烴類制氫冷凝液回收的方法及設備的製作方法
2023-10-04 19:52:44 1
烴類制氫冷凝液回收的方法及設備的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種烴類制氫冷凝液回收的方法，通過對來自烴類制氫系統的冷凝液進行汽提，將冷凝水和溶解於其中的氣體分離，分別加以回收利用。本發明節約了資源，減少了廢水排放，避免了環境汙染且設計合理，設備簡單，可操作性強，便於工藝推廣運用。
【專利說明】烴類制氫冷凝液回收的方法及設備
【技術領域】
[0001]本發明屬於化工領域，具體涉及烴類制氫工藝中冷凝液的回收方法。
【背景技術】
[0002]烴類轉化制氫工藝中由於反應需要以及防止析碳，需要補入過量蒸汽，多餘的蒸汽在隨後換熱系統中冷卻後為冷凝液。目前國內的烴類制氫流程主要包括有變換的和無變換的兩種，其基本裝置如圖4所示，主要包括轉化爐F1、蒸汽發生器El (即鍋爐)、變換反應器Rl (無變換的烴類制氫工藝中不含)、鍋爐水加熱器E2和冷凝器E4，所述裝置依次通過管路首尾相連。其主要工藝流程為:原料氣(包括來自鍋爐的過量蒸汽)由轉化爐Fl入口進入轉化爐進行反應；反應完的高溫混合氣體在蒸汽發生器El中與其中的水進行換熱使水蒸發形成蒸汽，所得蒸汽與原料氣混合送人轉化爐Fl ;混合氣體經換熱降溫後的進入變換反應器Rl進行變換反應(無變換的烴類制氫工藝中不含此步驟，混合氣體從蒸汽發生器El直接進入鍋爐水加熱器E2);然後混合氣體進入鍋爐水加熱器E2，與進入鍋爐之前的鍋爐水進行換熱，混合氣體進一步降溫；最後混合氣體進入冷凝器E4進行冷凝，所得氣體進入變壓吸附系統(PSA)，所得的冷凝液降溫後排放，沒有對其進行充分利用，整個工藝的連續運行需要不斷補充大量的鍋爐用水，造成了資源和能源的浪費。
[0003]
【發明內容】
本發明針對上述問題提出了一種烴類制氫冷凝液的回收方法，對傳統烴類制氫工藝中的冷凝水加以回收利用減少資源浪費。
[0004]本發明是通過以下技術方案來實現的:
一種烴類制氫冷凝液回收的方法，對來自烴類制氫系統的冷凝液進行汽提，將冷凝水和溶解於其中的氣體分離，分別加以回收利用。
[0005]為充分利用所述烴類制氫系統中冷凝前的轉化氣中殘餘的熱能，可以使所述冷凝液在進入汽提塔之前先與烴類制氫系統中冷凝前的轉化氣進行熱交換，使所述冷凝前的轉化氣溫度進一步降低，而所述冷凝液溫度有所升高。
[0006]所述回收工藝中冷凝水經汽提後所得的冷凝水具有較高的溫度，為充分利用其中的熱能，可以使所述冷凝液在進入汽提塔之前先與來自汽提塔的經汽提後的冷凝水進行熱交換，使所述冷凝水溫度降低，而所述冷凝液溫度有所升高。
[0007]為了更直接地回收利用所述冷凝液，可以將所述冷凝液經汽提後所得的溶解氣體與原料氣混合送人烴類制氫系統的轉化爐，所得冷凝水送入鍋爐或鍋爐系統的除氧器。
[0008]為了充分回收利用所述冷凝液，降低制氫裝置的水消耗，同時對制氫裝置的綜合熱量平衡進行優化，還可以先將來自烴類制氫系統的冷凝液與烴類制氫系統中冷凝前的轉化氣進行熱交換，然後通過泵將冷凝液加壓(所述加壓步驟也可以設置在冷凝液與轉化氣進行熱交換之前，還可以設置在冷凝液與汽提所得的冷凝水進一步換熱後)，通過熱交換器與汽提塔出來的冷凝水進一步換熱後送入汽提塔進行汽提，將溶解在所述冷凝液中的氣體汽提出來，返迴轉化爐，汽提後冷凝水換熱後加壓送入鍋爐或直接送入鍋爐系統的除氧器。所述汽提塔的熱源可由制氫系統中的管網蒸汽提供。所述工藝通過兩次熱交換充分利用了轉化氣和冷凝水中的殘餘熱量，更加節約能源，將汽提所得的氣體和冷凝水送人制氫系統回收利用，減少了水和原料氣的消耗，節約了資源。所述汽提前的加壓可以使冷凝液更順利地進入汽提塔，在送入鍋爐前的加壓可以充分利用來自汽提塔的冷凝水原有的壓力，只需略微加壓即可滿足鍋爐要求，從而節約能源。
