[发明专利]用焦炉气制备甲醇的系统及用该系统制备甲醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于煤化工领域，特别是一种用焦炉气制备甲醇的系统及用该系统制备甲醇的方法。

背景技术

庆华集团用焦炉气制备甲醇的装置是由四川通用设计院设计的15万吨/年焦炉气制甲醇装置，现已连续安全运行多年。这套装置的转化工段采用了换热式转化工艺，原理是：在脱硫合格，按照水汽比配入一定量的水蒸气、并且进行了一定程度的预热后的焦炉气，首先进入换热式转化炉(即，换转炉)的管程，管程里面装有转化触媒，先进行一定程度的甲烷转化反应，然后气体进入了二段炉，在二段炉里面通入一定量的氧气，进行燃烧，提高气体的温度，再在二段炉的触媒层进行深度的甲烷转化反应。利用二段炉出口的高温气体进入换转炉的壳程，给管内的焦炉气传热，提供转化所需要的热量。这套工艺的特点就是安全性能比较高，耗氧少，缺点是流程长，升温过程中散热比较大，特别是开车过程转化炉升温慢，耽误开车时间。

如图1所示，在原设计中，精脱硫系统与转化系统是串接到一起进行氮气升温的，就是用焦炉气压缩机将空分得来的常压氮气，送入精脱硫系统的第一加热炉加热，加热后的氮气对精脱硫段的铁钼预加氢槽、铁钼加氢槽、铁锰脱硫槽(2个)、镍钼加氢槽、氧化锌脱硫槽(2个)进行加热，换热后的氮气进入转化系统，并在转化系统的第二加热炉中升温后，进入转化段的换转炉和二段炉，给转化触媒升温，再次换热后的氮气，从转化末端回到焦炉气压缩机入口进行加压循环。这种设计，在最初开车的时候是可行的，但在装置运行一段时间后，当纯度达到99.99％的氮气经过精脱硫各个槽子时候，吸附了硫的脱硫剂很可能把硫又解析到氮气中，从而带到转化系统，导致转化触媒中毒。所以开车的时候，精脱硫系统只能是用焦炉气压缩机将空分得来的氮气输入第一加热炉升温，并用升温后的氮气给精脱硫系统升温，氮气在精脱硫系统末端放空。待精脱硫系统达到活性温度，切断精脱硫段的氮气供给，循环氮气经第一加热炉加热后，绕过精脱硫段通过精脱硫工序的大副线输入转化系统，并对转化系统进行升温，换热后的氮气再循环到焦压机入口。氮气把转化系统的整体温度升到蒸汽露点温度以上，停止氮气循环，改为蒸汽升温，这时再向精脱硫系统引入焦炉气，并将其通入第一加热炉升温到精脱硫段的工作温度后，将其通入精脱硫段进行脱硫，并在末端放空。直至精脱硫后的焦炉气含硫＜0.1ppm，并且转化炉达到转化温度时，才能把脱硫合格的焦炉气引入转化工序，进行投氧操作。

在这个过程中，转化系统的二段炉是靠焦炉气在氧气中燃烧来提供热量的，要想投氧成功，必须使二段炉炉头温度达到焦炉气的燃点640℃。在用N₂升温过程中，当转化系统中转化段的换热式转化炉和二段炉里面的触媒温度达到该压力下蒸汽露点温度(130℃)以上时候，转化工段才能改为蒸汽升温，若未达到蒸汽露点温度就转为蒸汽升温，则蒸汽遇到低于蒸汽露点温度的触媒时会冷凝，从而造成水泡触媒。然而由于氮气的比热比较低，将转化系统的触媒升温到蒸汽露点温度的时间较长，从而造成转化触媒在蒸汽流里面时间过长而导致尖晶石的生成，进而影响其活性。为了避免出现这种情况，不能先用氮气给转化炉升温，只能等到精脱硫系统升温到精脱硫段的活性温度后，才能用氮气给转化系统升温。通过多次开车实践，这种方式有三个弊病：①当精脱硫系统升温的时候，由于氮气的载热能力低，并且空分的氮气量只有8000m³/h，氮气不能循环(氮气多次循环会向转化段引入硫致使转化触媒中毒)，空速很低，传热慢，精脱硫工序的7槽升温很慢；②操作很复杂，难度大；③每次精脱硫系统与转化系统的开车过程持续时间长，达到了40小时以上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用焦炉气制备甲醇的系统，该系统可以对精脱硫系统和转化系统独立并同时升温，可根据工艺要求合理安排升温时间，缩短精脱硫系统与转化系统的开车时间。

本发明的目的还在于提供一种用焦炉气制备甲醇的方法，该方法利用上述系统对精脱硫系统和转化系统独立并同时升温，缩短制备时间。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种用焦炉气制备甲醇的系统，包括精脱硫系统和转化系统，所述精脱硫系统包括顺次由管线相连接的第一焦炉气压缩机、第一加热炉和精脱硫段；所述转化系统包括顺次由管线相连接的第二焦炉气压缩机、第二加热炉和转化段；

所述第一焦炉气压缩机用于向所述精脱硫系统提供焦炉气；

所述第一加热炉接收来自所述第一焦炉气压缩机的焦炉气对其进行加热；

所述精脱硫段接收来自所述第一加热炉的焦炉气；

所述第二焦炉气压缩机用于向所述转化系统提供氮气；