CN111536419B - 一种高含氧尾气的处理系统及其处理方法 - Google Patents

一种高含氧尾气的处理系统及其处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高含氧尾气的处理系统及其处理方法，处理系统包括两级压力操作系统，分别为第一系统和第二系统；第一系统的前端设有天然气引入控制装置，天然气引入控制装置用于调控界区外引入的天然气；第一系统的末端与第二系统的前端相连，第一系统的末端与第二系统的前端之间设有压力调节阀门a，压力调节阀门a调控第一系统的压力大于第二系统；第一系统上设有若干连接至环氧乙烷和乙二醇装置的送气管道；第二系统上设有若干供气管道和若干用于接收环氧乙烷和乙二醇装置尾气的尾气排放管道，第二系统上还设有安全释放装置。本发明具有降低环保投资，可高效回收利用高含氧尾气，节省生产成本、提高生产效益等优点。

Description

一种高含氧尾气的处理系统及其处理方法
技术领域
本发明涉及一种高含氧尾气的处理系统及其处理方法，属于化工设备领域。
背景技术
目前，国内乙烯生产装置均以石脑油或煤制烯烃为主，以轻烃乙烷作为原料制乙烯的大型装置还未实现生产运行。在大型轻烃联合装置中，环氧乙烷、乙二醇装置是一重要组成部分。在生产环氧乙烷和乙二醇过程中采用原料乙烯和氧气在高温高压条件下，经银催化剂的催化氧化生成环氧乙烷，反应气经贫吸收液回收环氧乙烷后由循环气压缩机送回反应系统循环使用。由于原料氧气中含有惰性气体氩气不参与乙烯氧化反应，从而一直在工艺循环气系统中积累，如果氩气在工艺循环气中积累过高，会降低氧化反应气的燃烧极限，给操作带来困难及危险，所以在乙二醇生产工艺上，都有工艺循环气放空系统。循环放空气以乙烯和甲烷为主，但氧气含量也高达10%，不能直接送入排放系统，如火炬。根据《SH3009-2013石油化工可燃性气体排放系统设计规范》要求，氧气含量大于 2％(体积分数)的可燃气体，不应排入全厂可燃气体排放系统，应排入专用的排放系统或另行处理。
目前，环氧乙烷和乙二醇装置尾气处理方式为直接送去焚烧炉等明火设备进行焚烧。这种做法有很多弊端，不但增加了数千万的焚烧炉的投资成本，还会浪费放空尾气中轻质燃料，经济价值大大降低。
轻烃综合加工利用装置包含多套乙烷裂解制乙烯装置和多套环氧乙烷、乙二醇装置及锅炉等燃料气用户，因乙烷裂解制乙烯装置副产燃料气含氢量极高，主要流向PSA制取高纯氢气，所以由乙烯装置向燃料气系统补入的燃料气量较少。综合加工利用装置从装置外大量引入天然气作为燃料，主要用于蒸汽锅炉和乙烷裂解炉使用。
发明内容
本发明主要目的是，解决轻烃综合加工利用装置中，环氧乙烷与乙二醇装置中高含氧尾气去向的难题，一方面避免了将高含氧尾气直接排放至焚烧炉所需要的设备投资，另一方面还可以充分回收环氧乙烷与乙二醇装置中排放的高含氧尾气的热值，为企业增加经济效益。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种用于处理高含氧尾气的燃料气系统，所述燃料气系统主要包括两级压力操作系统，分别为第一系统和第二系统；所述第一系统的前端设有天然气引入控制装置，所述天然气引入控制装置用于调控界区外引入的天然气；所述第一系统的末端与第二系统的前端相连，所述第一系统的末端与第二系统的前端之间设有压力调节阀门a，所述压力调节阀门a调控所述第一系统的压力大于所述第二系统；所述第一系统上设有若干连接至环氧乙烷和乙二醇装置的送气管道；所述第二系统上设有若干供气管道和若干用于接收环氧乙烷和乙二醇装置的高含氧尾气的尾气排放管道，所述第二系统上还设有安全释放装置。
进一步地，所述天然气引入控制装置包括阀门p、流量计、阀门n、阀门m、阀门q、阀门r；所述阀门p和阀门n为常开阀门，所述阀门m为压力调节阀门，由PIC控制器通过采集第一系统管道上压力信号来控制阀门m开度。所述阀门q为泄压阀门，所述阀门r为旁路阀门，在流量计发生故障时，通过开启旁路阀门r 保证运行，关闭阀门n 和阀门p 与系统隔断，打开阀门q 泄压，检修流量计。
