用于冷却甲醇生产设备中的甲醇反应器流出物蒸气流的系统和方法与流程

1.本披露总体上涉及甲醇生产，尤其是小规模甲醇生产；更具体地，本披露涉及用于冷却甲醇生产设备中的甲醇反应器流出物蒸气流的系统和方法。
2.背景和现有技术
3.本领域技术人员早已已知通过含氢气和碳氧化物的合成气的催化转化来生产甲醇的方法。例如在ullmann's encyclopedia of industrial chemistry[乌尔曼工业化学百科全书],第六版,1998年电子发行,章节“甲醇”,子章节5.2“合成”中，描述了用于生产甲醇的各种基本方法。
[0004]
用于生产甲醇的两级方法例如从ep 0 790 226 b1中已知。甲醇在循环方法中生产，在该方法中首先将新鲜的和部分反应的合成气的混合物供应到水冷反应器中，并且然后供应到气冷反应器中，在每个反应器中合成气在铜基催化剂上转化为甲醇。通过冷却、冷凝并与含有待再循环的合成气组分像氢气(h2)和一氧化碳(co)的残余气相相分离，分离该方法中生产的甲醇。使残余气相作为冷却剂逆流地通过气冷反应器，并在将其引入到第一甲醇合成反应器中之前预热至220℃至280℃的温度。将待再循环的合成气的一部分作为吹扫流从该方法中移除以便防止惰性组分富集在合成循环内。要注意的是，这种甲醇合成设备设计的主要目标是例如5000公吨/天或甚至更多的高甲醇生产能力。
[0005]
一个历史趋势是世界规模的甲醇设备的产能被设计为更高的产能。从2000公吨/天转变到5000吨/天具有重大意义。当前的设计预期的产能最高达10,000吨/天。更高产能的设备具有相当大的优势，因为每单位生产能力的设备成本变得更便宜。典型的设备成本根据以下公式指数地变化：
[0006]
cost2＝cost1 x(尺寸2/尺寸1)
^
0.65。
[0007]
0.65的指数是典型的，但其他值也是可能的。取决于设备的类型和设备的尺寸范围，适当的指数会有所不同。然而，使用如所写的此公式表明，产能翻倍只会使成本增加1.57(＝2
^
0.65)。因此，在大产能下存在显著的规模经济，并且对于大产能设备，具有更多设备项目或更大设备尺寸的限制并不严重。相比之下，如果设备的设计产能较小，如1000、500、或甚至小于250吨/天，则设备项目的数量和那些项目的尺寸会严重影响甲醇生产成本。特别是与大设备对比，与冷却水冷却器相比，空气冷却器的购买成本高，而且占地面积要求高。考虑到这一点，设计人员不得不通过消除与系统整合的最昂贵的冷却单元来减少设备项目的数量。只需取消空气冷却器并使用合理的换热器设计即可使冷却器的入口气体温度达到120摄氏度(℃)或更高。此温度高于存在氯化物的冷却供水中工艺兼容的钢冶金通常允许的温度。此外，高金属表面温度可能导致冷却水处理化学品的分解并且在工艺侧引起腐蚀和/或在冷却水侧引起结垢。例如，当存在氯化物时，此类温度可能导致腐蚀以及在冷却器的冷却水侧的结垢。当使用不锈钢时，氯化物含量可能导致应力腐蚀开裂。使用较高等级的冶金或较低氯化物含量可以避免腐蚀问题，但然后设备或冷却水供应变得更昂贵。甚至在这种条件下，即使没有腐蚀，冷却水化学成分仍可能在交换器中导致结垢。
[0008]
在典型的甲醇方法中，尤其是在大产能(例如5000公吨/天)下，甲醇合成回路包括具有气冷反应器(gcr)和水冷反应器(wcr)的两级合成。级间冷凝是在水冷反应器(wcr)之后完成的，该水冷反应器带有换热器和空气冷却器，通向蒸气-液体分离器以去除冷凝产物。同样，在气冷反应器(gcr)的出口处，使用高温锅炉给水，然后是换热器、空气冷却器以及最后是冷却水冷却器。具有水冷反应器(wcr)的单级合成典型地包括换热器、空气冷却器、以及然后最后是冷却水冷却器。关键限制是在使用冷却水冷却器之前需要各种冷却步骤。为了在小产能设备中从具有高浓度一氧化碳(co)的常规合成气或者从二氧化碳(co2)和氢气的组合(co很少或没有)实现具成本效益的甲醇生产，具有最小化的设备数量是重要的。此外，基础设备的成本也必须最小化。
[0009]
因此，需要解决适用于小产能甲醇设备的冷却系统的现有技术中的上述技术缺陷。


技术实现要素：

[0010]
