一种合成甲醇的方法及相关设备,其中对在蒸馏部件中获得的闪发气体蒸汽(103)进行处理以再循环其中含有的甲醇并提高精制甲醇的产量。优选用水在对流柱(C)中洗涤闪发气体蒸汽,回收甲醇的水溶液(110),并将其再循环回到蒸馏部件的顶部柱(T)。
1.一种合成甲醇的方法,其中在合成部件中生产粗甲醇(101),并在蒸馏部件(D)中精制以获得精制甲醇(104)、闪发气体蒸汽(103)和副产物(105,106),该方法的特征在于:提高所述至少部分闪发气体蒸汽(103)的压力,然后处理至少部分所述闪发气体蒸汽(103)以从闪发气体中分离出含有甲醇的蒸汽(110),将所述含有甲醇的蒸汽(110)再循环至蒸馏部件(D)以提高精制甲醇的产量。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述至少部分闪发气体(103)经洗涤步骤处理,获得甲醇的水溶液(110),将所述溶液再循环至蒸馏部件。
3.如权利要求2所述的方法,其中用在所述蒸馏部件(D)中回收自粗甲醇(101)的水(108)对闪发气体蒸汽(103)进行洗涤。
4.如权利要求2或3所述的方法,其中以对流的方式对闪发气体蒸汽(103)进行洗涤,在至少一个洗涤柱(C)中进行,在柱的底部回收所述甲醇溶液(110),并在所述柱的顶部获得可燃燃料气体(109)。
5.如权利要求1所述的方法,其中在喷射器(E)中提高闪发气体(103)的压力。
6.如权利要求5所述的方法,其中所述喷射器(E)的流动蒸汽(107)是低压或中压的蒸汽,喷射器的输出流(111)在处理之前经过压缩以回收所述含有甲醇的蒸汽。
7.如前述权利要求1所述的方法,其中所述闪发气体蒸汽(103)在顶部部件(T)中获得,其与粗甲醇(101)一起输入,直接进一步精制生产所述闪发气体蒸汽和稳定的粗甲醇(102),其中将回收的含有甲醇蒸汽(110)与粗甲醇(101)混合输送入顶部部件,或直接再循环至顶部部件。
8.一种适合于实施权利要求1至7中任一方法的甲醇合成设备,所述设备包括将合成气转化为粗甲醇(101)的至少一个合成部件,和将所述粗甲醇(101)精制,获得精制甲醇(104)以及闪发气体蒸汽(103)和副产物的蒸馏部件(D),该设备的特征在于:其包括含有洗涤柱(C)和用于提高收集的闪发气体蒸汽(103)压力的喷射器(E)的循环装置(C,E),其用于收集至少部分所述闪发气体蒸汽(103),且适于将含有甲醇的蒸汽(110)从收集的闪发气体蒸汽中分离出来,并将所述含有甲醇的蒸汽再循环至蒸馏部件(D)。
9.如权利要求8所述的设备,其中所述蒸馏部件(D)包括输入粗甲醇(101)的顶部部件(T)和精制部件(R),所述循环装置包括输入水的对流洗涤柱(C),其接收收集自顶部部件(T)的闪发气体蒸汽(103),其中所述设备进一步包括将甲醇的水溶液(110)从所述洗涤柱再循环至所述顶部部件的流水线。
10.如权利要求9所述的设备,其中所述喷射器(E)在所述洗涤柱(C)上游。
11.一种改装甲醇合成设备的方法,所述设备包括生产粗甲醇(101)的至少一个合成部件和将所述粗甲醇处理成精制甲醇(104)、同时获得闪发气体蒸汽(103)和副产物的蒸馏部件(D),所述方法的特征在于:提供洗涤柱(C)、提高闪发气体压力的喷射器(E)和流水线,其适用于收集至少部分所述闪发气体蒸汽(103),将含有甲醇的蒸汽(110)从所述至少部分闪发气体蒸汽中分离出来,并将所述含有甲醇的蒸汽(110)再循环至蒸馏部件(D)。技术领域
本发明涉及一种合成甲醇的方法和设备。具体来说,本发明公开了对甲醇设备的蒸馏部件的改进。xa0
背景技术
