专利名称：外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于与气固相催化反应器相关的化工生产装置，主要用于甲醇合成和合成氨原料气的精制。
背景技术：
中压联醇是我国中、小型氨厂较为普遍应用的技术，是在合成氨为主的条件下联产部分甲醇，既增加一个主要的副产品，又能在一定程度上减轻铜洗法精制原料气的负荷。
铜洗法可脱除原料气中残余的CO、CO2，是我国合成氨工业长期以来精制原料气的一种主要方法，尽管该技术在我国的生产中已非常成熟，但这种方法由于能耗高，又消耗大量金属铜，而且对环境的污染较大，设备投资也大。随着生产规模的大型化，这种工艺越来越不适应形势要求。而甲烷化法过程简单，投资省，能耗低，还无环境污染，故用甲烷化法来取代铜洗工艺是势在必行。
但是，甲烷化工艺要求原料气中的碳氧化物含量不能过高，原因之一是甲烷化反应不仅消耗原料气中的有效成分H2，还生成合成氨的惰性气体CH4，它的增加会增加氨合成的放空气量，也就是会增加相应的原料气消耗；原因之二是甲烷化是个强放热反应，床层过高的温升会使催化剂烧结失活。这意味着原料气中的碳氧化物的含量受到一定限制(CO+CO2≤0.5％)，已有的常规的甲烷化装置都相应对前工序的变换及脱碳提出了对应的要求。
在合成氨的条件下，既要多产甲醇，又要采用甲烷化这种先进的精制工艺，而且不对前净化工序(变换及脱碳)提出苛刻的要求的新工艺，近几年几家单位相继进行了研发。
最早开发的是湖南安淳公司，提出了中压法双甲(即甲醇化、甲烷化)及醇烃化新工艺，之后杭州林达公司开发了与氨合成等压的双甲工艺。最近，南京国昌公司又新开发了“自热式中、高压甲醇化、甲烷化”工艺。该法能多产甲醇，又能使原料气得到充分精制的优点是显而易见的。
但是，甲烷化工艺的自热问题还值得探讨。甲烷化虽是个强放热反应，由于工艺要求入塔气碳氧化物含量不能过高，依据系统的热量平衡，反应的放热量应与其进出物料的焓差及热损失之和相等。进出物料的焓差主要取决于出塔外热交的温度，按照常规的列管式换热器的冷端传热温差一般为～20℃，根据文献报导，入塔气CO+CO2在0.5～0.7％之间才能实现自热，否则，必须提供外热，常规的甲烷化工艺就是用变换气加热的方式来达到的。
发明内容为克服已有技术的甲烷化生成的醇氨比较低、甲醇产能低、原料气精制不彻底、甲烷化生成的甲烷较高，合成氨放空气量增加较多的不足，本发明采取“外热式中、高压甲醇、甲烷化”新工艺，即高醇氨比的中压联醇——低碳氧化物醇后气的高压甲醇化——低甲烷的高压甲烷化工艺，其中甲烷化过程的不足热量由蒸汽(或电)加热提供，提高醇氨比，使甲醇产能更高，又使原料气精制彻底，甲烷化生成的甲烷更低，合成氨放空气量增加最少。
本发明的技术方案为一种外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法，该方法的步骤包括(1)、中压联醇对合成气采取中压联醇生成甲醇，所述的合成气主要包括氮气、氢气、一氧化碳、二氧化；(2)、压缩将联醇装置的出气压缩至高压；(3)、高压甲醇化将压缩后的气体通入高压甲醇合成塔，合成甲醇后通入甲醇分离器进行分离，制得醇后气；(4)、高压甲烷化将醇后气通入高压甲烷化合成塔的一次入口，高压甲烷化合成塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，加热器的出气口连接高压甲烷化合成塔的二次入口，高压甲烷化合成塔的二次出口的气体为合成氨的原料气。
