[發明專利]一種二甲醚生產系統低溫余熱的回收方法

有效

• 申請號: 201310695376.4
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103711534A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 景玉國
• 申請（專利權）人: 文安縣天瀾新能源有限公司
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01K27/00
• 代理公司: 唐山順誠專利事務所 13106
• 代理人: 于文順

技術領域

本發明涉及一種二甲醚生產系統低溫余熱的回收方法，屬于工業生產節能、環保、綜合利用技術領域。

背景技術

在工業生產領域，將150℃以下介質的熱量稱之為低溫余熱，在各類工業生產領域存在大量150℃以下的低溫余熱，因沒有合適的回收方法以及低溫露點腐蝕問題難以解決等原因，這部分低溫余熱的回收目前存在很大的技術難題；甲醇氣相催化脫水生產二甲醚裝置主要分為甲醇氣化、二甲醚合成、粗二甲醚精餾等三部分，甲醇氣化和粗二甲醚精餾需要大量的熱量，甲醇脫水合成二甲醚為放熱反應，要放出大量熱量，整個系統的壓力為0.7-1.6MPa（絕壓），傳統的反應余熱回收方法是采用較高溫度的反應氣預熱原料氣、加熱或汽化甲醇，預熱粗二甲醚等，剩余的80-120℃左右反應氣的熱量采用冷卻的方法將氣體冷凝為30-40℃的液體，直接或間接的將熱量轉移到大氣中去，造成了能源的極大浪費；有的通過副產60-80℃的熱水的方法回收低溫余熱；還有的采用付產0.2MPa低壓蒸氣的方法回收低溫余熱，如中國專利號200810054951.1所述；存在的主要問題：一是甲醇氣相催化脫水生產二甲醚的反應每生產1摩爾的二甲醚要產生1摩爾的水，受原料甲醇的含水率、催化劑活性及反應平衡的影響，甲醇的轉化率一般為75-90%，部分甲醇不能參加反應，反應氣為二甲醚、水、甲醇的混合物，而且水占的比例很大，約為35-50%（摩爾百分比），未反應的甲醇約占10-25%（摩爾百分比），水、甲醇和二甲醚在高溫反應氣中為氣態，在低溫反應氣中絕大部分為氣態，因此反應氣的低溫余熱絕大部分為相變熱，顯熱所占的比例較小，0.7-1.6MPa（絕壓）壓力下，反應氣由120℃下降到60℃絕大部分氣態水和氣態甲醇要冷凝為液體，在冷凝的過程中要釋放大量的冷凝熱，需要消耗大量的冷卻介質和動力將熱量移走，每生產1噸二甲醚，僅80-120℃的粗二甲醚混合氣體冷凝為30-40℃的液體，循環冷卻水的消耗量高達30-60m3；二是采用副產0.2MPa低壓蒸氣回收余熱的方法要考慮低壓蒸氣的用途，同時因低壓蒸氣自身的溫度較高，一般在100℃以上，余熱回收效率難以提高；采用副產熱水的方法可以提高余熱回收率，但熱水的溫度較低，余熱回收的品味較低，很難得到合理的利用，采用副產熱水回收低溫余熱理論上可以實現，但很難實現工業化運行。現有甲醇脫水生產二甲醚的裝置絕大部分仍采用傳統的熱回收方法，系統的熱回收效率約為50-65%，冷卻水消耗量大、能耗高、低溫余熱浪費現象嚴重。

發明內容

本發明的目的是提供一種二甲醚生產系統低溫余熱的回收方法，以特定的低沸點工質為媒介，通過低沸點液態工質與二甲醚生產系統的低溫反應氣換熱使低沸點液態工質蒸發，產生具有較高壓力的工質蒸汽推動發電系統的機械部分做功帶動發電機發電，降低反應氣溫度的同時將低溫反應氣中的絕大部分氣態水、氣態甲醇和部分氣態二甲醚冷凝為液態，低溫反應氣冷卻后的介質為氣液混合物，直接送至粗二甲醚精餾工序，完全取消反應氣的冷卻能耗，將反應氣低溫余熱轉化為高附加值的電力，實現低溫余熱的回收利用，達到節能、降耗、環保、增效的目的。

本發明的目的是這樣實現的：

一種二甲醚生產系統低溫余熱的回收方法，包含如下工藝步驟：①設置低沸點液態工質蒸發器，在二甲醚生產系統反應氣的甲醇加熱器或甲醇蒸發器的出口設置低沸點液態工質蒸發器，0.7-1.6MPa絕壓、90-150℃的低溫反應氣進入低沸點液態工質蒸發器，低沸點液態工質與反應氣換熱蒸發為0.5MPa絕壓以上、80-120℃的氣體工質，反應氣在低沸點液態工質蒸發器內冷卻為50-80℃的氣液混合物，直接送至粗二甲醚精餾工序；②設置發電系統，在低沸點液態工質蒸發器出口設置發電系統副產電力，?0.5MPa絕壓以上、80-120℃的氣體工質進入發電系統的機械傳動部分，做功帶動發電機發電，發電后的小于0.5MPa絕壓、10-50℃的氣態工質，經工質冷凝器冷凝為液態進入低沸點液態工質儲槽，由工質加壓泵加壓送入低沸點液態工質蒸發器循環使用。

低沸點液態工質包括氟氯烴類、醚類、烷烴類等；低沸點液態工質為氟氯烴類、醚類、烷烴類其中的一種，或者兩種以上不同的工質混合后使用。

發電系統的機械做功部分為葉輪式或螺桿式或葉片式等，以螺桿式為最佳。

低沸點液態工質蒸發器為立式、臥式均可，以立式蒸發器為最佳，液體從立式蒸發器的中下部進入，立式蒸發器兼有預熱和蒸發的雙重功效，最大限度地提高低溫余熱的回收效率，降低反應氣出口的溫度。

低沸點液態工質蒸發器可以選擇預熱、蒸發一體式結構，也可以選擇預熱、蒸發分體式結構。