[发明专利]一种可调节合成回路循环比的防喘振压缩循环装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及化工能源工程技术领域的化工合成管路和设备，尤其涉及一种可调节合成回路循环比的防喘振压缩循环装置及工艺。

背景技术

现代化工及能源动力工程中，离心压缩机得到广泛应用，在大型甲醇或氨合成中，透平压缩机设计中通常有低压气经压缩段达到合成压力和循环段将合成后的较低压力气循环升压到合成进口压力，当合成气压缩比高时，压缩机可是有多段而逐级压缩和升压，当与循环机段分开时也分别称压缩机和循环机，一般二者同轴用同一台透平机驱动，故本发明以下统称压缩段和循环段。

在现有国内外透平压缩机设计中，通常将合成气和循环气先在进循环段前气缸内混合。实际工业生产中往往需要在低负荷下运行或循环比作较大的调节，但离心压缩机设计制造后其压缩气量需在规定的范围内，图1是透平压缩机的特性曲线，由图1可见在不同转速下，其压缩机稳定运行范围的最小流量限是喘振线，当流量小于喘振线时就会发生喘振，喘振流量一般为正常流量的70％，通常将喘振线右移5～10％作防护曲线。例如图1中当循环机转速为100％时，设计进循环机气量为5300m³/h，当这一转速下流量降到4000m³/h，即设计气量为75％时，虽然对应的主轴功率也下降100Kw，但已在防护线左侧，会产生喘振。

当流量小于防护曲线流量时，一般采用旁路回流或放空的办法防止喘振。例如图2是现有技术中常用的透平压缩机防喘振的压缩机或循环机管路图，在生产操作中当压缩气量小于喘振线时，如图2所示用分流器S3分流循环机T2出口的循环气Q11，部分循环气Q14经旁路阀V22、与原料气Q1汇合回流至循环机T2进口，保持压缩气量大于喘振气量，或者对于像空气、CO₂等价格不大的气体，不经回路而是打开放空阀V32，将防喘振而增加的部分气量经放空管放空，其余气量去合成。

但采用上述旁路回流的防喘振办法，都会造成压缩机旁路回流所需的压缩功耗。当合成回路循环气量和新鲜合成气量之比(简称循环比)需做较大范围时，造成的能量损失和设备投资更大。

发明内容

本发明为克服上述现有技术浪费能量和气量不能大幅变化的缺陷，提供一种可大范围调节合成回路循环比的防喘振压缩循环装置及工艺。

一种可调节合成回路循环比的防喘振压缩循环装置，包括压缩机、分流器、循环段出口混合器、合成反应器、反应气分离器、弛放气分离器、循环段进口混合器和循环机，所述的分流器的出口设有二个，即第一出口和第二出口，所述的循环段进口混合器和循环段出口混合器的进口均设有二个，即第一进口和第二进口。所述的压缩机出口与分流器的进口连接，所述的分流器的第一出口与循环段出口混合器的第一进口连接，所述的循环段出口混合器的出口与合成反应器、反应气分离器、弛放气分离器依次连接，弛放气分离器的出口与循环段进口混合器的第一进口连接，循环段进口混合器的第二进口与分流器的第二出口连接，循环段进口混合器的出口与循环机进口连接，循环机出口连接至循环段出口混合器的第二进口。

作为一种优选方案，所述的分流器与循环段出口混合器之间设有第一调节阀，所述的分流器与循环段进口混合器之间设有第二调节阀，用以调节合成回路循环比。

所述的反应气分离器外接放液阀，所述的弛放气分离器外接放空阀。

当压缩机和循环机由同一电动机或蒸汽透平机带动连在一机时，又称压缩机的压缩段和循环段，循环段出口压力和进口压力差一般为0.1～1.5Mpa。

利用上述防喘振压缩循环装置对合成回路循环比进行调节的工艺，经压缩后的新鲜气与循环气混合后进反应系统，所述的新鲜气部分或全部在循环机进口前端或循环机出口后端与循环气混合，通过将第一调节阀和第二调节阀全部开启或开启其中之一，控制全部新鲜气或部分新鲜气与循环气的混合比例，具体如下：

当第一调节阀和第二调节阀均开启时，新鲜气经压缩机加压后进入分流器，出分流器的新鲜气分为二股，一股从分流器的第一出口经第一调节阀进循环段出口混合器，与来自循环机出口的循环机出口气混合成入塔气去合成反应器；另一股新鲜气从分流器的第二出口经第二调节阀进循环段进口混合器，与来自弛放气分离器的循环气混合成循环机进口气进入循环机，经循环机加压成循环机出口气。出合成反应器的反应气进入反应气分离器，部分产品经放液阀排出，其余气体作为弛放气去弛放气分离器，部分弛放气经放空阀放空，其余弛放气作为循环气去循环段进口混合器与部分新鲜气混合。