專利名稱：一種可調(diào)節(jié)合成回路循環(huán)比的防喘振壓縮循環(huán)裝置及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工能源工程技術(shù)領(lǐng)域的化工合成管路和設(shè)備，尤其涉及一種可調(diào)節(jié)合成回路循環(huán)比的防喘振壓縮循環(huán)裝置及工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代化工及能源動力工程中，離心壓縮機(jī)得到廣泛應(yīng)用，在大型甲醇或氨合成中，透平壓縮機(jī)設(shè)計中通常有低壓氣經(jīng)壓縮段達(dá)到合成壓力和循環(huán)段將合成后的較低壓力氣循環(huán)升壓到合成進(jìn)口壓力，當(dāng)合成氣壓縮比高時，壓縮機(jī)可是有多段而逐級壓縮和升壓，當(dāng)與循環(huán)機(jī)段分開時也分別稱壓縮機(jī)和循環(huán)機(jī)，一般二者同軸用同一臺透平機(jī)驅(qū)動，故本發(fā)明以下統(tǒng)稱壓縮段和循環(huán)段。在現(xiàn)有國內(nèi)外透平壓縮機(jī)設(shè)計中，通常將合成氣和循環(huán)氣先在進(jìn)循環(huán)段前氣缸內(nèi)混合。實際工業(yè)生產(chǎn)中往往需要在低負(fù)荷下運(yùn)行或循環(huán)比作較大的調(diào)節(jié)，但離心壓縮機(jī)設(shè)計制造后其壓縮氣量需在規(guī)定的范圍內(nèi)，圖1是透平壓縮機(jī)的特性曲線，由圖1可見在不同轉(zhuǎn)速下，其壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行范圍的最小流量限是喘振線，當(dāng)流量小于喘振線時就會發(fā)生喘振，喘振流量一般為正常流量的70%，通常將喘振線右移5 10%作防護(hù)曲線。例如圖1中當(dāng)循環(huán)機(jī)轉(zhuǎn)速為100%時，設(shè)計進(jìn)循環(huán)機(jī)氣量為5300m3/h，當(dāng)這一轉(zhuǎn)速下流量降到4000m3/h，即設(shè)計氣量為75%時，雖然對應(yīng)的主軸功率也下降lOOKw，但已在防護(hù)線左側(cè)，會產(chǎn)生喘振。當(dāng)流量小于防護(hù)曲線流量時，一般采用旁路回流或放空的辦法防止喘振。例如圖2是現(xiàn)有技術(shù)中常用的透平壓縮機(jī)防喘振的壓縮機(jī)或循環(huán)機(jī)管路圖，在生產(chǎn)操作中當(dāng)壓縮氣量小于喘振線時，如圖2所示用分流器S3分流循環(huán)機(jī)T2出口的循環(huán)氣Q11，部分循環(huán)氣Q14經(jīng)旁路閥V22、與原料氣Ql匯合回流至循環(huán)機(jī)T2進(jìn)口，保持壓縮氣量大于喘振氣量，或者對于像空氣、CO2等價格不大的氣體，不經(jīng)回路而是打開放空閥V32，將防喘振而增加的部分氣量經(jīng)放空管放空，其余氣量去合成。但采用上述旁路回流的防喘振辦法，都會造成壓縮機(jī)旁路回流所需的壓縮功耗。當(dāng)合成回路循環(huán)氣量和新鮮合成氣量之比(簡稱循環(huán)比)需做較大范圍時，造成的能量損失和設(shè)備投資更大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)浪費(fèi)能量和氣量不能大幅變化的缺陷，提供一種可大范圍調(diào)節(jié)合成回路循環(huán)比的防喘振壓縮循環(huán)裝置及工藝?！N可調(diào)節(jié)合成回路循環(huán)比的防喘振壓縮循環(huán)裝置，包括壓縮機(jī)、分流器、循環(huán)段出口混合器、合成反應(yīng)器、反應(yīng)氣分離器、弛放氣分離器、循環(huán)段進(jìn)口混合器和循環(huán)機(jī)，所述的分流器的出口設(shè)有二個，即第一出口和第二出口，所述的循環(huán)段進(jìn)口混合器和循環(huán)段出口混合器的進(jìn)口均設(shè)有二個，即第一進(jìn)口和第二進(jìn)口。