本披露寻求提供用于冷却小规模甲醇生产设备中甲醇反应器流出物蒸气流的系统和方法，在该甲醇生产设备中资本成本(投资成本)在决定整体经济方面占主导地位。本披露的目的在于提供至少部分地克服现有技术中遇到的问题的解决方案，并且提供一种改进的冷却系统，其中，在实例中，从传统的甲醇合成回路中取消主要的空气冷却器。使用再循环泵和喷雾装置将液体喷雾简单地添加到冷却器入口上，直接冷却进入的甲醇合成反应器流出物蒸气流，并且还冷却管板和其他金属表面，从而允许使用常规材料而没有腐蚀问题。本披露的目的通过所附独立权利要求中提供的解决方案来实现。本披露的有利的实施方式在从属权利要求中进一步限定。
[0011]
根据第一方面，本披露提供了一种用于冷却甲醇生产设备中甲醇合成反应器流出物蒸气流的冷却系统，其中该冷却系统与该甲醇生产设备整合，其中该冷却系统包括：
[0012]
冷却器，优选管壳式热交换器，包括用于冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流的冷却管、用于流体冷却介质通过的壳程、用于将冷却管与壳程分离的管板、以及接收来自换热器或来自甲醇生产设备的甲醇合成反应器的甲醇合成反应器流出物蒸气流的入口；和
[0013]
与喷雾装置连接的再循环泵，该喷雾装置被配置成将从甲醇合成回路接收的液体冷凝物喷雾到冷却器的管板上，这使得液体冷凝物能够与甲醇合成反应器流出物蒸气流直接接触并冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流。
[0014]
根据本披露的用于冷却甲醇生产设备中甲醇合成反应器流出物蒸气流的冷却系统使得在小产能设备中从具有高co含量的常规合成气或者从二氧化碳(co2)和氢气的组合(co很少或没有)实现具成本效益的甲醇生产。在典型的甲醇方法中，该冷却系统使得能够使用单个冷却器来冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流，而不是使用多个冷却系统，从而为小规模甲醇生产设备提供了经济优势。冷却系统在冷却器入口上使用具有低扬程要求的再循环泵直接冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流，并且还冷却管板和其他金属表面，从而允许使用常规材料而不会出现腐蚀问题，并避免入口温度高的问题。
[0015]
根据第二方面，本披露提供了一种用于冷却甲醇生产设备中甲醇合成反应器流出物蒸气流的方法，其中该方法包括以下步骤：
[0016]
使用冷却器的入口接收来自换热器或来自甲醇生产设备的甲醇合成反应器的甲
醇合成反应器流出物蒸气流，其中冷却器优选为管壳式换热器，并且包括用于冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流的冷却管、用于流体冷却介质通过的壳程、用于将冷却管与壳程分离的管板；和
[0017]
使用与喷雾装置连接的再循环泵将从甲醇合成回路接收的液体冷凝物喷雾到冷却器的管板上，这使得液体冷凝物能够与甲醇合成反应器流出物蒸气流直接接触并冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流。
[0018]
根据本披露的冷却甲醇生产设备中甲醇合成反应器流出物蒸气流的方法具有的优点在于该方法使得在小产能设备中从常规合成气或者从二氧化碳(co2)和氢气的组合实现具成本效益的甲醇生产。该方法能够在冷却器入口上使用具有低扬程要求的再循环泵用简单的液体喷雾直接冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流，并且还冷却管板和其他金属表面，从而允许使用常规材料而没有问题，并且避免了入口温度高的问题。
[0019]
本披露的实施例消除了用于冷却甲醇生产设备中甲醇合成反应器流出物蒸气流的现有已知方法中的上述缺点。根据本披露的实施例的优点是这些实施例使得用冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流的单个冷却器代替典型甲醇方法中使用的多个冷却系统在小产能设备中从常规合成气或者从co2和氢气的组合实现具成本效益的甲醇生产，从而为小规模甲醇生产设施提供经济优势。冷却系统通过与冷却的液体冷凝物直接接触来冷却蒸气流，从而避免了更高的温度，高温会为甲醇合成回路的冷却器中的材料和冷却水化学品带来问题。
