專利名稱：強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的制冷裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及石油煉制設(shè)備，具體涉及一種強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的制冷裝置。
背景技術(shù)：
[0002]隨著國(guó)家節(jié)能降耗的政策要求和能源價(jià)格上升的影響，余熱余壓回收利用在當(dāng)前節(jié)約能源中占重要地位。我國(guó)煉化企業(yè)余熱余壓分布廣泛且基數(shù)巨大，尤其是溫位在 75、5°C的低溫余熱，可大量來源于循環(huán)熱媒水系統(tǒng)或常減壓蒸餾、催化裂化、延遲焦化等裝置內(nèi)需要循環(huán)水冷卻的工藝物流，以及催化裂化裝置再生煙氣經(jīng)過余熱鍋爐后的余熱余壓等。但余熱余壓能量能級(jí)相對(duì)較低，回收技術(shù)復(fù)雜，使得其回收裝置一次投資過高和投資回報(bào)率低而難以有效實(shí)施。余熱余壓回收利用必須同時(shí)滿足工藝技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理和保護(hù)環(huán)境等要求，在工藝過程和裝置自身優(yōu)化的基礎(chǔ)上，大范圍集成應(yīng)用余熱余壓綜合利用技術(shù)，是有效回收利用余熱余壓的重要途徑。[0003]低溫余熱科學(xué)利用的要義是“溫度對(duì)口、梯級(jí)利用”，包括同級(jí)利用和升級(jí)利用兩種形式。利用低溫余熱制冷是升級(jí)利用的重要方法之一，主要采用蒸汽噴射式制冷循環(huán)工藝，即用噴射器代替?zhèn)鹘y(tǒng)壓縮式制冷循環(huán)中的壓縮機(jī)，以消耗低品位熱源來實(shí)現(xiàn)制冷。為有效回收利用低溫余熱，噴射式制冷裝置必須以低沸點(diǎn)制冷劑作為工質(zhì)；伴隨臭氧層破壞日益嚴(yán)峻，制冷劑必須同時(shí)滿足環(huán)境保護(hù)的要求。低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽噴射式制冷裝置的已有研究結(jié)果均基于CFC-1l氟利昂制冷劑，但對(duì)大氣臭氧層有破壞作用；HCFC-123氫氟氯烴制冷劑性能與CFC-1l接近，對(duì)大氣臭氧層破壞性低，但價(jià)格昂貴，長(zhǎng)期過量使用而對(duì)臭氧層產(chǎn)生的危害作用仍不可忽視。目前，我國(guó)正在研究用碳?xì)渥鳛樾滦铜h(huán)保制冷劑，逐步替代市場(chǎng)上現(xiàn)有的空調(diào)制冷劑。制 冷劑R290，即丙烷，是一種可以從液化氣中直接獲得、熱力性能良好、對(duì)臭氧層不具有破壞作用的天然碳?xì)渲评鋭?，且價(jià)格相對(duì)低廉，在適當(dāng)壓力條件下丙烷可以作為蒸汽噴射式制冷裝置的優(yōu)良制冷劑，但目前仍無相關(guān)研究報(bào)導(dǎo)。[0004]氣分裝置一般包括脫丙烷塔、脫乙烷塔和精丙烯塔。脫丙烷塔塔頂出來的C3及以下組分，進(jìn)入脫乙烷塔除去C2及以下組分，脫乙烷塔塔頂?shù)玫礁蓺?，塔底產(chǎn)品進(jìn)入精丙烯塔實(shí)現(xiàn)丙烯和丙烷的分離，精丙烯塔塔頂出丙烯，塔底出丙烷；精丙烯塔操作壓力通常為1.9 2. 2MPa，塔底產(chǎn)品物流壓力2. (Γ2. 3MPa，丙烯收率是氣分裝置經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵指標(biāo)。一般情況下精餾塔塔頂溫度根據(jù)操作壓力和產(chǎn)品質(zhì)量要求確定，其它條件不變時(shí)較低的塔頂溫度有利于提高產(chǎn)品純度，但某些工況下受冷公用工程溫度的影響，不得不犧牲產(chǎn)品純度以降低操作費(fèi)用。傳統(tǒng)的脫乙烷塔塔頂冷凝器采用循環(huán)水進(jìn)行冷卻，約40°C的循環(huán)水冷凝溫度條件下塔頂溫度較高，脫乙烷塔分離效率非常低，干氣不“干”現(xiàn)象嚴(yán)重，干氣中高附加值的丙烯含量高達(dá)60%，一定程度上降低了氣分裝置丙烯收率和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的制冷裝置，為75 95°C低溫余熱找到一處合理熱阱，并且解決氣分裝置面 臨的干氣不“干”問題，達(dá)到回收余熱余壓和提高經(jīng)濟(jì)效益的雙重目的。