[发明专利]在甲醇合成过程中增加甲醇产量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种在在甲醇合成过程中增加甲醇产量的方法。具体讲是在传统只有单级合成反应的系统中再增加一级辅助性合成反应的方法。此方法既可以用于对现有甲醇生产线装置的改造，也可以用于新建的生产线设计。

背景技术

甲醇合成反应为放热的可逆反应。工业上以一氧化碳、二氧化碳与氢反应生成甲醇时，通常采用的是在合成塔等反应器中在甲醇合成触媒参与下只进行一次合成反应的过程。受热力学及动力学因素的限制，出合成塔气体中的甲醇含量在合成工况一定的情况下，虽会有小幅波动，但在正常生产条件下，出塔气体中甲醇的总量基本在一定值的范围内。从热力学角度，降低温度可使反应向有利于生成甲醇的方向移动；但受动力学因素制约，如果进入反应器的物料温度过低，则反应速度太慢。因此，工业生产中送入反应器的物料温度一般均控制在210℃～230℃范围内。尽管目前采用较先进的沸水式管式反应器，通过在管间通水不断移走反应热，但反应器的物料出口温度仍为250℃～270℃之间。从工程角度考虑，将反应热迅速移走，使反应器出口的气体物料温度尽量靠近其进口温度，以达到在保持较大反应速度的条件下，又能提高其反应平衡常数Kp，使反应向生成甲醇的方向移动，达到增加出塔气体中甲醇产品总量的目的，是目前甲醇合成过程中主要解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是针对上述情况提供一种在工程上既可维持较高反应速度，又可较大提高最终出塔气体中甲醇总量的方法。

本发明的在甲醇合成过程中增加甲醇产量的方法，是在含有单级合成反应器的反应系统中，以原单级合成反应器为甲醇合成的主反应器，以串连方式还设置有一个填充有甲醇合成触媒的辅助性第二绝热反应器，其合成反应温度控制为200℃～240℃。

在本发明的上述方法中，所说的该辅助性第二绝热反应器在系统中与主反应器的设置位置关系上，既可以采用将其设置在主反应器之前的方式，也可以采用将该辅助性第二绝热反应器设置在主反应器之后的方式。在采用将该辅助性第二绝热反应器设置在主反应器之前的方式时，用于甲醇合成的物料先经该辅助性第二绝热反应器进行甲醇合成的预反应。由于甲醇合成反应为放热反应，因此，将经预反应后出该反应器的混合反应物温度可以经热交换装置或其它适当装置控制在200℃-240℃的温度范围后，再进入主反应器。

如果采用将辅助性第二绝热反应器设置在主反应器之后的方式，全部反应物料在主反应器中完成了大部分的甲醇合成反应后，出主反应器的混合反应物经热交换装置控制在210℃～230℃的温度下，再进入该辅助性第二绝热反应器进行甲醇合成的补充反应。

无论采用何种位置方式设置该辅助性第二绝热反应器，其中进行甲醇合成反应时的操作方式与在主反应器中进行合成反应时的操作方式基本相同。例如，该辅助性第二绝热反应器也可以采用通常较为简单的为空塔式反应器；在所用的填充触媒方面，在该辅助性第二绝热反应器中装填使用的，既可以与在主反应器中常用的含锌、铜、铝成份的C306型等合成触媒相同，也可以与之不同，但以采用相同的形式较为简单方便；在合成触媒的装填量上，一般情况下其可以使其为主反应器装填量的0.4～0.8倍即可。

在本发明的上述方法中，主要的甲醇合成反应通常是在主反应器中完成的，因此本发明在着反应器之前或之后再增设一辅助性的第二绝热反应器，实际上是为解决上述传统的甲醇合成过程中热力学与动力学间矛盾而提出的，目的是使经常规单级反应尚无法完全进行的反应，再进行一次更充分的反应，使合成反应中的各反应原料物能进一步充分地向生成甲醇的方向移动，增加甲醇合成总量的收率。由于在此辅助性第二绝热反应器中所进行的辅助性和补充性的合成反应的量相对较少，为保证反应的正常顺利进行，对反应器提出有绝热的要求是适宜的。

实际运行试验的结果表明，采用本发明上述方法在常规的主反应器前、后加入了该辅助性第二绝热反应器后，与传统的单级合成反应方式相比，其反应后终产物中的甲醇含量均可有不同程度的明显提高。其中，采用将辅助性第二绝热反应器设置在主反应器之前的方式时，其反应终产物中的甲醇含量可在原单级反应的基础上增加15％～20％；采用将辅助性第二绝热反应器设置在主反应器之后的方式时，其反应终产物中的甲醇含量可在原单级反应的基础上增加10～15％。一般情况下，采用前者设置方式时可比采用后者设置方式的增产幅度高5～10个百分点。