[0020]
通过结合随后所附的权利要求解释的附图及示例性实施例的详细描述，本披露的另外的方面、优点、特征和目标变得明显。应认识到，在不偏离如由所附权利要求限定的本披露的范围的情况下，本披露的特征可以以各种组合进行组合。
附图说明
[0021]
当结合附图进行阅读时，更好地理解以上发明内容以及以下对示例性实施例的详细描述。为了说明本披露内容，在附图中示出了本披露内容的示例性构造。但是，本披露不并限于本文中披露的具体方法和手段。此外，本领域技术人员应当理解，附图并没有按比例绘制。在可能的情况下，相同的元件由相同的数字表示。现将参照以下图，仅以举例的方式，对本披露的实施例进行描述，在这些图中：
[0022]
图1是用于甲醇生产的根据现有技术的单级甲醇合成系统的示意图，其具有水冷反应器(wcr)而没有空气冷却器；
[0023]
图2是本发明实施例的示意图，包括根据本披露实施例的与甲醇生产设备整合的用于冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流的冷却系统；
[0024]
图3是本发明实施例的示意图，包括与甲醇生产设备冷却器整合的冷却系统，该冷却器包括根据本披露实施例的冷却器中的整合蒸气-液体分离器。
具体实施方式
[0025]
以下具体实施方式说明本披露的实施例以及可以实施其的方式。尽管已披露了进行本披露的一些模式，但本领域技术人员将认识到，其他用于进行或实践本披露的实施例也是可能的。
[0026]
根据第一方面，本披露提供了一种用于冷却甲醇生产设备中甲醇合成反应器流出物蒸气流的冷却系统，其中该冷却系统与该甲醇生产设备整合，其中该冷却系统包括：冷却器，优选管壳式热交换器，包括用于冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流的冷却管、用于流体冷却介质通过的壳程、用于将冷却管与壳程分离的管板、以及接收来自换热器或来自甲醇生产设备的甲醇合成反应器的甲醇合成反应器流出物蒸气流的入口；和与喷雾装置连接的再循环泵，该喷雾装置被配置成将从甲醇合成回路接收的液体冷凝物喷雾到冷却器的管板上，这使得液体冷凝物能够与甲醇合成反应器流出物蒸气流直接接触并冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流。
[0027]
根据本披露的用于冷却甲醇生产设备中的甲醇合成反应器流出物蒸气流的根据本发明方面的冷却系统使得在小产能设备中从包含co和少量或不含co2的常规合成气或者从二氧化碳(co2)和氢气的组合实现具成本效益的甲醇生产。在典型的甲醇方法中，该冷却系统使得能够使用单个冷却器来冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流，而不是使用多个冷却系统，从而为小规模甲醇生产设备提供了经济优势。冷却系统在冷却器入口处使用具有低扬程要求的再循环泵用简单的液体喷雾直接冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流。冷却系统还冷却管板和其他金属表面，从而允许使用常规材料而没有问题并且避免入口温度高的问题。再循环泵是具有低扬程要求的小泵，其进一步降低了冷却系统的成本。
[0028]
任选地，根据本发明的方面，液体冷凝物喷雾使冷却器的金属表面冷却。金属表面的冷却放宽了材料的限制并且提高了冷却器的效率。
[0029]
任选地，根据本发明的方面，液体冷凝物包含稳定的粗甲醇、产物甲醇、或从甲醇合成回路获得的废水。包含稳定的粗甲醇、产物甲醇、或从甲醇合成回路获得的废水的液体冷凝物被冷却并且在没有额外的冷却设备，例如单独的空气冷却器的情况下直接用于冷却甲醇反应器流出物蒸气流。
[0030]
任选地，根据本发明的方面，液体冷凝物被冷却至低于约50℃、更优选低于约40℃的温度。实验和/或计算数据表明，该温度允许甲醇合成反应器中产生的大部分粗甲醇安全可靠地冷凝，同时将能量需求保持在可容忍的水平。
[0031]
