冷凍站不凝氣排放過程中有效回收丙烯的分離系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種冷凍站不凝氣排放過程中有效回收丙烯的分離系統(tǒng)，其包括丙烯/不凝氣換熱器和丙烯分離器；冷凍站裝置的丙烯冷凝器及丙烯儲槽的開車不凝氣出口通過管路與所述丙烯/不凝氣換熱器管程中的不凝氣入口相連；丙烯/不凝氣換熱器管程頂部的不凝氣出口、管程底部的液體出口分別通過管路與所述丙烯分離器的入口相連，所述丙烯/不凝氣換熱器殼程中的氣態(tài)丙烯出口通過管路與丙烯壓縮機入口的第一分離器相連，所述丙烯壓縮機出口通過管路與所述冷凍站裝置的丙烯冷凝器的入口相連；所述丙烯分離器的氣體出口通過管路經(jīng)由第一節(jié)流閥(9)與火炬相連；該丙烯分離器的液體出口通過管路經(jīng)由第二節(jié)流閥與所述丙烯/不凝氣換熱器的殼程相連。
【專利說明】
冷凍站不凝氣排放過程中有效回收丙烯的分離系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種冷凍站不凝氣排放過程中有效回收丙烯的分離系統(tǒng)，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在制冷系統(tǒng)的冷凝器、儲液槽中常會聚集有空氣、氮氣、潤滑油蒸氣等不凝性氣體，這些不凝性氣體在丙烯制冷系統(tǒng)中循環(huán)累積，既不隨丙烯一起冷凝，也不產(chǎn)生制冷效應(yīng)，系統(tǒng)不凝氣的存在將在很大程度上削弱冷凝器的傳熱效果，使冷凝溫度和冷凝壓力升高，導(dǎo)致制冷壓縮機的功耗增加。因此，制冷系統(tǒng)中一旦累計不凝氣時，必須及時將其排出。
[0003]丙烯制冷系統(tǒng)在開、停車及維修清洗或增裝設(shè)備時，不凝性氣體都會進入系統(tǒng)，尤其在系統(tǒng)的開車過程中，不凝氣排放量很大，首先將整個制冷系統(tǒng)用氮氣置換合格，使得系統(tǒng)內(nèi)氧氣含量小于等于0.02%。氧濃度達標(biāo)后，從丙烯壓縮機入口處導(dǎo)入丙烯，增壓至1.7MPaG以上，置換系統(tǒng)中的氮氣，形成的不凝氣從制冷系統(tǒng)的冷凝器、儲液槽頂部排出。當(dāng)系統(tǒng)中制冷工質(zhì)的丙烯濃度達到99mol%以上，不凝氣排放才可停止，通常這一過程需約4小時。
[0004]丙烯制冷系統(tǒng)開車排放不凝氣具有以下特點:I)瞬間排放量大。以60萬噸/年煤制甲醇項目配套的丙烯冷凍站為例，據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計在開車過程中由于排放不凝氣，導(dǎo)致丙烯損失約50噸。以丙烯市場價格8000元/噸計，這套丙烯制冷系統(tǒng)在開車過程中損失近40萬元；2)系統(tǒng)不凝氣無法避免。主要存在于制冷壓縮機組冷態(tài)啟動時，中壓氮氣作為一級密封氣，直到壓縮機出口與二次平衡管之間的壓差大于40KPa時才能將一級密封氣由中壓氮氣切換成壓縮機出口丙烯氣;3)不凝氣無法完全排凈。剛開車時不凝氣含量最高，隨著開車過程的進行，不凝氣不斷減少，最后系統(tǒng)中的不凝氣降低至最低值。
[0005]目前，工業(yè)上丙烯制冷系統(tǒng)中冷凝器和丙烯儲槽中不凝氣易積聚的部位都設(shè)有放空閥，開車時可打開放空閥將不凝氣直接排向大氣。但直排不凝氣代價很大，因不凝氣的含量不高，隨不凝氣同時排入大氣的丙烯要比不凝氣多得多，造成丙烯大量損失，同時還會污染環(huán)境，還可能對操作人員造成傷害。現(xiàn)場開車人員也嘗試了一些技改措施:(I)增加I臺射汽抽氣裝置或真空栗，系統(tǒng)置換合格后將系統(tǒng)抽至負壓，然后再充裝丙烯；(2)增設(shè)I臺卸車壓縮機，將壓縮機入口接至丙烯儲槽頂部，壓縮機出口接至槽車頂部，然后將槽車底部和丙烯儲槽底部連通，開啟卸車壓縮機后，槽車和丙烯儲槽之間就會建立壓差，丙烯液體會自動流入儲槽。但是以上措施增加了開車成本和操作難度，而同樣的開車過程中，排放單位體積的不凝氣，丙烯的流失量并沒有減少。
