用于丙烯腈生产工艺投料段的能量回收系统以及回收方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及丙烯氨氧化法生产丙烯腈工艺的能量回收利用领域，特别涉及一种用于丙烯腈生产工艺投料段的能量回收系统以及回收方法。
【背景技术】
[0002]丙烯腈是一种重要的化工原料，在合成纤维、合成橡胶、塑料等领域有着广阔的应用前景。
[0003]丙烯腈的生产方法有:氯乙醇-氰化钠法、乙炔法、丙烯氨氧化法。丙烯氨氧化法具有原料便宜易得，生产成本低，生产工艺简单等优点，目前世界上超过95%的丙烯腈生产采用丙烯氨氧化法。
[0004]目前国内丙烯腈生产工艺均采用丙烯氨氧化法，液态丙烯和液氨分别从原料罐区的球罐经工质泵送入丙烯蒸发器和氨蒸发器中汽化后，进入过热器过热到66°C左右后，送入流化床反应器。
[0005]然而该工艺流程存在的主要问题为:原料工质进入流化床反应器中的反应压力较低，而液态丙烯和液氨的储存条件为常温高压，原料工质经过工质泵压力也会升高，液氨与液态丙烯在蒸发器中的汽化过程为减压蒸发，这一过程会造成液态原料工质冷能和压力能的浪费。
[0006]公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种用于丙烯腈生产工艺投料段的能量回收系统，从而克服现有技术中造成液态原料工质冷能和压力能浪费的缺点。
[0008]为实现上述目的，本发明提供了一种用于丙烯腈生产工艺投料段的能量回收系统，包括:储罐、第一工质泵、冷凝蒸发器、原料工质膨胀机、过热器、反应器、第二工质泵、膨胀阀、蒸发器、发生器、喷射器以及循环工质膨胀机；所述储罐、所述第一工质泵、所述冷凝蒸发器、所述原料工质膨胀机、所述过热器以及所述反应器依次连接；所述冷凝蒸发器的液相出口、所述第二工质泵、所述膨胀阀、所述蒸发器以及所述喷射器的引射入口依次连接；所述第二工质泵、所述发生器、所述喷射器以及所述冷凝蒸发器的气相入口依次连接；所述发生器、所述循环工质膨胀机以及所述冷凝蒸发器的气相入口依次连接。
[0009]上述技术方案中，所述储罐为球罐。
[0010]上述技术方案中，所述原料工质膨胀机为涡旋膨胀机或螺杆膨胀机。
[0011]上述技术方案中，所述反应器为流化床反应器。
[0012]上述技术方案中，所述膨胀阀为电子膨胀阀或热力膨胀阀。
[0013]上述技术方案中，所述循环工质膨胀机为涡旋膨胀机或螺杆膨胀机。
[0014]上述技术方案中，所述喷射器为气-气喷射器。
[0015]本发明的另一目的在于提供一种采用上述能量回收系统的回收方法，从而克服现有技术中造成液态原料工质冷能和压力能浪费的缺点。
[0016]为实现上述目的，本发明提供了一种采用上述能量回收系统的回收方法，包括以下步骤:11)液态原料工质自所述储罐经所述第一工质泵送入所述冷凝蒸发器汽化形成气态原料工质；12)所述气态原料工质在所述冷凝蒸发器定压蒸发后进入所述原料工质膨胀机膨胀做功；13)做功后的所述气态原料工质进入所述过热器过热后进入所述反应器进行反应。
[0017]本发明的再一目的在于提供一种采用上述能量回收系统的回收方法，从而克服现有技术中造成液态原料工质冷能和压力能浪费的缺点。
[0018]为实现上述目的，本发明提供了一种采用上述能量回收系统的回收方法，包括以下步骤:21)液态循环工质自所述冷凝蒸发器出来后进入所述第二工质泵；22)从所述第二工质泵出来的液态循环工质分为两路，一路经所述膨胀阀节流降压后进入所述蒸发器汽化吸热，吸热后形成第一气态循环工质并作为引射气体进入所述喷射器待压缩，另一路进入所述发生器汽化形成第二气态循环工质；33)从所述发生器出来的所述第二气态循环工质分为两路，一路作为高压工作流体进入所述喷射器压缩来自所述蒸发器的引射气体并混合，另一路进入所述循环工质膨胀机膨胀做功；34)经所述喷射器和所述循环工质膨胀机后的气态循环工质回到所述冷凝蒸发器被冷凝成液态。
