CN217725506U - 甲醇合成塔以及二氧化碳制甲醇*** - Google Patents

Abstract

本公开涉及甲醇合成塔以及二氧化碳制甲醇***，该甲醇合成塔包括沿竖直方向依次连通的第一封头、第一筒体、第二筒体及第二封头。第一筒体内设置有沿竖直方向延伸的第一列管，第一列管内填充第一催化剂；第二筒体上设有锅炉水进口及第二预热气出口，第二筒体内设有沿竖直方向延伸的第二列管，第二列管内填充有第二催化剂，反应气在依次经第一筒体和第二筒体发生二氧化碳加氢反应时，由于第一筒体的直径大于第二筒体的直径，使得反应气在第一筒体内的流动空速小于第二筒体内的流动空速，进而使得反应气可以充分与第一催化剂接触进而充分进行反应，反应时逐渐放热，使得反应气活性逐渐提升并且放热热量逐渐提升，从而提升制甲醇的效果和产率。

Description

甲醇合成塔以及二氧化碳制甲醇***

技术领域

本公开涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种甲醇合成塔以及二氧化碳制甲醇***。

背景技术

现阶段甲醇大都作为能源、燃料、化工等行业的标准化原料使用。

将高碳排行业产生的二氧化碳作为碳资源通过化学转化得到甲醇，在实现减排二氧化碳的同时，将过程中排放的二氧化碳作为一种碳资源，还可以替代煤炭的消耗、保障能源安全，减少水资源的消耗和污染排放，具有较大的替代减排作用。

然而，二氧化碳制甲醇过程中，由于二氧化碳活性差以及放热量小等问题，导致甲醇制备效果及产量不佳。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种甲醇合成塔以及二氧化碳制甲醇***。

第一方面，本公开提供一种甲醇合成塔，包括沿竖直方向依次连通的第一封头、第一筒体、第二筒体以及第二封头，且所述第二筒***于所述第一筒体的底部；

所述第一封头上具有可供反应气进入的反应气入口；所述第一筒体内设置有沿竖直方向延伸的第一列管，所述第一列管内填充有第一催化剂；所述第一筒体上分别设置有第一预热气进口和第一预热气出口；

所述第二筒体上分别设置有锅炉水进口以及第二预热气出口，所述第二筒体内设置有沿竖直方向延伸的第二列管，所述第二列管内填充有第二催化剂，以使所述反应气在所述第一筒体内和/或所述第二筒体内发生二氧化碳加氢反应并生成粗产品气；所述第二封头上设置有可供所述粗产品气排出的粗产品气出口；

其中，所述第一筒体的直径大于所述第二筒体的直径，以使所述反应气在所述第一筒体内的流动空速小于所述反应气在所述第二筒体内的流动空速。

根据本公开的一种实施例，所述第一列管的内径和所述第一催化剂的粒径的比值大于6；所述第二列管的内径和所述第二催化剂的粒径的比值大于8。

根据本公开的一种实施例，所述第一筒体和所述第二筒体之间还设置有过渡筒，所述过渡筒分别连通所述第一筒体和所述第二筒体；所述过渡筒上设置有可供二氧化碳和/或氢气进入的补气口。

根据本公开的一种实施例，所述第一封头内设置有至少一个隔板，以将所述第一封头分隔为至少两个气室，且每一个所述气室内均设置有进气分布器，所述进气分布器伸出于所述气室的一端设置有可供所述反应气进入的第一管线以及可供还原性气体进入的第二管线。

根据本公开的一种实施例，相邻的两个所述气室对应的两个所述第一管线之间设置有阀门。

第二方面，本公开提供一种二氧化碳制甲醇***，包括二氧化碳预处理装置、新鲜气混合装置、甲醇分离装置以及甲醇合成塔；

所述二氧化碳预处理装置具有可供二氧化碳混合气进入的二氧化碳入口，以使所述二氧化碳混合气在所述二氧化碳预处理装置内进行脱硫除杂处理并得到二氧化碳，所述二氧化碳预处理装置具有可供所述二氧化碳排出的二氧化碳出口；

所述新鲜气混合装置具有与所述二氧化碳出口连通的第一进气口以及可供氢气进入的第一氢气进口，以使所述二氧化碳和所述氢气在所述新鲜气混合装置内混合并生成反应气；所述新鲜气混合装置具有可供所述反应气排出的反应气出口；

所述甲醇合成塔与所述反应气出口连通，以使所述反应气在所述甲醇合成塔内发生二氧化碳加氢反应并生成粗产品气；

所述甲醇分离装置具有与所述甲醇合成塔的粗产品气出口连通的分离入口，以使所述粗产品气在所述甲醇分离装置内分离并生成粗甲醇以及未转化气体；所述甲醇分离装置具有可供所述粗甲醇排出的粗甲醇出口以及可供所述未转化气体排出的未转化气体出口。