[0006]因此，開發(fā)出一種冷凍站不凝氣排放過程中有效回收丙烯的分離系統(tǒng)及工藝已成為本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的目的在于提供一種冷凍站不凝氣排放過程中有效回收丙烯的分離系統(tǒng)。
[0008]為達上述目的，本實用新型提供了一種冷凍站不凝氣排放過程中有效回收丙烯的分離系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括丙烯/不凝氣換熱器7和丙烯分離器8;
[0009]所述冷凍站裝置的丙烯冷凝器3及丙烯儲槽4的開車不凝氣出口通過管路與所述丙烯/不凝氣換熱器7管程中的不凝氣入口相連；
[0010]所述丙烯/不凝氣換熱器7管程頂部的不凝氣出口、管程底部的液體出口分別通過管路與所述丙烯分離器8的入口相連，所述丙烯/不凝氣換熱器7殼程中的氣態(tài)丙烯出口通過管路與丙烯壓縮機2入口的第一分離器I相連，所述丙烯壓縮機2出口通過管路與所述冷凍站裝置的丙烯冷凝器3的入口相連；
[0011]所述丙烯分離器8的氣體出口通過管路經(jīng)由第一節(jié)流閥9與火炬相連;該丙烯分離器8的液體出口通過管路經(jīng)由第二節(jié)流閥10與所述丙烯/不凝氣換熱器7的殼程相連。
[0012]根據(jù)本實用新型所述的系統(tǒng)，優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括一丙烯閃蒸槽5，所述丙烯分離器8的液體出口通過管路經(jīng)由第二節(jié)流閥10與該丙烯閃蒸槽5的液體入口相連；
[0013]該丙烯閃蒸槽5的液體出口通過管路分別與所述丙烯/不凝氣換熱器7的殼程、液態(tài)丙烯儲罐相連，其中，丙烯閃蒸槽5的液體出口與丙烯/不凝氣換熱器7殼程之間的管路上設(shè)置有第三節(jié)流閥11;該丙烯閃蒸槽5的氣體出口通過管路與丙烯壓縮機2入口的第二分離器6相連。
[0014]根據(jù)本實用新型所述的系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述丙烯/不凝氣換熱器7管程中的不凝氣入口設(shè)置有擋板。該擋板的作用是使通過丙烯/不凝氣換熱器7管程入口的氣體改變流向，進而分離出少量不凝氣，以降低管程中不凝氣含量，提高丙烯/不凝氣換熱器的傳熱系數(shù)。
[0015]根據(jù)本實用新型所述的系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述丙烯分離器8的頂部設(shè)置有絲網(wǎng)或葉片除沫器。
[0016]根據(jù)本實用新型所述的系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述丙烯/不凝氣換熱器7為釜式蒸發(fā)換熱器。
[0017]根據(jù)本實用新型所述的系統(tǒng)，所述第一節(jié)流閥9為必須設(shè)置的部件，因為火炬系統(tǒng)的壓力通常較低，一般為0.15MPaG，所以需要對丙烯分離器分離出的不凝氣進行減壓后再送往火炬。
[0018]本實用新型所述的系統(tǒng)可以適用于多種不同的方法進行冷凍站不凝氣排放過程中有效回收丙烯的分離，為了進一步對本實用新型的裝置進行說明，本實用新型還提供了應(yīng)用本實用新型的系統(tǒng)對冷凍站不凝氣排放過程中的丙烯進行有效回收分離的方法，所述方法包括以下步驟:
[0019]a、首先將來自冷凍站的含有不凝氣的丙烯送入丙烯/不凝氣換熱器的管程進行換熱降溫，得到不凝氣及氣-液混合物；