进一步地，所述安全释放装置包括第一安全阀、第二安全阀、阀门h、阀门i、阀门j、阀门k；所述阀门i和阀门j为常开阀门，所述阀门k为常闭阀门，所述阀门h为安全泄放阀门，由PIC控制器通过采集第二系统管道上压力信号来控制阀门h 闭合。在需要检修阀门h 时，通过关闭阀门i 、阀门j 与系统隔断，打开阀门k 泄压，来检修阀门h 。
进一步地，所述第二系统中，天然气总供气量与高含氧尾气输入量之比≧13.3。所述第二系统的管道总体积≥800M3。
进一步地，所述第一系统内的压力值比所述第二系统内的压力值高0.2～0.3Mpa。
进一步地，所述第二系统上的供气管道连接至高架火炬、地面火炬、火炬分液罐、锅炉或乙烷裂解装置中的其中一项或两项以上的组合。
进一步地，所述第一系统的末端最远端设有双阀门，所述第二系统的两端最远端均设有双阀门，所述双阀门为新增用户预留。
一种高含氧尾气处理系统的处理方法，所述处理方法主要包括以下内容：界外天然气经天然气引入装置引入第一系统后，一部分经送气管道输送至多套环氧乙烷和乙二醇装置，另一部分经压力调节阀a输送至第二系统；环氧乙烷和乙二醇装置产生的高含氧尾气由其尾气排放管道引出至第二系统；通过压力调节阀a调控第一系统的压力大于第二系统，高含氧尾气在第二系统内经第一系统输送的界外天然气稀释至含氧量低于2 vt.%后，便可通过供气管道向用户持续供气。
进一步地，所述第二系统上设置安全释放装置，当第二系统上的压力超过0.42Mpa时，所述安全释放装置中的阀门h自动打开泄压；当压力减小到0.35Mpa时，所述安全释放装置中的阀门h自动关闭，如果阀门h不能满足正常的泄压能力，第二系统持续升压至0.5Mpa时，则会冲开第一安全阀、第二安全阀泄压，保证处理系统的安全。第一安全阀、第二安全阀依据系统的安全运行压力而设计的具有一定额定压力的安全泄放阀门。第一安全阀和第二安全阀的设计压力为0.79Mpa，阀门h 设定连锁上限0.42Mpa和下限0.35Mpa。
进一步地，所述第一系统中引入的界外天然气的压力为0.6±0.1 Mpa，所述压力调节阀门a 设定自动控制参数为0.4±0.1 Mpa，所述第一系统内的压力值比所述第二系统内的压力值高0.2～0.3Mpa。压力调节阀门a 是连接第一系统和第二系统的阀门，通过采集第二系统的压力信号，由控制器PIC控制压力调节阀门a 的开度。
高含氧尾气的组成为：氧气含量为10～11vt.%，甲烷含量49.5～51vt.%，乙烯含量23～24vt.%，氩气含量11.5～13.8vt.%，剩余为氮气、二氧化碳等。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的高含氧尾气的处理系统和处理方法具有降低环保投资，可高效回收利用环氧乙烷和乙二醇装置的高含氧尾气，节省企业燃料气费用等优点。该系统能安全稳定的从环氧乙烷和乙二醇装置接收高含氧尾气，处理后输送至用户使用；通过高含氧尾气回收利用，每年能为企业节省上亿元天然气费用；此外，通过回收高含氧尾气，减少全厂废气焚烧炉的设计处理量，减少设备投资数千万元。
附图说明
图1为本发明提供的处理系统的结构示意图。
图2为图1中安全释放装置的结构示意图。
图3为图1中天然气引入控制装置的结构示意图。
其中，1-天然气引入控制装置；2-第一系统；3-尾气排放管道；4-环氧乙烷和乙二醇装置；5-送气管道；6-压力调节阀门a；7-阀门b；8-阀门c；9-阀门d；10-阀门e；11-第二系统；12-安全释放装置；13-阀门f；14-阀门g；15-供气管道；16-地面火炬；17-火炬分液罐；18-锅炉；19-乙烷裂解装置；20-高架火炬；21-第一安全阀；22-第二安全阀；23-阀门h；24-阀门i；25-阀门j；26-阀门k；27-阀门m；28-阀门n；29-流量计；30-阀门p；31-阀门q；32-阀门r。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本发明。