CN101691497A - 液能交换机 - Google Patents

Abstract

本发明液能交换机是由分配器、动力器、增压器、活门、信号发生器、控制机构组成的，动力器内部有一个动力塞，增压器内部有一个增压塞，动力器与增压器通过中间法兰连接在一起，动力塞与增压塞通过连动杆连接在一起。其特征在于，带压力的加氢高分压出料通过接口36进入第二动力器28的第二动力腔31，第二动力腔31内的压力能推动第二动力塞30运动，同时与第二动力塞30连接在一起的第二增压塞22也一起运动，把第二增压腔21内的低压加氢进料增压后打入加氢反应器，从而代替加氢进料泵去做功，达到节约电能的目的。原料油通过管道20、第二活门14进入第一增压腔11，把第一动力腔2中已经做完功的加氢出料排出，两个增压腔交替工作，循环往复。

Description

液能交换机

技术领域

本发明涉及石油化工生产领域，主要应用于炼油、石油化工、煤化工等行业的加氢处理和加氢裂化工艺系统，能够实现两种高低压液体流之间高效率地交换能量，实现节约能源的目的。

背景技术

加氢工艺在石油化工生产领域应用比较广泛，加氢反应一般都在高温、高压下进行，加氢处理的压力一般在2.0-10.0Mpa之间，加氢裂化反应压力一般在8.0-20.0Mpa之间。加氢反应进料一般要通过电动泵升至高压后进入加氢反应器，同时完成加氢反应的出料经过高压气液分离器后减压为低压后再进入低压分离器。高低压分离器的压力差别很大，加氢反应高压出料所携带的能量巨大。

在常规的加氢反应系统，大部分高压分离器的出料通过液位控制阀减压后直接排入低压分离器，加氢反应出料的高压能量浪费掉了。目前有一部分加氢反应系统设置了液力透平，把高压分离器出料导入液力透平回收液体能量。

液力透平把加氢出料压力能转换成旋转的机械能作为加氢进料的辅助第二驱动，当液力透平出力做功时，加氢进料泵第一驱动电机的功率减小，从而达到节约加氢进料泵电能消耗的节能目的。

“液力透平+电机+进料泵”的加氢进料工艺较适合于低压大流量的工况，对于高压、中小流量的加氢反应工况应用有如下缺点：

1.液力透平能量回收效率低，尤其是在高压、中小流量工况时效率极低。

2.液力透平工作范围窄适合于比较恒定工况，而炼油厂要根据市场和原料情况经常调整加氢产能。如果液力透平的流量、压力变化时液力透平出力变化很大，特别是进入液力透平的流量减小时，液力透平效率很低，当流量为额定流量的40％时液力透平不但不出力还会耗电机功率。

3.液力透平出现故障时，可能造成高分压出料直接进入低压分离器，造成重大生产事故，故需设置许多高低压联锁保护装置。

4.由于液力透平与进料泵之间能量传递环节多，离合器、机械密封、电机、变速器、独立的润滑装置，冷却系统易损件多，维护工作量大，故障率高。

5.由于高分压出料的压力能先转换成旋转机械能，再通过离合器、电机、变速器传递给进料泵，通过进料泵再转换成进料油的高压压力能，能量经过二次转换多次传递效率低，传统“液力透平+电机+进料泵”加氢进料工艺的节能效果一般低于35％。

6.由于进料泵和电机按额定工况选择，扬程高、流量大、功率大，电控系统复整体投资很大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题主要针对加氢反应压力高于3.5MPa的中、高压反应系统，主要是克服传统“液力透平+电机+进料泵”三合一机组技术的不足，提供一种节能型加氢进料装置。

本发明的技术方案是一种液能交换机，由分配器、左液能交换筒体、右液能交换筒体、活门、信号触发器、控制机构组成，高压加氢出料通过分配器进入左液能交换筒体或右液能交换筒体，在液能交换筒体内部高压加氢出料与低压加氢进料进行能量交换，低压加氢进料获得能量后被打入加氢高压进料管道。

左液能交换筒体和右液能交换筒体总是至少有一个在高压下工作。

左液能交换筒体包括第一动力器和第一增压器，右液能交换筒体包括第二动力器和第二增压器，液能交换筒体的动力器和增压器之间可以通过中间法兰连接在一起，也可以共用一个筒体。