所述的壓縮機(jī)出口與分流器的進(jìn)口連接，所述的分流器的第一出口與循環(huán)段出口混合器的第一進(jìn)口連接，所述的循環(huán)段出口混合器的出口與合成反應(yīng)器、反應(yīng)氣分離器、弛放氣分離器依次連接，弛放氣分離器的出口與循環(huán)段進(jìn)口混合器的第一進(jìn)口連接，循環(huán)段進(jìn)口混合器的第二進(jìn)口與分流器的第二出口連接，循環(huán)段進(jìn)口混合器的出口與循環(huán)機(jī)進(jìn)口連接，循環(huán)機(jī)出口連接至循環(huán)段出口混合器的第二進(jìn)口。作為一種優(yōu)選方案，所述的分流器與循環(huán)段出口混合器之間設(shè)有第一調(diào)節(jié)閥，所述的分流器與循環(huán)段進(jìn)口混合器之間設(shè)有第二調(diào)節(jié)閥，用以調(diào)節(jié)合成回路循環(huán)比。所述的反應(yīng)氣分離器外接放液閥，所述的弛放氣分離器外接放空閥。當(dāng)壓縮機(jī)和循環(huán)機(jī)由同一電動機(jī)或蒸汽透平機(jī)帶動連在一機(jī)時，又稱壓縮機(jī)的壓縮段和循環(huán)段，循環(huán)段出口壓力和進(jìn)口壓力差一般為0.1 1.5Mpa。利用上述防喘振壓縮循環(huán)裝置對合成回路循環(huán)比進(jìn)行調(diào)節(jié)的工藝，經(jīng)壓縮后的新鮮氣與循環(huán)氣混合后進(jìn)反應(yīng)系統(tǒng)，所述的新鮮氣部分或全部在循環(huán)機(jī)進(jìn)口前端或循環(huán)機(jī)出口后端與循環(huán)氣混合，通過將第一調(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥全部開啟或開啟其中之一，控制全部新鮮氣或部分新鮮氣與循環(huán)氣的混合比例，具體如下:當(dāng)?shù)谝徽{(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥均開啟時，新鮮氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入分流器，出分流器的新鮮氣分為二股，一股從分流器的第一出口經(jīng)第一調(diào)節(jié)閥進(jìn)循環(huán)段出口混合器，與來自循環(huán)機(jī)出口的循環(huán)機(jī)出口氣混合成入塔氣去合成反應(yīng)器；另一股新鮮氣從分流器的第二出口經(jīng)第二調(diào)節(jié)閥進(jìn)循環(huán)段進(jìn)口混合器，與來自弛放氣分離器的循環(huán)氣混合成循環(huán)機(jī)進(jìn)口氣進(jìn)入循環(huán)機(jī)，經(jīng)循環(huán)機(jī)加壓成循環(huán)機(jī)出口氣。出合成反應(yīng)器的反應(yīng)氣進(jìn)入反應(yīng)氣分離器，部分產(chǎn)品經(jīng)放液閥排出，其余氣體作為弛放氣去弛放氣分離器，部分弛放氣經(jīng)放空閥放空，其余弛放氣作為循環(huán)氣去循環(huán)段進(jìn)口混合器與部分新鮮氣混合。當(dāng)?shù)诙{(diào)節(jié)閥關(guān)閉、第一調(diào)節(jié)閥開啟時，來自壓縮機(jī)出口的全部新鮮氣和來自循環(huán)機(jī)出口的循環(huán)機(jī)出口氣經(jīng)循環(huán)段出口混合器形成入塔氣去合成反應(yīng)器。當(dāng)?shù)诙{(diào)節(jié)閥開啟、第一調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時，來自壓縮機(jī)出口的全部新鮮氣和來自弛放氣分離器的循環(huán)氣經(jīng)循環(huán)段進(jìn)口混合器混合成循環(huán)機(jī)入口氣，再經(jīng)循環(huán)機(jī)加壓成循環(huán)機(jī)出口氣，去循環(huán)段出口混合器。