本發(fā)明涉及甲醇基燃料鍋爐供熱技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

目前甲醇燃料是一種應(yīng)用廣泛的能源載體，具有原料來(lái)源豐富、生產(chǎn)技術(shù)成熟及燃燒清潔等優(yōu)點(diǎn)，相比油料、液化氣等燃料，甲醇燃料更加安全可靠、清潔衛(wèi)生、運(yùn)輸方便，尤其適用于高寒地區(qū)，而且在配套的灶具上燃燒熱效率高，廢氣排放符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。然而，甲醇燃料在儲(chǔ)存時(shí)會(huì)產(chǎn)生甲醇蒸汽，燃燒不完全會(huì)產(chǎn)生并排放甲醛、甲酸甲酯等化合物，不僅會(huì)危害人體健康，而且污染環(huán)境。因此將甲醇轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的甲醇基燃料是甲醇在燃料方面的最適宜措施之一。

二甲醚是一種重要的清潔甲醇基燃料，無(wú)毒無(wú)害，可以代替天然氣、液化石油氣等用作民用燃料或鍋爐燃料。二甲醚在一定溫度下的飽和蒸汽壓低于液化石油氣，儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程安全性高；在空氣中的爆炸極限比液化石油氣高一倍，使用過(guò)程安全性高；與液化石油氣摻混燃燒，燃燒更充分，裝置的燃燒性能更高。因此開(kāi)展二甲醚燃料相關(guān)研究與應(yīng)用成為人們廣泛關(guān)注的領(lǐng)域。

目前，二甲醚的生產(chǎn)工藝通常采用二步法，即先由煤基合成氣催化合成甲醇，然后甲醇在固體酸催化劑作用下于一定溫度和壓力條件下經(jīng)脫水生成二甲醚。例如中國(guó)專(zhuān)利201110123618.3公開(kāi)了甲醇在壓力為0.6～1.6MPa下生產(chǎn)二甲醚；中國(guó)專(zhuān)利201610604269.X公開(kāi)了甲醇在溫度為220～300℃，壓力為0.3～1.3MPa條件下反應(yīng)產(chǎn)生二甲醚。

然而上述的工藝條件中皆需在較高壓力下合成二甲醚，對(duì)設(shè)備要求較高，能耗量較大。另外二甲醚作為民用燃料或鍋爐燃料使用時(shí)，通常以液態(tài)形式罐裝和貯存，再經(jīng)汽化后使用，如與液化石油氣、汽油、柴油等混合作為車(chē)用燃料或民用燃料。在此過(guò)程中二甲醚經(jīng)過(guò)液化汽化等過(guò)程，需要吸收大量熱量，能源消耗較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)可以克服能源消耗較大的問(wèn)題，節(jié)能環(huán)保，減少成本。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括甲醇原料預(yù)處理單元、甲醇轉(zhuǎn)化單元、二甲醚精餾單元、鍋爐供熱單元和制冷單元；所述甲醇原料預(yù)處理單元用于對(duì)甲醇原料進(jìn)行汽化提純，所述甲醇轉(zhuǎn)化單元用于進(jìn)行甲醇脫水反應(yīng)，所述二甲醚精餾單元用于對(duì)脫水反應(yīng)生成的二甲醚進(jìn)行精餾提純，所述鍋爐供熱單元用于為所述甲醇原料預(yù)處理單元、甲醇轉(zhuǎn)化單元、二甲醚精餾單元和外界用戶(hù)供熱，所述制冷單元用于為所述甲醇原料預(yù)處理單元和二甲醚精餾單元分別提供所需的制冷量。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述甲醇原料預(yù)處理單元包括甲醇原料泵、甲醇汽化塔、塔釜雙再沸器和塔頂冷凝器；所述塔釜雙再沸器為甲醇汽化過(guò)程提供熱量，所述塔頂冷凝器通過(guò)冷凝處理控制塔頂出口的甲醇蒸汽的純度。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述塔釜雙再沸器包括串聯(lián)的兩個(gè)再沸器，分別用于保證甲醇的汽化和塔釜廢水的達(dá)標(biāo)排放。

甲醇原料經(jīng)輸送泵輸送進(jìn)入甲醇汽化塔的進(jìn)料口進(jìn)入塔中進(jìn)行汽化提純。所述甲醇原料包括精甲醇或粗甲醇，甲醇汽化塔的進(jìn)料口的位置可根據(jù)甲醇原料的特點(diǎn)來(lái)決定。甲醇汽化所需的熱量由塔釜雙再沸器提供。塔釜廢水由液位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)經(jīng)管道排入廢液罐。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述甲醇轉(zhuǎn)化單元包括依次連接的甲醇預(yù)熱器、換熱器和反應(yīng)器，所述甲醇預(yù)熱器用于對(duì)甲醇進(jìn)行預(yù)熱，所述換熱器用于對(duì)甲醇進(jìn)行換熱，所述反應(yīng)器用于甲醇進(jìn)行脫水反應(yīng)并生成二甲醚和水。所述反應(yīng)器可采用兩種類(lèi)型的反應(yīng)器，即：由導(dǎo)熱油作為熱載體的均溫反應(yīng)器和由導(dǎo)熱油或水蒸汽作為熱載體的激冷反應(yīng)器。

