CN205672596U - 冷冻站不凝气排放过程中有效回收丙烯的分离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种冷冻站不凝气排放过程中有效回收丙烯的分离系统，其包括丙烯/不凝气换热器和丙烯分离器；冷冻站装置的丙烯冷凝器及丙烯储槽的开车不凝气出口通过管路与所述丙烯/不凝气换热器管程中的不凝气入口相连；丙烯/不凝气换热器管程顶部的不凝气出口、管程底部的液体出口分别通过管路与所述丙烯分离器的入口相连，所述丙烯/不凝气换热器壳程中的气态丙烯出口通过管路与丙烯压缩机入口的第一分离器相连，所述丙烯压缩机出口通过管路与所述冷冻站装置的丙烯冷凝器的入口相连；所述丙烯分离器的气体出口通过管路经由第一节流阀(9)与火炬相连；该丙烯分离器的液体出口通过管路经由第二节流阀与所述丙烯/不凝气换热器的壳程相连。

Description

冷冻站不凝气排放过程中有效回收丙烯的分离系统

技术领域

本实用新型涉及一种冷冻站不凝气排放过程中有效回收丙烯的分离系统，属于化工技术领域。

背景技术

在制冷系统的冷凝器、储液槽中常会聚集有空气、氮气、润滑油蒸气等不凝性气体，这些不凝性气体在丙烯制冷系统中循环累积，既不随丙烯一起冷凝，也不产生制冷效应，系统不凝气的存在将在很大程度上削弱冷凝器的传热效果，使冷凝温度和冷凝压力升高，导致制冷压缩机的功耗增加。因此，制冷系统中一旦累计不凝气时，必须及时将其排出。

丙烯制冷系统在开、停车及维修清洗或增装设备时，不凝性气体都会进入系统，尤其在系统的开车过程中，不凝气排放量很大，首先将整个制冷系统用氮气置换合格，使得系统内氧气含量小于等于0.02％。氧浓度达标后，从丙烯压缩机入口处导入丙烯，增压至1.7MPaG以上，置换系统中的氮气，形成的不凝气从制冷系统的冷凝器、储液槽顶部排出。当系统中制冷工质的丙烯浓度达到99mol％以上，不凝气排放才可停止，通常这一过程需约4小时。

丙烯制冷系统开车排放不凝气具有以下特点：1)瞬间排放量大。以60万吨/年煤制甲醇项目配套的丙烯冷冻站为例，据现场统计在开车过程中由于排放不凝气，导致丙烯损失约50吨。以丙烯市场价格8000元/吨计，这套丙烯制冷系统在开车过程中损失近40万元；2)系统不凝气无法避免。主要存在于制冷压缩机组冷态启动时，中压氮气作为一级密封气，直到压缩机出口与二次平衡管之间的压差大于40KPa时才能将一级密封气由中压氮气切换成压缩机出口丙烯气；3)不凝气无法完全排净。刚开车时不凝气含量最高，随着开车过程的进行，不凝气不断减少，最后系统中的不凝气降低至最低值。

目前，工业上丙烯制冷系统中冷凝器和丙烯储槽中不凝气易积聚的部位都设有放空阀，开车时可打开放空阀将不凝气直接排向大气。但直排不凝气代价很大，因不凝气的含量不高，随不凝气同时排入大气的丙烯要比不凝气多得多，造成丙烯大量损失，同时还会污染环境，还可能对操作人员造成伤害。现场开车人员也尝试了一些技改措施：(1)增加1台射汽抽气装置或真空泵，系统置换合格后将系统抽至负压，然后再充装丙烯；(2)增设1台卸车压缩机，将压缩机入口接至丙烯储槽顶部，压缩机出口接至槽车顶部，然后将槽车底部和丙烯储槽底部连通，开启卸车压缩机后，槽车和丙烯储槽之间就会建立压差，丙烯液体会自动流入储槽。但是以上措施增加了开车成本和操作难度，而同样的开车过程中，排放单位体积的不凝气，丙烯的流失量并没有减少。

因此，开发出一种冷冻站不凝气排放过程中有效回收丙烯的分离系统及工艺已成为本领域亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种冷冻站不凝气排放过程中有效回收丙烯的分离系统。

