專利名稱：甲醇合成系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工合成技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及ー種甲醇合成系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在化工生產(chǎn)過(guò)程中，常常因?yàn)楹铣煞磻?yīng)器催化劑床層溫度不均、反應(yīng)溫度過(guò)高、或過(guò)反應(yīng)溫度過(guò)低等反應(yīng)器催化劑床層溫度不易控制的因素導(dǎo)致副產(chǎn)物過(guò)多。對(duì)于由加壓下甲胺、甲醚、甲醇合成、氨合成和CO變換這類氣固相放熱催化反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，不斷放出的反應(yīng)熱使催化劑床層溫度提高。為了減少副產(chǎn)物和提高反應(yīng)器的效率，需要把反應(yīng)熱移出以使反應(yīng)溫度處于ー個(gè)合理的范圍。在エ業(yè)反應(yīng)器中曾廣為 使用的ー種是多段絕熱反應(yīng)，ニ段之間用原料氣激冷來(lái)降低反應(yīng)氣溫度，這種反應(yīng)器因原料氣激冷時(shí)在降低反應(yīng)氣溫度的同時(shí)也降低了反應(yīng)物濃度，影響了合成效率。另ー種用于甲醇合成的Lurgi公司的列管式反應(yīng)器，在殼體中有上下管板間的多根圓管，管中裝有催化劑，原料氣從上部進(jìn)氣ロ進(jìn)入分布到各管中，在管內(nèi)裝觸媒層中合成甲醇，管間側(cè)面進(jìn)水。反應(yīng)管被管外沸騰水連續(xù)移出熱量，產(chǎn)生蒸汽由側(cè)面管出，反應(yīng)氣由底部出氣管出塔，該塔溫差小，但觸媒裝填系數(shù)小。另ー種DAVY公司開(kāi)發(fā)的甲醇合成技術(shù)，其合成反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示，催化劑裝填在反應(yīng)器100’的殼側(cè)，換熱管130’內(nèi)產(chǎn)生中壓蒸汽。新鮮的合成氣從反應(yīng)器100’底部的中心管120’進(jìn)入，中心管120’管壁上有分配孔以保證氣體的分布均勻。氣體沿徑向從內(nèi)到外通過(guò)反應(yīng)器100’的催化劑床層110’。從汽包來(lái)的鍋爐水進(jìn)入反應(yīng)器100’的底部然后向上流動(dòng)并部分汽化帶走甲醇合成反應(yīng)所產(chǎn)生的反應(yīng)熱。反應(yīng)溫度通過(guò)換熱管130’內(nèi)蒸汽的壓力來(lái)調(diào)節(jié)。該技術(shù)能將反應(yīng)溫度控制在一定范圍內(nèi)，且反應(yīng)器100’生產(chǎn)能力的擴(kuò)大可以通過(guò)加長(zhǎng)反應(yīng)器長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，在甲醇合成設(shè)備大型化方面有其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，目前逐漸被甲醇合成廠家廣泛采用，但是本身還存在著ー些不足?，F(xiàn)有DAVY技術(shù)合成流程示意圖，如圖I和圖2所示，其中，反應(yīng)系統(tǒng)包括反應(yīng)器100’、汽包200’、第一合成回路中間換熱器601’、第二合成回路中間換熱器602’、水冷器300’、400’、合成氣壓縮機(jī)501’、循環(huán)氣壓縮機(jī)502’、第一甲醇分離器603’、第二甲醇分離器604’、甲醇閃蒸槽605’等，新鮮的合成氣從反應(yīng)器100’底部的中心管120’進(jìn)入，中心管120’管壁上有分配孔以保證氣體的分布均勻。氣體沿徑向從內(nèi)到外通過(guò)反應(yīng)器100’的催化劑床層110’。因?yàn)樾迈r的合成氣從反應(yīng)器100’底部的中心管120’進(jìn)入，所以較大比例合成氣首先由反應(yīng)器100’中下部中心管120’管壁上的分配孔沿徑向從內(nèi)到外進(jìn)入到反應(yīng)器100’中下部催化劑床層110’進(jìn)行反應(yīng)；沿著中心管120’越往上，合成氣就越稀薄，也就是反應(yīng)器100’下部催化劑床層110’相對(duì)于反應(yīng)器100’上部催化劑床層110’而言就會(huì)有更多合成氣參與反應(yīng)，這樣反應(yīng)器100’下部催化劑的活性相對(duì)于反應(yīng)器100’上部催化劑的活性將會(huì)下降得更快。這樣，到了催化劑使用壽命的中后期時(shí)，進(jìn)入反應(yīng)器100’下部中心管120’管壁上分配孔的合成氣中的大部分沿徑向從內(nèi)到外進(jìn)入到反應(yīng)器100’下部催化劑床層110’后往往還沒(méi)有來(lái)得及進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)就離開(kāi)了催化劑床層110’，又因?yàn)樵诜磻?yīng)器100’下部進(jìn)行反應(yīng)的合成氣比例比中上部的都大，即使合成氣在反應(yīng)器100’上部的活性較高的催化劑處的轉(zhuǎn)化率還保持較高水平，但因?yàn)榉磻?yīng)器100’上部的合成氣量相對(duì)較小，使得總體上合成氣反應(yīng)生成甲醇的單程轉(zhuǎn)化率將急速下降，使得甲醇產(chǎn)量也會(huì)隨之下降；如果要保持甲醇產(chǎn)量，就需要加大未反應(yīng)的合成氣的循環(huán)量和循環(huán)次數(shù)，這無(wú)疑又増加了能耗。在催化劑使用壽命的中后期時(shí)，如果采用大幅提高催化劑床層110’溫度的方法來(lái)提高催化劑的活性，一方面會(huì)使催化劑使用壽命更快下降，另一方面會(huì)產(chǎn)生更多的蠟(尤其在床層溫度高于280°C以上吋)。這樣，往往本來(lái)能使用較長(zhǎng)或更長(zhǎng)時(shí)間的床層催化劑更換的時(shí)間大為提前，而在反應(yīng)器100’上部還保持較高活性的催化劑也同反應(yīng)器100’下部幾乎無(wú)法使用的催化劑一同更換(一般使用過(guò)的甲醇合成催化劑更換時(shí)，整體反應(yīng)器100’的催化劑都和空氣接觸，一旦在空氣氛圍內(nèi)，尚有活性的催化劑也必將因快速中毒損壞而無(wú)法使用)，在經(jīng)濟(jì)上造成了浪費(fèi)。現(xiàn)有DAVY技術(shù)中，甲醇合成塔為徑向流反應(yīng)器，在合成反應(yīng)器的上部，熱氣體需向下折流后才能流出塔外，在塔內(nèi)滯留時(shí)間較長(zhǎng)，造成移出反應(yīng)熱的速率較催化劑床層其他位置的反應(yīng)熱移出速率要慢，使得反應(yīng)器催化劑床層常常出現(xiàn)局部超溫，尤其當(dāng)床層溫度高于280°C時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生大量的蠟，同時(shí)使得催化劑活性加快衰減，間接地造成催化劑 的浪費(fèi)?，F(xiàn)有DAVY技術(shù)中，汽包內(nèi)的鍋爐給水均從反應(yīng)器的底部進(jìn)入換熱管，吸收反應(yīng)熱后變成蒸汽循環(huán)回汽包，這樣，溫度較低的鍋爐給水在反應(yīng)器中下部時(shí)大量吸收反應(yīng)熱汽化形成高溫蒸汽，這些高溫蒸汽和接近催化劑床層溫度的高溫鍋爐給水吸收熱量的能力遠(yuǎn)低于溫度較低的鍋爐給水，使得反應(yīng)器上部產(chǎn)生的反應(yīng)熱不能及時(shí)被帶走，往往導(dǎo)致反應(yīng)器催化劑床層上部的溫度大大高出反應(yīng)器催化劑床層中下部的溫度。目前，DAVY技術(shù)合成甲醇流程，可以根據(jù)圖2所示的流程進(jìn)行，合成新鮮氣進(jìn)入合成氣壓縮機(jī)501’進(jìn)行壓縮，經(jīng)過(guò)合成氣壓縮機(jī)501’增壓后大部分新鮮氣與第二甲醇分離器604’來(lái)的循環(huán)氣混合形成混合氣；然后混合氣先在第一合成回路中間換熱器601’中預(yù)熱后進(jìn)入第一合成反應(yīng)器100’，在第一合成反應(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)，反應(yīng)熱副產(chǎn)低壓蒸汽；反應(yīng)生成氣離開(kāi)第一合成反應(yīng)器100’后經(jīng)過(guò)第一合成回路中間換熱器601’對(duì)欲入塔的混合氣進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入冷卻器300’進(jìn)行冷卻；反應(yīng)生成氣中的循環(huán)氣和粗甲醇進(jìn)入第一甲醇分離器603’進(jìn)行分離。