CN113769535A - 一种分子筛吸附节能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种分子筛吸附节能系统,包括依次连接的预加热器、两台并联运行的蒸汽加热器以及分子筛吸附器;所述蒸汽加热器包括再生气进口、再生气出口、蒸汽进口和蒸汽出口;所述预加热器包括气侧进口、气侧出口、水侧进口和水侧出口,所述气侧出口连接至所述蒸汽加热器的再生气进口,所述蒸汽加热器的再生气出口连接至所述分子筛吸附器;再生污氮气首先通入所述预加热器内通过低温热水进行加热升温,然后通入所述蒸汽加热器内通过蒸汽进行加热,最后通入所述分子筛吸附器进行放热解析后排空。本发明的技术方案能够减少分子筛吸附装置的蒸汽消耗。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工分子筛吸附技术领域,具体而言,尤其涉及一种分子筛吸附节能系统。
背景技术
分子筛吸附装置承载着空气净化的关键作用,它是利用吸附剂的选择性吸附特性,采用变温吸附法连续分离原料空气中水份、CO2、碳氢化合物等有害成分,在温度低时(15℃左右),分子筛吸附容量大,高温时吸附容量小,通过周期性改变床层温度,达到连续分离原料空气的水份CO2等有害成分的目的。吸附剂解吸再生是一个吸热过程,通过蒸汽加热器将再生气加热至213℃,然后穿过床层将已吸附的CO2、H2O、碳氢化合物等杂质解吸。
现有技术中炼化一体化项目设置余热回收站,集中回收炼油、化工装置的低温热,由于产热装置多余用热装置数量,产生了大量的废热。
发明内容
根据上述提出现有炼化一体化项目中分子筛吸附装置蒸汽消耗量大的技术问题,而提供一种分子筛吸附节能系统。
本发明采用的技术手段如下:
一种分子筛吸附节能系统,包括依次连接的预加热器、两台并联运行的蒸汽加热器以及分子筛吸附器;
所述蒸汽加热器包括再生气进口、再生气出口、蒸汽进口和蒸汽出口;所述预加热器包括气侧进口、气侧出口、水侧进口和水侧出口,所述气侧出口连接至所述蒸汽加热器的再生气进口,所述蒸汽加热器的再生气出口连接至所述分子筛吸附器;
再生污氮气首先通入所述预加热器内通过低温热水进行加热升温,然后通入所述蒸汽加热器内通过蒸汽进行加热,最后通入所述分子筛吸附器进行放热解析后排空。
进一步地,低温热水通过所述水侧进口通入所述预加热器内对所述再生污氮气进行加热升温,然后通过所述水侧出口排出;蒸汽通过所述蒸汽进口通入所述蒸汽加热器内对所述再生污氮气进行加热,然后通过所述蒸汽出口排出,冷凝后作为工艺凝液送至管网。
进一步地,24℃的所述再生污氮气与所述预加热器内95℃的所述低温热水换热,被所述低温热水加热至85℃后通入所述蒸汽加热器,通过2.2Mpa、 226℃的所述蒸汽加热至213℃然后通入所述分子筛吸附器,所述蒸汽被冷凝至120℃作为工艺凝液送至管网。
进一步地,所述预加热器的气侧出口为喇叭口式设计,所述气侧进出口设置压差变送器,所述气侧出口处阻力控制在150Pa以内,所述预加热器内部换热芯处阻力控制在100Pa。
进一步地,所述预加热器的水侧进口和水侧出口设置隔离阀。
进一步地,所述气侧出口还设置有水含量在线分析仪。
较现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明提供的分子筛吸附节能系统,通过设置预加热器,利用工厂废热低温热水将再生气提前加热到85℃,再通过蒸汽将再生气继续加热到 213℃,从而达到节省蒸汽的目的,又能够充分利用余热。
基于上述理由本发明可在煤化工分子筛吸附领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述分子筛吸附节能系统工艺流程图。
图中:1、预加热器;2、蒸汽加热器。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例1
如图1所示,本发明提供了一种分子筛吸附节能系统,包括依次连接的预加热器、两台并联运行的蒸汽加热器以及分子筛吸附器;
所述蒸汽加热器包括再生气进口、再生气出口、蒸汽进口和蒸汽出口;所述预加热器包括气侧进口、气侧出口、水侧进口和水侧出口,所述气侧出口连接至所述蒸汽加热器的再生气进口,所述蒸汽加热器的再生气出口连接至所述分子筛吸附器;
再生污氮气首先通入所述预加热器内通过低温热水进行加热升温,然后通入所述蒸汽加热器内通过蒸汽进行加热,最后通入所述分子筛吸附器进行放热解析后排空。
进一步地,低温热水通过所述水侧进口通入所述预加热器内对所述再生污氮气进行加热升温,然后通过所述水侧出口排出;蒸汽通过所述蒸汽进口通入所述蒸汽加热器内对所述再生污氮气进行加热,然后通过所述蒸汽出口排出,冷凝后作为工艺凝液送至管网。