中压联醇设备采取多塔(或多系统)串、并联操作，所述的中压联醇设备由多个中压联醇塔串、并联而成。
高压甲烷化设备由甲烷化塔、塔外热交换器、蒸汽加热器、水冷器、氨冷器、气水分离器组成，甲醇分离器分离后的醇后气进入甲烷化塔的一次入口，甲烷化塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，加热器的出口连接甲烷化塔的二次入口，所述的甲烷化塔的二次出口依次连接塔外热交换器、水冷器、氨冷器、气水分离器，所述的气水分离器的出口连接氨合成设备。
所述的加热器为蒸汽加热器或电加热器。
一种外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的装置，所述的装置包括中压联醇设备、高压机、高压甲醇化设备、高压甲烷化设备、氨合成设备，所述的高压甲烷化装置包括高压甲烷化塔、塔外热交换器、加热器，所述的高压甲烷化塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，所述的加热器的出气口连接高压甲烷化塔的二次入口。
高压甲烷化设备还包括水冷器、氨冷器、气水分离器组成，所述的甲烷化塔的二次出口依次连接塔外热交换器、水冷器、氨冷器、气水分离器，所述的气水分离器的出口连接氨合成设备。
所述的高压甲烷化塔采用带分气盒的单管折流式合成塔，包括外筒和内件，内件又由触媒筐、换热器组成，所述的触媒筐包括盖板、内筒体、冷管头、下行冷管、上行冷管、中心管、花板、分气盒，所述的换热器包括换热器中心管、换热板、里封头、外封头支座、出气管、出气管接头、冷副管，花板下方设分气盒，触媒筐内均匀地分布着多个冷管簇，冷管中一根上行冷管与几根下行冷管的顶部与冷管头连接，上行冷管的下端连接在分气盒中间的隔板上，下行冷管的下端连接在分气盒的上管板上组成冷管簇，冷管簇内气体呈先逆流后并流的倒单管折流式流向。
高压甲烷化生产设备中，塔外热交换器采用双层高效螺旋板换热器，所述的换热器包括外筒、热气出口管、上封头、内筒体I、螺旋板I、中心管、内筒体II、螺旋板II、外封头支座、里封头、热气进口管，所述的外筒上设有冷气进口、冷气出口、热气进口、热气出口，所述的热气进口管安装在热气进口上，所述的热气出口管安装在热气出口上，所述的螺旋板I安装在内筒体I内，所述的螺旋板II安装在内筒体II内，所述的螺旋板I设有自外而里的冷气通道、自里而外的热气通道，所述的螺旋板II设有自里而外的冷气通道、自外而里的热气通道，所述的冷气进口连通螺旋板I的冷气通道，中心管连通螺旋板I、螺旋板II的冷气通道，所述的螺旋板II的冷气通道的出口连通冷气出口；所述的热气进口管通过里封头连通螺旋板II的热气通道的入口，所述的螺旋板II的热气通道的出口连通螺旋板I的热气通道进口，所述的螺旋板I的热气通道出口通过上封头连通热气出口管。
所述的高压甲醇化设备由油分离器、甲醇合成塔、水冷器、高效甲醇分离器组成，所述的油分离器连接甲醇合成塔，所述的甲醇合成塔的出口连接水冷器，所述的水冷器连接高效甲醇分离器；所述的甲醇合成塔采用新型轴径向单管折流式合成塔内件，所述的内件包括触媒筐、换热器，所述的触媒筐包括筒体、集气盒、盖板、垫片、支承圈、中心管、花板、冷管胆，冷管胆安装在筒体内，冷管胆放置在支承圈上，所述的花板安装在支承圈的下方，该支承圈和花板之间装有触媒，所述的换热器位于花板的下方，所述的支承圈和花板之间还设有轴径向布气器，所述的轴径向布气器设有通气孔，所述的冷管胆出气口、该轴径向布气器的通气孔、触媒筒的触媒、换热器依次形成气流通道。
