CN106430789B - 一种工艺冷凝液制锅炉水工艺 - Google Patents

一种工艺冷凝液制锅炉水工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到一种工艺冷凝液制锅炉水工艺，特征在于包括下述步骤：出天然气蒸汽转化炉的合成气依次进入各级换热器换热，生成高温的第一股工艺冷凝液和低温的第二股工艺冷凝液；其中第一股工艺冷凝液减压后从第一冷凝液入口送入除氧器中部，第二股工艺冷凝液减压后从第二冷凝液入口送入除氧器的上部；低压蒸汽从下部的低压蒸汽进入除氧器，对工艺冷凝液进行汽提和除氧，脱除工艺冷凝液中溶解的CO2、H2、CO、CH4和O2后，进入除氧器底部的除氧水箱，经锅炉给水泵送锅炉水用户。

Description

一种工艺冷凝液制锅炉水工艺
技术领域
本发明涉及到天然气蒸汽转化制合成气工艺，具体指一种利用工艺冷凝液制锅炉水工艺。
背景技术
以天然气为原料，采用蒸汽转化技术生产氢气或合成气等产品在化工行业得到广泛应用，为了提高转化反应深度，降低原料气消耗，一般要求转化炉进口加入过量的水蒸汽，转化反应剩余的水蒸汽在余热回收系统降温变成凝液，称之为酸性工艺冷凝液，通常酸性工艺冷凝液中溶解有少量CO2、H2、CO、CH4等气体。由于酸性工艺冷凝液的水质较好，直接作为废水排放不仅会造成浪费，增加装置能耗，还会污染环境，因此，大多数天然气蒸汽转化制氢装置是将酸性工艺冷凝液处理后作为锅炉水回收利用。
目前，传统天然气蒸汽转化制氢装置生产的酸性工艺冷凝液制锅炉水的工艺技术主要有三种，分别是：
1)酸性工艺冷凝液依靠自身压力先送入常压汽提塔进行汽提，脱除CO2等溶解度较大的气体，然后利用升压泵对汽提塔塔底工艺冷凝液升压，再送入传统除氧器中脱除氧气等微量组分后制得锅炉水。
缺点：需要单独设置汽提塔和升压泵，汽提塔需要单独设置汽提蒸汽，装置投资和运行费用均较高。
2)将酸性工艺冷凝液与脱盐水混合，利用脱盐水对酸性工艺冷凝液进行稀释，降低酸性工艺冷凝液中溶解气体的浓度，稀释后的酸性工艺冷凝液直接送入传统除氧器中脱除氧气及其它溶解气体，处理后的工艺冷凝液直接作为锅炉水使用。
缺点：当工艺冷凝液中溶解的气体溶解度和溶解量较大时，需要消耗大量的脱盐水对工艺冷凝液进行稀释，除氧器的负荷和设备投资均变大。
3)将酸性工艺冷凝液直接送入传统除氧器中脱除氧气及其它溶解气体，处理后的工艺冷凝液直接作为锅炉水使用。
缺点：当工艺冷凝液中溶解的气体溶解度和溶解量较大时，传统除氧器很难将工艺冷凝液中溶解的气体脱除干净，制得的锅炉水品质不达标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种能制备合格锅炉水且设备投资小、节能效果好的工艺冷凝液制锅炉水工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该工艺冷凝液制锅炉水工艺，特征在于包括下述步骤：
出天然气蒸汽转化炉温度为800℃～860℃、压力为2.0～3.5MPaG的合成气首先进入转化气蒸汽发生器，副产3.5～4.5MPaG中压饱和蒸汽，合成气温度降为320℃～380℃后进入锅炉水预热器，将4.0～6.0MPaG的中压锅炉水预热到220℃～250℃，合成气温度降为240℃～280℃后进入低压蒸汽发生器，副产0.3～1.0MPaG低压饱和蒸汽，合成气温度降为160℃～200℃后进入脱盐水预热器，将脱盐水预热到70℃～95℃，合成气温度降为135℃～155℃，充分回收高温和中温余热后的合成气进入1#气液分离器分离出温度为135℃～155℃的第一股工艺冷凝液；
从1#气液分离器的顶部出来的合成气进入空冷器冷却至60℃～80℃后进入2#气液分离器分离出工艺冷凝液；
从2#气液分离器的顶部出来的合成气进入水冷器冷却至30℃～40℃后，进入3#气液分离器分离出工艺冷凝液；
从3#气液分离器顶部出来的合成气送往下游合成气净化装置；
所述第一股工艺冷凝液减压到0.2～0.4MPaG后，送入除氧器中部的第一冷凝液入口；
所述2#气液分离器和所述3#气液分离器分离出的工艺冷凝液分别减压到0.2～0.4MPaG，合并后形成第二股工艺冷凝液，送入所述除氧器的上部的第二冷凝液入口；
温度为170℃～200℃、压力为0.4～0.6MPaG的低压蒸汽从所述除氧器的下部的低压蒸汽入口进入除氧器，对工艺冷凝液进行汽提和除氧，脱除工艺冷凝液中溶解的CO2、H2、CO、CH4和O2后，进入除氧器底部的除氧水箱，经锅炉给水泵送锅炉水用户；
所述低压蒸汽流量与工艺冷凝液流量的比值为0.2～0.3。