在第一甲醇分離器603’中分離出的循環(huán)氣和另外部分經(jīng)合成氣壓縮機(jī)501’增壓后的新鮮合成氣混合后進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)502’被壓縮后再進(jìn)入第二合成回路中間換熱器602’中預(yù)熱，然后進(jìn)入第二合成反應(yīng)器，第二合成反應(yīng)器同樣副產(chǎn)低壓蒸汽，離開(kāi)第二合成反應(yīng)器的反應(yīng)生成氣經(jīng)過(guò)第二合成回路中間換熱器602’預(yù)熱預(yù)進(jìn)入第二合成反應(yīng)器的入塔氣后，進(jìn)入第二冷卻器400’，在第二冷卻器400中反應(yīng)生成氣中的循環(huán)氣和粗甲醇進(jìn)入第二甲醇分離器604’，在第一甲醇分離器603’和第二甲醇分離器604’中分離出的粗甲醇經(jīng)過(guò)濾器后去甲醇閃蒸槽605’。在第二甲醇分離器604’中分離出的循環(huán)氣的大部分與合成新鮮氣混合后進(jìn)入合成氣壓縮機(jī)501’。同時(shí)，需放出一部分弛放氣以維持循環(huán)氣中的甲烷和氮?dú)獾榷栊詺怏w在一定的濃度范圍之內(nèi)。在甲醇生產(chǎn)過(guò)程中，常常因?yàn)榉磻?yīng)氣中甲醇含量過(guò)高導(dǎo)致副產(chǎn)物過(guò)多，影響到正常生產(chǎn)。
現(xiàn)有DAVY技術(shù)中，部分新鮮合成氣與來(lái)自其中ー個(gè)粗甲醇分離罐的循環(huán)氣混合后進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)加壓后，經(jīng)過(guò)合成回路中間換熱器加熱后，進(jìn)入甲醇合成反應(yīng)器100’進(jìn)行甲醇合成反應(yīng)；因?yàn)檠h(huán)氣中殘留有部分甲醇，甲醇含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致合成過(guò)程中蠟質(zhì)的生成量増加，而甲醇產(chǎn)量也會(huì)隨之下降；如果要保持甲醇產(chǎn)量，就需要加大未反應(yīng)的合成氣的循環(huán)量和循環(huán)次數(shù)，這無(wú)疑又増加了能耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明g在提供一種甲醇合成系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)甲醇合成系統(tǒng)中循環(huán)氣甲醇含量過(guò)高的技術(shù)問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本 發(fā)明的ー個(gè)方面，提供了一種甲醇合成系統(tǒng)。該甲醇合成系統(tǒng)，包括氣固相催化反應(yīng)器，設(shè)置有反應(yīng)氣入ロ和反應(yīng)生成氣出ロ，鍋爐給水入ロ和副產(chǎn)蒸汽出ロ，分離器，側(cè)壁上設(shè)置有反應(yīng)生成氣入ロ，底部設(shè)置有液相輸出管，頂部設(shè)置有循環(huán)氣出口，反應(yīng)生成氣入口與氣固相催化反應(yīng)器的反應(yīng)生成氣出口相通；分離器的循環(huán)氣出口與冷凝器相連，冷凝器的循環(huán)氣排出ロ與氣固相催化反應(yīng)器的反應(yīng)氣入口相通。進(jìn)ー步地，分離器的循環(huán)氣出口與冷凝器之間還設(shè)置有氣體壓縮機(jī)。進(jìn)ー步地，分離器連接有冷卻空氣管線，冷凝器設(shè)置有氣體冷凝介質(zhì)入口管和氣體冷凝介質(zhì)出ロ管，甲醇合成系統(tǒng)進(jìn)一歩包括進(jìn)ー步地，通過(guò)動(dòng)カ裝置分別與分離器的冷卻空氣管線和冷凝器的氣體冷凝介質(zhì)入口管相連通。進(jìn)ー步地，空氣過(guò)濾器分別連接有室內(nèi)空氣管線和環(huán)境空氣管線，室內(nèi)空氣管線和環(huán)境空氣管線上分別設(shè)置有氣體流量控制閥。進(jìn)ー步地，包括并聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)氣固相催化反應(yīng)器和分離器。進(jìn)ー步地，氣固相催化反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體，其側(cè)壁上形成有沿側(cè)壁切線方向延伸的氣體入口管線；催化劑床層，設(shè)置在反應(yīng)器殼體內(nèi)，與反應(yīng)器殼體之間形成環(huán)狀的旋流腔，催化劑床層為中空?qǐng)A柱體，催化劑床層的側(cè)壁上設(shè)置有使旋流腔與催化劑床層內(nèi)部相通的通孔；以及換熱裝置，設(shè)置在催化劑床層內(nèi)。進(jìn)ー步地，換熱裝置包括多條均勻地設(shè)置在催化劑床層內(nèi)的換熱管，其中，部分換熱管內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向與剩余部分的換熱管內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向相反；甲醇合成系統(tǒng)還包括與換熱管相通的汽包，汽包內(nèi)的水自下而上進(jìn)入的部分換熱管的進(jìn)水管線上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥；催化劑床層內(nèi)在換熱管附近設(shè)置有熱電偶，調(diào)節(jié)閥與熱電偶形成控制換熱管內(nèi)水的流量的控制回路。進(jìn)ー步地，汽包內(nèi)的水自上而下進(jìn)入的部分換熱管的進(jìn)水管線上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)水壓的變頻泵，該部分換熱管的出口端及變頻泵的出口端分別設(shè)置有壓差計(jì)，壓差計(jì)與變頻泵形成抑制蒸汽倒流的控制回路。進(jìn)ー步地，分離器包括凝液回收罐，立式冷卻器，與除沫器罐并排設(shè)置在凝液回收罐的頂部,并均與凝液回收罐相連通。進(jìn)ー步地，冷凝器包括初級(jí)立式冷凝器，包括初級(jí)立式冷凝器殼程和設(shè)置在初級(jí)立式冷凝器殼程內(nèi)的初級(jí)立式冷凝器管程；次級(jí)立式冷凝器，包括次級(jí)立式冷凝器殼程和設(shè)置在次級(jí)立式冷凝器殼程內(nèi)的次級(jí)立式冷凝器管程，次級(jí)立式冷凝器設(shè)置在初級(jí)立式冷凝器的頂部，且初級(jí)立式冷凝器管程和次級(jí)立式冷凝器管程相連通，初級(jí)立式冷凝器頂部設(shè)置有用于將初級(jí)立式冷凝器殼程和次級(jí)立式冷凝器殼程分割開(kāi)的間隔件；以及冷凝器凝液罐，設(shè)置在初級(jí)立式冷凝器的底部，與初級(jí)立式冷凝器管程相通。進(jìn)ー步地，氣體壓縮機(jī)包括合成氣壓縮機(jī)和循環(huán)氣壓縮機(jī)，合成氣壓縮機(jī)設(shè)置有新鮮合成氣入ロ及新鮮合成氣出ロ，合成氣壓縮機(jī)通過(guò)合成氣出ロ依次與合成氣凈化預(yù)熱器、合成氣浄化槽、合成回路中間換熱器、氣固相催化反應(yīng)器相連通；氣固相催化反應(yīng)器的反應(yīng)生成氣出口依次與合成回路中間換熱器、粗甲醇空冷器、分離器相連通；分離器的循環(huán)氣出口依次與循環(huán)氣壓縮機(jī)、冷凝器、循環(huán)氣預(yù)熱器、合成回路中間換熱器、氣固相催化反應(yīng)器相連通。根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)方面，提供一種甲醇合成的方法。