在高压甲醇化设备中配用三结合高效甲醇分离器，所述的甲醇分离器包括外筒、出气管、盖板、丝网除沫器、拉杆、定距管、旋流板、螺旋导流筒、下降管，其中螺旋导流筒由螺旋板、导流外筒、导流内筒构成，所述的导流内筒上设有出气口，所述的螺旋导流筒安装在外筒内，所述的导流内筒内通过定距管安装旋流板，所述的导流内筒上部安装丝网除沫器，所述的丝网除沫器的出口连通出气管。
本发明的有益效果是1、采取中压联醇及高压甲醇化，甲醇生产能力大，醇氨比高，可达50％以上，经济效益好；2、采用高压甲醇化、甲烷化，合成氨原料气精制彻底，可取代原落后的铜洗工序，从而降低消耗，节省投资，改善环境；3、本发明技术高压甲醇之醇后气中碳氧化物含量特低，可达CO+CO2≤0.1％，既减轻甲烷化的负荷，催化剂用量省，催化剂保护好，还使生成的惰性气CH4量少，可大幅度减少氨合成的放空气量，相应减少原料气的消耗；4、采用蒸汽(或电)加热，能妥然地解决系统的热量平衡；5、甲醇合成塔采用新型轴径向单管折流式合成塔内件(专利申请号为200420110698.4)，空速低，床层等温性好，塔阻小，出塔气压力高，可降低高压机的动力消耗，有利于节电；6、采用三结合高效甲醇分离器(专利申请号为200510049981.x)，强化了分离效果，使甲醇分离更加彻底，既充分回收了产品，又减少了对后继工序的影响；7、高压甲烷化塔采用自行开发的带分气盒的单管折流式合成塔(专利申请号为200520102740.2)，高效低耗。
8、采用双层高效螺旋板换热器(专利申请号为200520102741.7)，既充分回收了甲烷化的反应热，减少了外供热量，减少水冷器的冷却水量，又降低了换热器的设备投资。
图1为本发明技术中所述外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法的工艺流程方框图。
图2为本发明的带分气盒的单管折流式合成塔结构示意图。
图3为本发明的三结合高效甲醇分离器结构示意图。
图4为本发明的轴径向单管折流式合成塔内件结构示意图。
图5为本发明的双层高效螺旋板换热器结构示意图。
图6为本发明的高压甲醇化、甲烷化工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例1参照图1、图6，一种外热式中、高压甲醇、甲烷化的合成氨原料气生产方法，该方法的步骤包括(1)、中压联醇对原料气采取中压联醇，中压为10～12Mpa，所述的合成气主要包括氮气、氢气、一氧化碳、二氧化碳；(2)、压缩将联醇装置的出气压缩，高压为～30Mpa；(3)、高压甲醇化在低空速～6000h-1、高压为～30Mpa条件下，在高压甲醇合成塔中合成甲醇，通入甲醇分离器进行分离，制得甲醇并且原料气得到初步精制；(4)、高压甲烷化将醇后气通入高压甲烷化塔的一次入口，高压甲烷化塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，加热器的出气口连接高压甲烷化塔的二次入口，使用铁系催化剂，高压甲烷化塔的二次出口的气体为合成氨的原料气。
中压联醇设备采取多塔(或多系统)串、并联操作，所述的中压联醇设备由多个中压联醇塔串、并联而成。
高压甲烷化设备由甲烷化塔、塔外热交换器、蒸汽加热器、水冷器、氨冷器、气水分离器组成，甲醇分离器分离后的醇后气进入甲烷化塔的一次入口，甲烷化塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，加热器的出口连接甲烷化塔的二次入口，所述的甲烷化塔的二次出口依次连接塔外热交换器、水冷器、氨冷器、气水分离器，所述的气水分离器的出口连接氨合成设备。
