CN107032300B - 一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢*** - Google Patents

一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢***，其包括通过导热油管道依次连通的油泵、第一导热油加热炉、第一换热器、第一反应模块、第二导热油加热炉、第二反应模块和第二换热器，第一换热器与第二换热器之间、第一换热器与第一反应模块之间以及第一换热器与第二反应模块之间均通过原料输送管道连通，反应原料依次经流过第二换热器和第一换热器的导热油加热升温后同时送入第一反应模块和第二反应模块。本发明的有益效果为，原料经两个换热器梯度加热，进入反应器时温度稳定，反应产物的品质较好；导热油由两个加热器两段加热，可减小加热器功率，从而避免导热油温度过高而结焦。

Description

一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢***
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢***。
背景技术
为减少化工生产中的能耗和降低成本，以替代被称为“电老虎”的“电解水制氢”的工艺，甲醇制氢成为获取高纯氢气的一种重要方法。甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂,在催化剂的作用下,发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应,生成氢和二氧化碳,这是一个多组份、多反应的气固催化反应***。甲醇蒸汽重整是吸热反应，现有的甲醇制氢装置反应温度一般由原料气化炉和反应器热导热油加热炉控制(如图1所示，图1中右侧标号11为原料气化炉)，即原料经原料气化炉气化后通入反应器中，反应器由经导热油加热炉加热过的导热油供给反应所需热量，在实际操作过程中，反应器入口处进料温度存在波动较大的问题，进而导致反应器床层温度不易控制，反应产物达不到预期要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢***，其将原料气化炉改造为导热油加热炉并在导热油管线上增设两个用于原料与导热油换热的换热器，从而保证原料进入反应器时温度相对稳定，以使反应产物达到预期要求。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢***，其包括通过导热油管道依次连通的油泵、第一导热油加热炉、第一换热器、第一反应模块、第二导热油加热炉、第二反应模块和第二换热器，所述油泵的出口通过导热油管道与所述第一导热油加热炉连通，所述油泵的入口通过导热油管道与所述第二换热器连通，所述第一换热器与所述第二换热器之间、所述第一换热器与所述第一反应模块之间以及所述第一换热器与所述第二反应模块之间均通过原料输送管道连通，反应原料依次经流过所述第二换热器和所述第一换热器的导热油加热升温后同时送入所述所述第一反应模块和所述第二反应模块。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述第一反应模块和所述第二反应模块分别由若干个反应器组成，每个所述反应器的下部均设有导热油进口和反应产物出口，每个所述反应器的上部均设有导热油出口和反应原料入口，导热油由所述第一换热器流出后分别经所述第一反应模块对应的若干个所述反应器下部的导热油进口流入所述反应器，然后经对应的导热油出口流出所述反应器并汇合后流入所述第二导热油加热炉，导热油由所述第二导热油加热炉流出后分别经所述第二反应模块对应的若干个所述反应器下部的导热油进口流入所述反应器，然后经对应的导热油出口流出并汇合后流入所述第二换热器，反应原料依次经所述第二换热器及第一换热器加热后同时流入所述第一反应模块和第二反应模块对应的若干个反应器的原料入口。
进一步，所述第一反应模块和第二反应模块分别由一个或两个反应器组成，所述第一反应模块和第二反应模块包含的反应器数量相等。优选的，第一反应模块和第二反应模块各自包括两个反应器。
进一步，每个所述反应器的反应原料入口处的原料输送管道上均独立设置有截止阀。
进一步，每个所述反应器的导热油进口及导热油出口处的导热油管道上均独立设置有截止阀。
进一步，所述第一换热器、第二换热器及反应器均包括管程和壳程，其中反应原料走壳程而导热油走管程。
进一步，所述油泵与所述第二换热器之间的导热油管上设置有三通阀，所述三通阀的三个开口分别通过导热油管连通所述油泵、所述第二换热器及导热油储罐。
进一步，所述三通阀与所述第二换热器之间的导热油管上连接有油气分离器。设置油气分离器的目的在于当导热油的品质不好时，易挥发的部分在循环加热过程中变为气体，经过油气分离器时排出，以消除其对循环加热的不利影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)将原有的原料气化炉改造为导热油加热炉并保留原来的导热油加热炉(第一导热油加热炉和第二导热油加热炉)，同时增设两个用于导热油与原料换热的换热器(第一换热器和第二换热器)，可保证多个反应器同时进行反应(第一反应模块的若干反应器和第二反应模块的若干反应器)，原料进入反应器前，首先经过由第二反应模块流出的导热油(温度相对较低)在第二换热器内进行预热，然后再由第一导热油加热炉流出的导热油(温度较高)在第一换热器内加热至合适温度，最后通入反应器中反应，反应原料经两次升温达到预定的温度范围，可保证反应器进料温度较为稳定，克服现有技术中反应器进料温度波动的问题。
2)将所有的反应器分为两组，由第一导热油加热炉和第二导热油加热炉对导热油采取两段加热，第一导热油加热炉对导热油进行第一段加热，然后导热油流入第一反应模块内的多个反应器供其内反应吸热，第一反应模块流出的导热油温度降低，此时由第二导热油加热炉对导热油进行第二段加热，然后导热油流入第二反应模块的多个反应器中供其内反应吸热，两段加热可保证多个反应器同时高效的进行甲醇制氢反应，同时降低导热油加热炉的功率(尤其是用于第二段加热的导热油加热炉的功率)，可有效避免导热油因温度过高而结焦的风险。
附图说明
图1本现有技术中使用原料汽化装置直接加热原料后通入反应器的甲醇制氢***的工艺流程图；
