CN104266422A - 制冷系统制冷剂回收工艺及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制冷系统制冷剂回收工艺及系统，适用于石油化工装置的低温系统，制冷系统制冷剂回收工艺包括步骤：1)设定一压力值，使缓冲罐压力超过该设定压力值时，制冷剂泄压排出；2)提升步骤1)中泄压排出的制冷剂的压力至超过储罐压力；3)将提压后的制冷剂存入储罐内。制冷系统制冷剂回收系统，包括缓冲罐，所述缓冲罐通过入口管线连接一压缩机，压缩机通过出口管线连接储罐，入口管线及出口管线上均设有控制阀。本发明在开车初期试运行期间或在装置异常停车时，能够及时回收制冷剂，避免制冷剂的大量浪费，同时降低系统能耗，降低生产成本。

Description

制冷系统制冷剂回收工艺及系统
技术领域
本发明涉及一种制冷系统制冷剂回收工艺及系统，适用于石油化工装置的低温系统。
背景技术
化工产品生产过程中，经常需要采用低温系统进行低温处理，常采用的制冷剂包括丙烯、乙烯，甲烷、乙烷、丙烷等。如在丙烯的生产过程中，常用的制冷剂包括丙烯、乙烯等。
丙烯可以通过丙烷脱氢制成，目前国内已经开车和正在建设的丙烷脱氢装置主要采用LUMMUS公司的CATOFIN专利技术和UOP公司的Oleflex技术，以丙烷为原料通过催化脱氢生产聚合级丙烯。丙烷原料在固定床反应器内进行脱氢反应，脱氢后的气体经压缩、低温回收、产品精制后得到产品丙烯，其中低温回收是通过丙烯制冷系统、乙烯制冷系统从反应产品中除去大部分的惰性气体及轻组分；富含氢气的低温回收尾气部分用于催化剂的还原气，其余则送至界外的PSA单元。丙烷、丙烯及重组分冷凝后被送到产品精制单元。
采用丙烯作为制冷剂的丙烯制冷系统是一闭路循环系统。由蒸汽透平驱动的一台四级离心压缩机提供三个等级的冷媒：+13℃、-1℃、-35℃。
丙烯压缩机的一级入口缓冲罐的操作压力0.07MPaG，操作温度-35℃，二级入口缓冲罐的操作压力0.47MPaG，操作温度-1℃，三级入口缓冲罐的操作压力0.74MPaG,操作温度13℃，一级入口缓冲罐及二级入口缓冲罐设计压力均为0.75MPaG，安全阀的设定压力为0.75MPaG；三级入口缓冲罐的设计压力1.72MPaG，安全阀的设定压力为1.72MPaG。当连续正常操作时，排往火炬的安全阀及压力调节阀是处于关闭状态，无制冷剂(丙烯)损失。但是在开车初期试运行期间或在装置异常停车时，丙烯制冷系统处于停车状态，因冷量的损失缓冲罐的操作温度慢慢上升，当温度上升到13℃，安全阀起跳，压力调节阀也处于开启状态，大量的丙烯排往火炬系统，造成极大的浪费。
乙烯制冷系统是一闭路循环系统，它是由电动机驱动的一台2级离心压缩机，提供2个等级冷媒：-63℃、-101℃，由乙烯返回管线为每级压缩提供最小流量保护。
乙烯压缩机制冷系统与丙烯压缩机制冷系统相似。乙烯压缩机的一级入口缓冲罐的操作压力0.56MPaG，操作温度-63℃，二级入口缓冲罐的操作压力0.02MPaG，操作温度-101℃；一级缓冲罐及二级缓冲罐设计压力均为1.16MPaG，安全阀的设定压力为1.16MPaG；当连续正常操作时，排往火炬的安全阀及压力调节阀是处于关闭状态，无制冷剂(乙烯)损失。但是在开车初期试运行期间或在装置异常停车时，乙烯制冷系统处于停车状态，因冷量的损失缓冲罐的操作温度慢慢上升，当温度上升到-45℃，安全阀起跳，压力调节阀也处于开启状态，大量的乙烯烯排往火炬系统，造成极大的浪费。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种制冷系统制冷剂回收工艺，在开车初期试运行期间或在装置异常停车时，避免制冷剂的大量浪费，同时降低系统能耗，降低生产成本。
本发明还提供了实现上述工艺的一种制冷系统制冷剂回收系统。
本制冷系统制冷剂回收工艺，包括制冷系统中的缓冲罐，包括以下步骤：1)设定一压力值，使缓冲罐压力超过该设定压力值时，制冷剂泄压排出；2)提升步骤1)中泄压排出的制冷剂的压力至超过储罐压力；3)将提压后的制冷剂存入储罐内。
所述缓冲罐上连接安全阀，步骤1)中设定压力值小于制冷系统安全阀设定压力。
所述步骤1)中设定压力值为1.1倍缓冲罐的操作压力～0.95倍缓冲罐上安全阀的设定压力。