但这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1～3所示，一种用于处理高含氧尾气的燃料气系统，所述燃料气系统主要包括两级压力操作系统，分别为第一系统2和第二系统11；所述第一系统2的前端设有天然气引入控制装置1，所述天然气引入控制装置1用于调控界区外引入的天然气；所述第一系统2的末端与第二系统11的前端相连，所述第一系统2的末端与第二系统11的前端之间设有压力调节阀门a 6，所述压力调节阀门a 6调控所述第一系统2的压力大于所述第二系统11；所述第一系统2上设有若干连接至环氧乙烷和乙二醇装置4的送气管道5；所述第二系统11上设有若干供气管道15和若干用于接收环氧乙烷和乙二醇装置4的高含氧尾气的尾气排放管道3，所述第二系统11上还设有安全释放装置12。
所述天然气引入控制装置1包括阀门p 30、流量计29、阀门n 28、阀门m 27、阀门q31、阀门r 32；所述阀门p 30和阀门n 28为常开阀门，所述阀门m 27为压力调节阀门，由PIC控制器通过采集第一系统2管道上压力信号来控制阀门m 27开度。所述阀门q 31为泄压阀门，所述阀门r 32为旁路阀门，在流量计29发生故障时，通过开启旁路阀门r 32保证运行，关闭阀门n 28和阀门p 30 与系统隔断，打开阀门q 31泄压，检修流量计29。
所述安全释放装置12包括第一安全阀21、第二安全阀22、阀门h 23、阀门i 24、阀门j 25、阀门k 26；所述阀门i 24和阀门j 25为常开阀门，所述阀门k 26为常闭阀门，所述阀门h 23为安全泄放阀门，由PIC控制器通过采集第二系统11管道上压力信号来控制阀门h23闭合。在需要检修阀门h 23时，通过关闭阀门i 24、阀门j 25与系统隔断，打开阀门k 26泄压，来检修阀门h 23。
所述第二系统11中，天然气总供气量与含氧尾气输入量之比≧13.3。所述第二系统11的管道总体积≥800M3。所述第一系统2内的压力值比所述第二系统11内的压力值高0.2～0.3Mpa。
所述第二系统11上的供气管道15连接至高架火炬20、地面火炬16、火炬分液罐17、锅炉18或乙烷裂解装置19中的其中一项或两项以上的组合。
所述第一系统2的末端最远端设有双阀门，所述第二系统11的两端最远端均设有双阀门，所述双阀门为新增用户预留。
上述高含氧尾气处理系统的处理方法，所述处理方法主要包括以下内容：界外天然气经天然气引入装置1中的阀门p 30、流量计29、阀门n 28、阀门m 27引入第一系统2，所述第一系统2中引入的界外天然气的压力为0.6±0.1 Mpa，所述界外天然气一部分经送气管道5输送至多套环氧乙烷和乙二醇装置4，另一部分经压力调节阀门a 6输送至第二系统11；环氧乙烷和乙二醇装置4产生的高含氧尾气由其尾气排放管道3引出至第二系统11；通过压力调节阀a 6调控第一系统2的压力大于第二系统11，所述压力调节阀门a 6设定自动控制参数为0.4±0.1 Mpa，所述第一系统2内的压力值比所述第二系统11内的压力值高0.2～0.3Mpa。压力调节阀门a 6是连接第一系统2和第二系统11的阀门，通过采集第二系统11的压力信号，由控制器PIC控制压力调节阀门a 6的开度，来保证第二系统11的压力稳定。
高含氧尾气的组成为：氧气含量为10～11vt.%，甲烷含量49.5～51vt.%，乙烯含量23～24vt.%，氩气含量11.5～13.8vt.%，剩余为氮气、二氧化碳等。上述高含氧尾气在第二系统11内经第一系统2输送的界外天然气稀释至含氧量低于2 vt.%后，便可通过供气管道15向用户持续供气，用户包括高架火炬20、地面火炬16、火炬分液罐17、锅炉18或乙烷裂解装置19中的其中一项或两项以上的组合。
所述第二系统11上设置安全释放装置12，当第二系统11上的压力超过0.42Mpa时，所述安全释放装置12中的阀门h 23自动打开泄压；当压力减小到0.35Mpa时，所述安全释放装置12中的阀门h 23自动关闭，如果阀门h 23不能满足正常的泄压能力，第二系统11持续升压至0.5Mpa时，则会冲开第一安全阀21、第二安全阀22泄压，保证处理系统的安全。第一安全阀21、第二安全阀22依据系统的安全运行压力而设计的具有一定额定压力的安全泄放阀门。第一安全阀21和第二安全阀22的设计压力为0.79Mpa，阀门h 23设定连锁上限0.42Mpa和下限0.35Mpa。
