一种再生气循环回收的装置及方法
【专利摘要】本发明公开一种再生气循环回收的装置及方法，由再生气进料管线流入的再生气与反应器内的催化剂反应使催化剂活性提高，反应后的再生气废气从反应器采出端输出经换热器换热后进入分离罐，分离罐对再生气废气进行闪蒸后，气相的再生气废气从分离罐顶部输出并通过气相输出管线并被第一气相输出子管线和第二气相输出子管线分成两股流，第一气相输出子管线中的股流用于循环回收，第二气相输出子管线中的股流排放或燃烧；流量控制器通过第一流量变送器和气体排放分析仪采集第二气相输出子管线的股流流量和再生气废气中关键组分的比例，通过计算后控制阀门调整新进再生气和循环再生气废气的比例，从而保证进入反应器的再生气的关键组分为预设的浓度值。
【专利说明】
一种再生气循环回收的装置及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及催化剂再生领域，具体而言，涉及一种用于MTP (Methanol ToPropylene,甲醇制丙烯)装置反应器的再生气循环回收的装置及方法。
【背景技术】
[0002]现有装置中，反应器通常需要进行再生操作。这些需要再生的设备由正常操作工况切换到再生工况时，通常要经过退料、泄压、置换、吹扫、再生的步骤。在置换、吹扫和再生的步骤中，通常使用再生气对设备内的催化剂或干燥剂进行处理。进入设备的再生气通常使用新鲜的惰性气体或者不影响设备内催化剂性能的气体。再生气进入设备内部后，与催化剂表面的积炭/杂质进行反应，或者携带催化剂或干燥剂脱附的杂质气体，最终排出反应器。排出设备的再生气体，如果含有可燃气体，通常采用直接排放到火炬系统进行燃烧的办法，如果再生气不含有可燃或毒性气体，则通常会采用直接排放到大气的办法。典型的固定床反应器再生流程示意图见图1。
[0003]在现有的再生反应过程中，第一阀组234打开，第八阀1061关闭，第九阀241及第六阀251关闭，第七阀1051打开，再生气由再生气进料管线107进入，首先经过过热器102加热达到再生温度后，进入反应器101进气端，通过催化剂床层时，再生后气体的组分发生了变化，在反应器101底部排出，经过换热器103回收热量后，通过分离罐104分离，然后从废气排放管线105直接排放到大气或进入火炬系统燃烧。整个流程中，再生气一次性全部排出到大气或火炬系统，排放量较大，浪费再生气。
[0004]由于反应器的再生过程中，从再生初期到再生末期，再生气的组分是一直变化的。尤其是再生末期，催化剂或干燥剂中的杂质含量已经剩余的较少，再生气通常没有经过任何反应直接穿过设备，排出设备之外，导致再生气的利用率较低。
[0005]以往的改进是从再生气的排放处考虑再生气的回收，将再生气排入焚烧炉或裂解炉等加热设备的进风口，希望再生气的燃烧能够提供部分能量，再通过加热炉的换热管进行能量回收。但是由于再生气经过反应器再生后，其中的氧气已经消耗，其主要的组成为大量的氮气和二氧化碳。如果再生气排放到加热炉炉膛，会降低加热炉的热效率。
[0006]因此，迫切需要对现有的再生气循环系统进行改进。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种再生气循环回收的装置及方法，用以从提高再生气的利用率出发，降低单位时间内再生气的排放量，提高再生气的利用效率，以解决再生气浪费的问题。
[0008]为达到上述目的，本发明提供了一种再生气循环回收装置，包括第一阀组、第二阀组、过滤器、过热器、压缩机、换热器、缓冲罐、第一冷却器、气体排放分析仪、流量控制器、第一流量变送器、废气排放控制器、第二流量变送器、反应器、分离罐、再生气进料管线、反应输出管线、气相输出管线、第一气相输出子管线、第二气相输出子管线、第三阀、止回阀、第四阀，其中:
