CN111803991B - 一种工艺冷凝液能量综合回收利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工艺冷凝液能量综合回收利用系统，低变气依次经过低变气换热器A和低变气换热器B冷却后进入低变气分离器，低变气分离器分离下来的工艺冷凝液经过工艺冷凝液泵增压后依次经过低变气换热器A和工艺冷凝液换热器预热后进入汽提塔，工艺冷凝液换热器冷侧出口管线分成两个支管，其中一个支管去锅炉给水泵出口总管，脱盐水槽内的脱盐水经脱盐水泵去低变气换热器B冷侧进口管线，低变气换热器B的热侧出口管线分成两个支管，其中一个支管去除氧器，另一个支管去溴化锂换热机组然后回到低变气换热器B冷侧进口管线，除氧器的顶端蒸汽进入溴化锂换热机组回收余热。起到节能降耗的目的，同时使得体系稳定运行。

Description

一种工艺冷凝液能量综合回收利用系统

技术领域

本发明涉及合成氨技术领域，具体为一种工艺冷凝液能量综合回收利用系统。

背景技术

氮肥厂合成氨工艺总流程为：外来天然气经计量、调压、除杂质，通过离心天然气压缩机压缩至4.08MPa，经加热后进行高温脱硫，换热式转化、二段蒸汽转化，一氧化碳高低变换，二氧化碳脱除，深度甲烷化净化，合成气循环气压缩，氨合成和冷冻分离，最终得到产品液氨。

其中从低变气分离器分离下来的工艺冷凝液含有微量的氨、二氧化碳和醇类等，如图1所示，经工艺冷凝液泵5增压后在工艺冷凝液换热器2中预热到约234℃，进入工艺冷凝液汽提塔3的顶部，自上而下的流过塔内的填料床层。来自中压蒸汽管网的中压过热蒸汽自工艺冷凝液汽提塔底部进入，在填料层中与工艺冷凝液逆流接触，将溶解的微量氨、二氧化碳和醇汽提出来。汽提塔顶部出来的蒸汽作为工艺蒸汽送往转化工序。低变气分离器4设置有紧急排放阀，与工艺冷凝液泵5出口调节阀组成分层控制方式，正常时只开工艺冷凝液泵5出口调节阀自动控制低变气分离器的液位，当工艺冷凝液泵跳车或其它原因造成液位高于设定值时，自动打开紧急排放阀排放工艺冷凝液至循环水池，以控制低变气分离器的正常液位。汽提后合格的工艺冷凝液经工艺冷凝液换热器2回收热量后经工艺冷凝液冷却器6冷却后送往脱盐水站的脱盐水槽7中。汽提后的工艺冷凝液设置有在线电导分析仪，在开停车或生产过程中检测到电导率不合格达到联锁设定值时，自动触发联锁切换切断阀8/9的流程，将不合格工艺冷凝液排放至循环水池中。进汽提塔过热蒸汽流量计设有流量低报警，汽提塔液位设有高低液位报警，汽提后的工艺冷凝经工艺冷凝液换热器换热后设计电导率高报警，同时现场设有工艺冷凝液手动分析取样点。

低变气分离器的顶部气体出口去二氧化碳吸收塔，CO₂吸收塔进气温度是靠脱盐水在低变气换热器中换热进行降温的，换热后的脱盐水温度约120℃左右，经过低变气换热器后的脱盐水从除氧器10上部进入，自上而下的流过塔内的填料床层，与下部加入的低压蒸汽逆流接触进行物理除氧，为保证除氧持续进行，除氧器必须连续不断的放空，以放出蒸汽解析出来的氧。除氧合格后的水经锅炉给水泵增压后往装置的各锅炉产蒸汽用。

该工艺存在的问题：

工艺冷凝液的热量没有被合理利用，在工业冷凝液冷凝器中需要用循环水降温，同时也造成循环水的用水量大，循环水蒸发造成水的浪费。

工艺冷凝液的压力比较高(压力3.8Mpa，温度102℃，流量30t/h)，减压降温后送至脱盐水站，又需要用泵二次增压后送出作脱盐水用，存在工艺冷凝液的压力势能没有被合理利用，降压至常压后二次增压又再次耗电的问题。

