專利名稱：甲醇化工藝及反應(yīng)塔的制作方法
目前在國(guó)外已有以采用甲醇化技術(shù)改造氨廠凈化系統(tǒng)并付產(chǎn)甲醇的報(bào)導(dǎo)(Nitrogen No197 P18-25)，HALDOR TOPS φe提供技術(shù)的改造后氨廠流程如圖一所示。
在傳統(tǒng)的以天然氣為原料的大中型氨廠的流程上取消低變工序，而在脫除CO2工序之后插入甲醇化，使之氨合成氣得到凈化并付產(chǎn)一定數(shù)量甲醇，經(jīng)改進(jìn)后的流程見圖二。
比較圖一和圖二可以得到其不同點(diǎn)是在于甲醇化工序插入位置和甲醇化的操作壓力以及甲醇化后除脫C的程度。由于這些不同點(diǎn)，使之兩流程上的甲醇化反應(yīng)塔工藝和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)以及對(duì)催化劑性能要求是完全不同的。按圖二流程實(shí)現(xiàn)甲醇化的關(guān)鍵技術(shù)之一是本實(shí)用新型的甲醇化反應(yīng)塔，另一關(guān)鍵技術(shù)是本甲醇化反應(yīng)塔下段使用的專門研制的低溫活性好的銅基催化劑(后者關(guān)鍵技術(shù)另行申請(qǐng)專利)。
本發(fā)明的甲醇化反應(yīng)塔分上下兩段，上為等溫反應(yīng)段，下為絕熱反應(yīng)段。上段有若干直徑為DN25～DN50反應(yīng)管。管內(nèi)填滿甲醇催化劑，進(jìn)上段的入塔氣量約為總量的60～80%，自上而下通過(guò)反應(yīng)管。管外側(cè)為沸騰水，過(guò)程產(chǎn)生反應(yīng)熱以恒定熱流率傳遞給管外側(cè)，產(chǎn)生汽水混合物，以自然循環(huán)的形式，這些汽水混合物沿上升管至汽包，經(jīng)汽水分離后，3.8～4.5MPa蒸汽外輸，沸騰水沿下降管返回上段反應(yīng)管外側(cè)。反應(yīng)管數(shù)量及管長(zhǎng)分別以付產(chǎn)甲醇的規(guī)模和管內(nèi)催化劑的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型予以確定。下段填裝低溫活性特好的銅基催化劑，催化劑層內(nèi)設(shè)有2～3層冷激氣體的分布器，各層冷激氣體量由各層要求控制的溫度所確定。分布器具有特殊結(jié)構(gòu)形式，保證催化劑層徑向剖斷而溫度均勻。冷激氣體為冷的入塔氣體，約占總氣量20～40%，氣體上下兩段入塔分配比例是根據(jù)上下段催化劑活性衰減情況而定。
本發(fā)明的甲醇化反應(yīng)塔上段反應(yīng)管外側(cè)設(shè)有消汽措施，以保證反應(yīng)熱有效地導(dǎo)出。
本發(fā)明適宜操作壓力為2.0～12.0MPa，入塔氣中CO濃度0.5～8%(mol)，經(jīng)上下段催化劑層后的單程CO轉(zhuǎn)化率為90～95%。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖三所示，(1)殼體(2)反應(yīng)管(3)消汽措施(4)冷激氣體分配器(5)催化劑支承板(6)催化劑卸出口(7)入塔氣進(jìn)口(8)出塔氣出口。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明甲醇化反應(yīng)塔分上下兩段，分別具備等溫反應(yīng)和絕熱反應(yīng)的特征。適用于大中型氨廠凈化系統(tǒng)的高變和脫除CO2工序之后，插入甲醇化工序，后跟甲烷化工序。以簡(jiǎn)化氨廠凈化系統(tǒng)并付產(chǎn)一定數(shù)量甲醇。
2.按權(quán)利要求1，該甲醇化反應(yīng)塔上段有若干填滿甲醇催化劑的DN25～50反應(yīng)管，過(guò)程反應(yīng)熱傳遞給管外側(cè)的沸騰水，控制管外側(cè)蒸汽壓力，以達(dá)到調(diào)節(jié)反應(yīng)管內(nèi)催化劑層溫度，使之具備等溫反應(yīng)的條件。
3.按權(quán)利要求1，該甲醇化反應(yīng)塔下段裝有低溫活性好的另一種甲醇催化劑，其過(guò)程反應(yīng)熱用來(lái)加熱部分冷的入塔氣體，起到冷激作用，調(diào)節(jié)絕熱反應(yīng)的溫度，使之此段具有絕熱反應(yīng)的條件。
4.按權(quán)利要求1，2，3，該甲醇化反應(yīng)塔適宜在2.0～12.0MPa下操作，入塔氣體中CO和CO2濃度分別為0.5～8%(mol)和0.3～3.5%(mol)，經(jīng)上下兩段催化劑層之后，單程CO轉(zhuǎn)化率達(dá)90～95%，出塔氣體經(jīng)分離出甲醇組成之后，總C含量為0.4～1.0%。
5.按權(quán)利要求1，2，該甲醇化反應(yīng)塔上段反應(yīng)管外側(cè)所產(chǎn)生汽水混合物，以自然循環(huán)形式，使之蒸汽上升至汽包，經(jīng)汽水分離，外輸中壓蒸汽，而沸騰水返回反應(yīng)塔上段反應(yīng)管外側(cè)。
6.按權(quán)利要求1，2，5，反應(yīng)管外側(cè)設(shè)有消汽措施，以有利于反應(yīng)熱導(dǎo)出。
7.按權(quán)利要求1，3，作為冷激用的入塔氣體分2～3層，進(jìn)入甲醇化反應(yīng)塔下段。由于使用特殊結(jié)構(gòu)氣體分布器，使之催化劑層溫度徑向剖斷面均勻。
8.按權(quán)利要求1，2，3，4，該甲醇化反應(yīng)塔裝有2種以上甲醇催化劑，其中反應(yīng)塔下段的催化劑，為專門研制的低溫活性好的銅基催化劑。
全文摘要
本發(fā)明是適用于大中型氨廠合成氣凈化系統(tǒng)的改進(jìn)。在傳統(tǒng)流程中取消低變工序，插入甲醇化工序，使之氨廠凈化系統(tǒng)簡(jiǎn)化，并副產(chǎn)甲醇。本發(fā)明是甲醇化工序的關(guān)鍵技術(shù)。該甲醇化反應(yīng)塔在2.0～12.0MPa操作，具備等溫和絕熱反應(yīng)的特征。反應(yīng)塔上設(shè)有若干填滿催化劑的反應(yīng)管，管外側(cè)為沸騰水，有效地導(dǎo)出過(guò)程反應(yīng)熱，使之沸騰水汽化，經(jīng)分離輸出中壓蒸汽。反應(yīng)塔下段有2～3層冷激氣體分布器，以調(diào)節(jié)反應(yīng)塔下段的絕熱反應(yīng)的溫度。
文檔編號(hào)C07C31/04GK1103379SQ93115398
公開日1995年6月7日 申請(qǐng)日期1993年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月3日
發(fā)明者陳繩武 申請(qǐng)人:化學(xué)工業(yè)部西南化工研究院