一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统及工艺

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统及工艺，属于甲醇制备系统及工艺技术领域。

背景技术

甲醇是重要的化工基础原料，也是重要的燃料，当前主要是由天然气或煤经合成气(H

二氧化碳加氢制甲醇生产技术，其典型的流程包括气体压缩系统、合成反应系统、精馏系统等工序。合成反应塔的工作压力为4.0MPa～10.0MPa，工作温度为230℃～265℃。

在二氧化碳加氢制甲醇的反应体系中，主要的化学反应式如下：

目前，二氧化碳加氢制甲醇合成装置普遍采用合成气循环工艺来控制甲醇合成塔的反应温度和实现合成气的完全转化，该类工艺是将甲醇合成反应后的合成气在回收热量后，经冷却分离出粗甲醇，再将余下的未反应的合成气(为了保持系统的惰性气平衡，防止累积，作为弛放气排放一部分)送循环气压缩机与新鲜原料气一起混合升压后进入甲醇合成塔循环生产。由于采用循环压缩机，会导致运行费用增加，同时操作维护复杂。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统，不采用循环流程，取消了循环气压缩机，从而降低了生产成本，便于操作维护，运行安全稳定。同时，本发明还提供了该系统的具体的甲醇制备工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统，包括至少三级串联的甲醇制备单元，所述甲醇制备单元包括入塔预热器、甲醇合成塔、甲醇水冷器和甲醇分离器；入塔预热器的原料进气口和净化原料混合气管连通，入塔预热器的原料出气口和甲醇合成塔的进气口连通；甲醇合成塔的出气口和入塔预热器的高温进气口连通，入塔预热器的高温出气口和甲醇水冷器的进料口连通，甲醇水冷器的出料口和甲醇分离器的进料口连通；上一级甲醇制备单元的甲醇分离器的出气口和下一级甲醇制备单元的入塔预热器的原料进气口连通；最后一级的甲醇制备单元的甲醇分离器的出气口和甲醇水洗塔进气口连通；各级甲醇制备单元的甲醇分离器的出液口均和甲醇闪蒸槽的进液口连通；甲醇水洗塔的出液口与和甲醇闪蒸槽的进液口连通。

前述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统中，甲醇水洗塔的进液口连通脱盐水供给装置。

前述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统中，甲醇水洗塔的出气口连通氢回收装置。

前述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统中，所述甲醇闪蒸槽的出液口连通甲醇精馏系统。

前述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统中，本系统包括三至八级串联的甲醇制备单元。

一种二氧化碳加氢制备甲醇的工艺，采用以上所述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统，包括下述方法：将原料混合气加入第一级甲醇制备单元的入塔预热器的原料进气口，在入塔预热器内原料混合气被加热至指定温度，然后导入甲醇合成塔，甲醇合成塔反应后的出塔气作为热源进入入塔预热器的高温进气口；所述反应后的出塔气从入塔预热器排出后通过甲醇水冷器降低至指定温度，然后导入甲醇分离器，分离出的粗甲醇进入甲醇闪蒸槽，未反应气体进入下一级甲醇制备单元；下一级甲醇制备单元重复上述过程，直至最后一级甲醇制备单元处理后仍未反应的混合气体通过甲醇水洗塔回收气相中的甲醇，然后经过氢回收装置提取氢气后外排。

前述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的工艺中，还包括下述方法：在水洗塔中通过脱盐水吸收气相中的甲醇，然后将洗涤水导入甲醇闪蒸槽，回收脱盐水吸收的甲醇。

前述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的工艺中，导入第一级甲醇制备单元的入塔预热器的原料混合气的氢碳比(H

前述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的工艺中，导入第一级甲醇制备单元的入塔预热器的原料混合气的氢碳比(H

与现有技术相比，本发明甲醇合成塔采用串联的形式，前一级合成塔排出的工艺气经冷却分离出粗甲醇后作为下一级合成塔的原料气，末级合成塔的出塔气经脱盐水吸收气相中的甲醇，驰放气去回收氢后外排。从而省去了循环气压缩机，实现了甲醇合成的无循环化，节省了压缩功。采用本方案能够降低能耗25％左右，并且可以根据不同的需求设置串联的甲醇制备单元数量。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的结构示意图；

图2是甲醇制备单元的结构示意图。

附图标记：1-甲醇制备单元，2-甲醇水洗塔，3-甲醇闪蒸槽，4-甲醇合成塔，5-甲醇水冷器，6-甲醇分离器，7-入塔预热器。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

本发明的系统实施例1：一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统，包括至少三级串联的甲醇制备单元1，所述甲醇制备单元1包括入塔预热器7、甲醇合成塔4、甲醇水冷器5和甲醇分离器6；入塔预热器7的原料进气口和净化原料混合气管连通，入塔预热器7的原料出气口和甲醇合成塔4的进气口连通；甲醇合成塔4的出气口和入塔预热器7的高温进气口连通，入塔预热器7的高温出气口和甲醇水冷器5的进料口连通，甲醇水冷器5的出料口和甲醇分离器6的进料口连通；上一级甲醇制备单元1的甲醇分离器6的出气口和下一级甲醇制备单元1的入塔预热器7的原料进气口连通；最后一级的甲醇制备单元1的甲醇分离器6的出气口和甲醇水洗塔2进气口连通；各级甲醇制备单元1的甲醇分离器6的出液口均和甲醇闪蒸槽3的进液口连通；甲醇水洗塔2的出液口与和甲醇闪蒸槽3的进液口连通。甲醇水洗塔2的进液口连通脱盐水供给装置。甲醇水洗塔2的出气口连通氢回收装置。所述甲醇闪蒸槽3的出液口连通甲醇精馏系统。本系统包括三至八级串联的甲醇制备单元1。