[0020]b、將步驟a得到的不凝氣及氣-液混合物分別送入丙烯分離器進行分離，得到不凝氣和丙烯凝液；
[0021]c、將步驟b得到的丙烯凝液進行減壓處理，得到經(jīng)減壓處理后的丙烯凝液，再將經(jīng)減壓處理后的丙烯凝液送入丙烯/不凝氣換熱器的殼程與管程中含有不凝氣的丙烯進行換熱，得到氣態(tài)丙烯。
[0022]根據(jù)本實用新型所述的工藝，具體地，步驟a中所述降溫為將溫度降至-35?-40-C。
[0023]根據(jù)本實用新型所述的工藝，具體地，所述步驟b與步驟c之間還包括將步驟b得到的不凝氣進行減壓處理后送入火炬的操作；
[0024]優(yōu)選地，該操作包括以下步驟:將步驟b得到的不凝氣進行減壓處理后，將經(jīng)減壓處理后的不凝氣與來自冷凍站的含有不凝氣的丙烯先行單獨換熱以回收其冷量，再將經(jīng)換熱升溫后的不凝氣送入火炬。本實用新型對不凝氣減壓處理的壓力不作具體要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)時所用火炬系統(tǒng)的具體壓力來確定該壓力。在本實用新型【具體實施方式】中，可先通過第一節(jié)流閥對丙烯分離器分離出的不凝氣進行減壓處理，然后將其與開車不凝氣先行單獨換熱(可另外設(shè)置一換熱器以進行該換熱操作)回收其冷量后，再通過管路將其送入火炬。
[0025]根據(jù)本實用新型所述的工藝，具體地，所述減壓處理為將丙烯凝液的壓力降至0.03?0.04MPaG。
[0026]根據(jù)本實用新型所述的工藝，具體地，步驟c還包括以下具體操作:將步驟b得到的丙烯凝液進行第一次減壓處理，將經(jīng)減壓處理后的丙烯凝液送入丙烯閃蒸槽中進行閃蒸，回收得到液態(tài)丙烯；
[0027]再從丙烯閃蒸槽抽出部分液態(tài)丙烯，對其進行第二次減壓處理，將經(jīng)減壓處理后的液態(tài)丙烯送入丙烯/不凝氣換熱器的殼程與管程中含有不凝氣的丙烯進行換熱，得到氣態(tài)丙稀。
[0028]根據(jù)本實用新型所述的工藝，具體地，所述第一次減壓處理為將丙烯凝液的壓力降至0.4?0.6MPaG。
[0029]根據(jù)本實用新型所述的工藝，具體地，所述第二次減壓處理為將液態(tài)丙烯的壓力降至 0.03?0.04MPaG。
[0030]根據(jù)本實用新型所述的工藝，具體地，所述氣態(tài)丙烯的溫度為-38?-40°C。
[0031]根據(jù)本實用新型所述的工藝，具體地，較高壓的丙烯凝液減壓會閃蒸出少量氣態(tài)丙烯，后續(xù)可將該少量氣態(tài)丙烯返回至第二分離器。
[0032]此外，本實用新型對“部分液態(tài)丙烯”的量不作具體要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)場實際作業(yè)過程中，丙烯/不凝氣換熱器管程中的含不凝氣的丙烯流量、入口溫度等來確定用來換熱的液體丙烯的用量。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所提供的冷凍站不凝氣排放過程中有效回收丙烯的分離系統(tǒng)及工藝具有以下優(yōu)點:
[0034]首先，本實用新型克服了目前冷凍站開車采用定期直接排放不凝氣的弊端，采用本實用新型提供的系統(tǒng)及工藝回收丙烯制冷系統(tǒng)開車不凝氣排放過程中的丙烯，可有效回收冷凍站開車過程中不凝氣中95%以上的丙烯;可見，本實用新型所提供的系統(tǒng)及工藝可以高效回收丙烯。
[0035]其次，工藝流程簡單，設(shè)備數(shù)量少，設(shè)備投資低，對環(huán)境污染極小，縮短開車時間，工藝過程安全可靠，不存在危險性較大的工藝或設(shè)備。可以廣泛適用于各種制冷系統(tǒng)中的制冷劑回收，有效降低了運行成本，達到了很好的節(jié)能減排效果。
[0036]此外，經(jīng)濟效益較顯著，投資回收期短。
【附圖說明】
