[發明專利]甲醇設備中的等溫轉化器的冷卻回路的改進

無效

• 申請號: 201210066832.4
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN103301784A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 彼得羅·莫雷奧;法比奧·勞倫齊;埃爾曼諾·菲利皮
• 申請（專利權）人: 卡薩爾甲醛公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;C07C31/04;C07C29/152
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

技術領域

本發明涉及一種用于合成甲醇的設備。更具體地，本發明涉及對等溫轉化器的冷卻回路的改進。

背景技術

甲醇生產基于補充合成氣在合適的合成回路中發生反應。可以通過合適的含碳氫化合物的原料(例如天然氣)的蒸汽重組或者通過煤或石油焦的氣化來產生所述補充合成氣。合成回路包括催化轉化器，在該催化轉化器中，合成氣在高壓(通常為約80巴)下轉化為粗甲醇。所述轉化器是等溫化學反應器，其包括壓力容器、催化床和浸于該催化床中的多個熱交換體。冷卻介質(比如水或蒸汽)通過所述熱交換體，以移走該放熱轉化產生的熱。所述熱交換體可以是管或板，相應地，所述轉化器可以被稱為管式轉化器或板式轉化器。例如，EP-A-1284813和EP-A-2374532中公開了板式轉化器。

冷卻介質通常是水，其可以轉化為蒸汽以在該設備中進一步利用。

所述轉化器的缺點是，在所述熱交換體的內部流動的冷卻介質發生壓力下降。在多數情況下，冷卻介質的循環需要驅動泵，該驅動泵消耗相當多的能量。對于板式轉化器而言該問題尤為突出。盡管在熱交換性能、模塊化設計、易于維修方面，板式轉化器通常優于管式轉化器，但其具有冷卻介質(比如冷卻水)產生壓力下降的缺點，該壓力下降通常大于管式轉化器的壓力下降。具體地，在某些情況下，管式轉化器的較低的壓力下降允許冷卻水回路中有自然循環，尤其是在轉化器和汽包之間有自然循環，而板式轉化器通常需要給水泵。因此，該泵消耗的能量是額外消耗，其影響整個過程的能量效率。

發明內容

本發明目的在于降低所述轉化器的冷卻介質的所述給料泵的能耗。

本發明基于的思想是從離開所述轉化器的高壓的、液體粗甲醇的膨脹回收能量。通常所述液體甲醇被導引到高壓分離器中，所述高壓分離器將氣相和脫氣的液體甲醇流分開。可能地在抽出吹掃氣之后，所述氣相可以被回收到所述反應器中。根據本發明，所述液相在液壓膨脹機中膨脹以向前述的給料泵供能。在供應給所述膨脹機之前，所述液體甲醇可以被凈化，例如在合適的過濾器中被凈化。

因此，本發明的目的是利用一種包括以下部件的用于合成甲醇的設備實現的：等溫轉化器，所述等溫轉化器具有催化床和浸在所述催化床中的多個熱交換體，在所述等溫轉化器中，補充氣在合成壓力下轉化為粗甲醇；用于冷卻所述轉化器的冷卻回路，所述冷卻回路包括給料泵，所述給料泵被布置成將冷卻介質供給到所述熱交換體中，所述設備的特征在于，其包括液壓膨脹機，該液壓膨脹機布置成使液體粗甲醇的流從合成壓力膨脹至較低壓力，所述膨脹機以機械方式連接到所述泵。

所述膨脹機的有效功率可能小于所述泵需要的功率；這樣的話，提供用于泵的另一動力源。優選地，所述另一動力源是蒸汽透平機或電動機。

甲醇膨脹機的出口壓力優選地為大約5barg。

甲醇膨脹機優選地是液壓透平機。

所述給料泵可以包括多個泵。因此，該說明書中的術語“給料泵”應當意在還包括含多個泵的泵送段。

在優選的實施方式中，所述膨脹機直接連接至所述泵。該膨脹機和該泵共用相同的軸線并具有共軸線的傳動軸，優選地具有用于使膨脹機和所述泵的軸接合或分離的離合器。

本發明的優選應用是具有板式轉化器的甲醇設備，使得與管式轉化器相比，利用膨脹機回收的能量將補償較大的壓降。因此，所述熱交換體優選地為板的形式。然而，本發明應用于具有管式轉化器的設備也是可能的。

本發明的主要優勢是降低冷卻介質的泵的蒸汽或能量消耗。例如，已計算出，在合成回路以大約80巴下運行以及具有水冷卻板式轉化器的5.000MTD(公噸/天)甲醇設備中，根據本發明的液體甲醇的膨脹能夠提供泵的能量消耗的大約50％。還應當注意到，合成的甲醇的量與冷卻回路移走的熱有關，且因此從膨脹機得到的功率通常遵從泵的功率要求(不考慮瞬態比如啟動或關閉時的情況)。換言之，當泵需要最大功率時，膨脹機產生的能量最高。

本發明的另一優勢在于，通常位于靠近給料泵的位置處的高壓分離器使膨脹機和泵之間的連接方便。例如，在對現有甲醇設備的改進中，新安裝的甲醇膨脹機可以連接到現有的冷卻水泵。