经低变气换热器的脱盐水量受系统负荷波动较大，当装置开停或生产负荷波动时不能控制CO₂吸收塔的进气温度，造成脱碳系统的水平衡受到影响，需采取脱碳系统排水或补水来保持脱碳系统的水平衡。

除氧器蒸汽(压力0.25Mpa，流量0.8t/h饱和蒸汽)直接放空水被浪费掉，蒸汽放空造成视觉污染大，蒸汽直接放空热量也没能被利用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种工艺冷凝液能量综合回收利用系统。节能降耗的同时，使得整个系统能稳定可靠的运行。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种工艺冷凝液能量综合回收利用系统，包括汽提塔、低变气分离器、除氧器、脱盐水槽、工艺冷凝液换热器和低变气换热器，其特征在于：所述低变气换热器包括低变气换热器A和低变气换热器B，来自二氧化碳再沸器的低变气依次经过低变气换热器A和低变气换热器B冷却后从低变气分离器的顶部进入低变气分离器，所述低变气分离器的顶端气体出口管线去二氧化碳吸收塔，所述低变气分离器分离下来的工艺冷凝液从底部出来，经过工艺冷凝液泵增压后依次经过低变气换热器A和所述工艺冷凝液换热器预热后从汽提塔的顶部进入汽提塔，所述汽提塔的下部设置中压蒸汽进口，所述汽提塔的顶部气体出口管线去转化系统，底部工艺冷凝液出口管线出来的工艺冷凝液经过工艺冷凝液换热器冷却后从工艺冷凝液换热器冷侧出口管线出来，所述工艺冷凝液换热器冷侧出口管线分成两个支管，其中一个支管去锅炉给水泵出口总管，并在该支管上设置有第一自动调节阀和工艺冷凝液增压泵，另一个支管去循环水池，在该支管上设置有第二自动调节阀；

所述脱盐水槽内的脱盐水经脱盐水泵去低变气换热器B冷侧进口管线，所述低变气换热器B的热侧出口管线分成两个支管，其中一个支管去除氧器，另一个支管去溴化锂换热机组回收余热产低压蒸汽，回收余热后的脱盐水经过脱盐水循环泵回到低变气换热器B冷侧进口管线，所述除氧器的顶端蒸汽进入溴化锂换热机组回收余热产低压蒸汽，所述溴化锂换热机组的进水管与锅炉给水泵出口总管相连。

经汽提合格的工艺冷凝液从汽提塔底部出来，经工艺冷凝液换热器回收热量后，经过工艺冷凝液增压泵增压后送至锅炉给水泵出口总管，充分利用了工艺冷凝液自身的压力势能，工艺冷凝液不再进行冷却，工艺冷凝液的热量也被充分回收利用。

不再使用工艺冷凝液冷却器冷凝工艺冷凝液，减少了循环水的用量(用于工艺冷凝液冷却器的循环水)。在工艺冷凝液增压泵出口设置第一自动调节阀，与第二自动调节阀组成分层控制方式，工艺冷凝液电导率高联锁输出条件为，当联锁达到设定值时，自动停工艺冷凝液增压泵并关闭第一自动调节阀，自动打开第二自动调节阀30％的阀位开度3秒后，自行切换为自动控制汽提塔的液位。汽提塔过热蒸汽流量计依然设有流量低报警，汽提塔液位设有高低液位报警。

由于汽提合格的工艺冷凝液直接送至了锅炉给水泵出口，造成经低变气换热器换热后进除氧器的脱盐水量减少。当经过低变气换热器的脱盐水减少后，会造成吸收塔进气温度高，为达到降低和控制好CO₂吸收塔进气温度，本发明设置两个低变气进低变气换热器，低变气分离器中分离下来的工艺冷凝液温度约81℃，经工艺冷凝液泵增压后先经低变气工艺冷凝液换热器A换热，将温度提高至115℃以上，再送至工艺冷凝液换热器换热，以此来减少进低变气换热器B的换热量，将从工艺冷凝液换热器出来的汽提合格的工艺冷凝液温度从102℃提高到了约135℃左右，将这些低品位热最终转移至锅炉给水中。

