CN104801143A - 工艺气脱水系统及工艺气脱水方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工艺气脱水系统及工艺气脱水方法。在该工艺气脱水系统中，原料气输入管路包括第一输入支路与第二输入支路，第一换热器的第一入口与第一输入支路连接，第二换热器，第二换热器的第一连接口与第一换热器的第一出口通过第一连接管路连通，且第二换热器的第一连接口与第二输入支路连通，第二换热器的第一输出口与第一换热器的第一入口通过第二连接管路连通，输出管路，输出管路包括第一输出支路和第二输出支路，第一输出支路与第一换热器的第一出口连接，第二输出支路与第二换热器的第二输出口连接。本发明的技术方案解决了现有技术中煤化工甲醇工艺气的脱水处理工艺过程耗能大的问题。

Description

工艺气脱水系统及工艺气脱水方法

技术领域

本发明涉及煤化工生产技术领域，具体而言，涉及一种工艺气脱水系统及工艺气脱水方法。

背景技术

低温甲醇洗气体净化工艺是上世纪50年代由德国林德公司于鲁奇公司联合开发的，其是一种物理吸收方法。由于它具有能脱除目标产品气体中H2S、COS、HCN、CO2等多种组分的功能，并可以同时脱除水，对杂质物气体与水分的吸收选择性好，对目标产品气体的净化程度高，对甲醇的热稳定性与化学稳定性也比较好等优点，自开发以来被广泛应用于制氢、合成氨、合成甲醇与天然气提纯等加工工艺中。我国现代的大型煤化工工艺中都有采用这种工艺技术。

利用上述工艺技术，原料气进入低温甲醇洗吸收塔前需经过冷却处理，为了防止在冷却过程中原料气含有的水分被冻结固化，因而造成流通堵塞、胀坏设备的问题，在对原料气进行冷却处理前，先要注入一定量的甲醇，以利用甲醇水混合物凝固点比水低的特性对上述容易产生的问题进行预防，并由甲醇水混合液体脱除水分，然后将经过处理后的工艺气体送往甲醇/水蒸馏塔进行分离。

在该工艺技术中，脱水处理过程中注入的甲醇增大了输送甲醇设备的功耗，较大的冷量被带入热区，而且该工艺技术需要外界补充更多的冷量，同时，生产设备的热再生负荷较大，因此整个工艺处理过程的能耗相对较大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种工艺气脱水系统及工艺气脱水方法，以解决现有技术中煤化工甲醇工艺气的脱水处理工艺过程耗能大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种工艺气脱水系统，包括：原料气输入管路，原料气输入管路包括第一输入支路与第二输入支路，第一输入支路上设置有第一控制阀，第二输入支路上设置有第二控制阀，第一换热器，第一换热器的第一入口与第一输入支路连通，第二换热器，第二换热器的第一连接口与第一换热器的第一出口通过第一连接管路连通，第一连接管路上设置有第三控制阀，且第二换热器的第一连接口与第二输入支路连通，第二换热器的第一输出口与第一换热器的第一入口之间通过第二连接管路连通，第二连接管路上设置有第四控制阀，输出管路，输出管路包括第一输出支路和第二输出支路，第一输出支路上设置有第五控制阀，第二输出支路上设置有第六控制阀，第一输出支路与第一换热器的第一出口连通，第二输出支路与第二换热器的第一输出口连通。

进一步地，工艺气脱水系统还包括：低温物料输入管路，低温物料输入管路包括第一低温物料输入支路和第二低温物料输入支路，第一低温物料输入支路上设置有第七控制阀，第二低温物料输入支路上设置有第八控制阀，第一低温物料输入支路与第一换热器的第二入口连通，第二低温物料输入支路与第二换热器的第二连接口连通，低温物料输出管路，低温物料输出管路包括第一低温物料输出支路和第二低温物料输出支路，第一低温物料输出支路上设置有第九控制阀，第二低温物料输出支路上设置有第十控制阀，第一低温物料输出支路与第一换热器的第二出口连通，第二低温物料输出支路与第二换热器的第二输出口连通。