該方法利用上述甲醇合成系統(tǒng)進(jìn)行甲醛合成，包括以下步驟新鮮合成氣經(jīng)合成氣壓縮機(jī)、合成氣凈化預(yù)熱器進(jìn)入合成氣浄化槽，從合成氣浄化槽出來(lái)的新鮮合成氣和從循環(huán)氣預(yù)熱器出來(lái)的循環(huán)氣匯成ー股氣后流經(jīng)合成回路中間換熱器與從氣固相催化反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)生成氣換熱后進(jìn)入氣固相催化反應(yīng)器；從氣固相催化反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)氣生成氣經(jīng)合成回路中間換熱器、粗甲醇·空冷器進(jìn)入分離器；分離器出來(lái)的循環(huán)氣經(jīng)循環(huán)氣壓縮機(jī)后進(jìn)入冷凝器，冷凝器出來(lái)的循環(huán)氣流和從合成氣浄化槽出來(lái)的新鮮合成氣匯成一股氣后經(jīng)合成回路中間換熱器進(jìn)入氣固相催化反應(yīng)器；從冷凝器、分離器分離出的粗甲醇匯合后進(jìn)行粗甲醇脫除不凝氣、殘留溶解氣及低沸點(diǎn)物處理；從分離器底部排蠟ロ排出的蠟可送入催化裂化系統(tǒng)；從分離器出來(lái)的部分循環(huán)氣作為馳放氣進(jìn)入氫氣回收系統(tǒng)，回收后得到的氫氣并入新鮮合成氣。進(jìn)ー步地，冷凝器出來(lái)的循環(huán)氣流通過(guò)循環(huán)氣預(yù)熱器由汽包副產(chǎn)蒸汽預(yù)熱后和從合成氣浄化槽出來(lái)的新鮮合成氣匯成一股氣后經(jīng)合成回路中間換熱器進(jìn)入氣固相催化反應(yīng)器。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，分離器與冷凝器相連通，即離開(kāi)分離器的循環(huán)氣并沒(méi)有像現(xiàn)有技術(shù)那樣與合成氣混合，而是進(jìn)入冷凝器進(jìn)行降溫，分離出部分甲醇，從而有利于減少在合成甲醇過(guò)程中蠟質(zhì)的形成，同時(shí)也有利于保持甲醇產(chǎn)量的穩(wěn)定。在同等進(jìn)氣量、相同組成、催化劑同等裝填條件和同期使用時(shí)間條件下，由于將反應(yīng)器中更多的粗甲醇產(chǎn)品在冷凝器中去除，因此，產(chǎn)生的蠟質(zhì)更少，產(chǎn)生的甲烷更少，甲醇產(chǎn)量更大。


說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)ー步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I示出了現(xiàn)有davy技術(shù)合成反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了現(xiàn)有davy技術(shù)合成的流程示意圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的甲醇合成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及流程示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣固相催化反應(yīng)器豎直剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出了根據(jù)圖4的A-A截面俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的換熱管在氣固相催化反應(yīng)器內(nèi)的排布結(jié)構(gòu)示意圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣固相催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖8示出了根據(jù)圖7的B-B截面氣體入口管線在氣固相催化反應(yīng)器上的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；圖9示出了根據(jù)圖7的C-C截面氣體入口管線在氣固相催化反應(yīng)器上的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)節(jié)閥與熱電偶形成控制換熱管內(nèi)水的流量的自動(dòng)控制回路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分離器的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖12示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分離器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖13示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的冷凝器的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明另ー實(shí)施例的甲醇合成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及流程示意圖。
具體實(shí)施例方式需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。本發(fā)明的甲醇合成系統(tǒng)特別適合于甲醇合成反應(yīng)過(guò)程，也可用于甲醚、甲胺、甲醚、氨合成和CO變換等化學(xué)過(guò)程。根據(jù)本發(fā)明ー種典型的實(shí)施方式，甲醇合成系統(tǒng)如圖3所示包括氣固相催化反應(yīng)器100、分離器600和冷凝器400，其中，氣固相催化反應(yīng)器100設(shè)置有反應(yīng)氣入口和應(yīng)生成氣出口，鍋爐給水入口和副產(chǎn)蒸汽出ロ，分離器600側(cè)壁上設(shè)置有反應(yīng)生成氣入ロ，底部設(shè)置有液相輸出管，頂部設(shè)置有循環(huán)氣出口，反應(yīng)生成氣入口與氣固相催化反應(yīng)器100的反應(yīng)生成氣出口相通；分離器600的循環(huán)氣出口與冷凝器400相連，冷凝器400的循環(huán)氣排出口與氣固相催化反應(yīng)器100的反應(yīng)氣入口相通。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，分離器600與冷凝器相連通，即離開(kāi)分離器600的循環(huán)氣并沒(méi)有像現(xiàn)有技術(shù)那樣馬上就與新鮮合成氣混合，而是先進(jìn)入冷凝器進(jìn)行降溫，再次分離出部分甲醇，從而有利于減少在合成甲醇過(guò)程中蠟質(zhì)的形成，同時(shí)也有利于保持甲醇產(chǎn)量的穩(wěn)定。在同等進(jìn)氣量、相同組成、催化劑同等裝填條件和同期使用時(shí)間條件下，由于將反應(yīng)器中更多的粗甲醇產(chǎn)品在冷凝器中去除，因此，產(chǎn)生的蠟質(zhì)更少，產(chǎn)生的甲烷更少，甲醇產(chǎn)量更大。優(yōu)選地，分離器600的循環(huán)氣出口與冷凝器400之間還設(shè)置有氣體壓縮機(jī)500，該氣體壓縮機(jī)500包括合成氣壓縮機(jī)501和循環(huán)氣壓縮機(jī)502。優(yōu)選地，分離器600內(nèi)設(shè)置有冷卻空氣管線，冷凝器400設(shè)置有氣體冷凝介質(zhì)入ロ管和氣體冷凝介質(zhì)出ロ管，甲醇合成系統(tǒng)進(jìn)一歩包括空氣過(guò)濾器700，空氣過(guò)濾器700通過(guò)動(dòng)カ裝置701分別與分離器600的冷卻空氣管線和冷凝器400的氣體冷凝介質(zhì)入口管相連通。這樣可以將空氣中的塵埃和部分水過(guò)濾除去，有利于設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行。優(yōu)選地，空氣過(guò)濾器分別連接有室內(nèi)空氣管線702和環(huán)境空氣管線，室內(nèi)空氣管線702和環(huán)境空氣管線703上分別設(shè)置有氣體流量控制閥，便于并與調(diào)節(jié)兩者的流量從而調(diào)節(jié)冷卻空氣的溫度。其中，動(dòng)カ裝置701可以是鼓風(fēng)機(jī)。其中，環(huán)境空氣為室外空氣。