經(jīng)過(guò)甲醇汽化塔提純的甲醇蒸汽依次經(jīng)由甲醇預(yù)熱器和換熱器預(yù)熱后，進(jìn)入反應(yīng)器中進(jìn)行甲醇脫水反應(yīng)。系統(tǒng)穩(wěn)定之前使用甲醇預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，使用換熱器預(yù)熱。反應(yīng)后的物料與反應(yīng)器入口物料在換熱器中進(jìn)行換熱，實(shí)現(xiàn)余熱回收。換熱后的物料被送至所述二甲醚精餾單元。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案，當(dāng)熱載體為導(dǎo)熱油時(shí)，所述甲醇轉(zhuǎn)化單元的反應(yīng)器可采用均溫反應(yīng)器，均溫反應(yīng)器的上端入口與所述換熱器的下端出口連通，均溫反應(yīng)器的下端出口通過(guò)管道與所述換熱器連通。

當(dāng)熱載體為導(dǎo)熱油時(shí)，高純度的甲醇蒸汽先進(jìn)入預(yù)熱器一次預(yù)熱后，再進(jìn)入換熱器進(jìn)行二次預(yù)熱。預(yù)熱后的甲醇蒸汽進(jìn)入均溫反應(yīng)器進(jìn)行脫水反應(yīng)，生成的二甲醚、水及未反應(yīng)完全的甲醇蒸汽進(jìn)入余熱回收換熱器，與低溫甲醇蒸汽充分換熱后進(jìn)入二甲醚精餾單元。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案，當(dāng)熱載體為導(dǎo)熱油或水蒸汽時(shí)，所述反應(yīng)器可采用激冷反應(yīng)器，反應(yīng)器的內(nèi)部還包括自上而下設(shè)置的三段催化劑，其中一段催化劑的上端設(shè)有上端入口，一段催化劑和二段催化劑之間設(shè)有中間入口，二段和三段催化劑之間設(shè)有下端入口。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述二甲醚精餾單元包括二甲醚精餾塔、冷凝器和塔釜再沸器，所述二甲醚精餾塔用于精餾提純，所述冷凝器位于所述二甲醚精餾塔塔頂?shù)某隹诙?，所述塔釜再沸器位于所述二甲醚精餾塔的下端并為精餾提純提供熱量。經(jīng)與原料換熱后的產(chǎn)物物料由二甲醚精餾塔中下部進(jìn)入，在塔體內(nèi)精餾提純。塔釜物料為甲醇和水混合物，從塔釜出口采出由泵輸送至所述甲醇汽化塔中下部進(jìn)入，以回收甲醇。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述塔釜再沸器由溫度控制點(diǎn)控制，所述塔釜再沸器的熱源可以為導(dǎo)熱油或水蒸汽。二甲醚氣體燃料進(jìn)入冷凝器進(jìn)行換熱，由塔頂出口采出，通過(guò)調(diào)節(jié)所述制冷單元提供的制冷量，控制二甲醚氣體的純度。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述鍋爐供熱單元采用加熱導(dǎo)熱油或水蒸汽的供熱方式，并通過(guò)動(dòng)力輸送設(shè)備輸送至各用熱設(shè)備或外接用戶(hù)。利用鍋爐燃燒二甲醚氣體燃料提供熱量，通過(guò)該熱量來(lái)加熱導(dǎo)熱油或蒸汽，為整個(gè)系統(tǒng)或外界供熱的單元。通過(guò)動(dòng)力輸送設(shè)備將導(dǎo)熱油或水蒸汽輸送至二甲醚生產(chǎn)過(guò)程各用熱設(shè)備和外接用戶(hù)為其提供熱量。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱方法，包括以下步驟：

S1，將甲醇原料由輸送泵輸送進(jìn)入甲醇汽化塔進(jìn)行汽化提純處理；

S2，汽化提純后的甲醇蒸汽依次進(jìn)入甲醇預(yù)熱器和換熱器進(jìn)行預(yù)熱；

S3，甲醇蒸汽進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行甲醇脫水反應(yīng)；

S4，脫水反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的甲醇蒸汽經(jīng)反應(yīng)器出口進(jìn)入換熱器換熱，然后進(jìn)入二甲醚精餾塔進(jìn)行精餾提純；

S5，精餾提純后的氣體經(jīng)二甲醚精餾塔的塔頂出口流出，然后進(jìn)入鍋爐供熱單元，為鍋爐燃燒提供燃料。

所述S4中，精餾提純產(chǎn)生的液相水和甲醇經(jīng)輸送泵輸送至甲醇汽化塔，對(duì)甲醇進(jìn)行回收利用。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述鍋爐供熱單元用于為所述甲醇原料預(yù)處理單元、甲醇轉(zhuǎn)化單元、二甲醚精餾單元和外界供熱，所述制冷單元用于為所述甲醇原料預(yù)處理單元、二甲醚精餾單元提供所需的制冷量。