所述的加热器为蒸汽加热器或电加热器。
本发明由中压联醇、高压甲醇化、高压甲烷化工序组成。净化后的新鲜原料气经压缩至～12MPa进中压联醇，该工序由多塔(或多系统)串、并联组合而成，塔径的选择和塔的组合由所需甲醇产量及能耗要求而定，单个系统的工艺流程采用传统流程或改进型的节能流程，且均为循环流程。入塔气采用新鲜气和循环压缩后的醇后气混合而得，最终醇后气要求CO+CO2≤2％。
醇后气经高压机压缩至～30MPa后先进高压甲醇化，为尽可能提高CO转化率，降低出口气碳氧化物含量，采用低空速操作，故该系统不采取循环流程，工艺流程见图6左半部分。
该部分装置由油分离器(a)、合成塔(b)、水冷器(c)、高效甲醇分离器(d)组成。中压联醇来的最终醇后气经压缩至～30MPa送至高压甲醇化。气体先经油分离器分离油雾后从主、副线进入高压甲醇塔，底部副线主要用作调节床层温度。出塔气温度～110℃，出塔气含CO+CO2～0.03％。然后进水冷、醇分冷却、冷凝后再充分分离甲醇。原料气经过了初级精制，高压甲醇化的醇后气再进入高压甲烷化系统。
高压甲烷化的装置(见图6右部分)由甲烷化塔(A)、塔外热交换器(B)、蒸汽加热器(C)、水冷器(D)、氨冷器(E)、气水分离器(F)组成。高压甲醇化的醇后气先分别从主、副线一次进入高压甲烷化塔，副线同样用于调温。经内外筒环隙初步预热后的气体一次出塔至塔外热交，用二次出塔气进一步预热，最后经蒸汽加热器加热后二次入塔，入塔气在塔内小热交与出床层高温气体热交换后进入冷管，由床层的反应气再加热至～240℃后入床层反应。反应气的甲烷化反应热由冷管移走，出床层气体经塔底部热交移热降温后出塔，出塔气CO+CO2～10ppm。二出气经热交、水冷、氨冷降温至～20℃后进入气水分离器，以分离除去甲烷化反应生成的水，分离后的气体直接送氨合成系统。
采用三台DN1000中压联醇合成塔，各装填C207型联醇催化剂6.8m3，三个甲醇系统采取二并一串操作。新鲜原料气含CO6.2％，CO21.4％，其余主要为H2、N2，气量77000Nm3/h，在12MPa、230℃、＜10000h-1空速下合成甲醇，可产甲醇5万t/a。还采用DN800新型高压轴径向单管折流式甲醇合成塔，装填C306型催化剂4.2m3；采用DN800倒单管折流式高压甲烷化塔，装填XAC-1甲烷化催化剂4.8m3，还采用DN700三结合高效甲醇分离器，DN700双层高效螺旋板塔外热交。在～30MPa、中压联醇醇后气～62000Nm3/h，CO+CO2含量1.8％，床温～230℃条件下合成甲醇，出塔气CO+CO2～140ppm，可产甲醇1万t/a。甲烷化塔在床温～250℃下进行甲烷化精制，出塔气CO+CO2～10ppm达标，还可联产12万t/a合成氨。
实施例2参照图1、图2、图3、图4、图5、图6，一种外热式中、高压甲醇、甲烷化的合成氨装置，所述的装置包括中压联醇设备、高压机、高压甲醇化设备、高压甲烷化设备、氨合成设备，所述的高压甲烷化装置包括甲烷化塔(A)、塔外热交换器(B)、加热器(C)，所述的高压甲烷化塔(A)的一次出口连接塔外热交换器(B)、加热器(C)，所述的加热器(C)的出气口连接高压甲烷化塔的二次入口。
参照图6，高压甲烷化设备还包括水冷器(D)、氨冷器(E)、气水分离器(F)成，所述的甲烷化塔(A)的二次出口依次连接塔外热交换器(B)、水冷器(D)、氨冷器(E)、气水分离器(F)，所述的气水分离器(F)的出口连接氨合成设备。