甲醇是由含有氢气和一氧化碳的合成气,在通常是200-300°C和40-150bar的高温高压下经催化反应制得的。反应的产物是一股被称为粗甲醇的物质,其必须经过蒸馏处理以获得精制的纯甲醇并分离出水和副产物。xa0一般而言,蒸馏部件会精制甲醇并分离出闪发气体、水、杂醇油和/或其他副产物。通常,将粗甲醇输送到顶部部件(如顶部柱)来分离气体和轻成分,获得稳定的粗甲醇;然后将该稳定的粗甲醇输送到精制部件来生产高纯度的甲醇。xa0图3给出了现有技术中一个典型的装置,其中粗甲醇1被输送到顶部部件T,获得稳定的粗甲醇2和闪发气体3;将所述甲醇2进一步输送到精制部件R,获得精制甲醇4和分离出的杂醇油5以及底部的水6。顶部部件和精制部件形成了蒸馏部件D。xa0顶部部件中分离出的闪发气体(蒸汽3)通常可在低于1bar的低压下获得,并且其在甲醇设备的前端被用作燃料气体或有时在喷灯中燃烧。然而,在如此低的压力下燃烧闪发气体,要求使用特别适合的低压燃烧器。xa0我们进行了持续的研究,目的是提高甲醇设备的生产能力,如在精制部件中获得的精制甲醇的比例。该精制部件是本方法中有用的产品,其既可以应用于新的设备也可以用于改装或加装已有的设备。xa0在已有或老设备的加装方面,出于经济原因,最好是避免对设备xa0前端的相应修改。在某些情况下,前端已经满负荷工作,则不能再进行加装。xa0
发明内容
解决本发明问题的方法是找到能够提高甲醇设备中精制甲醇的产量的有效途径。xa0支持本发明的基本构思是回收含有闪发气体蒸汽的甲醇。因此,本发明提供了一种合成甲醇的方法,其中在合成部件中生产粗甲醇,并在蒸馏部件中精制以获得精制甲醇、闪发气体蒸汽和副产物,该方法的特征在于:处理至少部分所述闪发气体蒸汽以将含有甲醇的蒸汽从闪发气体中分离出来,并将所述含有甲醇的蒸汽再循环至蒸馏部件以提高精制甲醇的产量。xa0根据本发明的一个方面,处理过的闪发气体蒸汽经过洗涤步骤,可以用在蒸馏部件中回收的水洗涤;甲醇的水溶液在所述洗涤步骤中获得,且所述溶液被再循环至蒸馏部件。xa0优选地,闪发气体在对流装置中洗涤,且在至少一根洗涤柱中洗涤,并在柱子的底部回收甲醇的水溶液,在其顶部回收可燃气体。所述可燃气体主要包括CO₂、H₂、CO和CH₄,其可以被用作燃料或输送到喷灯。xa0根据本发明的另一方面,在处理闪发气体以回收甲醇之前,即分离出前述的含有甲醇的蒸汽之前,提高闪发气体的压力。优选地,在喷射器中提高闪发气体的压力。在不同的具体实施方式中,所述喷射器的流动蒸汽是压力大于闪发气体压力的任何蒸汽;优选地,该流动蒸汽是来自于合成部件的净化气体或废气,或是在低压(2-20bar)或中压(20-60bar)下的蒸汽。xa0通常,蒸馏部件包括输入粗甲醇的顶部部件和输入从顶部部件获得的稳定粗甲醇的精制部件,在所述顶部部件中获得闪发气体蒸汽。根据本发明,如上述方式处理闪发气体蒸汽或至少其部分,获得含有xa0甲醇的蒸汽,通过将其与粗甲醇输入流混合或通过将其直接输入到顶部部件本身,将该含有甲醇的蒸汽逆向再循环至顶部部件。xa0举例而言,在本发明的一个优选具体实施方式中,将从顶部柱的顶端收集的闪发气体在对流洗涤柱中洗涤;在所述洗涤柱的顶端回收燃料气体,同时在相同柱子的底部回收甲醇的水溶液并再循环至顶部柱。根据本发明的上述方面,在闪发气体蒸汽进入洗涤柱之前,可以通过喷射器提高其压力,还可以在喷射器和洗涤柱之间设置冷凝器。xa0本发明进一步的目的是提供一种适合于实施上述方法的甲醇设备,其包括至少一个生产粗甲醇的合成部件和将粗甲醇处理成精制甲醇、同时获得闪发气体蒸汽和副产物的蒸馏部件,该设备的特征在于:其包括循环装置,该循环装置用于收集至少部分闪发气体蒸汽,以及适合于从收集的闪发气体蒸汽中分离出含有甲醇的蒸汽,并将所述含有甲醇的蒸汽再循环至蒸馏部件,从而提高精制甲醇的产率。xa0在一个优选的具体实施方式中,所述装置被设置为洗涤柱,优选输入水,更优选在对流装置中进行。xa0为了实施本发明方法的优选具体实施方式,还设置了喷射器来提高闪发气体蒸汽的压力,例如将闪发气体输入到所述洗涤柱中。所述喷射器中的流动蒸汽可以是任何合适的蒸汽,诸如净化气体,废气或蒸汽。如果使用蒸汽,优选在喷射器下游、洗涤柱上游设置冷凝器。xa0本发明的另一个目的是提供一种改装甲醇设备的方法。该设备包括至少一个生产粗甲醇的合成部件和将粗甲醇处理成精制甲醇,同时获得闪发气体蒸汽和副产物的蒸馏部件,该方法的特征在于:提供一种装置,其适合收集至少部分闪发气体蒸汽,并从所述闪发气体蒸汽中分离出含有甲醇的蒸汽,以及将所述含有甲醇的蒸汽再循环至所述蒸馏部件,从而提高精制甲醇的产量。根据需要还提供了相关的流水线。xa0主要优点是在仅提供相对简单且低价的设备的同时提高了精制xa0甲醇的产率,而不需要改进所谓的前端,即合成气压缩部件和合成部件。