CN213506660U - 一种新型合成装置 - Google Patents

Abstract

一种新型合成装置，包括合成气压缩机、自循环压缩机、进料加热器、气冷塔、气气换热器、水冷塔、汽包、预热器、脱盐水加热器、水冷器、加热炉、液体分离器；合成气压缩机的进气口与外界新鲜合成气连接，其出气口输出的压缩气体与自循环压缩机输出的原料气汇合后输入到进料加热器中；进料加热器与气冷塔连接；气冷塔分别与预热器、气气换热器连接；气气换热器分别与水冷塔连接；水冷塔与汽包连接；进料加热器与防脱水加热器、水冷器顺序连接后与液体分离器连接；汽包通过加热炉输出多余的中压过热蒸汽。

Description

一种新型合成装置

技术领域

本实用新型涉及一种工业合成装置，具体而言，涉及一种新型合成装置。

背景技术

合成工业液体是重要的化工基础原料和清洁燃料，广泛应用于有机合成、染料、医药、农药、涂料、交通和国防等工业中，工业液体诸如汽油、甲醇等都是以煤、天然气等为原料大规模合成的化学品，是碳一化工的基础产品和有机化工原料，它在国民经济中占据十分重要的地位。国内合成工业从无到有、从小到大，经过20多年的迅速发展，目前国内中小型（30万吨级）合成工业的最新技术基本达到了世界先进水平，然而我国大型液体合成装置还没有完全实现国产化，尤其是大型工艺、大型反应器等技术还需进行多方面不懈的努力，以打破国外技术对大型合成市场的垄断。

合成液体工业燃料生产技术主要有低压合成和高压合成，其中低压合成节能效果更为显著，在市场上所占份额越来越多。随着合成工业技术的发展，当前合成工艺的一个重要发展方向是大型化、超大型化。1997年，Lurgi公司率先发布了百万吨级合成液体概念，近年Davy、Casale、MHI/MGC推出不同类型合成液体反应器，为国内外合成液体的发展谱写了新篇章。现有技术，如中国专利（申请号：CN2016205265662，公告号：CN205740826U）公开一种合成***，该合成装置包括：反应装置，包括第一反应器、第二反应器以及设置在第一反应器和第二反应器之间的循环气压缩机；分离装置，包括初分离罐和与初分离罐相连通的二次分离罐；初分离罐包括第一粗分离罐和第二粗分离罐；净化装置，通过二次分离罐与分离装置相连通；第一反应器、第一粗分离罐、循环气压缩机、第二反应器及第二粗分离罐依次相连通构成反应循环回路；循环回路包括：第一合成气入口，在从第一粗分离罐至循环气压缩机的方向上，且设置在第一粗分离罐与循环气压缩机之间；及第一驰放气口，第一驰放气口设置在第一粗分离罐和第一合成气入口之间。有利于从源头上降低循环气流量；中国专利（申请号：CN2017204698257，公告号：CN206767965U）公开一种合成***，包括：合成气压缩机，具有出气口及与新鲜合成气相连通的进气口；气气换热器，与所述合成气压缩机相连通并能接收经合成气压缩机加压后的合成气；一级反应器，为两个且并联连接，与所述气气换热器相连通并能接收经气气换热器预热后的合成气，该一级反应器的出口端设置有能将反应后的高温一级反应气输回至气气换热器的管路；二级反应器，与所述气气换热器相连通并能接收经气气换热器冷却的高温一级反应气；合成调温器，与所述二级反应器相连通并能接收二级反应器中反应后输出的二级反应气，该合成调温器具有能将部分二级反应气作为循环气与合成气压缩机输出的合成气进行混合的第一出口；该合成调温器采用折流杆式换热结构，以提高换热效率；空气冷却器，与所述合成调温器的第二出口相连通并能接收经合成调温器冷却的二级反应气；水冷器，与所述空气冷却器的出口相连接；分离器，与所述水冷器的出口相连接并用以进行气液分离，具有能将分离出的液相进行输出的第一出口及能将分离出的少部分循环气作为驰放气排放的第二出口；循环气压缩机，进口与所述分离器相连接并能接收分离器分离出的气相，出口与合成调温器的进口相连通；低压汽包，具有供来自界区的低压锅炉水输入的进口；低压循环泵，进口与低压汽包的出口相连通并能接收低压汽包内锅炉给水进行加压，该低压循环泵的出口与二级反应器相连通；所述二级反应器与低压汽包之间还连接有能使吸收热量后的低压锅炉给水自二级反应器返回至低压汽包进行气液分离的管路。中国专利（申请号：CN2018212726268，公告号：CN208594222U）公开一种合成***，包括新鲜气压缩机、循环气压缩机、气冷反应器和水冷反应器以及管线，循环气压缩机的出口通过循环气支路与气冷反应器的壳程进口相连通，水冷反应器的气相出口与气冷反应器的壳程进口相连通，管线一端与新鲜气压缩机一段出口相连通，管线的另一端通过循环气支路与气冷反应器的壳程进口相连通。上述现有技术虽然能够合成，但是，其合成装置相对复杂，设计成本以及生产成本非常高，并且单体反应器能力低、***及反应器的配置不协调等缺陷。