根据本公开的一种实施例，还包括进气混合装置，所述进气混合装置具有与所述反应气出口连通的进气混合入口，以使所述反应气与所述进气混合装置内的循环气混合，所述进气混合装置具有与所述第一筒体或所述第二筒体连通的进气混合出口。

根据本公开的一种实施例，所述进气混合出口与所述第一筒体连通时，所述第一筒体用于对所述反应气进行预热后经第一预热气出口排出；

所述二氧化碳制甲醇***还包括换热器，所述换热器具有与所述第一预热气出口连通的第一换热进口，以使预热后的所述反应气在所述换热器内预热升温，所述换热器具有与所述反应气入口连通的第一换热出口，以使得预热后的反应气流动至所述第一筒体内发生二氧化碳加氢反应并生成含甲醇气体，且使得所述含甲醇气体流动至所述第二筒体内发生二氧化碳加氢反应并生成所述粗产品气。

根据本公开的一种实施例，还包括蒸汽分离器，所述蒸汽分离器具有与所述第二预热气出口连通的蒸汽分离入口，以使所述第二筒体内反应生成的蒸汽混合物在所述蒸汽分离器内分离形成蒸汽，所述蒸汽分离器具有可供所述蒸汽排出的蒸汽出口。

根据本公开的一种实施例，所述换热器还包括与所述粗产品气出口连通的第二换热进口，以使所述粗产品气在所述换热器内降温，所述换热器还包括可供降温的所述粗产品气排出的第二换热出口；所述分离入口与所述第二换热出口连通。

根据本公开的一种实施例，所述进气混合出口与所述第二筒体连通时，所述第二筒体用于对所述反应气进行预热后经所述第二预热气出口排出；

所述第一筒体的所述第一预热气进口与所述第二预热气出口连通，以使预热后的所述反应气在所述第二筒体内预热后经所述第一预热气出口排出，所述第一预热气出口与所述反应气入口连通，以使得预热后的所述反应气在所述第一筒体内发生二氧化碳加氢反应并生成含甲醇气体，且使所述含甲醇气体流动至所述第二筒体内发生二氧化碳加氢反应并生成所述粗产品气。

根据本公开的一种实施例，还包括冷却器，所述冷却器具有与所述粗产品气出口连通的冷却入口，以使所述粗产品气在所述冷却器内冷却，所述冷却器具有可供冷却的所述粗产品气排出的冷却出口，所述冷却出口与所述分离入口连通。

根据本公开的一种实施例，还包括甲醇膨胀槽、甲醇精馏装置以及甲醇罐区；

所述甲醇膨胀槽具有与所述粗甲醇出口连通的粗甲醇入口以及可供所述粗甲醇排出的粗甲醇排放口；

所述甲醇精馏装置具有与所述粗甲醇排放口连通的精馏入口，以使所述粗甲醇在所述甲醇精馏装置内精馏得到精甲醇，所述甲醇精馏装置具有可供所述精甲醇排出的精馏出口；

所述甲醇罐区与所述精馏出口连通，以存储所述精甲醇。

根据本公开的一种实施例，还包括未转化气体分配器、循环气增压装置以及弛放气氢回收装置；

所述未转化气体分配器具有与所述未转化气体出口连通的分配入口以及可供所述未转化气体排出的第一分配出口和第二分配出口；

所述弛放气氢回收装置具有与所述第一分配出口连通的弛放气入口，以使所述未转化气体在所述弛放气氢回收装置内分离并生成氢气，所述弛放气氢回收装置具有同时与所述新鲜气混合装置的第二氢气进口、所述甲醇合成塔连通的氢气出口；