所述S1中，液相甲醇原料經(jīng)輸送泵輸送進(jìn)入甲醇汽化塔進(jìn)行汽化提純。塔釜液相組分主要是廢水和少量的甲醇，通過(guò)串聯(lián)的雙再沸器進(jìn)行加熱，控制廢水的達(dá)標(biāo)排放，達(dá)標(biāo)的廢水通過(guò)液位控制點(diǎn)與液位調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖控制排入廢液罐。塔頂氣相組分主要是高純度的甲醇蒸汽，由塔頂冷凝器冷凝控制甲醇蒸汽的純度。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述S2和S3中，當(dāng)熱載體為導(dǎo)熱油時(shí)，所述反應(yīng)器可采用均溫反應(yīng)器，高純度的甲醇蒸汽先進(jìn)入預(yù)熱器一次預(yù)熱后，再進(jìn)入換熱器進(jìn)行二次預(yù)熱。預(yù)熱后的甲醇蒸汽進(jìn)入均溫反應(yīng)器進(jìn)行脫水反應(yīng)，生成的二甲醚、水及未反應(yīng)完全的甲醇蒸汽進(jìn)入余熱回收的換熱器，與低溫甲醇蒸汽充分換熱后進(jìn)入二甲醚精餾單元。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述S2和S3中，當(dāng)熱載體為導(dǎo)熱油或水蒸汽時(shí)，所述反應(yīng)器采用激冷反應(yīng)器，其他的工藝流程完全相同。具體為：高純度的甲醇蒸汽分為三部分進(jìn)入甲醇轉(zhuǎn)化單元，一部分進(jìn)入預(yù)熱器一次預(yù)熱后進(jìn)入余熱回收換熱器進(jìn)行二次預(yù)熱至目標(biāo)溫度，預(yù)熱后的甲醇蒸汽進(jìn)入所述反應(yīng)器一段催化劑進(jìn)行反應(yīng)；另一部分通過(guò)溫度調(diào)節(jié)閥與溫度控制點(diǎn)聯(lián)鎖控制進(jìn)入所述反應(yīng)器的一段和二段催化劑之間，通過(guò)冷物料移熱的方式降溫；第三部分通過(guò)溫度調(diào)節(jié)閥和溫度控制點(diǎn)聯(lián)鎖控制進(jìn)入所述反應(yīng)器的二段和三段催化劑之間，通過(guò)冷物料移熱的方式降溫。上述三部分反應(yīng)生成的二甲醚、水及未反應(yīng)完全的甲醇蒸汽進(jìn)入余熱回收換熱器與低溫甲醇蒸汽充分換熱后進(jìn)入二甲醚精餾單元。

所述S4中，充分換熱后的二甲醚、水和未反應(yīng)完全的甲醇蒸汽由進(jìn)料口進(jìn)入二甲醚精餾塔，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行精餾提純處理。

塔釜液相組分主要是產(chǎn)物水和液體甲醇，通過(guò)塔釜再沸器進(jìn)行加熱，控制液相組分的達(dá)標(biāo)(液體中二甲醚的含量很少或不存在)循環(huán)利用。塔頂?shù)臍庀嘟M分主要是二甲醚氣體和少量的甲醇蒸汽，通過(guò)塔頂冷凝器冷凝控制二甲醚蒸汽的純度。

所述S5中，符合標(biāo)準(zhǔn)的二甲醚氣體(含有少量甲醇蒸汽)燃料，管道輸送并經(jīng)閥門(mén)調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒鍋爐燃燒供熱。被加熱的導(dǎo)熱油或蒸汽經(jīng)動(dòng)力輸送泵輸送供給二甲醚生產(chǎn)系統(tǒng)用熱和外界用戶(hù)用熱。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出的甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱系統(tǒng)，具有以下有益效果：

1)反應(yīng)器反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)熱回收后用于原料的預(yù)熱，實(shí)現(xiàn)了熱量的回收再利用；

2)系統(tǒng)為低壓階梯式操作，操作方便、安全系數(shù)高，且反應(yīng)產(chǎn)物為低壓的氣體燃料，減少了液體燃料燃燒時(shí)需要汽化和相變的能量消耗，系統(tǒng)節(jié)能減排，有利于環(huán)境的保護(hù)；

3)甲醇汽化塔設(shè)置雙再沸器，能夠保證產(chǎn)物水的達(dá)標(biāo)排放，減少生成過(guò)程中附帶產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染；

4)整套設(shè)備關(guān)鍵部位采用自動(dòng)化聯(lián)鎖控制方式，既保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，又降低了操作的難度實(shí)用性強(qiáng)；