还包括步骤4)：将步骤3)中储罐内的制冷剂补充至制冷系统。
制冷系统制冷剂回收系统，包括缓冲罐，所述缓冲罐通过入口管线连接一压缩机，压缩机通过出口管线连接储罐，入口管线及出口管线上均设有控制阀。
所述入口管线与出口管线之间通过进出口跨线连接，进出口跨线上设有控制阀。
所述缓冲罐通过安全阀系统、压力调节阀系统连接火炬系统，所述入口管线通过压力信号线与压力调节阀系统、安全阀系统关联。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1)通过入口管线及控制阀控制缓冲罐的泄压，使泄压排出的制冷剂进入压缩机提压，提压后的制冷剂再经出口管线进入具有一定压力的储罐内，避免制冷剂超过安全阀压力后直接排往火炬，造成制冷剂的大量浪费。
2)由于制冷剂排放到火炬系统时的温度很低，首先需要用蒸汽进行加热升温，从而增加了系统的能耗，本发明通过回收制冷剂，降低了能耗，降低生产成本。
3)通过进出口跨线连接出口管线与入口管线，使储罐内的制冷剂在需要的时候，能够沿出口管线进入入口管线，再进入制冷系统，达到了再次利用的目的。
4)通过设置压力信号线，当入口管线的压力急剧上升，回收系统不能有效消化时，通过压力信号线检测压力，将制冷剂再次通过安全阀系统、压力调节阀系统排往火炬，保证系统的安全。
5)本回收工艺及回收系统可用于采用丙烯、乙烯，甲烷、乙烷、丙烷等多种制冷剂单独或联合使用的低温系统，适用范围广。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是乙烯制冷系统结构示意图；
图3是丙烯制冷系统结构示意图。
图中：1、制冷系统压缩机；2、缓冲罐；3、安全阀系统；4、压力调节阀系统；5、火炬系统；6、入口管线；7、压力信号线；8、进出口跨线；9、储罐；10、出口管线；11、螺杆压缩机；101、乙烯压缩机；102、丙烯压缩机；2.1、第一级入口缓冲罐；2.2、第二级入口缓冲罐；201、一级入口缓冲罐；202、二级入口缓冲罐；203、三级入口缓冲罐。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述。
实施例1
如图1所示，制冷系统制冷剂回收系统，包括缓冲罐2、制冷系统压缩机1，制冷系统压缩机1连接缓冲罐2，缓冲罐2通过安全阀系统3、压力调节阀系统4连接火炬系统5。
缓冲罐2通过入口管线6连接一螺杆压缩机11，螺杆压缩机11通过出口管线10连接储罐9，入口管线6及出口管线10上均设有控制阀，入口管线6与出口管线10之间通过进出口跨线8连接，进出口跨线8上设有控制阀。入口管线6通过压力信号线7与压力调节阀系统4、安全阀系统3相关联。
本制冷系统制冷剂回收工艺，包括以下步骤：1)设定一压力值，使缓冲罐2压力超过该设定压力值时，制冷剂泄压排出，设定压力值小于制冷系统安全阀设定压力，通常为1.1倍缓冲罐的操作压力～0.95倍缓冲罐上安全阀的设定压力；2)通过螺杆压缩机11提升步骤1中泄压排出的制冷剂的压力至超过储罐9压力；3)将提压后的制冷剂存入储罐9内。当制冷系统需要补充冷剂时，还包括步骤4：将步骤3中储罐9内的制冷剂补充至制冷系统。
实施例2
如图2所示，乙烯制冷系统制冷剂回收系统，包括第一级入口缓冲罐2.1、第二级入口缓冲罐2.2、乙烯压缩机101，乙烯压缩机101连接第一级入口缓冲罐2.1、第二级入口缓冲罐2.2，第一级入口缓冲罐2.1、第二级入口缓冲罐2.2分别通过安全阀系统3、压力调节阀系统4连接火炬系统5。
第一级入口缓冲罐2.1、第二级入口缓冲罐2.2分别通过各自的入口管线6连接螺杆压缩机11，螺杆压缩机11通过出口管线10连接储罐9，入口管线6及出口管线10上均设有控制阀，两级缓冲罐的入口管线6分别与出口管线10之间通过进出口跨线8连接，进出口跨线8上设有控制阀。两级缓冲罐的入口管线6分别通过压力信号线7与压力调节阀系统4、安全阀系统3相关联(第二级入口缓冲罐的压力信号线省略)，压力信号线7上设置压力调节阀及控制阀。
两级缓冲罐的开启可采用自动的方式，也可采用手动的方式，人工通过观察缓冲罐2的压力情况选择开启。第一级入口缓冲罐2.1设定压力值为0.022MPaG～1.102MPaG，可选择1.0MPaG，第二级入口缓冲罐2.2设定压力值为0.616MPaG～1.102MPaG，可选择1.0MPaG。