图2发明提供的一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢***的工艺流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1.油泵；2.第一导热油加热炉；3.第一换热器；4.第一反应模块；5.第二导热油加热炉；6.第二反应模块；7.第二换热器；8.反应器；9.三通阀；10.导热油储罐；11.原料汽化炉。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图2所示，本发明提供一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢***，其包括通过导热油管道依次连通的油泵1、第一导热油加热炉2、第一换热器3、第一反应模块4、第二导热油加热炉5、第二反应模块6和第二换热器7，所述油泵1的出口通过导热油管道与所述第一导热油加热炉2连通，所述油泵1的入口通过导热油管道与所述第二换热器7连通，所述第一换热器3与所述第二换热器7之间、所述第一换热器3与所述第一反应模块4之间以及所述第一换热器3与所述第二反应模块6之间均通过原料输送管道连通，反应原料依次经流过所述第二换热器7和所述第一换热器3的导热油加热升温后同时送入所述所述第一反应模块4和所述第二反应模块6。第一反应模块及第二反应模块在图中为虚线框出部分。
进一步，所述第一反应模块4和所述第二反应模块6分别由若干个反应器8组成，每个所述反应器8的下部均设有导热油进口和反应产物出口，每个所述反应器8的上部均设有导热油出口和反应原料入口，导热油由所述第一换热器3流出后分别经所述第一反应模块4对应的若干个所述反应器8下部的导热油进口流入所述反应器8，然后经对应的导热油出口流出所述反应器8并汇合后流入所述第二导热油加热炉5，导热油由所述第二导热油加热炉5流出后分别经所述第二反应模块6对应的若干个所述反应器8下部的导热油进口流入所述反应器8，然后经对应的导热油出口流出并汇合后流入所述第二换热器7，反应原料依次经所述第二换热器7及第一换热器3加热后同时流入所述第一反应模块4和第二反应模块6对应的若干个反应器8的原料入口。
进一步，所述第一反应模块4和第二反应模块6分别由一个或两个反应器8组成，所述第一反应模块4和第二反应模块6包含的反应器8数量相等。
进一步，每个所述反应器8的反应原料入口处的原料输送管道上均独立设置有截止阀。
进一步，每个所述反应器8的导热油进口及导热油出口处的导热油管道上均独立设置有截止阀。
进一步，所述第一换热器3、第二换热器7及反应器8均包括管程和壳程，其中反应原料走壳程而导热油走管程。
进一步，所述油泵1与所述第二换热器7之间的导热油管上设置有三通阀9，所述三通阀9的三个开口分别通过导热油管连通所述油泵1、所述第二换热器7及导热油储罐10。设置导热油储罐，便于检修和更换导热油。
工厂实际生产表明，改造后的甲醇制氢***(图2所示)比改造前的甲醇制氢***(图1所示),生产效率更高，产品的品质更稳定，反应器内床温的波动比改造前明显减小，改造后导热油加热炉的功率得到有效减小，导热油因被加热至高温而结焦的情况明显减少。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢***，其特征在于，包括通过导热油管道依次连通的油泵(1)、第一导热油加热炉(2)、第一换热器(3)、第一反应模块(4)、第二导热油加热炉(5)、第二反应模块(6)和第二换热器(7)，所述油泵(1)的出口通过导热油管道与所述第一导热油加热炉(2)连通，所述油泵(1)的入口通过导热油管道与所述第二换热器(7)连通，所述第一换热器(3)与所述第二换热器(7)之间、所述第一换热器(3)与所述第一反应模块(4)之间以及所述第一换热器(3)与所述第二反应模块(6)之间均通过原料输送管道连通，反应原料依次经流过所述第二换热器(7)和所述第一换热器(3)的导热油加热升温后同时送入所述第一反应模块(4)和所述第二反应模块(6)，所述第一反应模块(4)和所述第二反应模块(6)分别由若干个反应器(8)组成，每个所述反应器(8)的下部均设有导热油进口和反应产物出口，每个所述反应器(8)的上部均设有导热油出口和反应原料入口，导热油由所述第一换热器(3)流出后分别经所述第一反应模块(4)对应的若干个所述反应器(8)下部的导热油进口流入所述反应器(8)，然后经对应的导热油出口流出所述反应器(8)并汇合后流入所述第二导热油加热炉(5)，导热油由所述第二导热油加热炉(5)流出后分别经所述第二反应模块(6)对应的若干个所述反应器(8)下部的导热油进口流入所述反应器(8)，然后经对应的导热油出口流出并汇合后流入所述第二换热器(7)，反应原料依次经所述第二换热器(7)及第一换热器(3)加热后同时流入所述第一反应模块(4)和第二反应模块(6)对应的若干个反应器(8)的原料入口。
2.根据权利要求1所述的一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢***，其特征在于，所述第一反应模块(4)和第二反应模块(6)分别由一个或两个反应器(8)组成，所述第一反应模块(4)和第二反应模块(6)包含的反应器(8)数量相等。
3.根据权利要求1所述的一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢***，其特征在于，每个所述反应器(8)的反应原料入口处均独立设置有截止阀。
4.根据权利要求1所述的一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢***，其特征在于，每个所述反应器(8)的导热油进口及导热油出口处均独立设置有截止阀。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢***，其特征在于，所述第一换热器(3)、第二换热器(7)及反应器(8)均包括管程和壳程，其中反应原料走壳程而导热油走管程。
6.根据权利要求1至4任一项所述的一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢***，其特征在于，所述油泵(1)与所述第二换热器(7)之间的导热油管上设置有三通阀(9)，所述三通阀(9)的三个开口分别通过导热油管连通所述油泵(1)、所述第二换热器(7)及导热油储罐(10)。
7.根据权利要求6所述的一种反应器进料温度稳定的甲醇制氢***，其特征在于，所述三通阀(9)与所述第二换热器(7)之间的导热油管上连接有油气分离器。
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