[发明专利]一种可控温的甲醇合成工艺

权利要求书

1.一种可控温的甲醇合成工艺，包括水冷反应器，所述水冷反应器中设有多根换热管，各所述换热管的入口通过锅炉水管道连接汽包的锅炉水出口，各所述换热管的出口通过蒸汽回收管道连接所述汽包的蒸汽入口；其特征在于：

所述水冷反应器中的换热管包括由多根第一换热管组成的第一换热管组和由多根第二换热管组成的第二换热管组；各第二换热管内腔横截面积之和为各第一换热管内腔横截面积之和的15~60%；

对应地，所述锅炉水管道有两根；

各所述第二换热管的入口连接第二锅炉水管道，各所述第一换热管的入口连接第一锅炉水管道；所述第二锅炉水管道上设有阀门；

所述水冷反应器包括第一水冷反应器和第二水冷反应器；第一水冷反应器的锅炉水管道和蒸汽回收管道连接第一汽包；第二水冷反应器的锅炉水管道和蒸汽回收管道连接第二汽包；

来自上游的温度为60℃~80℃、压力为5~10MPaG、H₂/CO摩尔比为5~6的混合气进入第一换热器预热至195℃~215℃后，进入第二换热器加热至230℃~240℃后进入第一水冷反应器进行甲醇合成反应；第一汽包内温度为230~250℃、压力为3.7MPaG~4.0MPaG的中压锅炉水从第一换热管组和第二换热管组进入第一水冷反应器，取走反应床层的反应热，副产3.7~4.0MPaG中压饱和蒸汽；

第一水冷反应器出口得到温度为250℃~260℃、甲醇含量11~14mol%的第一反应气，进入所述第二换热器预热混合气，温度降至210℃~230℃后进入第二水冷反应器进行甲醇合成反应；

第二汽包内的温度为170~210℃、压力为1.3MPaG~2.0MPaG的中低压锅炉水从第一换热管组和第二换热管组进入第二水冷反应器，取走反应床层的反应热，副产1.3~2.0MPaG中低压饱和蒸汽；

第二水冷反应器出口得到温度为210℃~230℃、甲醇含量为14~18mol%的第二反应气进入第一换热器预热混合气，温度降至110℃~135℃后进入下游系统；

所述第一水冷反应器和第二水冷反应器运行过程中，在线监测两个水冷反应器的出口反应气的甲醇含量；

当第一水冷反应器的出口反应气中甲醇含量≤10mol%时，连接第一汽包的第二锅炉水管道内的锅炉水体积流量按10%/小时递减的速度逐步关小第二锅炉水管道上的控制阀，当催化剂床层温度达到270℃~290℃时，关闭第二锅炉水管道上的控制阀，仅第一换热管组工作；此时，混合气换热至250℃~275℃，第一水冷反应器的出口反应气温度为270℃~290℃，仍旧富产3.7~4.0MPaG的中压饱和蒸汽；出口反应气中甲醇含量为11~14mol%；

当第二水冷反应器的出口反应气中甲醇含量≤13mol%时，连接第二汽包的第二锅炉水管道内的锅炉水体积流量按10%/小时的递减速度逐步关小第二锅炉水管道上的控制阀，当催化剂床层温度达到240℃~260℃时，关闭第二锅炉水管道上的控制阀，仅第二换热管组工作；此时，第一反应气换热至235℃~255℃，第二水冷反应器的出口反应气温度为240℃~260℃，甲醇含量大于14mol%；仍旧富产1.3~2.0MPaG中低压饱和蒸汽；

同一所述的水冷反应器中，各所述第二换热管在催化剂床层的横截面上均匀布置；各所述第一换热管布置在对应的第二换热管的周围，并且每根第二换热管的周围至少设有三根第一换热管，各第一换热管在以所对应第二换热管为圆心的圆周线上均匀布置；

每根第二换热管与布置在该第二换热管周围的各第一换热管构成换热管对。

2.根据权利要求1所述的可控温的甲醇合成工艺，其特征在于每根所述的第二换热管周围设有六根第一换热管。

3.根据权利要求2所述的可控温的甲醇合成工艺，其特征在于相邻换热管对之间共用部分所述的第一换热管。

4.根据权利要求1至3任一项所述的可控温的甲醇合成工艺，其特征在于所述蒸汽回收管道包括连接所述汽包的蒸汽连接管和蒸汽收集管，所述蒸汽收集管的出口连接所述蒸汽连接管；各所述第一换热管的出口和所述第二换热管的出口分别连通所述蒸汽收集管上各的入口。