[發明專利]一種可調節合成回路循環比的防喘振壓縮循環裝置及工藝

有效

• 申請號: 201210024087.7
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN103212344A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 樓韌;樓壽林
• 申請（專利權）人: 杭州林達化工技術工程有限公司
• 主分類號: B01J4/00
• 分類號: B01J4/00;F04D29/66;C07C31/04;C07C29/152
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技術領域

本發明涉及化工能源工程技術領域的化工合成管路和設備，尤其涉及一種可調節合成回路循環比的防喘振壓縮循環裝置及工藝。

背景技術

現代化工及能源動力工程中，離心壓縮機得到廣泛應用，在大型甲醇或氨合成中，透平壓縮機設計中通常有低壓氣經壓縮段達到合成壓力和循環段將合成后的較低壓力氣循環升壓到合成進口壓力，當合成氣壓縮比高時，壓縮機可是有多段而逐級壓縮和升壓，當與循環機段分開時也分別稱壓縮機和循環機，一般二者同軸用同一臺透平機驅動，故本發明以下統稱壓縮段和循環段。

在現有國內外透平壓縮機設計中，通常將合成氣和循環氣先在進循環段前氣缸內混合。實際工業生產中往往需要在低負荷下運行或循環比作較大的調節，但離心壓縮機設計制造后其壓縮氣量需在規定的范圍內，圖1是透平壓縮機的特性曲線，由圖1可見在不同轉速下，其壓縮機穩定運行范圍的最小流量限是喘振線，當流量小于喘振線時就會發生喘振，喘振流量一般為正常流量的70％，通常將喘振線右移5～10％作防護曲線。例如圖1中當循環機轉速為100％時，設計進循環機氣量為5300m³/h，當這一轉速下流量降到4000m³/h，即設計氣量為75％時，雖然對應的主軸功率也下降100Kw，但已在防護線左側，會產生喘振。

當流量小于防護曲線流量時，一般采用旁路回流或放空的辦法防止喘振。例如圖2是現有技術中常用的透平壓縮機防喘振的壓縮機或循環機管路圖，在生產操作中當壓縮氣量小于喘振線時，如圖2所示用分流器S3分流循環機T2出口的循環氣Q11，部分循環氣Q14經旁路閥V22、與原料氣Q1匯合回流至循環機T2進口，保持壓縮氣量大于喘振氣量，或者對于像空氣、CO₂等價格不大的氣體，不經回路而是打開放空閥V32，將防喘振而增加的部分氣量經放空管放空，其余氣量去合成。

但采用上述旁路回流的防喘振辦法，都會造成壓縮機旁路回流所需的壓縮功耗。當合成回路循環氣量和新鮮合成氣量之比(簡稱循環比)需做較大范圍時，造成的能量損失和設備投資更大。

發明內容

本發明為克服上述現有技術浪費能量和氣量不能大幅變化的缺陷，提供一種可大范圍調節合成回路循環比的防喘振壓縮循環裝置及工藝。

一種可調節合成回路循環比的防喘振壓縮循環裝置，包括壓縮機、分流器、循環段出口混合器、合成反應器、反應氣分離器、弛放氣分離器、循環段進口混合器和循環機，所述的分流器的出口設有二個，即第一出口和第二出口，所述的循環段進口混合器和循環段出口混合器的進口均設有二個，即第一進口和第二進口。所述的壓縮機出口與分流器的進口連接，所述的分流器的第一出口與循環段出口混合器的第一進口連接，所述的循環段出口混合器的出口與合成反應器、反應氣分離器、弛放氣分離器依次連接，弛放氣分離器的出口與循環段進口混合器的第一進口連接，循環段進口混合器的第二進口與分流器的第二出口連接，循環段進口混合器的出口與循環機進口連接，循環機出口連接至循環段出口混合器的第二進口。

作為一種優選方案，所述的分流器與循環段出口混合器之間設有第一調節閥，所述的分流器與循環段進口混合器之間設有第二調節閥，用以調節合成回路循環比。

所述的反應氣分離器外接放液閥，所述的弛放氣分離器外接放空閥。

當壓縮機和循環機由同一電動機或蒸汽透平機帶動連在一機時，又稱壓縮機的壓縮段和循環段，循環段出口壓力和進口壓力差一般為0.1～1.5Mpa。

利用上述防喘振壓縮循環裝置對合成回路循環比進行調節的工藝，經壓縮后的新鮮氣與循環氣混合后進反應系統，所述的新鮮氣部分或全部在循環機進口前端或循環機出口后端與循環氣混合，通過將第一調節閥和第二調節閥全部開啟或開啟其中之一，控制全部新鮮氣或部分新鮮氣與循環氣的混合比例，具體如下：

當第一調節閥和第二調節閥均開啟時，新鮮氣經壓縮機加壓后進入分流器，出分流器的新鮮氣分為二股，一股從分流器的第一出口經第一調節閥進循環段出口混合器，與來自循環機出口的循環機出口氣混合成入塔氣去合成反應器；另一股新鮮氣從分流器的第二出口經第二調節閥進循環段進口混合器，與來自弛放氣分離器的循環氣混合成循環機進口氣進入循環機，經循環機加壓成循環機出口氣。出合成反應器的反應氣進入反應氣分離器，部分產品經放液閥排出，其余氣體作為弛放氣去弛放氣分離器，部分弛放氣經放空閥放空，其余弛放氣作為循環氣去循環段進口混合器與部分新鮮氣混合。