[0009]所述再生气进料管线上依次设有所述第一阀组、所述过热器、所述第二流量变送器，所述再生气进料管线最终与所述反应器进气端连接；由所述再生气进料管线流入的所述再生气经过所述反应器内的催化剂床层时与所述催化剂床层上的催化剂反应，使所述催化剂活性提高，反应后的再生气废气从所述反应器采出端输出；
[0010]所述反应器采出端通过所述反应输出管线与所述分离罐连接，所述反应输出管线上设有所述换热器；所述反应器采出端输出的再生气废气经所述换热器换热后进入所述分离罐，所述分离罐对所述再生气废气进行闪蒸后，气相的所述再生气废气从所述分离罐顶部输出；
[0011]所述气相输出管线与所述分离罐顶部连接，所述气相输出管线最终分成所述第一气相输出子管线和所述第二气相输出子管线；从所述分离罐顶部输出的气相的所述再生气废气通过所述气相输出管线并被所述第一气相输出子管线和所述第二气相输出子管线分成两股流，所述第一气相输出子管线中的股流用于循环回收，所述第二气相输出子管线中的股流排放到大气或被燃烧；
[0012]所述第一阀组及所述第二阀组的开闭程度分别控制由所述再生气进料管线新进再生气及排放到大气或被燃烧的所述第二气相输出子管线中的股流的流量；
[0013]所述第一气相输出子管线上依次设有所述第三阀、所述过滤器、所述第一冷却器、所述缓冲罐、所述压缩机、所述止回阀、所述第四阀，并最终连接在所述再生气进料管线上所述第一阀组和所述过热器之间处；所述第一气相输出子管线中的股流通过所述第三阀流入所述过滤器，经所述过滤器滤去部分固体颗粒，并经所述第一冷却器冷却到所述压缩机入口所需温度后，由所述缓冲器除去液相，再进入所述压缩机压缩加压，经过所述止回阀和所述第四阀后与所述再生气进料管线中的新进再生气混合；
[0014]所述第二气相输出子管线上依次设有所述气体排放分析仪、所述第一流量变送器及所述第二阀组；其中，所述气体排放分析仪用于分析所述再生气废气中关键组分在所述再生气废气中的浓度比例，所述第一流量变送器采集所述第二气相输出子管线的股流的流量;
[0015]所述废气排放控制器与所述第一流量变送器及所述第二阀组信号连接，所述流量控制器与所述废气排放控制器、所述第二流量变送器、所述气体排放分析仪及所述第一阀组信号连接，所述第一流量变送器将所述第二气相输出子管线的股流的流量经所述废气排放控制器传递给所述流量控制器，所述第二流量变送器将进入所述反应器的所述再生气的流量传递给所述流量控制器，所述气体排放分析仪将所述再生气废气中关键组分在所述再生气废气中的比例传递给所述流量控制器，所述流量控制器计算为达到预设的、所述反应器需要的所述再生气的关键组分的浓度值所需的由所述再生气进料管线新进再生气与通过所述第二气相输出子管线排放到大气或被燃烧的所述再生气废气股流的比值，并根据计算结果控制所述第一阀组及通过所述废气排放控制器控制所述第二阀组的开闭程度以分别调节所述再生气进料管线及第二气相输出子管线的股流大小，从而保证进入所述反应器的所述再生气的关键组分的浓度值为预设的浓度值。
[0016]其中，防喘振旁路线、第三流量变送器及第五阀，其中，所述第三流量变送器及第五阀设在所述防喘振旁路线上，所述第三流量变送器设在所述压缩机出口处的所述第一气相输出子管线上，用于检测所述压缩机的流量；所述防喘振旁路线的一端连接在所述第一气相输出子管线上的所述第三流量变送器之后，另一端连接在所述第一气相输出子管线上的所述过滤器与所述第一冷却器之间，用于防止所述压缩机喘振。
[0017]其中，所述压缩机为二级压缩机，其中该二级压缩机一段与该二级压缩机二段之间连接第二冷却器，用于将所述压缩机一段加压后的气体冷却至所述压缩机二段入口允许温度。
[0018]此外，本发明还提供一种利用所述的再生气循环回收装置的再生气循环回收方法，包括以下步骤:
[0019]由所述再生气进料管线流入的所述再生气经过所述反应器内的催化剂床层时与所述催化剂床层上的催化剂反应，使所述催化剂活性提高，反应后的再生气废气从所述反应器采出端输出；