本發(fā)明的防喘振壓縮循環(huán)裝置通過將全部或部分合成氣與循環(huán)氣在循環(huán)機(jī)進(jìn)口端或者出口端進(jìn)行缸外混合，可大幅調(diào)節(jié)合成回路循環(huán)比，與已有技術(shù)相比具有重大的有益效果:1.可大幅調(diào)節(jié)生產(chǎn)負(fù)荷，當(dāng)氣化爐等前工段故障原料氣不足大幅減小時，可由塔后混合改為全部或部分新鮮氣與循環(huán)氣在塔前混合，以防止循環(huán)氣量減小引起喘振；2.當(dāng)新鮮氣量大幅增加時，可增加缸后混合氣量，避免缸前混合使循環(huán)機(jī)超過設(shè)計能力，超負(fù)荷運(yùn)行；3.可大幅調(diào)節(jié)合成回路的循環(huán)比，降低進(jìn)合成塔氣量，大幅提高出合成產(chǎn)物含量，提高醇凈值或氨凈值；4.降低循環(huán)比后不會由壓縮循環(huán)機(jī)的氣量大幅減少而引起喘振，影響安全生產(chǎn)；5.與采用現(xiàn)有技術(shù)旁路回流或放空的辦法防止喘振相比，節(jié)約了作無用功的電耗達(dá)到顯著的節(jié)能效果；6.缸外混合可降低壓縮機(jī)氣溫，例如當(dāng)合成氣由2.9MPa壓縮到8.5MPa時，氣溫由30°C增高到170°C，需設(shè)空冷和水冷降溫，否則輸氣量降低，增加能耗，若與循環(huán)氣混合 降溫，會增加合成進(jìn)塔氣中產(chǎn)物含量，減少產(chǎn)量。


圖1是透平壓縮機(jī)的性能曲線。圖2是現(xiàn)有技術(shù)透平壓縮機(jī)防喘振的壓縮循環(huán)機(jī)管路3是本發(fā)明的可大幅調(diào)節(jié)循環(huán)比的防喘振壓縮循環(huán)裝置的管路圖。附圖標(biāo)記說明:Tl-壓縮機(jī)T2-循環(huán)機(jī)S1-分流器S2-循環(huán)段進(jìn)口混合器S3-循環(huán)段出口混合器S4-反應(yīng)氣氣液分離器S5-弛放氣分離器R-合成反應(yīng)器Vl-第一調(diào)節(jié)閥V2-第二調(diào)節(jié)閥V3-放液閥V4-放空閥；Ql-新鮮氣Q2、Q3_部分新鮮氣Q4-循環(huán)氣Q5-循環(huán)機(jī)進(jìn)口氣Q6-入塔氣Q7-反應(yīng)氣Q8-分離產(chǎn)品Q9-分離后反應(yīng)氣QlO-放空氣Qll-循環(huán)機(jī)出口氣。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖3對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說明。實施例1如圖3所示的可調(diào)節(jié)合成回路循環(huán)比的防喘振壓縮循環(huán)裝置，包括壓縮機(jī)Tl、分流器S1、循環(huán)段出口混合器S3、合成反應(yīng)器R、反應(yīng)氣氣液分離器S4、弛放氣分離器S5、循環(huán)段進(jìn)口混合器S2和循環(huán)機(jī)T2，所述的分流器SI的出口設(shè)有二個，即第一出口和第二出口，所述的循環(huán)段進(jìn)口混合器S2和循環(huán)段出口混合器S3的進(jìn)口均各設(shè)有二個，即第一進(jìn)口和
第二進(jìn)口。壓縮機(jī)Tl的出口與分流器SI的進(jìn)口連接，分流器SI的第一出口與循環(huán)段出口混合器S3的第一進(jìn)口連接，所述的循環(huán)段出口混合器S3的出口與合成反應(yīng)器R、反應(yīng)氣氣液分離器S4、弛放氣分離器S5依次連接，弛放氣分離S5器的出口與循環(huán)段進(jìn)口混合器S2的第一進(jìn)口連接，循環(huán)段進(jìn)口混合器S2的第二進(jìn)口與分流器SI的第二出口連接，循環(huán)段進(jìn)口混合器S2的出口與循環(huán)機(jī)T2進(jìn)口連接，循環(huán)機(jī)T2出口連接至循環(huán)段出口混合器S3的第二進(jìn)口。