任选地，根据本发明的方面，喷雾装置布置在冷却器的入口处。这允许液体冷凝物与甲醇合成反应器流出物蒸气流直接接触，并因此非常有效地冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流。
[0032]
任选地，根据本发明的方面，喷雾的液体冷凝物和甲醇合成反应器流出物蒸气的混合物温度低于约100℃、优选低于约90℃。通过将混合物温度降低至这些上限值以下，可以有效防止冷却器内部构件和下游设备的腐蚀，尤其是当存在氯化物时。
[0033]
任选地，根据本发明的方面的冷却系统还包括蒸气-液体分离器，用于从冷却的甲醇合成反应器流出物蒸气流中分离液体冷凝物流和残余气体流。包含在液体冷凝物流中的粗甲醇是与水和杂质混合的粗甲醇产物。残留气体是未反应的合成气，可能包含一氧化碳(co)、甲烷、乙烷、和二甲醚。
[0034]
任选地，根据本发明的方面，冷却器包括整合的蒸气-液体分离器，用于从冷却的甲醇合成反应器流出物蒸气流中分离液体冷凝物流和残余气体流。这种配置对小产能设备有优势，因为蒸气-液体分离器作为单独的设备位置也被取消。
[0035]
任选地，根据本发明的方面，冷却系统不包括空气冷却器。由于甲醇合成反应器流
出物蒸气流的冷却是通过根据本发明的冷却系统实现的，包括将液体冷凝物喷雾到冷却器的管板上，因此可以省略昂贵的空气冷却器。
[0036]
根据第二方面，本披露提供了一种用于冷却甲醇生产设备中甲醇合成反应器流出物蒸气流的方法，其中该方法包括以下步骤：使用冷却器的入口接收来自换热器或来自甲醇生产设备的甲醇合成反应器的甲醇合成反应器流出物蒸气流，其中冷却器优选为管壳式换热器，并且包括用于冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流的冷却管、用于流体冷却介质通过的壳程、用于将冷却管与壳程分离的管板；和使用与喷雾装置连接的再循环泵将从甲醇合成回路接收的液体冷凝物喷雾到冷却器的管板上，这使得液体冷凝物能够与甲醇合成反应器流出物蒸气流直接接触并冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流。
[0037]
任选地，根据本发明的方面，液体冷凝物喷雾使冷却器的金属表面冷却。金属表面的冷却放宽了材料的限制并且提高了冷却器的效率。
[0038]
任选地，根据本发明的方面，液体冷凝物包含稳定的粗甲醇、产物甲醇、或从甲醇合成回路获得的废水。包含稳定的粗甲醇、产物甲醇、或从甲醇合成回路获得的废水的液体冷凝物被冷却并且在没有额外的冷却设备，例如空气冷却器的情况下直接使用。
[0039]
任选地，根据本发明的方面，液体冷凝物被冷却至低于约50℃、更优选低于约40℃的温度。实验和/或计算数据表明，该温度允许甲醇合成反应器中产生的大部分粗甲醇安全可靠地冷凝，同时将能量需求保持在可容忍的水平。
[0040]
任选地，根据本发明的方面，喷雾装置布置在冷却器的入口处。这允许液体冷凝物与甲醇合成反应器流出物蒸气流直接接触，并因此非常有效地冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流。
[0041]
任选地，根据本发明的方面，液体冷凝物和甲醇合成反应器流出物蒸气的混合物温度低于约100℃、优选低于约90℃。通过将混合物温度降低至这些上限值以下，可以有效防止冷却器内部构件和下游设备的腐蚀，尤其是当存在氯化物时。
[0042]
任选地，根据本发明的方面，该方法包括将液体冷凝物流和残余气体流与冷却的甲醇合成反应器流出物蒸气流分离。这种配置对小产能设备有优势，因为蒸气-液体分离器作为单独的设备位置也被取消。液体冷凝物流包含与水和杂质混合的粗甲醇产物。残余气体是未反应的合成气，可能包含氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、和二甲醚。
[0043]
任选地，根据本发明的方面，该方法包括将液体冷凝物流和残余气体流与冷却的甲醇合成反应器流出物蒸气流分离。蒸气-液体分离器在冷却器中的这种整合对于小产能设备具有优势，因为蒸气-液体分离器作为单独的设备位置也被取消。
[0044]