[0009]本發明還提供了一種烴類制氫冷凝液回收設備，在現有的烴類制氫系統中加設汽提塔Tl，所述汽提塔Tl上端設置有冷凝液入口 1，下端設置有管網蒸汽入口 2，頂部設置有氣體出口 3，底部設置有冷凝水出口 4，所述冷凝液入口與烴類制氫系統中冷凝器上的冷凝液出口通過回收管路5相連，所述回收管路5中設置有加壓泵P1，使冷凝液進入汽提塔。
[0010]為充分利用所述烴類制氫系統中冷凝前的轉化氣中殘餘的熱能，可以在所述回收管路5中設置轉化氣換熱器E3，使冷凝液返回到烴類制氫系統中與冷凝前的轉化氣進行換熱。
[0011]為充分利用汽提後所得的冷凝水中的熱能，可以在所述回收管路(5)中設置冷凝水換熱器E5，所述汽提塔的冷凝水出口 4與冷凝水換熱器E5相通。
[0012]為了更直接地回收利用所述冷凝液，可以將所述汽提塔的氣體出口 3與所述烴類制氫系統中的轉化爐Fl相連通，所述汽提塔的冷凝水出口與鍋爐或除氧器相連通。
[0013]為了充分回收利用所述冷凝液，降低制氫裝置的水消耗，同時對制氫裝置的綜合熱量平衡進行優化，可以在所述回收管路5中設置轉化氣換熱器E3，使冷凝液返回到烴類制氫系統中與冷凝前的轉化氣進行換熱，在所述回收管路5中靠近汽提塔端設置冷凝水換熱器E5，所述汽提塔的冷凝水出口與冷凝水換熱器E5相通，使得之前經轉化氣換熱器換熱後的冷凝液在冷凝水換熱器E5進一步與來自汽提塔的冷凝水換熱，所述汽提塔的氣體出口與所述烴類制氫系統中的轉化爐相連通，所述冷凝水換熱器E5經加壓泵P2與鍋爐相連通或直接與除氧器相連通。加壓泵Pl可以設置在所述回收管路5中任何位置。所述轉化氣換熱器E3中還可設置與回收管路5連通的液體收集裝置，收集轉化氣遇冷後產生的少量冷凝液並送入回收管路5。
[0014]本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0015]本發明的有益效果:
1、本發明通過對烴類制氫系統中的冷凝液加以回收利用，節約了資源，減少了廢水排放，避免了環境汙染。
[0016]2、本發明設計合理，設備簡單，可操作性強，便於工藝推廣運用。
[0017]3、本發明優選方式中通過合理設置換熱器，優化了系統的綜合熱量平衡，減少了熱量損失，節約了能源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明實施例6中所述的有變換的烴類制氫冷凝液回收流程的示意圖。
[0019]圖2是本發明實施例6中所述的有變換的烴類制氫冷凝液回收設備的示意圖。
[0020]圖3是本發明實施例7中所述的有變換的烴類制氫冷凝液回收設備的示意圖。
[0021]圖4是【背景技術】中所述現有烴類制氫設備的示意圖。[0022]附圖標記:其中，Tl是汽提塔，Fl是轉化爐，Rl是變換反應器，Pl和P2是加壓泵，E1-E5均為換熱器，其中El為蒸汽發生器(鍋爐)，E2為鍋爐水加熱器，E3為轉化氣換熱器，E4為冷凝器，E5為冷凝水換熱器，I為冷凝液入口，2為管網蒸汽入口，3為氣體出口，4為冷凝水出口。
【具體實施方式】
[0023]下面結合實施例對本發明作進一步說明，應該理解的是，這些實施例僅用於例證的目的，決不限制本發明的保護範圍。
[0024]實施例1
一種烴類制氫冷凝液回收設備，在現有的烴類制氫系統中加設汽提塔Tl，所述汽提塔Tl上端設置有冷凝液入口 1，下端設置有管網蒸汽入口 2，頂部設置有氣體出口 3，底部設置有冷凝水出口 4，所述冷凝液入口與烴類制氫系統中冷凝器上的冷凝液出口通過回收管路5相連，所述回收管路5中設置有加壓泵P1，使冷凝液進入汽提塔。