参照图6，所述的高压甲烷化塔(A)采用带分气盒的单管折流式合成塔，参照图2，由外筒(1)、盖板(2)、内筒体(3)、冷管头(4)、下行冷管(5)、上行冷管(6)、中心管(7)、花板(8)、分气盒(9)、换热器中心管(10)、换热板(11)、里封头(12)、外封头支座(13)、出气管(14)、出气管接头(15)、冷副管(16)构成，件2～16组成本合成塔内件，其中，件2～9组成合成触媒筐，件10～16组成合成换热器。触媒筐内设上绝热层，其下方均匀地分布着多个冷管簇，冷管外围装填触媒。花板(8)设在分气盒(9)的上方，所有冷管与中心管都穿过花板(8)。分气盒(8)上方连通触媒筐中心管，其下方连接换热器中心管。冷管中一根上行冷管与三根下行冷管的顶部与冷管头连接，上行冷管的下端连接在分气盒中间的隔板上，下行冷管的下端连接在分气盒的上管板上组成冷管簇。冷管簇内的气体呈先逆流后并流的倒单管折流式流向。
参照图2，高压甲烷化塔(A)的工作过程为气体从合成塔外筒一次入口a入塔，经内外筒环隙自上而下移热初步升温后从一次出口b处出塔，去塔外换热器预热到一定温度后从合成塔外筒底部二次入口c二次入塔，经出气管外、外封头支座内环隙自下而上进入到里外封头之间，然后从螺旋体外侧进入换热器冷通道，自外而内流动，加热后进入换热器中心管，气体经分气盒的中隔板，将气体分配到各上行冷管，管内气体自下而上流动被管外气体进一步预热，同时移走床层的反应热。管内气体进入冷管头，再将气体分配到各下行冷管，气体在管内自上而下流动，再次被管外反应气预热，同时又移走床层的反应热。下行冷管的气体进入分气盒的上管板，然后汇集到中心管，气体在中心管内自下而上流动到达管口，气体再折流进入催化剂床层反应。反应气离开花板出床层，经过分气盒外环隙往下进入换热器热通道，气体自内向外流动被冷却，从换热器下端出来后经出气管从外筒二次出口d出塔。可用塔底冷副线入口e气体调节床层温度。
参照图6，高压甲烷化生产设备中，塔外热交换器(B)采用双层高效螺旋板换热器，参照图3，所述的换热器包括外筒(17)、热气出口管(18)、上封头(19)、内筒体I(20)、螺旋板I(21)、中心管(22)、内筒体II(23)、螺旋板II(24)、外封头支座(25)、里封头(26)、热气进口管(27)，所述的外筒(17)上设有冷气进口a、冷气出口b、热气进口c、热气出口d，所述的热气进口管(27)安装在热气进口c上，所述的热气出口管(18)安装在热气出口d上，所述的螺旋板I(21)安装在内筒体I(20)内，所述的螺旋板II(24)安装在内筒体II(23)内，所述的螺旋板I(21)设有自外而里的冷气通道、自里而外的热气通道，所述的螺旋板II(24)设有自里而外的冷气通道、自外而里的热气通道，所述的冷气进口a连通螺旋板I的冷气通道，中心管(22)连通螺旋板I、螺旋板II的冷气通道，所述的螺旋板II的冷气通道的出口连通冷气出口b；所述的热气进口管(27)通过里封头(26)连通螺旋板II的热气通道的入口，所述的螺旋板II的热气通道的出口连通螺旋板I的热气通道进口，所述的螺旋板I的热气通道出口通过上封头(19)连通热气出口管(18)。
塔外热交换器(B)的工作过程为冷气先从外筒进气口a进入，经I级换热器内外筒环隙下行，然后从内筒体I孔进入，沿螺旋板I冷通道自外而里旋转，从中心管小孔进入中心管，然后自上而下进入II级换热器中心管，在冷通道内自里而外旋转，从螺旋体外围内筒体II出来，从里、外封头之间经外封头支座引出，从外筒冷气出口b处出气；热气从外筒进口c经进气管进入里封头，然后从换热器下端面开口处进入热通道，再自外而里旋转，从换热器上端面开口处出来，再从I级换热器下端进入热通道，再自里而外旋转，从换热器上端开口处出来，热气体经上封头、热气出口管依次流通，从外筒热气出口引出器外。全过程进行逆流热交换。
