CN110801797A - 一种制甲醇装置的氮气循环升降温系统及其应用方法 - Google Patents

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谷志强
刘慧�
马晓春
袁守敬
袁金柱
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武伟
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Abstract

本发明公开了一种制甲醇装置的氮气循环升降温系统，包括与湿脱硫系统连通的往复式压缩机，湿脱硫系统通过入口大阀与往复式压缩机入口连通；往复式压缩机出口连通有至少一条分支管线，分支管线上串联有精脱硫系统、转化系统和截止阀门；还包括用于输送氮气的氮气压缩机，氮气压缩机将氮气分别输送至精脱硫系统前端和转化系统前端；转化系统后端通过循环管线连通往复式压缩机入口，循环管线上设置有两道阀门；入口大阀与往复式压缩机之间还设置有接通氮气的补氮阀。本发明提供的氮气循环升降温系统及方法是精脱硫、转化、往复式压缩机中的焦炉气置换成氮气后进行循环升降温，利用往复式压缩机作为循环动力，输送换热介质(氮气)量大幅度提高。

Description

一种制甲醇装置的氮气循环升降温系统及其应用方法
技术领域
本发明涉及制甲醇的氮气循环升降温领域，尤其涉及一种制甲醇装置的氮气循环升降温系统及其应用方法。
背景技术
煤化工企业利用焦炉煤气为原料，通过脱硫、转化、合成、精馏、空分等工序制备甲醇产品。在日常生产过程中常常遇到停车检修情况，在短期停车的情况下，一般采用脱硫系统和转化系统降温、合成系统降压保温、精馏系统自循环操作。开车时，利用加热后的氮气作为介质带动脱硫系统、转化系统共同升温，氮气通过转化工段末端放空。
脱硫工序采用干法脱硫，在加氢催化剂的作用下，将煤气中的有机硫转化为无机硫，再用氧化锌吸收剂吸收无机硫。加氢催化剂发挥最佳活性的温度范围为350-450℃。转化工序是将脱硫后的煤气在催化剂的作用下发生甲烷蒸汽转化反应。转化炉上部发生纯氧自热转化反应，为催化剂床层上发生的转化反应提供热量。点火成功标志着开车的起点，需要达到进入转化炉煤气温度达到煤气自然点650℃、转化炉床层温度达到600℃的工艺条件，这就需要大量的加热介质带动整个系统升温。
焦化企业大多数依靠空分装置生产氮气，氮气产量不高，并且用于其他公辅工程，可用于作为甲醇装置开停车换热介质的氮气量常常不足，导致系统升降温缓慢，影响甲醇装置开停工进度，延长检修时间，降低装置开工率，从而影响甲醇产品产量。
目前，有些焦化企业为实现甲醇装置快速开停车，在氮气量不足的情况下，掺入煤气或者蒸汽作为换热介质。掺入煤气会增加装置爆炸风险，掺入蒸汽会增加降低催化剂使用寿命的风险。同时传统的开停车方式，采用的是氮气流动式换热，在精脱硫工序前端补入氮气，在转化工序末端放空处理，造成氮气资源的浪费以及热量的损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种制甲醇装置的氮气循环升降温系统及其应用方法，解决现有的制甲醇装置氮气升降温系统中需要氮气量大，且造成氮气资源浪费以及热量损失的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种制甲醇装置的氮气循环升降温系统，包括与湿脱硫系统连通的往复式压缩机，所述湿脱硫系统通过入口大阀与所述往复式压缩机入口连通；所述往复式压缩机出口连通有至少一条分支管线，所述分支管线上串联有精脱硫系统、转化系统和截断阀门；
还包括用于输送氮气的氮气压缩机，所述氮气压缩机将氮气分别输送至精脱硫系统前端和转化系统前端；所述转化系统后端通过循环管线连通所述往复式压缩机入口，所述循环管线上设置有两道阀门；所述入口大阀与往复式压缩机之间还设置有接通氮气的补氮阀。
