一种甲醇合成分离制冷方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种甲醇合成分离制冷方法，属于甲醇生产工艺技术领域。
【背景技术】
[0002]甲醇是重要的有机化工原料和优质燃料。工业上主要以煤、石脑油、炼油干气及天然气为原料生产甲醇。
[0003]甲醇合成反应是一个转化率很低的高耗能过程，甲醇单程有效收率仅5%?9%，因此甲醇的有效回收就显得十分重要。合成气中甲醇气相分压是随着温度的降低而降低的，因此甲醇合成塔出口气的冷却是甲醇生产过程中的重要环节，冷却效果不好，气体温度偏高，就会增大循环气中的甲醇气体分压，造成其中的气态甲醇不能完全冷凝，进入合成塔的气体中甲醇含量升高，导致汽轮机负载过大。同时合成甲醇过程中存在副反应，生成含有18个碳原子以上的烷烃。这类烷烃经水冷凝器冷凝后形成蜡，这些蜡最终吸附在水冷凝器表面，严重影响甲醇装置的冷凝效果。随着温度的升高，甲醇的分离效果变差，甲醇产量大幅下降。同时含大量气态甲醇的合成循环气经过压缩机送入合成反应器进行合成甲醇反应，由于甲醇的反应分压增加了，甲醇的合成效率也进一步下降。当这些含有甲醇气体的合成气送入压缩机，会造成压缩机结垢、合成催化剂使用寿命大大减少、甲醇产量下降、合成效率差等一系列问题。
[0004]传统降低循环气中甲醇含量的方法是采用高效分离设备尽可能将循环气中已经冷凝的液态甲醇分离出来，但这种方法只能分离饱和温度、压力下的甲醇，在温度较高的合成气中仍有大量甲醇没有被冷凝分离下来，随着合成循环气在合成系统中反复流动，造成能耗的增加。
[0005]因此，目前存在的技术问题是甲醇生产系统中，甲醇合成产量低，设备维修周期短。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种甲醇合成产量高、设备维修周期长的甲醇合成分离制冷方法，包括以下步骤:
[0007]步骤(1)，将第一合成气(I )输送到第一换热器(2)与热气体进行热交换，以升温该输入的第一合成气(I)，使所述第一合成气(I )的温度达到甲醇合成反应所需温度，然后升温后的第一合成气进入合成塔(1)进行甲醇合成反应；
[0008]步骤(2)，将来自于甲醇合成反应后的气体输送到第一换热器(2)作为所述步骤(1)中的热气体进行热交换，所述反应后的气体在热交换之后被降温而得到第二合成气(II )，然后将所述第二合成气(II )输送到空气冷凝器(3)进行冷却，得到第一液态粗甲醇以及第三合成气；所述第一液态粗甲醇中还包含所述甲醇合成反应中副反应生成的蜡；所述第一换热器为气气换热器；
[0009]步骤(3)，将所述第一液态粗甲醇以及第三合成气输送至第一甲醇分离器(4)，使所述第一液态粗甲醇以及第三合成气分离，分离后的第一液态粗甲醇(III)经过第一甲醇闪蒸罐(5)后输送到下游设备；所述第三合成气被输送至水冷凝器(6)进行进一步降温，得到第二液态粗甲醇以及第四合成气，所述第二液态粗甲醇中不含或者基本不含所述甲醇合成反应中副反应生成的蜡；
[0010]步骤(4)，将所述经水冷凝器(6)降温得到的第二液态粗甲醇以及第四合成气输送至第二甲醇分离器(7)，使所述第二液态粗甲醇以及第四合成气分离，所述分离后的第二液态粗甲醇(III)经过第二甲醇闪蒸罐(8)后输送到下游单元，分离后所述第四合成气被输送至第二换热器(9)作为第二换热器中的热气体进行换热，所述第四合成气的温度被进一步降低，所述第二换热器为气气换热器；
[0011]步骤(5)，将经第二换热器(9)换热后的第四合成气输送至第三换热器(11)进一步冷却，得到第三液态粗甲醇以及第五合成气；所述第二合成气的温度、第三合成气的温度、第四合成气的温度以及第五合成气的温度依次降低；
[0012]步骤￠)，将经所述第三换热器(11)冷却得到的第三液态粗甲醇以及第五合成气输送至第三甲醇分离器(10)，使所述第三液态粗甲醇以及第五合成气分离，所述分离后的第三液态粗甲醇(III)经过第二甲醇闪蒸罐B(8)后输送到下游单元，所述第五合成气被输送至第二换热器(9)进行换热，使第五合成气温度升高，达到循环压缩机所需温度；
[0013]步骤(7)将所述分离后的第五合成气输送至循环压缩机，在压缩之后与第一合成气合并。
[0014]优选地，被输送至压缩机的第五合成气中甲醇含量为0.15% -0.2%。
[0015]优选地，在步骤(1)中，所述第一合成气(I )经第一换热器(2)升温后温度达到220 V -260。。。