实例实施例说明了250吨/天产能的甲醇设备的原理。使用自热式重整炉(atr)生产合成气。化学计量数sn等于2.65，再循环比率rr等于2.1。该规模的粗甲醇产量是14.6吨/小时(t/h)。基本情况是换热器的出口约为117摄氏度(℃)，总体积流量为1830立方米/小时(m3/h)。高温将导致冷却器的冷却水侧出现问题。使用再循环泵(连接到作为喷射装置的喷嘴，其以40t/h的量喷入冷却器入口)实现再循环流动，将蒸汽入口温度降低到100℃以下，从而放松了对材料的限制。结果还降低了冷却器入口流的体积流速。
[0045][0046]
与取消空气冷却器相比，具有低扬程要求的40t/h泵是小型设备。冷却器具有与前述相同的职责。随着入口温度的降低，由于对数平均温差(lmtd)降低，所需面积将增加。然而，较低的交换器压降导致压缩成本的节省。100t/h泵是更重要的设备项目，但仍然比取消空气冷却器有利。
[0047]
本披露的实施例基本上消除或至少部分地解决了现有技术中的上述技术缺点，提供了一种用于冷却小规模甲醇生产设备中的甲醇反应器流出物蒸气流的系统和方法，其中资本成本在决定总体经济性中占主导地位。
[0048]
附图详细描述
[0049]
图1是根据现有技术的用于甲醇生产的单级甲醇合成系统100的示意图，但没有空气冷却器。单级甲醇合成系统100包括汽鼓(steam drum)102、水冷甲醇合成反应器104、甲醇换热器(热交换器)108、最后的冷却器110、甲醇分离器112、再循环气体压缩机116、以及合成气压缩机118。液态水从汽鼓102向下流动到水冷甲醇反应器104的冷却夹套中。来自反应的热量使部分水沸腾。来自水冷甲醇反应器的蒸气-液体混合物返回到汽鼓102中以分离蒸气和液体。蒸汽离开汽鼓102并且液体保留在汽鼓102中进行额外的冷却。来自水冷甲醇合成反应器104的甲醇反应产物在通过甲醇换热器108之后进入最后的冷却器110中进行冷却。最终冷却器110包括冷却水供应(cws)和冷却水返回(cwr)，用于冷却来自水冷甲醇合成反应器104的反应产物。来自最后的冷却器110的冷却的甲醇反应产物进入甲醇分离器112中，其中粗甲醇作为液体与未冷凝蒸气(残余蒸气或气体)分离。在分离粗甲醇后，来自甲醇分离器112的未冷凝蒸气的第一部分变成吹扫气体并直接用作燃料，例如在合成气生产设备中。使用再循环气体压缩机116压缩未冷凝蒸气的剩余部分用于再循环。吹扫气体和再循环气体包含未反应的气体以及气体产物如氢气、一氧化碳(co)、二氧化碳(co2)、甲烷、乙烷、和二甲醚。由co2和/或co以及还有氢气构成的补充气体用合成气压缩机118压缩并与再循环气体混合并且通过甲醇换热器108供应到水冷甲醇合成反应器104中。
[0050]
图1的流程图中空气冷却器的省略可能导致到冷却器108中的入口气体的温度为120℃或更高。此温度高于存在氯化物的冷却供水中工艺兼容的钢冶金通常允许的温度。此外，高金属表面温度可能导致冷却水处理化学品的分解并且在工艺侧引起腐蚀和/或在冷却水侧引起结垢。例如，当存在氯化物时，此类温度可能导致腐蚀以及在冷却器的冷却水侧的结垢。当使用不锈钢时，氯化物含量可能导致应力腐蚀开裂。使用较高等级的冶金或较低氯化物含量可以避免腐蚀问题，但然后设备或冷却水供应变得更昂贵。甚至在这种条件下，即使没有腐蚀，冷却水化学成分仍可能在交换器中导致结垢。
[0051]
图2是根据本披露实施例的冷却系统200的示意图，该冷却系统与用于冷却甲醇合成反应器流出物蒸气流的甲醇生产设备整合。冷却系统200包括冷却器202、蒸气-液体分离器204、再循环泵206。冷却器202接收来自甲醇换热器或甲醇生产设备的甲醇合成反应器的
甲醇反应器流出物蒸气流。冷却器202包括用于冷却来自甲醇换热器或甲醇反应器的甲醇反应器流出物蒸气流的冷却水供应(cws)和冷却水返回(cwr)。来自冷却器202的冷却的甲醇合成反应器流出物蒸气流被导入液体-蒸气分离器204中，其中粗甲醇和未冷凝蒸气(残余蒸气或气体)被分离。在分离粗甲醇后，来自蒸气-液体分离器204的未冷凝蒸气的第一部分变成吹扫气体并直接用作燃料，例如在合成气生产设备中，并且未冷凝蒸气的剩余部分使用再循环气体压缩机压缩并用作再循环气体。吹扫气体包含未反应的气体以及气体产物如氢气、一氧化碳(co)、二氧化碳(co2)、甲烷、乙烷、和二甲醚。来自液体-蒸气分离器204的粗甲醇的一部分通过再循环泵206再循环并且借助于喷雾装置(例如喷嘴)喷雾回到冷却入口和冷却器202的管板上。再循环的粗甲醇具有直接接触冷却进入的甲醇反应器流出物蒸气流的效果。