进一步地，工艺气脱水系统还包括：水收集罐，水收集罐与第一换热器的底部、第二换热器的底部分别连通。

进一步地，水收集罐的底部连接有排水管路，且排水管路上设置有切断阀。

根据本发明的另一方面，提供了一种工艺气脱水方法，对煤化工工艺的原料气进行脱除水分操作，包括以下步骤：

步骤S1：对原料气进行冷却处理，使原料气中包含的水分凝固结冰以脱除水分；

步骤S2：对凝固结冰的水分进行加热以液化为液态水，并输出液态水。

进一步地，在步骤S1中，至少经过两次冷却降温处理。

进一步地，应用前述的工艺气脱水系统，在第一预定时间内，第一股原料气经第一换热器第一次降温换热，并加热融化第一换热器内的冰，然后第一股原料气在第二换热器内降温结冰。

进一步地，在第二预定时间内，第二股原料气经第二换热器第一次降温换热，并加热融化第二换热器内的冰，然后第二股原料气在第一换热器内降温结冰。

应用本发明的技术方案，在第一段工作时间内，原料气从原料气第一输入支路输入第一换热器中进行降温处理，然后，降温后的工艺气由第一连接管路进入第二换热器中，工艺气在第二换热器中被冷却结冰，从而将工艺气中的水分脱除掉，接着，脱水后的工艺气从第二输出支路中输往后续的加工设备；在第二段工作时间内，工艺气由原料气第二输入支路输入第二换热器进行降温处理，并且工艺气的热量将第一工作时间内在此形成的结冰并融化，接着，降温后的工艺气通过第二连接管路输入第一换热器中，工艺气在第一换热器中冷却结冰，从而将工艺气中水分脱除掉。应用本发明的技术方案，实现对工艺气的干燥，从而在后续设备的加工工艺中节省了其中水分吸收的能量，解决了现有技术中煤化工甲醇工艺气的脱水处理工艺过程耗能大的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的工艺气脱水系统的实施例的结构示意图。

图中附图标记说明：

10、原料气输入管路；                        11、第一输入支路；

12、第二输入支路；                          61、第一控制阀；

62、第二控制阀；                            60、第三控制阀；

69、第四控制阀；                            64、第五控制阀；

63、第六控制阀；                            65、第七控制阀；

66、第八控制阀；                            67、第九控制阀；

68、第十控制阀；                            20、第一换热器；

30、第二换热器；                            101、第一连接管路；

102、第二连接管路；                         40、输出管路；

41、第一输出支路；                          42、第二输出支路；

50、低温物料输入管路；                      51、第一低温物料输入支路；

52、第二低温物料输入支路；                  70、低温物料输出管路；

71、第一低温物料输出支路；                  72、第二低温物料输出支路；

80、水收集罐。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，根据本发明的一个方面，提供了一种工艺气脱水系统。该工艺气脱水系统包括原料气输入管路10、第一换热器20、第二换热器30以及输出管路40。其中，原料气输入管路10包括第一输入支路11与第二输入支路12，第一输入支路11上设置有第一控制阀61，第二输入支路上设置有第二控制阀62，第一换热器20的第一入口与第一输入支路11连通，第二换热器30的第一连接口与第一换热器20的第一出口连通有第一连接管路101，第一连接管路101上设置有第三控制阀60，且第二换热器30的第一连接口与第二输入支路12连通，第二换热器30的第一输出口与第一换热器20的第一入口连通有第二连接管路102，第二连接管路102上设置有第四控制阀69，输出管路40包括第一输出支路41和第二输出支路42，第一输出支路41上设置有第五控制阀64，第二输出支路42上设置有第六控制阀63，第一输出支路41与第一换热器20的第一出口连通，第二输出支路42与第二换热器30的第一输出口连接。