当补充进除氧器的脱盐水减少后，除氧器加的蒸汽会减少，除氧器蒸汽放空量从改造前的0.8t/h约减少至0.5t/h，但仍还是有蒸汽放空损失，为充分利用放空这部分蒸汽的热量和减少水的浪费，以及经过低变气换热器循环的脱盐水热量，设置溴化锂换热机组回收这两部分的余热。将除氧器放空蒸汽引入溴化锂换热机组，回收热量后变成了蒸汽冷凝液送往装置内的蒸发式氨冷凝器的水槽中，实现了蒸汽冷凝液回收。循环的脱盐水先经过溴化锂换热机组回收热量后，经过脱盐水循环泵增压后又返回到低变气换热器B的进口，完成了脱盐水的循环过程，同也完成的热量的回收。这两部热量在溴化锂机组中回收后，用于产生0.4Mpa左右的低压蒸汽，低压蒸汽输送至装置内低压蒸汽总管。溴化锂机组产蒸汽的水来自于锅炉给水泵出口的锅炉水。

上述方案中：为控制好CO₂吸收塔的进气温度，实现自动控制进CO₂吸收塔的进气温度，增加经过低变气换热器B的脱盐水流量，所述脱盐水循环泵的出口设置第三自动调节阀。

上述方案中，所述工艺冷凝液泵的出口设置有第四自动调节阀。低变气分离器设置有紧急排放阀，与第四自动调节阀组成分层控制方式。正常时只开工艺冷凝液泵出口第四自动调节阀自动控制低变气分离器的液位，当工艺冷凝液泵跳车或其它原因造成液位高于设定值时，自动打开紧急排放阀排放工艺冷凝液至循环水池，以控制低变气分离器的正常液位。

上述方案中：所述锅炉给水泵的出口总管上设置有流量计和压力表，所述除氧器的出水管道上设置有小流量锅炉给水泵以及流量、压力同时低联锁启备用大流量锅炉给水泵，所述流量、压力同时低联锁启备用大流量锅炉给水泵以及小流量锅炉给水泵的出口均与锅炉给水泵出口总管相连；正常运行时，工艺冷凝液增压泵与小流量锅炉给水泵同时运行，当工艺冷凝液增压泵和小流量锅炉给水泵因跳车或其它原因造成锅炉给水中断时，启动流量、压力同时低联锁启备用大流量锅炉给水泵。当工艺冷凝液直接送至原锅炉给水泵出口后，原锅炉给水泵的流量减少，会造成原锅炉给水泵的效率降低，因此，将原锅炉给水泵改为小流量的锅炉给水泵(原则上设计一组，两台，图中仅画出一台)，正常生产时工艺冷凝液增压泵与小流量的锅炉给水泵同时使用，满足生产正常用水要求。

上述方案中：所述锅炉给水泵出口总管上还设置有流量压力低报警装置。以提醒操作人员及时发现问题。

上述方案中：所述溴化锂换热机组的进水管上设置有第五自动调节阀。自动控制溴化锂机组中锅炉的液位。

所述溴化锂换热机组的进水管设置有液位高低报警装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、工艺冷凝液流量30t/h不降压，直接经工艺冷凝液增压泵增压后作锅炉水用，可节约锅炉给水泵的电耗约50KW/h左右，按年运行时间8000小时计算，每年节约电耗40万KWh。

2、工艺冷凝液经低变气工艺冷凝液换热器换热后再进工艺冷凝液换热器，合格的工艺冷凝液流量30t/h,温度从102℃提高到135℃左右，同时改造后工艺冷凝液不再进行冷却，将热量回收进锅炉给水中后，可以增产4.0Mpa的中压蒸汽约5.5t/h，按年运行时间8000小时计算，每年增产中压蒸汽44000吨。

3、将除氧器放空蒸汽和循环的脱盐水热量用于产低压蒸汽，增产低压蒸汽约4t/h，按年运行时间8000小时计算，每年增产低压蒸汽32000吨。

4、改造后能在线有效自动的控制CO₂吸收塔进气温度，按年运行时间8000小时计算，每年可减少脱碳系统的酸性水排放约5000吨，每年可回收除氧器放空的蒸汽冷凝液约4000吨，每年减少除氧器蒸汽放空损失约2400吨。