所述循环气增压装置具有与所述第二分配出口连通的循环气增压入口以及可供所述未转化气体排出的循环气增压出口，所述循环气增压出口与所述进气混合装置连通。

根据本公开的一种实施例，还包括新鲜气增压装置，所述新鲜气增压装置具有与所述反应气出口连通的新鲜气增压入口，以使所述反应气在所述新鲜气增压装置内增压，所述新鲜气增压装置具有可供增压的所述反应气排出的新鲜气增压出口；所述新鲜气增压出口与所述进气混合入口连通。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供一种甲醇合成塔以及二氧化碳制甲醇***，该甲醇合成塔包括沿竖直方向依次连通的第一封头、第一筒体、第二筒体以及第二封头，且第二筒***于第一筒体的底部。第一封头上具有可供反应气进入的反应气入口；第一筒体内设置有沿竖直方向延伸的第一列管，第一列管内填充有第一催化剂；第一筒体上分别设置有第一预热气进口和第一预热气出口；第二筒体上分别设置有锅炉水进口以及第二预热气出口，第二筒体内设置有沿竖直方向延伸的第二列管，第二列管内填充有第二催化剂，以使反应气在第一筒体内和/或第二筒体内发生二氧化碳加氢反应并生成粗产品气；其中，第一筒体的直径大于第二筒体的直径，以使反应气在第一筒体内的流动空速小于反应气在第二筒体内的流动空速。也就是说，反应气在依次经第一筒体和第二筒体发生二氧化碳加氢反应时，由于第一筒体的直径大于第二筒体的直径，从而使得反应气在第一筒体内的流动空速小于第二筒体内的流动空速，进而使得反应气可以在第一筒体内向下流动时充分与第一催化剂接触进而充分进行反应，反应时逐渐放热，使得反应气活性逐渐提升并且放热热量逐渐提升，从而提升制甲醇的效果和产率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述甲醇合成塔的结构示意图；

图2为本公开实施例所述二氧化碳制甲醇***的第一种结构示意图；

图3为本公开实施例所述二氧化碳制甲醇***的第二种结构示意图。

其中，1、甲醇合成塔；11、第一封头；111、隔板；112、进气分布器；113、第一管线；114、第二管线；115、阀门；116、第一气室；117、第二气室；12、第一筒体；13、第二筒体；131、锅炉水进口；132、第二预热气出口；133、第二列管；134、过渡筒；135、补气口；136、第一氧化铝瓷球；14、第二封头；141、第二氧化铝瓷球；15、反应气入口；16、第一列管；17、第一预热气进口；18、第一预热气出口；19、粗产品气出口；2、二氧化碳预处理装置；21、二氧化碳入口；22、二氧化碳出口；3、新鲜气混合装置；31、第一进气口；32、第一氢气进口；33、反应气出口；34、第二氢气进口；4、甲醇分离装置；41、分离入口；42、粗甲醇出口；43、未转化气体出口；5、进气混合装置；51、进气混合入口；52、进气混合出口；6、换热器；61、第一换热进口；62、第一换热出口；63、第二换热进口；64、第二换热出口；71、蒸汽分离器；711、蒸汽分离入口；712、蒸汽出口；72、冷却器；721、冷却入口；722、冷却出口；81、甲醇膨胀槽；811、粗甲醇入口；812、粗甲醇排放口；82、甲醇精馏装置；821、精馏入口；822、精馏出口；83、甲醇罐区；91、未转化气体分配器；911、分配入口；912、第一分配出口；913、第二分配出口；92、循环气增压装置；921、循环气增压入口；922、循环气增压出口；93、弛放气氢回收装置；931、弛放气入口；932、氢气出口；94、新鲜气增压装置；941、新鲜气增压入口；942、新鲜气增压出口。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

参照图1所示，本实施例提供一种甲醇合成塔1，包括沿竖直方向依次连通的第一封头11、第一筒体12、第二筒体13以及第二封头14，且第二筒体13位于第一筒体12的底部。也就是说，第一封头11、第一筒体12、第二筒体13和第二封头14在沿由上至下的方向依次设置并连通。

具体实现时，第一封头11可以为椭圆形封头，第一封头11上具有可供反应气进入的反应气入口15；第一筒体12内设置有沿竖直方向延伸的第一列管16，第一列管16内填充有第一催化剂；第一筒体12上分别设置有第一预热气进口17和第一预热气出口18。

其中，第二筒体13上分别设置有锅炉水进口131以及第二预热气出口132，第二筒体13内设置有沿竖直方向延伸的第二列管133，第二列管133内填充有第二催化剂，以使反应气在第一筒体12内和/或第二筒体13内发生二氧化碳加氢反应并生成粗产品气；第二封头14上设置有可供粗产品气排出的粗产品气出口19。其中，粗产品气主要以甲醇为主。

其中，第一筒体12的直径大于第二筒体13的直径，以使反应气在第一筒体12内的流动空速小于反应气在第二筒体13内的流动空速。

也就是说，反应气在依次经第一筒体12和第二筒体13发生二氧化碳加氢反应时，由于第一筒体12的直径大于第二筒体13的直径，从而使得反应气在第一筒体12内的流动空速小于第二筒体13内的流动空速，进而使得反应气可以在第一筒体12内向下流动时充分与第一催化剂接触进而充分进行反应，反应时逐渐放热，使得反应气活性逐渐提升并且放热热量逐渐提升，并使得甲醇的转化炉更高，从而提升制甲醇的效果和产率，从而可以避免由于反应气在第一筒体12内的流动空速太高，导致反应不够充分，释放的热量较小，热量被反应气带走，导致反应温度难以维持、温度分布不均匀的问题。