[0025]採用上述設備對烴類制氫系統中產生的冷凝液進行回收利用，通過回收管路5，使來自烴類制氫系統的冷凝液由冷凝液入口 I進入汽提塔Tl，從管網蒸汽入口 2送人高溫蒸汽對冷凝液進行汽提，將冷凝水和溶解於其中的氣體分離，氣體由氣體出口 3排出，冷凝水由冷凝水出口 4排出，分別加以回收利用。
[0026]實施例2
在實施例1所述的烴類制氫冷凝液回收設備中的回收管路5中設置轉化氣換熱器E3，使冷凝液返回到烴類制氫系統中與冷凝前的轉化氣進行換熱。
[0027]採用上述設備，在所述冷凝液進入汽提塔之前先與烴類制氫系統中冷凝前的轉化氣進行熱交換，充分利用所述烴類制氫系統中冷凝前的轉化氣中殘餘的熱能使冷凝液溫度提聞。
[0028]實施例3
在實施例1所述的烴類制氫冷凝液回收設備中的回收管路5中設置冷凝水換熱器E5，所述汽提塔的冷凝水出口 4與冷凝水換熱器E5相通。從汽提塔的冷凝水出口 4從來的冷凝水在冷凝水換熱器E5中與冷凝液換熱後再回收利用。
[0029]採用上述設備，使所述冷凝液在進入汽提塔之前先與來自汽提塔的經汽提後的冷凝水進行熱交換，使所述冷凝水溫度降低，而所述冷凝液溫度有所升高，再進入汽提塔。
[0030]實施例4
在實施例1所述的烴類制氫冷凝液回收設備中，使所述汽提塔的氣體出口 3與所述烴類制氫系統中的轉化爐Fl相連通，所述汽提塔的冷凝水出口與鍋爐或除氧器相連通。
[0031]採用上述設備，對冷凝液進行汽提後將所得的氣體送入轉化爐Fl再利用，將所得冷凝水送人烴類制氫設備的鍋爐系統(直接送入鍋爐或送入鍋爐系統的除氧器中)加以利用，以減少原料氣和鍋爐水的用量。
[0032]實施例5
在實施例1所述的烴類制氫冷凝液回收設備中，所述回收管路5中設置轉化氣換熱器E3，使冷凝液返回到烴類制氫系統中與冷凝前的轉化氣進行換熱，在所述回收管路5中靠近汽提塔端設置冷凝水換熱器E5，所述汽提塔的冷凝水出口與冷凝水換熱器E5相通，使得之前經轉化氣換熱器換熱後的冷凝液在冷凝水換熱器E5進一步與來自汽提塔的冷凝水換熱，所述汽提塔的氣體出口與所述烴類制氫系統中的轉化爐相連通，所述冷凝水換熱器E5經加壓泵P2與鍋爐相連通或直接與除氧器相連通。所述加壓泵Pl可以設置在所述轉化氣換熱器E3之前，也可設置在冷凝水換熱器E5之後，還可以設置在轉化氣換熱器E3和冷凝水換熱器E5之間。
[0033]所述轉化氣換熱器E3中還可設置與回收管路5連通的液體收集裝置，收集轉化氣遇冷後產生的少量冷凝液並送入回收管路5。
[0034]實施例6
原烴類制氫裝置原料氣(以天然氣為例)流量?10000Nm3/h，產品氫氣壓力?2.4MPa(G)，流量?30000Nm3/h，溫度為40°C，水碳比3.0。
[0035]採用如圖2所示的裝置，包括轉化爐F1、蒸汽發生器El(即鍋爐)、變換反應器R1、鍋爐水加熱器E2、轉化氣換熱器E3、冷凝器E4、冷凝水換熱器E5、加壓泵Pl和汽提塔Tl，所述轉化爐Fl通過管路與蒸汽發生器(鍋爐)E1相連，然後通往變換反應器Rl，然後通往鍋爐水加熱器E2，然後通往轉化氣換熱器E3，然後通往冷凝器E4，冷凝器E4中的轉化氣出口通往變壓吸附系統(PSA)，冷凝器E4中的冷凝液出口通過回收管路5與汽提塔Tl中的冷凝液入口 I連通，所述回收管路5先通往轉化氣換熱器E3，然後通往冷凝水換熱器E5，再通往冷凝液入口 I，所述汽提塔Tl中的管網蒸汽入口 2與鍋爐系統連通，接收來自鍋爐系統的部分蒸汽，汽提塔Tl中的氣體出口 3與轉化爐Fl連通，冷凝水出口 4與冷凝水換熱器E5連通，然後再通往鍋爐或鍋爐系統的除氧器，當通往鍋爐時，冷凝水換熱器E5與鍋爐之間加設加壓泵P2。所述轉化氣換熱器E3中還可設置與回收管路5連通的液體收集裝置，收集轉化氣在鍋爐水加熱器E2和轉化氣換熱器E3中遇冷後產生的部分冷凝液並送入回收管路5。
