CN110319344A - 一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统 - Google Patents

一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统 Download PDF

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Abstract

发明提供了一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统，其特征在于，包括：碳五副液储罐、两段加热式汽化器、下加热器、上加热器、过滤器、空气压缩泵、鼓泡盘、封闭式导热油循环回路、导热油循环泵、导热油流量调控阀门、燃气热油炉、肋片管受热面、开机燃气储罐、稳压罐、氧气浓度监测仪、燃气阀、风机、空气预热器。本发明的有益效果在于：该系为两段加热式，能够快速加热、汽化碳五副液，同时对产生的携带液滴的混空轻烃燃气进行热力除湿，加热速率快、除湿效率高；使用燃气炉来加热导热油供热，燃气炉的燃气源自于系统自身生产的混空轻烃燃气，与传统的电加热供热混空轻烃燃气制备系统相比，节约了高品位的电能，降低了生产成本。

Description

一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统
技术领域
本发明属于石油石化技术领域，涉及混空轻烃燃气的生产系统，具体涉及一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统。
背景技术
在石化和炼油行业，乙烯工程、炼油厂和天然气净化过程会有大量的碳五烃主要是碳五烷烃及烯烃，经分离后得到碳五副液，即轻烃液体。
目前我国的碳五副液年产量在2000万吨以上。但是根据GB17930-2016《车用汽油》的最新规定，汽油馏程从原先的30～200℃调整为60～200℃，因而较低沸点的碳五烃类不能再用于汽油产品。这就使得碳五副液成为了闲置的能源产品，所以开发碳五副液的新用途成为了该行业的重要研究内容。
针对这一问题，目前最合理的用途为将碳五副液作为天然气的替代产品，即将碳五副液汽化并混合空气后制成混空轻烃燃气供给用户作为燃料使用，进而补充了我国的天然气资源供给缺口。
在制取混空轻烃燃气时，汽化器是主要的生产装置，其中应用最为广泛的鼓泡式汽化器。鼓泡式汽化器的工作过程为：将空气鼓入盛有一定高度碳五副液的汽化器罐体内，通过鼓泡盘的作用形成空气喷射流喷入液体，使得空气与碳五副液强烈混合，并在液体中形成大量的气泡，气泡在上升过程中不断有汽化而成的碳五轻烃气体进入其中，当含有可燃轻烃组分的气泡冲出液面后，产生浓度、热值符合民用安全燃用标准的混空轻烃燃气。
但是，采用传统的鼓泡式汽化器来制取混空轻烃燃气有以下三个方面的缺点：
①鼓泡式汽化器产生的混空轻烃燃气中携带有大量的微小碳五液滴，液滴的存在会对燃气输送管线造成积液问题，因此需要对混空轻烃燃气进行除湿，传统的鼓泡式汽化器一般采用旋风脱液器等机械除湿装置，结构复杂且除湿效率低；
②传统的鼓泡式汽化器采用设置在主罐体周围的加热水套来供热，由于加热面积小、加热温度低水温最高到100℃，当鼓气量持续增大时，可能会出现供热不足的问题，不利于混空轻烃燃气的大量制取；
③传统的混空轻烃燃气制备系统一般消耗高品位的电能作为汽化器的外热源，生产成本较高。
在这样的技术背景下，开发一种能够克服上述缺陷的新型的混空轻烃燃气制备系统就显得尤为重要。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统，该系统的鼓泡式汽化器设计为两段加热式，能够快速加热、汽化碳五副液并对混空轻烃燃气进行高效除湿；此外，鼓泡式汽化器的上、下加热器的外热源来自于自身生产的混空轻烃燃气的燃烧放热，并采用封闭式导热油循环回路来传输热量，提高了该系统对混空轻烃燃气的生产能力，节约了高品位的电能，降低了生产成本。
发明提供了一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统，其特征在于，前述制备系统包括：碳五副液储罐、两段加热式汽化器、下加热器、上加热器、过滤器、空气压缩泵、鼓泡盘、封闭式导热油循环回路、导热油循环泵、导热油流量调控阀门、燃气热油炉、肋片管受热面、开机燃气储罐、稳压罐、氧气浓度监测仪、燃气阀、风机、空气预热器；