具体实现时，反应气在第一筒体12内的流动空速可以为反应气在第二筒体13内的流动空速的0.6-0.8倍之间。示例性的，反应气在第一筒体12内的流动空速可以为4000-8000h-1，低流动空速更有利于反应充分以提高甲醇产率。反应气在第二筒体13内的流动空速可以为6000-12000h-1，高流动空速下甲醇浓度相对低，有利于平衡向右进行，同时高流动空速可移走更多热量，保持第二列管133中温度更均匀。

另外，还可以在第二筒体13和第一筒体12内分别通入冷却介质，将反应热及时移除，保持第一列管16和第二列管133中催化剂的温度均匀，第一列管16内的上下部温差≤20℃，第二列管133内的上下部温差≤10℃。

具体的，为了实现反应气在第一筒体12内的流动空速可以为反应气在第二筒体13内的流动空速的0.6-0.8倍，从而使得反应气在第一筒体12内的流动空速较慢，即停留时间较长，与催化剂接触更为充分，使得反应更为充分，可以设置第一筒体12的外径大于第二筒体13的外径，且第一列管16的内径与第一催化剂的粒径的比值大于6，而第二列管133的内径与第二催化剂的粒径的比值大于8。

另外，第一列管16的内径与第一催化剂的粒径的比值大于6，而第二列管133的内径与第二催化剂的粒径的比值大于8，还可以便于反应气与第一催化剂颗粒或者反应气与第二催化剂颗粒的充分接触，避免壁面效应导致的气固接触不佳问题。

此外，第一筒体12内可以安装多组第一列管16，第一列管16的形状可以为圆柱形结构，具体可以呈三角形或菱形分布，通过上下部管板安置在第一筒体12内。同理，第二筒体13内可以安装多组第二列管133，第二列管133的形状可以为圆柱形结构，具体可以呈三角形或菱形分布，通过上下部管板安置在第二筒体13内。

在一些实施例中，第一筒体12和第二筒体13之间还设置有过渡筒134，过渡筒134分别连通第一筒体12和第二筒体13；过渡筒134上设置有可供二氧化碳和/或氢气进入的补气口135。

具体的，过渡筒134可以为如图1所示的上粗下细结构，过渡筒134的上端与第一筒体12连通，过渡筒134的下端与第二筒体13连通，且可以在过渡筒134的底部填充一层第一氧化铝瓷球136、上部为中空气室，补气口135可以通入一定比例的二氧化碳、氢气混合气，也可以通入纯二氧化碳气体，具体根据下段反应所需反应气各介质配比确定。

具体的，补气口135既可以设置一个、两个或者也可以设置两个以上，具体根据实际需要设定。

在一些实施例中，第一封头11内设置有至少一个隔板111，以将第一封头11分隔为至少两个气室，且每一个气室内均设置有进气分布器112，进气分布器112的伸出于气室的一端设置有可供反应气进入的第一管线113以及可供还原性气体进入的第二管线114。具体的，气室可以为两个，即通过一个隔板111将第一封头11的内腔分为两个气室，或者，气室也可以有三个或者三个以上，具体的气室和隔板111的设置数目可以根据实际需要设定。

相邻的两个气室对应的两个第一管线113之间设置有阀门115。具体来说，本实施例中的第一封头11内可以通过一个隔板111分为两个气室，即第一气室116和第二气室117。每个气室内部设置有进气分布器112，其为顶部穿入的管线，进气分布器112的侧壁开设多个呈一定分布的气孔，以便于将不同气体通入对应气室中，该气体介质可以为一定比例的反应气、也可是一定浓度的还原性气体，反应气和还原性气体可以分别通过与第一气室116连通的第一管线113和第二管线114进入第一气室116。同理，反应气和还原性气体还可以分别通过与第二气室117连通的第一管线113和第二管线114进入第二气室117。当第一气室116和第二气室117同时通入反应气和还原性气体的情况下，保持阀门115开启，可从任何管线通入所需介质。当某一侧气室需要通入一定浓度的还原性气体时，将阀门115关闭，该侧气室开启还原性气体通入通道，将介质通入。

具体的，随着甲醇合成塔1内的反应的进行，当第一催化剂的活性出现下降后，关闭阀门115，切断其中一个气室的反应气，打开第二管线114，将一定氢气浓度的还原性气体引入该气室对应的部分第一列管16中，对其内部的第一催化剂进行还原处理，还原一定时间后，当第一催化剂的活性提高后，关闭用于供还原性气体进入的第二管线114，开启可供反应气进入的第一管线113，进行二氧化碳加氢反应；同时，对另一个气室内的第一列管16内的第一催化剂进行还原活化，具体参照上述描述，对此不再赘述。

