CN103711534B - 一种二甲醚生产***低温余热的回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二甲醚生产***低温余热的回收方法，属于工业生产节能、环保、综合利用技术领域。技术方案是：采用低沸点液态工质与二甲醚生产***的低温反应气换热使低沸点液态工质蒸发为较高压力的工质蒸汽带动发电机做功发电，反应气的热量传递给低温液态工质后温度下降，反应气由温度较高的气态变为温度较低的气液混合物后直接送至粗二甲醚精馏工序，完全取消粗二甲醚工序冷却介质消耗和冷却能耗，将大量低温余热转换为高附加值的电力，实现二甲醚生产装置的电力自给或自给有余；与背景技术相比粗二甲醚冷却介质消耗和冷却能耗降低100%，甲醇脱水生产二甲醚***的热回收效率提高5-15%，每吨二甲醚副产电力30-60kwh。

Description

一种二甲醚生产***低温余热的回收方法
技术领域
本发明涉及一种二甲醚生产***低温余热的回收方法，属于工业生产节能、环保、综合利用技术领域。
背景技术
在工业生产领域，将150℃以下介质的热量称之为低温余热，在各类工业生产领域存在大量150℃以下的低温余热，因没有合适的回收方法以及低温露点腐蚀问题难以解决等原因，这部分低温余热的回收目前存在很大的技术难题；甲醇气相催化脱水生产二甲醚装置主要分为甲醇气化、二甲醚合成、粗二甲醚精馏等三部分，甲醇气化和粗二甲醚精馏需要大量的热量，甲醇脱水合成二甲醚为放热反应，要放出大量热量，整个***的压力为0.7-1.6MPa（绝压），传统的反应余热回收方法是采用较高温度的反应气预热原料气、加热或汽化甲醇，预热粗二甲醚等，剩余的80-120℃左右反应气的热量采用冷却的方法将气体冷凝为30-40℃的液体，直接或间接的将热量转移到大气中去，造成了能源的极大浪费；有的通过副产60-80℃的热水的方法回收低温余热；还有的采用付产0.2MPa低压蒸气的方法回收低温余热，如中国专利号200810054951.1所述；存在的主要问题：一是甲醇气相催化脱水生产二甲醚的反应每生产1摩尔的二甲醚要产生1摩尔的水，受原料甲醇的含水率、催化剂活性及反应平衡的影响，甲醇的转化率一般为75-90%，部分甲醇不能参加反应，反应气为二甲醚、水、甲醇的混合物，而且水占的比例很大，约为35-50%（摩尔百分比），未反应的甲醇约占10-25%（摩尔百分比），水、甲醇和二甲醚在高温反应气中为气态，在低温反应气中绝大部分为气态，因此反应气的低温余热绝大部分为相变热，显热所占的比例较小，0.7-1.6MPa（绝压）压力下，反应气由120℃下降到60℃绝大部分气态水和气态甲醇要冷凝为液体，在冷凝的过程中要释放大量的冷凝热，需要消耗大量的冷却介质和动力将热量移走，每生产1吨二甲醚，仅80-120℃的粗二甲醚混合气体冷凝为30-40℃的液体，循环冷却水的消耗量高达30-60m3；二是采用副产0.2MPa低压蒸气回收余热的方法要考虑低压蒸气的用途，同时因低压蒸气自身的温度较高，一般在100℃以上，余热回收效率难以提高；采用副产热水的方法可以提高余热回收率，但热水的温度较低，余热回收的品味较低，很难得到合理的利用，采用副产热水回收低温余热理论上可以实现，但很难实现工业化运行。现有甲醇脱水生产二甲醚的装置绝大部分仍采用传统的热回收方法，***的热回收效率约为50-65%，冷却水消耗量大、能耗高、低温余热浪费现象严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种二甲醚生产***低温余热的回收方法，以特定的低沸点工质为媒介，通过低沸点液态工质与二甲醚生产***的低温反应气换热使低沸点液态工质蒸发，产生具有较高压力的工质蒸汽推动发电***的机械部分做功带动发电机发电，降低反应气温度的同时将低温反应气中的绝大部分气态水、气态甲醇和部分气态二甲醚冷凝为液态，低温反应气冷却后的介质为气液混合物，直接送至粗二甲醚精馏工序，完全取消反应气的冷却能耗，将反应气低温余热转化为高附加值的电力，实现低温余热的回收利用，达到节能、降耗、环保、增效的目的。