[0020]所述反应器采出端输出的再生气废气经所述换热器换热后进入所述分离罐，所述分离罐对所述再生气废气进行闪蒸后，气相的所述再生气废气从所述分离罐顶部输出；
[0021]从所述分离罐顶部输出的气相的所述再生气废气通过所述气相输出管线并被所述第一气相输出子管线和所述第二气相输出子管线分成两股流，所述第一气相输出子管线中的股流用于循环回收，所述第二气相输出子管线中的股流排放到大气或被燃烧；
[0022]所述第一气相输出子管线中的股流通过所述第三阀流入所述过滤器，经所述过滤器滤去部分固体颗粒，并经所述第一冷却器冷却到所述压缩机入口所需温度后，由所述缓冲器除去液相，再进入所述压缩机压缩加压，经过所述止回阀和所述第四阀后与所述再生气进料管线中的新进再生气混合；
[0023]所述第一流量变送器将所述第二气相输出子管线的股流的流量经所述废气排放控制器传递给所述流量控制器，所述第二流量变送器将进入所述反应器的所述再生气的流量传递给所述流量控制器，所述气体排放分析仪将所述再生气废气中关键组分在所述再生气废气中的比例传递给所述流量控制器，所述流量控制器根据预设的所述反应器需要的所述再生气的关键组分的浓度值进行计算，并根据计算结果控制所述第一阀组及通过所述废气排放控制器控制所述第二阀组的开闭程度，从而保证进入所述反应器的所述再生气的关键组分的浓度值为预设的浓度值。
[0024]其中，所述再生气废气中的关键组分与非关键组分的比值范围为5%?100%。
[0025]其中，新进的所述再生气与循环回收的所述再生气废气的比例为0%?95%。
[0026]与现有技术相比，本发明的有益效果体现在:
[0027]本发明提供的再生气循环回收的装置及方法，可以实现反应器内催化剂再生过程中的部分再生气循环，从而减少排放到下游系统的再生气流量，节约能源；同时，为了保证总再生气气量，其余部分再生气由控制器完成新鲜再生气的补充，从而控制再生气关键组分的浓度，保证了再生过程的连续操作，降低排放，提高惰性气体的循环和再生气的利用效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为现有技术的再生气使用及排放示意图；
[0030]图2为本发明一实施例的再生气循环回收的装置及再生气循环利用的示意图。
[0031]附图标记说明:101-反应器；102_过热器；103_换热器；104_分离罐；105_废气排放管线；106-正常进料管线；107_再生气进料管线；108-反应输出管线；109_第二流量变送器；110_气相输出管线；111-第一气相输出子管线；112-第二气相输出子管线；201-第二阀组；202_第一流量变送器；203_气体排放分析仪；206_第三阀；207_过滤器；209-第一冷却器；210_缓冲罐；215_压缩机；216_第二冷却器；221_第五阀；222_第三流量变送器；225-止回阀；226_第四阀；227_废气排放控制器；228-流量控制器；232-再生气进料管线；234_第一阀组；240_正常反应产物第一管线；241-第九阀；250_正常反应产物第二管线；251_第六阀；1051_第七阀；1061_第八阀；260_防喘振芳路线。
【具体实施方式】
[0032]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付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]请参阅图2，图2为本发明一个实施例的再生气循环回收的装置及再生气循环利用的不意图。
