包括第二空氣冷卻裝置和/或第二水冷卻裝置。

進(jìn)一步地，第一粗甲醇分離罐和二次分離罐之間設(shè)置有第一減壓閥；第二粗甲醇分離罐和二次分離罐之間設(shè)置有第二減壓閥。

進(jìn)一步地，甲醇合成系統(tǒng)還包括：第一汽包：通過第一熱量循環(huán)管道與第一反應(yīng)器相連通；和/或

第二汽包：通過第二熱量循環(huán)管道與第二反應(yīng)器相連通。

進(jìn)一步地，二次分離罐為閃蒸罐，閃蒸罐上設(shè)有閃蒸汽出口和蒸余液出口；閃蒸汽出口通過蒸汽管道與凈化裝置相連通；蒸余液出口通過液體管道與凈化裝置相連通，和/或液體出口通過液體管道與甲醇第一精餾裝置相連通。

進(jìn)一步地，凈化裝置為凈化槽，凈化槽頂部設(shè)有凈化氣出口，且底部設(shè)有凈化液出口；凈化液出口通過凈化液管道與甲醇第二精餾裝置相連通。

應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在第一粗甲醇分離罐與循環(huán)氣壓縮機(jī)之間設(shè)置第一合成氣入口，有利于從源頭上減少循環(huán)氣流量，同時(shí)還能保證不降低合成氣的進(jìn)料量，從而保證甲醇產(chǎn)量不降低；同時(shí)，還可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)馳放氣口的氣體采出量，從而大大提高了甲醇合成系統(tǒng)的操作彈性。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了本實(shí)用新型背景技術(shù)中提供的甲醇合成系統(tǒng)；

圖2示出了本實(shí)用新型提供的一種優(yōu)選的甲醇合成系統(tǒng)；以及

圖3示出了優(yōu)化前后，在不同位置進(jìn)行馳放氣對循環(huán)氣質(zhì)量流量影響。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

100、第一反應(yīng)器；200、第二反應(yīng)器；300、循環(huán)氣壓縮機(jī)；400、二次分離罐；500、第一粗甲醇分離罐；600、第二粗甲醇分離罐；700、第一汽包；800、第二汽包；900、凈化槽；101、第一換熱器；102、第一空氣冷卻裝置；103、第一水冷卻裝置；104、第二換熱器；105、第二空氣冷卻裝置；106、第二水冷卻裝置；107、第一減壓閥；108、第二減壓閥。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

本實(shí)用新型一方面提供了一種甲醇合成系統(tǒng)。如圖2所示，該甲醇合成系統(tǒng)包括：反應(yīng)裝置：包括第一反應(yīng)器100、第二反應(yīng)器200以及設(shè)置在第一反應(yīng)器100和第二反應(yīng)器200之間的循環(huán)氣壓縮機(jī)300；分離裝置：包括初分離罐和與初分離罐相連通的二次分離罐400；初分離罐包括第一粗甲醇分離罐500和第二粗甲醇分離罐600；以及凈化裝置：凈化裝置通過二次分離罐400與分離裝置相連通；其中，第一反應(yīng)器100、第一粗甲醇分離罐500、循環(huán)氣壓縮機(jī)300、第二反應(yīng)器200以及第二粗甲醇分離罐600依次相連通，構(gòu)成反應(yīng)循環(huán)回路；該反應(yīng)循環(huán)回路還包括：第一合成氣入口和第一馳放氣口；在從第一粗甲醇分離罐500至循環(huán)氣壓縮機(jī)300的方向上，第一合成氣入口設(shè)置在第一粗甲醇分離罐500與循環(huán)氣壓縮機(jī)300之間，第一馳放氣口設(shè)置在第一粗甲醇分離罐500和第一合成氣入口之間。

本實(shí)用新型提供的甲醇合成系統(tǒng)中，由于合成氣中含有一定量的惰性組分，而經(jīng)過反應(yīng)循環(huán)后，少量未反應(yīng)的合成氣以及大量不能參與反應(yīng)的惰性氣體組分以循環(huán)氣的形式，從第一粗甲醇分離罐中分離出來。在第一粗甲醇分離罐與第一合成氣入口之間設(shè)置第一馳放氣口，有利于從源頭上減少循環(huán)氣流量，同時(shí)還能保證不降低合成氣的進(jìn)料量，從而保證甲醇產(chǎn)量不降低；同時(shí)，還可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)馳放氣口的氣體采出量，從而大大提高了甲醇合成系統(tǒng)的操作彈性。