[0006]為解決上述問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下[0007]—種強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的制冷裝置，安裝在氣分裝置中精丙烯 塔(I)塔底與脫乙烷塔(8)塔頂?shù)乃斃淠?7)之間；其包括余熱換熱器(2)、蒸汽噴射 器(3)、循環(huán)水冷卻器(4)、工質(zhì)泵(5)、熱力膨脹閥(6)以及氣路管道；塔頂冷凝器(7)與精 丙烯塔(I)塔底之間連接第一氣路管，低溫余熱換熱器(2)、蒸汽噴射器(3)、循環(huán)水冷卻器 (4)及熱力膨脹閥(6)由精丙烯塔(I)塔底向塔頂冷凝器(7)方向依次連接氣路管上；塔頂 冷凝器(7)與蒸汽噴射器(3)之間連接第二氣路管，在蒸汽噴射器(3)、循環(huán)水冷卻器(4)、 熱力膨脹閥(6)及塔頂冷凝器(7)之間形成第一回路；工質(zhì)泵的進(jìn)口端連接在循環(huán)水冷卻 器(4)與熱力膨脹閥(6)之間的第一氣路管上，其出口端連接在精丙烯塔(I)塔底與低溫 余熱換熱器(2)之間的第一氣路管上，低溫余熱換熱器(2)、蒸汽噴射器(3)、循環(huán)水冷卻器(4)及工質(zhì)泵(5)形成第二回路；塔頂冷凝器(7)與脫乙烷塔(8)塔頂之間連接有汽液平衡 罐(9)，且塔頂冷凝器(7)與脫乙烷塔(8)及汽液平衡罐(9)形成第三回路。[0008]所述蒸汽噴射器(3)包括混合室、擴(kuò)壓室、位于混合室上的工作蒸汽入口和引射蒸 汽入口以及噴射器出口，混合室與擴(kuò)壓室相通，噴射器出口位于擴(kuò)壓室上；所述工作蒸汽入 口與低溫余熱換熱器(2)的出口連接，引射蒸汽入口連接第二氣路管。[0009]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型為75 95°C低溫?zé)嵩凑?到合理熱阱，有效增強(qiáng)了脫乙烷塔的分離效率，降低產(chǎn)品干氣中丙烯含量以及改善氣分裝 置丙烯回收效果，干氣中丙烯含量?jī)H20mol%左右。根據(jù)某石化企業(yè)300kt/a氣分裝置計(jì)算， 應(yīng)用本實(shí)用新型后可以多回收丙烯151 kg/h，有效強(qiáng)化了氣分裝置總的丙烯回收效率；另 外本實(shí)用新型可以避免新制冷工質(zhì)的引入，充分利用裝置自身余壓和煉化企業(yè)工藝物流余 熱，達(dá)到了回收余熱余壓和提高裝置經(jīng)濟(jì)效益的雙重目的。[0010]
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


[0011]圖1為本實(shí)用新型的強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的制冷裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 圖；[0012]圖2為強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的工藝過程溫熵T-S圖；[0013]1-精丙烯塔，2-低溫余熱換熱器，3-蒸汽噴射器，4-循環(huán)水冷卻器，5-工質(zhì)泵， 6_膨脹閥，7-塔頂冷凝器，8-脫乙烷塔，9-汽液平衡罐。其中a-高壓過冷液相，b-高壓飽 和蒸汽，C-低壓過熱蒸汽，d-中壓過熱蒸汽，e-中壓過冷液相，f_低壓汽液兩相，g_低壓 過熱氣相，Pl-工作蒸汽壓力，P2-噴射器出口壓力，P3-引射蒸汽壓力。
具體實(shí)施方式