[0052]
图3是根据本披露实施例的与甲醇生产设备冷却器整合的冷却系统300的示意图，该冷却系统包括冷却器302中的整合的蒸气-液体分离器304。冷却系统300包括冷却器302中的整合的蒸气-液体分离器304以及再循环泵306。冷却器302接收来自甲醇换热器或甲醇生产设备的甲醇合成反应器的甲醇反应器流出物蒸气流。冷却器302包括用于冷却甲醇反应器流出物蒸气流的冷却水供应(cws)和冷却水返回(cwr)。冷却器302中的整合的蒸气-液体分离器304被配置成将粗甲醇和未冷凝蒸气(残余蒸气或气体)与冷却的甲醇合成反应器流出物蒸气流分离。来自整合的蒸气-液体分离器304的未冷凝蒸气的第一部分变成吹扫气体并直接用作燃料，例如在合成气生产设备中，并且剩余部分使用再循环气体压缩机压缩并用作再循环气体。未冷凝蒸气包含未反应的气体以及气体产物如氢气、一氧化碳(co)、二氧化碳(co2)、甲烷、乙烷、和二甲醚。来自整合的蒸气-液体分离器304的粗甲醇的一部分通过再循环泵306再循环并且借助于喷雾装置(例如喷嘴)喷雾回到冷却入口和冷却器302的管板上。再循环的粗甲醇具有直接接触冷却进入的甲醇反应器流出物蒸气流的效果。
[0053]
在不偏离如由所附权利要求限定的本披露的范围的情况下，可以对前文描述的本披露的实施例作出修改。如“包括”、“包含”、“并入”、“具有”、“是”的用来对本披露进行描述并要求保护的表述旨在以非排他性的方式进行解释，即允许还存在未明确描述的项目、组分或元件。提及单数也解释为涉及复数。
[0054]
附图标记清单
[0055]
100-单级甲醇合成系统
[0056]
102-汽鼓
[0057]
104-水冷甲醇合成反应器
[0058]
108-甲醇换热器
[0059]
110-最后的冷却器
[0060]
112-甲醇分离器
[0061]
116-再循环气体压缩机
[0062]
118-合成气压缩机
[0063]
200-冷却系统
[0064]
202-冷却器
[0065]
204-蒸气-液体分离器
[0066]
206-再循环泵
[0067]
300-冷却系统
[0068]
302-冷却器
[0069]
304-整合的蒸气-液体分离器
[0070]
306-再循环泵

技术特征：
1.一种冷却系统(200，300)，用于冷却甲醇生产设备中甲醇合成反应器流出物蒸气流，其中，该冷却系统(200，300)与该甲醇生产设备整合，其中该冷却系统(200，300)包括：冷却器(202，302)，优选管壳式热交换器，包括用于冷却该甲醇合成反应器流出物蒸气流的冷却管、用于流体冷却介质通过的壳程、用于将这些冷却管与该壳程分离的管板、以及接收来自换热器或来自该甲醇生产设备的甲醇合成反应器的该甲醇合成反应器流出物蒸气流的入口；和与喷雾装置连接的再循环泵(206，306)，该喷雾装置被配置成将从甲醇合成回路接收的液体冷凝物喷雾到该冷却器(202，302)的管板上，这使得该液体冷凝物能够与该甲醇合成反应器流出物蒸气流直接接触并冷却该甲醇合成反应器流出物蒸气流。2.根据权利要求1所述的冷却系统(200，300)，其中，该液体冷凝物喷雾使该冷却器(202，302)的金属表面冷却。3.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(200，300)，其中，该液体冷凝物包含稳定的粗甲醇、产物甲醇、或从该甲醇合成回路获得的废水。4.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(200，300)，其中，该液体冷凝物被冷却至低于约50℃、更优选低于约40℃的温度。5.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(200，300)，其中，该喷雾装置布置在该冷却器(202，302)的入口处。6.