[发明专利]甲醇设备中的等温转化器的冷却回路的改进

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于合成甲醇的设备。更具体地，本发明涉及对等温转化器的冷却回路的改进。

背景技术

甲醇生产基于补充合成气在合适的合成回路中发生反应。可以通过合适的含碳氢化合物的原料(例如天然气)的蒸汽重组或者通过煤或石油焦的气化来产生所述补充合成气。合成回路包括催化转化器，在该催化转化器中，合成气在高压(通常为约80巴)下转化为粗甲醇。所述转化器是等温化学反应器，其包括压力容器、催化床和浸于该催化床中的多个热交换体。冷却介质(比如水或蒸汽)通过所述热交换体，以移走该放热转化产生的热。所述热交换体可以是管或板，相应地，所述转化器可以被称为管式转化器或板式转化器。例如，EP-A-1284813和EP-A-2374532中公开了板式转化器。

冷却介质通常是水，其可以转化为蒸汽以在该设备中进一步利用。

所述转化器的缺点是，在所述热交换体的内部流动的冷却介质发生压力下降。在多数情况下，冷却介质的循环需要驱动泵，该驱动泵消耗相当多的能量。对于板式转化器而言该问题尤为突出。尽管在热交换性能、模块化设计、易于维修方面，板式转化器通常优于管式转化器，但其具有冷却介质(比如冷却水)产生压力下降的缺点，该压力下降通常大于管式转化器的压力下降。具体地，在某些情况下，管式转化器的较低的压力下降允许冷却水回路中有自然循环，尤其是在转化器和汽包之间有自然循环，而板式转化器通常需要给水泵。因此，该泵消耗的能量是额外消耗，其影响整个过程的能量效率。

发明内容

本发明目的在于降低所述转化器的冷却介质的所述给料泵的能耗。

本发明基于的思想是从离开所述转化器的高压的、液体粗甲醇的膨胀回收能量。通常所述液体甲醇被导引到高压分离器中，所述高压分离器将气相和脱气的液体甲醇流分开。可能地在抽出吹扫气之后，所述气相可以被回收到所述反应器中。根据本发明，所述液相在液压膨胀机中膨胀以向前述的给料泵供能。在供应给所述膨胀机之前，所述液体甲醇可以被净化，例如在合适的过滤器中被净化。

因此，本发明的目的是利用一种包括以下部件的用于合成甲醇的设备实现的：等温转化器，所述等温转化器具有催化床和浸在所述催化床中的多个热交换体，在所述等温转化器中，补充气在合成压力下转化为粗甲醇；用于冷却所述转化器的冷却回路，所述冷却回路包括给料泵，所述给料泵被布置成将冷却介质供给到所述热交换体中，所述设备的特征在于，其包括液压膨胀机，该液压膨胀机布置成使液体粗甲醇的流从合成压力膨胀至较低压力，所述膨胀机以机械方式连接到所述泵。

所述膨胀机的有效功率可能小于所述泵需要的功率；这样的话，提供用于泵的另一动力源。优选地，所述另一动力源是蒸汽透平机或电动机。

甲醇膨胀机的出口压力优选地为大约5barg。

甲醇膨胀机优选地是液压透平机。

所述给料泵可以包括多个泵。因此，该说明书中的术语“给料泵”应当意在还包括含多个泵的泵送段。

在优选的实施方式中，所述膨胀机直接连接至所述泵。该膨胀机和该泵共用相同的轴线并具有共轴线的传动轴，优选地具有用于使膨胀机和所述泵的轴接合或分离的离合器。

本发明的优选应用是具有板式转化器的甲醇设备，使得与管式转化器相比，利用膨胀机回收的能量将补偿较大的压降。因此，所述热交换体优选地为板的形式。然而，本发明应用于具有管式转化器的设备也是可能的。

本发明的主要优势是降低冷却介质的泵的蒸汽或能量消耗。例如，已计算出，在合成回路以大约80巴下运行以及具有水冷却板式转化器的5.000MTD(公吨/天)甲醇设备中，根据本发明的液体甲醇的膨胀能够提供泵的能量消耗的大约50％。还应当注意到，合成的甲醇的量与冷却回路移走的热有关，且因此从膨胀机得到的功率通常遵从泵的功率要求(不考虑瞬态比如启动或关闭时的情况)。换言之，当泵需要最大功率时，膨胀机产生的能量最高。

本发明的另一优势在于，通常位于靠近给料泵的位置处的高压分离器使膨胀机和泵之间的连接方便。例如，在对现有甲醇设备的改进中，新安装的甲醇膨胀机可以连接到现有的冷却水泵。