CN116517654B - 一种低温甲醇洗能量综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
一种低温甲醇洗能量综合利用方法,CO2解析塔出来的CO2尾气一部分通过调节阀一进入三合一机组的压缩机,CO2解析塔出来的另一部分CO2尾气通过调节阀二进入三合一机组的涡轮膨胀机,当涡轮膨胀机的输出能量超过压缩机需要的能量时,涡轮膨胀机驱动电机发电,多发的电通过并网装置一并入电网,当涡轮膨胀机能量不足以驱动压缩机时,电机通过并网装置一从电网吸电驱动压缩机增压CO2尾气;低温CO2尾气进入回热器一和N2换热,与N2换热后再进入氮气减压发电机组的膨胀制冷发电,氮气减压发电机组中所发的电通过并网装置二并入电网,膨胀后的N2进入回热器二和吸收塔出来的甲醇换热。本发明利用低温甲醇洗装置的各种余压、低温冷源能量,降低整套装置的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及低温甲醇洗装置领域,尤其涉及一种低温甲醇洗能量利用方法。
背景技术
有效利用工艺气中的CO2,降低CO2的排放量,响应国家的节能减排政策。目前,低温甲醇洗装置中的CO2解析塔排出的CO2一部分作为原料,另一部分直接放空,中国专利《一种低温甲醇洗尾气能量回收装置》,公开号:CN 214172597 U,公开日:2021.9.10,提供一种回收该尾气的回收装置,但是该回收装置存在几个问题:1、该装置提出膨胀机直接驱动电机。通常的膨胀机转速远高于电机,直接驱动电机,要求电机为高速电机,而且由于所应用的场所为防爆场所,需要电机防爆,对电机要求很高。2、整套机组容错率低,膨胀机、压缩机和电机其中任一一套设备出现故障时,整套机组无法运行。
低温甲醇洗装置中的CO2解析塔的采用N2作为汽提气,汽提气的压力只需要0.08MPa,而从N2压缩机来的N2通常为0.38MPa,现在通常的做法是通过减压阀减压至0.08MPa然后进入CO2解析塔,白白浪费了3公斤左右的压力能。
低温甲醇洗装置的甲醇吸收CO2属于放热反应,吸收一定CO2后,需要低温冷源给甲醇降温,然后继续吸收CO2。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题,提供一种低温甲醇洗能量综合利用方法,利用低温甲醇洗装置的各种余压、低温冷源能量,从而降低整套装置的能耗。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
一种低温甲醇洗能量综合利用方法,CO2解析塔出来的CO2尾气一部分通过调节阀一进入三合一机组的压缩机,经增压后作为合成尿素的原料,CO2解析塔出来的另一部分CO2尾气通过调节阀二进入三合一机组的涡轮膨胀机,通过齿轮箱来驱动压缩机,三合一机组还带有电机,当涡轮膨胀机的输出能量超过压缩机需要的能量时,涡轮膨胀机驱动电机发电,多发的电通过并网装置一并入电网,当涡轮膨胀机能量不足以驱动压缩机时,电机通过并网装置一从电网吸电驱动压缩机增压CO2尾气;
经涡轮膨胀机膨胀后的低温CO2尾气进入回热器一和N2换热,与N2换热后再进入氮气减压发电机组膨胀制冷发电,氮气减压发电机组中所发的电通过并网装置二并入电网,膨胀后的N2进入回热器二和吸收塔出来的甲醇换热,换热后的N2再进入CO2解析塔作为汽提气。
换热后的甲醇再和其他低温冷源换热降低至要求的温度再进入吸收塔继续吸收CO2。
涡轮膨胀机和齿轮箱之间设置有离合器二,压缩机和齿轮箱之间设置有离合器一,当涡轮膨胀机故障后,离合器二离合涡轮膨胀机,当压缩机故障后,离合器一离合压缩机,从而不影响整套三合一机组的运行。
一种低温甲醇洗能量综合利用装置,CO2解析塔的尾气出口分为两条支路,一支路通过调节阀一连接三合一机组的压缩机,经增压后作为合成尿素的原料,另一支路通过调节阀二连接三合一机组的涡轮膨胀机,涡轮膨胀机和齿轮箱之间设置有离合器二,压缩机和齿轮箱之间设置有离合器一,三合一机组还带有电机,电机连接并网装置一;