由于对前端的改进常常是很昂贵的,因此这是一项重要的优点。xa0在改装具有已经满负荷工作且不能再进行加装的前端的甲醇设备时,上述优点尤其明显。在此情况下,本发明提供了一种划算且容易的方式来提高精制甲醇的产量。xa0通常,精制甲醇的产量会提高1-2%;然而,根据环境条件会获得或多或少的提高。在某些情况下也能达到大约3%的提高。总体而言,本发明优选应用于中型或大型的设备。xa0另一项优点是释放到环境中的污染物质和CO₂非常少,这是由于闪发气体中含有的甲醇被再循环利用,而不是在喷灯中燃烧。xa0当闪发气体蒸汽的压力在含有甲醇的蒸汽分离之前提高时,就会有另一项优点,即燃料气体可以在压力大于现有技术中闪发气体的压力(<1bar)下使用;这意味着不需要特殊的低压燃烧器。xa0本发明的这些和其他优点将通过下面对优选而非限制性实施例的描述而更加显而易见。xa0
附图说明
图1为本发明第一个实施例的方法的简化图。xa0图2为本发明第二个实施例的方法的简化图;xa0图3给出了现有技术中一个典型的装置。xa0具体实施方式参照图1,在传统的甲醇合成部件(未示出)中获得粗甲醇101,将其输送到顶部部件T中,获得稳定的粗甲醇102和闪发气体蒸汽103。再将从顶部部件T中获得的稳定的粗甲醇102输送到精制部件R中,获得精制甲醇104和分离出的杂醇油105以及底部的水106。顶部部件T和精制部件R是甲醇设备的蒸馏部件D的一部分。xa0将闪发气体蒸汽103或其至少一部分输送到洗涤柱C,通过流动蒸汽107的推动经过喷射器E。洗涤柱C产生含有甲醇的蒸汽,在本实施例中为甲醇的水溶液110,其通过与粗蒸汽101混合而被再循环至顶xa0部部件T的入口。燃料气体109也在柱C的顶端被回收。xa0更具体而言,洗涤柱C优选是对流洗涤柱(吸附柱),其中输入的是水108,或从精制部件回收的同样的水106(或其一部分)。溶液110是在柱C的底部回收的,并通过泵或者有时可以通过静水头被再循环至顶部部件T。xa0喷射器E的流动蒸汽107是适合的蒸汽,例如在低压诸如2至20bar,或中压诸如20至60bar下的蒸汽。使用蒸汽的优点在于,喷射器E的输出(线111)的压缩蒸汽和其后在柱C顶端回收的燃料气体109均不会被流动蒸汽冲淡。xa0当流体107是低或中压蒸汽时,喷射器E的输出111优选在进入柱C之前被输送到冷凝器(未示出)中,以冷凝蒸汽并去除吸收的甲醇。xa0由于在蒸汽110中含有的甲醇的再循环,精制甲醇(流体104)的产率提高了几个百分点,通常为大约1-2%或更高。也可能需要稍稍提高顶部部件T的再沸功能。xa0还需要指出的是,燃料气体109可以在大于蒸汽103的压力下使用,这是由于通过喷射器E增大了压力。因此,燃料气体109不需要特殊的低压燃烧器。可以使用比现有技术中更简单更便宜的传统燃烧器。xa0在附图2的简化实施方式中,将蒸汽103直接输送到洗涤柱C,而不提高其压力。在给出的实施方式中,在精制部件R中回收的一部分底部的水106,形成了输送到洗涤柱C的水108,在柱C中形成的含有甲醇的蒸汽110直接再循环进入顶部部件T。xa0还需要指出的是,再循环流体110逆流入顶部部件T(图2)或直接流入所述顶部部件T(图3)是本发明方法的不同实施方式,其同样适用于在柱C中处理回收甲醇之前,闪发气体的压力提高或不提高的情况。xa0顶部部件T和精制部件R可以根据需要以例如一个或多个顶部/精制柱的方式实现。还需要指出,附图是简图,其没有显示出辅助装置,诸如阀门等,这些对于本领域技术人员是已知的。xa0本发明还涉及对现有技术的甲醇设备的改装方法。作为第一个例子,根据图3运行的设备可以改装成图1中的新设计,其提供至少一个洗涤柱C、提高闪发气体压力的喷射器E,以及将来自柱C底部的溶液再循环至顶部部件T的入口的流水线110。同样的设备还可以按照图2进行改装,其至少提供柱C和线110以将来自柱C的甲醇溶液再循环至顶部部件T。xa0以下给出具体的实施例。xa0实施例1下面的表1涉及一种图3中所示的现有技术方法。表2涉及按照图1的新设计改进的同样的方法,其中用来自于氢-回收单元膜的废气在喷射器E中将闪发气体103压缩成流动蒸汽107,在柱C中用水洗涤压缩气体111,回收与粗甲醇的输入流101一起再循环的含有甲醇的蒸汽110。