本发明的目的是这样实现的：
一种二甲醚生产***低温余热的回收方法，包含如下工艺步骤：①设置低沸点液态工质蒸发器，在二甲醚生产***反应气的甲醇加热器或甲醇蒸发器的出口设置低沸点液态工质蒸发器，0.7-1.6MPa绝压、90-150℃的低温反应气进入低沸点液态工质蒸发器，低沸点液态工质与反应气换热蒸发为0.5MPa绝压以上、80-120℃的气体工质，反应气在低沸点液态工质蒸发器内冷却为50-80℃的气液混合物，直接送至粗二甲醚精馏工序；②设置发电***，在低沸点液态工质蒸发器出口设置发电***副产电力， 0.5MPa绝压以上、80-120℃的气体工质进入发电***的机械传动部分，做功带动发电机发电，发电后的小于0.5MPa绝压、10-50℃的气态工质，经工质冷凝器冷凝为液态进入低沸点液态工质储槽，由工质加压泵加压送入低沸点液态工质蒸发器循环使用。
低沸点液态工质包括氟氯烃类、醚类、烷烃类等；低沸点液态工质为氟氯烃类、醚类、烷烃类其中的一种，或者两种以上不同的工质混合后使用。
发电***的机械做功部分为叶轮式或螺杆式或叶片式等，以螺杆式为最佳。
低沸点液态工质蒸发器为立式、卧式均可，以立式蒸发器为最佳，液体从立式蒸发器的中下部进入，立式蒸发器兼有预热和蒸发的双重功效，最大限度地提高低温余热的回收效率，降低反应气出口的温度。
低沸点液态工质蒸发器可以选择预热、蒸发一体式结构，也可以选择预热、蒸发分体式结构。
为了降低投资可以利用原有的粗醚冷却、储存、加压装置进行改造，将原有的粗醚冷却、储存、加压装置改造为低沸点液体工质冷却、储存、加压装置。
本发明的积极效果是：根据二甲醚生产***低温余热大部分为冷凝热，余热量大，***压力较高，***介质主要为甲醇、二甲醚、水，介质内的氧含量很低，介质对金属材料的腐蚀性较小等特点，采用低沸点液态工质与二甲醚生产***的低温反应气换热使低沸点液态工质蒸发为较高压力的工质蒸汽带动发电机做功发电，反应气的热量传递给低温液态工质后温度下降，反应气由温度较高的气态变为温度较低的气液混合物后直接送至粗二甲醚精馏工序，完全取消粗二甲醚工序冷却介质消耗和冷却能耗，将大量低温余热转换为高附加值的电力，实现二甲醚生产装置的电力自给或自给有余；与背景技术相比粗二甲醚冷却介质消耗和冷却能耗降低100%，甲醇脱水生产二甲醚***的热回收效率提高5-15%，每吨二甲醚副产电力30-60kwh。
附图说明
图1是本发明背景技术流程示意图；
图2是本发明实施例示意图；
图中：甲醇加热器1，粗醚加热器2，粗醚水冷器3，粗醚储槽4，粗醚加压泵5，低沸点液态工质蒸发器6，发电***7，工质冷凝器8，低沸点液态工质储槽9，工质加压泵10。
具体实施方式
以下结合附图， 通过实施例，对本发明作进一步说明。
实施例一，背景技术，参照附图1。
