一种可实现能量回收的加氢反应进料系统的制作方法

本发明属于石油化工生产技术领域，涉及一种加氢反应进料系统，具体涉及一种可实现能量回收的加氢反应进料系统。

背景技术：

加氢是指在催化剂存在下，某些化学物质与氢的加和反应。加氢技术主要应用于炼油、化工和煤化工等行业。加氢技术分为加氢精制和加氢裂化两个领域，加氢精制和加氢裂化工艺流程原则上没有明显的区别，工艺设备配置也基本相似，一般包括加氢反应、生成油换热、冷却、分离系统、加氢原料进料和循环氢系统。加氢精制的反应压力一般在2～10mpa，加氢裂化的反应压力一般在8～20mpa，加氢反应压力越高，加氢反应进料泵的驱动功率越大。加氢精制和加氢裂化的反应出料均进入高压分离器，在高压分离器内进行油气分离，分离后的高压出料液经过减压阀减压后进入低压分离器分离。高低压分离器的压力差别很大，高压分离器的出料液携带巨大的压力能量，为了节约能源，已有的加氢工艺技术是把高压分离器的高压出料液导入液力透平回收能量。液力透平作为高压加氢进料泵的第二驱动把高压分离器出料液的压力能转变成机械能驱动原料油进料泵，电机作为加氢进料高压泵的第一驱动，当液力透平出力做功时加氢进料高压泵的驱动电机输出功率减小，从而达到降低加氢进料高压泵所需驱动功率的目的。已有加氢进料液力透平能量回收技术有如下缺点：①高压加氢进料泵和液力透平都采用多级形式,每台泵和液力透平有2个外伸轴，需要复杂的高压高温机械密封和辅助冲洗隔离系统，经常发生泄漏，造成生产事故，维修费用高。②液力透平在高压、中小流量工况时能量回收效率低。③液力透平工作范围窄，只适合于比较恒定的工况。当液力透平的流量低于额定流量的40％时，液力透平不但不能输出功率还会消耗电机功率。④液力透平与离合器、电机、增速器和高压进料泵刚性连接，能量传递环节多、效率低，机组复杂、体积庞大，导致安装检修难度大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可实现能量回收的加氢反应进料系统，把加氢反应高压分离器出料液的压力能转换成加氢进料液的压力能，以减少加氢进料泵所需的驱动功率，降低加氢过程能耗和生产成本，改善进料泵的密封性能，延长加氢装置的运行周期。

本发明的技术方案是：可实现能量回收的加氢反应进料系统，包括加热炉、加氢反应器、低压分离器、高压分离器和原料缓冲罐。加热炉与加氢反应器连接，加氢反应器的出料口连接到高压分离器。进料系统设有透平增压泵和中压进料泵，透平增压泵包括透平侧和泵侧。高压分离器出料口分为两路，一路经高压小流量调节阀连接到低压分离器，一路经透平增压泵的透平侧和背压阀连接到低压分离器。原料缓冲罐经中压进料泵和透平增压泵的泵侧连接到加热炉入口。

进料系统设有液位调节阀和高压进料泵，高压分离器出料口通过液位调节阀连接到低压分离器，原料缓冲罐通过高压进料泵连接到加热炉入口。透平增压泵由泵壳体、泵叶轮、泵轴和透平叶轮构成，泵叶轮、泵轴和透平叶轮密封安装在泵壳体内。泵叶轮和透平叶轮通过泵轴连接，泵轴中间装有中心轴承。透平增压泵的泵侧设有泵入口和泵出口，透平增压泵的透平侧设有透平入口和透平出口。进料系统设有切断阀、流量调节阀和单向阀，高压分离器出料口通过切断阀与流量调节阀连接，流量调节阀的出口与高压小流量调节阀和透平增压泵的透平入口连接，透平增压泵的泵出口经单向阀连接到加热炉入口。透平增压泵设有隔离液入口和隔离液出口，进料系统设有透平增压泵隔离液循环系统，隔离液循环系统包括隔离液高压泵、过滤器和止回阀。隔离液高压泵通过过滤器和止回阀连接到隔离液入口，隔离液出口经减压阀连接到原料缓冲罐。高压分离器为热高压分离器或冷高压分离器，隔离液循环系统的隔离液为加氢装置产品油或冷高压分离器出口的料液。

透平增压泵的透平叶轮把高压分离器出料液压力能转换成泵轴的机械能，泵叶轮再把泵轴的机械能转换成加氢进料液的压力能。高压进料泵为全流量全扬程高压泵，在加氢装置开车和透平增压泵发生故障时投用。透平增压泵所有转动零件全封闭安装在透平增压泵高压筒形壳体内，没外伸转动轴，因此透平增压泵不需高压高温机械密封及其辅助冲洗隔离系统。

在加氢反应器中，原料液和氢气在催化剂作用下进行加氢反应,加氢反应器的出料液与加氢进料液换热降低温度后进入高压分离器进行气液的分离，高压分离器出料液经流量调节阀调节流量后进入透平增压泵，在透平增压泵内实现加氢高压出料液与中压加氢进料液的能量交换，加氢出料液降压后进入低压分离器。加氢反应低压进料液经中压加氢进料泵一次升压后进入透平增压泵进行二次增压，升高至加氢反应所需压力后进入加氢反应系统。透平增压泵由中心轴承密封的隔离液实现对加氢进料液与出料液的隔离，隔离液由隔离液高压泵泵入或冷高压分离器高压出料液提供。