进一步的，两道所述阀门的型号为DN200。
再进一步的，两道所述阀门分别位于靠近所述转化系统后端位置与靠近所述往复式压缩机入口位置。
再进一步的，所述往复式压缩机出口连通有两条所述分支管线，两条所述分支管线并联，且两条分支管线上均串联有所述精脱硫系统和转化系统。
再进一步的，所述补氮阀的型号为DN50。
一种制甲醇装置的氮气循环升降温系统的应用方法，包括上述的任意一项制甲醇装置的氮气循环升降温系统；
第一步，关闭湿脱硫系统至往复式压缩机的入口大阀，将湿脱硫系统与后续系统切断，并关闭截断阀门；
第二步，启动氮气压缩机，氮气冲压使循环系统内保持0.2-0.3MPa压力；
第三步，打开往复式压缩机的入口补氮阀，打开循环管线上的两道阀门，启动往复式压缩机，维持循环系统的压力0.2-0.3MPa；
第四步，精脱硫系统、转化系统的氮气循环升降温结束后，停止往复式压缩机，关闭补氮阀，关闭循环管线上的两道阀门。
进一步的，第三步中，循环氮气量1万NM3/h，往复式压缩机入口压力不低于10kpa。
再进一步的，第三步中，在氮气循环后，如果需要升温，则点燃升温炉、预热炉。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：
本发明提供的氮气循环升降温系统及方法是精脱硫、转化、往复式压缩机中的焦炉气置换成氮气后进行循环升降温，利用往复式压缩机作为循环动力，输送换热介质(氮气)量大幅度提高，每次装置开停车检修，缩短升降温时间，提高经济效益。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明的流程结构示意图；
附图标记说明：1、湿脱硫系统；2、往复式压缩机；3、入口大阀；4、分支管线；5、精脱硫系统；6、转化系统；7、氮气压缩机；8、循环管线；9、阀门；10、补氮阀；11、截断阀门。
具体实施方式
如图1所示，一种制甲醇装置的氮气循环升降温系统的具体实施例，包括与湿脱硫系统1连通的往复式压缩机2，所述湿脱硫系统1通过入口大阀3与所述往复式压缩机2入口连通。所述往复式压缩机2出口连通有两条分支管线4，两条所述分支管线4并联，且两条分支管线4上均串联有所述精脱硫系统5、转化系统6和截止阀门11，转化系统后连通有放散与合成工序，形成制甲醇装置，此制甲醇装置为现有技术，在此不再赘述。
本具体实施例中，制甲醇装置的氮气循环升降温系统还包括用于输送氮气的氮气压缩机7，所述氮气压缩机7将氮气分别输送至精脱硫系统5前端和转化系统6前端。所述转化系统6后端通过循环管线8连通所述往复式压缩机2入口，所述循环管线8上设置有两道阀门9，两道所述阀门9的型号为DN200。两道所述阀门9分别位于靠近所述转化系统6后端位置与靠近所述往复式压缩机2入口位置。所述入口大阀3与往复式压缩机2之间还设置有接通氮气的补氮阀10，所述补氮阀10的型号为DN50。
一种制甲醇装置的氮气循环升降温系统的应用方法，在上述制甲醇装置的氮气循环升降温系统中。第一步，关闭湿脱硫系统至往复式压缩机的入口大阀，将湿脱硫系统与后续系统切断，并关闭截断阀门，使精脱硫系统5和转化系统6前后封闭，为内部产生循环提供条件。第二步，启动氮气压缩机，将循环系统中原有的焦炉气置换成氮气，且氮气冲压使循环系统内保持0.2-0.3MPa压力。第三步，打开往复式压缩机的入口补氮阀，打开循环管线上的两道阀门，启动往复式压缩机，维持循环系统的压力(即往复式压缩机、精脱硫系统和转化系统中的压力)0.2-0.3MPa，本具体实施例中，具体需要循环氮气量1万NM3/h，往复式压缩机入口压力不低于10kpa。如果需要的是降温，则在降温结束后，直接进行第四步即可，则不需要升温。如果需要升温则，则在第三步后点燃升温炉、预热炉，升温炉是精脱硫系统中的一个设备，预热炉是转化系统中的一个设备，此为现有技术，所以，图中未示出，在此不再赘述。控制升温炉出口氮气温度和预热炉出口氮气温度分别不超过320℃和650℃。第四步，精脱硫系统、转化系统的氮气循环升降温结束后，停止往复式压缩机，关闭补氮阀，关闭循环管线上的两道阀门。全部完成后打开入口大阀和截断阀门继续工作即可。