需要说明的是，第一催化剂和第二催化剂可以一致，也可以不同，优选第一催化剂和第二催化剂采用不同的催化剂，第一催化剂可以采用温度相对高的催化剂；第二催化剂采用低温高活性催化剂，在较低的温度下进行反应，低温下对应更好的热力学平衡转化率，可提高甲醇产率。

另外，可以在第二封头14中装填满第二氧化铝瓷球141，支撑第二列管133中的第二催化剂稳定不下落。粗产品气出口19位于第二封头14内部管段的管口上设置多层筛网或筛板，保证内部装填的第二氧化铝瓷球141不会掉落。

实施例二

参照图1至图3所示，本实施例提供一种二氧化碳制甲醇***，包括上述的甲醇合成塔1、二氧化碳预处理装置2、新鲜气混合装置3以及甲醇分离装置4。

本实施例中的甲醇合成塔1的具体结构和实现原理与实施例一提供的甲醇合成塔1的结构相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可以参照实施例一的描述。

其中，二氧化碳预处理装置2具有可供二氧化碳混合气进入的二氧化碳入口21，以使二氧化碳混合气在二氧化碳预处理装置2内进行脱硫除杂处理并得到二氧化碳，二氧化碳预处理装置2具有可供二氧化碳排出的二氧化碳出口22。也就是说，二氧化碳预处理装置2主要用于去除二氧化碳混合气中的硫化气体，硫化气体主要以硫化氢、氧硫化碳为主的含硫化合物。

其中，新鲜气混合装置3具有与二氧化碳出口22连通的第一进气口31以及可供氢气进入的第一氢气进口32，以使二氧化碳和氢气在新鲜气混合装置3内混合并生成反应气；新鲜气混合装置3具有可供反应气排出的反应气出口33。

也就是说，脱硫后的二氧化碳进入至新鲜气混合装置3内与来自外部或者循环回收的氢气混合后生成反应气进而进入至甲醇合成塔1内进行二氧化碳加氢反应。

其中，甲醇合成塔1与反应气出口33连通，以使反应气与第一催化剂和/或第二催化剂发生二氧化碳加氢反应并生成粗产品气及蒸汽。其中，粗产品气中包含有粗甲醇等。

进一步地，甲醇分离装置4具有与甲醇合成塔1的粗产品气出口19连通的分离入口41，以使粗产品气在甲醇分离装置4内分离并生成粗甲醇以及未转化气体；甲醇分离装置4具有可供粗甲醇排出的粗甲醇出口42以及可供未转化气体排出的未转化气体出口43。也就是说，反应气在甲醇合成塔1内进行二氧化碳加氢反应后生成的粗产品气可以经过甲醇分离装置4分离进行分离出所需要的粗甲醇。

在一些实施例中，还包括进气混合装置5，进气混合装置5具有与反应气出口33连通的进气混合入口51，以使反应气与进气混合装置5内的循环气混合，进气混合装置5具有第一筒体12或第二筒体13连通的进气混合出口52。

具体的甲醇合成塔1内进行二氧化碳加氢反应的结构和过程可以不同，具体可以包括如图2和图3所示的两种。具体如下：

参照图2所示，对于第一种二氧化碳制甲醇***而言，即进气混合出口52与第一筒体12连通时，第一筒体12用于对反应气进行预热后经第一预热气出口18排出。

与此同时，二氧化碳制甲醇***还包括换热器6，换热器6具有与第一预热气出口18连通的第一换热进口61，以使预热后的反应气在换热器6内预热升温，换热器6具有与反应气入口15连通的第一换热出口62，以使得预热后的反应气流动至第一筒体12内发生二氧化碳加氢反应并生成含甲醇气体，且使得含甲醇气体流动至第二筒体13内发生二氧化碳加氢反应并生成粗产品气。

也就是说，在第一种二氧化碳制甲醇***中，二氧化碳加氢反应的过程主要为：经进气混合装置5混合后的反应气首先经甲醇合成塔1的反应气入口15进入至第一筒体12内，在第一筒体12内进行预加热，然后预加热后的反应气再进入至换热器6内二次预热后进入至第一筒体12内进行二氧化碳加氢反应，从而与第一催化剂反应生成含甲醇气体，然后含甲醇气体向下流动至第二筒体13内继续进行二氧化碳加氢反应，从而与第二催化剂再次反应生成粗产品气。