室內(nèi)空氣和環(huán)境空氣即室外空氣先經(jīng)過(guò)空氣過(guò)濾器過(guò)濾去塵埃和部分水，然后由鼓風(fēng)機(jī)為各以上用戶(分離器立式冷卻器和冷凝器)輸送冷卻用空氣；室內(nèi)空氣和環(huán)境空氣各自管線上有調(diào)節(jié)閥，可通過(guò)調(diào)節(jié)兩者的流量來(lái)調(diào)整冷卻用空氣溫度。此外，由鼓風(fēng)機(jī)輸送的冷卻用空氣亦可為粗甲醇脫除不凝氣、殘留溶解氣及低沸物系統(tǒng)冷卻相關(guān)物流。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖3所示，氣固相催化反應(yīng)器100反應(yīng)生成氣出口與合成回路中間換熱器801反應(yīng)生成氣入口相連通，合成回路中間換熱器801反應(yīng)生成氣出口與粗甲醇空冷器300反應(yīng)生成氣入口相連通。從氣固相催化反應(yīng)器100出來(lái)的反應(yīng)生成氣與新鮮合成氣、循環(huán)氣通過(guò)合成回路中間換熱器801換熱，反應(yīng)生成氣溫度下降，新鮮合成氣和循環(huán)氣溫度上升到適合的反應(yīng)溫度(反應(yīng)需要在本領(lǐng)域常規(guī)的合適的反應(yīng)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，若新鮮合成氣和循環(huán)氣進(jìn)入反應(yīng)器的溫度過(guò)低，使得反應(yīng)溫度較低也會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)副產(chǎn)物的增多；同樣反應(yīng)溫度過(guò)高也會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)副產(chǎn)物的增多)，粗甲醇空冷器300反應(yīng)生成氣出口與分離器600反應(yīng)生成氣入口相連通，分離器600循環(huán)氣(離開(kāi)分離器600后的反應(yīng)生成氣因?yàn)榉蛛x粗甲醇后還將用于循環(huán)再反應(yīng)故在此均稱為循環(huán)氣)出口與循環(huán)氣壓縮機(jī)502進(jìn)氣ロ相連通，循環(huán)氣壓縮機(jī)502出氣口和冷凝器400循環(huán)氣入口相連通，冷凝器 400循環(huán)氣出ロ與循環(huán)氣預(yù)熱器803循環(huán)氣入ロ相連通，循環(huán)氣預(yù)熱器803循環(huán)氣出口與合成氣浄化槽出口相連通并與合成回路中間換熱器801循環(huán)氣入口相連通。在進(jìn)入合成回路中間換熱器801前，循環(huán)氣離開(kāi)循環(huán)氣預(yù)熱器803后與從合成氣浄化槽出來(lái)的新鮮合成氣匯合成一股氣。從氣固相催化反應(yīng)器100出來(lái)的反應(yīng)生成氣與新鮮合成氣、循環(huán)氣通過(guò)合成回路中間換熱器801換熱，反應(yīng)生成氣溫度下降，新鮮合成氣和循環(huán)氣溫度上升，合成回路中間換熱器801循環(huán)氣出口與氣固相催化反應(yīng)器100入口相連通。現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用的是反應(yīng)器串并聯(lián)的方式，只要其中一塔停車，因循環(huán)無(wú)法進(jìn)行，反應(yīng)快速失衡，常常導(dǎo)致另外ー塔必須停車，引起其他上下游裝置的聯(lián)鎖停車或上游的合成氣放空，造成極大地?fù)p失和浪費(fèi)。根據(jù)本發(fā)明ー種典型的實(shí)施方式，甲醇合成系統(tǒng)包括并聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)氣固相催化反應(yīng)器100和分離器600。這樣有利于減少設(shè)備投資，有利于檢修，維持其他裝置生產(chǎn)的連續(xù)性，避免因停車造成的損失。當(dāng)然，本發(fā)明的甲醇合成系統(tǒng)也可以是兩個(gè)反應(yīng)器公用一套分離器、粗甲醇空冷器300及合成回路中間換熱器801。根據(jù)本發(fā)明另一典型的實(shí)施例，如圖14所示，并聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)氣固相催化反應(yīng)器100可公用一套分離器600、粗甲醇空冷器300及合成回路中間換熱器801。根據(jù)本發(fā)明一典型實(shí)施例，如圖4所示，氣固相催化反應(yīng)器100包括反應(yīng)器殼體101、催化劑床層110和換熱裝置，其中，反應(yīng)器殼體101的側(cè)壁上形成有沿側(cè)壁切線方向延伸的氣體入口管線150 ;催化劑床層110設(shè)置在反應(yīng)器殼體101內(nèi)，與反應(yīng)器殼體101之間形成環(huán)狀的旋流腔140，催化劑床層110為中空?qǐng)A柱體，催化劑床層110的側(cè)壁上設(shè)置有與催化劑床層110內(nèi)部相通的通孔111，換熱裝置設(shè)置在催化劑床層110內(nèi)。本發(fā)明的氣固相催化反應(yīng)器100，具有由套設(shè)在催化劑床層110的殼體外周的反應(yīng)器殼體101及催化劑床層110的殼體形成的旋流腔140，旋流腔140通過(guò)催化劑床層110殼體上設(shè)置的通孔111與催化劑床層110內(nèi)部相通，且旋流腔140的氣體入口管線150沿反應(yīng)器殼體101的側(cè)壁切線方向設(shè)置，使得反應(yīng)氣由氣體入口管線150沿旋流腔140切向方向進(jìn)入旋流腔140。反應(yīng)氣切向進(jìn)入后將緊貼反應(yīng)器殼體內(nèi)壁做圓周旋流運(yùn)動(dòng)，然后反應(yīng)氣在圓周旋流的過(guò)程中向上下兩個(gè)方向擴(kuò)散旋流，反應(yīng)氣切向進(jìn)氣在旋流腔內(nèi)旋流的方式相對(duì)于直接徑向進(jìn)氣的方式將獲得更長(zhǎng)的停留時(shí)間，將有更長(zhǎng)的時(shí)間在旋流腔內(nèi)均勻旋流擴(kuò)散后再由通孔進(jìn)入催化劑床層在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，使得反應(yīng)氣在反應(yīng)器整個(gè)催化劑床層軸向空間內(nèi)更為均勻分布。本發(fā)明的氣固相催化反應(yīng)器特別適合于甲醇合成反應(yīng)過(guò)程，也可用于甲醚、甲胺、甲醚、氨合成和CO變換等化學(xué)過(guò)程。根據(jù)本發(fā)明一典型實(shí)施例，如圖4所示，催化劑床層110的中軸線上設(shè)置有中心管120，中心管120的管壁上均勻地設(shè)置有中心管集氣孔121，中心管120上下兩端開(kāi)ロ形成反應(yīng)生成氣出ロ 122。反應(yīng)氣進(jìn)入旋流腔140沿著軸向空間均勻分布后，通過(guò)催化劑床層110殼體上設(shè)置的通孔111進(jìn)入催化劑床層110，反應(yīng)氣沿徑向從內(nèi)到外通過(guò)催化劑床層110。反應(yīng)氣在催化劑的作用下部分反應(yīng)后形成反應(yīng)生成氣(含未進(jìn)行反應(yīng)的反應(yīng)氣)沿徑向通過(guò)中心管集氣孔121進(jìn)入到中心管120內(nèi)，然后反應(yīng)生成氣從上下兩端的反應(yīng)生成氣出口122離開(kāi)反應(yīng)器。根據(jù)本發(fā)明一典型的實(shí)施例，從上下兩端的反應(yīng)生成氣出口 122離開(kāi)反應(yīng)器的兩股合成氣匯合后，進(jìn)入合成回路中間換熱器801預(yù)熱即將進(jìn)入反應(yīng)器的反應(yīng)氣。 優(yōu)選地，如圖5、6所示，反應(yīng)器的氣體入ロ管線150包括多條，各氣體入ロ管線150的高度位置相同或者不同，并且各氣體入口管線150在俯視方向的投影均勻地圍繞在反應(yīng)器殼體101的外周，使得反應(yīng)氣在旋流腔140內(nèi)更為均勻分布。