进一步地,24℃的所述再生污氮气与所述预加热器内95℃的所述低温热水换热,被所述低温热水加热至85℃后通入所述蒸汽加热器,通过2.2Mpa、 226℃的所述蒸汽加热至213℃然后通入所述分子筛吸附器,所述蒸汽被冷凝至120℃作为工艺凝液送至管网。
进一步地,所述预加热器的气侧出口为喇叭口式设计,所述气侧进出口设置压差变送器,用于监控所述预加热器的工作运行状态,所述气侧出口处阻力控制在150Pa以内,所述预加热器内部换热芯处阻力控制在100Pa。
进一步地,所述预加热器的水侧进口和水侧出口设置隔离阀,当所述预加热器需要检修时,可将水侧进出口的隔离阀关闭隔离,同时在未启动所述预加热器时控制所述隔离阀关闭能够节省低温热水的消耗。
进一步地,所述气侧出口还设置有水含量在线分析仪,用于实时监测换热器泄漏,在换热管泄漏时能够立刻报警,避免分子筛再生不彻底,用于确保装置的运行安全。
进一步地,所述低温热水由工厂低温废热提供。
进一步地,启动所述预加热器后,每台所述蒸汽加热器设置为按照装置负荷的75%工作,当所述预加热器停用时,两台所述蒸汽加热器可以满足 100%负荷工况要求。
进一步地,所述差压式变送器型号为横河EJA120E-JE95J-917EA/NS21。
进一步地,所述水含量在线分析仪型号为ORTHODYNE OZR5000。
进一步地,所述隔离阀型号为上海电气0600-9150-P-31-2236MTT。
进一步地,所述预加热器采用浮头式结构,后端管束可实现自由膨胀,减少热应力;所述预加热器内部换热管采用双金属轧制翅片管结构,最大限度地提高了翅化比;所述预加热器的进气侧,可以采用CFD模拟分析,优化了流场分布,并且避免的冲击损伤;水侧进口,同样可以采用CFD模拟,优化了集合管和分配管的接口布置,实现均布无死管。
本发明主要利用低温热水将再生气提前加热到85℃,再通过蒸汽将再生气继续加热到213℃,从而达到节省蒸汽的目的,预加热器的应用节省蒸汽消耗且能够平衡全厂低温热;同时,工艺蒸汽凝液温度设定为80℃,为减少凝液并网温差,且减少蒸汽加热器换热面积,将蒸汽加热器排出蒸汽冷凝温度提高至120℃,从而降低了设备投资成本。
本实施例利用ASPEN PLUS 7.2进行流程模拟计算,对换热过程详细计算并验证流程实现可行性:
首先按照工艺流程图建模,一是无预加热器的流程,二是本发明提供的设置了预加热器的流程;
物性分析方法选择PENG-ROB,已知条件污氮气进口参数和经加热后的温度,模型一模拟计算得出2.2Mpa蒸汽消耗值;模型二调整低温热水流量,同时根据再生气出蒸汽加热器后温度,调整2.2Mpa蒸汽流量,经过多次模拟计算,得出满足污氮气加热所需的2.2Mpa消耗值,与模型一得出结果对比,对比结果如下表所示。
无预加热器 | 有预加热器 | |
再生污氮气流量(Nm<sup>3</sup>/h) | 100,000 | 100,000 |
蒸汽消耗(t/h) | 11.2 | 8 |
从表格中可以看出,如果采用预加热流程,能够有效减少蒸汽消耗,在实际生产中,减少蒸汽消耗具有重要意义。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种分子筛吸附节能系统,其特征在于,包括依次连接的预加热器、两台并联运行的蒸汽加热器以及分子筛吸附器;
所述蒸汽加热器包括再生气进口、再生气出口、蒸汽进口和蒸汽出口;所述预加热器包括气侧进口、气侧出口、水侧进口和水侧出口,所述气侧出口连接至所述蒸汽加热器的再生气进口,所述蒸汽加热器的再生气出口连接至所述分子筛吸附器;
再生污氮气首先通入所述预加热器内通过低温热水进行加热升温,然后通入所述蒸汽加热器内通过蒸汽进行加热,最后通入所述分子筛吸附器进行放热解析后排空。
2.根据权利要求1所述的分子筛吸附节能系统,其特征在于,低温热水通过所述水侧进口通入所述预加热器内对所述再生污氮气进行加热升温,然后通过所述水侧出口排出;蒸汽通过所述蒸汽进口通入所述蒸汽加热器内对所述再生污氮气进行加热,然后通过所述蒸汽出口排出,冷凝后作为工艺凝液送至管网。
3.根据权利要求1所述的分子筛吸附节能系统,其特征在于,24℃的所述再生污氮气与所述预加热器内95℃的所述低温热水换热,被所述低温热水加热至85℃后通入所述蒸汽加热器,通过2.2Mpa、226℃的所述蒸汽加热至213℃然后通入所述分子筛吸附器,所述蒸汽被冷凝至120℃作为工艺凝液送至管网。
4.根据权利要求1所述的分子筛吸附节能系统,其特征在于,所述预加热器的气侧出口为喇叭口式设计,所述气侧进出口设置压差变送器,所述气侧出口处阻力控制在150Pa以内,所述预加热器内部换热芯处阻力控制在100Pa。
5.根据权利要求1所述的分子筛吸附节能系统,其特征在于,所述预加热器的水侧进口和水侧出口设置隔离阀。
6.根据权利要求1所述的分子筛吸附节能系统,其特征在于,所述气侧出口还设置有水含量在线分析仪。
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