本實(shí)用新型提供的甲醇合成系統(tǒng)中，第一馳放氣口設(shè)置在第一粗甲醇分離罐上。將第一馳放氣口設(shè)置在第一粗甲醇分離罐上，有利于簡化甲醇合成系統(tǒng)。

本實(shí)用新型中，在反應(yīng)循環(huán)回路還包括第二合成氣入口和第二馳放氣口，在從第二粗甲醇分離罐600至所述第一反應(yīng)器100的方向上，第二合成氣入口設(shè)置在第二粗甲醇分離罐600與第一反應(yīng)器100之間，且第二馳放氣口設(shè)置在在第二粗甲醇分離罐600與第一反應(yīng)器100之間。第二馳放氣口的設(shè)置有利于在短時(shí)間內(nèi)降低循環(huán)氣的流量，同時(shí)還可以降低快速降低循環(huán)氣流量而造成系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)，從而進(jìn)一步提高甲醇合成系統(tǒng)的操作彈性。

本實(shí)用新型中，第二馳放氣口設(shè)置在第二粗甲醇分離罐上。將第二馳放氣口設(shè)置在第二粗甲醇分離罐上，有利于進(jìn)一步簡化甲醇合成系統(tǒng)。

本實(shí)用新型中，上述反應(yīng)循環(huán)回路還包括：第一換熱器101和第一冷卻裝置；在從第二粗甲醇分離罐600至第一反應(yīng)器100的方向上，在第一合成氣入口與第一反應(yīng)器100之間設(shè)置第一換熱器101；其中，第一反應(yīng)器100包括第一反應(yīng)器第一出口和第一反應(yīng)器第一入口，且第一反應(yīng)器第一出口經(jīng)由第一換熱器101、第一冷卻裝置與第一粗甲醇分離罐500相連通；第二粗甲醇分離罐600經(jīng)由第一換熱器101與第一反應(yīng)器第一入口相連通。

由于甲醇合成反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在上述位置設(shè)置第一換熱器有利于通過換熱的方式將甲醇合成反應(yīng)得到的氣相產(chǎn)物的熱量回收利用，從而降低上述氣相產(chǎn)物的溫度；相應(yīng)地，回收的熱量用于對第二粗甲醇分離罐中分離出的循環(huán)氣與合成氣的混合氣體進(jìn)行預(yù)加熱，從而減少甲醇合成系統(tǒng)中熱量損失。

本實(shí)用新型中，第一冷卻裝置包括第一空氣冷卻裝置102和/或第一水冷卻裝置103。由于在粗甲醇分離罐中氣液兩相的分離是根據(jù)氣體和液體的物理性質(zhì)不同進(jìn)行的，在上述位置設(shè)置第一冷卻裝置，有利于提高第一粗甲醇分離罐中粗甲醇的收率。同時(shí)先將反應(yīng)氣通過第一空氣冷卻裝置，然后進(jìn)入第一水冷卻裝置，有利于節(jié)約冷卻水的用量。

本實(shí)用新型中，反應(yīng)循環(huán)回路還包括：第二換熱器104和第二冷卻裝置；其中，第二反應(yīng)器200包括第二反應(yīng)器第一出口和第二反應(yīng)器第一入口，且第二反應(yīng)器第一出口經(jīng)由第二換熱器104、第二冷卻裝置與第二粗甲醇分離罐600相連通；循環(huán)氣壓縮機(jī)300經(jīng)由第二換熱器104與所述第二反應(yīng)器第一入口相連通。

由于甲醇合成反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在上述位置設(shè)置第二換熱器有利于通過換熱的方式將甲醇合成反應(yīng)得到的氣相產(chǎn)物的熱量回收利用，從而降低上述氣相產(chǎn)物的溫度；相應(yīng)地，回收的熱量用于從循環(huán)氣壓縮機(jī)中輸出的循環(huán)氣進(jìn)行預(yù)熱，然后再將上述加熱后的循環(huán)氣輸送至第二反應(yīng)器，這有利于減少甲醇合成系統(tǒng)中的熱量損失。