優(yōu)選地，如圖7-10所示，反應(yīng)器的氣體入口管線150包括第一氣體入口管線151、 第二氣體入口管線152、第三氣體入口管線153、及第四氣體入口管線154，其中，第一氣體入口管線151和第二氣體入口管線152中心對(duì)稱地設(shè)置在催化劑床層110的1/3高度處，第三氣體入口管線153和第四氣體入口管線154中心對(duì)稱地設(shè)置在催化劑床層110的2/3高度處，使得反應(yīng)氣在旋流腔140內(nèi)更為均勻分布，而不會(huì)出現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)入反應(yīng)器下部催化劑床層的合成氣大大多于進(jìn)入反應(yīng)器上部催化劑床層的合成氣這種合成氣分布不均的情況。優(yōu)選地，換熱管130與汽包200相通，從汽包來(lái)的鍋爐給水進(jìn)入反應(yīng)器的換熱管130并部分汽化帶走合成反應(yīng)所產(chǎn)生的反應(yīng)熱，反應(yīng)溫度可通過(guò)換熱管130內(nèi)蒸汽的壓力和鍋爐給水的流量來(lái)調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明一典型實(shí)施例，換熱裝置包括多條均勻地設(shè)置在催化劑床層110內(nèi)的換熱管130，其中，部分換熱管130內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向與剩余部分的換熱管130內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向相反。優(yōu)選地，汽包200內(nèi)的水自上而下進(jìn)入的部分換熱管130的管線上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)水壓的多相泵，優(yōu)選為變頻泵201，該部分換熱管130的出口端及多相泵的出口端分別設(shè)置有壓差計(jì)，壓差計(jì)與多相泵形成抑制蒸汽倒串的自動(dòng)控制回路。如圖5、6所示，水自下而上進(jìn)入的換熱管131用白色圓圈表示，水自上而下進(jìn)入的換熱管132用黒色圓圈表示。這樣，既有自下而上的汽包200給水吸收反應(yīng)器下半部產(chǎn)生的反應(yīng)熱，又有自上而下的汽包200給水取走反應(yīng)器上半部產(chǎn)生的反應(yīng)熱。根據(jù)本發(fā)明ー種典型的實(shí)施例，如圖5、6所示，從汽包底部引出兩條鍋爐給水總管，第一條鍋爐給水總管分為兩路，一路給第一圓周換熱管組，該路汽包200給水自下而上進(jìn)入第一圓周換熱管組換熱管，另ー路給第三圓周換熱管組，該路汽包200給水自下而上進(jìn)入第三圓周換熱管組換熱管，部分汽化或全部汽化后，離開(kāi)第一、三圓周換熱管組后匯成一路返回汽包進(jìn)行汽液分離；第ニ條鍋爐給水總管中的鍋爐給水先經(jīng)由多相泵加壓后為兩路，一路給第二圓周換熱管組，該路汽包200給水自上而下進(jìn)入第二圓周換熱管組換熱管，另一路給第四圓周換熱管組，該路汽包200給水自上而下進(jìn)入第四圓周換熱管組換熱管，部分汽化或全部汽化后，離開(kāi)第二、四圓周換熱管組后匯成一路返回汽包進(jìn)行汽液分離，該返回汽包的管線和多相泵出口安裝有壓差計(jì)，壓差計(jì)的壓差和多相泵轉(zhuǎn)速形成自動(dòng)控制回路，多相泵轉(zhuǎn)速根據(jù)壓差計(jì)壓差調(diào)整轉(zhuǎn)速，時(shí)刻保持多相泵出口壓カ高出第二、四圓周換熱管組出口壓カ一定范圍，從而避免蒸汽倒竄。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，換熱管不限于四圓周換熱管組，可以是更多組。優(yōu)選地，如圖5、6所示，換熱裝置包括多組以催化劑床層110的中軸線為中心，呈圓形排布的換熱管組，介質(zhì)的流動(dòng)方向不同的各換熱管組間隔排列，即各換熱管組按其內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向間隔排列。冷卻介質(zhì)相對(duì)流動(dòng)的換熱管徑向間隔圓周均布排列，使得催化劑床層軸向徑向的溫度變化均趨于平緩。優(yōu)選地，如圖6所示，換熱裝置包括多組以催化劑床層110的中軸線為中心，呈圓形排布的換熱管組，換熱管組內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向不同的換熱管之間間隔排列。冷卻介質(zhì)相對(duì)流動(dòng)的換熱管不是徑向間隔排列，而是在同一圓周上間隔均布排列，這種實(shí)施方式也可使得催化劑床層軸向徑向的溫度更為均勻。優(yōu)選地，汽包200水進(jìn)入換熱管130的管線上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥160，催化劑床層110內(nèi)在換熱管130附近設(shè)置有熱電偶，調(diào)節(jié)閥160與熱電偶形成控制換熱管130內(nèi)水的流量
的自動(dòng)控制回路。進(jìn)ー步優(yōu)選地，汽包200與換熱管130形成循環(huán)通路，汽包200水可循環(huán)使用，汽包設(shè)置有排污管線和鍋爐給水補(bǔ)水管線，可定期排污和及時(shí)補(bǔ)入鍋爐給水，從而保持汽包內(nèi)鍋爐給水水質(zhì)良好。綜上，采用本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的氣固相催化反應(yīng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)I.本發(fā)明氣固相催化反應(yīng)器相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)更容易實(shí)現(xiàn)整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)催化劑床層溫度的均勻分布，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)中因合成反應(yīng)器催化劑床層溫度不均、或反應(yīng)溫度過(guò)高、或過(guò)反應(yīng)溫度過(guò)低等導(dǎo)致副產(chǎn)物過(guò)多的現(xiàn)象；2.本發(fā)明氣固相催化反應(yīng)器的催化劑床層溫度更易調(diào)節(jié)和控制；3.本發(fā)明氣固相催化反應(yīng)器的反應(yīng)器生產(chǎn)能力的擴(kuò)大即可通過(guò)加大反應(yīng)器直徑也可以通過(guò)加長(zhǎng)反應(yīng)器長(zhǎng)度和加寬中心管的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，更加靈活。根據(jù)本發(fā)明典型的實(shí)施例，如圖11、12所示，分離器600包括凝液回收罐610、立式冷卻器620和除沫器罐630，其中，立式冷卻器620與除沫器罐630并排設(shè)置在凝液回收罐610的頂部，且凝液回收罐610分別與立式冷卻器620及除沫器罐630相連通。工作時(shí)，反應(yīng)生成氣623自上而下進(jìn)入立式冷卻器620管程與殼程中的冷卻介質(zhì)換熱冷卻，反應(yīng)生成氣冷卻產(chǎn)生的凝液落入凝液回收罐610內(nèi)，不凝氣則進(jìn)入凝液回收罐610上部，再向上折流通過(guò)除沫器罐630上部出ロ離開(kāi)分離器600。其中，冷卻器采用立式結(jié)構(gòu)，高壓高速的反應(yīng)生成氣可將冷凝下來(lái)的蠟質(zhì)吹落到凝液回收罐610中，減少蠟冷凝后附著在立式冷卻器620管程管壁上，從而大大地減輕蠟質(zhì)對(duì)換熱效果的影響；對(duì)于立式冷卻器620與除沫器罐630并排設(shè)置在凝液回收罐610的頂部結(jié)構(gòu)形式，不凝氣向上折流通過(guò)除沫器罐630上部出ロ離開(kāi)分離器600吋，絕大多數(shù)凝液因重力而落入凝液回收罐610內(nèi)，大部分凝液獲得有效分離；而對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中立式冷卻器與凝液回收罐采用上下組合的結(jié)構(gòu)形式，氣相出口設(shè)置在立式冷卻器下方凝液回收罐上部側(cè)壁上，這種構(gòu)形式，部分凝液和蠟質(zhì)往往還來(lái)不及落下就被氣相吹出凝液回收罐了，氣相攜帯液滴嚴(yán)重，不凝氣和液滴不能有效分離。除沫器罐630用于去除反應(yīng)生成氣中攜帯的液滴。采用該分離器600可以將反應(yīng)生成氣中的蠟質(zhì)分離出去，避免了傳統(tǒng)除蠟方法中使蠟質(zhì)到下游裝置后，一旦溫度降低，粗甲醇中的蠟就會(huì)冷凝出來(lái)，影響到下游裝置的正常生產(chǎn)。