CN112432517A - 一种贫富甲醇换热系统及换热方法 - Google Patents

一种贫富甲醇换热系统及换热方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种贫富甲醇换热系统及换热方法，本发明采用一台绕管换热器与3～6台TEMA换热器串联组合换热的结构，使两股物流在换热系统内进行不同方式的逆流换热，从而提高了换热效果，并且，降低了贫富甲醇换热的设备投资，减少了设备占地；本发明通过调整绕管换热器与串联TEMA换热器的热负荷分配，控制绕管换热器出口的富甲醇温度在15℃以下，减少羰基化合物、金属硫化物析出，规避富甲醇在绕管换热器中结垢堵塞的风险。

Description

一种贫富甲醇换热系统及换热方法
技术领域
本发明涉及一种贫富甲醇换热系统及换热方法。
背景技术
酸性气体脱除装置被广泛应用在合成氨、合成甲醇和其他羰基合成、煤气、工业制氢和天然气脱硫等气体净化中。常规酸性气体脱除装置中贫富甲醇换热系统由于换热负荷大，常采用7～10台台TEMA换热器串联，不仅占地面积大而且投资较高。
常规酸性气体脱除装置中贫富甲醇换热系统由于换热负荷大、冷热侧温差小，且富甲醇中含有羰基化合物及金属硫化物，随着温度的升高容易析出，整体采用高效换热器会导致换热器富甲醇侧堵塞的风险增加。需采用多台TEMA换热器串联，导致设备布置比较困难，占地面积较大，而且串联的TEMA换热器尺寸比较大，投资较高。
因此，对于目前贫富甲醇的换热系统及换热方法，有待于做进一步的改进。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种既规避换热器富甲醇侧易结构堵塞的问题，又能降低贫富甲醇换热设备投资、减少占地面积的贫富甲醇换热系统。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种应有上述贫富甲醇换热系统的换热方法。
本发明解决至少一个上述技术问题所采用的技术方案为：一种贫富甲醇换热系统，其特征在于：包括
绕管换热器，顶部具有供来自再吸收塔的富甲醇输入的第一输入口，底部具有供换热后的富甲醇输出的第一输出口；底部具有供贫甲醇输入的第二输出口、顶部具有供换热后的贫甲醇输出的第二输出口；
TEMA换热模块，包括串联在一起的3～6台TEMA换热器，所述TEMA换热模块的第一端具有与第一输出口相连接且供富甲醇输入的第三输入口、第二端具有供换热后的富甲醇输出的第三输出口；所述TEMA换热模块的第二端具有供贫甲醇输入的第四输入口、第一端具有供换热后的贫甲醇输出且与第二输出口相连接的第四输出口。
在本发明中，所述绕管换热器内形成用于使富甲醇与贫甲醇进行逆流换热的第一换热区域，所述TEMA换热模块内形成用于使富甲醇与贫甲醇进行逆流换热的第二换热区域。第一换热区域、第二换热区域分别以不同方式对两股物流进行逆流换热，有利于提高换热效果。
具体的，所述TEMA换热模块包括串联在一起的4台TEMA换热器，其中，第一台TEMA换热器的顶部具有所述的第四输入口、底部的贫甲醇输出口与第二台TEMA换热器的顶部的贫甲醇输入口相连接，第二台TEMA换热器底部的贫甲醇输出口与第三台TEMA换热器的顶部的贫甲醇输入口相连接，第三台TEMA换热器底部的贫甲醇输出口与第四台TEMA换热器的顶部的贫甲醇输入口相连接，第四台TEMA换热器的底部具有所述的第四输出口；
第四台TEMA换热器的底部具有所述的第三输入口、顶部的富甲醇输出口与第三台TEMA换热器底部的富甲醇输入口相连接，第三台TEMA换热器顶部的富甲醇输出口与第二台TEMA换热器底部的富甲醇输入口相连接，第二台TEMA换热器顶部的富甲醇输出口与第一台TEMA换热器底部的富甲醇输入口相连接，第一台TEMA换热器的顶部具有所述的第三输出口。
一种应有上述贫富甲醇换热系统的换热方法，其特征在于包括以下步骤：
来自H2S浓缩塔的富甲醇进入绕管换热器，来自热再生塔的贫甲醇进入串联的TEMA换热模块，两股物流经过串联的绕管换热器和TEMA换热模块进行逆流换热，换热后温度升高的富甲醇送入热再生塔，温度降低的贫甲醇输出口继续与其他介质换热。
优选地，控制所述绕管换热器出口的富甲醇温度在15℃以下，该结果通过调整绕管换热器与串联TEMA换热器的热负荷分配来实现，有利于减少羰基化合物、金属硫化物析出，规避富甲醇在绕管换热器中结垢堵塞的风险。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用一台绕管换热器与3～6台TEMA换热器串联组合换热的结构，使两股物流在换热系统内进行不同方式的逆流换热，从而提高了换热效果，并且，降低了贫富甲醇换热的设备投资，减少了设备占地；本发明通过调整绕管换热器与串联TEMA换热器的热负荷分配，控制绕管换热器出口的富甲醇温度在15℃以下，减少羰基化合物、金属硫化物析出，规避富甲醇在绕管换热器中结垢堵塞的风险。