当涡轮膨胀机的输出能量超过压缩机需要的能量时,涡轮膨胀机通过齿轮箱驱动电机发电,多发的电通过并网装置一并入电网;当涡轮膨胀机能量不足以驱动压缩机时,电机通过并网装置一从电网吸电驱动压缩机增压CO2尾气;
涡轮膨胀机输出端连接回热器一,回热器一连接氮气减压发电机组,氮气减压发电机组一端连接并网装置二,氮气减压发电机组另一端连接回热器二,回热器二连接CO2解析塔。
CO2解析塔出来的CO2尾气一部分进入三合一机组的增压端,经增压后作为合成尿素等的原料,另一部分进入三合一机组的涡轮膨胀机,通过齿轮箱,来驱动压缩机,由于膨胀机的输出能量不可能正好的压缩机匹配,整个三合一机组还带有电机,当涡轮膨胀机的输出能量超过压缩机需要的能量时,涡轮膨胀机驱动电机发电,当涡轮膨胀机能量不足以驱动压缩机时,电机驱动压缩机增压CO2尾气。
上述方案中CO2经涡轮膨胀机膨胀后的低温CO2尾气进入回热器1和N2换热,N2预冷后再进入氮气减压发电机组膨胀制冷发电,氮气减压发电机组中所发的电通过并网柜并入电网,膨胀后的N2进入回热器2和吸收塔出来的甲醇换热,换热后的N2再进入CO2解析塔。
上述方案中换热后的甲醇再和其他低温冷源换热降低至要求的温度再进入吸收塔继续吸收CO2。
上述方案中涡轮膨胀机和齿轮箱之间以及压缩机和齿轮箱之间均有离合器,当涡轮膨胀机或压缩机故障后,离合器分离故障的设备,不影响整套三合一机组运行。
本发明的有益效果是:将CO2解析塔排出的CO2尾气经过膨胀制冷发电或者驱动压缩机增压CO2尾气,制冷后CO2用于预冷N2,预冷后的N2用进入氮气减压发电机组减压发电,减压后的N2用于冷却吸收塔出来的甲醇,然后再进入CO2解析塔作为汽提气,降温后的甲醇再和其他冷媒换热后进入CO2吸收塔,整个方案尽可能的利用CO2尾气、N2的压力能、以及制冷后的冷量,为整个低温甲醇洗降低能耗,对有效利用能源等具有重要作用。
附图说明
图1为本发明一种低温甲醇洗综合能源利用方法的结构示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、CO2解析塔,2、三合一机组,3、压缩机,4、离合器一,5、齿轮箱,6、离合器二,7、电机,8、涡轮膨胀机,9、并网装置一,10、回热器一,11、氮气减压发电机组,12、并网装置二,13、回热器二,14、调节阀一,15、调节阀二。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
一种低温甲醇洗能量综合利用方法,如图1所示,包括1、CO2解析塔,2、三合一机组,3、压缩机,4、离合器一,5、齿轮箱,6、离合器二,7、电机,8、涡轮膨胀机,9、并网装置一,10、回热器一,11、氮气减压发电机组,12、并网装置二,13、回热器二,14、调节阀一,15、调节阀二。
CO2解析塔1出来的CO2尾气一部分通过调节阀一14进入三合一机组2的压缩机3,经增压后作为合成尿素等的原料,CO2解析塔1出来的另一部分CO2尾气通过调节阀二15进入三合一机组2的涡轮膨胀机8,通过齿轮箱5来驱动压缩机3,三合一机组2还带有电机7,当涡轮膨胀机8的输出能量超过压缩机3需要的能量时,涡轮膨胀机驱动电机7发电,多发的电通过并网装置一9并入电网,当涡轮膨胀机8能量不足以驱动压缩机3时,电机7通过并网装置一9从电网吸电驱动压缩机3增压CO2尾气。
上述方案中CO2经涡轮膨胀机膨胀8后的低温CO2尾气进入回热器一10和N2换热,N2换热后再进入氮气减压发电机组11的膨胀制冷发电,氮气减压发电机组11中所发的电通过并网装置二12并入电网,膨胀后的N2进入回热器二13和吸收塔出来的甲醇换热,换热后的N2再进入CO2解析塔1。
上述方案中换热后的甲醇再和其他低温冷源换热降低至要求的温度再进入吸收塔继续吸收CO2。
上述方案中涡轮膨胀机8和齿轮箱5之间设置有离合器二6,压缩机3和齿轮箱5之间设置有离合器一4,当涡轮膨胀机8故障后,离合器二6离合涡轮膨胀机8,当压缩机3故障后,离合器一4离合压缩机3,从而不影响整套三合一机组2的运行。
实施例