5)系統(tǒng)采用導(dǎo)熱油時(shí)，反應(yīng)器采用均溫反應(yīng)器，熱載體既可以作為加熱介質(zhì)，同時(shí)作為移熱介質(zhì)；系統(tǒng)采用水蒸汽加熱時(shí)，反應(yīng)器采用激冷式反應(yīng)器，通過(guò)冷物料進(jìn)入的方式將熱量移走；系統(tǒng)所用催化劑為固體酸，裝填和更換方便；

6)本發(fā)明原料使用范圍廣，適用于粗甲醇或精甲醇；

7)本發(fā)明與甲醇直接燃燒相比，無(wú)有毒有害產(chǎn)物的產(chǎn)生，更清潔、燃燒更充分，安全性更高。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱系統(tǒng)的工藝流程圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱系統(tǒng)的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例及其之間任意組合，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，參考圖1，提供一種甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括甲醇原料預(yù)處理單元、甲醇轉(zhuǎn)化單元、二甲醚精餾單元、鍋爐供熱單元25和制冷單元；所述甲醇原料預(yù)處理單元用于對(duì)甲醇原料進(jìn)行汽化提純，所述甲醇轉(zhuǎn)化單元用于進(jìn)行甲醇脫水反應(yīng)，所述二甲醚精餾單元用于對(duì)脫水反應(yīng)生成的二甲醚進(jìn)行精餾提純，所述鍋爐供熱單元25用于為所述甲醇原料預(yù)處理單元、甲醇轉(zhuǎn)化單元、二甲醚精餾單元和外界用戶(hù)供熱，所述制冷單元用于為所述甲醇原料預(yù)處理單元和二甲醚精餾單元分別提供所需的制冷量。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述甲醇原料預(yù)處理單元包括甲醇原料泵、甲醇汽化塔12、塔釜雙再沸器13和塔頂冷凝器11；所述塔釜雙再沸器13為甲醇汽化過(guò)程提供熱量，所述塔頂冷凝器11通過(guò)冷凝處理控制塔頂出口的甲醇蒸汽的純度。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述塔釜雙再沸器13包括串聯(lián)使用的兩個(gè)再沸器，分別由溫度控制點(diǎn)131和132控制，其中由溫度控制點(diǎn)132控制的再沸器用于保證甲醇的汽化，由溫度控制點(diǎn)131控制的再沸器用于保證塔釜廢水的達(dá)標(biāo)排放。

甲醇原料經(jīng)輸送泵輸送進(jìn)入甲醇汽化塔12的進(jìn)料口進(jìn)入塔中進(jìn)行汽化提純。所述甲醇原料包括精甲醇或粗甲醇，甲醇汽化塔12的進(jìn)料口的位置可根據(jù)甲醇原料的特點(diǎn)來(lái)決定。甲醇汽化所需的熱量由塔釜雙再沸器13提供。塔釜廢水由液位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)經(jīng)管道排入廢液罐14。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)調(diào)節(jié)所述制冷單元提供的制冷量，控制所述甲醇汽化塔12的塔頂出口的甲醇蒸汽純度。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述甲醇轉(zhuǎn)化單元包括依次連接的甲醇預(yù)熱器15、換熱器16和反應(yīng)器17，所述甲醇預(yù)熱器15用于對(duì)甲醇進(jìn)行預(yù)熱，所述換熱器16用于對(duì)甲醇進(jìn)行換熱，所述反應(yīng)器17用于甲醇進(jìn)行脫水反應(yīng)并生成二甲醚和水。所述反應(yīng)器17可采用兩種類(lèi)型的反應(yīng)器，即：由導(dǎo)熱油作為熱載體的均溫反應(yīng)器和由導(dǎo)熱油或水蒸汽作為熱載體的激冷反應(yīng)器。

