CN114659374A - 丙烷脱氢装置烟气利用方法、丙烷脱氢系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明本发明属于烟气利用方法，本发明为解决现有丙烷脱氢装置对可排放的达标烟气进行回收时，存在烟气余热回收不充分、提高投资成本、新鲜气压缩机效率下降的技术问题，提供一种丙烷脱氢装置烟气利用方法、丙烷脱氢系统及控制方法，通过丙烷脱氢装置中的新鲜气压缩机对全部尾气增压，汇合增压后的尾气和外部引入的补充氧气，形成混合气，补充氧气的压力与增压后的尾气压力相同，补充氧气的引入量与丙烷脱氢装置中加热炉内燃料气的耗氧量一致，使混合气与丙烷脱氢装置中的换热器介质换热后，达到加热炉的允许进入温度，再经丙烷脱氢装置的加热炉输送至反应器。

Description

丙烷脱氢装置烟气利用方法、丙烷脱氢系统及控制方法

技术领域

本发明属于烟气利用方法，具体涉及一种丙烷脱氢装置烟气利用方法、丙烷脱氢系统及控制方法。

背景技术

丙烯是一种重要的有机化工原料，具有应用广泛、市场需求大等特点。近年来，随着化工、制造业等各个行业的迅速发展，丙烯的需求量持续上升。由于丙烯需求的增长，也使得丙烷脱氢、丙烯制备等装置的相关工艺技术蓬勃发展。

一些市场占有率较高的丙烷脱氢装置中，为了保证催化剂的活力和装置的初始反应条件，会对反应器内加热，并同时燃烧催化剂以清除结焦，在此过程中，会产生大量的高温烟气。这些高温烟气将经过废锅及各种换热器被最终排放，排放时温度约为120℃～140℃，仍存在部分可被再利用的能量。

图1所示了一种现有的丙烷脱氢装置，包括加热炉02、反应器03、第一换热器04、第二换热器05、第三换热器06、第四换热器07、第五换热器08、烟气处理器09、脱非甲烷烃反应床010和第二压缩机011，第二压缩机011为新鲜气压缩机，用于对新鲜空气增压。针对上述情况，增加第一压缩机01，将可排放的达标烟气通过新增的第一压缩机01增压后回收，降低原料空气的消耗，减少系统废气排放，同时，也回收了烟气中的部分余热。但是，这种方式仅回收了部分烟气余热，还需要增加第一压缩机01，增加了投资成本，同时，第一压缩机01投入后，会导致第二压缩机011闲置或降负荷运行，致使其效率下降。

发明内容

本发明为解决现有丙烷脱氢装置对可排放的达标烟气进行回收时，存在烟气余热回收不充分、提高投资成本、新鲜气压缩机效率下降的技术问题，提供一种丙烷脱氢装置烟气利用方法、丙烷脱氢系统及控制方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种丙烷脱氢装置烟气利用方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

S1，通过丙烷脱氢装置中的新鲜气压缩机对全部尾气增压；

S2，汇合经步骤S1增压后的尾气和外部引入的补充氧气，形成混合气；其中，所述补充氧气的压力与经步骤S1增压后的尾气压力相同，补充氧气的引入量与丙烷脱氢装置中加热炉内燃料气的耗氧量一致；

S3，使所述混合气与丙烷脱氢装置中的换热器介质换热后，达到加热炉的允许进入温度，再经丙烷脱氢装置的加热炉输送至反应器。

本发明还提供了一种丙烷脱氢系统，用于实现上述丙烷脱氢装置烟气利用方法，包括新鲜气压缩机，以及依次连通的加热炉、反应器、第一换热器、脱非甲烷烃反应床、第二换热器、第三换热器、第四换热器、烟气处理器和第五换热器，所述第三换热器与加热炉入口连通，第五换热器出口用于排出尾气；其特殊之处在于，还包括氧气供给单元；

所述第五换热器出口与新鲜气压缩机入口连通；

所述氧气供给单元的出口与新鲜气压缩机的出口连通，氧气供给单元)的出口压力与新鲜气压缩机的出口压力相同，且氧气供给单元的供给量与加热炉中燃料气的耗氧量一致；

所述新鲜气压缩机的出口分别连通第三换热器和第五换热器。

进一步地，所述新鲜气压缩机入口设有用于控制新鲜气的第一阀门；

所述氧气供给单元与新鲜气压缩机出口之间设有用于控制补充氧气的第二阀门，以及单向阀。

进一步地，所述氧气供给单元为空分装置。

一种权利要求4所述丙烷脱氢系统的控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

S1，打开第一阀门，关闭第二阀门和单向阀，然后使丙烷脱氢系统开始运行；

S2，待第五换热器开始有尾气排出，逐渐关闭第一阀门，同时，逐渐打开第二阀门和单向阀，使补充氧气被输送至新鲜气压缩机出口处，开始对尾气进行回收，使得氧气供给单元的供给量与加热炉中燃料气的耗氧量一致；