[0019]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0020]1、本发明将传统的减压蒸发器改为冷凝蒸发器，增加了一套冷能回收系统(主要包括发生器、喷射器、循环工质膨胀机、第二工质泵、膨胀阀、蒸发器)，与传统工艺流程相比可充分回收利用原料工质的冷能，用于制冷，同时循环工质膨胀机回收的机械能能够用于做功发电。
[0021]2、与传统工艺流程中在减压蒸发器中减压蒸发相比，本发明在冷凝蒸发器中定压蒸发，可用能损失小。
[0022]3、与传统工艺流程相比，本发明在冷凝蒸发器之后增加了原料工质膨胀机，可回收利用原料工质的压力能，进一步提高能量回收利用率。
【附图说明】
[0023]图1是根据本发明的能量回收系统的结构示意图。
[0024]图2是根据本发明的回收原料工质压力能的方法流程图。
[0025]图3是根据本发明的回收原料工质冷能的方法流程图。
[0026]图4是根据本发明的原料工质的T-S图。
[0027]图5是根据本发明的第一实施例中循环工质的T-S图。
[0028]图6是根据本发明的第二实施例中循环工质的T-S图。
[0029]图4-6中的Ttl指的是环境温度。
[0030]主要附图标记说明:
[0031]1-储罐，2-第一工质泵，3-冷凝蒸发器，4-原料工质膨胀机，5-过热器，6_反应器，7-第二工质泵，8-膨胀阀，9-蒸发器，10-发生器，11-喷射器，12-循环工质膨胀机，13-热源，14-冷源。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[0033]除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
[0034]如图1所示，根据本发明【具体实施方式】的一种用于丙烯腈生产工艺投料段的能量回收系统，包括:储罐1、第一工质泵2、冷凝蒸发器3、原料工质膨胀机4、过热器5、反应器
6、第二工质泵7、膨胀阀8、蒸发器9、发生器10、喷射器11以及循环工质膨胀机12 ;储罐1、第一工质泵2、冷凝蒸发器3、原料工质膨胀机4、过热器5以及反应器6依次连接；冷凝蒸发器3的液相出口、第二工质泵7、膨胀阀12、蒸发器9以及喷射器11的引射入口依次连接；第二工质泵7、发生器10、喷射器11以及冷凝蒸发器3的气相入口依次连接；发生器10、循环工质膨胀机12以及冷凝蒸发器3的气相入口依次连接。
[0035]在该实施例中，储罐I为球罐，用于储存液态原料工质，优选采用为常温压力储存。第一工质泵2用于将储存在储罐中的液态原料工质升压并送入冷凝蒸发器。冷凝蒸发器3用于使来自储罐的液态原料工质汽化并液化来自喷射器与膨胀机中的气态循环工质。原料工质膨胀机4为涡旋膨胀机或螺杆膨胀机，用于回收气态原料工质的压力能。过热器5用于将气态原料工质预热到66°C左右。反应器6为流化床反应器，作为丙烯、氨与氧气反应生成丙烯腈的装置。第二工质泵7用于输送流体，将来自冷凝蒸发器的低温液体分别送入发生器与蒸发器。膨胀阀8为电子膨胀阀或热力膨胀阀，是一种节流机构，用于实现液态循环工质的节流降压膨胀过程并调节循环工质的流量。蒸发器9用于使低温低压的液态循环工质通过蒸发器时汽化，向低温冷源14吸热达到制冷目的。发生器10的作用是利用热源13的工业余(废)热使液态循环工质汽化并产生一定的过热度。喷射器11为气-气喷射器，作用是利用来自发生器的高温高压气体将来自蒸发器的低温低压气态循环工质压缩，相当于压缩机。循环工质膨胀机12为涡旋膨胀机或螺杆膨胀机，作用为产生机械能用于发电或其他用途。
[0036]为使更了解本发明实施例，下面对利用该实施例中的能量回收系统的方法进行详细阐述，其中，该方法大概分为两部分，第一部分为在液态原料工质进行定压蒸发后回收压力能，第二部分为将液态原料工质的冷能回收后用于制冷和产生机械能；
[0037]如2图所示，为液态原料工质进行定压蒸发后回收压力能，包括以下步骤:
[0038]步骤SlOO:液态原料工质自储罐I经第一工质泵2送入冷凝蒸发器3汽化形成气态原料工质；
[0039]步骤S102:气态原料工质在冷凝蒸发器3定压蒸发后进入原料工质膨胀机4膨胀做功；
[0040]在该步骤中，原料工质膨胀机4膨胀做功后产