原始氮气升降温的方法是氮气压缩机提供4000-5000NM3/h氮气带动精脱硫系统、转化系统升温后放空，氮气给转化升温，在转化前端进入精脱硫后端放空，这样耗费的氮气量多。在此种氮气量不足的情况下转化炉降温达到检修条件需6h，检修完成后转化炉氮气升温过程需7h，共计13个小时。改进的后氮气循环升降温方法是精脱硫、转化、焦炉气往复式压缩机的氮气置换后循环升降温，利用焦炉气的往复式压缩机作为循环动力，输送氮气量10000NM3/h以上，换热介质的大幅度提高，每次装置开停车检修，缩短升降温时间约8小时。循环使用减少了氮气使用量，同时减少了热损失。按照现有两期甲醇装置，每年4次停车计算，共可节约64小时，每套装置每小时生产16吨甲醇，年可增产甲醇1024吨，按照甲醇售价2900元计算，年可增加经济效益约297万元。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种制甲醇装置的氮气循环升降温系统，其特征在于：包括与湿脱硫系统(1)连通的往复式压缩机(2)，所述湿脱硫系统(1)通过入口大阀(3)与所述往复式压缩机(2)入口连通；所述往复式压缩机(2)出口连通有至少一条分支管线(4)，所述分支管线(4)上串联有精脱硫系统(5)、转化系统(6)和截断阀门(11)；
还包括用于输送氮气的氮气压缩机(7)，所述氮气压缩机(7)将氮气分别输送至精脱硫系统(5)前端和转化系统(6)前端；所述转化系统(6)后端通过循环管线(8)连通所述往复式压缩机(2)入口，所述循环管线(8)上设置有两道阀门(9)；所述入口大阀(3)与往复式压缩机(2)之间还设置有接通氮气的补氮阀(10)。
2.根据权利要求1所述的制甲醇装置的氮气循环升降温系统，其特征在于：两道所述阀门(9)的型号为DN200。
3.根据权利要求1所述的制甲醇装置的氮气循环升降温系统，其特征在于：两道所述阀门(9)分别位于靠近所述转化系统(6)后端位置与靠近所述往复式压缩机(2)入口位置。
4.根据权利要求1所述的制甲醇装置的氮气循环升降温系统，其特征在于：所述往复式压缩机(2)出口连通有两条所述分支管线(4)，两条所述分支管线(4)并联，且两条分支管线(4)上均串联有所述精脱硫系统(5)和转化系统(6)。
5.根据权利要求1所述的制甲醇装置的氮气循环升降温系统，其特征在于：所述补氮阀(10)的型号为DN50。
6.一种制甲醇装置的氮气循环升降温系统的应用方法，其特征在于：包括如权利要求1-5所述的任意一项制甲醇装置的氮气循环升降温系统；
第一步，关闭湿脱硫系统至往复式压缩机的入口大阀，将湿脱硫系统与后续系统切断，并关闭截断阀门；
第二步，启动氮气压缩机，氮气冲压使循环系统内保持0.2-0.3MPa压力；
第三步，打开往复式压缩机的入口补氮阀，打开循环管线上的两道阀门，启动往复式压缩机，维持循环系统的压力0.2-0.3MPa；
第四步，精脱硫系统、转化系统的氮气循环升降温结束后，停止往复式压缩机，关闭补氮阀，关闭循环管线上的两道阀门。
7.根据权利要求6所述的制甲醇装置的氮气循环升降温系统及其应用方法，其特征在于：第三步中，循环氮气量1万NM3/h，往复式压缩机入口压力不低于10kpa。
8.根据权利要求6所述的制甲醇装置的氮气循环升降温系统及其应用方法，其特征在于：第三步中，在氮气循环后，如果需要升温，则点燃升温炉、预热炉。
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