現(xiàn)有技術(shù)中，立式冷卻器與凝液回收罐采用上下組合的結(jié)構(gòu)形式，這種構(gòu)形式，部分凝液和蠟質(zhì)往往還來(lái)不及落下就被氣相吹出凝液回收罐了，氣相依然攜帶較多液滴；本發(fā)明的這種立式冷卻器620與除沫器罐630并排設(shè)置在凝液回收罐610的頂部的結(jié)構(gòu)形式，使得氣相攜帯凝液及蠟質(zhì)進(jìn)入下游設(shè)備的量大大減少，氣流通過(guò)除沫器罐630除沫器,攜帶的液滴被除沫器進(jìn)ー步去除,氣相攜帶凝液量進(jìn)ー步減少。優(yōu)選地，立式冷卻器620為列管式冷卻器，立式冷卻器620的殼程入口和出ロ分別接有循環(huán)水管線和冷卻空氣管線，立式冷卻器620的上端設(shè)置有反應(yīng)生成氣入口 623。立式冷卻器620殼程通入冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)為冷卻空氣管線的空氣或循環(huán)水管線的循環(huán)水。如圖I所示，冷卻空氣進(jìn)氣ロ 615和循環(huán)水進(jìn)水口 616即殼程入口設(shè)置在所述立式冷卻器620的下部位置，冷卻空氣出氣ロ 617和循環(huán)水出水ロ 618即殼程出ロ設(shè)置在所述立式冷卻器620的上部位置。反應(yīng)生成氣入口 623與立式冷卻器620的管程連通，管程內(nèi)可通入反應(yīng)生成氣。當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，采用空氣冷卻的方式冷卻，當(dāng)環(huán)境溫度較高冷卻空氣無(wú)法滿足冷卻要求時(shí)，可關(guān)閉冷卻空氣進(jìn)氣管線 閥門，調(diào)整循環(huán)水入水管線閥門開(kāi)度采用循環(huán)水冷卻反應(yīng)生成氣。優(yōu)選地,如圖11所不，凝液回收罐610的下部設(shè)置有液相輸出管611,液相輸出管611伸入凝液回收罐610內(nèi)的內(nèi)端ロ朝下設(shè)置，且端ロ呈喇叭狀，液相輸出管611的外端ロ位于凝液罐610外。喇叭狀端ロ延伸至液面614以下，這種喇叭狀的取液ロ可避免因附著在取液ロ附近的蠟質(zhì)和落下的蠟質(zhì)積累而導(dǎo)致取液ロ堵塞的問(wèn)題。優(yōu)選地，凝液回收罐610的底部設(shè)置有排蠟ロ 613。凝液回收罐底部設(shè)置有排蠟ロ，可通過(guò)排蠟ロ定期排蠟。優(yōu)選地，凝液回收罐610的外壁下方設(shè)置有加熱器612。當(dāng)重質(zhì)蠟?zāi)潭氯畔灔頍o(wú)法排蠟時(shí)，可接通加熱器612的電源給凝液回收罐內(nèi)物料稍微加熱，待蠟質(zhì)融化后可繼續(xù)排蠟。優(yōu)選地，加熱器612呈環(huán)狀設(shè)置在凝液回收罐610的外壁下方，便于均勻的加熱。進(jìn)ー步優(yōu)選地，加熱器612為電磁加熱器，電磁加熱器可根據(jù)不同的エ況選擇加熱功率，利用電磁波穿透性強(qiáng)覆蓋范圍廣的特點(diǎn)，可在極短的時(shí)間內(nèi)融化沉積在凝液回收罐底部的全部蠟質(zhì)，相對(duì)于傳統(tǒng)的內(nèi)置蒸汽加熱的方式，無(wú)需考慮排凝和保暖防凍等問(wèn)題，且操作簡(jiǎn)單高效節(jié)能，檢修使用非常方便，可極大地提高工作效率。優(yōu)選地，除沫器罐630包括罐體及設(shè)置在罐體頂部的除沫器氣流通過(guò)除沫器罐630的除沫器,攜帶的液滴被除沫器進(jìn)ー步去除,氣相攜帶凝液量進(jìn)ー步減少。根據(jù)本發(fā)明典型的實(shí)施例，如圖13所示，冷凝器包括初級(jí)立式冷凝器410、次級(jí)立式冷凝器420和冷凝器凝液罐430，其中，初級(jí)立式冷凝器410包括初級(jí)立式冷凝器殼程和設(shè)置在初級(jí)立式冷凝器殼程內(nèi)的初級(jí)立式冷凝器管程；次級(jí)立式冷凝器420包括次級(jí)立式冷凝器殼程和設(shè)置在次級(jí)立式冷凝器殼程內(nèi)的次級(jí)立式冷凝器管程，次級(jí)立式冷凝器420設(shè)置在初級(jí)立式冷凝器的頂部，且初級(jí)立式冷凝器管程和次級(jí)立式冷凝器管程相連通，初級(jí)立式冷凝器頂部設(shè)置有用于將初級(jí)立式冷凝器殼程和次級(jí)立式冷凝器殼程分割開(kāi)的間隔件；冷凝器凝液罐430設(shè)置在初級(jí)立式冷凝器的底部，與初級(jí)立式冷凝器管程相通。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，由于設(shè)置有初級(jí)和次級(jí)兩級(jí)冷凝器，且兩級(jí)冷凝器的管程相通，冷凝器冷凝液收集罐設(shè)置在初級(jí)冷凝器的底部，由于經(jīng)過(guò)兩級(jí)冷凝，因此可以從反應(yīng)生成氣中分離出更多的粗甲醇產(chǎn)品。而且，初級(jí)立式冷凝器殼程和次級(jí)立式冷凝器殼程通過(guò)間隔件間隔開(kāi)來(lái)，可以使用不同的冷卻介質(zhì)，在水資源匱乏的地區(qū)，可以只部分使用水作為冷凝介質(zhì)，節(jié)約用水。優(yōu)選地，初級(jí)立式冷凝器管程豎直、平行設(shè)置在初級(jí)立式冷凝器殼程內(nèi)，并且初級(jí)立式冷凝器管程向下延伸至次級(jí)立式冷凝器殼程內(nèi)形成次級(jí)立式冷凝器管程；初級(jí)立式冷凝器殼程和次級(jí)立式冷凝器殼程上均設(shè)置有冷凝介質(zhì)入口管和冷凝介質(zhì)出ロ管。這樣通過(guò)管程的物質(zhì)可以均勻地經(jīng)過(guò)兩級(jí)殼程內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行換熱。優(yōu)選地，冷凝介質(zhì)入口管和冷凝介質(zhì)出口管分別設(shè)置有流量控制閥，方便冷凝介質(zhì)流量控制。根據(jù)本發(fā)明典型的實(shí)施例，如圖13所示，初級(jí)立式冷凝器410上設(shè)置有與初級(jí)立式冷凝器殼程相通的第一冷凝介質(zhì)入口管411和第一冷凝介質(zhì)出ロ管412。次級(jí)立式冷凝器420上設(shè)置有與次級(jí)立式冷凝器殼程相通的第二冷凝介質(zhì)入口管421、第二冷凝介質(zhì)出ロ管422。其中，初級(jí)立式冷凝器410的冷凝介質(zhì)可以是冷卻空氣或循環(huán)水。根據(jù)本發(fā)明一典型的實(shí)施例，第二冷凝介質(zhì)入口管421遠(yuǎn)離次級(jí)立式冷凝器420的一端與氣體冷凝介質(zhì)入口管423和液體冷凝介質(zhì)入口管425相連通；第二冷凝介質(zhì)出ロ管422遠(yuǎn)離次級(jí)立式冷凝器420的一端設(shè)置有氣體冷凝介質(zhì)出口管424和液體冷凝介質(zhì)出口管426，即級(jí)立式冷凝器420的冷卻介質(zhì)可選擇的是冷卻空氣或循環(huán)水，氣體冷凝介質(zhì)出ロ管424又與第一冷凝介質(zhì)出口管412在調(diào)節(jié)閥后相連通；第一冷凝介質(zhì)入口管411和第一冷凝介質(zhì)出ロ管·412以初級(jí)立式冷凝器410幾何中心點(diǎn)對(duì)稱，第二冷凝介質(zhì)入口管421和第二冷凝介質(zhì)出口管422以次級(jí)立式冷凝器420幾何中心點(diǎn)對(duì)稱。當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，采用空氣冷卻的方式冷卻，當(dāng)環(huán)境溫度較高冷卻空氣無(wú)法滿足冷卻要求時(shí)，可關(guān)閉次級(jí)立式冷凝器420的冷卻空氣進(jìn)氣管線閥門，調(diào)整循環(huán)水入水管線閥門開(kāi)度采用循環(huán)水冷卻反應(yīng)生成氣。優(yōu)選地，次級(jí)立式冷凝器420頂部設(shè)置有與次級(jí)立式冷凝器管程相通的循環(huán)氣進(jìn)入管427，冷凝器凝液罐430的側(cè)壁上設(shè)置有循環(huán)氣排出管432，便于走管程的物質(zhì)與殼程內(nèi)的介質(zhì)充分換熱。優(yōu)選地，粗甲醇出口 433設(shè)置在冷凝器凝液罐430的底部，方便粗甲醇的引出。間隔件是能夠起到間隔作用的部件即可，優(yōu)選地，間隔件為隔板421，成本低，使用方便。