用于煤制乙二醇亚硝酸甲酯酯化再生塔安全装置的制作方法

本实用新型涉及属于乙二醇生产领域，尤其涉及一种煤制乙二醇的安全装置，特别涉及一种用于煤制乙二醇亚硝酸甲酯酯化再生塔安全装置。

背景技术：

现有煤制乙二醇技术工艺路线主要采用羰化、加氢两步法合成乙二醇的原料路线，总反应方程式为2CO＋4H2+1/2O2=(CH2OH)2＋H2O；

第一步，亚硝酸甲酯（MN）的制备和再生，反应方程式为2CH3OH＋2NO+1/2O2=2CH3ONO+H2O；

第二步，草酸二甲酯（DMO）的合成，反应方程式为2CH3ONO+2CO=（COOCH3)2+2NO；

第三步，草酸二甲酯加氢制备乙二醇，反应方程式为(COOCH3)2+4H2=(CH2OH)2+2CH3OH；

其中，亚硝酸甲酯的酯化再生是煤制乙二醇的重要步骤之一，在酯化再生塔中通入合成循环气，塔顶喷淋甲醇循环溶液，配入精确比例的氧气，合成循环气中的NO、气化甲醇、氧气三者在65-70℃、0.35MPa压力下反应生成亚硝酸甲酯。在操作过程中，必须严格控制反应温度，温度升高后反应速率将会大幅上升，产生大量的反应热，造成超温，危害设备和系统安全运行。

亚硝酸甲酯是一种极易分解的物质，简称MN，不但会发生热分解，在催化剂存在的情况下还会发生催化分解。MN的热分解产物是甲醇、甲醛、NO和水，MN的催化分解产物是甲酸甲酯、甲醇、NO和水。亚硝酸甲酯分解会产生大量的分解热，导致温度和压力的快速升高，造成反应失控。

过量的氧气配比同样会造成酯化再生塔内反应剧烈，随着温度、压力的升高，反应加剧，造成设备超温超压。

煤制乙二醇亚硝酸甲酯的酯化再生步骤中，移出反应热的主要措施一方面是通过大量和循环气带走热量，另一方面利用足够的喷淋甲醇气化带走热量，二者互相补充，缺一不可。当酯化再生系统遇停电、停蒸汽、停水等情况导致合成循环气压缩机跳车、酯化再生塔甲醇循环甲醇泵跳车等异常工况时，短时间内系统内的工艺气体不流动，循环甲醇停止供应，而塔内在短时间内反应继续进行，造成MN的浓度超标，达到爆炸极限，极有可能发生超温、超压甚至爆炸的事故。近年来，国内煤制乙二醇企业曾发生过酯化塔爆炸事故，原因即是事故状态下的反应热无法迅速移出，导致超温、超压、爆炸。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的酯化再生塔在循环气中断、甲醇中断等异常工况下极易导致超温、超压、爆炸的缺陷而提供一种有效解决因停电、停蒸汽、停水等造成异常工况的问题并确保系统应急处置安全高效的用于煤制乙二醇亚硝酸甲酯酯化再生塔安全装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种用于煤制乙二醇亚硝酸甲酯酯化再生塔安全装置，包括酯化再生塔、甲醇储罐及蓄能器，所述甲醇储罐设置于酯化再生塔塔顶并通过连接管线与酯化再生塔相连接，酯化再生塔上端设置有合成循环气入口，合成循环气入口连接有合成循环气入口管线，酯化再生塔中上部设置有氧气入口，氧气入口连接有氧气入口管线，酯化再生塔中下部出口处连接有气相出口管线；甲醇储罐入口通过管道连接在甲醇入口管线上，甲醇储罐上的甲醇出口连接有甲醇出口管线，甲醇出口管线连接至第一级循环甲醇总管，并通过甲醇分布器进入酯化再生塔喷淋，甲醇入口管线通过管道与甲醇分布器连接；甲醇储罐上端设置蓄能器，甲醇储罐与蓄能器通过管线和阀门连接。

所述酯化再生塔的下端出口通过第二级循环甲醇总管连接在循环甲醇泵的入口端，酯化再生塔的中上部入口通过第一级循环甲醇总管连接在循环甲醇泵的出口端，所述第一级循环甲醇总管上设置有止回阀，避免甲醇储罐的甲醇被压入循环甲醇泵端。

所述甲醇储罐设计体积1~2m³，在循环甲醇中断后30~60s内提供相应的甲醇喷淋。

所述甲醇储罐与酯化再生塔的连接管线的长度不大于5米。

所述甲醇储罐与酯化再生塔间连接管线设置有快开阀，快开阀选用气关阀，并设置联锁动作，循环甲醇泵一旦停车，快开阀迅速联锁打开。

所述蓄能器控制压力0.6MPa~1.0MPa。

甲醇储罐上设置有蓄能器，压力控制在0.6~1.0MPa，当循环甲醇中断时，快开阀联锁打开，储罐内储存的甲醇在蓄能器压力的作用下，将甲醇储罐的甲醇迅速压入酯化塔内，按照管径DN150，流速2m/s计算，甲醇可在小于3s的时间进入酯化塔，1m³甲醇可以连续供应28s（1m³/(2*3.14*0.15*0.15/4)=28s），可以满足事故状态下的热量快速移出。