实用新型内容

为了解决背景技术中的问题，本实用新型公开一种新型合成装置，其技术方案如下：

一种新型合成装置，包括合成气压缩机、自循环压缩机、进料加热器E-1、气冷塔R-2、气气换热器E-2、水冷塔R-1-1、水冷塔R-1-2、汽包V-1、预热器E-3、脱盐水加热器E-4、水冷器E-5、加热炉E-6、液体分离器V-2；其特征为：所述合成气压缩机的进气口与外界新鲜合成气连接，其出气口输出的压缩气体与自循环压缩机输出的原料气汇合后输入到进料加热器E-1中；所述进料加热器E-1与气冷塔R-2连接；所述气冷塔R-2分别与预热器E-3、气气换热器E-2连接；所述气气换热器E-2分别与水冷塔R-1-1、水冷塔R-1-2连接；所述水冷塔R-1-1、水冷塔R-1-2与汽包V-1连接；所述进料加热器E-1与防脱水加热器E-4、水冷器E-5顺序连接后与液体分离器V-2连接；所述汽包通过加热炉E-6输出多余的中压过热蒸汽。

优选为：所述液体分离器V-2底部输出的粗液体流入粗液体中间槽，释放的驰放气输入到精馏装置中。

优选为：所述水冷塔R-1-1、水冷塔R-1-2为低压恒温水管式冷却塔。

优选为：所述气冷塔R-2包括外壳、径向触媒筐以及多组堆成的U形冷管束；U形冷管束包括进气环、出气环；所述进气环上设置一进气管、一出气管，所述进气管与下分气总管连接，所述出气管与上集气总管连接。

有益效果：

本实用新型设计的合成装置相对背景技术中的技术方案，其结构相对简单，设计、生产成本相对偏低，并且制备出的液体燃料纯净值也不低，合成综合能耗低的效果。

附图说明

图1 是本实用新型合成装置总体合成流程示意图。

图2是本实用新型合成装置水冷塔结构示意图。

其中：1、汽包；2、水室；3、薄管板；4、汽室；5、厚管板；6、中心管；7、内套管；8、外套管；9、径向框；10、壳体；11催化剂。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

一种新型工业液体合成装置，包括合成气压缩机、自循环压缩机、进料加热器E-1、气冷塔R-2、气气换热器E-2、水冷塔R-1-1、水冷塔R-1-2、汽包V-1、预热器E-3、脱盐水加热器E-4、水冷器E-5、加热炉E-6、液体分离器V-2；其特征为：所述合成气压缩机的进气口与外界新鲜合成气连接，其出气口输出的压缩气体与自循环压缩机输出的原料气汇合后输入到进料加热器E-1中；所述进料加热器E-1与气冷塔R-2连接；所述气冷塔R-2分别与预热器E-3、气气换热器E-2连接；所述气气换热器E-2分别与水冷塔R-1-1、水冷塔R-1-2连接；所述水冷塔R-1-1、水冷塔R-1-2与汽包V-1连接；所述进料加热器E-1与防脱水加热器E-4、水冷器E-5顺序连接后与液体分离器V-2连接；所述汽包通过加热炉E-6输出多余的中压过热蒸汽。所述液体分离器V-2底部输出的粗流入粗中间槽，释放的驰放气输入到精馏装置中。所述水冷塔为低压恒温水管式塔。所述气冷塔R-2包括外壳、径向触媒筐以及多组堆成的U形冷管束；U形冷管束包括进气环、出气环；所述进气环上设置一进气管、一出气管，所述进气管与下分气总管连接，所述出气管与上集气总管连接。

本实用新型水冷塔采用低压恒温水管式水冷塔，由3部分2个***组成，包括催化剂反应***、蒸汽发生和水汽循环***以及受压外壳。该低压恒温水管式塔是用沸腾水汽化，副产中压蒸汽，移出合成反应热。沸腾水在管内，催化剂在管外；沸腾水管为悬挂式，水、水汽为自然循环；反应气体在催化床内是垂直于水管径向流动；其反应温度曲线是一条由多个连续锯齿形组成的控制线。

本实用新型气冷塔包括外壳、径向触媒筐以及多组对称的上行冷管束组成，每组U形冷管束包括进气环、出气环，一对环上有多对上行U形管，进气环有一进气管、一出气管。进气管与下分气总管相连，出气管与上集气总管相连。