所述合成气依次经多级水冷器换热回收热量。
所述合成气依次经转化气蒸汽发生器、锅炉水预热器、低压蒸汽发生器及脱盐水预热器冷却回收热量。
所述1#气液分离器、所述2#气液分离器和所述3#气液分离器上均设有自控液位计和液位控制阀，通过各自的自控液位计和液位控制阀来控制各自分离出的工艺冷凝液的压力。
与现有技术相比，本发明所提供的工艺冷凝液制锅炉水工艺具有下述优点：
1、本发明采用的除氧器是一种集汽提和除氧于一体的新型除氧器，汽提和除氧在一个除氧塔内同时完成，能有效脱除工艺冷凝液中溶解度较大、溶解量较多的气体组分，可确保生产的锅炉水水质满足工艺要求。
2、本发明中工艺冷凝液依靠自身的压力直接送入除氧器，不需要单独设置汽提塔和工艺冷凝液升压泵，既降低了设备投资，又降低了装置低压蒸汽消耗。
3、本发明将来自上游的工艺冷凝液根据温度不同分别送入除氧塔的不同部位，实现工艺冷凝液冷热分流，科学合理的利用不同工艺冷凝液的温位和能量梯度，降低了除氧器的蒸汽消耗，节能降耗效果好。
附图说明
图1为本发明实施例工艺流程图；
图2为本发明实施例中除氧器的放大图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1和图2所示，该工艺冷凝液制锅炉水工艺中所使用的除氧器3包括：
除氧水箱31和除氧塔32，除氧塔32的顶部出口连接排气管33，除氧塔32的底部出口连接除氧水箱31；除氧水箱31为卧式结构。
除氧塔32内自上至下依次装填有间隔设置的三段填料；其中第一段填料312的上方设有第一分布器37，第一分布器37连接设置在除氧塔侧壁上的第一冷凝液入口34；第二段填料313的上方设有第二分布器39，第二分布器39的入口连接设置在除氧塔的侧壁上的第二冷凝液入口35；第三段填料314的下方设有蒸汽分布器311，蒸汽分布器311的入口连接设置在除氧塔的侧壁上的低压蒸汽入口36。
第一段填料312与第二分布器39之间还设有第一再分布器38；第二段填料313与第三段填料314之间设有第二再分布器310。
除氧塔32的侧壁上自上至下还依次设有第一人孔315、第二人孔316和第三人孔317；第一人孔315位于第一分布器37的上方，第二人孔316位于第一再分布器38和第二分布器39之间，第三人孔317位于第二再分布器310和第三段填料314之间。
除氧塔32的侧壁上设有与第一段填料312相对应的第一手孔318、与第二段填料313相对应的第二手孔319和与第三段填料314相对应的第三手孔320。
本实施例中，第一填料段312、第二段填料313和第三段填料314填充的均是散装填料。
出天然气蒸汽转化炉1温度为850℃、压力为3.2MPaG的合成气首先进入转化气蒸汽发生器21，副产4.0MPaG中压饱和蒸汽，合成气温度降为360℃后进入锅炉水预热器22，将4.5MPaG的中压锅炉水预热到245℃，合成气温度降为265℃后进入低压蒸汽发生器23，副产0.5MPaG低压饱和蒸汽，合成气温度降为180℃后进入脱盐水预热器24，将脱盐水预热到90℃，合成气温度降为145℃，充分回收高温和中温余热后的合成气进入1#气液分离器6分离出温度为145℃的第一股工艺冷凝液。
从1#气液分离器6顶部出来的合成气进入空冷器7继续冷却，温度降为60℃后进入2#气液分离器8分离出温度为60℃的第二股工艺冷凝液。
从2#气液分离器8顶部出来的合成气进入水冷器9继续冷却，温度降为40℃后进入3#气液分离器10，分离出温度为40℃的第三股工艺冷凝液，从3#气液分离器10顶部出来的合成气送往下游合成气净化装置。
1#气液分离器6分离出的第一股工艺冷凝液经第一液位控制阀13减压到0.3MPaG后，送入除氧器1中部的第一冷凝液入口35。
2#气液分离器8和3#气液分离器10分离出的第二、第三股工艺冷凝液分别经第一液位控制阀14和第一液位控制阀15减压到0.3MPaG，并流后一起送入除氧器1上部的第二冷凝液入口34。
温度为180℃、压力为0.5MPaG的低压蒸汽从低压蒸汽入口36送入除氧器3，低压蒸汽流量与工艺冷凝液流量的比值为1:4。
工艺冷凝液在除氧器3中经汽提和除氧，脱除溶解的CO2、H2、CO、CH4及微量的O2等杂质气体后，进入除氧器1底部的除氧水箱31，处理后的工艺冷凝液经锅炉给水泵12升压后送锅炉水用户。
与传统酸性工艺冷凝液制锅炉水工艺相比，本工艺可节省一台汽提塔和两台工艺冷凝液泵，如有效气(CO+H2)规模为60000Nm3/h天然气制合成气装置，汽提塔设备购置费约25万，两台工艺冷凝液泵设备购置费约80万，采用本工艺设备投资可降低约105万。工艺冷凝液泵的功率为15KW，采用本工艺装置每年可节省运行费约12万。

