CN107781638B - 一种乙烯低温贮运冷能工业生产综合利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种乙烯低温贮运冷能工业生产综合利用系统，包括乙烯装置区利用装置、环氧乙烷罐区利用装置和二氧化碳装置区利用装置，乙烯装置区利用装置包括冷能充分利用装置和冷能不充分利用装置；环氧乙烷罐区利用装置包括的环氧乙烷罐区冷冻水储罐依次经环氧乙烷罐区冷冻水泵、外装置冷冻水换热器的管程、静态混合器连接环氧乙烷节能换热器进口，环氧乙烷节能换热器出口回冷冻水连接环氧乙烷罐区冷冻水储罐，环氧乙烷罐区冷冻水泵与环氧乙烷节能换热器进口间还连接有冷机；二氧化碳装置区利用装置的二氧化碳节能换热器连接于外装置冷冻水换热器的管程、静态混合器之间。该系统能有效综合利用工业生产中原料、中间生产、最终产物能量。

Description

一种乙烯低温贮运冷能工业生产综合利用系统
技术领域
本发明涉及一种冷能利用系统，具体说是一种乙烯低温贮运冷能工业生产综合利用系统。
背景技术
在化工生产中，采购乙烯通常采用低温液相运输，在进入生产前需要通过蒸汽加热，同时在环氧乙烷、二氧化碳生产后需要降温储存，现有工业生产中各自独立加热、降温，无形中造成了能量损失，提高了生产成本，并且在生产中配备的空气分离器等设备，同样会产生部分热水，热水直接排放同样造成能量损失。
发明内容
针对现有技术中工业生产中能量损失问题，本发明提供了一种能综合工业生产中原料、中间生产、最终产物中多余能量利用的一种乙烯低温贮运冷能工业生产综合利用系统。 本发明采用的技术方案是：一种乙烯低温贮运冷能工业生产综合利用系统，其特征在于：包括乙烯装置区利用装置、环氧乙烷罐区利用装置和二氧化碳装置区利用装置，所述乙烯装置区利用装置包括冷能充分利用装置和冷能不充分利用装置，所述冷能充分利用装置包括液相低温乙烯管线、乙烯换热器、乙烯装置区冷冻水换热器、乙烯再热器、气相乙烯管线，液相低温乙烯依次经液相低温乙烯管线、乙烯换热器、乙烯装置区冷冻水换热器、乙烯再热器由气相乙烯管线送出气相乙烯，所述乙烯换热器包括乙醇换热器和外装置冷冻水换热器，乙醇换热器和外装置冷冻水换热器均为管壳式结构，乙醇换热器和外装置冷冻水换热器的壳程连通，乙醇换热器的管程连接于液相低温乙烯管线、乙烯装置区冷冻水换热器之间，外装置冷冻水换热器的管程外接环氧乙烷罐区利用装置或二氧化碳装置区利用装置冷冻水，所述乙烯装置区冷冻水换热器连接乙烯装置区冷冻水循环系统，乙烯装置区冷冻水循环系统包括乙烯装置区冷冻水储罐、乙烯装置区冷冻水泵、冷冻水换热器，乙烯装置区冷冻水储罐、乙烯装置区冷冻水泵、乙烯装置区冷冻水换热器、冷冻水换热器依次连接；所述冷能不充分利用装置包括三通调节阀、旁通阀、甲醇汽化器、乙烯汽化器、乙烯过热器，三通调节阀设置于乙烯换热器、乙烯装置区冷冻水换热器之间且连接乙烯汽化器管程进口，液相低温乙烯管线经旁通阀连接乙烯汽化器管程进口，甲醇汽化器、乙烯汽化器、乙烯过热器的壳程依次连通，甲醇汽化器管程接蒸汽，乙烯汽化器管程出口分别连接气相乙烯接点管和乙烯过热器管程经口，乙烯过热器管程出口连接气相乙烯接点管；所述环氧乙烷罐区利用装置包括环氧乙烷节能换热器、环氧乙烷罐区冷冻水储罐、环氧乙烷罐区冷冻水泵、冷机、静态混合器，环氧乙烷罐区冷冻水储罐依次经环氧乙烷罐区冷冻水泵、外装置冷冻水换热器的管程、静态混合器连接环氧乙烷节能换热器进口，环氧乙烷节能换热器出口回冷冻水连接环氧乙烷罐区冷冻水储罐，环氧乙烷罐区冷冻水泵与环氧乙烷节能换热器进口间还连接有冷机；所述二氧化碳装置区利用装置包括二氧化碳节能换热器，二氧化碳节能换热器连接于外装置冷冻水换热器的管程、静态混合器之间，或二氧化碳节能换热器连接外装置冷冻水换热器的管程。
