一种利用反应热的低能耗MTO甲醇精馏装置及方法与流程

本发明涉及甲醇合成，特别是涉及一种利用反应热的低能耗mto甲醇精馏装置及方法。

背景技术：

1、利用一氧化碳(co)/氢气(h2)合成甲醇是现在煤化工极为重要的工艺过程。最早利用甲醇精馏工艺流程在30mpa高压力下以锌铬催化剂合成粗甲醇的精制，其主要步骤包括中和、脱醚、预精馏脱除轻组分等杂质、氧化净化、主精馏脱水和重组分等，最终得到精甲醇产品。随着甲醇合成技术的不断发展和生产规模的扩大，精馏技术也取得了较大进展。目前甲醇合成大多采用5mpa左右的低压合成技术，相比高压法所制得的粗甲醇，产品纯度较高，这就大大降低了精馏工段的能耗。目前甲醇精馏主要有三种流程:单塔流程、双塔流程和三塔流程，其中，双塔和三塔流程主要用于生产符合国标gb338—2004标准的aa级产品，而单塔流程主要用于生产mto级甲醇。

2、在煤制烯烃工艺流程中，常采用单塔精馏(称为稳定塔)来精制mto级甲醇。然而当前甲醇精馏的节能研究主要集中在精甲醇(双塔、三塔或四塔)等流程，通过加压塔与常压塔热偶合、利用加压塔产品的热量及利用凝结水的热量加热预塔进料等方法降低精馏系统的蒸汽消耗。对于单塔精馏的节能研究较少，故而制备mto级甲醇通常需要耗费大量能源。mto级甲醇生产一般常温进料，甲醇合成反应器出口的粗甲醇与进料换热，但甲醇精馏(稳定塔)常温进料，会导致塔底重沸器的蒸汽消耗量较大，并且，粗甲醇与甲醇合成反应器进料换热后，初期温度约102/110℃，末期温度约100/95℃，温度较高，热量较大，常规采用空冷或水冷等方式冷却至常温的流程，不仅未充分利用热量，还消耗了电、循环水等冷却介质，能耗过高。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种利用反应热的低能耗mto甲醇精馏装置及方法，通过设置热媒循环系统，有效利用甲醇反应器合成的热量使粗甲醇进入稳定塔之前升温，实现升温后进料，同时降低空冷、水冷以及稳定塔再沸的能耗。

2、为达上述目的，本发明提出一种利用反应热的低能耗mto甲醇精馏装置，包括：

3、依次连接的甲醇反应器、甲醇中间换热器、甲醇空冷器、甲醇水冷器和甲醇缓冲罐，所述甲醇反应器与所述甲醇中间换热器形成环路，所述甲醇中间换热器还设有合成气进料口，所述甲醇缓冲罐连接有甲醇膨胀槽，所述甲醇膨胀槽连接有稳定塔，所述稳定塔顶部通过回流管道与冷却回流组件连接，所述稳定塔底部依次连接稳定塔底泵和mto级甲醇水冷器，所述稳定塔底部还通过环路连接有稳定塔再沸器，所述甲醇中间换热器与所述甲醇空冷器之间还连接有热媒循环系统，所述热媒循环系统还连接于所述甲醇膨胀槽与所述稳定塔之间的管道上。

4、在本发明的一个实施例中，所述甲醇反应器包括第一甲醇反应器和第二甲醇反应器，所述甲醇中间换热器包括第一甲醇中间换热器和第二甲醇中间换热器，所述甲醇空冷器包括第一粗甲醇空冷器和第二粗甲醇空冷器，所述甲醇水冷器包括第一甲醇水冷器和第二甲醇水冷器，所述甲醇缓冲罐包括第一甲醇缓冲罐和第二甲醇缓冲罐，所述第一甲醇缓冲罐和所述第二甲醇缓冲罐均与所述甲醇膨胀槽连接。