[0037]圖1為本實用新型提供的冷凍站不凝氣排放過程中有效回收丙烯的分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]主要附圖標(biāo)號說明:
[0039]1、第一分離器；
[0040]2、丙烯壓縮機；
[0041]3、丙烯冷凝器；
[0042]4、丙烯儲槽；
[0043]5、丙烯閃蒸槽；
[0044]6、第二分離器；
[0045]7、丙烯/不凝氣換熱器；
[0046]8、丙烯分離器；
[0047]9、第一節(jié)流閥；
[0048]10、第二節(jié)流閥；
[0049]11、第三節(jié)流閥。
【具體實施方式】
[0050]以下通過具體實施例及說明書附圖詳細說明本實用新型的實施過程和產(chǎn)生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本實用新型的實質(zhì)和特點，不作為對本案可實施范圍的限定。
[0051 ] 實施例1
[0052]本實施例提供了一種冷凍站不凝氣排放過程中有效回收丙烯的分離系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該系統(tǒng)包括丙烯/不凝氣換熱器7和丙烯分離器8;
[0053]所述冷凍站裝置的丙烯冷凝器3及丙烯儲槽4的開車不凝氣出口通過管路與所述丙烯/不凝氣換熱器7管程中的不凝氣入口相連；
[0054]所述丙烯/不凝氣換熱器7管程頂部的不凝氣出口、管程底部的液體出口分別通過管路與所述丙烯分離器8的入口相連，所述丙烯/不凝氣換熱器7殼程中的氣態(tài)丙烯出口通過管路與丙烯壓縮機2入口的第一分離器I相連，所述丙烯壓縮機2出口通過管路與所述冷凍站裝置的丙烯冷凝器3的入口相連；
[0055]所述丙烯分離器8的氣體出口通過管路經(jīng)由第一節(jié)流閥9與火炬相連；
[0056]該系統(tǒng)還包括一丙烯閃蒸槽5，所述丙烯分離器8的液體出口通過管路經(jīng)由第二節(jié)流閥10與該丙烯閃蒸槽5的液體入口相連；
[0057]該丙烯閃蒸槽5的液體出口通過管路分別與所述丙烯/不凝氣換熱器7的殼程、液態(tài)丙烯儲罐相連，其中，丙烯閃蒸槽5的液體出口與丙烯/不凝氣換熱器7殼程之間的管路上設(shè)置有第三節(jié)流閥11;該丙烯閃蒸槽5的氣體出口通過管路與丙烯壓縮機2入口的第二分離器6相連；
[0058]所述丙烯分離器8的頂部設(shè)置有絲網(wǎng)或葉片除沫器；
[0059]所述丙烯/不凝氣換熱器7為釜式蒸發(fā)換熱器；
[0060]所述丙烯/不凝氣換熱器7管程中的不凝氣入口設(shè)置有擋板。
[0061 ] 實施例2
[0062]本實施例提供了一種冷凍站不凝氣排放過程中有效回收丙烯的分離工藝，其是采用實施例1所提供的系統(tǒng)實現(xiàn)的，其中，該工藝包括以下具體步驟:
[0063]本實施例中所用的不凝氣流量平均為3800Nm3/h，其中含丙烯約92mol%，壓力為1.95MPaG，溫度為 40°C。
[0064]自冷凍站裝置的丙烯冷凝器3和丙烯儲槽4頂部排出的開車不凝氣，進入丙烯/不凝氣換熱器7的管程進行換熱降溫，其溫度降低至-40°C，大部分丙烯被冷凝下來，形成氣-液混合物，進入丙烯分離器8;在丙烯分離器8頂部得到不凝氣210Nm3/h，其中氮氣含量為90mol%，通過壓力控制閥(第一節(jié)流閥9)減壓至0.2MPaG送往火炬。在丙烯分離器8的底部，得到6.7t/h的丙烯凝液，進入第二節(jié)流閥10，減壓至0.6MPaG，溫度為-40.7°C后返回丙烯閃蒸槽5。從丙烯閃蒸槽5抽出一部分(2.3t/h)液態(tài)丙烯，進入第三節(jié)流閥11，減壓至
0.04MPaG，溫度為-39.5 °C后，送入丙烯/不凝氣換熱器7殼程與開車不凝氣進行換熱，得到-39.8°C的氣態(tài)丙烯，氣態(tài)丙烯返回丙烯壓縮機2入口的第一分離器I;