根據(jù)本發(fā)明典型的實(shí)施例，次級(jí)立式冷凝器420內(nèi)部水平設(shè)置有多個(gè)用于將次級(jí)立式冷凝器殼程分割成獨(dú)立空間的間隔件，多個(gè)獨(dú)立空間的殼程上均設(shè)置有冷凝介質(zhì)入ロ管和冷凝介質(zhì)出口管。其中，每個(gè)獨(dú)立空間的空間中可以通入不同的冷凝介質(zhì)，根據(jù)實(shí)際需要，増加冷凝程度和介質(zhì)的可選性。在甲醇合成系統(tǒng)中，由于本發(fā)明的冷凝器采用立式結(jié)構(gòu)，冷凝下來(lái)的粗甲醇落入冷凝器凝液罐430中，減少循環(huán)氣攜帶過(guò)多甲醇進(jìn)入合成反應(yīng)器，避免過(guò)多蠟質(zhì)的生成(反應(yīng)氣中甲醇含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致合成過(guò)程中蠟質(zhì)的生成量增加，而甲醇產(chǎn)量也會(huì)隨之下降；如果要保持甲醇產(chǎn)量，就需要加大未反應(yīng)的合成氣的循環(huán)量和循環(huán)次數(shù)，這無(wú)疑又増加了能耗)，而冷凝下來(lái)的粗甲醇則被送入粗甲醇脫除不凝氣、殘留溶解氣及低沸物系統(tǒng)脫除不凝氣、殘留溶解氣及低沸物。總之，將本發(fā)明的冷凝器應(yīng)用于合成甲醇エ藝及方法中，在同等進(jìn)氣量、相同組成、催化劑同等裝填條件和同期使用時(shí)間條件下，由于將反應(yīng)器中更多的粗甲醇產(chǎn)品在冷凝器中去除，因此，產(chǎn)生的蠟質(zhì)更少，產(chǎn)生的甲烷更少，甲醇產(chǎn)量更大。根據(jù)本發(fā)明一典型的實(shí)施例，甲醇合成系統(tǒng)包括上述冷凝器。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，新鮮合成氣經(jīng)合成氣壓縮機(jī)501、合成氣凈化預(yù)熱器802進(jìn)入合成氣浄化槽900，從合成氣浄化槽900出來(lái)的新鮮合成氣和從循環(huán)氣預(yù)熱器803出來(lái)的循環(huán)氣匯成ー股氣后流經(jīng)合成回路中間換熱器801與從氣固相催化反應(yīng)器100出來(lái)的反應(yīng)生成氣換熱后進(jìn)入氣固相催化反應(yīng)器100。從氣固相催化反應(yīng)器100出來(lái)的反應(yīng)氣生成氣經(jīng)合成回路中間換熱器801、粗甲醇空冷器300進(jìn)入分離器600。分離器600出來(lái)的循環(huán)氣經(jīng)循環(huán)氣壓縮機(jī)502后進(jìn)入冷凝器400，冷凝器400出來(lái)的循環(huán)氣流和從合成氣浄化槽900出來(lái)的新鮮合成氣匯成一股氣后經(jīng)合成回路中間換熱器801進(jìn)入氣固相催化反應(yīng)器100。從冷凝器400、分離器600分理處的粗甲醇匯合后進(jìn)入粗甲醇脫除不凝氣、殘留溶解氣及低沸點(diǎn)物系統(tǒng)進(jìn)行處理。從分離器600底部排蠟ロ 613排出的蠟可送入催化裂化系統(tǒng)。從分離器600出來(lái)的少量循環(huán)氣作為馳放氣進(jìn)入氫氣回收系統(tǒng)，回收后得到的高純氫氣并入新鮮合成氣。本發(fā)明的甲醇合成系統(tǒng)、反應(yīng)器、冷凝器、冷凝器特別適合于甲醇合成反應(yīng)過(guò)程，也可用于甲醚、甲胺、甲醚、氨合成和CO變換等化學(xué)過(guò)程。綜上，本發(fā)明流程本身至少有如下優(yōu)點(diǎn)I、現(xiàn)有技術(shù)中通常是采用雙塔串并聯(lián)的方式，若其中一塔停車，就會(huì)造成因循環(huán)無(wú)法進(jìn)行，反應(yīng)快速失衡，導(dǎo)致另外一塔必須停車，進(jìn)而導(dǎo)致其他上下游裝置的聯(lián)鎖停車或上游的合成氣放空，造成極大地?fù)p失和浪費(fèi)。而本發(fā)明的雙塔并聯(lián)エ藝流程及系統(tǒng)，不但有 利于減少設(shè)備投資(例如根據(jù)本發(fā)明的一典型實(shí)施例，如圖14所示，雙反應(yīng)器可公用ー套粗甲醇分離器、粗甲醇空冷器及合成回路中間換熱器，相對(duì)于原DAVY，可節(jié)省ー套粗甲醇分離器、粗甲醇空冷器及合成回路中間換熱器的投資)，有利于檢修，在一塔停車的情況下能夠維持其他裝置生產(chǎn)的連續(xù)性，避免了現(xiàn)有技術(shù)中因一塔停車造成的巨大損失。2、采用本發(fā)明的甲醇合成系統(tǒng)，在同等進(jìn)氣量、相同組成、催化劑同等裝填條件和同期使用時(shí)間條件下，產(chǎn)生的蠟質(zhì)更少，產(chǎn)生的甲烷更少，甲醇產(chǎn)量更大。3、采用本發(fā)明的甲醇合成系統(tǒng)，由于本發(fā)明的分離器的使用，蠟質(zhì)可從粗甲醇產(chǎn)品中分離出來(lái)，避免了現(xiàn)有技術(shù)中蠟質(zhì)到下游裝置后，一旦溫度降低，粗甲醇中的蠟就會(huì)冷凝出來(lái)，影響到下游裝置的正常生產(chǎn)。4、采用本發(fā)明的甲醇合成系統(tǒng)，除蠟方法簡(jiǎn)單操作更為方便。5、采用本發(fā)明的甲醇合成系統(tǒng)，可以從反應(yīng)生成氣中分離出更多的粗甲醇產(chǎn)品.6、可有效節(jié)約用水。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種甲醇合成系統(tǒng)，包括 氣固相催化反應(yīng)器(100)，設(shè)置有反應(yīng)氣入口和反應(yīng)生成氣出口，鍋爐給水入口和副產(chǎn)蒸汽出口， 分離器(600)，側(cè)壁上設(shè)置有反應(yīng)生成氣入口，底部設(shè)置有液相輸出管，頂部設(shè)置有循環(huán)氣出口，所述反應(yīng)生成氣入口與所述氣固相催化反應(yīng)器(100)的反應(yīng)生成氣出口相通； 其特征在于，所述分離器(600)的循環(huán)氣出口與冷凝器(400)相連，所述冷凝器(400)的循環(huán)氣排出口與所述氣固相催化反應(yīng)器(100)的反應(yīng)氣入口相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的甲醇合成系統(tǒng)，其特征在于，所述分離器(600)的循環(huán)氣出口與所述冷凝器(400 )之間還設(shè)置有氣體壓縮機(jī)(500 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的甲醇合成系統(tǒng)，其特征在于，所述分離器(600)連接有冷卻空氣管線，所述冷凝器(400 )設(shè)置有氣體冷凝介質(zhì)入口管和氣體冷凝介質(zhì)出口管，所述甲醇合成系統(tǒng)進(jìn)一步包括 空氣過(guò)濾器(700)，通過(guò)動(dòng)力裝置(701)分別與所述分離器(600)的冷卻空氣管線和所述冷凝器(400)的氣體冷凝介質(zhì)入口管相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的甲醇合成系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣過(guò)濾器分別連接有室內(nèi)空氣管線(702)和環(huán)境空氣管線(703)，所述室內(nèi)空氣管線(702)和所述環(huán)境空氣管線(703)上分別設(shè)置有氣體流量控制閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的甲醇合成系統(tǒng)，其特征在于，包括并聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)所述氣固相催化反應(yīng)器(100 )和所述分離器(600 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的甲醇合成系統(tǒng)，其特征在于，所述氣固相催化反應(yīng)器(100)包括 反應(yīng)器殼體(101)，其側(cè)壁上形成有沿側(cè)壁切線方向延伸的氣體入口管線(150)； 