本发明可实现能量回收的加氢反应进料系统通过加设透平增压泵，将加氢反应高压分离器出料液的压力能转换成加氢进料液的压力能，可降低加氢进料高压泵所需扬程的30～60%，减少加氢进料高压泵所需驱动功率的30～60%，有利于降低加氢过程能耗和生产成本。透平增压泵的透平叶轮和泵叶轮密封在泵壳体内，用产品油或冷高压分离器的出料液隔离，密封效果好，无泄漏和料液污染问题。透平增压泵结构简单，易于实施，制造和运行成本低。由于加氢进料泵压力降低，改善了系统的密封性能，有利于延长加氢装置的稳定运行周期。

附图说明

图1为本发明可实现能量回收加氢反应进料系统的流程示意图；

图2为透平增压泵工作原理图；

图3为透平增压泵隔离液流程示意图；

图4为高压分离器液位控制原理图；

图5为现有技术采用冷高压分离器的加氢反应进料系统的流程示意图；

图6为现有技术采用热高压分离器的加氢反应进料系统的流程示意图；

图7为现有技术能量回收液力透平四合一机组加氢进料系统流程示意图。

其中：1—氢气压缩机、2—循环氢气压缩机、3—热交换器、4—加热炉、5—加氢反应器、6—低压分离器、7—调节阀、8—高压分离器、9—空冷器、10—高压进料泵、11—换热室、12—加氢裂化反应室、13—热高压分离器、14—调节阀、15—热低压分离器、16—增速箱、17—电机、18—离合器、19—液力透平、20—切断阀、21—流量调节阀、22—隔离液高压泵、23—过滤器、24—原料缓冲罐、25—中压进料泵、26—透平增压泵、27—背压阀、28—高压小流量调节阀、29—液位调节阀、30—透平入口、31—中心轴承、32—泵出口、33—泵入口、34—泵壳体、35—泵叶轮、36—泵轴、37—透平叶轮、38—透平出口、39—减压阀、40—隔离液出口、41—单向阀、42—止回阀、43—隔离液入口。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在本发明权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

本发明可实现能量回收的加氢反应进料系统如图1所示，包括加热炉4、加氢反应器5、低压分离器6、高压分离器8、液位调节阀29、高压进料泵10、透平增压泵26、中压进料泵25和原料缓冲罐24。如图2所示，透平增压泵由泵壳体34、泵叶轮35、泵轴36和透平叶轮37构成，泵叶轮、泵轴和透平叶轮密封安装在泵壳体内。泵叶轮和透平叶轮通过泵轴连接，泵轴中间装有中心轴承31。透平增压泵两头分别为透平侧和泵侧，透平侧设有透平入口30和透平出口38，泵侧设有泵入口33和泵出口32。原料缓冲罐经中压进料泵连接到透平增压泵的泵入口，泵出口通过单向阀41连接到加热炉入口。作为备用，原料缓冲罐的一路通过高压进料泵连接到加热炉入口。加热炉与加氢反应器连接，加氢反应器的出料口连接到高压分离器。高压分离器的出料口分为两路，一路为备用，通过液位调节阀29连接到低压分离器，一路通过切断阀20连接到流量调节阀21。流量调节阀出口又分为两路，一路经高压小流量调节阀28连接到低压分离器，另一路连接到透平增压泵的透平入口，透平出口通过背压阀27连接到低压分离器。进料系统设有透平增压泵隔离液循环系统，如图3所示，隔离液循环系统包括隔离液高压泵22、减压阀39、过滤器23和止回阀42，透平增压泵26设有隔离液入口43和隔离液出口40。隔离液高压泵通过过滤器和止回阀连接到隔离液入口，隔离液出口经减压阀连接到原料缓冲罐24，隔离液循环系统的隔离液为加氢装置产品油。

原料缓冲罐中加氢原料经中压进料泵25到透平增压泵的泵入口，在透平增压泵的泵侧加压后经单向阀41进入加热炉4，加热到工艺要求的温度后进入加氢反应器5进行加氢反应。加氢反应产物经上部出料口到高压分离器8进行分离，分离后的料液分为两部分，一部分经高压小流量调节阀28到低压分离器6，另一部分经透平增压泵透平侧和背压阀27进入低压分离器。由透平叶轮37将压力能转换为机械能，通过泵轴36传递给泵侧的泵叶轮35，再把机械能转换成加氢进料的压力能。透平增压泵的隔离液由加氢装置产品油通过隔离液高压泵增压后供给，隔离液出口设置有止回阀，以避免互相渗漏，高压隔离液经精密过滤器过滤杂质颗粒后经流量计和止回阀进入透平增压泵隔离液入口，隔离液经过透平增压泵的中心轴承后经出口通过减压阀后返回加氢进料缓冲罐。透平增压泵所需的隔离润滑流量很小，为加氢进料流量的1%～2%。

中压进料泵为全流量中扬程进料泵，中压进料泵25与透平增压泵26串联接力工作，共同完成加氢进料液升压任务。如图4所示，高压分离器8的液位和压力由流量调节阀21、高压小流量调节阀28和背压阀27联动控制。高压进料泵10为透平增压泵的备用泵，在透平增压泵和中压进料泵停用或加氢装置开车时使用高压进料泵，高压进料泵与高压分离器8出料口管道上的液位调节阀29组合使用。

应用可实现能量回收透平增压泵的加氢进料系统后，加氢反应高压分离器的高压出料液直接与加氢反应低压进料液进行能量交换，能量转换效率高于50%，加氢反应进料泵所需电机驱动功率大为降低，最高可达60%，有利于降低能耗。因加氢进料泵压力降低，改善了装置的密封性能，有利于延长加氢装置的生产运行周期。