xa0精制甲醇蒸汽104的摩尔流量是7903.9,而现有技术中蒸汽4的摩尔流量是7809,粗甲醇的输入相同。产率提高1.2%。xa0实施例2根据附图2中的设计改装图3中的现有技术的设备,用从精制柱的底部回收的水108洗涤闪发气体103。生产的精制甲醇从7809变为7895.9kg/s,增加了1.1%。xa0表1xa0蒸汽 xa0xa01 xa0xa02 xa0xa03 xa0xa04 xa0xa05 xa0xa06 水蒸汽分数(mol) xa0xa00.00 xa0xa00.00 xa0xa01.00 xa0xa00.00 xa0xa00.00 xa0xa00.00 温度(°C) xa0xa049.5 xa0xa086.3 xa0xa045.0 xa0xa045.0 xa0xa090.4 xa0xa0118.8 压力(barxa0abs) xa0xa06.21 xa0xa01.91 xa0xa01.26 xa0xa01.52 xa0xa01.84 xa0xa01.91 质量流量(kg/h) xa0xa0320504.3 xa0xa0309949.8 xa0xa010553.2 xa0xa0250214.7 xa0xa01014.9 xa0xa058676.9 摩尔流量(kmol/h) xa0xa011368.3 xa0xa011102.0 xa0xa0266.2 xa0xa07809.0 xa0xa035.0 xa0xa03256.4 成分(%mol湿物质) xa0xa0xa0xa0xa0xa0CO xa0xa0- xa0xa0- xa0xa00.020% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- CO₂xa0xa01.458% xa0xa0- xa0xa062.241% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- H₂xa0xa00.008% xa0xa0- xa0xa00.357% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- H₂O xa0xa028.771% xa0xa029.460% xa0xa00.021% xa0xa0- xa0xa041.283% xa0xa099.975% CH₄xa0xa00.003% xa0xa0- xa0xa00.118% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- Ar xa0xa00.001% xa0xa0- xa0xa00.052% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- N₂xa0xa00.006% xa0xa0- xa0xa00.239% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- CH₃OH xa0xa069.676% xa0xa070.492% xa0xa035.657% xa0xa099.999% xa0xa044.008% xa0xa00.022% 丙酮 xa0xa00.001% xa0xa0- xa0xa00.022% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- Dim-醚 xa0xa00.013% xa0xa0- xa0xa00.548% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- 乙醇 xa0xa00.032% xa0xa00.032% xa0xa0- xa0xa00.001% xa0xa09.955% xa0xa00.003% 1-丙醇 xa0xa00.015% xa0xa00.015% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa04.754% xa0xa0- M-甲酸盐 xa0xa00.017% xa0xa0- xa0xa00.724% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- 