所述的分流器SI與循環(huán)段出口混合器S3之間設(shè)有第一調(diào)節(jié)閥VI，所述的分流器SI與循環(huán)段進(jìn)口混合器S2之間設(shè)有第二調(diào)節(jié)閥V2，用以調(diào)節(jié)合成回路循環(huán)比。所述的反應(yīng)氣氣液分離器S4外接放液閥V3，所述的弛放氣分離器S5外接放空閥V4。當(dāng)壓縮機(jī)Tl和循環(huán)機(jī)T2由同一電動機(jī)或蒸汽透平機(jī)帶動連在一機(jī)時，Tl和T2又稱壓縮機(jī)的壓縮段和循環(huán)段，循環(huán)段出口壓力P4和進(jìn)口壓力P3差一般為0.1 1.5Mpa。圖中合成反應(yīng)器R表示(甲醇合成、二甲醚、F-T、氨合成)在工業(yè)裝置上除合成反應(yīng)器外還有反應(yīng)氣Q7的熱回收、換熱、冷卻等屬已知技術(shù)，不再說明。以60萬噸/年甲醇合成為例，采用上述本發(fā)明裝置，表I為缸前混合的兩種工況，即第二調(diào)節(jié)閥V2開啟、第一調(diào)節(jié)閥Vl關(guān)閉時，來自壓縮機(jī)Tl出口的全部新鮮氣Ql和來自弛放氣分離器S5的循環(huán)氣Q4經(jīng)循環(huán)段進(jìn)口混合器S2混合成循環(huán)機(jī)入口氣Q5，再經(jīng)循環(huán)機(jī)T2加壓成循環(huán)機(jī)出口氣Ql I，去循環(huán)段出口混合器S3:
表I缸前混合工況數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)節(jié)合成回路循環(huán)比的防喘振壓縮循環(huán)裝置，包括壓縮機(jī)、分流器、循環(huán)段出口混合器、合成反應(yīng)器、反應(yīng)氣分離器、弛放氣分離器、循環(huán)段進(jìn)口混合器和循環(huán)機(jī)，其特征在于:所述的分流器的出口設(shè)有二個，即第一出口和第二出口，所述的循環(huán)段進(jìn)口混合器和循環(huán)段出口混合器的進(jìn)口均設(shè)有二個，即第一進(jìn)口和第二進(jìn)口，所述的壓縮機(jī)出口與分流器的進(jìn)口連接，所述的分流器的第一出口與循環(huán)段出口混合器的第一進(jìn)口連接，所述的循環(huán)段出口混合器的出口與合成反應(yīng)器、反應(yīng)氣分離器、弛放氣分離器依次連接，弛放氣分離器的出口與循環(huán)段進(jìn)口混合器的第一進(jìn)口連接，循環(huán)段進(jìn)口混合器的第二進(jìn)口與分流器的第二出口連接，循環(huán)段進(jìn)口混合器的出口與循環(huán)機(jī)進(jìn)口連接，循環(huán)機(jī)出口連接至循環(huán)段出口混合器的第二進(jìn)口； 所述的分流器與循環(huán)段出口混合器之間設(shè)有第一調(diào)節(jié)閥，所述的分流器與循環(huán)段進(jìn)口混合器之間設(shè)有第二調(diào)節(jié)閥。
2.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)合成回路循環(huán)比的防喘振壓縮循環(huán)裝置，其特征在于:所述的反應(yīng)氣分離器外接放液閥。
3.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)合成回路循環(huán)比的防喘振壓縮循環(huán)裝置，其特征在于:所述的弛放氣分離器外接放空閥。
4.一種利用如權(quán)利要求1所述的防喘振壓縮循環(huán)裝置對合成回路循環(huán)比進(jìn)行調(diào)節(jié)的工藝，經(jīng)壓縮后的新鮮氣與循環(huán)氣混合后進(jìn)反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于:所述的新鮮氣部分或全部在循環(huán)機(jī)進(jìn)口前端或循環(huán)機(jī)出口后端與循環(huán)氣混合，通過將第一調(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥全部開啟或開啟其中之一，控制全部新鮮氣或部分新鮮氣與循環(huán)氣的混合比例。