某低温甲醇洗装置,CO2解析塔塔顶排出CO2尾气为40000Nm3/h,压力为0.24MPa.A,温度为~30℃,其中20000Nm3/h进入三合一机组的压缩机增压后作为尿素的原料,另外20000Nm3/h进入三合一机组的涡轮膨胀机膨胀后温度降至-1℃,膨胀后的CO2和N2换热,升温至25℃左右,然后外排。
常温、0.38MPa.A、16000Nm3/h的N2和CO2气体换热后,温度降至9℃~-10℃左右,然后进入氮气减压发电机组减压发电,温度降至-47℃~-67℃,然后和CO2吸收塔的甲醇换热至20℃,最后作为汽提气进入CO2解析塔。
上述实施例中CO2气体和N2换热器功率为275kW,N2和甲醇换热功率为360kW,合计相当于节省冷量635kW,按照1:2制冷效率,相当于节省317.5kW电,氮气减压发电机组发电功率为330kW,三合一机组的膨胀做功功率为300kW,合计节省317.5+330+300=917.5kW电,每年可节省734万度电,按照每度电折合为0.123kg标准煤计算,可折合902吨标准煤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,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 (4)
1.一种低温甲醇洗能量综合利用方法,其特征在于:CO2解析塔(1)出来的CO2尾气一部分通过调节阀一(14)进入三合一机组(2)的压缩机(3),经增压后作为合成尿素的原料,CO2解析塔(1)出来的另一部分CO2尾气通过调节阀二(15)进入三合一机组(2)的涡轮膨胀机(8),通过齿轮箱(5)来驱动压缩机(3),三合一机组(2)还带有电机(7),当涡轮膨胀机(8)的输出能量超过压缩机(3)需要的能量时,涡轮膨胀机驱动电机(7)发电,多发的电通过并网装置一(9)并入电网,当涡轮膨胀机(8)能量不足以驱动压缩机(3)时,电机(7)通过并网装置一(9)从电网吸电驱动压缩机(3)增压CO2尾气;
经涡轮膨胀机(8)膨胀后的低温CO2尾气进入回热器一(10)和N2换热,与N2换热后再进入氮气减压发电机组(11)膨胀制冷发电,氮气减压发电机组(11)中所发的电通过并网装置二(12)并入电网,膨胀后的N2进入回热器二(13)和吸收塔出来的甲醇换热,换热后的N2再进入CO2解析塔(1)作为汽提气。
2.根据权利书要求1所述的低温甲醇洗能量综合利用方法,其特征在于:换热后的甲醇再和其他低温冷源换热降低至要求的温度再进入吸收塔继续吸收CO2。
3.根据权利书要求1所述的低温甲醇洗能量综合利用方法,其特征在于:涡轮膨胀机(8)和齿轮箱(5)之间设置有离合器二(6),压缩机(3)和齿轮箱(5)之间设置有离合器一(4),当涡轮膨胀机(8)故障后,离合器二(6)离合涡轮膨胀机(8),当压缩机(3)故障后,离合器一(4)离合压缩机(3),从而不影响整套三合一机组(2)的运行。
4.一种低温甲醇洗能量综合利用装置,其特征在于:CO2解析塔(1)的尾气出口分为两条支路,一支路通过调节阀一(14)连接三合一机组(2)的压缩机(3),另一支路通过调节阀二(15)连接三合一机组(2)的涡轮膨胀机(8),涡轮膨胀机(8)和齿轮箱(5)之间设置有离合器二(6),压缩机(3)和齿轮箱(5)之间设置有离合器一(4),三合一机组(2)还带有电机(7),电机(7)连接并网装置一(9);
当涡轮膨胀机(8)的输出能量超过压缩机(3)需要的能量时,涡轮膨胀机(8)通过齿轮箱(5)驱动电机(7)发电,多发的电通过并网装置一(9)并入电网;当涡轮膨胀机(8)能量不足以驱动压缩机(3)时,电机(7)通过并网装置一(9)从电网吸电驱动压缩机(3)增压CO2尾气;
涡轮膨胀机(8)输出端连接回热器一(10),回热器一(10)连接氮气减压发电机组(11),氮气减压发电机组(11)一端连接并网装置二(12),氮气减压发电机组(11)另一端连接回热器二(13),回热器二(13)连接CO2解析塔(1)。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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