5、在本发明的一个实施例中，所述热媒循环系统包括：第一粗甲醇热媒换热器、第二粗甲醇热媒换热器、稳定塔进料预热器、传热媒介缓冲罐和传热媒介升压泵，所述第一粗甲醇热媒换热器连接于所述第一甲醇中间换热器和所述第一粗甲醇空冷器之间的管道上，所述第二粗甲醇热媒换热器连接于所述第二甲醇中间换热器和所述第二粗甲醇空冷器之间的管道上，所述稳定塔进料预热器连接于所述甲醇膨胀槽与所述稳定塔之间的管道上，所述传热媒介缓冲罐的出口端连接所述传热媒介升压泵，所述传热媒介升压泵分别连接所述第一粗甲醇热媒换热器和所述第二粗甲醇热媒换热器的进口端，所述第一粗甲醇热媒换热器和所述第二粗甲醇热媒换热器的出口端共同连接于所述稳定塔进料预热器的进口端，所述稳定塔进料预热器的出口端连接于所述传热媒介缓冲罐的进口端。

6、在本发明的一个实施例中，所述热媒循环系统还包括：

7、所述热媒循环温度为60-90℃，所述热媒于所述传热媒介缓冲罐内的初始温度为60℃；所述热媒经过传热媒介升压泵加压后的温度为60～70℃；所述热媒与粗甲醇进行第一次热媒换热后的温度为80～90℃，使粗甲醇温度降低至90～100℃；所述热媒与粗甲醇进行第二次热媒换热后的温度为60～70℃，使粗甲醇温度升高至70～76℃。

8、在本发明的一个实施例中，所述冷却回流组件包括依次连接的稳定塔顶冷凝器、稳定塔回流罐和稳定塔回流泵，所述稳定塔冷凝器与所述稳定塔回流泵均连接所述稳定塔的塔顶形成回流管道。

9、为达到上述目的，本发明还提供一种利用反应热的低能耗mto甲醇精馏方法，包括如下步骤：

10、将制备出的粗甲醇与合成气进料换热，换热后的所述粗甲醇通过热媒循环系统进行第一次热媒换热，使所述粗甲醇的温度降低；

11、第一次热媒换热后的所述粗甲醇依次进行空冷和水冷，使所述粗甲醇降温，对降温后的所述粗甲醇进行闪蒸；

12、闪蒸后的所述粗甲醇通过所述热媒循环系统进行第二次热媒换热，使所述粗甲醇升温；

13、升温后的所述粗甲醇进入稳定塔，对稳定塔塔顶的不凝气体冷凝，对稳定塔塔底的甲醇釜液进行汽化，经汽化生成mto级甲醇，所述mto级甲醇泵出冷凝后作为甲醇制烯烃工段的原料。

14、在本发明的一个实施例中，所述方法还包括如下步骤：

15、所述热媒循环温度为60-90℃，热媒于所述传热媒介缓冲罐内的初始温度为60℃，利用传热媒介升压泵加压至60～70℃与换热后的所述粗甲醇进行第一次热媒换热，换热后的所述粗甲醇温度降低至90～100℃，所述热媒温度升高至80～90℃；将温度升高的热媒与闪蒸后的所述粗甲醇进行第二次热媒换热，使粗甲醇温度升高至70～76℃，所述热媒温度降低至60～70℃；第二次热媒换热后的所述热媒进入传热媒介缓冲罐，用于加压后再次进行第一次热媒换热取热。

16、在本发明的一个实施例中，所述第一次热媒换热发生于第一粗甲醇热媒换热器和第二粗甲醇热媒换热器中，所述第二次热媒换热发生于稳定塔进料预热器中。

17、在本发明的一个实施例中，所述对稳定塔塔顶的不凝气体冷凝，包括如下步骤：

18、将所述稳定塔塔顶的不凝气体冷凝至低于45℃，大部分甲醇冷凝下来后重复蒸馏，并泵入稳定塔作为回流。

19、与现有技术相比，本发明公开的一个实施例具有如下有益效果：

20、(1)通过甲醇反应器与甲醇中间换热器以环路形式连接，可以在合成气进料的同时降低甲醇反应器出口的粗甲醇温度，以避免后续极大消耗空冷和水冷的冷却介质。

21、(2)通过设置热媒循环系统，将甲醇反应器出口粗甲醇的热量通过热媒作为稳定塔进料加热的热源，利用两个粗甲醇热媒换热器并将该热源通过传热媒介缓冲罐、传热媒介升压泵升温并回到两个粗甲醇热媒换热器中循环使用，有效利用粗甲醇生成后的多余热量，同时降低稳定塔塔底的重沸器蒸汽消耗量。