前述两段加热式汽化器罐体下部空间设置有前述下加热器，且前述下加热器浸没在前述两段加热式汽化器中的碳五副液的液位线以下；前述两段加热式汽化器罐体上部空间设置有前述上加热器，且前述上加热器位于前述两段加热式汽化器中的碳五副液的液位线以上一定高度处；前述两段加热式汽化器罐体底部与前述下加热器之间设置有前述鼓泡盘；前述两段加热式汽化器罐体顶部设置有出气口，且前述出气口通过管道与前述稳压罐连通；前述管道上设置有前述氧气浓度监测仪；
前述过滤器、空气压缩泵、鼓泡盘依次连接；
前述燃气热油炉内设置有前述肋片管受热面；前述燃气热油炉内的肋片管受热面通过前述封闭式导热油循环回路的两条支路分别与前述两段加热式汽化器的上加热器和下加热器形成闭合回路连接；前述封闭式导热油循环回路上设置有前述导热油循环泵，且前述两条支路上各设置有一个导热油流量调控阀门；
前述开机燃气储罐与前述燃气热油炉通过开机燃气管路相连通，前述稳压罐与前述燃气热油炉通过混空轻烃燃气管路相连通；前述开机燃气管路、混空轻烃燃气管路上均设置有燃气阀；前述风机、空气预热器、燃气热油炉依次连接。
作为一种优选的方案，前述下加热器、上加热器的型式均为肋片管式换热器。采用肋片管式换热器能够增大换热面积，进而增加换热量。
更为优选的是，前述肋片管受热面为肋片管式换热器。采用肋片管式换热器能够增大换热面积，进而增加换热量。
更为优选的是，前述稳压罐出口的混空轻烃燃气大部分送入气网供给用户，其余部分同时供给到前述制备系统的燃气热油炉中。
更为优选的是，前述两段加热式汽化器通过罐体上部空间设置的前述上加热器可以实现热力除湿的效果。
更为优选的是，前述两段加热式汽化器罐体中部设置有溢流口，罐体底部开设有排渣口。前述溢流口用于控制液面高度，前述排渣口用于定期流渣。
一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统的工作过程为：
①制备系统启动：系统开机时，开启开机燃气储罐，将储备于前述开机燃气储罐内的压缩天然气或液化石油气通过开机燃气管路输送到燃气热油炉，并通过燃气阀调控供给到燃气热油炉中的燃气量，达到为制备系统的燃气热油炉供给燃气的目的；待前述制备系统稳定生产后切换到用前述制备系统自身生产的混空轻烃燃气为前述燃气热油炉供给燃气；
②热量产生及传输：燃气在燃气热油炉的燃烧室中燃烧，产生的高温烟气流过肋片管受热面加热其内的导热油，再流过空气预热器加热助燃空气后排放到环境；同时风机鼓吹前述助燃空气流过空气预热器预热后送入燃气热油炉的燃烧室内助燃；被加热的前述导热油经导热油循环泵驱动，通过封闭式导热油循环回路的两条支路分别流入上加热器和下加热器放出热量，过程中通过导热油流量调控阀门调节导热油的流量，进而控制上加热器和下加热器的加热温度和加热量，从而提高混空轻烃燃气的生产能力；放热后的前述导热油离开上加热器和下加热器，通过封闭式导热油循环回路汇合后回流到燃气热油炉内的肋片管受热面中重新被加热，如此循环往复，形成稳定的热量传输供应回路；
③碳五副液准备：碳五副液储罐用于储存碳五副液，前述碳五副液通过给液泵连续供给到两段加热式汽化器的罐体中，并维持一定的碳五副液液位高度，且前述碳五副液的液位高于下加热器的最高点，低于两段加热式汽化器的溢流口；
④用于制备混空轻烃燃气的空气预处理：用于制备混空轻烃燃气的空气需要先经过过滤器除尘，再经空气压缩泵加压，之后从鼓泡盘鼓入两段加热式汽化器罐体内的碳五副液中；
⑤汽化过程：经过步骤④预处理后的空气从鼓泡盘鼓入两段加热式汽化器罐体内的碳五副液中形成上升气泡；下加热器用于加热前述碳五副液，使前述碳五副液汽化而成的碳五轻烃气体不断在前述上升气泡在上升过程进入到前述上升气泡中；前述上升气泡不断上升并冲出前述碳五副液的液面，冲出前述液面并携带有微小液滴的混空轻烃燃气粗品继续上升，流经上加热器时被加热，使其裹挟的前述微小液滴被汽化，实现热力除湿，进而达到快速、高效除湿的效果，获得混空轻烃燃气；之后前述混空轻烃燃气经两段加热式汽化器顶部的出气口流出；
