[实用新型]一种二氧化碳和氢气直接制备甲醇的装置

说明书

本实用新型公开了一种二氧化碳和氢气直接制备甲醇的装置，属于化工技术领域，解决现有技术中二氧化碳加氢制甲醇投资大，二氧化碳转化率低，功耗大的缺点。本实用新型包括进出口换热器、冷却分离器和设置有环隙的二氧化碳加氢合成塔，其中进出口换热器的壳程入口连接有原料气输送管，壳程出口分别与二氧化碳加氢合成塔的底部环隙入口和顶部入口连接，进出口换热器的管程入口与二氧化碳加氢合成塔的出气口连接，管程出口与冷却分离器连接。本实用新型二氧化碳和氢气制备甲醇装置的单程转化率高，操作阻力降小，循环量小，循环机压缩功耗低。本实用新型特别适用于二氧化碳和氢气制备甲醇装置。

技术领域

本实用新型属于化工技术领域，具体涉及一种二氧化碳和氢气直接制备甲醇的装置。

背景技术

甲醇是一种基本的有机化工原料，在工业生产中有着非常重要的作用。甲醇不仅可以直接用作优良的燃料，还可以用于合成纤维、甲醛、塑料、医药、农药、染料、合成蛋白质等化工产品。目前，我国甲醇制备工艺主要有煤制甲醇和二氧化碳加氢制甲醇。在传统资源日益紧张的情况下，二氧化碳加氢制甲醇突显出了自身的优势。二氧化碳作为一种廉价易得、环境友好的可再生碳资源，将其加氢制备甲醇，可减少二氧化碳排放，对绿色与可持续发展意义重大。

现有技术中，二氧化碳加氢制甲醇工艺技术主要有传统的直接加氢法、光催化还原法、电催化还原法及生物催化还原法。而能够实现产业化生产的方法则主要是基于直接加氢法。典型的二氧化碳直接加氢制备甲醇的生产工艺，存在投资高、二氧化碳转化率低，功耗大的缺点，其核心设备甲醇合成塔通常为管壳式反应器中，催化剂装填在管层，水汽走壳侧，由于二氧化碳加氢制甲醇反应较为温和，合成气进出口温差小，为维持反应热，往往需要提高蒸汽产汽压力逼近设备设计压力，设备操作条件苛刻。因此，提供一种投资小、二氧化碳转化率高的二氧化碳直接加氢制备甲醇的方法，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种二氧化碳和氢气直接制备甲醇的装置，以至少解决目述部分问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供的一种二氧化碳和氢气直接制备甲醇的装置，包括进出口换热器、冷却分离器和设置有环隙的二氧化碳加氢合成塔，其中进出口换热器的壳程入口连接有原料气输送管，壳程出口分别与二氧化碳加氢合成塔的底部环隙入口和顶部入口连接，进出口换热器的管程入口与二氧化碳加氢合成塔的出气口连接，管程出口与冷却分离器连接。

本实用新型的部分实施方案中，进出口换热器的壳程出口与二氧化碳加氢合成塔的入气口经第一入塔主线管连接，进出口换热器的壳程出口与二氧化碳加氢合成塔的环隙入口经第二入塔主线管连接。

本实用新型的部分实施方案中，二氧化碳加氢合成塔内部设置有三个反应床层和两个管壳式换热器。

本实用新型的部分实施方案中，位于二氧化碳加氢合成塔上部的上部换热器的壳程入口与环隙气的出口连接，其壳程出口与第一反应床层的入气口连接，其管程入口与第一反应床层的出气口连接，其管程出口与第二反应床层的入气口连接；

位于二氧化碳加氢合成塔下部的下部换热器的壳程入口与二氧化碳加氢合成塔的入气口管道连接，其壳程出口与第一反应床层的入气口连接；

第二反应床层的出气口与下部换热器的管程入口连接，下部换热器的管程出口与第三反应床层的入气口连接，第三反应床层的出气口与进出口换热器的管程入口经出塔主线管连接。

本实用新型的部分实施方案中，冷却分离器的出气口连接有循环气压缩机，循环气压缩机的压缩气出口与原料气输送管经压缩循环气输送管连接。

本实用新型的部分实施方案中，冷却分离器与循环气压缩机的进气口经循环气输送管连接，并且循环气输送管上连接有弛放气外输管。

本实用新型的部分实施方案中，冷却分离器的液体出口连接有甲醇闪蒸槽。