催化劑床層(110)，設(shè)置在所述反應(yīng)器殼體(101)內(nèi)，與所述反應(yīng)器殼體(101)之間形成環(huán)狀的旋流腔(140)，所述催化劑床層(110)為中空?qǐng)A柱體，所述催化劑床層(110)的側(cè)壁上設(shè)置有使所述旋流腔(140)與所述催化劑床層(110)內(nèi)部相通的通孔(111);以及 換熱裝置，設(shè)置在所述催化劑床層(110)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的甲醇合成系統(tǒng)，其特征在于， 所述換熱裝置包括多條均勻地設(shè)置在所述催化劑床層(110)內(nèi)的換熱管(130)，其中，部分所述換熱管(130)內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向與剩余部分的所述換熱管(130)內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向相反； 所述甲醇合成系統(tǒng)還包括與所述換熱管(130 )相通的汽包(200 )，所述汽包(200 )內(nèi)的水自下而上進(jìn)入的部分所述換熱管(130)的進(jìn)水管線上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥(160)； 所述催化劑床層(110 )內(nèi)在所述換熱管(130)附近設(shè)置有熱電偶，所述調(diào)節(jié)閥(160 )與所述熱電偶形成控制所述換熱管(130)內(nèi)水的流量的控制回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的甲醇合成系統(tǒng)，其特征在于，所述汽包(200)內(nèi)的水自上而下進(jìn)入的部分所述換熱管(130)的進(jìn)水管線上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)水壓的變頻泵(201)，該部分所述換熱管(130)的出口端及所述變頻泵(201)的出口端分別設(shè)置有壓差計(jì)，所述壓差計(jì)與所述變頻泵(201)形成抑制蒸汽倒流的控制回路。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的甲醇合成系統(tǒng)，其特征在于，所述分離器(600)包括凝液回收罐(610)， 立式冷卻器(620)，與除沫器罐(630)并排設(shè)置在所述凝液回收罐(610)的頂部，并均與所述凝液回收罐(610)相連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的甲醇合成系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝器(400)包括 初級(jí)立式冷凝器(410)，包括初級(jí)立式冷凝器殼程和設(shè)置在所述初級(jí)立式冷凝器殼程內(nèi)的初級(jí)立式冷凝器管程； 次級(jí)立式冷凝器(420)，包括次級(jí)立式冷凝器殼程和設(shè)置在所述次級(jí)立式冷凝器殼程內(nèi)的次級(jí)立式冷凝器管程，所述次級(jí)立式冷凝器(420)設(shè)置在所述初級(jí)立式冷凝器的頂部，且所述初級(jí)立式冷凝器管程和所述次級(jí)立式冷凝器管程相連通，所述初級(jí)立式冷凝器頂部設(shè)置有用于將所述初級(jí)立式冷凝器殼程和所述次級(jí)立式冷凝器殼程分割開(kāi)的間隔件；以及 冷凝器凝液罐(430)，設(shè)置在所述初級(jí)立式冷凝器的底部，與所述初級(jí)立式冷凝器管程相通。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的甲醇合成系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體壓縮機(jī)(500)包括合成氣壓縮機(jī)(501)和循環(huán)氣壓縮機(jī)(502)，所述合成氣壓縮機(jī)(501)設(shè)置有新鮮合成氣入口及新鮮合成氣出口，所述合成氣壓縮機(jī)(501)通過(guò)合成氣出口依次與合成氣凈化預(yù)熱器(802)、合成氣凈化槽(900)、合成回路中間換熱器(801)、所述氣固相催化反應(yīng)器(100)相連通；所述氣固相催化反應(yīng)器(100)的反應(yīng)生成氣出口依次與所述合成回路中間換熱器(801)、粗甲醇空冷器(300)、所述分離器(600)相連通；所述分離器(600)的循環(huán)氣出口依次與所述循環(huán)氣壓縮機(jī)(502)、所述冷凝器(400)、循環(huán)氣預(yù)熱器(803)、所述合成回路中間換熱器(801 )、所述氣固相催化反應(yīng)器(100 )相連通。
12.—種甲醇合成的方法，其特征在于，利用權(quán)利要求I至11中任一項(xiàng)所述的甲醇合成系統(tǒng)進(jìn)行甲醇合成，包括以下步驟 新鮮合成氣經(jīng)合成氣壓縮機(jī)(501)、合成氣凈化預(yù)熱器(802)進(jìn)入合成氣凈化槽(900)，從所述合成氣凈化槽(900)出來(lái)的新鮮合成氣和從循環(huán)氣預(yù)熱器(803)出來(lái)的循環(huán)氣匯成一股氣后流經(jīng)合成回路中間換熱器(801)與從氣固相催化反應(yīng)器(100)出來(lái)的反應(yīng)生成氣換熱后進(jìn)入所述氣固相催化反應(yīng)器(100);從所述氣固相催化反應(yīng)器(100)出來(lái)的反應(yīng)氣生成氣經(jīng)合成回路中間換熱器(801)、粗甲醇空冷器(300)進(jìn)入分離器(600);所述分離器(600)出來(lái)的循環(huán)氣經(jīng)循環(huán)氣壓縮機(jī)(502)后進(jìn)入冷凝器(400)，所述冷凝器(400)出來(lái)的循環(huán)氣流和從所述合成氣凈化槽(900)出來(lái)的新鮮合成氣匯成一股氣后經(jīng)所述合成回路中間換熱器(801)進(jìn)入所述氣固相催化反應(yīng)器(100);從所述冷凝器(400)、所述分離器(600)分離出的粗甲醇匯合后進(jìn)行粗甲醇脫除不凝氣、殘留溶解氣及低沸點(diǎn)物處理；從所述分離器(600)底部排蠟口排出的蠟可送入催化裂化系統(tǒng)；從所述分離器(600)出來(lái)的部分循環(huán)氣作為馳放氣進(jìn)入氫氣回收系統(tǒng)，回收后得到的氫氣并入新鮮合成氣。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的甲醇合成的方法，其特征在于，所述冷凝器(400)出來(lái)的循環(huán)氣流通過(guò)循環(huán)氣預(yù)熱器(803)由汽包副產(chǎn)蒸汽預(yù)熱后和從所述合成氣凈化槽(900)出來(lái)的新鮮合成氣匯成一股氣后經(jīng)所述合成回路中間換熱器(801)進(jìn)入所述氣固相催化反應(yīng)器(100)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種甲醇合成系統(tǒng)及方法。其中，該甲醇合成系統(tǒng)，包括氣固相催化反應(yīng)器，設(shè)置有反應(yīng)氣入口和反應(yīng)生成氣出口，鍋爐給水入口和副產(chǎn)蒸汽出口，分離器，側(cè)壁上設(shè)置有反應(yīng)生成氣入口，底部設(shè)置有液相輸出管，頂部設(shè)置有循環(huán)氣出口，反應(yīng)生成氣入口與氣固相催化反應(yīng)器的反應(yīng)生成氣出口相通；分離器的循環(huán)氣出口與冷凝器相連，冷凝器的循環(huán)氣排出口與氣固相催化反應(yīng)器的反應(yīng)氣入口相通。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，分離器與冷凝器相連通，即離開(kāi)分離器的循環(huán)氣并沒(méi)有像現(xiàn)有技術(shù)那樣與合成氣混合，而是進(jìn)入冷凝器進(jìn)行降溫，分離出部分甲醇，從而有利于減少在合成甲醇過(guò)程中蠟質(zhì)的形成，同時(shí)也有利于保持甲醇產(chǎn)量的穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C07C29/152GK102850183SQ20121037221
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
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