[發(fā)明專利]一種甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710151505.1
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106883101A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黎漢生;王素峰;吳芹;孫立昆;史大昕;矯慶澤;趙蕓;馮彩虹;王涵
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué);北京志翔藍天評價裝置技術(shù)開發(fā)有限公司
• 主分類號: C07C29/80
• 分類號: C07C29/80;C07C31/04;C07C41/09;C07C41/42;C07C43/04
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 湯財寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及甲醇基燃料鍋爐供熱技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前甲醇燃料是一種應(yīng)用廣泛的能源載體，具有原料來源豐富、生產(chǎn)技術(shù)成熟及燃燒清潔等優(yōu)點，相比油料、液化氣等燃料，甲醇燃料更加安全可靠、清潔衛(wèi)生、運輸方便，尤其適用于高寒地區(qū)，而且在配套的灶具上燃燒熱效率高，廢氣排放符合國家標準。然而，甲醇燃料在儲存時會產(chǎn)生甲醇蒸汽，燃燒不完全會產(chǎn)生并排放甲醛、甲酸甲酯等化合物，不僅會危害人體健康，而且污染環(huán)境。因此將甲醇轉(zhuǎn)化為無毒的甲醇基燃料是甲醇在燃料方面的最適宜措施之一。

二甲醚是一種重要的清潔甲醇基燃料，無毒無害，可以代替天然氣、液化石油氣等用作民用燃料或鍋爐燃料。二甲醚在一定溫度下的飽和蒸汽壓低于液化石油氣，儲存和運輸過程安全性高；在空氣中的爆炸極限比液化石油氣高一倍，使用過程安全性高；與液化石油氣摻混燃燒，燃燒更充分，裝置的燃燒性能更高。因此開展二甲醚燃料相關(guān)研究與應(yīng)用成為人們廣泛關(guān)注的領(lǐng)域。

目前，二甲醚的生產(chǎn)工藝通常采用二步法，即先由煤基合成氣催化合成甲醇，然后甲醇在固體酸催化劑作用下于一定溫度和壓力條件下經(jīng)脫水生成二甲醚。例如中國專利201110123618.3公開了甲醇在壓力為0.6～1.6MPa下生產(chǎn)二甲醚；中國專利201610604269.X公開了甲醇在溫度為220～300℃，壓力為0.3～1.3MPa條件下反應(yīng)產(chǎn)生二甲醚。

然而上述的工藝條件中皆需在較高壓力下合成二甲醚，對設(shè)備要求較高，能耗量較大。另外二甲醚作為民用燃料或鍋爐燃料使用時，通常以液態(tài)形式罐裝和貯存，再經(jīng)汽化后使用，如與液化石油氣、汽油、柴油等混合作為車用燃料或民用燃料。在此過程中二甲醚經(jīng)過液化汽化等過程，需要吸收大量熱量，能源消耗較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)可以克服能源消耗較大的問題，節(jié)能環(huán)保，減少成本。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種甲醇基二甲醚燃料生產(chǎn)與鍋爐供熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括甲醇原料預(yù)處理單元、甲醇轉(zhuǎn)化單元、二甲醚精餾單元、鍋爐供熱單元和制冷單元；所述甲醇原料預(yù)處理單元用于對甲醇原料進行汽化提純，所述甲醇轉(zhuǎn)化單元用于進行甲醇脫水反應(yīng)，所述二甲醚精餾單元用于對脫水反應(yīng)生成的二甲醚進行精餾提純，所述鍋爐供熱單元用于為所述甲醇原料預(yù)處理單元、甲醇轉(zhuǎn)化單元、二甲醚精餾單元和外界用戶供熱，所述制冷單元用于為所述甲醇原料預(yù)處理單元和二甲醚精餾單元分別提供所需的制冷量。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進方案，所述甲醇原料預(yù)處理單元包括甲醇原料泵、甲醇汽化塔、塔釜雙再沸器和塔頂冷凝器；所述塔釜雙再沸器為甲醇汽化過程提供熱量，所述塔頂冷凝器通過冷凝處理控制塔頂出口的甲醇蒸汽的純度。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進方案，所述塔釜雙再沸器包括串聯(lián)的兩個再沸器，分別用于保證甲醇的汽化和塔釜廢水的達標排放。

甲醇原料經(jīng)輸送泵輸送進入甲醇汽化塔的進料口進入塔中進行汽化提純。所述甲醇原料包括精甲醇或粗甲醇，甲醇汽化塔的進料口的位置可根據(jù)甲醇原料的特點來決定。甲醇汽化所需的熱量由塔釜雙再沸器提供。塔釜廢水由液位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)經(jīng)管道排入廢液罐。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進方案，所述甲醇轉(zhuǎn)化單元包括依次連接的甲醇預(yù)熱器、換熱器和反應(yīng)器，所述甲醇預(yù)熱器用于對甲醇進行預(yù)熱，所述換熱器用于對甲醇進行換熱，所述反應(yīng)器用于甲醇進行脫水反應(yīng)并生成二甲醚和水。所述反應(yīng)器可采用兩種類型的反應(yīng)器，即：由導(dǎo)熱油作為熱載體的均溫反應(yīng)器和由導(dǎo)熱油或水蒸汽作為熱載體的激冷反應(yīng)器。

經(jīng)過甲醇汽化塔提純的甲醇蒸汽依次經(jīng)由甲醇預(yù)熱器和換熱器預(yù)熱后，進入反應(yīng)器中進行甲醇脫水反應(yīng)。系統(tǒng)穩(wěn)定之前使用甲醇預(yù)熱器進行預(yù)熱，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，使用換熱器預(yù)熱。反應(yīng)后的物料與反應(yīng)器入口物料在換熱器中進行換熱，實現(xiàn)余熱回收。換熱后的物料被送至所述二甲醚精餾單元。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進方案，當熱載體為導(dǎo)熱油時，所述甲醇轉(zhuǎn)化單元的反應(yīng)器可采用均溫反應(yīng)器，均溫反應(yīng)器的上端入口與所述換熱器的下端出口連通，均溫反應(yīng)器的下端出口通過管道與所述換熱器連通。

當熱載體為導(dǎo)熱油時，高純度的甲醇蒸汽先進入預(yù)熱器一次預(yù)熱后，再進入換熱器進行二次預(yù)熱。預(yù)熱后的甲醇蒸汽進入均溫反應(yīng)器進行脫水反應(yīng)，生成的二甲醚、水及未反應(yīng)完全的甲醇蒸汽進入余熱回收換熱器，與低溫甲醇蒸汽充分換熱后進入二甲醚精餾單元。