附图1为背景技术年产40万吨甲醇脱水生产二甲醚装置流程示意图，设置甲醇加热器1，粗醚加热器2，粗醚冷却、储存及加压装置，没有设置低温工质蒸发、冷凝、储存及加压装置，没有设置发电***；0.8-1.0MPa绝压、170-210℃的反应气进入甲醇加热器1与甲醇换热，温度下降到120-150℃的反应气进入粗醚加热器2将温度为30-40℃的粗醚加热到60-80℃，粗醚送入精馏工序，反应气温度降到90-110℃进入粗醚水冷器3进一步降温到30-40℃全部冷凝为液态后进入粗醚储槽4，再由粗醚加压泵5加压经粗醚加热器2温度升高到60-80℃送入粗醚精馏工序；粗醚水冷器采用循环冷却水降温，每生产1吨二甲醚循环冷却水消耗量为30-60m3、冷却加压动力电消耗约5-10kwh；循环冷却水补水量按1%计算，全年循环冷却水***补水耗量12-24万m3、粗醚冷却加压动力电消耗约200-400万kwh。
实施例二，参照附图2。
实施例二采用本发明，保留甲醇加热器1，取消粗醚加热器2以及粗醚冷却、储存、加压装置；新增低沸点液态工质蒸发器6，发电***7，工质冷凝器8，低沸点液态工质储槽9，工质加压泵10；选择R600a（异丁烷）作为低沸点液态工质；0.8-1.0MPa绝压、170-210℃的反应气进入甲醇加热器1与甲醇换热，温度下降到120-150℃的反应气进入低沸点液态工质蒸发器6将温度为10-35℃的R600a（异丁烷）蒸发，压力1.6-1.8MPa（绝压）、90-110℃的R600a（异丁烷）气体进入发电***7，副产电力；反应气温度降为60-80℃为气液混合物直接送入粗醚精馏工序，发电***出口的30-50℃、0.3-0.5MPa（绝压）的R600a（异丁烷）气体或气液混合物，经工质冷凝器8降温到10-35℃进入低沸点液态工质储槽9由工质加压泵10加压到1.7-1.9MPa送到低沸点液态工质蒸发器6循环使用；与背景技术实施例1相比较，本发明完全取消粗醚冷却水消耗和粗醚冷却能耗，每生产1吨二甲醚循环冷却水消耗量下降30-60m3、粗醚冷却加压动力电消耗下降5-10kwh，回收余热发电减去发电***自耗电外净发电量30-60kwh；与背景技术相比，全年节水量12-24万m3、粗醚冷却加压动力电消耗减少200-400万kwh，余热发电副产电力1200-2400万kwh，节能及环保效益非常显著。

Claims (5)

1.一种二甲醚生产***低温余热的回收方法，其特征在于包含如下步骤：①设置低沸点液态工质蒸发器，在二甲醚生产***反应气的甲醇加热器或甲醇蒸发器的出口设置低沸点液态工质蒸发器，0.7-1.6MPa绝压、90-150℃的低温反应气进入低沸点液态工质蒸发器，低沸点液态工质与反应气换热蒸发为0.5MPa绝压以上、80-120℃的气体工质，反应气在低沸点液态工质蒸发器内冷却为50-80℃的气液混合物，直接送至粗二甲醚精馏工序；②设置发电***，在低沸点液态工质蒸发器出口设置发电***副产电力， 0.5MPa绝压以上、80-120℃的气体工质进入发电***的机械传动部分，做功带动发电机发电，发电后的小于0.5MPa绝压、10-50℃的气态工质，经工质冷凝器冷凝为液态进入低沸点液态工质储槽，由工质加压泵加压送入低沸点液态工质蒸发器循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种二甲醚生产***低温余热的回收方法，其特征在于低沸点液态工质包括氟氯烃类、醚类、烷烃类。
3.根据权利要求2所述的一种二甲醚生产***低温余热的回收方法，其特征在于低沸点液态工质为氟氯烃类、醚类、烷烃类其中的一种，或者两种以上不同的工质混合后使用。
4.根据权利要求1或2所述的一种二甲醚生产***低温余热的回收方法，其特征在于发电***的机械做功部分为叶轮式或螺杆式或叶片式。
5.根据权利要求1或2所述的一种二甲醚生产***低温余热的回收方法，其特征在于低沸点液态工质蒸发器为立式，液体从立式蒸发器的中下部进入。
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