第一动力器内有一个第一动力塞，第二动力器内有一个第二动力塞，第一增压器内有一个第一增压塞和一个第一增压腔，第二增压器内有一个第二增压塞和一个第二增压腔，第一动力塞和第一增压塞之间通过一根第一连动杆刚性连接在一起，第二动力塞和第二增压塞之间通过一根第二连动杆刚性连接在一起。

动力塞和增压塞上都装有密封，保证增压器内的原料油与动力器内的高分油互相不能连通，如果密封磨损后泄漏油将通过泄漏接口引出。

第一增压腔的出口与两个单向活门相连接，两个活门的安装方向相反，第二增压腔的出口与两个单向活门相连接，两个活门的安装方向也相反。

高压加氢进料经接口进入分配器，再进入第二动力腔，第二增压腔内的低压加氢进料获得第二动力腔内的能量后通过活门进入高压管道，第一动力腔内做完功的高压加氢进料通过分配器排出到接口，同时第一增压腔内补充低压加氢进料。

高压加氢进料经接口进入分配器，再进入第一动力腔，第一增压腔内的低压加氢进料获得第一动力腔内的能量后通过活门进入高压管道，第二动力腔内做完功的高压加氢进料通过分配器排出到接口，同时第二增压腔内补充低压加氢进料。

两个液能交换筒体的外部装有信号触发器，用于检测增压塞的上死点位置和下死点位置。

两个增压器的换向是通过信号触发器发出信号给控制机构，由控制机构控制分配器实现换向，控制分配器换向的控制机构可以用液体控制，也可以用气体控制，或者用电气元件控制。

本发明加氢进料泵和能量回收装置整体考虑，采用一次能量转换技术，高效率地利用高压出料的能量，减少加氢进料设备的投资，降低设备故障率，提高设备的可靠性。应用本发明后，加氢高压出料的压力能直接转换成加氢进料油的压力能，能量一次传递转换，能量转换效率高于95％。加氢反应单元的加氢进料泵驱动功率可大大降低，最高可达80％。

附图说明

附图为本发明的结构原理示意图。

图中：

1.接口  2.第一动力腔  3.第一动力塞  4.第一动力隔离腔  5.第一动力器6.中间法兰  7.第一增压器  8.第一增压隔离腔  9.第一连动杆  10.第一增压塞  11.第一增压腔  12.管道  13.第一活门  14.第二活门  15.信号触发器  16.信号触发器  17.第三活门  18.第四活门  19.信号触发器20.管道  21.第二增压腔  22.第二增压塞  23.第二连动杆  24.第二增压器  25.信号触发器  26.接口  27.中间法兰  28.第二动力器  29.第二动力隔离腔  30.第二动力塞  31.第二动力腔  32.接口  33.控制机构34.分配器  35.接口  36.接口  37.第二增压隔离腔  38.右液能交换筒体39.左液能交换筒体

具体实施方式

本发明是通过下述方案实现的：如附图为本发明的结构原理示意图。

本发明液能交换机是由分配器、左右液能交换筒体、活门、信号发生器、控制机构组成的，液能交换筒体又由动力器和增压器组成，动力器内部有一个动力塞，增压器内部有一个增压塞，动力器与增压器通过中间法兰连接在一起，动力塞与增压塞通过连动杆连接在一起，带压力的加氢高分压出料通过接口36进入右液能交换筒体动力器内部。

第二动力器28的第二动力腔31内的压力能推动第二动力塞30运动，同时与第二动力塞30连接在一起的第二增压塞22也一起运动，把第二增压腔21内的低压加氢进料增压后打入加氢反应器，从而代替加氢进料泵去做功，达到节约电能的目的。加氢进料通过管道20、活门14进入第一增压腔11，把第一动力腔2中已经做完功的加氢出料排出。两个增压腔交替工作，往复循环。

出加氢反应器的加氢出料进入高压分离器进行油和氢气的分离，加氢出料经接口36进入分配器34，再通过接口32进入第二动力腔31，推动第二动力塞30向上运动，与第二动力塞30、第二连动杆23刚性连接的第二增压塞22也同时向上运动，第二增压腔21内加氢进料被推出并通过第三活门17、管道12被打入加氢反应器内。与此同时被适当增压后的加氢进料通过管道20、第二活门14进入第一增压腔11，推动第一增压塞10向下运动，与第一增压塞10、第一连动杆9刚性连接的第一动力塞3也向下运动，第一动力腔2内已经做完功的加氢出料通过接口1、分配器34、接口35排出去再生利用。两套增压器在交替循环工作，保证管道12内的液体不断流。