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(200，300)，其中，喷雾的液体冷凝物和甲醇合成反应器流出物蒸气的混合物温度低于约100℃、优选低于约90℃。7.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(200，300)，其中，该冷却系统(200，300)还包括蒸气-液体分离器(204，304)，用于从冷却的甲醇合成反应器流出物蒸气流中分离液体冷凝物流和残余气体流。8.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(200，300)，其中，该冷却器(202，302)包括整合的蒸气-液体分离器(304)，用于从该冷却的甲醇合成反应器流出物蒸气流中分离液体冷凝物流和残余气体流。9.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(200，300)，其中，该冷却系统不包括空气冷却器。10.一种用于冷却甲醇生产设备中甲醇合成反应器流出物蒸气流的方法，其中，该方法包括以下步骤：使用冷却器(202，302)的入口接收来自换热器或来自该甲醇生产设备的甲醇合成反应器的甲醇合成反应器流出物蒸气流，其中该冷却器优选为管壳式换热器，并且包括用于冷却该甲醇反应器流出物蒸气流的冷却管、用于流体冷却介质通过的壳程、用于将这些冷却管与该壳程分离的管板；和使用与喷雾装置连接的再循环泵(306，406)将从甲醇合成回路接收的液体冷凝物喷雾到该冷却器(202，302)的管板上，这使得该液体冷凝物能够与该甲醇合成反应器流出物蒸气流直接接触并冷却该甲醇合成反应器流出物蒸气流。11.根据权利要求10所述的方法，其中，该液体冷凝物喷雾使该冷却器(202，302)的金属表面冷却。12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，该液体冷凝物包含稳定的粗甲醇、产物甲
醇、或从该甲醇合成回路获得的废水。13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，该液体冷凝物被冷却至低于约50℃、更优选低于约40℃的温度。14.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，其中，该喷雾装置布置在该冷却器(202，302)的入口处。15.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，其中，喷雾的液体冷凝物和甲醇合成反应器流出物蒸气的混合物温度低于约100℃、优选低于约90℃。16.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法包括使用蒸气-液体分离器(204，304)，将液体冷凝物流和残余气体流与该冷却的甲醇合成反应器流出物蒸气流分离。17.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法包括在该冷却器(202，302)中整合蒸气-液体分离器(304)，用于从该冷却的甲醇合成反应器流出物蒸气流中分离液体冷凝物流和残余气体流。18.根据权利要求16或17中任一项所述的方法，其中，该方法包括将该液体冷凝物流的一部分再循环至该喷雾装置，并且将该残余气体流的至少一部分作为吹扫流排出。

技术总结
提供了一种用于冷却甲醇生产设备中甲醇合成反应器流出物蒸气流的方法，其中该方法包括以下步骤：使用冷却器(202，302)的入口接收来自换热器或甲醇生产设备的甲醇合成反应器的甲醇合成反应器流出物蒸气流；和使用与喷雾装置连接的再循环泵(206，306)将从甲醇合成回路接收的液体冷凝物喷雾到该冷却器(202，302)的管板上，这使得该液体冷凝物能够与该甲醇合成反应器流出物蒸气流直接接触并冷却该甲醇合成反应器流出物蒸气流。合成反应器流出物蒸气流。合成反应器流出物蒸气流。


技术研发人员：布莱斯
受保护的技术使用者：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司
技术研发日：2023.01.13
技术公布日：2023/8/24