表2xa0xa0xa0蒸汽 xa0xa0101 xa0xa0102 xa0xa0103 xa0xa0104 xa0xa0105 xa0xa0106 xa0xa0水蒸汽分数xa0xa0(mole) xa0xa00.00 xa0xa00.00 xa0xa01.00 xa0xa00.00 xa0xa00.00 xa0xa00.00 xa0xa0温度(°C) xa0xa049.5 xa0xa086.8 xa0xa045.0 xa0xa045.0 xa0xa091.2 xa0xa0118.8 xa0xa0压力(barxa0abs) xa0xa06.21 xa0xa01.91 xa0xa01.26 xa0xa01.52 xa0xa01.84 xa0xa01.91 xa0xa0摩尔流量xa0xa0(kmol/h) xa0xa0320504.3 xa0xa0321621.7 xa0xa010617.6 xa0xa0253255.4 xa0xa0996.9 xa0xa067424.0 xa0xa0质量流量(kg/h) xa0xa011368.3 xa0xa011679.3 xa0xa0267.6 xa0xa07903.9 xa0xa035.0 xa0xa03742.6 xa0xa0成分(%molxa0xa0湿物质) xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0CO xa0xa0- xa0xa0- xa0xa00.027% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0CO₂xa0xa01.458% xa0xa0- xa0xa062.008% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0H₂xa0xa00.008% xa0xa0- xa0xa00.358% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0H₂O xa0xa028.771% xa0xa032.170% xa0xa00.023% xa0xa0- xa0xa044.996% xa0xa099.999% xa0xa0CH₄xa0xa00.003% xa0xa0- xa0xa00.118% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0Ar xa0xa00.001% xa0xa0- xa0xa00.052% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0N₂xa0xa00.006% xa0xa0- xa0xa00.238% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0CH₃OH xa0xa069.676% xa0xa067.785% xa0xa035.632% xa0xa099.999% xa0xa040.093% xa0xa00.001% xa0xa0丙酮 xa0xa00.001% xa0xa0- xa0xa00.029% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0Dim-醚 xa0xa00.013% xa0xa0- xa0xa00.581% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0乙醇 xa0xa00.032% xa0xa00.031% xa0xa0- xa0xa00.001% xa0xa010.140% xa0xa0- xa0xa01-丙醇 xa0xa00.015% xa0xa00.014% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa04.771% xa0xa0- xa0xa0M-甲酸盐 xa0xa00.017% xa0xa0- xa0xa00.932% xa0xa0- xa0xa0- xa0xa0-