进一步地，所述乙烯装置区冷冻水循环系统还包括循环水装置区，循环水装置区包括排式换热管和循环水池，循环水池接工业生产循环水管路，排式换热管设置于循环水池内且接通冷冻水换热器和乙烯装置区冷冻水储罐。
进一步地，所述乙烯再热器接工业生产循环水管路。
进一步地，所述乙烯换热器、乙烯装置区冷冻水换热器之间设有紧急切断阀。
进一步地，所述液相低温乙烯管线、乙烯换热器之间还设有乙烯前置换热器。
进一步地，所述冷冻水换热器为空分水冷却器，空分水冷却器接工业生产空气分离器。
乙烯低温液相运输至工厂后使用前，经冷能充分利用装置进行冷能利用，低温液相乙烯通过液相低温乙烯管线进前置换热器、乙烯换热器、乙烯装置区冷冻水换热器、乙烯再热器后由气相乙烯管线排出给下游生产使用，乙烯可选择经前置换热器前置换热升温后，首先经乙烯换热器与外装置冷冻水换热器的管程外接环氧乙烷罐区利用装置或二氧化碳装置区利用装置冷冻水进行换热升温，然后经乙烯装置区冷冻水换热器与乙烯装置区冷冻水循环系统内冷冻水换热，冷冻水在空分水冷却器和循环水装置区内有效利用了空气分离器以及其他设备产生的热循环水中热能，最后乙烯通过乙烯再热器可再次利用热循环水热能进行升温后经由气相乙烯管线排出，工业生产中的热循环水无需另加冷却设备或直接排放，有利于节能减排。在冷能无需充分利用时，可由旁通阀直接将乙烯从液相低温乙烯管线或前置换热后送至乙烯汽化器，或在乙烯换热器后通过三通调节阀将乙烯送至乙烯汽化器，或上述旁通阀结合三通调节阀混合供给乙烯送至乙烯汽化器，在乙烯汽化器内与甲醇汽化器进行换热，冷却蒸汽，利用蒸汽热能，在乙烯过热器内再次升温由乙烯汽化器排出的乙烯或混合两者后送出气相乙烯接点管排出给其他下游生产使用，在一条产线冷能无法充分利用的情况下，供给其他产线利用，有效确保冷能的充分利用。
工业生产环氧乙烷产品接环氧乙烷节能换热器，环氧乙烷罐区冷冻水储罐内冷冻水经泵送至外装置冷冻水换热器的管程换热降温后送至环氧乙烷节能换热器吸热，确保环氧乙烷换热后降温存储，无需外接冷却设备，在外装置冷冻水换热器冷能不足时，可开启冷机对环氧乙烷节能换热器补充冷能，有效利用了环氧乙烷产品中热能，降低环氧乙烷降温存储成本。
工业生产二氧化碳产品接二氧化碳装置区利用装置的二氧化碳节能换热器，二氧化碳节能换热器与外装置冷冻水换热器换热，使二氧化碳节能换热器内二氧化碳产品降温，确保二氧化碳换热后降温存储，无需外接冷却设备，有效利用了二氧化碳产品中热能，降低二氧化碳降温存储成本。
在考虑环氧乙烷、二氧化碳降温需求以及成本时，亦可将二氧化碳节能换热器接于环氧乙烷节能换热器前进行换热。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图中：液相低温乙烯管线1、乙烯前置换热器2、乙烯换热器3、乙醇换热器31、外装置冷冻水换热器32、乙烯装置区冷冻水换热器4、乙烯再热器5、气相乙烯管线6、紧急切断阀7、乙烯装置区冷冻水储罐8、乙烯装置区冷冻水泵9、空分水换热器10、排式换热管11、循环水池12、三通调节阀13、旁通阀14、甲醇汽化器15、乙烯汽化器16、乙烯过热器17、环氧乙烷节能换热器18、环氧乙烷罐区冷冻水储罐19、环氧乙烷罐区冷冻水泵20、冷机21、静态混合器22、二氧化碳节能换热器23。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1所示：一种乙烯低温贮运冷能工业生产综合利用系统包括乙烯装置区利用装置、环氧乙烷罐区利用装置和二氧化碳装置区利用装置，乙烯装置区利用装置包括冷能充分利用装置和冷能不充分利用装置。