在第一段工作时间内，工作人员首先将第二控制阀62、第五控制阀64以及第四控制阀69关闭，并且开启第一控制阀61、第三控制阀60以及第六控制阀63，从而使得第一换热器20与第二换热器30形成工艺气通过的流路。原料气即工艺气从原料气第一输入支路11输入第一换热器20中进行降温处理，上一循环中在第一换热器20中形成的结冰被经过的较热的工艺气融化成液态水，然后，降温后的工艺气由第一连接管路101进入第二换热器30中，工艺气中的水分在第二换热器30中被冷却结冰，从而将工艺气中的水分脱除掉，接着，脱水后的工艺气从第二输出支路42中输往后续的加工设备；在第二段工作时间内，工作人员首先将第二控制阀62、第五控制阀64以及第四控制阀69开启，并且关闭第一控制阀61、第三控制阀60以及第六控制阀63，从而形成另一条不同于在第一工作时间内形成的工艺气通过的工艺气流路。工艺气由原料气第二输入支路12输入第二换热器30进行降温处理，并且工艺气的热量将第一工作时间内在第二换热器30中形成的结冰并融化，接着，降温后的工艺气通过第二连接管路102输入第一换热器20中，降温后的工艺气的水分在第一换热器20中冷却结冰，从而将工艺气中水分脱除掉。应用本发明的技术方案，实现对工艺气的干燥，从而在后续设备的加工工艺中节省了其中水分吸收的能量，解决了现有技术中煤化工甲醇工艺气的脱水处理工艺过程耗能大的问题。

在本实施例中，工艺气脱水系统还包括低温物料输入管路50，其中，低温物料输入管路50包括第一低温物料输入支路51和第二低温物料输入支路52。第一低温物料输入支路51上设置有第七控制阀65，第二低温物料输入支路52上设置有第八控制阀66，第一低温物料输入支路51与第一换热器20的第二入口连通，第二低温物料输入支路52与第二换热器30的第二连接口连通，低温物料输出管路70，低温物料输出管路70包括第一低温物料输出支路71和第二低温物料输出支路72，第一低温物料输出支路71上设置有第九控制阀67，第二低温物料输出支路72上设置有第十控制阀68，第一低温物料输出支路71与第一换热器20的第二出口连通，第二低温物料输出支路72与第二换热器30的第二输出口连通。

在第一工作时间内，在第二控制阀62、第五控制阀64以及第四控制阀69关闭的同时，工作人员将第七控制阀65、第九控制阀67关闭，并且开启第八控制阀66、第十控制阀68。工艺气经过第一换热器20与第一换热器20中的结冰换热被降温之后，工艺气输送到第二换热器30，同时，低温物料从第二低温物料输入支路52输入第二换热器30中，低温物料与第二换热器30内的工艺气换热，并且将工艺气中含有的水分凝结结冰，从而将工艺气中的气态水分转化成固态冰，从而实现将工艺气中的水分脱除的目的。相同地，在第二工作时间内，在关闭第一控制阀61、第三控制阀60以及第六控制阀63的同时，关闭第八控制阀66、第十控制阀68并将第七控制阀65、第九控制阀67开启，工艺气首先经过第二换热器30换热降温后，工艺气输入第一换热器20中，并且，低温物料同时从第一低温物料输入支路51输入第一换热器20中，从而与工艺气进行换热，并将工艺气中含有的气态水分固化成冰，实现将工艺气中的水分脱除的目的。

具体地，工艺气脱水系统还包括水收集罐80，其中，水收集罐80与第一换热器20的底部、第二换热器30的底部分别连通，为了将水顺利输出水收集罐80，因而所述水收集罐80的底部连接有排水管路，且所述排水管路上设置有切断阀F11。在交替的第一工作时间或第二工作时间过程中固化的冰，经过较热的工艺气在第一换热器20或第二换热器30中换热融化后，液化后的水被输出流进水收集罐80中进行储存。这样可以将从工艺气中获得的水分收集起来作为其他设备的生产用水，以节约生产加工过程中的水量。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种工艺气脱水方法，对煤化工工艺的原料气进行脱除水分操作，包括以下步骤：

步骤S1：对原料气进行冷却处理，使原料气中包含的水分凝固结冰以脱除水分；

步骤S2：对凝固结冰的水分进行加热以液化为液态水，并输出液态水。

具体地，在步骤S1中，至少经过两次冷却降温处理。

在应用本发明提供的工艺气脱水系统对工艺气进行脱水处理的工艺过程中，在第一预定时间内，第一股原料气经第一换热器20第一次降温换热，并加热融化第一换热器20内的冰，然后第一股原料气在第二换热器30内降温结冰。进一步地，在第二预定时间内，第二股原料气经第二换热器30第一次降温换热，并加热融化第二换热器30内的冰，然后第二股原料气在第一换热器20内降温结冰。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