5.如權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于:所述的第一調(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥均開啟時，新鮮氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入分流器，出分流器的新鮮氣分為二股，一股從分流器的第一出口經(jīng)第一調(diào)節(jié)閥進(jìn)循環(huán)段出口混合器，與來自循環(huán)機(jī)出口的循環(huán)機(jī)出口氣混合成入塔氣去合成反應(yīng)器；另一股新鮮氣從分流器的第二出口經(jīng)第二調(diào)節(jié)閥進(jìn)循環(huán)段進(jìn)口混合器，與來自弛放氣分離器的循環(huán)氣混合成循環(huán)機(jī)進(jìn)口氣進(jìn)入循環(huán)機(jī)，經(jīng)循環(huán)機(jī)加壓成循環(huán)機(jī)出口氣。出合成反應(yīng)器的反應(yīng)氣進(jìn)入反應(yīng)氣分離器，部分產(chǎn)品經(jīng)放液閥排出，其余氣體作為弛放氣去弛放氣分離器，部分弛放氣經(jīng)放空閥放空，其余弛放氣作為循環(huán)氣去循環(huán)段進(jìn)口混合器與部分新鮮氣混合。
6.如權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于:所述的第二調(diào)節(jié)閥關(guān)閉、第一調(diào)節(jié)閥開啟時，來自壓縮機(jī)出口的全部新鮮氣和來自循環(huán)機(jī)出口的循環(huán)機(jī)出口氣經(jīng)循環(huán)段出口混合器形成入塔氣去合成反應(yīng)器。
7.如權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于:所述的第二調(diào)節(jié)閥開啟、第一調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時，來自壓縮機(jī)出口的全部新鮮氣和來自弛放氣分離器的循環(huán)氣經(jīng)循環(huán)段進(jìn)口混合器混合成循環(huán)機(jī)入口氣，再經(jīng)循環(huán)機(jī)加壓成循環(huán)機(jī)出口氣，去循環(huán)段出口混合器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可調(diào)節(jié)合成回路循環(huán)比的防喘振壓縮循環(huán)裝置，包括依次連接的壓縮機(jī)、分流器、循環(huán)段出口混合器、合成反應(yīng)器、反應(yīng)氣分離器、弛放氣分離器、循環(huán)段進(jìn)口混合器和循環(huán)機(jī)；本發(fā)明還公開了利用上述裝置對合成回路循環(huán)比進(jìn)行調(diào)節(jié)的工藝，新鮮氣部分或全部在循環(huán)機(jī)進(jìn)口前端或循環(huán)機(jī)出口后端與循環(huán)氣混合，通過將第一調(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥全部開啟或開啟其中之一，控制全部新鮮氣或部分新鮮氣與混合氣的混合比例。采用本發(fā)明裝置可大幅調(diào)節(jié)合成回路的循環(huán)比，降低生產(chǎn)負(fù)荷，大幅提高出合成產(chǎn)物含量，同時防止因循環(huán)氣量減小引起喘振、影響安全生產(chǎn)，具有顯著的節(jié)能效果。
文檔編號C07C31/04GK103212344SQ20121002408
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者樓韌, 樓壽林 申請人:杭州林達(dá)化工技術(shù)工程有限公司