[0065]該丙烯閃蒸槽5的氣體出口通過管路與丙烯壓縮機2入口的第二分離器6相連；
[0066]所述丙烯壓縮機2出口通過管路與所述冷凍站裝置的丙烯冷凝器3的入口相連。
[0067]實施例1提供的冷凍站不凝氣排放過程中有效回收丙烯的分離系統(tǒng)的總投資約為35萬元。
[0068]在該實施例2中，一次開車過程可回收丙烯13.4噸，收率為99.4%，每年可回收乙稀約53.6噸，經(jīng)濟效益(產(chǎn)值-設(shè)備折舊)達到41萬元/年，其中收率的計算公式如下:收率=(含不凝氣的丙烯中的丙烯質(zhì)量流量-排放至火炬的不凝氣中的丙烯質(zhì)量流量)/含不凝氣的丙烯中的丙烯質(zhì)量流量。
[0069]以上所述僅為本實用新型的較經(jīng)濟優(yōu)化的實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的原則和范圍之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種冷凍站不凝氣排放過程中有效回收丙烯的分離系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括丙烯/不凝氣換熱器(7)和丙烯分離器(8); 所述冷凍站裝置的丙烯冷凝器(3)及丙烯儲槽(4)的開車不凝氣出口通過管路與所述丙烯/不凝氣換熱器(7)管程中的不凝氣入口相連； 所述丙烯/不凝氣換熱器(7)管程頂部的不凝氣出口、管程底部的液體出口分別通過管路與所述丙烯分離器(8)的入口相連，所述丙烯/不凝氣換熱器(7)殼程中的氣態(tài)丙烯出口通過管路與丙烯壓縮機(2)入口的第一分離器(I)相連，所述丙烯壓縮機(2)出口通過管路與所述冷凍站裝置的丙烯冷凝器(3)的入口相連； 所述丙烯分離器(8)的氣體出口通過管路經(jīng)由第一節(jié)流閥(9)與火炬相連;該丙烯分離器(8)的液體出口通過管路經(jīng)由第二節(jié)流閥(10)與所述丙烯/不凝氣換熱器(7)的殼程相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括一丙烯閃蒸槽(5)，所述丙烯分離器(8)的液體出口通過管路經(jīng)由第二節(jié)流閥(10)與該丙烯閃蒸槽(5)的液體入口相連； 該丙烯閃蒸槽(5)的液體出口通過管路分別與所述丙烯/不凝氣換熱器(7)的殼程、液態(tài)丙烯儲罐相連，其中，丙烯閃蒸槽(5)的液體出口與丙烯/不凝氣換熱器(7)殼程之間的管路上設(shè)置有第三節(jié)流閥(11);該丙烯閃蒸槽(5)的氣體出口通過管路與丙烯壓縮機(2)入口的第二分離器(6)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述丙烯/不凝氣換熱器(7)管程中的不凝氣入口設(shè)置有擋板。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述丙烯分離器(8)的頂部設(shè)置有絲網(wǎng)或葉片除沫器。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述丙烯/不凝氣換熱器(7)為釜式蒸發(fā)換熱器。
【文檔編號】B01D5/00GK205672596SQ201620617590
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月21日 公開號201620617590.7, CN 201620617590, CN 205672596 U, CN 205672596U, CN-U-205672596, CN201620617590, CN201620617590.7, CN205672596 U, CN205672596U
【發(fā)明人】汪旭, 卞潮淵, 蔣曉偉, 潘海敏, 劉莎
【申請人】北京石油化工工程有限公司