为达上述目的，本实用新型提供了一种冷冻站不凝气排放过程中有效回收丙烯的分离系统，该系统包括丙烯/不凝气换热器7和丙烯分离器8；

所述冷冻站装置的丙烯冷凝器3及丙烯储槽4的开车不凝气出口通过管路与所述丙烯/不凝气换热器7管程中的不凝气入口相连；

所述丙烯/不凝气换热器7管程顶部的不凝气出口、管程底部的液体出口分别通过管路与所述丙烯分离器8的入口相连，所述丙烯/不凝气换热器7壳程中的气态丙烯出口通过管路与丙烯压缩机2入口的第一分离器1相连，所述丙烯压缩机2出口通过管路与所述冷冻站装置的丙烯冷凝器3的入口相连；

所述丙烯分离器8的气体出口通过管路经由第一节流阀9与火炬相连；该丙烯分离器8的液体出口通过管路经由第二节流阀10与所述丙烯/不凝气换热器7的壳程相连。

根据本实用新型所述的系统，优选地，该系统还包括一丙烯闪蒸槽5，所述丙烯分离器8的液体出口通过管路经由第二节流阀10与该丙烯闪蒸槽5的液体入口相连；

该丙烯闪蒸槽5的液体出口通过管路分别与所述丙烯/不凝气换热器7的壳程、液态丙烯储罐相连，其中，丙烯闪蒸槽5的液体出口与丙烯/不凝气换热器7壳程之间的管路上设置有第三节流阀11；该丙烯闪蒸槽5的气体出口通过管路与丙烯压缩机2入口的第二分离器6相连。

根据本实用新型所述的系统，优选地，所述丙烯/不凝气换热器7管程中的不凝气入口设置有挡板。该挡板的作用是使通过丙烯/不凝气换热器7管程入口的气体改变流向，进而分离出少量不凝气，以降低管程中不凝气含量，提高丙烯/不凝气换热器的传热系数。

根据本实用新型所述的系统，优选地，所述丙烯分离器8的顶部设置有丝网或叶片除沫器。

根据本实用新型所述的系统，优选地，所述丙烯/不凝气换热器7为釜式蒸发换热器。

根据本实用新型所述的系统，所述第一节流阀9为必须设置的部件，因为火炬系统的压力通常较低，一般为0.15MPaG，所以需要对丙烯分离器分离出的不凝气进行减压后再送往火炬。

本实用新型所述的系统可以适用于多种不同的方法进行冷冻站不凝气排放过程中有效回收丙烯的分离，为了进一步对本实用新型的装置进行说明，本实用新型还提供了应用本实用新型的系统对冷冻站不凝气排放过程中的丙烯进行有效回收分离的方法，所述方法包括以下步骤：

a、首先将来自冷冻站的含有不凝气的丙烯送入丙烯/不凝气换热器的管程进行换热降温，得到不凝气及气-液混合物；

b、将步骤a得到的不凝气及气-液混合物分别送入丙烯分离器进行分离，得到不凝气和丙烯凝液；

c、将步骤b得到的丙烯凝液进行减压处理，得到经减压处理后的丙烯凝液，再将经减压处理后的丙烯凝液送入丙烯/不凝气换热器的壳程与管程中含有不凝气的丙烯进行换热，得到气态丙烯。

根据本实用新型所述的工艺，具体地，步骤a中所述降温为将温度降至-35～-40℃。

根据本实用新型所述的工艺，具体地，所述步骤b与步骤c之间还包括将步骤b得到的不凝气进行减压处理后送入火炬的操作；

优选地，该操作包括以下步骤：将步骤b得到的不凝气进行减压处理后，将经减压处理后的不凝气与来自冷冻站的含有不凝气的丙烯先行单独换热以回收其冷量，再将经换热升温后的不凝气送入火炬。本实用新型对不凝气减压处理的压力不作具体要求，本领域技术人员可以根据现场作业时所用火炬系统的具体压力来确定该压力。在本实用新型具体实施方式中，可先通过第一节流阀对丙烯分离器分离出的不凝气进行减压处理，然后将其与开车不凝气先行单独换热(可另外设置一换热器以进行该换热操作)回收其冷量后，再通过管路将其送入火炬。

