[发明专利]一种串联合成塔以及使用其制备甲醇的方法

权利要求书

1.一种串联合成塔，该合成塔包括：

依次连接的第1至第n合成塔，汽包和甲醇总管，其中：

所述第1至第n合成塔是独立的甲醇合成塔，从上至下各自包括第1至第n列管式反应器、第1至第n中间换热器、第1至第n水冷器、第1至第n甲醇分离器，

所述第1至第n合成塔依次连接，除了第1合成塔的进气口与第n合成塔的气体反应物出口以外，每个合成塔的气体反应物出口与下一个合成塔的进气口相连；

所述第1至第n列管式反应器的管程内分别包含第1至第n催化剂层；

所述第1至第n合成塔的第1至第n列管式反应器的壳程都与汽包相连；

所述第1至第n合成塔的第1至第n甲醇分离器都与甲醇总管相连,

所述n为4、5或6。

2.根据权利要求1所述的串联合成塔，其中，

所述第2至第n合成塔中没有其他的进气口。

3.根据权利要求1所述的串联合成塔，其中，

在所述第1至第n合成塔中，所述第1至第4列管式反应器管程容积比为1:(0.7至0.77):(0.53至0.6):(0.25至0.32)，以及在n为5或6时，第5列管式反应器管程容积相对于第1列管式反应器管程容积为0.13至0.32，在n为6时，第6列管式反应器管程容积相对于第1列管式反应器管程容积为0.13至0.32，且在后的列管式反应器管程容积小于等于在前的列管式反应器管程容积。

4.一种使用根据权利要求1所述的串联合成塔制备甲醇的方法，该方法包括：

(1)在所述第1至第n合成塔的第1至第n列管式反应器内分别按照所述第1至第n反应器管程容积比来装填催化剂，

(2)使所述第1至第n列管式反应器分别独立地加热至220-260℃并使所述第一至第五合成塔的第一至第五催化剂层的压力分别独立地调节为4.5-5.5MPa，

(3)将甲醇合成气进料至第一合成塔的进气口，使所述甲醇合成气依次经过所述第1至第n合成塔，

(4)使所述第1至第n合成塔的第1至第n中间换热器的温度调节至出换热器壳程的原料气独立地为190-230℃，出换热器管程的反应气独立地为90-110℃，并使所述第1至第n合成塔的第1至第n水冷器的温度分别调节至出水冷器的气体温度独立地为40±2℃，以及使所述第1至第n合成塔的第1至第n甲醇分离器的温度独立地调节至40℃以下，从而使所述第1至第n合成塔的反应产物通过第1至第n甲醇分离器传输至甲醇总管以得到所制备的甲醇。

5.根据权利要求4所述的制备甲醇的方法，其中，

在所述第1至第n合成塔中，所述第1至第4列管式反应器管程容积比为1:(0.7至0.77):(0.53至0.6):(0.25至0.32)，以及在n为5或6时，第5列管式反应器管程容积相对于第1列管式反应器管程容积为0.13至0.32，在n为6时，第6列管式反应器管程容积相对于第1列管式反应器管程容积为0.13至0.32，且在后的列管式反应器管程容积小于等于在前的列管式反应器管程容积，以及

通过将所述第1至第n合成塔中的催化剂装填比例设定为与管式反应器的管程容积比例相同，从而使所述串联合成塔中的CO总转化率调节为95％以上。

6.根据权利要求4所述的制备甲醇的方法，其中，

所述步骤(3)中的甲醇合成气的成分为以摩尔比计15％至25％的CO，5％至10％的CO₂，65％至75％的H₂。

7.根据权利要求4所述的制备甲醇的方法，其中，

在所述方法中，在所述第2至第n合成塔中不进新的合成气而仅利用上一个合成塔的出塔气作为原料气。