该气冷塔内部流程如下：未反应冷气从下部三通外套管环隙进入，经下升气管到分气环，气体分别进入上、下U形管，被管外反应气加热后，进入集气环，经上升到集气筒，出反应器。从水冷反应器来的70%～80%已反应气从上部进入气冷反应器的内外筒环隙，由上而下，分别进入径向反应器触媒层反应。反应后热气经中心集气筒出反应器。该气冷塔采用全径向结构，塔内阻力小；换热管采用对称U形冷管束。预热气体流动路程短，阻力小；对称U形冷管束，中间受约束，上下两端自由，承受热应力强，可靠性好；U形冷管束组数较多，上下温差、径向温差小，属准等温反应器。

新型工业液体合成装置的工作原理如下：

例如，原料气与来自循环压缩机的循环气汇合后，经进料加热器E-1 换热后温度提高到108 ℃，再进入气冷甲醇塔R-2 中的冷管内，与管外催化剂层的气体换热，再经气气换热器E-2后温度提高到约214 ℃后，进并联的两水冷甲醇塔R-1-1/R-1-2，分别从底部经内外筒环隙进入催化床，反应气与垂直悬挂式沸腾水管换热，径向流过催化床，进行催化反应，70% ～ 80% 的甲醇在此合成。反应后气体进入中心集气管，自上而下，由水冷甲醇塔R-1-1/R-1-2底部引出，两塔反应气约250℃混合后，经气气换热器E-2后进入气冷甲醇塔R-2的催化剂层，继续进行甲醇合成反应，反应热加热冷管内的冷气，出气冷甲醇塔R-2的出塔气温度为220℃。经汽包给水预热器E-3换热后温度降至175℃，然后入进料加热器E-1温度降至125℃，再经脱盐水加热器E-4 和水冷器E-5冷却至40 ℃入甲醇分离器分离出粗甲醇。甲醇分离器出口的气体，大部分经循环机升压循环使用，升压后与原料气混合去合成甲醇，进行下一个循环，一小部分放空气送至下个工段回收，也可燃烧部分，去过热汽包产饱和蒸汽。甲醇分离器底部出来的粗甲醇去粗醇中间槽，释放出弛放气后去甲醇精馏。加热炉E-6接收汽包分离出的多余的中压过热蒸汽并进行加热，并将加热的中压过热蒸汽输送给合成气压压缩机的进口。

本实用新型采用两水冷塔并联串一气冷塔的合成装置，能将整个催化剂床层温差控制在3℃-5℃以内，反应温度控制在240℃左右，有利于推动反应。气冷塔与水冷塔之间设置热交换器，降低气冷塔进口温度，增加反应推动力。由于水、气两级反应温度不相同，有利于反应平衡，从而使合成气转化率高，出口醇含量高可以达到13%-15%，循环比低，有利于降低压缩机功耗。

本实用新型反应器结构合理，安全可靠，操作简单，两水冷塔共一个汽包，一个调节点，两塔反应温度相同，操作简单，该***节能环保，经济效益明显，从设备方面来看，反应器均为径向反应器，塔内阻力小；反应器气冷塔为两合一设备(既是液体反应器，又是水冷塔的塔前预热器)，减少了设备台数、连接管道和占地面积。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种新型合成装置，包括合成气压缩机、自循环压缩机、进料加热器E-1、气冷塔R-2、气气换热器E-2、水冷塔R-1-1、水冷塔R-1-2、汽包V-1、预热器E-3、脱盐水加热器E-4、水冷器E-5、加热炉E-6、液体分离器V-2；其特征为：所述合成气压缩机的进气口与外界新鲜合成气连接，其出气口输出的压缩气体与自循环压缩机输出的原料气汇合后输入到进料加热器E-1中；所述进料加热器E-1与气冷塔R-2连接；所述气冷塔R-2分别与预热器E-3、气气换热器E-2连接；所述气气换热器E-2分别与水冷塔R-1-1、水冷塔R-1-2连接；所述水冷塔R-1-1、水冷塔R-1-2与汽包V-1连接；所述进料加热器E-1与防脱水加热器E-4、水冷器E-5顺序连接后与液体分离器V-2连接；所述汽包通过加热炉E-6输出多余的中压过热蒸汽。

2.根据权利要求1所述的新型合成装置，其特征为：所述液体分离器V-2底部输出的粗液体流入粗液体中间槽，释放的驰放气输入到精馏装置中。

3.根据权利要求1所述的新型合成装置，其特征为：所述水冷塔R-1-1、水冷塔R-1-2为低压恒温水管式冷却塔。

4.根据权利要求1所述的新型合成装置，其特征为：所述气冷塔R-2包括外壳、径向触媒筐以及多组堆成的U形冷管束；U形冷管束包括进气环、出气环；所述进气环上设置一进气管、一出气管，所述进气管与下分气总管连接，所述出气管与上集气总管连接。

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