第一增压器7、第二增压器24的外部装有信号触发器15、16、19、25，信号触发器用来检测第一增压塞10和第二增压塞22的位置，当增压塞运动到上死点或下死点后，信号触发器发出信号通过控制机构33控制分配器34换向，以此实现增压腔是吸液还是排液。

第一动力塞3、第二动力塞30和第一增压塞10、第二增压塞22上各自有密封机构，保证第一增压腔11、第二增压腔21内低压加氢进料不往第一增压隔离腔8、第二增压隔离腔37内泄漏，保证第一动力腔2、第二动力腔31内的加氢出料不往第一动力隔离腔4、第二动力隔离腔29内泄漏，如果由于密封长期磨损后有少量泄漏的话，可以通过中间法兰上的接口26引出。

给增压腔补液的加氢进料需要克服各种摩擦力、管道损失和做完功液体的背压，所以加氢进料需要适当增压。

Claims (10)

1.一种液能交换机，由分配器(34)、左液能交换筒体(39)、右液能交换筒体(38)、活门、信号触发器、控制机构组成，其特征在于，高压加氢出料通过分配器(34)进入左液能交换筒体(39)或右液能交换筒体(38)，在液能交换筒体内部高压加氢出料与低压加氢进料进行能量交换，低压加氢进料获得能量后被打入加氢高压进料管道(12)。

2.根据权利1要求所述的液能交换机，其特征在于，左液能交换筒体(39)和右液能交换筒体(38)总是至少有一个在高压下工作。

3.根据权利要求2所述的液能交换机，其特征在于，左液能交换筒体(39)包括第一动力器(5)和第一增压器(7)，右液能交换筒体(38)包括第二动力器(28)和第二增压器(24)，液能交换筒体的动力器和增压器之间可以通过中间法兰连接在一起，也可以共用一个筒体。

4.根据权利要求3所述的液能交换机，其特征在于，第一动力器(5)内有一个第一动力塞(3)，第二动力器(28)内有一个第二动力塞(30)，第一增压器(7)内有一个第一增压塞(10)和一个第一增压腔(11)，第二增压器(24)内有一个第二增压塞(22)和一个第二增压腔(21)，第一动力塞(3)和第一增压塞(10)之间通过一根第一连动杆(9)刚性连接在一起，第二动力塞(30)和第二增压塞(22)之间通过一根第二连动杆(23)刚性连接在一起。

5.根据权利要求4所述的液能交换机，其特征在于，动力塞和增压塞上都装有密封，保证增压器内的原料油与动力器内的高分油互相不能连通，如果密封磨损后泄漏油将通过泄漏接口(26)引出。

6.根据权利要求4所述的液能交换机，其特征在于，第一增压腔(11)的出口与第一活门(13)、第二活门(14)相连接，第一活门(13)与第二活门(14)的安装方向相反，第二增压腔(21)的出口与第三活门(17)、第四活门(18)相连接，第三活门(17)与第四活门(18)的安装方向相反。

7.根据权利要求6所述的液能交换机，其特征在于，高压加氢进料经接口(36)进入分配器(34)，再进入第二动力腔(31)，第二增压腔(21)内的低压加氢进料获得第二动力腔(31)内的能量后通过活门(17)进入高压管道(12)，第一动力腔(2)内做完功的高压加氢进料通过分配器(34)排出到接口(35)，同时第一增压腔(11)内补充低压加氢进料。

8.根据权利要求6所述的液能交换机，其特征在于，高压加氢进料经接口(36)进入分配器(34)，再进入第一动力腔(2)，第一增压腔(11)内的低压加氢进料获得第一动力腔(2)内的能量后通过活门(13)进入高压管道(12)，第二动力腔(31)内做完功的高压加氢进料通过分配器(34)排出到接口(35)，同时第二增压腔(21)内补充低压加氢进料。

9.根据上述任一权利要求所述的液能交换机，其特征在于，两个液能交换筒体的外部装有信号触发器，用于检测增压塞的上死点位置和下死点位置。

10.根据权利要求9所述的液能交换机，其特征在于，两个增压器的换向是通过信号触发器发出信号给控制机构(33)，由控制机构(33)控制分配器(34)实现换向，控制分配器(34)换向的控制机构(33)可以用液体控制，也可以用气体控制，或者用电气元件控制。

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