[0036]整個工藝流程為原料氣與汽提後所得的氣體二者混合後(同時加入來自鍋爐系統的過量蒸汽)進入轉化爐Fl進行反應，出口溫度為?830°C，然後進入蒸汽發生器(鍋爐)El, El出口氣體溫度為?340°C，進入變換反應器Rl進行變換反應，出口溫度為?400°C，然後進入鍋爐水加熱器E2，換熱後變換氣溫度為?170°C，再經過轉化氣換熱器E3冷卻到溫度?140°C，最後經過冷凝器E4冷卻到溫度?40°C，氣態的變換氣最後去變壓吸附系統(PSA)的提氫裝置。從冷凝器出來的液態冷凝液與經過鍋爐水加熱器E2和轉化氣換熱器E3冷卻後收集到的部分冷凝液溫度?70°C，流量?17000kg/h混合後，經過轉化氣換熱器E3加熱到?120°C送到加壓泵Pl加壓，加壓後的冷凝液送往冷凝水換熱器E5進一步加熱到?180°C後送往汽提塔進行汽提，將冷凝液中的H2，CO, CH4進行回收(送入轉化爐Fl)，汽提後所得的冷凝水經過換熱器E5降溫後去鍋爐或者除氧器，所述冷凝水送入鍋爐前採用加壓泵P2略微加壓。鍋爐系統中的鍋爐水先經鍋爐水加熱器E2加入，然後在蒸汽發生器(鍋爐)El中受熱形成蒸汽，最後送入轉化爐Fl和汽提塔Tl。
[0037]該實施例中採用冷凝液回收，與無冷凝液回收制氫裝置相比，每年減少碳(折算成二氧化碳)排放?0.44萬噸；每年回收氫氣?0.2萬噸。
[0038]實施例7
原烴類制氫裝置原料氣(以天然氣為例)流量?10000Nm3/h，產品氫氣壓力?2.4MPa(G)，流量?30000Nm3/h，溫度為40°C，水碳比3.0。
[0039]採用如圖3所示的裝置，包括轉化爐F1、蒸汽發生器El (即鍋爐)、鍋爐水加熱器E2、轉化氣換熱器E3、冷凝器E4、冷凝水換熱器E5、加壓泵Pl和汽提塔Tl，所述轉化爐Fl通過管路與蒸汽發生器(鍋爐)El相連，然後通往鍋爐水加熱器E2，然後通往轉化氣換熱器E3，然後通往冷凝器E4，冷凝器E4中的轉化氣出口通往變壓吸附系統(PSA)，冷凝器E4中的冷凝液出口通過回收管路5與汽提塔Tl中的冷凝液入口 I連通，所述回收管路5先通往轉化氣換熱器E3，然後通往冷凝水換熱器E5，再通往冷凝液入口 1，所述汽提塔Tl中的管網蒸汽入口 2與鍋爐系統連通，接收來自鍋爐系統的部分蒸汽，汽提塔Tl中的氣體出口 3與轉化爐Fl連通，冷凝水出口 4與冷凝水換熱器E5連通，然後再通往鍋爐或鍋爐系統的除氧器，當通往鍋爐時，冷凝水換熱器E5與鍋爐之間加設加壓泵P2。所述轉化氣換熱器E3中還可設置與回收管路5連通的液體收集裝置，收集轉化氣在鍋爐水加熱器E2和轉化氣換熱器E3中遇冷後產生的部分冷凝液並送入回收管路5。
[0040]整個工藝流程為原料氣與汽提後的蒸汽二者混合(同時加入來自鍋爐系統的過量蒸汽)後進入轉化爐Fl進行反應，出口溫度為?830°C，然後進入蒸汽發生器(鍋爐)E1，E1出口氣體溫度為?260°C，然後進入鍋爐水加熱器E2，換熱後轉化氣溫度為?170°C，再經過轉化氣換熱器E3冷卻到溫度?140°C，最後經過冷凝器E4冷卻到溫度?40°C，氣態的轉化氣最後去變壓吸附系統(PSA)的提氫裝置。從冷凝器出來的液態冷凝液與經過鍋爐水加熱器E2和轉化氣換熱器E3冷卻後收集到的部分冷凝液溫度?70°C，流量?17000kg/h混合後，經過轉化氣換熱器E3加熱到?120°C送到加壓泵Pl加壓，加壓後的冷凝液送往冷凝水換熱器E5進一步加熱到?180°C後送往汽提塔進行汽提，將冷凝液中的H2, CO, CH4進行回收(送入轉化爐Fl )，汽提後所得的冷凝水經過換熱器E5降溫後去鍋爐或者除氧器(除氧器中的鍋爐水經鍋爐水加熱器E2加熱後再進入蒸汽發生器)，所述冷凝水送入鍋爐(即蒸汽發生器El)前採用加壓泵P2略微加壓。鍋爐系統中的鍋爐水先經鍋爐水加熱器E2加熱，然後在蒸汽發生器(鍋爐)El中受熱形成蒸汽，最後送入轉化爐Fl和汽提塔Tl。