經(jīng)過(guò)甲醇汽化塔12提純的甲醇蒸汽依次經(jīng)由甲醇預(yù)熱器15和換熱器16預(yù)熱后，進(jìn)入反應(yīng)器17中進(jìn)行甲醇脫水反應(yīng)。系統(tǒng)穩(wěn)定之前使用甲醇預(yù)熱器15進(jìn)行預(yù)熱，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，使用換熱器16預(yù)熱。反應(yīng)后的物料與反應(yīng)器17入口物料在換熱器16中進(jìn)行換熱，實(shí)現(xiàn)余熱回收。換熱后的物料被送至所述二甲醚精餾單元。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述二甲醚精餾單元包括二甲醚精餾塔19、冷凝器18和塔釜再沸器20，所述二甲醚精餾塔19用于精餾提純，所述冷凝器18位于所述二甲醚精餾塔19塔頂?shù)某隹诙?，所述塔釜再沸?0位于所述二甲醚精餾塔19的下端并為精餾提純提供熱量。經(jīng)與原料換熱后的產(chǎn)物物料由二甲醚精餾塔19中下部進(jìn)入，在塔體內(nèi)精餾提純。塔釜物料為甲醇和水混合物，從塔釜出口采出由泵輸送至所述甲醇汽化塔12中下部進(jìn)入，以回收甲醇。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述塔釜再沸器20由溫度控制點(diǎn)控制，所述塔釜再沸器20的熱源可以為導(dǎo)熱油或水蒸汽。二甲醚氣體燃料進(jìn)入冷凝器18進(jìn)行換熱，由塔頂出口采出，通過(guò)調(diào)節(jié)所述制冷單元提供的制冷量，控制二甲醚氣體的純度。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述鍋爐供熱單元25采用加熱導(dǎo)熱油或水蒸汽的供熱方式，并通過(guò)動(dòng)力輸送設(shè)備輸送至各用熱設(shè)備或外接用戶(hù)。利用鍋爐燃燒二甲醚氣體燃料提供熱量，通過(guò)該熱量來(lái)加熱導(dǎo)熱油或蒸汽，為整個(gè)系統(tǒng)或外界供熱的單元。通過(guò)動(dòng)力輸送設(shè)備將導(dǎo)熱油或水蒸汽輸送至二甲醚生產(chǎn)過(guò)程各用熱設(shè)備和外接用戶(hù)為其提供熱量。

所述制冷單元包括壓縮機(jī)21、移熱風(fēng)扇23、換熱盤(pán)管22和儲(chǔ)存冷凝介質(zhì)的冷媒儲(chǔ)罐24，為整個(gè)系統(tǒng)提供所需的制冷量。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱方法，包括以下步驟：

S1，將甲醇原料由輸送泵輸送進(jìn)入甲醇汽化塔進(jìn)行汽化提純處理；

S2，汽化提純后的甲醇蒸汽依次進(jìn)入甲醇預(yù)熱器和換熱器進(jìn)行預(yù)熱；

S3，甲醇蒸汽進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行甲醇脫水反應(yīng)；

S4，脫水反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的甲醇蒸汽經(jīng)反應(yīng)器出口進(jìn)入換熱器換熱，然后進(jìn)入二甲醚精餾塔進(jìn)行精餾提純；

S5，精餾提純后的氣體經(jīng)二甲醚精餾塔的塔頂出口流出，然后進(jìn)入鍋爐供熱單元，為鍋爐燃燒提供燃料。

所述S4中，精餾提純產(chǎn)生的液相水和甲醇經(jīng)輸送泵輸送至甲醇汽化塔，對(duì)甲醇進(jìn)行回收利用。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述鍋爐供熱單元25用于為所述甲醇原料預(yù)處理單元、甲醇轉(zhuǎn)化單元、二甲醚精餾單元和外界供熱，所述制冷單元用于為所述甲醇原料預(yù)處理單元、二甲醚精餾單元提供所需的制冷量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述S1中，液相甲醇原料經(jīng)輸送泵輸送進(jìn)入甲醇汽化塔12進(jìn)行汽化提純，粗甲醇從2號(hào)口進(jìn)料，精甲醇由1號(hào)口進(jìn)料。

塔釜液相組分主要是廢水和少量的甲醇，通過(guò)串聯(lián)的雙再沸器進(jìn)行加熱，控制廢水的達(dá)標(biāo)排放，達(dá)標(biāo)的廢水通過(guò)液位控制點(diǎn)與液位調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖控制由4號(hào)管線(xiàn)排入廢液罐。雙再沸器的溫度控制分別通過(guò)兩組溫度控制點(diǎn)131、132及與之對(duì)應(yīng)的流量調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖控制實(shí)現(xiàn)。

塔頂氣相組分主要是高純度的甲醇蒸汽，由塔頂冷凝器11冷凝控制甲醇蒸汽的純度，高純度的甲醇蒸汽經(jīng)5號(hào)管線(xiàn)進(jìn)入甲醇預(yù)熱器15。塔頂溫度控制由溫度測(cè)控點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖控制實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述S2中，高純度的甲醇蒸汽經(jīng)5號(hào)管線(xiàn)輸送進(jìn)入甲醇預(yù)熱器15一次預(yù)熱后，進(jìn)入換熱器16進(jìn)行二次預(yù)熱。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述S3中，當(dāng)熱載體為導(dǎo)熱油時(shí)，所述甲醇轉(zhuǎn)化單元的反應(yīng)器可采用均溫反應(yīng)器，預(yù)熱后的甲醇蒸汽進(jìn)入均溫反應(yīng)器17進(jìn)行脫水反應(yīng)，生成的二甲醚、水及未反應(yīng)完全的甲醇蒸汽進(jìn)入余熱回收的換熱器16，與低溫甲醇蒸汽充分換熱后進(jìn)入二甲醚精餾單元。