冷能充分利用装置包括液相低温乙烯管线1、乙烯前置换热器2、乙烯换热器3、乙烯装置区冷冻水换热器4、乙烯再热器5、气相乙烯管线6，液相低温乙烯依次经液相低温乙烯管线1、乙烯前置换热器2、乙烯换热器3、紧急切断阀7、乙烯装置区冷冻水换热器4、乙烯再热器5由气相乙烯管线6送出气相乙烯，乙烯前置换热器2、乙烯再热器5均可接工业生产循环水管路，乙烯换热器3包括乙醇换热器31和外装置冷冻水换热器32，乙醇换热器和外装置冷冻水换热器均为管壳式结构，乙醇换热器和外装置冷冻水换热器的壳程连通，乙醇换热器的管程连接于液相低温乙烯管线、乙烯装置区冷冻水换热器之间，外装置冷冻水换热器的管程外接环氧乙烷罐区利用装置或二氧化碳装置区利用装置冷冻水，乙烯装置区冷冻水换热器4连接乙烯装置区冷冻水循环系统中，乙烯装置区冷冻水循环系统包括乙烯装置区冷冻水储罐8、乙烯装置区冷冻水泵9、空分水换热器10、排式换热管11和循环水池12，乙烯装置区冷冻水储罐8、乙烯装置区冷冻水泵9、乙烯装置区冷冻水换热器4、空分水换热器10、排式换热管11依次连接，空分水换热器10外接空气分离器供热，排式换热管11置于循环水池12内，循环水池外接工业生产循环水管路；冷能不充分利用装置包括三通调节阀13、旁通阀14、甲醇汽化器15、乙烯汽化器16、乙烯过热器17，三通调节阀13设置于乙烯换热器3、乙烯装置区冷冻水换热器4之间且连接乙烯汽化器16管程进口，乙烯前置换热器2后经旁通阀14连接乙烯汽化器16管程进口，甲醇汽化器15、乙烯汽化器16、乙烯过热器17的壳程依次连通，甲醇汽化器管程接蒸汽，乙烯汽化器管程出口分别连接气相乙烯接点管和乙烯过热器管程经口，乙烯过热器管程出口连接气相乙烯接点管，气相乙烯接点管供给其他产线；环氧乙烷罐区利用装置包括环氧乙烷节能换热器18、环氧乙烷罐区冷冻水储罐19、环氧乙烷罐区冷冻水泵20、冷机21、静态混合器22，环氧乙烷罐区冷冻水储罐19依次经环氧乙烷罐区冷冻水泵20、外装置冷冻水换热器32的管程、静态混合器22连接环氧乙烷节能换热器18进口，环氧乙烷节能换热器18出口回冷冻水连接环氧乙烷罐区冷冻水储罐19，环氧乙烷罐区冷冻水泵20与环氧乙烷节能换热器18进口间还连接有冷机21；二氧化碳装置区利用装置包括二氧化碳节能换热器23，二氧化碳节能换热器23连接于外装置冷冻水换热器32的管程、静态混合器22之间。
工业生产中：-103℃低温液相乙烯由液相低温乙烯管线1经乙烯前置换热器2换热至-100℃，再经过乙烯换热器3的丙烯换热器31与丙烯进行热交换，液体乙烯由-100℃升温至-32.8℃，再经乙烯装置区冷冻水换热器4与冷冻水进行热交换，乙烯由-32.8℃升温至-13.8℃，并由液体变为气体，最后经过乙烯再热器5与热水进行热交换，乙烯加热至20℃，并入气相乙烯管线6输送给下游装置使用。乙烯装置区冷冻水换热器4的10℃冷冻水由乙烯装置区冷冻水储罐8经乙烯装置区冷冻水泵9送入，与乙烯进行热交换，冷冻水降温至-10.2℃，-10.2℃冷冻水输送至空分水换热器10降温至0℃后送入排式换热管11，在循环水池12通循环热水复热，冷冻水由0℃升温至10℃，回流至乙烯装置区冷冻水储罐8。
在工况不稳定冷能利用不充分的情况下，乙烯经过丙烯换热器31与丙烯进行热交换之后，通过三通调节阀13直接去冷能不充分利用装置进行加热至20℃输送给下游装置，甲醇汽化器15、乙烯汽化器16、乙烯过热器17组成冷能不充分利用装置，三个换热器呈重叠安装，壳程通过管路相连。甲醇经蒸汽加热汽化，蒸汽量由甲醇压力控制；汽化的甲醇进入乙烯汽化器16、乙烯过热器17，加热乙烯通过乙烯汽化器16、乙烯过热器17出口不同温度乙烯混合，控制送出的乙烯温度在20℃左右。也可通过旁通阀14补充送入冷能不充分利用装置的冷能。