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的制冷裝置 10，安裝在氣分裝置中精丙烯塔I塔底與脫乙烷塔8塔頂?shù)乃斃淠?之間；其包括低 溫余熱換熱器2、蒸汽噴射器3、循環(huán)水冷卻器4、工質(zhì)泵5、熱力膨脹閥6以及氣路管道；塔 頂冷凝器7與精丙烯塔I塔底之間連接第一氣路管，低溫余熱換熱器2、蒸汽噴射器3、循環(huán)水冷卻器4及熱力膨脹閥6由精丙烯塔I塔底向塔頂冷凝器7方向依次連接氣路管上；塔頂冷凝器7與蒸汽噴射器3之間連接第二氣路管，在蒸汽噴射器3、循環(huán)水冷卻器4、熱力膨脹閥6及塔頂冷凝器7之間形成第一回路；工質(zhì)泵的進(jìn)口端連接在循環(huán)水冷卻器4與熱力膨脹閥6之間的第一氣路管上，其出口端連接在精丙烯塔I塔底與低溫余熱換熱器2之間的第一氣路管上，低溫余熱換熱器2、蒸汽噴射器3、循環(huán)水冷卻器4及工質(zhì)泵5形成第二回路；塔頂冷凝器7與脫乙烷塔8塔頂之間連接有汽液平衡罐9，且塔頂冷凝器7與脫乙烷塔 8及汽液平衡罐9形成第三回路。[0015]本實(shí)用新型所述蒸汽噴射器3包括混合室、擴(kuò)壓室、位于混合室上的工作蒸汽入口和引射蒸汽入口以及噴射器出口，混合室與擴(kuò)壓室相通，噴射器出口位于擴(kuò)壓室上；所述工作蒸汽入口與低溫余熱換熱器2的出口連接，引射蒸汽入口連接第二氣路管。[0016]利用本實(shí)用新型的制冷裝置強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的工藝，具體步驟為利用氣分裝置精丙烯塔I塔底2. (Γ2. 2MPa的產(chǎn)品物流作為制冷工質(zhì)，制冷工質(zhì)中丙烷含量為80mol9T90mOl%，同時(shí)以75 95°C的低溫余熱作為工質(zhì)汽化的熱源，制冷工質(zhì)從塔底出來后為高壓飽和液相，壓力為P1，進(jìn)入制冷循環(huán)系統(tǒng)與工質(zhì)泵5出口處的高壓液相混合，變?yōu)檫^冷液相a，壓力為Pl，再經(jīng)由低溫余熱換熱器2被75、5°C的物流汽化成為飽和蒸汽，即工作蒸汽b，壓力為Pl ;工作蒸汽b經(jīng)工作蒸汽引入口進(jìn)入噴射器3，在噴嘴出口截面膨脹、加速并降壓至壓力< P3的狀態(tài)C，與高速卷攜進(jìn)入噴射器3引射蒸汽引入口的壓力為P3的引射蒸汽g在噴射器3中的混合室混合，再經(jīng)噴射器擴(kuò)壓室減速升壓為壓力為P2 的中壓過熱蒸汽d ;中壓過熱蒸汽d進(jìn)入循環(huán)水冷卻器4變?yōu)閴毫镻2的中壓過冷液相e， 中壓過冷液相e分流為兩路一路經(jīng)工質(zhì)泵5增壓至精丙烯塔I塔底壓力狀態(tài)，產(chǎn)生的丙烷產(chǎn)品排出系統(tǒng)，其余部分與精丙烯塔I塔底產(chǎn)品混合成變?yōu)檫^冷液相a，并送回低溫余熱換熱器2進(jìn)行循環(huán)；另一路通過膨脹閥6節(jié)流減壓后變?yōu)閴毫镻3的低壓汽液兩相f，送至脫乙烷塔8塔頂冷凝器7吸熱蒸發(fā)制冷，變成低壓引射蒸汽g，從引射蒸汽引入口進(jìn)入噴射器3中進(jìn)行循環(huán)。其中工作蒸汽b在整個(gè)噴射器3中的流動(dòng)為降壓熵增過程，即壓力變化為Pl — P2 ;而引射蒸汽g的流動(dòng)則為升壓熵減過程，即壓力變化為P3 — P2。本實(shí)用新型中引射系數(shù)是體現(xiàn)蒸汽噴射式制冷循環(huán)工作效率的關(guān)鍵參數(shù)，即引射蒸汽g與工作蒸汽b的流量比，亦即中壓過冷液相e的分流比例，與噴射器的三個(gè)壓力等級(jí)密切相關(guān)工作蒸汽壓力P1、噴射器出口壓力P2和引射蒸汽壓力P3。噴射器混合過程中工作蒸汽b的壓力能轉(zhuǎn)移給引射蒸汽g，工作蒸汽壓力變化為Pl — P2，引射蒸汽壓力變化為P2 —P3。由于混合過程能量守恒，因此引射系數(shù)大小隨(P1- P2)/( P2- P3)同向變化，因此必須對(duì)各個(gè)壓力等級(jí)進(jìn)行權(quán)衡調(diào)控，以保證制冷循環(huán)能量守恒要求和經(jīng)濟(jì)效益。 工作蒸汽壓力Pl取決于精丙烯塔塔底物流的操作壓力，同時(shí)與低溫余熱密切關(guān)聯(lián)，即必須保證經(jīng)過75、5°C低溫余熱換熱器2后制冷工質(zhì)能夠變?yōu)轱柡驼羝?，一般情況下Pl約為2.(Γ2. 3MPa ;噴射器出口壓力P2由循環(huán)水溫度決定，即必須保證經(jīng)過40°C左右的循環(huán)水冷卻器4后制冷工質(zhì)能夠變?yōu)檫^冷液相，一般情況下P2約為1. r1. 5MPa ;引射蒸汽壓力P3由脫乙烷塔8的分離精度決定，即保證干氣丙烯含量小于20mol%前提下通過權(quán)衡引射蒸汽溫度和流量后所得，一般情況下P3約為O. 3^0. 