[0034]如图2所示，MTP装置正常进行甲醇制丙烯反应时，第一阀组234完全关闭，第八阀1061打开，甲醇原料由正常进料管线106进入反应器101，反应产物由反应器101底部进入反应输出管线108，经过反应输出管线108上设置的换热器103换热后进入分离罐104，此时第九阀241及第六阀251打开，第七阀1051关闭，第二阀组201和第三阀206也应关闭，甲醇制丙烯的反应产物I从正常反应产物第二管线250输出，反应产物2从正常反应产物第一管线240输出。
[0035]现有技术的使催化剂再生过程已在【背景技术】里详细说明，在此不再赘述，下面描述本发明一实施例的使催化剂再生过程中如何循环利用再生气。
[0036]如图2所示，催化剂再生时，第一阀组234打开，第八阀1061关闭，第九阀241、第六阀251及第七阀1051都关闭，第二阀组201和第三阀206打开。再生气由再生气进料管线107进入，首先经过过热器102加热达到再生温度后，进入反应器101进气端，通过催化剂床层时与催化剂反应，反应后的再生气的组分发生了变化，这里称为再生气废气，再生气废气由反应器101底部排出，经过换热器103回收热量后，通过分离罐104分离，气相的再生气废气从气相输出管线110输出。由于第六阀251及第七阀1051都关闭，第二阀组201和第三阀206打开，气相输出管线110中的再生气废气分流成两股流到第一气相输出子管线111和第二气相输出子管线112，其中，第一气相输出子管线111中的股流用于循环回收重新利用，第二气相输出子管线112排放到大气或被燃烧处理。
[0037]第一气相输出子管线111中的股流通过第三阀206流入过滤器207，过滤器207滤去其中部分固体颗粒，之后该股流经第一冷却器209冷却到压缩机215入口所需温度后，进入缓冲器210除去液相，从缓冲器210出来的该股流再进入压缩机215压缩加压，最后经过止回阀225和第四阀226后与再生气进料管线107中的新进再生气混合。压缩机215根据需要，包括但不局限为二级压缩机。在本发明的一个实施例中，压缩机215为二级压缩机，包括二级压缩机一段与二级压缩机二段，其中该二级压缩机一段与该多级压缩机二段之间连接第二冷却器216，用于将所述压缩机一段加压后的气体冷却至所述压缩机二段入口允许温度。在本发明的另一个实施例中，还包括防喘振旁路线260、第三流量计222及第五阀221，其中，第五阀221设在防喘振旁路线260上，防喘振旁路线260的一端连接在第一气相输出子管线111上的压缩机215出口处，另一端连接在第一气相输出子管线111上的过滤器207与第一冷却器209之间，用于防止压缩机215发生喘振影响正常工作。压缩机215出口处还设有第三流量计222，用于检测压缩机215的流量，根据实际情况调整阀门221，以保证压缩机215正常工作。
[0038]第二气相输出子管线112上依次设有气体排放分析仪203、第一流量变送器202及第二阀组201 ;其中，气体排放分析仪203用于分析再生气废气中关键组分在再生气废气中的浓度比例，第一流量变送器202采集第二气相输出子管线112的股流的流量。
[0039]第一阀组234及第二阀组201的开闭程度分别控制由再生气进料管线107新进再生气及排放到大气或被燃烧的第二气相输出子管线中112的股流的流量。
[0040]如图2所示，废气排放控制器227与第一流量变送器202及第二阀组201信号连接，流量控制器228与废气排放控制器227、第二流量变送器109、气体排放分析仪203及第一阀组234信号连接，第一流量变送器202将第二气相输出子管线112的股流的流量经废气排放控制器227传递给流量控制器228，第二流量变送器109将进入反应器101的再生气的流量传递给流量控制器228，气体排放分析仪203将再生气废气中关键组分在再生气废气中的比例传递给流量控制器228。实施时，流量控制器228预先设定反应器101需要的再生气的关键组分的浓度值，并预设有再生气进料管线107新进再生气及通过第二气相输出子管线112排放到大气或被燃烧的再生气废气股流的浓度比值与第一阀组234及第二阀组201的开闭程度的映射关系。