[发明专利]一种串联合成塔以及使用其制备甲醇的方法

说明书

本发明涉及一种串联合成塔以及使用该串联合成塔制备甲醇的方法，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，所述第1至第n合成塔依次连接，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。根据本发明的方法的甲醇合成塔的出塔气不需要在合成塔内循环，而是经过甲醇分离器分离之后继续进入下一组甲醇合成系统，直至出塔气的成分与弛放气的成分一致。由此可以降低产品的单位能耗并提高CO转化率。

技术领域

本发明涉及一种串联合成塔以及使用其制备甲醇的方法，具体而言，本发明涉及一种可以在低压下利用多塔串联技术且不需要循环出塔气的制备甲醇的方法。

背景技术

甲醇是一种重要的有机化工原料，也是一种能源替代品。甲醇经过加工、转化后可制备多种化工原料，如甲醛、醋酸、二甲醚、烯烃等，对我国社会的发展具有重要的影响。

现有的合成气制甲醇技术是：甲醇合成气(主要成分是H₂、CO和CO₂)在催化剂的作用下，反应生成甲醇，其反应式如下：

CO+2H₂→CH₃OH+90.73kJ/mol

CO₂+3H₂→CH₃OH+H₂O+48.02kJ/mol

该反应是放热而且可逆的。从动力学角度看，升高温度对反应速度有利；而从热力学角度看，则希望反应在较低温度下进行。另一方面，甲醇合成反应是分子减少的反应，升高反应压力有利于反应向生成甲醇的方向进行。但随反应压力的升高，甲醇合成动力消耗随之增大，而且有机杂质生成量增加。因此，甲醇合成催化剂不仅要考虑怎样降低反应温度，而且要考虑怎样使其在较低压力下也有较高的转化率。

目前，国内合成气制甲醇工艺主要分为高压法(19.6-29.4Mpa)、中压法(8.0-12Mpa)、低压法(5.0-8.0Mpa)工艺，但是普遍存在动力消耗高的问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种串联合成塔。

本发明的另一个目的是提供一种使用所述串联合成塔制备甲醇的方法。

根据本发明的一个实施方式，其提供了一种串联合成塔，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。

优选地，所述第2至第n合成塔中没有其他的进气口。