本实用新型的技术方案产生的积极效果如下：通过在酯化再生塔顶部设置甲醇储罐、蓄能器、快开阀，在当酯化再生系统遇停循环气压缩机跳车、酯化再生塔甲醇循环甲醇泵跳车等异常工况时，短时间内系统内的工艺气体不流动，循环甲醇停止供应，本装置快开阀迅速联锁打开，甲醇储罐的甲醇通过蓄能器快速压入酯化再生塔，为酯化再生塔继续提供30~60s的甲醇循环量，甲醇在酯化再生塔内气化带走大量潜热，热量快速移出，确保系统处置安全高效。该装置结构简单，设计合理，有利于乙二醇生产工艺的顺利进行。

附图说明

图1为本实用新型用于煤制乙二醇亚硝酸甲酯酯化再生塔安全装置的结构示意图。

图中标注为：1、酯化再生塔；2、甲醇储罐；3、蓄能器；4、快开阀；5、止回阀；6、循环甲醇泵；7、甲醇分布器；101、甲醇入口管线；102、甲醇出口管线；103、第一级循环甲醇总管；14、第二级循环甲醇总管；105、氧气入口管线；106、气相出口管线；107、合成循环气入口管线。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限制本实用新型的范围。

用于煤制乙二醇亚硝酸甲酯酯化再生塔安全装置，如图1所示，包括酯化再生塔1、甲醇储罐2、蓄能器3，所述甲醇储罐设置于酯化再生塔塔顶并通过连接管线与酯化再生塔相连接，酯化再生塔上端设置有合成循环气入口，合成循环气入口连接有合成循环气入口管线107，酯化再生塔中上部设置有氧气入口，氧气入口连接有氧气入口管线105，酯化再生塔中下部出口处连接有气相出口管线106；甲醇储罐入口通过管道连接在甲醇入口管线101（刚接入界区的纯度较高的甲醇接入甲醇入口管线，与使用过的循环甲醇作为区分）上，甲醇储罐上的甲醇出口连接有甲醇出口管线102，甲醇出口管线连接至第一级循环甲醇总管103，并通过甲醇分布器7进入酯化再生塔喷淋，甲醇入口管线通过管道与甲醇分布器连接；甲醇储罐上端设置蓄能器，甲醇储罐与蓄能器通过管线和阀门连接。

合成循环气来自合成循环气压缩机，主要成分是CO、NO、CO2、N2、MN等，从酯化再生塔塔顶进入，氧气从侧面进入酯化再生塔，在塔内NO、O2、甲醇发生反应后生成MN，MN气相从酯化再生塔中下部出口去合成反应器。

所述酯化再生塔的下端出口通过第二级循环甲醇总管104连接在循环甲醇泵6的入口端，酯化再生塔的中上部入口通过第一级循环甲醇总管连接在循环甲醇泵的出口端，所述第一级循环甲醇总管上设置有止回阀5，避免甲醇储罐的甲醇被压入循环甲醇泵端。

所述甲醇储罐与酯化再生塔间连接管线设置有快开阀4，快开阀选用气关阀，并设置联锁动作，循环甲醇泵一旦停车，快开阀迅速联锁打开。快开阀选用气关阀，两个原理使用在同一个阀门上，快开阀是指该阀只有两个调节阀位，要么全开，要么全关；气关阀是指动力源为气源，在有气源的情况下，阀门为关闭状态，气源故障时阀门自动打开，以保证甲醇储罐的甲醇可以在气源故障的事故状态下迅速进入酯化再生塔。联锁动作原理如下：当循环甲醇泵因停电等原因停泵时，控制器接收到循环甲醇泵停泵状态信号输出后，立即输出快开阀的关闭信号至现场快开阀的电磁阀，快开阀在电磁阀作用下迅速打开。

所述甲醇储罐设计体积1m³，可以在循环甲醇中断后30s时间内提供相应的甲醇喷淋，通过甲醇气化带走热量，防止局部超温，设置超温、超压、爆炸等恶性事故。

所述甲醇储罐与酯化再生塔的连接管线尽可能短，尽可能设置于酯化塔顶端，以保证在事故状态下甲醇可以迅速进入酯化塔内。

所述蓄能器控制压力0.6MPa~1.0MPa，以保证足够动力使甲醇储罐的甲醇在异常工况下迅速压入酯化塔内。甲醇储罐上设置有蓄能器，压力控制在0.6~1.0MPa，当循环甲醇中断时，快开阀联锁打开，储罐内储存的甲醇在蓄能器压力的作用下，将甲醇储罐的甲醇迅速压入酯化塔内，按照管径DN150，流速2m/s计算，甲醇可在小于3s的时间进入酯化塔，1m³甲醇可以连续供应28s（1m³/(2*3.14*0.15*0.15/4)=28s），可以满足事故状态下的热量快速移出。

所述甲醇循环管线上设置有止回阀5，避免甲醇储罐的甲醇被压入循环甲醇泵6。

另外，本实用新型还提供了本实施例安全装置的使用方法，包括以下步骤：

正常生产情况下，将甲醇储罐的甲醇入口管线的阀门打开，甲醇储罐灌满甲醇，关闭阀门；将蓄能器与甲醇储罐的连接阀门打开，甲醇储罐出口的快开阀在正常生产期间处于关闭状态。当酯化再生塔遇停循环气压缩机跳车、酯化再生塔循环甲醇泵跳车等异常工况时，短时间内系统内的工艺气体不流动，循环甲醇停止供应，此时快开阀迅速联锁打开，甲醇储罐的甲醇通过蓄能器快速压入酯化再生塔，为酯化再生塔继续提供约30s的甲醇循环量，甲醇在酯化再生塔内气化带走大量潜热，避免设备超温、超压、爆炸等恶性事故发生。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。