一种低温液体乙烯的能量回收利用方法 |
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| 申请号 | CN202311762377.6 | 申请日 | 2023-12-20 | 公开(公告)号 | CN117759864A | 公开(公告)日 | 2024-03-26 |
| 申请人 | 广西皖维生物质科技有限公司; | 发明人 | 秦旱生; 李云峰; 吴军; 覃之策; 苏居盛; 黄必定; 傅凌伟; 何盛教; 潘庭耀; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种低温液体乙烯的 能量 回收利用 方法，涉及能量回收技术领域，解决了 蒸汽 作为热源对低温液体乙烯进行加热不利于能量回收的技术问题；包括以下步骤:步骤一：将30％浓度的冷冻甲醇 水 加入丙烷浴式乙烯加热器的 下管 程内，对壳程内的丙烷液相进行加热，使其在壳程内 蒸发 形成丙烷气相；步骤二：将存储设备内‑101～‑88℃的低温液体乙烯经由 泵 送设备加压1.6～1.8MPa输送至丙烷浴式乙烯加热器的 上管 程。本发明用冷冻甲醇水做为热源，代替传统的蒸汽做为热源，通过双 对流 循环热交换，最终将冷冻甲醇水 温度 降低，给其他冷用户供冷，从而实现能量的回收利用，达到节能、减排的效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种低温液体乙烯的能量回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤: |
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| 说明书全文 | 一种低温液体乙烯的能量回收利用方法技术领域[0001] 本发明涉及能量回收技术领域，具体涉及一种低温液体乙烯的能量回收利用方法。 背景技术[0002] 乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，乙烯工业是石油化工产业的核心，乙烯产品占石化产品的75％以上，在国民经济中占有重要的地位。乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料(聚乙烯及聚氯乙烯)的基本化工原料，也用于制造醋酸乙烯、氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸药等。以往乙烯的运输绝大多数为常压低温液体乙烯船运的方式，运输量大、物流成本低，因此围绕乙烯的下游产业基本上集中在沿海、珠三角和长江中下游等地区。随着国家物流和工业技术的进步，以及地方经济建设的需求，越来越多的乙烯下游产业转移到内陆地区，低压低温液体乙烯罐车运输方式成为原料供应的不二选择。 [0003] 低温液体乙烯罐车储存一般分为三种方式。一是常压储存，适合这种储存方式的3 设备有单包容罐、双包容罐和全包容罐，这类储罐储量大，国内常用的有2000～20000m 容积不等的储罐。但低温液体乙烯在装、运及卸车过程中，不可避免地吸收外界热量，导致其无法维持在常压及＜‑100℃低温的临界状态。低温液体乙烯罐车运抵目的地时，通常压力在0.1～0.25MPa、温度在‑96～‑88℃之间，要满足常压储存，还需要配套压缩及制冷系统(BOG)，运行成本相对偏高；二是低压储存，适合这种储存方式的设备通常用真空夹套保冷的储罐(真空罐)，这类储罐承压在0.6～2.5MPa之间，根据上述运输条件，不需要配套BOG系 3 统，但储量相对较小，国内常用的有50～500m容积不等的储罐；三是中压储存，一般采用真空罐或球罐，该储存方式便于向下游直接输送物料。 [0004] 中压储存罐车存储液体乙烯的温度在‑40℃左右，而低温液体乙烯的自身温度远低于此温度，故而在将低温液体乙烯装入中压储存罐车内时需要对其进行加热升温，此外，将低温液体汽化向下游装置供应气态乙烯时也是需要进行加热升温，目前，通常利用蒸汽做为热源实现加热，而蒸汽作为热源不仅会造成水资源浪费(蒸汽的产生需要消耗大量水资源)，而且能耗较高，因为生产蒸汽需要消耗大量的燃料或电力，同时，蒸汽的利用效率相对较低，大部分蒸汽都会被浪费掉，这也会增加能源的消耗。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种低温液体乙烯的能量回收利用方法，解决了蒸汽作为热源对低温液体乙烯进行加热不利于能量回收的问题。 [0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现： [0007] 一种低温液体乙烯的能量回收利用方法，包括以下步骤: [0009] 步骤二：将存储设备内‑101～‑88℃的低温液体乙烯经由泵送设备加压1.6～1.8MPa输送至丙烷浴式乙烯加热器的上管程，通过壳程内的丙烷气相将低温液体乙烯加热至‑40℃左右液体乙烯或‑20℃左右的气体乙烯，再经由上管程的出口输送至下游装置； [0010] 步骤三：根据下游装置的用户需求控制进入下管程的冷冻甲醇水流量，对壳程内丙烷液相的蒸发量进行调控，此外，控制进入上管程内的低温液体乙烯流量，通过两路调节控制，维持上管程出口的乙烯温度为液态或气态时的对应温度； [0011] 步骤四：通入下管程内的冷冻甲醇水与壳程内的丙烷液相热交换后其温度更低，用于其他冷用户供冷，实现能量的回收利用。 [0012] 作为本发明进一步的方案：所述下管程的进口处通过进液管连通冷冻甲醇水上水，且进液管上安装有用于调整冷冻甲醇水流量的调节阀，所述下管程的出口处通过回流管连通冷冻甲醇水回水，所述冷冻甲醇水回水用于回收之前通入下管程的冷冻甲醇水。 [0013] 作为本发明进一步的方案：所述回流管上安装有用于回水温度表，所述回水温度表用于检测经由回流管流出的冷冻甲醇水温度，所述回流管流出的冷冻甲醇水控制其温度高于冰点温度‑24℃。 [0014] 作为本发明进一步的方案：所述存储设备包括自罐车或储罐，所述泵送设备包括卸车泵或输送泵。 [0015] 作为本发明进一步的方案：所述泵送设备与上管程入口之间的管道上安装有流量表和乙烯压力表，所述流量表用于检测进入上管程内的低温液体乙烯流量，所述乙烯压力表用于检测低温液体乙烯输送时的压力。 [0016] 作为本发明进一步的方案：所述壳程的顶部安装有丙烷压力表，所述丙烷压力表用于检测壳程内的丙烷气相压力，判断壳程内丙烷的饱和蒸气压及其蒸发量。 [0017] 作为本发明进一步的方案：所述上管程的出口处安装有乙烯出口温度表，所述乙烯出口温度表用于检测上管程出口排出的乙烯温度，所述乙烯温度在低于工况的临界温度‑40℃左右时，其始终保持为液体状态，且乙烯温度在高于工况的临界温度‑20℃左右时为气态。 [0018] 作为本发明进一步的方案：所述存储设备与泵送设备之间的管路上安装有进系统切断阀，所述上管程出口与下游装置之间的管路上安装有出系统切断阀，所述泵送设备与进系统切断阀和出系统切断阀联锁。 [0019] 作为本发明进一步的方案：所述泵送设备与上管程入口之间的管道上通过泄压管连接尾气系统，所述上管程出口与下游装置之间的管道上安装与泄压管相连通的第一支管，所述壳程顶部与泄压管之间安装有第二支管，所述第一支管、第二支管和泄压管靠近泵送设备的位置处分别安装有PSV安全阀。 [0020] 本发明的有益效果： [0021] 1、本发明中，通过将30％浓度的冷冻甲醇水通入丙烷浴式乙烯加热器的下管程，方便对壳程内的丙烷液相进行加热，使其在壳程内蒸发形成丙烷气相，利用壳程内蒸发形成的丙烷气相方便对通入上管程的低温液体乙烯进行加热，而丙烷气相传热给低温液体乙烯后液化，再通过加入的冷冻甲醇水加热使其蒸发，如此反复形成双对流循环，给低温液体乙烯加热或汽化，最终将冷冻甲醇水温度降低，给其他冷用户供冷，从而实现能量的回收利用，用冷冻甲醇水代替传统的蒸汽做为热源，达到节能、减排的效果。 [0022] 2、本发明中，通过控制进入上管程的低温液体乙烯流量以及控制进入下壳程冷冻甲醇水的流量，从而实现两路调节控制，维持上管程出口的乙烯温度为液态或气态的对应温度。 [0023] 3、本发明中，通过设置与泵送设备联锁的进系统切断阀和出系统切断阀，方便在系统或上、下游装置发生不可控的异常情况时，根据设置条件自动触发联锁系统，使泵送设备自动关闭，并联锁关闭进系统切断阀和出系统切断阀，停止系统运行，切断与上、下游装置的联系，保证安全性。 [0024] 4、本发明中，通过在第一支管、第二支管和泄压管靠近泵送设备的位置处分别安装PSV安全阀，当系统发生超压时，安全阀启跳，方便将乙烯或壳程内的丙烷气相排放至尾气系统焚烧，从而确保系统安全。附图说明 [0025] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。 [0026] 图1是本发明一种低温液体乙烯的能量回收利用方法的系统框图。 [0027] 图中：1、丙烷浴式乙烯加热器；2、下管程；3、壳程；4、存储设备；5、泵送设备；6、上管程；7、下游装置；8、冷冻甲醇水上水；9、调节阀；10、冷冻甲醇水回水；11、回水温度表；12、流量表；13、乙烯压力表；14、丙烷压力表；15、乙烯出口温度表；16、进系统切断阀；17、出系统切断阀；18、尾气系统。 具体实施方式[0028] 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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。 [0029] 请参阅图1所示，本发明为一种低温液体乙烯的能量回收利用方法，包括以下步骤: [0030] 步骤一：将30％浓度的冷冻甲醇水加入丙烷浴式乙烯加热器1的下管程2内，对壳程3内的丙烷液相进行加热，使其在壳程3内蒸发形成丙烷气相； [0031] 步骤二：将存储设备4内‑101～‑88℃的低温液体乙烯经由泵送设备5加压1.6～1.8MPa输送至丙烷浴式乙烯加热器1的上管程6，存储设备4包括自罐车或储罐，泵送设备5包括卸车泵或输送泵，泵送设备5与上管程6入口之间的管道上安装有流量表12和乙烯压力表13，流量表12用于检测进入上管程6内的低温液体乙烯流量，乙烯压力表13用于检测低温液体乙烯输送时的压力，通过壳程3内的丙烷气相将低温液体乙烯加热至‑40℃左右液体乙烯或‑20℃左右的气体乙烯，再经由上管程6的出口输送至下游装置7，上管程6的出口处安装有乙烯出口温度表15，乙烯出口温度表15用于检测上管程6出口排出的乙烯温度，乙烯温度在低于工况的临界温度‑40℃左右时，其始终保持为液体状态，且乙烯温度在高于工况的临界温度‑20℃左右时为气态； [0032] 步骤三：根据下游装置7的用户需求控制进入下管程2的冷冻甲醇水流量，对壳程3内丙烷液相的蒸发量进行调控，此外，控制进入上管程6内的低温液体乙烯流量，通过两路调节控制，维持上管程6出口的乙烯温度为液态或气态时的对应温度； [0033] 步骤四：通入下管程(2)内的冷冻甲醇水与壳程(3)内的丙烷液相热交换后其温度更低，用于其他冷用户供冷，实现能量的回收利用。 [0034] 下管程2的进口处通过进液管连通冷冻甲醇水上水8，方便向下管程2输送30％浓度的冷冻甲醇水，且进液管上安装有用于调整冷冻甲醇水流量的调节阀9，壳程3的顶部安装有丙烷压力表14，丙烷压力表14用于检测壳程3内的丙烷气相压力，判断壳程3内丙烷的饱和蒸气压及其蒸发量，通过观察丙烷压力表14的数值，配合调节阀9对冷冻甲醇水的输入流量进行控制，从而达到控制丙烷蒸发量的目的，同时，观察流量表12的数值，配合泵送设备5方便调整进入上管程6的低温液体乙烯流量，实现两路调节控制，维持上管程6出口的乙烯温度为液态或气态时的对应温度。 [0035] 下管程2的出口处通过回流管连通冷冻甲醇水回水10，冷冻甲醇水回水10用于回收之前通入下管程2的冷冻甲醇水，之前进入下管程2的冷冻甲醇水作为热源，会被壳程3内的丙烷液相吸热，导致经由回流管排出的冷冻甲醇水其温度更低，冷冻甲醇水回水10对温度更低的甲醇水进行回收，并将其供给给其他冷用户供冷，实现能量的回收利用，回流管上安装有用于回水温度表11，回水温度表11用于检测经由回流管流出的冷冻甲醇水温度，回流管流出的冷冻甲醇水控制其温度高于冰点温度‑24℃，保证在调节冷冻甲醇水的输入流量时回水温度表11显示的温度始终高于‑24℃，从而可避免回流管内的甲醇水凝固堵塞。 [0036] 存储设备4与泵送设备5之间的管路上安装有进系统切断阀16，上管程6出口与下游装置7之间的管路上安装有出系统切断阀17，泵送设备5与进系统切断阀16和出系统切断阀17联锁，方便在系统或上、下游装置发生不可控的异常情况时，根据设置条件自动触发联锁系统，使泵送设备5自动关闭，并联锁关闭进系统切断,16和出系统切断阀17，停止系统运行，切断与上、下游装置的联系，保证安全性。 [0037] 泵送设备5与上管程6入口之间的管道上通过泄压管连接尾气系统18，上管程6出口与下游装置7之间的管道上安装与泄压管相连通的第一支管，壳程3顶部与泄压管之间安装有第二支管，第一支管、第二支管和泄压管靠近泵送设备5的位置处分别安装有PSV安全阀,当系统发生超压时，安全阀启跳，方便将乙烯或壳程3内的丙烷气相排放至尾气系统18焚烧，从而确保系统安全。 [0038] 本发明的工作原理：将30％浓度的冷冻甲醇水加入丙烷浴式乙烯加热器1的下管程2内，对壳程3内的丙烷液相进行加热，使其在壳程3内蒸发形成丙烷气相，利用泵送设备5将存储设备4内‑101～‑88℃的低温液体乙烯输送至上管程6，利用壳程3内蒸发形成的丙烷气相对通入上管程6的低温液体乙烯进行加热，丙烷气相传热给低温乙烯至丙烷温度低于状态压力下的临界温度后液化，再通过下管程2中30％浓度的冷冻甲醇水加热壳程3中的液体丙烷，并使其蒸发，丙烷反复蒸发再液化形成双对流循环热交换，根据30％浓度的冷冻甲醇水和丙烷在工作状态下临界温度依次降低的特性，通过双对流循环机理，给低温液体乙烯加热或汽化，最终将冷冻甲醇水温度降低，给其他冷用户供冷，从而实现能量的回收利用，观察丙烷压力表14的数值，配合调节阀9对冷冻甲醇水的输入流量进行控制，即可达到控制丙烷蒸发量的目的，同时，观察流量表12的数值，配合泵送设备5方便调整进入上管程6的低温液体乙烯流量，实现两路调节控制，维持上管程6出口的乙烯温度为液态或气态时的对应温度。 |
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