对于第一种二氧化碳制甲醇***而言，参照图2所示，换热器6还包括与粗产品气出口19连通的第二换热进口63，以使粗产品气在所述换热器6内降温，换热器6还包括可供降温的粗产品气排出的第二换热出口64；分离入口41与第二换热出口64连通。

也就是说，经粗产品气出口19排出的粗产品气可以继续流动至换热器6内进行换热，即与进入至换热器6内的低温的反应气进行换热，从而既起到预设反应气的作用，还起到对粗产品气降温的作用，降温后的粗产品气再进入至甲醇分离装置4内进行甲醇分离操作。

对于第一种二氧化碳制甲醇***而言，参照图2所示，还包括蒸汽分离器71，蒸汽分离器71具有与第二预热气出口132连通的蒸汽分离入口711，以使第二筒体13内反应生成的蒸汽混合物在蒸汽分离器71内分离形成蒸汽，蒸汽分离器71具有可供蒸汽排出的蒸汽出口712，蒸汽经蒸汽出口712排出扣既可以排至大气中也可以输送至后续的循环气增压装置92或者新鲜气增压装置94中作为蒸汽动力使用。

参照图2所示，对于第一种二氧化碳制甲醇***而言，即进气混合出口52与第二筒体13连通时，第二筒体13用于对反应气进行预热后经第二预热气出口132排出。

第一筒体12的第一预热气进口17与第二预热气出口132连通，以使预热后的反应气在第二筒体13内预热后经第一预热气出口18排出，第一预热气出口18与反应气入口15连通，以使得预热后的反应气在第一筒体12内发生二氧化碳加氢反应并生成含甲醇气体，且使含甲醇气体流动至第二筒体13内发生二氧化碳加氢反应并生成粗产品气。

也就是说，在第二中二氧化碳制甲醇***中，二氧化碳加氢反应的过程主要为：经进气混合装置5混合后的反应气首先经第二筒体13内进行预加热后输送至第一筒体12内进行二次加热，二次加热后的反应气再通过甲醇合成塔1的第一封头11上的反应气入口15进入至第一筒体12内，反应气在第一筒体12内与第一催化剂反应生成含甲醇气体，然后含甲醇气体向下流动至第二筒体13内继续进行二氧化碳加氢反应，从而与第二催化剂再次反应生成粗产品气。

综上，本实施例的二氧化碳制甲醇***，在甲醇合成塔1内发生二氧化碳加氢反应的相应结构主要包括以上描述的两种，无论通过哪种结构实现二氧化碳加氢反应，最终都会生成粗产品气。

参照图2和图3所示，甲醇合成塔1内生成粗产品气后，可以设置二氧化碳制甲醇***还包括冷却器72，冷却器72具有与粗产品气出口19连通的冷却入口721，以使粗产品气在冷却器72内冷却，冷却器72具有可供冷却的粗产品气排出的冷却出口722，冷却出口722与分离入口41连通。

也就是说，甲醇合成塔1内反应生成的粗产品气经冷却器72进行降温后方可进入至甲醇分离装置4内进行粗甲醇的分离操作。

参照图2和图3所示，还包括甲醇膨胀槽81、甲醇精馏装置82以及甲醇罐区83；甲醇膨胀槽81具有与粗甲醇出口42连通的粗甲醇入口811以及可供粗甲醇排出的粗甲醇排放口812；甲醇精馏装置82具有与粗甲醇排放口812连通的精馏入口821，以使粗甲醇在甲醇精馏装置82内精馏得到精甲醇，甲醇精馏装置82具有可供精甲醇排出的精馏出口822；甲醇罐区83与精馏出口822连通，以存储精甲醇。

也就是说，经甲醇分离装置4分离出粗甲醇后，还可以通过甲醇精馏装置82进一步对粗甲醇进行精馏提纯，从而提取出可以直接使用的精甲醇，并且可以将精甲醇保存在甲醇罐区83中，以便后续使用。具体的，甲醇精馏装置82对粗甲醇进行精馏的操作可以包括逐级提纯，比如菜去多级甲醇精馏装置82逐级进行提纯精馏。

参照图2和图3所示，在一些实施例中，还包括未转化气体分配器91、循环气增压装置92以及弛放气氢回收装置93。

其中，未转化气体分配器91具有与未转化气体出口43连通的分配入口911以及可供未转化气体排出的第一分配出口912和第二分配出口913。

其中，弛放气氢回收装置93具有与第一分配出口912连通的弛放气入口931，以使未转化气体在弛放气氢回收装置93内分离并生成氢气，弛放气氢回收装置93具有同时与新鲜气混合装置3的第二氢气进口34、甲醇合成塔1连通的氢气出口932。也就是说，未转化气体中的一部分可以经第一分配出口912进入至弛放气氢回收装置93内后将其中混合的氮气、二氧化碳等排出而只留下氢气，然后将氢气经第二氢气进口34回送至新鲜气混合装置3内进行循环利用，以节省氢，或者回送至甲醇合成塔1内作为气化剂使用。