根据本实用新型所述的工艺，具体地，所述减压处理为将丙烯凝液的压力降至0.03～0.04MPaG。

根据本实用新型所述的工艺，具体地，步骤c还包括以下具体操作：将步骤b得到的丙烯凝液进行第一次减压处理，将经减压处理后的丙烯凝液送入丙烯闪蒸槽中进行闪蒸，回收得到液态丙烯；

再从丙烯闪蒸槽抽出部分液态丙烯，对其进行第二次减压处理，将经减压处理后的液态丙烯送入丙烯/不凝气换热器的壳程与管程中含有不凝气的丙烯进行换热，得到气态丙烯。

根据本实用新型所述的工艺，具体地，所述第一次减压处理为将丙烯凝液的压力降至0.4～0.6MPaG。

根据本实用新型所述的工艺，具体地，所述第二次减压处理为将液态丙烯的压力降至0.03～0.04MPaG。

根据本实用新型所述的工艺，具体地，所述气态丙烯的温度为-38～-40℃。

根据本实用新型所述的工艺，具体地，较高压的丙烯凝液减压会闪蒸出少量气态丙烯，后续可将该少量气态丙烯返回至第二分离器。

此外，本实用新型对“部分液态丙烯”的量不作具体要求，本领域技术人员可以根据现场实际作业过程中，丙烯/不凝气换热器管程中的含不凝气的丙烯流量、入口温度等来确定用来换热的液体丙烯的用量。

与现有技术相比，本实用新型所提供的冷冻站不凝气排放过程中有效回收丙烯的分离系统及工艺具有以下优点：

首先，本实用新型克服了目前冷冻站开车采用定期直接排放不凝气的弊端，采用本实用新型提供的系统及工艺回收丙烯制冷系统开车不凝气排放过程中的丙烯，可有效回收冷冻站开车过程中不凝气中95％以上的丙烯；可见，本实用新型所提供的系统及工艺可以高效回收丙烯。

其次，工艺流程简单，设备数量少，设备投资低，对环境污染极小，缩短开车时间，工艺过程安全可靠，不存在危险性较大的工艺或设备。可以广泛适用于各种制冷系统中的制冷剂回收，有效降低了运行成本，达到了很好的节能减排效果。

此外，经济效益较显著，投资回收期短。

附图说明

图1为本实用新型提供的冷冻站不凝气排放过程中有效回收丙烯的分离系统结构示意图。

主要附图标号说明：

1、第一分离器；

2、丙烯压缩机；

3、丙烯冷凝器；

4、丙烯储槽；

5、丙烯闪蒸槽；

6、第二分离器；

7、丙烯/不凝气换热器；

8、丙烯分离器；

9、第一节流阀；

10、第二节流阀；

11、第三节流阀。

具体实施方式

以下通过具体实施例及说明书附图详细说明本实用新型的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本实用新型的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种冷冻站不凝气排放过程中有效回收丙烯的分离系统，其结构示意图如图1所示，该系统包括丙烯/不凝气换热器7和丙烯分离器8；

所述冷冻站装置的丙烯冷凝器3及丙烯储槽4的开车不凝气出口通过管路与所述丙烯/不凝气换热器7管程中的不凝气入口相连；

所述丙烯/不凝气换热器7管程顶部的不凝气出口、管程底部的液体出口分别通过管路与所述丙烯分离器8的入口相连，所述丙烯/不凝气换热器7壳程中的气态丙烯出口通过管路与丙烯压缩机2入口的第一分离器1相连，所述丙烯压缩机2出口通过管路与所述冷冻站装置的丙烯冷凝器3的入口相连；

所述丙烯分离器8的气体出口通过管路经由第一节流阀9与火炬相连；

该系统还包括一丙烯闪蒸槽5，所述丙烯分离器8的液体出口通过管路经由第二节流阀10与该丙烯闪蒸槽5的液体入口相连；

该丙烯闪蒸槽5的液体出口通过管路分别与所述丙烯/不凝气换热器7的壳程、液态丙烯储罐相连，其中，丙烯闪蒸槽5的液体出口与丙烯/不凝气换热器7壳程之间的管路上设置有第三节流阀11；该丙烯闪蒸槽5的气体出口通过管路与丙烯压缩机2入口的第二分离器6相连；