S3，待新鲜气压缩机入口处尾气流量达到最大值，关闭第二阀门和单向阀，同时，打开第一阀门，完成尾气回收。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明的丙烷脱氢装置烟气利用方法，借助丙烷脱氢装置中的新鲜气压缩机对全部尾气增压，从外部引入补充氧气，与增压后的尾气形成混合气，使混合气与丙烷脱氢装置中的换热器介质换热后，最终送至反应器，补充反应器中损耗的氧气，保证烟气全部回收的同时，使新鲜气压缩机能够保持高效工作。

2.本发明的丙烷脱氢系统，相较现有的丙烷脱氢装置，仅增加了一个氧气供给单元，不需要单独增加用于回收尾气的压缩机，降低了生产成本，另外，能够有效利用全部的烟气余热，并使新鲜气压缩机始终在满负荷高效区运行，能够进一步节能降耗。

3.本发明中新鲜气压缩机的入口处设有第一阀门，氧气供给单元与新鲜气压缩机出口之间设有第二阀门和单向阀，能够对新鲜空气和补充氧气进行控制，也可使补充氧气的流量与整个系统相匹配。

4.本发明中氧气供给单元可以是空分装置，能够将本发明的丙烷脱氢系统与外部的其他装置或系统进行连接，实现更加节能降耗的应用。

5.本发明上述丙烷脱氢系统的控制方法，通过控制第一阀门、第二阀门、单向阀，能够有效实现烟气回收，保证烟气的最大化回收。

附图说明

图1为背景技术中现有丙烷脱氢装置的连接示意图。

其中，01-第一压缩机、02-加热炉、03-反应器、04-第一换热器、05-第二换热器、06-第三换热器、07-第四换热器、08-第五换热器、09-烟气处理器、010-脱非甲烷烃反应床、011-第二压缩机。

图2为本发明丙烷脱氢系统实施例的连接示意图。

其中：1-单向阀、2-加热炉、3-反应器、4-第一换热器、5-第二换热器、6-第三换热器、7-第四换热器、8-第五换热器、9-烟气处理器、10-脱非甲烷烃反应床、11-新鲜气压缩机、12-第一阀门、13-氧气供给单元、14-第二阀门。

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，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

如图2所示，本发明提供了一种丙烷脱氢系统，包括新鲜气压缩机11，氧气供给单元13，以及依次连通的加热炉2、反应器3、第一换热器4、脱非甲烷烃反应床10、第二换热器5、第三换热器6、第四换热器7、烟气处理器9和第五换热器8，第三换热器6分别与第五换热器8和加热炉2入口连通，第五换热器8出口用于排出尾气。第五换热器8出口与新鲜气压缩机11入口连通，氧气供给单元13的出口与新鲜气压缩机11的出口连通，氧气供给单元13与新鲜气压缩机11出口之间设有用于控制补充氧气的第二阀门14，以及单向阀1，第二阀门14靠近氧气供给单元13设置，单向阀1能够使得补充氧气单向流动。氧气供给单元13的出口压力与新鲜气压缩机11的出口压力相同，且氧气供给单元13的供给量与加热炉2中燃料气的耗氧量一致，新鲜气压缩机11的出口、氧气供给单元13的出口均同时与第三换热器6和第五换热器8连通。新鲜气压缩机11入口设有用于控制新鲜气的第一阀门12，通过新鲜气压缩机11能够对从外部引入的新鲜空气进行加压，第一阀门12用于控制进入新鲜气压缩机11的新鲜空气流量。

采用上述的丙烷脱氢系统的工作原理及控制方法为：先打开第一阀门12，关闭第二阀门14和单向阀1，使丙烷脱氢系统开始运行，新鲜空气经新鲜气压缩机11增压后，经第三换热器6后进入加热炉2，与加入至加热炉2中的燃料气混合加热后，进入反应器3，与从外部送入的装置注入气在反应器3中反应后，依次经第一换热器4、脱非甲烷烃反应床10、第二换热器5、第三换热器6、第四换热器7、烟气处理器9(需要引入注入剂)、第五换热器8后，产生高温尾气。现有情况下，是将达标的部分尾气通过新鲜气压缩机11增压后，引入至第五换热器8和第三换热器6之间的管路内，进行回收。但这种回收方式回收效率较低，且需要在现有丙烷脱氢装置1中增加一个压缩机，提高了生产成本。在本发明中，待第五换热器8开始有尾气排出，逐渐关闭第一阀门12，同时，逐渐打开第二阀门14和单向阀1，使补充氧气被输送至新鲜气压缩机11出口处，开始对尾气进行回收，然后，待新鲜气压缩机11入口处尾气流量达到最大值，逐渐关闭第二阀门14和单向阀1，同时，逐渐打开第一阀门12，完成尾气回收。新鲜气压缩机11从外界吸入新鲜空气，加压、加热后送入反应器3，反应器3产生的烟气回流至新鲜气压缩机11入口处再压缩，由于在加热炉2中损失了部分氧气，故在新鲜气压缩机11出口处补充损失的部分氧气，该部分补充氧气可以来自空分装置，补充氧气的压力与新鲜气压缩机11出口处压力相同，混合后再次换热送入反应器3，往复循环，充分利用了烟气余热，并使得新鲜气压缩机11始终在满负荷高效区运行，能够进一步节能降耗。