另外，弛放气氢回收装置93主要用于控制驰放气量，惰性气含量多则驰放气排放增加。

其中，循环气增压装置92具有与第二分配出口913连通的循环气增压入口921以及可供未转化气体排出的循环气增压出口922，循环气增压出口922与进气混合装置5连通。

参照图2和图3所示，在一些实施例中，还包括新鲜气增压装置94，新鲜气增压装置94具有与反应气出口33连通的新鲜气增压入口941，以使反应气在新鲜气增压装置94内增压，新鲜气增压装置94具有可供增压的反应气排出的新鲜气增压出口942；新鲜气增压出口942与进气混合入口51连通。

具体实现时，脱硫后的二氧化碳进入新鲜气混合装置3内与氢气混合后，经新鲜气增压装置94进行提压处理，提压至5-9MPa后进入进气混合装置5内混合后进入至甲醇合成塔1内进行二氧化碳加氢反应。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种甲醇合成塔，其特征在于，包括沿竖直方向依次连通的第一封头(11)、第一筒体(12)、第二筒体(13)以及第二封头(14)，且所述第二筒体(13)位于所述第一筒体(12的底部；

所述第一封头(11)上具有可供反应气进入的反应气入口(15)；所述第一筒体(12)内设置有沿竖直方向延伸的第一列管(16)，所述第一列管(16)内填充有第一催化剂；所述第一筒体(12)上分别设置有第一预热气进口(17)和第一预热气出口(18)；

所述第二筒体(13)上分别设置有锅炉水进口(131)以及第二预热气出口(132)，所述第二筒体(13)内设置有沿竖直方向延伸的第二列管(133)，所述第二列管(133)内填充有第二催化剂，以使所述反应气在所述第一筒体(12)内和/或所述第二筒体(13)内发生二氧化碳加氢反应并生成粗产品气；所述第二封头(14)上设置有可供所述粗产品气排出的粗产品气出口(19)；

其中，所述第一筒体(12)的直径大于所述第二筒体(13)的直径，以使所述反应气在所述第一筒体(12)内的流动空速小于所述反应气在所述第二筒体(13)内的流动空速。

2.根据权利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述第一列管(16)的内径和所述第一催化剂的粒径的比值大于6；所述第二列管(133)的内径和所述第二催化剂的粒径的比值大于8。

3.根据权利要求1所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述第一筒体(12)和所述第二筒体(13)之间还设置有过渡筒(134)，所述过渡筒(134)分别连通所述第一筒体(12)和所述第二筒体(13)；所述过渡筒(134)上设置有可供二氧化碳和/或氢气进入的补气口(135)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的甲醇合成塔，其特征在于，所述第一封头(11)内设置有至少一个隔板(111)，以将所述第一封头(11)分隔为至少两个气室，且每一个所述气室内均设置有进气分布器(112)，所述进气分布器(112)伸出于所述气室的一端设置有可供所述反应气进入的第一管线(113)以及可供还原性气体进入的第二管线(114)。

5.根据权利要求4所述的甲醇合成塔，其特征在于，相邻的两个所述气室对应的两个所述第一管线(113)之间设置有阀门(115)。

6.一种二氧化碳制甲醇***，其特征在于，包括二氧化碳预处理装置(2)、新鲜气混合装置(3)、甲醇分离装置(4)以及如权利要求1至5任一项所述的甲醇合成塔(1)；

所述二氧化碳预处理装置(2)具有可供二氧化碳混合气进入的二氧化碳入口(21)，以使所述二氧化碳混合气在所述二氧化碳预处理装置(2)内进行脱硫除杂处理并得到二氧化碳，所述二氧化碳预处理装置(2)具有可供所述二氧化碳排出的二氧化碳出口(22)；

所述新鲜气混合装置(3)具有与所述二氧化碳出口(22)连通的第一进气口(31)以及可供氢气进入的第一氢气进口(32)，以使所述二氧化碳和所述氢气在所述新鲜气混合装置(3)内混合并生成反应气；所述新鲜气混合装置(3)具有可供所述反应气排出的反应气出口(33)；

