[发明专利]一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统及工艺

说明书

本发明公开了一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统，包括至少三级串联的甲醇制备单元，所述甲醇制备单元包括入塔预热器、甲醇合成塔、甲醇水冷器和甲醇分离器；入塔预热器的原料进气口和净化原料混合气管连通，入塔预热器的原料出气口和甲醇合成塔的进气口连通；甲醇合成塔的出气口和入塔预热器的高温进气口连通，入塔预热器的高温出气口和甲醇水冷器的进料口连通，甲醇水冷器的出料口和甲醇分离器的进料口连通；上一级甲醇制备单元的甲醇分离器的出气口和下一级甲醇制备单元的入塔预热器的原料进气口连通；最后一级的甲醇制备单元的甲醇分离器的出气口和甲醇水洗塔进气口连通。省去了循环气压缩机，实现了二氧化碳加氢制甲醇无循环化，节省了压缩功。

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统及工艺，属于甲醇制备系统及工艺技术领域。

背景技术

甲醇是重要的化工基础原料，也是重要的燃料，当前主要是由天然气或煤经合成气(H₂+CO)制备。近期，随着“碳达峰、碳中和”目标的提出，作为二氧化碳大规模利用途径之一的二氧化碳加氢制甲醇技术路线日益受到重视，其对CCUS产业链条的发展也具有的重要支撑作用，一方面能减少温室气体排放，实现碳氢源的循环利用；另一方面可以与新能源电解制氢、氯碱等工业衔接，实现氢能源的储存，也为甲醇生产和储能提供一种全新而便捷的思路，有良好的经济效益和社会效益。

二氧化碳加氢制甲醇生产技术，其典型的流程包括气体压缩系统、合成反应系统、精馏系统等工序。合成反应塔的工作压力为4.0MPa～10.0MPa，工作温度为230℃～265℃。

在二氧化碳加氢制甲醇的反应体系中，主要的化学反应式如下：

目前，二氧化碳加氢制甲醇合成装置普遍采用合成气循环工艺来控制甲醇合成塔的反应温度和实现合成气的完全转化，该类工艺是将甲醇合成反应后的合成气在回收热量后，经冷却分离出粗甲醇，再将余下的未反应的合成气(为了保持系统的惰性气平衡，防止累积，作为弛放气排放一部分)送循环气压缩机与新鲜原料气一起混合升压后进入甲醇合成塔循环生产。由于采用循环压缩机，会导致运行费用增加，同时操作维护复杂。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统，不采用循环流程，取消了循环气压缩机，从而降低了生产成本，便于操作维护，运行安全稳定。同时，本发明还提供了该系统的具体的甲醇制备工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统，包括至少三级串联的甲醇制备单元，所述甲醇制备单元包括入塔预热器、甲醇合成塔、甲醇水冷器和甲醇分离器；入塔预热器的原料进气口和净化原料混合气管连通，入塔预热器的原料出气口和甲醇合成塔的进气口连通；甲醇合成塔的出气口和入塔预热器的高温进气口连通，入塔预热器的高温出气口和甲醇水冷器的进料口连通，甲醇水冷器的出料口和甲醇分离器的进料口连通；上一级甲醇制备单元的甲醇分离器的出气口和下一级甲醇制备单元的入塔预热器的原料进气口连通；最后一级的甲醇制备单元的甲醇分离器的出气口和甲醇水洗塔进气口连通；各级甲醇制备单元的甲醇分离器的出液口均和甲醇闪蒸槽的进液口连通；甲醇水洗塔的出液口与和甲醇闪蒸槽的进液口连通。

前述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统中，甲醇水洗塔的进液口连通脱盐水供给装置。

前述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统中，甲醇水洗塔的出气口连通氢回收装置。

前述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统中，所述甲醇闪蒸槽的出液口连通甲醇精馏系统。

前述的一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统中，本系统包括三至八级串联的甲醇制备单元。