4MPa，制冷工質(zhì)進(jìn)脫乙烷塔塔頂冷凝器7前溫度為-12 -4°C。[0018]強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的制冷裝置為脫乙烷塔塔頂冷凝器7提供冷源并降低其操作溫度。根據(jù)精餾原理，隨著塔頂冷凝器7操作溫度的下降，汽液平衡罐9 氣相餾分中重組分含量降低而液相餾分中重組分含量升高，即產(chǎn)品干氣的丙烯含量降低而 回流液的丙烯含量升高，回流液又自上而下引起各塔板平衡級(jí)汽液組成的變化，使得塔底 液相產(chǎn)品的丙烯含量升高。因此利用制冷系統(tǒng)降低冷凝器操作溫度，可以有效增強(qiáng)脫乙烷 塔分離效率，降低產(chǎn)品干氣中丙烯含量以及改善氣分裝置丙烯回收效果。若脫乙烷塔塔頂 冷凝器7操作溫度降至約20°C，干氣中丙烯含量可以降至約20mol%。[0019]上述實(shí)施方式僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，不能以此來限定本實(shí)用新型保護(hù) 的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的基礎(chǔ)上所做的任何非實(shí)質(zhì)性的變化及替換均屬 于本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的制冷裝置，安裝在氣分裝置中精丙烯塔(1)塔底與脫乙烷塔(8)塔頂?shù)乃斃淠?7)之間；其特征在于其包括低溫余熱換熱器(2)、蒸汽噴射器(3)、循環(huán)水冷卻器(4)、工質(zhì)泵(5)、熱力膨脹閥(6)以及氣路管道；塔頂冷凝器(7)與精丙烯塔(I)塔底之間連接第一氣路管，低溫余熱換熱器(2)、蒸汽噴射器(3)、循環(huán)水冷卻器(4)及熱力膨脹閥(6)由精丙烯塔(I)塔底向塔頂冷凝器(7)方向依次連接氣路管上；塔頂冷凝器(7)與蒸汽噴射器(3)之間連接第二氣路管，在蒸汽噴射器(3)、循環(huán)水冷卻器(4)、熱力膨脹閥(6)及塔頂冷凝器(7)之間形成第一回路；工質(zhì)泵的進(jìn)口端連接在循環(huán)水冷卻器(4)與熱力膨脹閥(6)之間的第一氣路管上，其出口端連接在精丙烯塔(I)塔底與低溫余熱換熱器(2)之間的第一氣路管上，低溫余熱換熱器(2)、蒸汽噴射器(3)、循環(huán)水冷卻器(4)及工質(zhì)泵(5)形成第二回路；塔頂冷凝器(7)與脫乙烷塔(8)塔頂之間連接有汽液平衡罐(9)，且塔頂冷凝器(7)與脫乙烷塔(8)及汽液平衡罐(9)形成第三回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的制冷裝置，其特征在于所述蒸汽噴射器(3)包括混合室、擴(kuò)壓室、位于混合室上的工作蒸汽入口和引射蒸汽入口以及噴射器出口，混合室與擴(kuò)壓室相通，噴射器出口位于擴(kuò)壓室上；所述工作蒸汽入口與低溫余熱換熱器(2 )的出口連接，引射蒸汽入口連接第二氣路管。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的制冷裝置。強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的制冷裝置，安裝在氣分裝置中精丙烯塔(1)塔底與脫乙烷塔(8)塔頂?shù)乃斃淠?7)之間；其包括低溫余熱換熱器(2)、蒸汽噴射器(3)、循環(huán)水冷卻器(4)、工質(zhì)泵(5)、熱力膨脹閥(6)以及氣路管道。本實(shí)用新型強(qiáng)化氣分裝置利用余熱余壓回收丙烯的制冷裝置，為75～95℃低溫?zé)嵩凑业揭惶幒侠頍嶷?，有效增?qiáng)了脫乙烷塔的分離效率，降低產(chǎn)品干氣中丙烯含量以及改善氣分裝置丙烯回收效果，充分利用裝置自身余壓和煉化企業(yè)工藝物流余熱，達(dá)到了回收余熱余壓和提高裝置經(jīng)濟(jì)效益的雙重目的。
文檔編號(hào)C07C11/06GK202853189SQ20122040065
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者孫秋榮, 孫敏, 吳升元, 陳清林, 張冰劍 申請(qǐng)人:中石化廣州工程有限公司, 中山大學(xué)