所述甲醇合成塔(1)与所述反应气出口(33)连通，以使所述反应气在所述甲醇合成塔(1)内发生二氧化碳加氢反应并生成粗产品气；

所述甲醇分离装置(4)具有与所述甲醇合成塔(1)的粗产品气出口(19)连通的分离入口(41)，以使所述粗产品气在所述甲醇分离装置(4)内分离并生成粗甲醇以及未转化气体；所述甲醇分离装置(4)具有可供所述粗甲醇排出的粗甲醇出口(42)以及可供所述未转化气体排出的未转化气体出口(43)。

7.根据权利要求6所述的二氧化碳制甲醇***，其特征在于，还包括进气混合装置(5)，所述进气混合装置(5)具有与所述反应气出口(33)连通的进气混合入口(51)，以使所述反应气与所述进气混合装置(5)内的循环气混合，所述进气混合装置(5)具有与所述第一筒体(12)或所述第二筒体(13)连通的进气混合出口(52)。

8.根据权利要求7所述的二氧化碳制甲醇***，其特征在于，所述进气混合出口(52)与所述第一筒体(12)连通时，所述第一筒体(12)用于对所述反应气进行预热后经第一预热气出口(18)排出；

所述二氧化碳制甲醇***还包括换热器(6)，所述换热器(6)具有与所述第一预热气出口(18)连通的第一换热进口(61)，以使预热后的所述反应气在所述换热器(6)内预热升温，所述换热器(6)具有与所述反应气入口(15)连通的第一换热出口(62)，以使得预热后的所述反应气在所述第一筒体(12)内发生二氧化碳加氢反应并生成含甲醇气体，且使得所述含甲醇气体流动至所述第二筒体(13)内发生二氧化碳加氢反应并生成所述粗产品气。

9.根据权利要求8所述的二氧化碳制甲醇***，其特征在于，所述换热器(6)还包括与所述粗产品气出口(19)连通的第二换热进口(63)，以使所述粗产品气在所述换热器(6)内降温，所述换热器(6)还包括可供降温的所述粗产品气排出的第二换热出口(64)；所述分离入口(41)与所述第二换热出口(64)连通。

10.根据据权利要求8所述的二氧化碳制甲醇***，其特征在于，还包括蒸汽分离器(71)，所述蒸汽分离器(71)具有与所述第二预热气出口(132)连通的蒸汽分离入口(711)，以使所述第二筒体(13)内反应生成的蒸汽混合物在所述蒸汽分离器(71)内分离形成蒸汽，所述蒸汽分离器(71)具有可供所述蒸汽排出的蒸汽出口(712)。

11.根据权利要求7所述的二氧化碳制甲醇***，其特征在于，

所述进气混合出口(52)与所述第二筒体(13)连通时，所述第二筒体(13)用于对所述反应气进行预热后经所述第二预热气出口(132)排出；

所述第一筒体(12)的所述第一预热气进口(17)与所述第二预热气出口(132)连通，以使预热后的所述反应气在所述第一筒体(12)内预热后经所述第一预热气出口(18)排出，所述第一预热气出口(18)与所述反应气入口(15)连通，以使得预热后的所述反应气在所述第一筒体(12)内发生二氧化碳加氢反应并生成含甲醇气体，且使所述含甲醇气体流动至所述第二筒体(13)内发生二氧化碳加氢反应并生成所述粗产品气。

12.根据权利要求7所述的二氧化碳制甲醇***，其特征在于，还包括未转化气体分配器(91)、循环气增压装置(92)以及弛放气氢回收装置(93)；

所述未转化气体分配器(91)具有与所述未转化气体出口(43)连通的分配入口(911)以及可供所述未转化气体排出的第一分配出口(912)和第二分配出口(913)；

所述弛放气氢回收装置(93)具有与所述第一分配出口(912)连通的弛放气入口(931)，以使所述未转化气体在所述弛放气氢回收装置(93)内分离并生成氢气，所述弛放气氢回收装置(93)具有同时与所述新鲜气混合装置(3)的第二氢气进口(34)、所述甲醇合成塔(1)连通的氢气出口(932)；

所述循环气增压装置(92)具有与所述第二分配出口(913)连通的循环气增压入口以及可供所述未转化气体排出的循环气增压出口(922)，所述循环气增压出口(922)与所述进气混合装置(5)连通。

13.根据权利要求7所述的二氧化碳制甲醇***，其特征在于，还包括新鲜气增压装置(94)，所述新鲜气增压装置(94)具有与所述反应气出口(33)连通的新鲜气增压入口(941)，以使所述反应气在所述新鲜气增压装置(94)内增压，所述新鲜气增压装置(94)具有可供增压的所述反应气排出的新鲜气增压出口(942)；所述新鲜气增压出口(942)与所述进气混合入口(51)连通。

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