5、流程改造后增设相应的联锁控制系统，大大提高装置操作的可靠性和稳定性。

附图说明

图1为本发明的改造前的工艺流程图。

图2为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例和附图对本发明做进一步描述。

如图1所示，本发明的工艺冷凝液能量综合回收利用系统由第五自动调节阀1、工艺冷凝液换热器2、汽提塔3、低变气分离器4、工艺冷凝液泵5、脱盐水槽7、除氧器10、变气换热器A11、低变气换热器B12、锅炉给水泵出口总管13、第一自动调节阀14、工艺冷凝液增压泵15、第二自动调节阀16、溴化锂换热机组17、脱盐水循环泵18、第三自动调节阀19、第四自动调节阀20、流量计21、压力表22、小流量锅炉给水泵23、流量、压力同时低联锁启备用大流量锅炉给水泵24、脱盐水泵25等部件组成。

低变气换热器包括低变气换热器A11和低变气换热器B12，来自二氧化碳再沸器的低变气依次经过低变气换热器A11和低变气换热器B12冷却后从低变气分离器4的顶部进入低变气分离器4，低变气分离器4的顶端气体出口管线去二氧化碳吸收塔，低变气分离器4分离下来的工艺冷凝液从底部出来，经过工艺冷凝液泵5增压后依次经过低变气换热器A11和工艺冷凝液换热器2预热后从汽提塔3的顶部进入汽提塔3。工艺冷凝液泵5的出口设置有第四自动调节阀20。低变气分离器4上依旧设置有紧急排放阀，与第四自动调节阀20组成分层控制方式。正常时只开工艺冷凝液泵5以及出口第四自动调节阀20自动控制低变气分离器4的液位，当工艺冷凝液泵5跳车或其它原因造成液位高于设定值时，自动打开紧急排放阀排放工艺冷凝液至循环水池，以控制低变气分离器4的正常液位。

汽提塔3的下部设置中压蒸汽进口，汽提塔3的顶部气体出口管线去转化系统，底部工艺冷凝液出口管线出来的工艺冷凝液经过工艺冷凝液换热器2冷却后从工艺冷凝液换热器2冷侧出口管线出来，工艺冷凝液换热器2冷侧出口管线分成两个支管，其中一个支管去锅炉给水泵出口总管13，并在该支管上设置有第一自动调节阀14和工艺冷凝液增压泵15，另一个支管去循环水池，在该支管上设置有第二自动调节阀16。第一自动调节阀14与第二自动调节阀16组成分层控制方式，与现有技术相同，汽提后的工艺冷凝液设置有在线电导分析仪进行电导分析，但是工艺冷凝液电导率高联锁输出条件修改为，当联锁达到设定值时，自动停工艺冷凝液增压泵15并关闭第一自动调节阀14，自动打开第二自动调节阀1630％的阀位开度3秒后，自行切换为自动控制汽提塔3的液位。

脱盐水槽7内的脱盐水经脱盐水泵25去低变气换热器B12冷侧进口管线，低变气换热器B12的热侧出口管线分成两个支管，其中一个支管去除氧器10，从除氧器10上部进入，自上而下的流过塔内的填料床层，与下部加入的低压蒸汽逆流接触进行物理除氧。另一个支管去溴化锂换热机组17回收余热产低压蒸汽，回收余热后的脱盐水经过脱盐水循环泵18回到低变气换热器B12冷侧进口管线，脱盐水循环泵18的出口设置第三自动调节阀19。增加经过低变气换热器B12的脱盐水流量，自动控制进CO₂吸收塔的进气温度。

除氧器10的顶端蒸汽进入溴化锂换热机组17回收余热产低压蒸汽，溴化锂换热机组17的进水管与锅炉给水泵出口总管13相连。用于产蒸汽的水来自锅炉给水泵出口总管13。溴化锂换热机组17的进水管上设置有第五自动调节阀1。优选溴化锂换热机组17的进水管设置有液位高低报警装置。

