甲醇合成系统及该甲醇合成系统的蒸汽扩容方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工技术领域，具体而言，涉及一种甲醇合成系统及该甲醇合成系统的蒸汽扩容方法。
【背景技术】
[0002]在现有的甲醇合成系统中，甲醇合成反应器为径向流反应器，气体由中心分布管进入，然后沿径向通过装填在壳侧的催化剂床层，从而发生甲醇合成反应。该甲醇合成反应为放热反应。甲醇合成反应器中分布大量的换热管，连通锅炉给水，锅炉给水由外界提供，锅炉给水吸收甲醇合成反应产生的反应热后形成副产蒸汽，从而控制甲醇合成反应器内的温度范围。副产蒸汽一部分用于预热原料气，另一部分被输送至全厂的蒸汽管网。
[0003]在现有技术中，甲醇合成反应器内合成反应放出的热量仅仅由锅炉给水直接换热，但是，锅炉给水在甲醇合成反应器内能够带走的热量有限，从而导致了甲醇合成反应器输出的气相产物仍然具有大部分余热无法得到有效回收，在后续的对气相产物进行冷凝作业的时候，高温余热使得后续冷凝装置的负荷增加，冷凝装置的耗电量增加，并且冷凝装置的耗水量也有增加，造成了能源浪费。同时，具有较高余热温度的气相产物在冷凝装置内被冷凝的时候，如果，室外温度较高，冷凝装置则不能满足要求，造成气相产物中的甲醇不能彻底被液化，这样分离出的循环气中夹带大量的气相甲醇返回到甲醇合成反应器中，使得合成反应恶化，进而影响甲醇产量。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种甲醇合成系统及该甲醇合成系统的蒸汽扩容方法，以解决现有技术中甲醇合成反应器内合成反应放出的热量不能被有效带走或利用而导致输出的产物余热温度高的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种甲醇合成系统，包括:原料气预处理装置，其与原料气输送管线连接；甲醇合成反应器，与原料气预处理装置连接；锅炉给水管线，与甲醇合成反应器连接以使锅炉给水在甲醇合成反应器内换热并输出副产蒸汽；其中，锅炉给水管线上设置有锅炉给水预热器，锅炉给水预热器的供热入口与甲醇合成反应器的气相产物输出口连接以使甲醇合成反应器内的气相产物在锅炉给水预热器内预热锅炉给水后输出。
[0006]进一步地，原料气预处理装置包括依次连接的压缩机和原料气预热器，压缩机与原料气输送管线连接，原料气预热器与甲醇合成反应器的原料气输入口连接，且原料气预热器的供热入口与甲醇合成反应器的气相产物输出口连接以使甲醇合成反应器内的气相产物在原料气预热器内预热原料气后输出。
[0007]进一步地，甲醇合成系统还包括冷凝装置，冷凝装置的输入口与锅炉给水预热器的供热出口、原料气预热器的供热出口连接。
[0008]进一步地，压缩机的驱动机构(驱动机构优选为汽轮机)具有输入动力蒸汽的蒸汽输入管路和输出蒸汽冷凝液的冷凝液导出管路。
[0009]进一步地，甲醇合成系统还包括汽包，汽包的锅炉给水入口与锅炉给水预热器的锅炉给水出口连接，汽包的锅炉给水出口与甲醇合成反应器的锅炉给水入口连接，汽包的蒸汽入口与甲醇合成反应器的蒸汽出口连接，且汽包输出副产蒸汽。
[0010]进一步地，冷凝装置包括依次连接的空气冷却器和循环水冷凝器，空气冷却器与锅炉给水预热器、原料气预热器连通。
[0011]进一步地，甲醇合成系统还包括粗甲醇分离器，粗甲醇分离器与循环水冷凝器连接。
[0012]根据本发明的另一方面，提供了一种甲醇合成系统的蒸汽扩容方法，应用前述的甲醇合成系统进行生产操作，蒸汽扩容方法包括:原料气在甲醇合成反应器内反应并放热，原料气反应后获得热的气相产物；锅炉给水输入锅炉给水预热器，且至少部分气相产物输送至锅炉给水预热器对锅炉给水进行预热后输出；预热后的锅炉给水输入甲醇合成反应器内以带走甲醇合成反应器内的热量，且锅炉给水形成副产蒸汽输出。
[0013]进一步地，原料气输入甲醇合成反应器之前流经原料气预热器，且部分气相产物输送至原料气预热器对原料气进行加热后输出。
[0014]应用本发明的技术方案，该甲醇合成系统包括原料气预处理装置、甲醇合成反应器和锅炉给水管线以及设置在锅炉给水管线上的锅炉给水预热器，原料气由预处理装置处理后输送至甲醇合成反应器内进行甲醇合成反应，并且在合成反应的过程中由锅炉给水管路提供换热用的锅炉给水，利用锅炉给水与甲醇合成反应器换热对甲醇合成反应器内部进行降温。而且，在锅炉给水进入甲醇合成反应器之前，锅炉给水先要在锅炉给水预热器中进行预热，并且锅炉给水预热器利用甲醇合成反应器内输出的高温的气相产物对锅炉给水进行预热，因而锅炉给水在甲醇合成反应器内更易汽化为饱和蒸汽，从而带走更多的热量，同时降低气相产物的温度。