应用本发明的技术方案，实现对工艺气的干燥，从而在后续设备的加工工艺中节省了其中水分吸收的能量，解决了现有技术中煤化工甲醇工艺气的脱水处理工艺过程耗能大的问题。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工艺气脱水系统，其特征在于，包括：

原料气输入管路(10)，所述原料气输入管路(10)包括第一输入支路(11)与第二输入支路(12)，所述第一输入支路(11)上设置有第一控制阀(61)，所述第二输入支路(12)上设置有第二控制阀(62)，

第一换热器(20)，所述第一换热器(20)的第一入口与所述第一输入支路(11)连通，

第二换热器(30)，所述第二换热器(30)的第一连接口与所述第一换热器(20)的第一出口通过第一连接管路(101)连通，所述第一连接管路(101)上设置有第三控制阀(60)，且所述第二换热器(30)的第一连接口与所述第二输入支路(12)连通，所述第二换热器(30)的第一输出口与所述第一换热器(20)的第一入口之间通过第二连接管路(102)连通，所述第二连接管路(102)上设置有第四控制阀(69)，

输出管路(40)，所述输出管路(40)包括第一输出支路(41)和第二输出支路(42)，所述第一输出支路(41)上设置有第五控制阀(64)，所述第二输出支路(42)上设置有第六控制阀(63)，所述第一输出支路(41)与所述第一换热器(20)的第一出口连通，所述第二输出支路(42)与所述第二换热器(30)的第一输出口连通。

2.根据权利要求1所述的工艺气脱水系统，其特征在于，所述工艺气脱水系统还包括：

低温物料输入管路(50)，所述低温物料输入管路(50)包括第一低温物料输入支路(51)和第二低温物料输入支路(52)，所述第一低温物料输入支路(51)上设置有第七控制阀(65)，所述第二低温物料输入支路(52)上设置有第八控制阀(66)，所述第一低温物料输入支路(51)与所述第一换热器(20)的第二入口连通，所述第二低温物料输入支路(52)与所述第二换热器(30)的第二连接口连通，

低温物料输出管路(70)，所述低温物料输出管路(70)包括第一低温物料输出支路(71)和第二低温物料输出支路(72)，所述第一低温物料输出支路(71)上设置有第九控制阀(67)，所述第二低温物料输出支路(72)上设置有第十控制阀(68)，所述第一低温物料输出支路(71)与所述第一换热器(20)的第二出口连通，所述第二低温物料输出支路(72)与所述第二换热器(30)的第二输出口连通。

3.根据权利要求2所述的工艺气脱水系统，其特征在于，所述工艺气脱水系统还包括：

水收集罐(80)，所述水收集罐(80)与所述第一换热器(20)的底部、所述第二换热器(30)的底部分别连通。

4.根据权利要求3所述的工艺气脱水系统，其特征在于，所述水收集罐(80)的底部连接有排水管路，且所述排水管路上设置有切断阀。

5.一种工艺气脱水方法，对煤化工工艺的原料气进行脱除水分操作，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：对所述原料气进行冷却处理，使所述原料气中包含的水分凝固结冰以脱除水分；

步骤S2：对凝固结冰的水分进行加热以液化为液态水，并输出所述液态水。

6.根据权利要求5所述工艺气脱水方法，其特征在于，

在所述步骤S1中，至少经过两次冷却降温处理。

7.根据权利要求6所述工艺气脱水方法，其特征在于，应用权利要求1至4中任一项所述的工艺气脱水系统，

在第一预定时间内，第一股原料气经第一换热器(20)第一次降温换热，并加热融化所述第一换热器(20)内的冰，然后所述第一股原料气在第二换热器(30)内降温结冰。

8.根据权利要求7所述的工艺气脱水方法，其特征在于，

在第二预定时间内，第二股原料气经所述第二换热器(30)第一次降温换热，并加热融化所述第二换热器(30)内的冰，然后所述第二股原料气在所述第一换热器(20)内降温结冰。