参照图6，在高压甲醇化设备中，甲醇合成塔(b)采用新型轴径向单管折流式合成塔内件，参照图4，合成塔内件由触媒筐和换热器(42)二大部件构成，集气盒(28)、盖板(29)、垫片(30)、筒体(31)、支承圈(37)、中心管(38)、内集气筒(39)、外集气筒(40)、花板(41)和冷管胆组成触媒筐，其中冷管胆是由引气管(32)、上环管(33)、下行冷管(34)、上行冷管(35)、下环管(36)焊接而成。冷管胆支撑在焊于筒体的支承圈(37)上。引气管(32)、中心管(33)和盖板(29)之间采用填料函密封，集气盒(28)、盖板(29)、筒体(31)之间通过凹凸面法兰连接，不锈钢缠绕垫片螺栓紧固密封。内集气筒(39)顶端高度应超过外集气筒(40)300～1000mm，以避免气体短路，使轴向段出口气体直接窜入床层出口而影响反应。
甲醇合成塔(b)的工作过程为入塔气体先进下部换热器(42)，从筒体进气孔进入气体。入换热器冷通道自外向内流动，加热后进入中心管(38)。从中心管上端出来的气体经集气盒(29)由引气管(33)进入上环管(34)，再将气体分配到各下行冷管(35)。管内气体自上而下流动被管外气体进一步预热，同时移走床层的反应热。管内气体汇集于下环管(37)后又折流至上行冷管(36)，气体在管内自下而上流动，再次被管外反应气预热，同时又移走床层的反应热。出上行冷管(36)的气体从顶部进入轴向段催化剂床层，原料气不断地合成为甲醇。离开冷管段之反应气再汇集进入内集气筒。径向段上部气体从内到外呈轴径向混合流通过床层反应，再进入外集气筒(40)，下部气体呈纯径向流动进入外集气筒(40)。外集气筒(40)下端出口气体呈轴径向混流离开床层进入换热器。反应气进螺旋板换热器热通道，自内向外流动被冷却，从换热器下端出来后出塔。床层气体温度可用进冷副管(43)的冷气进行调节。
参照图6，高压甲醇化设备中配用三结合高效甲醇分离器(d)，参照图5，所述的甲醇分离器包括外筒(44)、出气管(45)、盖板(46)、丝网除沫器(47)、拉杆(48)、定距管(50)、旋流板(51)、螺旋导流筒(52)、下降管(55)组成，其中螺旋导流筒(52)由螺旋板(49)、导流外筒(53)、导流内筒(54)构成，所述的导流内筒(54)上设有出气口，所述的螺旋导流筒(52)安装在外筒(44)内，所述的导流内筒(54)内通过定距管(50)安装旋流板(51)，所述的导流内筒(54)上部安装丝网除沫器(47)，所述的丝网除沫器(47)的出口连通出气管(45)。
三结合高效甲醇分离器(d)的工作过程为外筒上部设有进气口a，底部开有排液口c，外筒大盖中心设有出气口b。出气管(45)下端与盖板(46)相连，待旋流板(51)、螺旋导流筒(52)装入螺旋导流筒(52)内后，将盖板(46)封住。出气管(45)上端用填料与外筒大盖密封。夹带有液体的气体从外筒进气口a进入，经导流内、外筒环隙，由螺旋板导流，气体自上旋转而下，液体离开螺旋板后，流入外筒底部，达到气液分离的目的。分离大部分液体后的气体从螺旋导流内筒下部小孔进去，向上依次通过一、二、三块旋流板。气体经过旋流板时产生旋转，将液体甩向四周，气体继续向上逐次分离液体。分离的液体通过降液管送至器底。最上方一块旋流板分离的少量液体是沿导流内筒壁流入下一块旋流板。通过旋流板分离的气体，往上流向顶部丝网除沫器径向外筒，气体径向通过多层丝网，流至中心经出口管从外筒出气口b出器，分离的液体沿下降管下落，从外筒排液口c出去，达到了气液彻底分离的目的。