[0041]該實施例中採用冷凝液回收，與無冷凝液回收制氫裝置相比，每年減少碳(折算成二氧化碳)排放?1.48萬噸；每年回收氫氣?0.36萬噸。
[0042]以上所述僅為本發明的優選實施例，對本發明而言僅是說明性的，而非限制性的；本領域普通技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效變更，但都將落入本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種烴類制氫冷凝液回收的方法，其特徵在於:對來自烴類制氫系統的冷凝液進行汽提，將冷凝水和溶解於其中的氣體分離，分別加以回收利用。
2.根據權利要求1所述的烴類制氫冷凝液回收的方法，其特徵在於，所述冷凝液在進入汽提塔之前先與烴類制氫系統中冷凝前的轉化氣進行熱交換。
3.根據權利要求1所述的烴類制氫冷凝液回收的方法，其特徵在於，所述冷凝液在進入汽提塔之前先與來自汽提塔的經汽提後的冷凝水進行熱交換。
4.根據權利要求1所述的烴類制氫冷凝液回收的方法，其特徵在於，冷凝液經汽提後所得的溶解氣體進入烴類制氫系統的轉化爐，所得冷凝水送入鍋爐或鍋爐系統的除氧器。
5.根據權利要求1所述的烴類制氫冷凝液回收的方法，其特徵在於，先將來自烴類制氫系統的冷凝液與烴類制氫系統中冷凝前的轉化氣進行熱交換，然後通過泵將冷凝液加壓，通過熱交換器與汽提塔出來的冷凝水進一步換熱後送入汽提塔進行汽提，將溶解在所述冷凝液中的氣體汽提出來，返迴轉化爐，汽提後所得的冷凝水與汽提前的冷凝液換熱後加壓送入鍋爐或直接送入鍋爐系統的除氧器。
6.一種烴類制氫冷凝液回收設備，其特徵在於，在現有的烴類制氫系統中加設汽提塔(Tl)，所述汽提塔(Tl)上端設置有冷凝液入口(1)，下端設置有管網蒸汽入口(2)，頂部設置有氣體出口(3)，底部設置有冷凝水出口(4)，所述冷凝液入口與烴類制氫系統中冷凝器上的冷凝液出口通過回收管路(5)相連，所述回收管路(5)中設置有加壓泵(P1)，使冷凝液進入汽提塔。
7.根據權利要求6所述的烴類制氫冷凝液回收設備，其特徵在於，所述回收管路(5)中設置有轉化氣換熱器(E3)，使冷凝液與烴類制氫系統中冷凝前的轉化氣進行換熱。
8.根據權利要求6所述的烴類制氫冷凝液回收設備，其特徵在於，所述回收管路(5)中設置有冷凝水換熱器(E5)，所述汽提塔的冷凝水出口(4)與冷凝水換熱器(E5)相通。
9.根據權利要求6所述的烴類制氫冷凝液回收設備，其特徵在於，所述汽提塔的氣體出口(3)與所述烴類制氫系統中的轉化爐(Fl)相連通，所述汽提塔的冷凝水出口與鍋爐或除氧器相連通。
10.根據權利要求6所述的烴類制氫冷凝液回收設備，其特徵在於，所述回收管路(5)中設置有轉化氣換熱器(E3)，使冷凝液與烴類制氫系統中冷凝前的轉化氣進行換熱，所述回收管路(5)中靠近汽提塔端設置有冷凝水換熱器(E5)，所述汽提塔的冷凝水出口與冷凝水換熱器(E5)相通，使得之前經轉化氣換熱器換熱後的冷凝液在冷凝水換熱器(E5)進一步與來自汽提塔的冷凝水換熱，所述汽提塔的氣體出口與所述烴類制氫系統中的轉化爐相連通，所述冷凝水換熱器(E5)經加壓泵(P2)與鍋爐相連通或直接與除氧器相連通。
【文檔編號】B01D3/38GK103432766SQ201310380788
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月28日 優先權日:2013年8月28日
【發明者】蹇守華, 黃維柱, 李林 申請人:四川天一科技股份有限公司