实施例1
一种用于处理高含氧尾气的燃料气系统，包括第一系统2和第二系统11，关闭阀门b 7、阀门c 8、阀门d 9、阀门e 10、阀门f 13、阀门g 14，阀门k 26、阀门q 31、阀门r 32。打开阀门i 24、阀门j 25、阀门n 28、阀门p 30。阀门m 27设置为自动的压力调节控制为0.6Mpa。压力调节阀门a 6设置为自动的压力调节控制为0.4Mpa。第一安全阀21、第二安全阀22保证前后阀打开投用，定期检验。阀门h 23设置为连锁状态，连锁上限为0.42Mpa，连锁下限为0.35Mpa。燃料气去各个用户，在用户界区内均有阀门，用户自由取气，燃料气系统压力稳定可靠，尾气并网安全顺畅。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种高含氧尾气的处理系统，其特征在于：所述处理系统主要包括两级压力操作系统，分别为第一系统和第二系统；所述第一系统的前端设有天然气引入控制装置，所述天然气引入控制装置用于调控界区外引入的天然气；所述第一系统的末端与第二系统的前端相连，所述第一系统的末端与第二系统的前端之间设有压力调节阀门a，所述压力调节阀门a调控所述第一系统的压力大于所述第二系统；所述第一系统上设有若干连接至环氧乙烷和乙二醇装置的送气管道；所述第二系统上设有若干供气管道和若干用于接收环氧乙烷和乙二醇装置的高含氧尾气的尾气排放管道，所述第二系统上还设有安全释放装置；
所述天然气引入控制装置包括阀门p、流量计、阀门n、阀门m、阀门q、阀门r；所述阀门p和阀门n为常开阀门，所述阀门m为压力调节阀门，所述阀门q为泄压阀门，所述阀门r为旁路阀门；
所述安全释放装置包括第一安全阀、第二安全阀、阀门h、阀门i、阀门j、阀门k；所述阀门i和阀门j为常开阀门，所述阀门k为常闭阀门，所述阀门h为安全泄放阀门；
所述第二系统中，天然气总供气量与高含氧尾气输入量之比≧13.3；所述第二系统的管道总体积≥800M3；
所述第一系统内的压力值比所述第二系统内的压力值高0.2～0.3Mpa；
所述第二系统上的供气管道连接至用户。
2.如权利要求1所述的一种高含氧尾气的处理系统，其特征在于：所述用户包括高架火炬、地面火炬中的其中一项或两项的组合。
3.如权利要求1所述的一种高含氧尾气的处理系统，其特征在于：所述用户包括火炬分液罐、锅炉或乙烷裂解装置中的其中一项或两项以上的组合。
4.如权利要求1所述的一种高含氧尾气的处理系统，其特征在于：所述第一系统的末端最远端设有双阀门，所述第二系统的两端最远端均设有双阀门，所述双阀门为新增用户预留。
5.一种如权利要求1至4中任意一项所述的高含氧尾气的处理系统的处理方法，其特征在于，所述处理方法主要包括以下内容：界外天然气经天然气引入装置引入第一系统后，一部分经送气管道输送至多套环氧乙烷和乙二醇装置，另一部分经压力调节阀a输送至第二系统；环氧乙烷和乙二醇装置产生的高含氧尾气由尾气排放管道引出至第二系统；所述第一系统中引入的界外天然气的压力为0.6±0.1 Mpa，通过压力调节阀a调控第一系统的压力大于第二系统，所述压力调节阀门a 设定自动控制参数为0.4±0.1 Mpa，所述第一系统内的压力值比所述第二系统内的压力值高0.2～0.3Mpa；所述第二系统上的供气管道连接至用户供气。
6.如权利要求5所述的一种高含氧尾气的处理系统的处理方法，其特征在于：所述第二系统上设置安全释放装置，当第二系统上的压力超过0.42Mpa时，所述安全释放装置中的阀门h自动打开泄压；当压力减小到0.35Mpa时，所述安全释放装置中的阀门h自动关闭，如果阀门h不能满足正常的泄压能力，第二系统持续升压至0.5Mpa时，则会冲开第一安全阀、第二安全阀泄压，保证所述处理系统的安全。
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