[0016]优选地，在步骤(2)中，所述第一换热器(2)将所述反应后的合成气的温度降至110。。。
[0017]优选地，在步骤(2)中，所述空气冷凝器(3)将第二合成气(II )的温度降至65 °C -70 °C。
[0018]优选地，在步骤(3)中，所述水冷凝器(6)将所述第三合成气的温度降至40°C。
[0019]优选地，在步骤(3)中，所述第四合成气的温度经过所述第二换热器(9)换热后降至 30°C -35°C。
[0020]优选地，在步骤(4)中，所述第三换热器(11)将第四合成气的温度进一步降低至10 °C -20 °C。
[0021]优选地，在步骤￠)中，经所述第二换热器(9)换热后所述第五合成气温度升至30 °C -35 °C。
[0022]优选地，所述第一换热器(2)、水冷凝器(6)、第二换热器(9)以及第三换热器(11)的类型为管壳式换热器。
[0023]优选地，所述第三换热器(11)通过制冷膨胀机(12)实现制冷介质的循环。
[0024]优选地，所述第三换热器(11)所用制冷介质为溴化锂制冷水。
[0025]优选地，所述各种设备、管道的材质为不锈钢。
[0026]本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
[0027](1)在工艺流程中的空气冷凝器及水冷凝器之间进行甲醇分离，不仅提高了甲醇产量，更重要的是使大部分蜡随粗甲醇一起被输送至闪蒸罐并进入下游处理设备，大大减少了进入水冷凝器的蜡质总量，有效降低水冷凝器的结蜡速度，保证了设备的长周期运行，减少维修费用。
[0028](2)对合成气进行多步冷却，使气液相充分分离，有效降低循环进入合成塔的合成气中甲醇含量，有利于合成反应向生成甲醇的方向进行，减少副反应，更有效地利用催化剂的活性，延长催化剂使用寿命，提高甲醇产量。
[0029](3)合成循环气温度降低后，合成塔的循环量也随之降低，因此汽轮机的蒸汽动力消耗也下降；同时合成气中的水含量也下降，有效避免了季节温差造成的腐蚀露点，有效保证了设备的长周期运行。
【附图说明】
[0030]图1是本发明实施例1提供的甲醇合成分离制冷工艺流程图。
[0031]附图标记分别表示:
[0032]1、合成塔，2、第一换热器，3、空气冷凝器，4、第一甲醇分离器，
[0033]5、第一甲醇闪蒸罐，6、水冷凝器，7、第二甲醇分离器，8、第二甲醇闪蒸罐，9、第二换热器，10、第三甲醇分离器，11、第三换热器，12、制冷膨胀机
[0034]1、合成气，I1、第二合成气，II1、粗甲醇，IV、第三合成气，
[0035]V、冷媒水进水，V1、冷媒水回水，νπ、第五合成气
【具体实施方式】
[0036]为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0037]在本发明中，提供了一种甲醇合成分离制冷方法，所述方法包括以下步骤:
[0038]步骤(1)，将第一合成气I输送到第一换热器2与热气体进行热交换，以升温该输入的第一合成气I，使所述第一合成气I的温度达到甲醇合成反应所需温度，然后升温后的第一合成气进入合成塔1进行甲醇合成反应；
[0039]步骤(2)，将来自于甲醇合成反应后的气体输送到第一换热器2作为所述步骤(1)中的热气体进行热交换，所述反应后的气体在热交换之后被降温而得到第二合成气II，然后将所述第二合成气II输送到空气冷凝器3进行冷却，得到第一液态粗甲醇以及第三合成气；所述第一液态粗甲醇中还包含所述甲醇合成反应中副反应生成的蜡；所述第一换热器为气气换热器；
[0040]步骤(3)，将所述第一液态粗甲醇以及第三合成气输送至第一甲醇分离器4，使所述第一液态粗甲醇以及第三合成气分离，分离后的第一液态粗甲醇III经过第一甲醇闪蒸罐5后输送到下游设备；所述第三合成气被输送至水冷凝器6进行进一步降温，得到第二液态粗甲醇以及第四合成气，所述第二液态粗甲醇中不含或者基本不含所述甲醇合成反应中副反应生成的醋；
[0041]步骤(4)，将所述经水冷凝器6降温得到的第二液态粗甲醇以及第四合成气输送至第二甲醇分离器7，使所述第二液态粗甲醇以及第四合成气分离，所述分离后的第二液态粗甲醇III经过第二甲醇闪蒸罐8后输送到下游单元，分离后所述第四合成气被输送至第二换热器9作为第二换热器中的热气体进行换热，所述第四合成气的温度被进一步降低，所述第二换热器为气气换热器；
[0042]步骤(5)，将经第二换热器9换热后的第