本實(shí)用新型中，第二冷卻裝置包括第二空氣冷卻裝置105和/或第二水冷卻裝置106。由于在粗甲醇分離罐中氣液兩相的分離是根據(jù)氣體和液體的物理性質(zhì)不同進(jìn)行的，在上述位置設(shè)置第二冷卻裝置，有利于提高第二粗甲醇分離罐中粗甲醇的收率。同時(shí)先將反應(yīng)氣通過第二空氣冷卻裝置，然后再相應(yīng)地進(jìn)入第二水冷卻裝置，有利于節(jié)約冷卻水的用量。

本實(shí)用新型中，在第一粗甲醇分離罐500和二次分離罐400之間設(shè)置有第一減壓閥107；在第二粗甲醇分離罐600和二次分離罐400之間設(shè)置有第二減壓閥108。在甲醇合成系統(tǒng)中，設(shè)置減壓閥有利于調(diào)節(jié)甲醇合成系統(tǒng)中的壓力，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的操作彈性。

本實(shí)用新型中，甲醇合成系統(tǒng)還包括：第一汽包700：通過第一熱量循環(huán)管道與第一反應(yīng)器100相連通；和/或第二汽包800：通過第二熱量循環(huán)管道與第二反應(yīng)器200相連通。

汽包中裝有水，甲醇合成反應(yīng)為放熱反應(yīng)，設(shè)置汽包有利于使液態(tài)的水轉(zhuǎn)化為水蒸氣，從而進(jìn)一步進(jìn)行熱量回收，減少熱量損失，同時(shí)保證反應(yīng)器中氣壓的穩(wěn)定。

本實(shí)用新型中，二次分離罐400為閃蒸罐，該閃蒸罐上設(shè)有閃蒸汽出口和蒸余液出口；閃蒸汽出口通過蒸汽管道與凈化裝置相連通；蒸余液出口通過液體管道與凈化裝置相連通，和/或蒸余液出口通過液體管道與甲醇第一精餾裝置相連通。閃蒸后，將閃蒸汽與部分閃蒸液輸送至凈化槽內(nèi)有利于提高產(chǎn)品的多樣性，進(jìn)而提高整個(gè)工藝流程的經(jīng)濟(jì)性。

本實(shí)用新型中，凈化裝置為凈化槽900，該凈化槽900頂部設(shè)有凈化氣出口，且底部設(shè)有凈化液出口；該凈化液出口通過凈化液管道與甲醇第二精餾裝置相連通。經(jīng)過二次分離裝置得到的閃蒸汽和蒸余液仍含有大量雜質(zhì)，將上述液體產(chǎn)物和氣相產(chǎn)物通過凈化槽進(jìn)行凈化，有利于提高甲醇的純度。

馳放氣位置不同時(shí)，循環(huán)氣流量對甲醇質(zhì)量流量的影響，見表1。

表1：

由表1可以看出，在馳放氣流量相同的情況時(shí)，改變馳放氣的位置，甲醇的質(zhì)量流量基本保持不變。由此可知，經(jīng)過優(yōu)化后可以在保證其他操作條件不變的基礎(chǔ)上，降低經(jīng)過循環(huán)氣壓縮機(jī)的循環(huán)氣流量，從而降低壓縮機(jī)功耗，提高合成系統(tǒng)的操作彈性。

由圖3可以看出，隨著馳放氣質(zhì)量流量的提高，循環(huán)氣質(zhì)量流量逐漸降低，并且隨著馳放氣流量的升高，馳放氣對循環(huán)氣的調(diào)節(jié)效果逐漸減弱。此外，在不同位置進(jìn)行馳放氣時(shí)，相同質(zhì)量流量馳放氣條件下，在僅在第一粗甲醇分離罐上設(shè)置第一馳放氣口所對應(yīng)的循環(huán)氣流量要比僅在第二粗甲醇分離罐的設(shè)置第二馳放氣口對應(yīng)的循環(huán)氣流量更低。這說明在第一粗甲醇分離罐第一馳放氣口進(jìn)行馳放氣，能夠更有效地降低甲醇合成系統(tǒng)的循環(huán)氣流量。

上述數(shù)據(jù)表明：本實(shí)用新型改變了原馳放氣出口的位置，而設(shè)置了第一馳放氣口，在保證不影響甲醇的質(zhì)量流量的前提下，更有效地降低了甲醇合成系統(tǒng)的循環(huán)氣流量；同時(shí)，還可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)馳放氣口的氣體采出量調(diào)節(jié)甲醇合成系統(tǒng)中的循環(huán)氣流量，從而大大提高了甲醇合成系統(tǒng)的操作彈性。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。