甲醇預(yù)熱器15的溫度控制由6號(hào)口的溫度控制點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖控制實(shí)現(xiàn)。甲醇反應(yīng)器的溫度控制由7號(hào)口溫度控制點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖控制實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)熱載體為導(dǎo)熱油或水蒸汽時(shí)，所述甲醇轉(zhuǎn)化單元可采用另一種反應(yīng)器，即激冷反應(yīng)器，其他的工藝流程完全相同。具體為：高純度的甲醇蒸汽經(jīng)5號(hào)管線(xiàn)輸送分為三部分進(jìn)入甲醇轉(zhuǎn)化單元，一部分進(jìn)入甲醇預(yù)熱器15一次預(yù)熱后進(jìn)入余熱回收換熱器16進(jìn)行二次預(yù)熱至目標(biāo)溫度，預(yù)熱后的甲醇蒸汽進(jìn)入反應(yīng)器17一段催化劑進(jìn)行反應(yīng)；另一部分通過(guò)溫度調(diào)節(jié)閥與溫度控制點(diǎn)聯(lián)鎖控制進(jìn)入反應(yīng)器17的一段和二段催化劑之間，通過(guò)冷物料移熱的方式降溫；第三部分通過(guò)溫度調(diào)節(jié)閥和溫度控制點(diǎn)聯(lián)鎖控制進(jìn)入反應(yīng)器17的二段和三段催化劑之間，通過(guò)冷物料移熱的方式降溫。

上述三部分反應(yīng)生成的二甲醚、水及未反應(yīng)完全的甲醇蒸汽進(jìn)入余熱回收換熱器16與低溫甲醇蒸汽充分換熱后進(jìn)入二甲醚精餾單元。甲醇預(yù)熱器15的溫度控制由6號(hào)口的溫度控制點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖控制實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述S4中，充分換熱后的二甲醚、水和未反應(yīng)完全的甲醇蒸汽由8或9號(hào)進(jìn)料口進(jìn)入二甲醚精餾塔19，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行精餾提純處理。

塔釜液相組分主要是產(chǎn)物水和液體甲醇，通過(guò)塔釜再沸器20進(jìn)行加熱，控制液相組分的達(dá)標(biāo)(液體中二甲醚的含量很少或不存在)循環(huán)利用。達(dá)標(biāo)的液相組分通過(guò)液位控制點(diǎn)與液位調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖控制由10號(hào)管線(xiàn)排入，排出的液相組分經(jīng)輸送泵由3進(jìn)料口進(jìn)入甲醇汽化塔12實(shí)現(xiàn)甲醇的回收利用。塔釜液相的溫度控制由溫度控制點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖控制實(shí)現(xiàn)。

塔頂?shù)臍庀嘟M分主要是二甲醚氣體和少量的甲醇蒸汽，通過(guò)位于塔頂?shù)睦淠?8冷凝控制二甲醚蒸汽的純度，符合標(biāo)準(zhǔn)的二甲醚氣體由11號(hào)管線(xiàn)進(jìn)入鍋爐供熱單元25。塔頂溫度控制由溫度測(cè)控點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖控制實(shí)現(xiàn)。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述S5中，符合標(biāo)準(zhǔn)的含有少量甲醇蒸汽的二甲醚氣體燃料，經(jīng)11號(hào)管道輸送并經(jīng)閥門(mén)調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒鍋爐燃燒供熱。被加熱的導(dǎo)熱油或水蒸汽經(jīng)動(dòng)力輸送泵輸送供給二甲醚生產(chǎn)系統(tǒng)用熱和外界用戶(hù)用熱。

在燃燒鍋爐燃料進(jìn)口設(shè)置有液化石油氣閥門(mén)，當(dāng)二甲醚生產(chǎn)系統(tǒng)未產(chǎn)生燃料時(shí)由液化石油氣的燃燒供熱保證二甲醚生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)正常后關(guān)閉液化石油氣閥門(mén)，由自身產(chǎn)生的二甲醚燃料燃燒供給自身和外界用戶(hù)的用熱。

為保證操作的安全性，在輸送泵的出口設(shè)置有旁路調(diào)節(jié)閥，當(dāng)鍋爐供熱系統(tǒng)加熱的熱載體未達(dá)到溫度要求時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)使熱載體回流循環(huán)加熱，當(dāng)溫度達(dá)到要求后關(guān)閉調(diào)節(jié)閥打開(kāi)調(diào)節(jié)閥供給自身系統(tǒng)和外界用戶(hù)。所有換熱后的低溫?zé)彷d體經(jīng)調(diào)節(jié)閥回流至鍋爐供熱單元25。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在S1和S5中，所述甲醇汽化塔和所述二甲醚精餾塔的塔頂分別設(shè)有與所述制冷單元連接的冷凝器。制冷單元主要為系統(tǒng)提供所需的冷量，由壓縮機(jī)21、移熱風(fēng)扇23、換熱盤(pán)管22和冷媒儲(chǔ)罐24組成。冷量載體經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)21壓縮進(jìn)入由移熱風(fēng)機(jī)23和換熱盤(pán)管22組成的空氣移熱系統(tǒng)進(jìn)行換熱，換熱后的冷量載體進(jìn)入冷媒儲(chǔ)罐24，由出口閥調(diào)節(jié)進(jìn)入系統(tǒng)各冷量需用單元，換熱后的高溫冷量載體經(jīng)調(diào)節(jié)閥回流入壓縮機(jī)21進(jìn)行下一次循環(huán)。