流量控制器228计算为达到预设的、反应器101需要的再生气的关键组分的浓度值所需的由再生气进料管线107新进再生气与通过第二气相输出子管线112排放到大气或被燃烧的再生气废气股流的浓度比值，并根据该浓度比值控制第一阀组234及通过废气排放控制器227控制第二阀组201的开闭程度以分别调节再生气进料管线107及第二气相输出子管线112的股流大小，从而保证进入反应器101的再生气的关键组分的浓度值为预设的浓度值。在本发明的一个实施例中，再生气废气中的关键组分与非关键组分的比值范围要求为5%?100%。在本发明的另一个实施例中，新进的再生气与循环回收的再生气废气的比例为0%?95%。
[0041]上述步骤中涉及的再生气进出反应器的形式，包含顶部为进气端，底部为采出端，但不局限此种形式，可以为底部为进气端，顶部为采出端。
[0042]本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0043]本领域普通技术人员可以理解:实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
[0044]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种再生气循环回收装置，其特征在于，包括第一阀组、第二阀组、过滤器、过热器、压缩机、换热器、缓冲罐、第一冷却器、气体排放分析仪、流量控制器、第一流量变送器、废气排放控制器、第二流量变送器、反应器、分离罐、再生气进料管线、反应输出管线、气相输出管线、第一气相输出子管线、第二气相输出子管线、第三阀、止回阀、第四阀，其中: 所述再生气进料管线上依次设有所述第一阀组、所述过热器、所述第二流量变送器，所述再生气进料管线最终与所述反应器进气端连接；由所述再生气进料管线流入的所述再生气经过所述反应器内的催化剂床层时与所述催化剂床层上的催化剂反应，使所述催化剂活性提高，反应后的再生气废气从所述反应器采出端输出； 所述反应器采出端通过所述反应输出管线与所述分离罐连接，所述反应输出管线上设有所述换热器；所述反应器采出端输出的再生气废气经所述换热器换热后进入所述分离罐，所述分离罐对所述再生气废气进行闪蒸后，气相的所述再生气废气从所述分离罐顶部输出； 所述气相输出管线与所述分离罐顶部连接，所述气相输出管线最终分成所述第一气相输出子管线和所述第二气相输出子管线；从所述分离罐顶部输出的气相的所述再生气废气通过所述气相输出管线并被所述第一气相输出子管线和所述第二气相输出子管线分成两股流，所述第一气相输出子管线中的股流用于循环回收，所述第二气相输出子管线中的股流排放到大气或被燃烧； 所述第一阀组及所述第二阀组的开闭程度分别控制由所述再生气进料管线新进再生气及排放到大气或被燃烧的所述第二气相输出子管线中的股流的流量； 所述第一气相输出子管线上依次设有所述第三阀、所述过滤器、所述第一冷却器、所述缓冲罐、所述压缩机、所述止回阀、所述第四阀，并最终连接在所述再生气进料管线上所述第一阀组和所述过热器之间处；所述第一气相输出子管线中的股流通过所述第三阀流入所述过滤器，经所述过滤器滤去部分固体颗粒，并经所述第一冷却器冷却到所述压缩机入口所需温度后，由所述缓冲器除去液相，再进入所述压缩机压缩加压，经过所述止回阀和所述第四阀后与所述再生气进料管线中的新进再生气混合； 