[发明专利]一种节能型多系统生产装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及化学工程技术领域，尤其涉及一种节能型多系统生产装置。

背景技术

在石化工程领域，生产装置的规模越来越大，规模大型化可降低投资，节约单位单品的投资成本，但是大型化受到技术限制，特别是单台大型反应器制造和运输尺寸的限制，因此在例如大型甲醇合成技术上出现了DAVY和Lurgi公司的不同组合的气冷一水冷二塔串联大甲醇工艺、TOPSφe公司多塔并联工艺等。在陕西一套年产60万吨甲醇合成国际招标中，多家国内外公司都采用双塔串联或并联方案，于是目前在国内外出现众多多台合成塔甲醇装置。但上述技术中多个合成塔都在同一合成系统中，共用换热器、冷却器、循环机连成合成回路。还有企业由于资金筹集的制约，出现一个企业同一产品先后分成多期或同时建多套生产系统的情况，这类系统在目前通常采用多系统各自独立的方式。

在一些石化生产装置特别是基本化工生产例如煤化工生产中，一般原料气中除用于生成产品例如甲醇的有效气H₂、CO、CO₂外，还含有不反应成产品的惰性气，例如N₂、Ar、CH₄，原料气中惰性气对生产会产生二种不利结果，一是在最后与产品分离从系统中排放除去惰性气时会带走部分有效气；二是例如甲醇合成是缩体积放热反应，惰性气的存在降低了反应气的有效分压，影响了反应进行，降低了生产效率，增加了压缩机循环机的功耗。

下面以甲醇合成为例说明本实用新型的技术原理和依据。

对甲醇合成反应，有以下二个独立反应：

CO+2H₂＝CH₃OH

CO₂+3H₂＝CH₃OH+H₂O

这二个反应都是可逆反应，在一定反应温度下存在正逆反应的平衡常数或者

由上式中平衡常数主要决定温度，甲醇合成中生成物甲醇的含量随压力而升高，但合成气中惰性气N₂、CH₄的存在降低了合成有效分压，相应降低了甲醇浓度。在现有技术中，在甲醇合成反应中惰性气量由甲醇弛放气量和弛放气中惰性气含量决定，通常维持在10～20％范围内，因此实际甲醇合成的有效分压只有操作压力的80～90％，在合成系统中有10～20％的惰性气在系统中经循环机循环消耗无用功，白白浪费动力，并相应增加了设备投资。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中投资大、能耗高的不足，提出一个节能降耗的高效技术。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种节能型多系统生产装置，包括至少二套生产同一产品的反应装置，所述的反应装置包括依次连接的循环机、换热器、反应器、冷却器和分离器，所述的循环机的进口连接原料补气管，所述的循环机的出口连接换热器壳程进口，所述的换热器壳程出口与反应器的进气口连接，所述的反应器的出气口与换热器的管程连接，所述的换热器管程出口依次与冷却器、分离器连接；所述的分离器的气体出口分为二路，一路与原料补气管连接，另一路为尾气排气管，所述的尾气排气管与下一级反应装置的原料补气管连接，或者所述的尾气排气管先连接尾气洗气塔后再与下一级反应装置的原料补气管连接。所述的反应装置均并联有带阀门的近路管线，反应装置故障时原料气跳过故障装置到后一级装置反应。或近路管线作为调节反应系统气体成分用。

所述的反应装置中，第一级反应装置中的反应器采用比冷面＞100M²/M³的水冷换热反应器，例如申请人已获授权的发明专利“横向管式换热反应设备”(ZL200410103104.1)等反应器。

上述节能型多系统生产装置是将至少二个生产同一产品的反应系统串联生产，所有原料气全部进入第一反应系统，反应后的尾气再作为原料气进入下一级反应系统。

作为一种优选，所述的反应系统中，前一反应系统的生产能力为后一反应系统生产能力的1.5～9倍，即按反应系统的生产能力前大后小串联。

作为一种优选，所述的第一反应系统的进塔气中惰性气含量＜5％，即前面的反应系统在低惰性气含量下完成例如80～90％的大部分生产，然后将反应后的合成气经分离产品处理后排放到后面的反应系统，在高惰性气下完成例如剩下的10～20％生产。

作为一种优选，所述的反应系统为甲醇合成系统，所述的甲醇合成系统的原料气氢碳比为2.0～2.1。