⑥混空轻烃燃气的存储及使用：前述混空轻烃燃气经两段加热式汽化器顶部的出气口流出，经过管道输送到稳压罐中，输送过程中通过前述管道上设置的氧气浓度监测仪监测前述混空轻烃燃气中的氧气浓度，并据此调节制备系统的运行参数，使得前述混空轻烃燃气特性符合民用燃气的标准；之后将在前述稳压罐中稳压后的混空轻烃燃气，送入气网供给用户，同时供给到前述制备系统的燃气热油炉中。
本发明的有益效果在于：本发明提供的一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统具有以下优势：
①传统鼓泡式汽化器在生产混空轻烃燃气时，普遍采用旋风脱液器等机械除湿装置，结构复杂且除湿效率低；该系统的设计为两段加热式，能够快速加热、汽化碳五副液，并同时对产生的携带液滴的混空轻烃燃气进行热力除湿，加热速率快、除湿效率高；
②该系统采用封闭式导热油循环回路来传输热量，传热效果好、加热温度高、热量传输稳定，同时便于调节控制，提高了混空轻烃燃气的生产能力；
③该系统使用燃气炉来加热导热油供热，燃气炉的燃气源自于系统自身生产的混空轻烃燃气，与传统的电加热供热混空轻烃燃气制备系统相比，节约了高品位的电能，降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明的实施例1中的一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统的结构示意图。
图中附图标记的含义为：1-碳五副液储罐，2-两段加热式汽化器，3-下加热器，4-上加热器，5-过滤器，6-空气压缩泵，7-鼓泡盘，8-封闭式导热油循环回路，9-导热油循环泵，10-导热油流量调控阀门，11-燃气热油炉，12-肋片管受热面，13-开机燃气储罐，14-稳压罐，15-氧气浓度监测仪，16-燃气阀，17-风机，18-空气预热器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参见附图1，一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统，包括：碳五副液储罐1、两段加热式汽化器2、下加热器3、上加热器4、过滤器5、空气压缩泵6、鼓泡盘7、封闭式导热油循环回路8、导热油循环泵9、导热油流量调控阀门10、燃气热油炉11、肋片管受热面12、开机燃气储罐13、稳压罐14、氧气浓度监测仪15、燃气阀16、风机17、空气预热器18；
两段加热式汽化器2罐体下部空间设置有下加热器3，且下加热器3浸没在两段加热式汽化器2中的碳五副液的液位线以下；两段加热式汽化器2罐体上部空间设置有上加热器4，且上加热器4位于两段加热式汽化器2中的碳五副液的液位线以上一定高度处；两段加热式汽化器2罐体底部与下加热器3之间设置有鼓泡盘7；两段加热式汽化器2罐体顶部设置有出气口，且出气口通过管道与稳压罐14连通；管道上设置有氧气浓度监测仪15；
下加热器3、上加热器4的型式均为肋片管式换热器；过滤器5、空气压缩泵6、鼓泡盘7依次连接；两段加热式汽化器2罐体中部设置有溢流口，罐体底部开设有排渣口；
燃气热油炉11内设置有肋片管受热面12，且肋片管受热面12为肋片管式换热器；燃气热油炉11内的肋片管受热面12通过封闭式导热油循环回路8的两条支路分别与两段加热式汽化器2的上加热器4和下加热器3形成闭合回路连接；封闭式导热油循环回路8上设置有导热油循环泵9，且两条支路上各设置有一个导热油流量调控阀门10；
开机燃气储罐13与燃气热油炉11通过开机燃气管路相连通，稳压罐14与燃气热油炉11通过混空轻烃燃气管路相连通；开机燃气管路、混空轻烃燃气管路上均设置有燃气阀16；风机17、空气预热器18、燃气热油炉11依次连接。
稳压罐14出口的混空轻烃燃气大部分送入气网供给用户，其余部分同时供给到制备系统的燃气热油炉11中。
一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统的工作过程为：
①制备系统启动：系统开机时，开启开机燃气储罐13，将储备于开机燃气储罐13内的压缩天然气或液化石油气通过开机燃气管路输送到燃气热油炉11，并通过燃气阀16调控供给到燃气热油炉11中的燃气量，达到为制备系统的燃气热油炉11供给燃气的目的；待制备系统稳定生产后切换到用制备系统自身生产的混空轻烃燃气为燃气热油炉11供给燃气；