另外，如上只是本发明丙烷脱氢系统及其控制方法的一种具体方案，基于该发明构思，本发明还提供了一种丙烷脱氢装置烟气利用方法：

S1，通过丙烷脱氢装置中的新鲜气压缩机11对全部尾气增压；

S2，汇合经步骤S1增压后的尾气和外部引入的补充氧气，形成混合气；其中，补充氧气的压力与经步骤S1增压后的尾气压力相同，补充氧气的引入量与丙烷脱氢装置1中加热炉2内燃料气的耗氧量一致；

S3，使混合气与丙烷脱氢装置中的换热器介质换热后，达到加热炉2的允许进入温度，再经丙烷脱氢装置的加热炉2输送至反应器3。在上述具体方案中，混合气与丙烷脱氢装置中的换热器介质换热，具体是在第三换热器6中进行的，是由于考虑了具体丙烷脱氢系统中各换热器的具体参数进行的设置，在本发明的其他实施例中，基于本发明提供的一种丙烷脱氢装置烟气利用方法，不排除可以使混合气与丙烷脱氢装置中的其他换热器介质换热。

另外，对图2的方案进行ASPEN HYSYS模拟，也证明了本发明的可行性，模拟结果数据如表1所示：

表1ASPEN HYSYS模拟结果表

表1中位置标号01为第五换热器8的出口位置，02为新鲜气压缩机11入口位置，02为第一阀门12入口处位置，04为单向阀1出口处位置，05为氧气供给单元13和11新鲜气压缩机汇合后位置。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种丙烷脱氢装置烟气利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，通过丙烷脱氢装置中的新鲜气压缩机(11)对全部尾气增压；

S2，汇合经步骤S1增压后的尾气和外部引入的补充氧气，形成混合气；其中，所述补充氧气的压力与经步骤S1增压后的尾气压力相同，补充氧气的引入量与丙烷脱氢装置中加热炉(2)内燃料气的耗氧量一致；

S3，使所述混合气与丙烷脱氢装置中的换热器介质换热后，达到加热炉(2)的允许进入温度，再经丙烷脱氢装置的加热炉(2)输送至反应器(3)。

2.一种丙烷脱氢系统，用于实现权利要求1所述丙烷脱氢装置烟气利用方法，包括新鲜气压缩机(11)，以及依次连通的加热炉(2)、反应器(3)、第一换热器(4)、脱非甲烷烃反应床(10)、第二换热器(5)、第三换热器(6)、第四换热器(7)、烟气处理器(9)和第五换热器(8)，所述第三换热器(6)与加热炉(2)入口连通，第五换热器(8)出口用于排出尾气；其特征在于：还包括氧气供给单元(13)；

所述第五换热器(8)出口与新鲜气压缩机(11)入口连通；

所述氧气供给单元(13)的出口与新鲜气压缩机(11)的出口连通，氧气供给单元(13)的出口压力与新鲜气压缩机(11)的出口压力相同，且氧气供给单元(13)的供给量与加热炉(2)中燃料气的耗氧量一致；

所述新鲜气压缩机(11)的出口分别连通第三换热器(6)和第五换热器(8)。

3.如权利要求2所述丙烷脱氢系统，其特征在于：

所述新鲜气压缩机(11)入口设有用于控制新鲜气流量的第一阀门(12)；

所述氧气供给单元(13)与新鲜气压缩机(11)出口之间设有用于控制补充氧气的第二阀门(14)，以及单向阀(1)。

4.如权利要求3所述丙烷脱氢系统，其特征在于：所述氧气供给单元(13)为空分装置。

5.一种权利要求4所述丙烷脱氢系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，打开第一阀门(12)，关闭第二阀门(14)和单向阀(1)，然后使丙烷脱氢系统开始运行；

S2，待第五换热器(8)开始有尾气排出，逐渐关闭第一阀门(12)，同时，逐渐打开第二阀门(14)和单向阀(1)，使补充氧气被输送至新鲜气压缩机(11)出口处，开始对尾气进行回收，使得氧气供给单元(13)的供给量与加热炉(2)中燃料气的耗氧量一致；

S3，待新鲜气压缩机(11)入口处尾气流量达到最大值，关闭第二阀门(14)和单向阀(1)，同时，打开第一阀门(12)，完成尾气回收。

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