Claims (4)

1.一种工艺冷凝液制锅炉水工艺，特征在于包括下述步骤：
出天然气蒸汽转化炉(1)温度为800℃～860℃、压力为2.0～3.5MPaG的合成气首先进入转化气蒸汽发生器(21)，副产3.5～4.5MPaG中压饱和蒸汽，合成气温度降为320℃～380℃后进入锅炉水预热器(22)，将4.0～6.0MPaG的中压锅炉水预热到220℃～250℃，合成气温度降为240℃～280℃后进入低压蒸汽发生器(23)，副产0.3～1.0MPaG低压饱和蒸汽，合成气温度降为160℃～200℃后进入脱盐水预热器(24)，将脱盐水预热到70℃～95℃，合成气温度降为135℃～155℃，充分回收高温和中温余热后的合成气进入1#气液分离器(6)分离出温度为135℃～155℃的第一股工艺冷凝液；
从1#气液分离器(6)的顶部出来的合成气进入空冷器(7)冷却至60℃～80℃后进入2#气液分离器(8)分离出工艺冷凝液；
从2#气液分离器(8)的顶部出来的合成气进入水冷器(9)冷却至30℃～40℃后，进入3#气液分离器(10)分离出工艺冷凝液；
从3#气液分离器(10)顶部出来的合成气送往下游合成气净化装置；
所述第一股工艺冷凝液减压到0.2～0.4MPaG后，送入除氧器(3)中部的第一冷凝液入口(35)；
所述2#气液分离器和所述3#气液分离器分离出的工艺冷凝液分别减压到0.2～0.4MPaG，合并后形成第二股工艺冷凝液，送入所述除氧器(1)的上部的第二冷凝液入口(34)；
温度为170℃～200℃、压力为0.4～0.6MPaG的低压蒸汽从所述除氧器(3)的下部的低压蒸汽入口(36)进入除氧器，对工艺冷凝液进行汽提和除氧，脱除工艺冷凝液中溶解的CO2、H2、CO、CH4和O2后，进入除氧器底部的除氧水箱(16)，经锅炉给水泵(12)送锅炉水用户；
所述低压蒸汽流量与工艺冷凝液流量的比值为0.2～0.3；
所述除氧器(3)包括除氧水箱(31)和除氧塔(32)，除氧塔(32)的顶部出口连接排气管(33)，除氧塔(32)的底部出口连接除氧水箱(31)；
所述除氧塔(32)内自上至下依次装填有间隔设置的三段填料；其中第一段填料(312)的上方设有第一分布器(37)，第一分布器(37)连接设置在除氧塔侧壁上的第二冷凝液入口(34)；第二段填料(313)的上方设有第二分布器(39)，第二分布器(39)的入口连接设置在除氧塔的侧壁上的第一冷凝液入口(35)；第三段填料(314)的下方设有蒸汽分布器(311)，蒸汽分布器(311)的入口连接设置在除氧塔的侧壁上的低压蒸汽入口(36)；
第一段填料(312)与第二分布器(39)之间还设有第一再分布器(38)；第二段填料(313)与第三段填料(314)之间设有第二再分布器(310)。
2.根据权利要求1所述的工艺冷凝液制锅炉水工艺，其特征在于所述合成气依次经多级水冷器换热回收热量。
3.根据权利要求2所述的工艺冷凝液制锅炉水工艺，其特征在于所述合成气依次经转化气蒸汽发生器(21)、锅炉水预热器(22)、低压蒸汽发生器(23)及脱盐水预热器(24)冷却回收热量。
4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的工艺冷凝液制锅炉水工艺，其特征在于所述1#气液分离器(6)、所述2#气液分离器(8)和所述3#气液分离器(10)上均设有自控液位计和液位控制阀，通过各自的自控液位计和液位控制阀来控制各自分离出的工艺冷凝液的压力。
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