【附图说明】
[0015]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0016]图1示出了根据本发明的甲醇合成系统的实施例的结构示意图。
[0017]其中，上述附图包括以下附图标记:
[0018]10、锅炉给水预热器；20、甲醇合成反应器；
[0019]30、汽包；40、原料气预热器；
[0020]50、冷凝装置；60、粗甲醇分离器；
[0021]70、压缩机；81、蒸汽输入管路；
[0022]82、冷凝液导出管路。
【具体实施方式】
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0024]如图1所示，本实施例提供了一种甲醇合成系统，该甲醇合成系统包括原料气预处理装置、甲醇合成反应器20和锅炉给水管线，并且锅炉给水管线上设置有锅炉给水预热器10。原料气预处理装置与原料气输送管线连接，从而对从原料气输送管线输送来的原料气进行预处理操作，然后将预处理后的原料气输送到甲醇合成反应器20内进行合成反应，锅炉给水管线与甲醇合成反应器20连接以使锅炉给水在甲醇合成反应器20内换热并输出副产蒸汽，并且，为了进一步对甲醇合成反应器20内放出的热量进行回收利用，因而，利用从甲醇合成反应器20内输出的高温的气相产物对锅炉给水进行预热，使得锅炉给水在进入甲醇合成反应器20之前温度有所升高，从而锅炉给水在甲醇合成反应器20内吸收热量而快速地转化为副产蒸汽输出以提高副产蒸汽效率。
[0025]在本实施例中，原料气预处理装置包括依次连接的压缩机70和原料气预热器40，压缩机70与原料气输送管线连接，原料气预热器40与甲醇合成反应器20的原料气输入口连接，且原料气预热器40的供热入口与甲醇合成反应器20的气相产物输出口连接以使甲醇合成反应器20内的气相产物在原料气预热器40内预热原料气后输出。这样，甲醇合成系统能够进一步地通过原料气预热器40利用甲醇合成反应器内反应放出的热量，从而进一步降低甲醇合成反应器输出的气相产物的温度以减轻后续的冷凝装置的负荷。
[0026]甲醇合成系统还包括冷凝装置50，冷凝装置50的输入口与锅炉给水预热器10的供热出口、原料气预热器40的供热出口连接，这样，高温的气相产物在锅炉给水预热器10和原料气预热器40中换热完成后经供热出口流出，换热后的气相产物流进冷凝装置50内进行进一步冷凝降温。具体地，冷凝装置50包括依次连接的空气冷却器和循环水冷凝器，空气冷却器与锅炉给水预热器10、原料气预热器40连通。经过多重换热冷却之后的产物在粗甲醇分离系统内分离出粗甲醇，并将分离出来的粗甲醇输送至后续的精甲醇加工设备中进行进一步加工生产。
[0027]优选地，压缩机70由汽轮机进行驱动(即压缩机70的驱动机构是汽轮机)，汽轮机具有用于输入动力蒸汽的蒸汽输入管路81和用于输出蒸汽冷凝液的冷凝液导出管路
82ο
[0028]甲醇合成系统还包括汽包30，汽包30的锅炉给水入口与锅炉给水预热器10的锅炉给水出口连接，汽包30的锅炉给水出口与甲醇合成反应器20的锅炉给水入口连接，汽包30的蒸汽入口与甲醇合成反应器20的蒸汽出口连接，且汽包30输出副产蒸汽。汽包30能够较好地对锅炉给水的压力以及对形成的副产蒸汽的气压进行平衡控制，降低因甲醇合成系统中的液相和/或气相流体的压力不稳定而影响甲醇的正常合成，保证甲醇合成系统稳定工作。在工作过程中，经过锅炉给水预热器10加热的锅炉给水首先流入汽包30，然后，汽包30将锅炉给水输入甲醇合成反应器20内进行换热。锅炉给水在甲醇合成反应器20内吸热产生饱和蒸汽和吸热后的水，即锅炉给水在甲醇合成反应器20内换热后形成了汽水混合物。吸热后的汽水混合物再次输送至汽包30内，并在汽包30内进行分离，分离并输出副产蒸汽(副产蒸汽是饱和蒸汽)。
[0029]如图1所示，本实施例的甲醇合成系统包括相互连通的甲醇合成反应器20和锅炉给水预热器10，蒸汽扩容方法包括:原料气在甲醇合成反应器20内反应并放热，原料气反应后获得热的气相产物；5.04Mpa至5.07Mpa的锅炉给水加压到5.50Mpa后输入锅炉给水预热器10，锅炉给水的温度在150°C至155°C，且至少部分气相产物输送至锅炉给水预热器10对锅炉给水进行预热后输出；预热后的锅炉给水的温度达到158°C?204°C左右后输入甲醇合成反应器20内以带走甲醇合成反应器20