附图说明
图1为本发明实施例的系统工艺流程图；
图2为本发明对比例的系统工艺流程图。
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所示，本实施例的贫富甲醇换热系统包括
绕管换热器6，顶部具有供来自再吸收塔的富甲醇输入的第一输入口61，底部具有供换热后的富甲醇输出的第一输出口62；底部具有供贫甲醇输入的第二输出口63、顶部具有供换热后的贫甲醇输出的第二输出口64；
TEMA换热模块7，包括串联在一起的3～6台TEMA换热器，TEMA换热模块7的第一端具有与第一输出口62相连接且供富甲醇输入的第三输入口71、第二端具有供换热后的富甲醇输出的第三输出口72；TEMA换热模块7的第二端具有供贫甲醇输入的第四输入口73、第一端具有供换热后的贫甲醇输出且与第二输出口64相连接的第四输出口74。
在本实施例中，绕管换热器6内形成用于使富甲醇与贫甲醇进行逆流换热的第一换热区域，TEMA换热模块7内形成用于使富甲醇与贫甲醇进行逆流换热的第二换热区域。第一换热区域、第二换热区域分别以不同方式对两股物流进行逆流换热，有利于提高换热效果。
具体的，TEMA换热模块7包括串联在一起的4台TEMA换热器，其中，第一台TEMA换热器E-002A的顶部具有所述的第四输入口73、底部的贫甲醇输出口与第二台TEMA换热器E-002B的顶部的贫甲醇输入口相连接，第二台TEMA换热器E-002B底部的贫甲醇输出口与第三台TEMA换热器E-002C的顶部的贫甲醇输入口相连接，第三台TEMA换热器E-002C底部的贫甲醇输出口与第四台TEMA换热器E-002D的顶部的贫甲醇输入口相连接，第四台TEMA换热器E-002D的底部具有所述的第四输出口74；
第四台TEMA换热器E-002D的底部具有所述的第三输入口71、顶部的富甲醇输出口与第三台TEMA换热器E-002C底部的富甲醇输入口相连接，第三台TEMA换热器E-002C顶部的富甲醇输出口与第二台TEMA换热器E-002B底部的富甲醇输入口相连接，第二台TEMA换热器E-002B顶部的富甲醇输出口与第一台TEMA换热器E-002A底部的富甲醇输入口相连接，第一台TEMA换热器E-002A的顶部具有所述的第三输出口72。
本实施例应有上述贫富甲醇换热系统的换热方法包括以下步骤：
来自H2S浓缩塔的富甲醇进入绕管换热器6，来自热再生塔的贫甲醇进入串联的TEMA换热模块7，两股物流经过串联的绕管换热器6和TEMA换热模块7进行逆流换热，换热后温度升高的富甲醇送入热再生塔，温度降低的贫甲醇输出口继续与其他介质换热。
上述过程中，控制绕管换热器6出口的富甲醇温度在15℃以下，该结果通过调整绕管换热器6与串联TEMA换热器的热负荷分配来实现，有利于减少羰基化合物、金属硫化物析出，规避富甲醇在绕管换热器中结垢堵塞的风险。
以处理能力120000Nm3/h(以H2+CO计)的酸性气体脱除装置为例来说明本发明贫富甲醇换热系统及换热方法，具体包括下述步骤：
来自再吸收塔-33.6℃、223213kg/h的富甲醇进入绕管换热器6，来自热再生塔105.6℃、214212kg/h的贫甲醇4进入串联的TEMA换热模块7中的第一台换热器E-001A，两股物流经过串联的绕管和TEMA换热器逆流换热，换热后温度升高至96.6℃的富甲醇3送入热再生塔，温度降低至-28℃的贫甲醇5继续与其他介质换热。
如图2所示，为现有技术的贫富甲醇换热系统的流程示意图，该系统内设置有7台串联的TEMA换热器，贫富甲醇逆流换热达到换热效果。仍以处理能力120000Nm3/h(以H2+CO计)的酸性气体脱除装置为例来说明本发明贫富甲醇换热系统，具体包括下述步骤：
来自再吸收塔-33.6℃、223213kg/h的富甲醇进入串联的TEMA换热器中的E-001G，来自热再生塔105.6℃、214212kg/h的贫甲醇进入串联的TEMA换热器中的E-001A，两股物流经过串联的TEMA换热器逆流换热，换热后温度升高至96.6℃的富甲醇送入热再生塔，温度降低至-28℃的贫甲醇继续与其他介质换热。
对比本发明实施例的方案与对比例方案，结果分析如下：
贫/富甲醇换热方案对比表
Figure BDA0002747698760000041
通过对比研究可以看出，在实现同等换热效果下，本发明实施例的方案占地小、投资低，同时精简了贫富甲醇换热的换热网络。

