[发明专利]一种变换甲醇化一体化生产装置及方法

说明书

本发明公开了一种变换甲醇化一体化生产装置及方法，属于合成甲醇和煤化工技术领域。主要由变换炉、甲醇合成塔、气液分离器以及多台换热器串联等设备构成。来自上游的粗合成气首先进入低压蒸汽发生器调节水汽比，实现蒸汽消耗与反应后工艺气中的甲醇含量的最佳平衡。采用水移热式等温反应器带走反应热，降低反应热点温度，推动正向反应进行，降低设备和管道的选材要求。将变换反应和甲醇合成反应进行有机整合，解决了传统工艺流程存在的“冷热病”问题，合成气在进入甲醇合成塔之前无需经过酸性气体脱除单元，而是直接进入变换甲醇化生产装置，具有适用范围广，流程短，投资少，能耗低，热量利用效率高等特点。

技术领域

本发明属于合成甲醇和煤化工技术领域，具体涉及一种变换甲醇化一体化生产装置及方法。

背景技术

甲醇是极其重要的有机化工原料的基础，是碳一化学的基础产品，主要用于生产烯烃、甲醛、二甲醚和醋酸等下游产品。同时也是洁净高效的民用和汽车液体燃料及新一代能源化工的起始原料。近年来，我国新建大型甲醇装置主要以煤头为主，在总产能中的比重增长迅速，预计2025年我国甲醇产能为12000万吨，市场缺口高达2000万吨左右。

甲醇工业始于20世纪初，最初采用锌铬催化剂，反应温度360～400℃，压力范围为19.6～1294MPa，高压法虽然有70多年的历史，但由于原料和动力消耗大，反应温度高，生成粗甲醇的有机杂质含量高，而且投资大，因此，其发展受到了限制。1966年英国帝国化学工业公司(ICI)成功研制Cu-Zn-Al催化剂后，推出ICI低压甲醇合成工艺，1971年德国鲁奇公司(Lurgi)成功推出Lurgi低压甲醇合成工艺，这两种工艺是目前应用最广泛的大型低压甲醇合成工艺。

现有煤制甲醇工艺主要包括前端的煤气化和后端的甲醇合成。煤气化根据原料煤的特性可以选择多种气化工艺；而现有的甲醇合成技术都是将高温粗合成气通过CO变换反应调节H₂和CO的比例，使得其满足甲醇合成的反应模数要求，再冷却至40℃以下后进行酸性气体低温下脱除，然后再被加热至高温后进行甲醇合成反应。整个工艺流程布局的温度梯度不合理，存在“冷热病”问题，CO变换单元有大量低温工艺冷凝液排出，需要采用蒸汽汽提处理，导致全流程工艺比较长，换热设备比较多，投资大，运行成本高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有煤制甲醇工艺全流程所存在的问题，为降低煤制甲醇项目的建设投资和运行能耗，提高系统的经济性，提供了一种变换甲醇化一体化生产工艺，主要由变换炉、甲醇合成塔、气液分离器以及多台换热器串联等设备构成。将变换反应和甲醇合成反应进行有机整合，解决了传统工艺流程存在的“冷热病”问题，合成气在进入甲醇合成塔之前无需经过酸性气体脱除单元，而是直接进入变换甲醇化生产装置，具有适用范围广，流程短，投资少，能耗低，热量利用效率高等特点。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种变换甲醇化一体化生产装置，该装置包括低压蒸汽发生器、粗合成气分离器、合成气加热器、脱毒槽，变换炉，脱硫反应器，甲醇合成塔，来自上游煤气化装置的粗合成气管道与低压蒸汽发生器的输入端相连，低压蒸汽发生器通过粗合成气分离器与合成气加热器相连，所述的合成气加热器通过脱毒槽与变换炉顶部相连；所述的变换炉底部输出端通过合成气加热器与脱硫反应器底部相连，脱硫反应器顶部输出管道与甲醇合成塔顶部相连，甲醇合成塔底部出口富甲醇工艺气管道依次通过循环气加热器和水冷器后，进入甲醇分离器，甲醇分离器的底部输出液相为粗甲醇产品送去界外精馏装置；甲醇分离器顶部气相一部分作为驰放气送去界外，另外一部分依次经过循环气压缩机和循环气加热器后与来自脱硫反应器顶部出口工艺气管道相连，混合后进入甲醇合成塔。

本发明技术方案中：变换炉和甲醇合成塔的蒸汽上升管分别与汽包相连，汽包的锅炉给水下降管分别与变换炉和甲醇合成塔相连。

本发明技术方案中：汽包设置了中压锅炉给水补给管道和饱和蒸汽输出界外管道。