為保證系統(tǒng)的安全操作在冷卻單元設(shè)置有旁路調(diào)節(jié)閥，當(dāng)冷量載體未達(dá)到溫度要求時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)使其回流循環(huán)制冷，當(dāng)溫度達(dá)到要求后關(guān)閉調(diào)節(jié)閥打開(kāi)調(diào)節(jié)閥供給自身系統(tǒng)。

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱系統(tǒng)的工藝流程圖，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：

實(shí)施例一：導(dǎo)熱油加熱方式

液相粗甲醇處理量為10L/H；甲醇汽化塔的操作條件為：塔頂操作壓力為0.28MPa、操作溫度為94℃，塔釜操作壓力為0.29MPa、溫度為135℃；均溫反應(yīng)器的操作條件為：操作壓力為0.28MP、操作溫度為300℃；二甲醚精餾塔操作條件：塔頂操作壓力為0.12MPa、操作溫度為28℃、塔釜操作壓力為0.13MPa、操作溫度為88℃。

液相粗甲醇由輸送泵以10L/H的速率由2號(hào)進(jìn)料口進(jìn)入甲醇汽化塔12進(jìn)行汽化提純處理。塔釜導(dǎo)熱油將甲醇加熱至135℃進(jìn)行汽化，塔頂流出的甲醇蒸汽控制在94℃，經(jīng)5號(hào)管道進(jìn)入甲醇預(yù)熱器15和余熱回收換熱器16充分換熱后進(jìn)入反應(yīng)器17。塔釜廢水由液位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)經(jīng)4號(hào)管道排入廢水罐14。

甲醇在均溫反應(yīng)器17中在壓力為0.28MPa、溫度為300℃、及固體酸催化劑存在的條件下，甲醇脫水生成二甲醚和水。250～300℃的反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的甲醇蒸汽經(jīng)反應(yīng)器出口7號(hào)管道進(jìn)入余熱回收換熱器16換熱后溫度降至180℃左右經(jīng)二甲醚精餾塔19進(jìn)料口進(jìn)入塔內(nèi)，塔釜導(dǎo)熱油再沸器將物料加熱至88℃進(jìn)行精餾提純，液相水和甲醇經(jīng)輸送泵輸送由甲醇汽化塔12的3號(hào)進(jìn)料口進(jìn)入實(shí)現(xiàn)甲醇的回收利用。塔頂流出的含少量甲醇的二甲醚氣體溫度控制在28℃，經(jīng)11號(hào)管道進(jìn)入鍋爐供熱單元25，為鍋爐燃燒提供燃料。燃燒熱加熱的熱載體供給系統(tǒng)用熱單元和外界用戶(hù)使用。系統(tǒng)所需的冷量由制冷單元提供。

實(shí)施例二：導(dǎo)熱油加熱方式

液相粗甲醇處理量為15L/H；甲醇汽化塔的操作條件為：塔頂操作壓力為0.20MPa、操作溫度為94℃，塔釜操作壓力為0.21MPa、溫度為122℃；均溫反應(yīng)器的操作條件為：操作壓力為0.20MP、操作溫度為300℃；二甲醚精餾塔操作條件：塔頂操作壓力為0.10MPa、操作溫度為24℃、塔釜操作壓力為0.11MPa、操作溫度為82℃。

液相粗甲醇由輸送泵以10L/H的速率由2號(hào)進(jìn)料口進(jìn)入甲醇汽化塔12進(jìn)行汽化提純處理。塔釜導(dǎo)熱油將甲醇加熱至122℃進(jìn)行汽化，塔頂流出的甲醇蒸汽控制在84℃，經(jīng)5號(hào)管道進(jìn)入甲醇預(yù)熱器15和余熱回收換熱器16充分換熱后進(jìn)入反應(yīng)器17。塔釜廢水由液位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)經(jīng)4號(hào)管道排入廢水罐14。

甲醇在均溫反應(yīng)器17中在壓力為0.20MPa、溫度為300℃、及固體酸催化劑存在的條件下，甲醇脫水生成二甲醚和水。250～300℃的反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的甲醇蒸汽經(jīng)反應(yīng)器出口7號(hào)管道進(jìn)入余熱回收換熱器16換熱后溫度降至180℃左右經(jīng)二甲醚精餾塔9進(jìn)料口進(jìn)入塔內(nèi)，塔釜導(dǎo)熱油再沸器將物料加熱至82℃進(jìn)行精餾提純，液相水和甲醇經(jīng)輸送泵輸送由甲醇汽化塔的3號(hào)進(jìn)料口進(jìn)入實(shí)現(xiàn)甲醇的回收利用。塔頂流出的含少量甲醇的二甲醚氣體溫度控制在24℃，經(jīng)11號(hào)管道進(jìn)入鍋爐供熱單元25，為鍋爐燃燒提供燃料。燃燒熱加熱的熱載體供給系統(tǒng)用熱單元和外界用戶(hù)使用。系統(tǒng)所需的冷量由制冷單元提供。