权利要求
1.一种外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法，该方法的步骤包括(1)、中压联醇对合成气采取中压联醇生成甲醇，所述的合成气主要包括氮气、氢气、一氧化碳、二氧化碳；(2)、压缩将联醇装置的出气压缩至高压；(3)、高压甲醇化将压缩后的气体通入高压甲醇合成塔，合成甲醇后通入甲醇分离器进行分离，制得甲醇并且原料气得到初步精制；其特征在于(4)、高压甲烷化将醇后气通入高压甲烷化塔的一次入口，高压甲烷化塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，加热器的出气口连接高压甲烷化合成塔的二次入口，高压甲烷化合成塔的二次出口的气体为合成氨的原料气。
2.如权利要求1所述的外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法，其特征是中压联醇设备采取多塔串、并联操作，所述的中压联醇设备由多个中压联醇塔串、并联而成。
3.如权利要求1或2所述的外热式中、高压甲醇、甲烷化的合成氨生产方法，其特征是高压甲烷化设备由甲烷化塔、塔外热交换器、加热器、水冷器、氨冷器、气水分离器组成，甲醇分离器分离后的醇后气进入甲烷化塔的一次入口，甲烷化塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，加热器的出口连接甲烷化塔的二次入口，所述的甲烷化塔的二次出口依次连接塔外热交换器、水冷器、氨冷器、气水分离器，所述的气水分离器的出口连接氨合成设备。
4.如权利要求3所述的外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法，其特征是所述的加热器为蒸汽加热器或电加热器。
5.一种实现如权利要求1所述的外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的方法的装置，所述的装置包括中压联醇设备、高压机、高压甲醇化设备、高压甲烷化设备、氨合成设备，其特征在于所述的高压甲烷化装置包括高压甲烷化塔、塔外热交换器、加热器，所述的高压甲烷化塔的一次出口连接塔外热交换器、加热器，所述的加热器的出气口连接高压甲烷化塔的二次入口。
6.如权利要求5所述的外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的装置，其特征在于高压甲烷化设备还包括水冷器、氨冷器、气水分离器组成，所述的甲烷化塔的二次出口依次连接塔外热交换器、水冷器、氨冷器、气水分离器，所述的气水分离器的出口连接氨合成设备。
7.如权利要求5或6所述外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的装置，其特征在于所述的高压甲烷化塔采用带分气盒的单管折流式合成塔，包括外筒和内件，内件又由触媒筐、换热器组成，所述的触媒筐包括盖板、内筒体、冷管头、下行冷管、上行冷管、中心管、花板、分气盒，所述的换热器包括换热器中心管、换热板、里封头、外封头支座、出气管、出气管接头、冷副管，花板下方设分气盒，触媒筐内均匀地分布着多个冷管簇，冷管中一根上行冷管与几根下行冷管的顶部与冷管头连接，上行冷管的下端连接在分气盒中间的隔板上，下行冷管的下端连接在分气盒的上管板上组成冷管簇，冷管簇内气体呈先逆流后并流的倒单管折流式流向。