锅炉给水泵的出口总管13上设置有流量计21和压力表22，锅炉给水泵的出口总管13与除氧器10的出口管道通过锅炉给水泵相连。具体的：除氧器10的出水管道上设置有小流量锅炉给水泵23以及流量、压力同时低联锁启备用大流量锅炉给水泵24，流量、压力同时低联锁启备用大流量锅炉给水泵24以及小流量锅炉给水泵23的出口均与锅炉给水泵出口总管13相连。正常运行时，工艺冷凝液增压泵15与小流量锅炉给水泵23同时运行，当工艺冷凝液增压泵15和小流量锅炉给水泵23因跳车或其它原因造成锅炉给水中断时，启动流量、压力同时低联锁启备用大流量锅炉给水泵24。锅炉给水泵出口总管13上还设置有流量压力低报警装置。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种工艺冷凝液能量综合回收利用系统，包括汽提塔、低变气分离器、除氧器、脱盐水槽、工艺冷凝液换热器和低变气换热器，其特征在于：所述低变气换热器包括低变气换热器A和低变气换热器B，来自二氧化碳再沸器的低变气依次经过低变气换热器A和低变气换热器B冷却后从低变气分离器的顶部进入低变气分离器，所述低变气分离器的顶端气体出口管线去二氧化碳吸收塔，所述低变气分离器分离下来的工艺冷凝液从底部出来，经过工艺冷凝液泵增压后依次经过低变气换热器A和所述工艺冷凝液换热器预热后从汽提塔的顶部进入汽提塔，所述汽提塔的下部设置中压蒸汽进口，所述汽提塔的顶部气体出口管线去转化系统，底部工艺冷凝液出口管线出来的工艺冷凝液经过工艺冷凝液换热器冷却后从工艺冷凝液换热器冷侧出口管线出来，所述工艺冷凝液换热器冷侧出口管线分成两个支管，其中一个支管去锅炉给水泵出口总管，并在该支管上设置有第一自动调节阀和工艺冷凝液增压泵，另一个支管去循环水池，在该支管上设置有第二自动调节阀；第一自动调节阀与第二自动调节阀组成分层控制方式，工艺冷凝液电导率高联锁输出条件为，当联锁达到设定值时，自动停工艺冷凝液增压泵并关闭第一自动调节阀，自动打开第二自动调节阀30％的阀位开度3秒后，自行切换为自动控制汽提塔的液位；

所述脱盐水槽内的脱盐水经脱盐水泵去低变气换热器B冷侧进口管线，所述低变气换热器B的热侧出口管线分成两个支管，其中一个支管去除氧器，另一个支管去溴化锂换热机组回收余热产低压蒸汽，回收余热后的脱盐水经过脱盐水循环泵回到低变气换热器B冷侧进口管线，所述除氧器的顶端蒸汽进入溴化锂换热机组回收余热产低压蒸汽，所述溴化锂换热机组的进水管与锅炉给水泵出口总管相连；所述锅炉给水泵的出口总管上设置有流量计和压力表，所述除氧器的出水管道上设置有小流量锅炉给水泵以及流量、压力同时低联锁启备用大流量锅炉给水泵，所述流量、压力同时低联锁启备用大流量锅炉给水泵以及小流量锅炉给水泵的出口均与锅炉给水泵出口总管相连；正常运行时，工艺冷凝液增压泵与小流量锅炉给水泵同时运行，当工艺冷凝液增压泵和小流量锅炉给水泵因跳车或其它原因造成锅炉给水中断时，启动流量、压力同时低联锁启备用大流量锅炉给水泵；所述脱盐水循环泵的出口设置第三自动调节阀；

所述工艺冷凝液泵的出口设置有第四自动调节阀；低变气分离器设置有紧急排放阀，与第四自动调节阀组成分层控制方式，正常时只开工艺冷凝液泵出口第四自动调节阀自动控制低变气分离器的液位，当工艺冷凝液泵跳车或其它原因造成液位高于设定值时，自动打开紧急排放阀排放工艺冷凝液至循环水池，以控制低变气分离器的正常液位；

所述锅炉给水泵出口总管上还设置有流量压力低报警装置；所述溴化锂换热机组的进水管上设置有第五自动调节阀；所述溴化锂换热机组的进水管设置有液位高低报警装置。