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱系統(tǒng)的工藝流程圖，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：

實(shí)施例三：水蒸汽加熱方式

液相粗甲醇處理量為20L/H；甲醇汽化塔的操作條件為：塔頂操作壓力為0.20MPa、操作溫度為84℃，塔釜操作壓力為0.21MPa、溫度為122℃；激冷反應(yīng)器的操作條件為：操作壓力為0.20MP、操作溫度為320℃；二甲醚精餾塔操作條件：塔頂操作壓力為0.10MPa、操作溫度為24℃、塔釜操作壓力為0.11MPa、操作溫度為82℃。

液相粗甲醇由輸送泵以20L/H的速率由2號(hào)進(jìn)料口進(jìn)入甲醇汽化塔12進(jìn)行汽化提純處理。塔釜蒸汽將甲醇加熱至122℃進(jìn)行汽化，塔頂流出的甲醇蒸汽控制在84℃，經(jīng)5號(hào)管道進(jìn)入甲醇預(yù)熱器15和余熱回收換熱器16充分換熱后進(jìn)入冷激反應(yīng)器17。塔釜廢水由液位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)經(jīng)4號(hào)管道排入廢水罐14。

甲醇在激冷反應(yīng)器17中在壓力為0.20MPa、溫度為320℃、及固體酸催化劑存在的條件下，甲醇脫水生成二甲醚和水。250～320℃的反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的甲醇蒸汽經(jīng)反應(yīng)器出口7號(hào)管道進(jìn)入余熱回收換熱器16換熱后溫度降至180℃左右經(jīng)二甲醚精餾塔9進(jìn)料口進(jìn)入塔內(nèi)，塔釜導(dǎo)熱油再沸器將物料加熱至82℃進(jìn)行精餾提純，液相水和甲醇經(jīng)輸送泵輸送由甲醇汽化塔的3號(hào)進(jìn)料口進(jìn)入實(shí)現(xiàn)甲醇的回收利用。塔頂流出的含少量甲醇的二甲醚氣體溫度控制在24℃，經(jīng)11號(hào)管道進(jìn)入鍋爐供熱單元25，為鍋爐燃燒提供燃料。燃燒熱加熱的熱載體供給系統(tǒng)用熱單元和外界用戶(hù)使用。系統(tǒng)所需的冷量由制冷單元提供。

實(shí)施例四：水蒸汽加熱方式

液相粗甲醇處理量為30L/H；甲醇汽化塔的操作條件為：塔頂操作壓力為0.28MPa、操作溫度為94℃，塔釜操作壓力為0.30MPa、溫度為133℃；激冷反應(yīng)器的操作條件為：操作壓力為0.30MP、操作溫度為320℃；二甲醚精餾塔操作條件：塔頂操作壓力為0.12MPa、操作溫度為28℃、塔釜操作壓力為0.13MPa、操作溫度為88℃。

液相粗甲醇由輸送泵以30L/H的速率由2號(hào)進(jìn)料口進(jìn)入甲醇汽化塔12進(jìn)行汽化提純處理。塔釜蒸汽將甲醇加熱至133℃進(jìn)行汽化，塔頂流出的甲醇蒸汽控制在94℃，經(jīng)5號(hào)管道進(jìn)入甲醇預(yù)熱器15和余熱回收換熱器16充分換熱后進(jìn)入冷激反應(yīng)器17。塔釜廢水由液位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)經(jīng)4號(hào)管道排入廢水罐14。

甲醇在激冷溫反應(yīng)器17中在壓力為0.30MPa、溫度為320℃、及固體酸催化劑存在的條件下，甲醇脫水生成二甲醚和水。250～320℃的反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的甲醇蒸汽經(jīng)反應(yīng)器出口7號(hào)管道進(jìn)入余熱回收換熱器16換熱后溫度降至180℃左右經(jīng)二甲醚精餾塔9進(jìn)料口進(jìn)入塔內(nèi)，塔釜導(dǎo)熱油再沸器將物料加熱至82℃進(jìn)行精餾提純，液相水和甲醇經(jīng)輸送泵輸送由甲醇汽化塔的3號(hào)進(jìn)料口進(jìn)入實(shí)現(xiàn)甲醇的回收利用。塔頂流出的含少量甲醇的二甲醚氣體溫度控制在24℃，經(jīng)11號(hào)管道進(jìn)入鍋爐供熱單元25，為鍋爐燃燒提供燃料。燃燒熱加熱的熱載體供給系統(tǒng)用熱單元和外界用戶(hù)使用。系統(tǒng)所需的冷量由制冷單元提供。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。