②热量产生及传输：燃气在燃气热油炉11的燃烧室中燃烧，产生的高温烟气流过肋片管受热面12加热其内的导热油，再流过空气预热器18加热助燃空气后排放到环境；同时风机17鼓吹助燃空气流过空气预热器18预热后送入燃气热油炉11的燃烧室内助燃；被加热的导热油经导热油循环泵9驱动，通过封闭式导热油循环回路8的两条支路分别流入上加热器4和下加热器3放出热量，过程中通过导热油流量调控阀门10调节导热油的流量，进而控制上加热器4和下加热器3的加热温度和加热量，从而提高混空轻烃燃气的生产能力；放热后的导热油离开上加热器4和下加热器3，通过封闭式导热油循环回路8汇合后回流到燃气热油炉11内的肋片管受热面12中重新被加热，如此循环往复，形成稳定的热量传输供应回路；
③碳五副液准备：碳五副液储罐1用于储存碳五副液，碳五副液通过给液泵连续供给到两段加热式汽化器2的罐体中，并维持一定的碳五副液液位高度，且碳五副液的液位高于下加热器3的最高点，低于两段加热式汽化器2的溢流口；
④用于制备混空轻烃燃气的空气预处理：用于制备混空轻烃燃气的空气需要先经过过滤器5除尘，再经空气压缩泵6加压，之后从鼓泡盘7鼓入两段加热式汽化器2罐体内的碳五副液中；
⑤汽化过程：经过步骤④预处理后的空气从鼓泡盘7鼓入两段加热式汽化器2罐体内的碳五副液中形成上升气泡；下加热器3用于加热碳五副液，使碳五副液汽化而成的碳五轻烃气体不断在上升气泡在上升过程进入到上升气泡中；上升气泡不断上升并冲出碳五副液的液面，冲出液面并携带有微小液滴的混空轻烃燃气粗品继续上升，流经上加热器4时被加热，使其裹挟的微小液滴被汽化，实现热力除湿，进而达到快速、高效除湿的效果，获得混空轻烃燃气；之后混空轻烃燃气经两段加热式汽化器2顶部的出气口流出；
⑥混空轻烃燃气的存储及使用：混空轻烃燃气经两段加热式汽化器2顶部的出气口流出，经过管道输送到稳压罐14中，输送过程中通过管道上设置的氧气浓度监测仪15监测混空轻烃燃气中的氧气浓度，并据此调节制备系统的运行参数，使得混空轻烃燃气特性符合民用燃气的标准；之后将在稳压罐14中稳压后的混空轻烃燃气，送入气网供给用户，同时供给到制备系统的燃气热油炉11中。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统，其特征在于，所述制备系统包括：碳五副液储罐(1)、两段加热式汽化器(2)、下加热器(3)、上加热器(4)、过滤器(5)、空气压缩泵(6)、鼓泡盘(7)、封闭式导热油循环回路(8)、导热油循环泵(9)、导热油流量调控阀门(10)、燃气热油炉(11)、肋片管受热面(12)、开机燃气储罐(13)、稳压罐(14)、氧气浓度监测仪(15)、燃气阀(16)、风机(17)、空气预热器(18)；
所述两段加热式汽化器(2)罐体下部空间设置有所述下加热器(3)，且所述下加热器(3)浸没在所述两段加热式汽化器(2)中的碳五副液的液位线以下；所述两段加热式汽化器(2)罐体上部空间设置有所述上加热器(4)，且所述上加热器(4)位于所述两段加热式汽化器(2)中的碳五副液的液位线以上一定高度处；所述两段加热式汽化器(2)罐体底部与所述下加热器(3)之间设置有所述鼓泡盘(7)；所述两段加热式汽化器(2)罐体顶部设置有出气口，且所述出气口通过管道与所述稳压罐(14)连通；所述管道上设置有所述氧气浓度监测仪(15)；
所述过滤器(5)、空气压缩泵(6)、鼓泡盘(7)依次连接；
所述燃气热油炉(11)内设置有所述肋片管受热面(12)；所述燃气热油炉(11)内的肋片管受热面(12)通过所述封闭式导热油循环回路(8)的两条支路分别与所述两段加热式汽化器(2)的上加热器(4)和下加热器(3)形成闭合回路连接；所述封闭式导热油循环回路(8)上设置有所述导热油循环泵(9)，且所述两条支路上各设置有一个导热油流量调控阀门(10)；
所述开机燃气储罐(13)与所述燃气热油炉(11)通过开机燃气管路相连通，所述稳压罐(14)与所述燃气热油炉(11)通过混空轻烃燃气管路相连通；所述开机燃气管路、混空轻烃燃气管路上均设置有燃气阀(16)；所述风机(17)、空气预热器(18)、燃气热油炉(11)依次连接。
2.根据权利要求1所述的一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统，其特征在于，所述稳压罐(14)出口的混空轻烃燃气大部分送入气网供给用户，其余部分同时供给到所述制备系统的燃气热油炉(11)中。