工艺实施例1：一种二氧化碳加氢制备甲醇的工艺，采用实施例1所述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统，包括下述方法：将原料混合气加入第一级甲醇制备单元1的入塔预热器7的原料进气口，在入塔预热器7内原料混合气被加热至指定温度，然后导入甲醇合成塔4，合成气在甲醇合成塔的催化床层反应，反应热由锅炉水移走，副产蒸汽，甲醇合成塔4反应后的出塔气作为热源进入入塔预热器7的高温进气口；所述反应后的出塔气从入塔预热器7排出后通过甲醇水冷器5降低至指定温度，然后导入甲醇分离器6，分离出的粗甲醇进入甲醇闪蒸槽，未反应气体进入下一级甲醇制备单元1；下一级甲醇制备单元1重复上述过程，直至最后一级甲醇制备单元1处理后仍未反应的混合气体通过甲醇水洗塔回收气相中的甲醇，然后经过氢回收装置提取氢气后外排。

本工艺还包括下述方法：在水洗塔中通过脱盐水吸收气相中的甲醇，然后将洗涤水导入甲醇闪蒸槽，回收脱盐水吸收的甲醇。导入第一级甲醇制备单元1的入塔预热器7的原料混合气的氢碳比(H

工艺实施例2：一种二氧化碳加氢制备甲醇的工艺，采用实施例1所述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统，包括下述方法：将原料混合气加入第一级甲醇制备单元1的入塔预热器7的原料进气口，在入塔预热器7内原料混合气被加热至指定温度，然后导入甲醇合成塔4，合成气在甲醇合成塔的催化床层反应，反应热由锅炉水移走，副产蒸汽，甲醇合成塔4反应后的出塔气作为热源进入入塔预热器7的高温进气口；所述反应后的出塔气从入塔预热器7排出后通过甲醇水冷器5降低至指定温度，然后导入甲醇分离器6，分离出的粗甲醇进入甲醇闪蒸槽，未反应气体进入下一级甲醇制备单元1；下一级甲醇制备单元1重复上述过程，直至最后一级甲醇制备单元1处理后仍未反应的混合气体通过甲醇水洗塔吸收气相中的甲醇，然后经过氢回收装置提取氢气后外排。

本工艺还包括下述方法：在水洗塔中通过脱盐水吸收气相中的甲醇，然后将洗涤水导入甲醇闪蒸槽，回收脱盐水吸收的甲醇。导入第一级甲醇制备单元1的入塔预热器7的原料混合气的氢碳比(H

工艺实施例3：一种二氧化碳加氢制备甲醇的工艺，采用实施例1所述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统，包括下述方法：将原料混合气加入第一级甲醇制备单元1的入塔预热器7的原料进气口，在入塔预热器7内原料混合气被加热至指定温度，然后导入甲醇合成塔4，合成气在甲醇合成塔的催化床层反应，反应热由锅炉水移走，副产蒸汽，甲醇合成塔4反应后的出塔气作为热源进入入塔预热器7的高温进气口；所述反应后的出塔气从入塔预热器7排出后通过甲醇水冷器5降低至指定温度，然后导入甲醇分离器6，分离出的粗甲醇进入甲醇闪蒸槽，未反应气体进入下一级甲醇制备单元1；下一级甲醇制备单元1重复上述过程，直至最后一级甲醇制备单元1处理后仍未反应的混合气体通过甲醇水洗塔吸收气相中的甲醇，然后经过氢回收装置提取氢气后外排。

本工艺还包括下述方法：在水洗塔中通过脱盐水吸收气相中的甲醇，然后将洗涤水导入甲醇闪蒸槽，回收脱盐水吸收的甲醇。导入第一级甲醇制备单元1的入塔预热器7的原料混合气的氢碳比(H

工艺实施例4：一种二氧化碳加氢制备甲醇的工艺，采用实施例1所述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统，包括下述方法：将原料混合气加入第一级甲醇制备单元1的入塔预热器7的原料进气口，在入塔预热器7内原料混合气被加热至指定温度，然后导入甲醇合成塔4，合成气在甲醇合成塔的催化床层反应，反应热由锅炉水移走，副产蒸汽，甲醇合成塔4反应后的出塔气作为热源进入入塔预热器7的高温进气口；所述反应后的出塔气从入塔预热器7排出后通过甲醇水冷器5降低至指定温度，然后导入甲醇分离器6，分离出的粗甲醇进入甲醇闪蒸槽，未反应气体进入下一级甲醇制备单元1；下一级甲醇制备单元1重复上述过程，直至最后一级甲醇制备单元1处理后仍未反应的混合气体通过甲醇水洗塔吸收气相中的甲醇，然后经过氢回收装置提取氢气后外排。

本工艺还包括下述方法：在水洗塔中通过脱盐水吸收气相中的甲醇，然后将洗涤水导入甲醇闪蒸槽，回收脱盐水吸收的甲醇。导入第一级甲醇制备单元1的入塔预热器7的原料混合气的氢碳比(H