所述丙烯分离器8的顶部设置有丝网或叶片除沫器；

所述丙烯/不凝气换热器7为釜式蒸发换热器；

所述丙烯/不凝气换热器7管程中的不凝气入口设置有挡板。

实施例2

本实施例提供了一种冷冻站不凝气排放过程中有效回收丙烯的分离工艺，其是采用实施例1所提供的系统实现的，其中，该工艺包括以下具体步骤：

本实施例中所用的不凝气流量平均为3800Nm³/h，其中含丙烯约92mol％，压力为1.95MPaG，温度为40℃。

自冷冻站装置的丙烯冷凝器3和丙烯储槽4顶部排出的开车不凝气，进入丙烯/不凝气换热器7的管程进行换热降温，其温度降低至-40℃，大部分丙烯被冷凝下来，形成气-液混合物，进入丙烯分离器8；在丙烯分离器8顶部得到不凝气210Nm³/h，其中氮气含量为90mol％，通过压力控制阀(第一节流阀9)减压至0.2MPaG送往火炬。在丙烯分离器8的底部，得到6.7t/h的丙烯凝液，进入第二节流阀10，减压至0.6MPaG，温度为-40.7℃后返回丙烯闪蒸槽5。从丙烯闪蒸槽5抽出一部分(2.3t/h)液态丙烯，进入第三节流阀11，减压至0.04MPaG，温度为-39.5℃后，送入丙烯/不凝气换热器7壳程与开车不凝气进行换热，得到-39.8℃的气态丙烯，气态丙烯返回丙烯压缩机2入口的第一分离器1；

该丙烯闪蒸槽5的气体出口通过管路与丙烯压缩机2入口的第二分离器6相连；

所述丙烯压缩机2出口通过管路与所述冷冻站装置的丙烯冷凝器3的入口相连。

实施例1提供的冷冻站不凝气排放过程中有效回收丙烯的分离系统的总投资约为35万元。

在该实施例2中，一次开车过程可回收丙烯13.4吨，收率为99.4％，每年可回收乙烯约53.6吨，经济效益(产值-设备折旧)达到41万元/年，其中收率的计算公式如下：收率＝(含不凝气的丙烯中的丙烯质量流量-排放至火炬的不凝气中的丙烯质量流量)/含不凝气的丙烯中的丙烯质量流量。

以上所述仅为本实用新型的较经济优化的实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的原则和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种冷冻站不凝气排放过程中有效回收丙烯的分离系统，其特征在于，该系统包括丙烯/不凝气换热器(7)和丙烯分离器(8)；

所述冷冻站装置的丙烯冷凝器(3)及丙烯储槽(4)的开车不凝气出口通过管路与所述丙烯/不凝气换热器(7)管程中的不凝气入口相连；

所述丙烯/不凝气换热器(7)管程顶部的不凝气出口、管程底部的液体出口分别通过管路与所述丙烯分离器(8)的入口相连，所述丙烯/不凝气换热器(7)壳程中的气态丙烯出口通过管路与丙烯压缩机(2)入口的第一分离器(1)相连，所述丙烯压缩机(2)出口通过管路与所述冷冻站装置的丙烯冷凝器(3)的入口相连；

所述丙烯分离器(8)的气体出口通过管路经由第一节流阀(9)与火炬相连；该丙烯分离器(8)的液体出口通过管路经由第二节流阀(10)与所述丙烯/不凝气换热器(7)的壳程相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括一丙烯闪蒸槽(5)，所述丙烯分离器(8)的液体出口通过管路经由第二节流阀(10)与该丙烯闪蒸槽(5)的液体入口相连；

该丙烯闪蒸槽(5)的液体出口通过管路分别与所述丙烯/不凝气换热器(7)的壳程、液态丙烯储罐相连，其中，丙烯闪蒸槽(5)的液体出口与丙烯/不凝气换热器(7)壳程之间的管路上设置有第三节流阀(11)；该丙烯闪蒸槽(5)的气体出口通过管路与丙烯压缩机(2)入口的第二分离器(6)相连。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述丙烯/不凝气换热器(7)管程中的不凝气入口设置有挡板。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述丙烯分离器(8)的顶部设置有丝网或叶片除沫器。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述丙烯/不凝气换热器(7)为釜式蒸发换热器。