当第一级入口缓冲罐2.1压力超过1.0MPaG时，第一级入口缓冲罐2.1开启，乙烯制冷剂沿相应入口管线6进入螺杆压缩机11，提压至2.0MPaG，通过出口管线10进入储罐9。当第二级入口缓冲罐2.2压力超过时1.0MPaG时，第二级入口缓冲罐2.2开启，乙烯制冷剂沿相应入口管线6进入螺杆压缩机11，提压至2.0MPaG，通过出口管线10进入储罐9。如果在冬季缓冲罐203的压力高于储罐9的压力时，打开进出口跨线8直接进入储罐9。
实施例3
如图3所示，丙烯制冷系统制冷剂回收系统，包括第一级入口缓冲罐201、第二级入口缓冲罐202、丙烯压缩机102，丙烯压缩机102连接第一级入口缓冲罐201，第二级入口缓冲罐202，第三级入口缓冲罐203，第一级入口缓冲罐201，第二级入口缓冲罐202，第三级入口缓冲罐203分别通过安全阀系统3、压力调节阀系统4连接火炬系统5。
第一级入口缓冲罐201，第二级入口缓冲罐202，第三级入口缓冲罐203分别通过各自的入口管线6连接螺杆压缩机11，螺杆压缩机11通过出口管线10连接储罐9，入口管线6及出口管线10上均设有控制阀，两级缓冲罐的入口管线6分别与出口管线10之间通过进出口跨线8连接，进出口跨线8上设有控制阀。三级缓冲罐的入口管线6分别通过压力信号线7与压力调节阀系统4、安全阀系统3相关联。
三级缓冲罐的开启可采用自动的方式，也可采用手动的方式，人工通过观察缓冲罐2的压力情况选择开启。第一级入口缓冲罐201设定压力值为0.077MPaG～0.7125MPaG，可选择0.7MPaG，第二级入口缓冲罐202设定压力值为0.517MPaG～0.7125MPaG，可选择0.7MPaG，第三级入口缓冲罐203设定压力值为0.814MPaG～1.634MPaG，可选择1.6MPaG
当第一级入口缓冲罐201压力超过0.7MPaG时，第一级入口缓冲罐201开启，丙烯制冷剂沿相应入口管线6进入螺杆压缩机11，提压至1.0～1.8MPaG，通过出口管线10进入储罐9。当第二级入口缓冲罐202压力超过时0.7MPaG时，第二级入口缓冲罐202开启，丙烯制冷剂沿相应入口管线6进入螺杆压缩机11，提压至1.0～1.8MPaG，通过出口管线10进入储罐9。当第三级入口缓冲罐203压力超过时1.6MPaG时，第三级入口缓冲罐203开启，丙烯制冷剂沿相应入口管线6进入螺杆压缩机11，提压至1.8MPaG，通过出口管线10进入储罐9。如果在冬季缓冲罐203的压力高于储罐9的压力时，打开进出口跨线8直接进入储罐9。

Claims (8)

1.一种制冷系统制冷剂回收工艺，包括制冷系统中的缓冲罐(2)，包括以下步骤：
1)设定一压力值，使缓冲罐(2)压力超过该设定压力值时，制冷剂泄压排出；
2)提升步骤1)中泄压排出的制冷剂的压力至超过储罐(9)压力；
3)将提压后的制冷剂存入储罐(9)内。
2.根据权利要求1所述的制冷系统制冷剂回收工艺，其特征在于：所述缓冲罐(2)上连接安全阀，步骤1)中设定压力值小于制冷系统安全阀设定压力。
3.根据权利要求2所述的制冷系统制冷剂回收工艺，其特征在于：所述步骤1)中设定压力值为1.1倍缓冲罐的操作压力～0.95倍缓冲罐上安全阀的设定压力。
4.根据权利要求1所述的制冷系统制冷剂回收工艺，其特征在于：还包括步骤4)：将步骤3)中储罐(9)内的制冷剂补充至制冷系统。
5.一种制冷系统制冷剂回收系统，包括缓冲罐(2)，其特征在于：所述缓冲罐(2)通过入口管线(6)连接一压缩机，压缩机通过出口管线(10)连接储罐(9)，入口管线(6)及出口管线(10)上均设有控制阀。
6.根据权利要求5所述的制冷系统制冷剂回收系统，其特征在于：所述入口管线(6)与出口管线(10)之间通过进出口跨线(8)连接，进出口跨线(8)上设有控制阀。
7.根据权利要求5所述的制冷系统制冷剂回收系统，其特征在于：所述缓冲罐(2)通过安全阀系统(3)、压力调节阀系统(4)连接火炬系统(5)，所述入口管线(6)通过压力信号线(7)与压力调节阀系统(4)、安全阀系统(3)关联。
8.根据权利要求5所述的制冷系统制冷剂回收系统，其特征在于：所述的压缩机为螺杆压缩机(11)。
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