所述第二气相输出子管线上依次设有所述气体排放分析仪、所述第一流量变送器及所述第二阀组；其中，所述气体排放分析仪用于分析所述再生气废气中关键组分在所述再生气废气中的浓度比例，所述第一流量变送器采集所述第二气相输出子管线的股流的流量；所述废气排放控制器与所述第一流量变送器及所述第二阀组信号连接，所述流量控制器与所述废气排放控制器、所述第二流量变送器、所述气体排放分析仪及所述第一阀组信号连接，所述第一流量变送器将所述第二气相输出子管线的股流的流量经所述废气排放控制器传递给所述流量控制器，所述第二流量变送器将进入所述反应器的所述再生气的流量传递给所述流量控制器，所述气体排放分析仪将所述再生气废气中关键组分在所述再生气废气中的比例传递给所述流量控制器，所述流量控制器计算为达到预设的、所述反应器需要的所述再生气的关键组分的浓度值所需的由所述再生气进料管线新进再生气与通过所述第二气相输出子管线排放到大气或被燃烧的所述再生气废气股流的浓度比值，并根据所述浓度比值控制所述第一阀组及通过所述废气排放控制器控制所述第二阀组的开闭程度以分别调节所述再生气进料管线及所述第二气相输出子管线的股流大小，从而保证进入所述反应器的所述再生气的关键组分的浓度值为预设的浓度值。
2.根据权利要求1所述的再生气循环回收装置，其特征在于，还包括防喘振旁路线、第三流量变送器及第五阀，其中，所述第三流量变送器及第五阀设在所述防喘振旁路线上，所述第三流量变送器设在所述压缩机出口处的所述第一气相输出子管线上，用于检测所述压缩机的流量；所述防喘振旁路线的一端连接在所述第一气相输出子管线上的所述第三流量变送器之后，另一端连接在所述第一气相输出子管线上的所述过滤器与所述第一冷却器之间，用于防止所述压缩机喘振。
3.根据权利要求1所述的再生气循环回收装置，其特征在于，所述压缩机为二级压缩机，包括二级压缩机一段与二级压缩机二段，其中该二级压缩机一段与该二级压缩机二段之间连接第二冷却器，用于将所述压缩机一段加压后的气体冷却至所述压缩机二段入口允许温度。
4.一种利用权利要求1所述的再生气循环回收装置的再生气循环回收方法，其特征在于，包括以下步骤: 由所述再生气进料管线流入的所述再生气经过所述反应器内的催化剂床层时与所述催化剂床层上的催化剂反应，使所述催化剂活性提高，反应后的再生气废气从所述反应器采出端输出； 所述反应器采出端输出的再生气废气经所述换热器换热后进入所述分离罐，所述分离罐对所述再生气废气进行闪蒸后，气相的所述再生气废气从所述分离罐顶部输出； 从所述分离罐顶部输出的气相的所述再生气废气通过所述气相输出管线并被所述第一气相输出子管线和所述第二气相输出子管线分成两股流，所述第一气相输出子管线中的股流用于循环回收，所述第二气相输出子管线中的股流排放到大气或被燃烧； 所述第一气相输出子管线中的股流通过所述第三阀流入所述过滤器，经所述过滤器滤去部分固体颗粒，并经所述第一冷却器冷却到所述压缩机入口所需温度后，由所述缓冲器除去液相，再进入所述压缩机压缩加压，经过所述止回阀和所述第四阀后与所述再生气进料管线中的新进再生气混合； 所述第一流量变送器将所述第二气相输出子管线的股流的流量经所述废气排放控制器传递给所述流量控制器，所述第二流量变送器将进入所述反应器的所述再生气的流量传递给所述流量控制器，所述气体排放分析仪将所述再生气废气中关键组分在所述再生气废气中的比例传递给所述流量控制器，所述流量控制器根据预设的所述反应器需要的所述再生气的关键组分的浓度值进行计算，并根据计算结果控制所述第一阀组及通过所述废气排放控制器控制所述第二阀组的开闭程度，从而保证进入所述反应器的所述再生气的关键组分的浓度值为预设的浓度值。
5.根据权利要求4所述的再生气循环回收方法，其特征在于，所述再生气废气中的关键组分与非关键组分的比值范围为5%?100%。
6.根据权利要求4所述的再生气循环回收方法，其特征在于，新进的所述再生气与循环回收的所述再生气废气的比例为0%?95%。
【文档编号】C07C11/06GK104128131SQ201410310572
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】李玉鑫, 王勇, 路聿轩, 郭克伦, 张霄航, 曹新波, 曹媛维, 姜南, 陈晴, 杨桂春, 石海涛, 于震坤 申请人:中国寰球工程公司