[发明专利]一种甲醇合成工艺

权利要求书

1.一种甲醇合成工艺，包括水冷反应器，所述水冷反应器中设有多根换热管，各所述换热管的入口通过进水管连接汽包的锅炉水出口，各所述换热管的出口通过蒸汽回收管道连接所述汽包的蒸汽入口；其特征在于：

所述水冷反应器有两个，相互并联设置；

各水冷反应器中的换热管均包括由多根第一换热管组成的第一换热管组和由多根第二换热管组成的第二换热管组；各第二换热管的换热面积占总换热面积的15~40%；

对应地，所述进水管有两根；

各所述第一换热管的入口连接第一进水管，各所述第二换热管的入口连接第二进水管；所述第二进水管上设有阀门；

来自上游130℃~140℃、5~10MPaG、H₂/CO摩尔比为5~6的混合气作为取热介质进入气冷反应器预热至195℃~215℃，进入混合气预热器加热至230℃~240℃后均分为两股，分别进入第一水冷反应器和第二水冷反应器；

混合气在第一水冷反应器和第二水冷反应器的催化剂床层中进行一次甲醇合成反应；汽包内温度为225~245℃、压力为3.7MPaG~4.2MPaG的锅炉水同时进入所述第一换热管组和第二换热管组取走催化剂床层的反应热，生成3.7~4.2MPaG、247℃~255℃的中压饱和蒸汽，返回汽包，气液分离后，中压饱和蒸汽排出汽包送去蒸汽管网；

在水冷反应器出口得到温度为250℃~260℃、甲醇含量为11~14mol%的一次反应气，并流后进入混合气预热器预热混合气，温度降至210℃~230℃，进入气冷反应器进行二次甲醇合成反应；气冷反应器出口得到温度为210℃~225℃的二次合成气进入下游系统；

装置运行过程中，在线监测一次反应气中的甲醇含量，当甲醇含量≤10mol时，以8~15%体积流量/小时的递减速度逐步关小第二进水管上的控制阀；当催化剂床层温度提高至270~290℃时，关闭第二进水管上的控制阀，第二换热管组不工作，仅第一换热管组工作；

此时，进入混合气预热器的混合气被换热至255~275℃进入水冷反应器，一次反应气温度为270~290℃、甲醇含量11~14mol%；仍旧富产3.7~4.2MPaG的中压饱和蒸汽；

各所述换热管以所述混合气分配管为芯轴螺旋盘绕在催化剂床层内；各所述换热管螺旋盘绕后形成多个换热管层，相邻换热管层之间具有间隙；每层换热管层上都布置有所述的第一换热管和所述第二换热管，并且第一换热管布置在相邻的两个第二换热管之间。

2.根据权利要求1所述的甲醇合成工艺，其特征在于相邻换热管层上的换热管旋向相反。

3.根据权利要求2所述的甲醇合成工艺，其特征在于两根所述的第二换热管之间设有2~5根第一换热管；所述第一换热管和所述第二换热管的管径相等。

4.根据权利要求3所述的甲醇合成工艺，其特征在于各所述换热管层均固定在多根支撑杆上，各所述支撑杆竖向间隔设置。

5.根据权利要求4所述的甲醇合成工艺，其特征在于各所述换热管通过环箍固定在所述支撑杆上。

6.根据权利要求1至5任一项所述的甲醇合成工艺，其特征在于各所述换热管通过蒸汽收集管连接蒸汽回收管道；所述蒸汽回收管道上设有膨胀节。

7.根据权利要求6所述的甲醇合成工艺，其特征在于所述水冷反应器包括炉体和设置在所述炉体内的催化剂框，所述催化剂框的中部设有混合气分配管，所述混合气分配管连接所述炉体上的混合气入口；所述混合气分配管的出口有多个，间隔布置在混合气分配管的侧壁上；所述催化剂框的侧壁上设有供合成气通过的出气孔，所述出气孔连通所述炉体上的合成气出口；所述催化剂框与混合气分配管之间的催化剂床层中设有多根换热管，各所述换热管的进口连接进水管道，换热管的出口连接蒸汽管道。

8.根据权利要求7所述的甲醇合成工艺，其特征在于所述混合气分配管由多段筒体依次可拆卸连接而成，所述筒体的内侧壁上沿高度方向依次间隔设有多个脚梯。

9.根据权利要求8所述的甲醇合成工艺，其特征在于所述汽包的安装位置高于所述第一水冷反应器和第二水冷反应器。