Claims (5)

1.一种贫富甲醇换热系统，其特征在于：包括
绕管换热器，顶部具有供来自再吸收塔的富甲醇输入的第一输入口，底部具有供换热后的富甲醇输出的第一输出口；底部具有供贫甲醇输入的第二输出口、顶部具有供换热后的贫甲醇输出的第二输出口；
TEMA换热模块，包括串联在一起的3～6台TEMA换热器，所述TEMA换热模块的第一端具有与第一输出口相连接且供富甲醇输入的第三输入口、第二端具有供换热后的富甲醇输出的第三输出口；所述TEMA换热模块的第二端具有供贫甲醇输入的第四输入口、第一端具有供换热后的贫甲醇输出且与第二输出口相连接的第四输出口。
2.根据权利要求1所述的贫富甲醇换热系统，其特征在于：所述绕管换热器内形成用于使富甲醇与贫甲醇进行逆流换热的第一换热区域，所述TEMA换热模块内形成用于使富甲醇与贫甲醇进行逆流换热的第二换热区域。
3.根据权利要求1所述的贫富甲醇换热系统，其特征在于：所述TEMA换热模块包括串联在一起的4台TEMA换热器，其中，第一台TEMA换热器的顶部具有所述的第四输入口、底部的贫甲醇输出口与第二台TEMA换热器的顶部的贫甲醇输入口相连接，第二台TEMA换热器底部的贫甲醇输出口与第三台TEMA换热器的顶部的贫甲醇输入口相连接，第三台TEMA换热器底部的贫甲醇输出口与第四台TEMA换热器的顶部的贫甲醇输入口相连接，第四台TEMA换热器的底部具有所述的第四输出口；
第四台TEMA换热器的底部具有所述的第三输入口、顶部的富甲醇输出口与第三台TEMA换热器底部的富甲醇输入口相连接，第三台TEMA换热器顶部的富甲醇输出口与第二台TEMA换热器底部的富甲醇输入口相连接，第二台TEMA换热器顶部的富甲醇输出口与第一台TEMA换热器底部的富甲醇输入口相连接，第一台TEMA换热器的顶部具有所述的第三输出口。
4.一种应有权利要求1～3中任一权利要求所述贫富甲醇换热系统的换热方法，其特征在于包括以下步骤：
来自H2S浓缩塔的富甲醇进入绕管换热器，来自热再生塔的贫甲醇进入串联的TEMA换热模块，两股物流经过串联的绕管换热器和TEMA换热模块进行逆流换热，换热后温度升高的富甲醇送入热再生塔，温度降低的贫甲醇输出口继续与其他介质换热。
5.根据权利要求4所述的换热方法，其特征在于：控制所述绕管换热器出口的富甲醇温度在15℃以下。
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