二氧化碳装置区利用装置工作时，工业生产出的二氧化碳需要降温存储，高温二氧化碳送入二氧化碳节能换热器，与由外装置冷冻水换热器32送来的-30℃冷冻水换热降温，以便于存储，二氧化碳节能换热器换热后冷冻水升温至-18.1℃。
环氧乙烷罐区利用装置工作时，二氧化碳节能换热器内-18.1℃冷冻水送至静态混合器22将冷冻水由-18.1℃升温至-15℃，经过环氧乙烷节能换热器18进行热交换，冷冻水由-15℃升温至-7℃，回流至环氧乙烷罐区冷冻水循环罐，环氧乙烷罐区冷冻水循环罐内-7℃冷冻水送至外装置冷冻水换热器32换热降温至-30℃，环氧乙烷节能换热器18内通工业生产出的环氧乙烷换热降温以便于存储。

Claims (3)

1.一种乙烯低温贮运冷能工业生产综合利用系统，其特征在于：包括乙烯装置区利用装置、环氧乙烷罐区利用装置和二氧化碳装置区利用装置，所述乙烯装置区利用装置包括冷能充分利用装置和冷能不充分利用装置，所述冷能充分利用装置包括液相低温乙烯管线、乙烯换热器、乙烯装置区冷冻水换热器、乙烯再热器、气相乙烯管线，液相低温乙烯依次经液相低温乙烯管线、乙烯换热器、乙烯装置区冷冻水换热器、乙烯再热器由气相乙烯管线送出气相乙烯，所述乙烯换热器包括乙醇换热器和外装置冷冻水换热器，乙醇换热器和外装置冷冻水换热器均为管壳式结构，乙醇换热器和外装置冷冻水换热器的壳程连通，乙醇换热器的管程连接于液相低温乙烯管线、乙烯装置区冷冻水换热器之间，外装置冷冻水换热器的管程外接环氧乙烷罐区利用装置或二氧化碳装置区利用装置冷冻水，所述乙烯装置区冷冻水换热器连接乙烯装置区冷冻水循环系统，乙烯装置区冷冻水循环系统包括乙烯装置区冷冻水储罐、乙烯装置区冷冻水泵、冷冻水换热器，乙烯装置区冷冻水储罐、乙烯装置区冷冻水泵、乙烯装置区冷冻水换热器、冷冻水换热器依次连接；所述冷能不充分利用装置包括三通调节阀、旁通阀、甲醇汽化器、乙烯汽化器、乙烯过热器，三通调节阀设置于乙烯换热器、乙烯装置区冷冻水换热器之间且连接乙烯汽化器管程进口，液相低温乙烯管线经旁通阀连接乙烯汽化器管程进口，甲醇汽化器、乙烯汽化器、乙烯过热器的壳程依次连通，甲醇汽化器管程接蒸汽，乙烯汽化器管程出口分别连接气相乙烯接点管和乙烯过热器管程经口，乙烯过热器管程出口连接气相乙烯接点管；所述环氧乙烷罐区利用装置包括环氧乙烷节能换热器、环氧乙烷罐区冷冻水储罐、环氧乙烷罐区冷冻水泵、冷机、静态混合器，环氧乙烷罐区冷冻水储罐依次经环氧乙烷罐区冷冻水泵、外装置冷冻水换热器的管程、静态混合器连接环氧乙烷节能换热器进口，环氧乙烷节能换热器出口回冷冻水连接环氧乙烷罐区冷冻水储罐，环氧乙烷罐区冷冻水泵与环氧乙烷节能换热器进口间还连接有冷机；所述二氧化碳装置区利用装置包括二氧化碳节能换热器，二氧化碳节能换热器连接于外装置冷冻水换热器的管程、静态混合器之间，或二氧化碳节能换热器连接外装置冷冻水换热器的管程；所述乙烯装置区冷冻水循环系统还包括循环水装置区，循环水装置区包括排式换热管和循环水池，循环水池接工业生产循环水管路，排式换热管设置于循环水池内且接通冷冻水换热器和乙烯装置区冷冻水储罐；所述乙烯再热器接工业生产循环水管路；所述液相低温乙烯管线、乙烯换热器之间还设有乙烯前置换热器。
2.根据权利要求1所述的一种乙烯低温贮运冷能工业生产综合利用系统，其特征在于：所述乙烯换热器、乙烯装置区冷冻水换热器之间设有紧急切断阀。
3.根据权利要求1所述的一种乙烯低温贮运冷能工业生产综合利用系统，其特征在于：所述冷冻水换热器为空分水冷却器，空分水冷却器接工业生产空气分离器。
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