8.如权利要求7所述的外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的装置，其特征在于高压甲烷化生产设备中，塔外热交换器采用双层高效螺旋板换热器，所述的换热器包括外筒、热气出口管、上封头、内筒体I、螺旋板I、中心管、内筒体II、螺旋板II、外封头支座、里封头、热气进口管，所述的外筒上设有冷气进口、冷气出口、热气进口、热气出口，所述的热气进口管安装在热气进口上，所述的热气出口管安装在热气出口上，所述的螺旋板I安装在内筒体I内，所述的螺旋板II安装在内筒体II内，所述的螺旋板I设有自外而里的冷气通道、自里而外的热气通道，所述的螺旋板II设有自里而外的冷气通道、自外而里的热气通道，所述的冷气进口连通螺旋板I的冷气通道，中心管连通螺旋板I、螺旋板II的冷气通道，所述的螺旋板II的冷气通道的出口连通冷气出口；所述的热气进口管通过里封头连通螺旋板II的热气通道的入口，所述的螺旋板II的热气通道的出口连通螺旋板I的热气通道进口，所述的螺旋板I的热气通道出口通过上封头连通热气出口管。
9.如权利要求8所述的外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的装置，其特征在于所述的高压甲醇化设备由油分离器、甲醇合成塔、水冷器、高效甲醇分离器组成，所述的油分离器连接甲醇合成塔，所述的甲醇合成塔的出口连接水冷器，所述的水冷器连接高效甲醇分离器；所述的甲醇合成塔采用新型轴径向单管折流式合成塔内件，所述的内件包括触媒筐、换热器，所述的触媒筐包括筒体、集气盒、盖板、垫片、支承圈、中心管、花板、冷管胆，冷管胆安装在筒体内，冷管胆放置在支承圈上，所述的花板安装在支承圈的下方，该支承圈和花板之间装有触媒，所述的换热器位于花板的下方，所述的支承圈和花板之间还设有轴径向布气器，所述的轴径向布气器设有通气孔，所述的冷管胆出气口、该轴径向布气器的通气孔、触媒筒的触媒、换热器依次形成气流通道。
10.如权利要求9所述的外热式中、高压甲醇、甲烷化合成氨原料气的装置，其特征在于在高压甲醇化设备中配用三结合高效甲醇分离器，所述的甲醇分离器包括外筒、出气管、盖板、丝网除沫器、拉杆、定距管、旋流板、螺旋导流筒、下降管，其中螺旋导流筒由螺旋板、导流外筒、导流内筒构成，所述的导流内筒上设有出气口，所述的螺旋导流筒安装在外筒内，所述的导流内筒内通过定距管安装旋流板，所述的导流内筒上部安装丝网除沫器，所述的丝网除沫器的出口连通出气管。
全文摘要
一种外热式中、高压甲醇、甲烷化的合成氨原料气生产方法及装置，采取中压(～12MPa)联醇、后续高压(～30MPa)甲醇化及外热式甲烷化装置。中压联醇采取多塔(或多系统)串、并联操作。高压甲醇化装置由油分离器、水冷器、高效甲醇分离器组成，甲醇塔采用低空速操作的等温型轴径向甲醇塔，配用三结合高效甲醇分离器。高压甲烷化装置由甲烷化塔、塔外热交换器、蒸汽加热器、水冷器、氨冷器、气水分离器组成，甲烷化塔采用配用了高效螺旋板式换热器的倒单管折流式合成塔，并设置蒸汽(或电)加热器，塔外热交换器采用双层高效螺旋板换热器。本装置具有醇氨比高，合成氨原料气精制彻底，生成的惰性气CH
文档编号C01B3/02GK1887689SQ20051005046
公开日2007年1月3日 申请日期2005年6月27日 优先权日2005年6月27日
发明者刘华彦, 陈运根, 程榕, 郑燕萍, 莫仙军, 喻旭春, 欧阳航 申请人:浙江工业大学