3.根据权利要求1所述的一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统，其特征在于，所述下加热器(3)、上加热器(4)的型式均为肋片管式换热器。
4.根据权利要求1所述的一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统，其特征在于，所述肋片管受热面(12)为肋片管式换热器。
5.根据权利要求1所述的一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统，其特征在于，所述两段加热式汽化器(2)通过所述两段加热式汽化器(2)罐体上部空间设置的所述上加热器(4)实现热力除湿的效果。
6.根据权利要求1所述的一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统，其特征在于，所述两段加热式汽化器(2)罐体中部设置有溢流口，罐体底部开设有排渣口。
7.根据权利要求1所述的一种自给供热的两段加热汽化式混空轻烃燃气制备系统，其特征在于，所述制备系统的工作过程为：
①制备系统启动：系统开机时，开启开机燃气储罐(13)，将储备于所述开机燃气储罐(13)内的压缩天然气或液化石油气通过开机燃气管路输送到燃气热油炉(11)，并通过燃气阀(16)调控供给到燃气热油炉(11)中的燃气量，达到为所述制备系统的燃气热油炉(11)供给燃气的目的；待所述制备系统稳定生产后切换到用所述制备系统自身生产的混空轻烃燃气为所述燃气热油炉(11)供给燃气；
②热量产生及传输：燃气在燃气热油炉(11)的燃烧室中燃烧，产生的高温烟气流过肋片管受热面(12)加热其内的导热油，再流过空气预热器(18)加热助燃空气后排放到环境；同时风机(17)鼓吹所述助燃空气流过空气预热器(18)预热后送入燃气热油炉(11)的燃烧室内助燃；被加热的所述导热油经导热油循环泵(9)驱动，通过封闭式导热油循环回路(8)的两条支路分别流入上加热器(4)和下加热器(3)放出热量，过程中通过导热油流量调控阀门(10)调节导热油的流量，进而控制上加热器(4)和下加热器(3)的加热温度和加热量，从而提高混空轻烃燃气的生产能力；放热后的所述导热油离开上加热器(4)和下加热器(3)，通过封闭式导热油循环回路(8)汇合后回流到燃气热油炉(11)内的肋片管受热面(12)中重新被加热，如此循环往复，形成稳定的热量传输供应回路；
③碳五副液准备：碳五副液储罐(1)用于储存碳五副液，所述碳五副液通过给液泵连续供给到两段加热式汽化器(2)的罐体中，并维持一定的碳五副液液位高度，且所述碳五副液的液位高于下加热器(3)的最高点，低于两段加热式汽化器(2)的溢流口；
④用于制备混空轻烃燃气的空气预处理：用于制备混空轻烃燃气的空气需要先经过过滤器(5)除尘，再经空气压缩泵(6)加压，之后从鼓泡盘(7)鼓入两段加热式汽化器(2)罐体内的碳五副液中；
⑤汽化过程：经过步骤④预处理后的空气从鼓泡盘(7)鼓入两段加热式汽化器(2)罐体内的碳五副液中形成上升气泡；下加热器(3)用于加热所述碳五副液，使所述碳五副液汽化而成的碳五轻烃气体不断在所述上升气泡在上升过程进入到所述上升气泡中；所述上升气泡不断上升并冲出所述碳五副液的液面，冲出所述液面并携带有微小液滴的混空轻烃燃气粗品继续上升，流经上加热器(4)时被加热，使其裹挟的所述微小液滴被汽化，实现热力除湿，进而达到快速、高效除湿的效果，获得混空轻烃燃气；之后所述混空轻烃燃气经两段加热式汽化器(2)顶部的出气口流出；
⑥混空轻烃燃气的存储及使用：所述混空轻烃燃气经两段加热式汽化器(2)顶部的出气口流出，经过管道输送到稳压罐(14)中，输送过程中通过所述管道上设置的氧气浓度监测仪(15)监测所述混空轻烃燃气中的氧气浓度，并据此调节制备系统的运行参数，使得所述混空轻烃燃气特性符合民用燃气的标准；之后将在所述稳压罐(14)中稳压后的混空轻烃燃气，送入气网供给用户，同时供给到所述制备系统的燃气热油炉(11)中。
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