一种对气体分馏塔进口物料预热的梯级加热方法及加热系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种对气体分馏塔进口物料预热的梯级加热方法及加热系统，加热方法是：由热水/物料换热器在分馏塔外对物料预热升温至80±10℃，预热后的物料进入分馏塔，在塔内被塔底重沸器加热并维持在物料分馏所需的工作温度，实现物料的梯级加热。加热系统包括石油分馏加热系统组件及回收余热加热进口物料系统组件，其中：气体分馏加热系统组件包括：分馏塔、空冷器、水冷换热器及重沸器；回收余热加热进口物料系统组件包括：热水/物料换热器及蒸汽型溴化锂吸收式热泵。其优点是：利用回收的余热对进口物料进行预热，实现了分馏塔加热工艺的能量梯级利用，降低工艺蒸汽消耗量20％以上，提高了能源利用率，节约了成本。
【专利说明】一种对气体分馏塔进口物料预热的梯级加热方法及加热系统
【技术领域】
[0001]本发明属于石油炼化生产领域，涉及一种对气体分馏塔进口物料预热的梯级加热方法及加热系统，特别涉及到回收气体分馏塔塔顶产品物料余热及石油炼化其他工艺热联合余热对分馏塔进口物料梯级加热的方法及系统。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的迅速发展，社会对石油化工产品的需求日益增长，该行业能源消耗量占全国能源消耗总量的10%以上。而石油炼化厂生产中，气体分馏工艺环节是用热大户，常规气体分馏工艺系统流程如图1所示，主要包含以下几个主要部分:分馏塔1、重沸器2、空冷器3、水冷换热器4以及用于连接上述设备的管路、阀门等。常温物料由物料入口 Pl直接进入分馏塔，由塔底重沸器加热并维持至工作温度，塔顶出口的产品热物料依次经过空冷器和水冷换热器冷却后至物料出口 P2。
[0003]其缺点I为:分馏塔塔顶出口的产品热物料(油气)的余热通过空冷器、水冷换热器及其循环水系统散失到环境中，造成大量的能量浪费。
[0004]其缺点2为:分馏塔的常温(20°C左右)进口物料经塔底重沸器加热并维持至工作温度，其中醇胺再生、脱丙烷、催化蒸馏等工艺的塔底物料工作温度约为110°c，重沸器通常以压力为0.3MPa左右的工艺蒸汽作为加热热媒，这种加热模式存在较大的换热温差，力口热环节的熵增较大，能源的利用不合理。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有分馏塔物料加热工艺流程的不足，提出一种对气体分馏塔进口物料预热的梯级加热方法及加热系统。特别提出一种利用蒸汽型溴化锂吸收式热泵回收分馏塔塔顶余热对进口物料预热的梯级加热系统，可以有效回收分馏塔塔顶出口产品热物料余热制备热水，通过热水/物料换热器对分馏塔进料进行预热；在有稳定的其它工艺环节热联合余热热媒水时，可代替蒸汽型溴化锂吸收式热泵作为热水/物料换热器的加热热源对分馏塔进口物料进行预热。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的方案如下:
[0007]一种对气体分馏塔进口物料预热的梯级加热方法，由热水/物料换热器在分馏塔外对物料预热升温至80±10°C，预热后的物料进入分馏塔，在塔内被塔底重沸器加热并维持在物料分馏所需的工作温度，实现物料的梯级加热。所述热水/物料换热器的加热热源是回收分馏塔塔顶出口产品热物料余热制备的热水，或是石油炼化的其它工艺环节热联合余热热媒水。
[0008]所述物料分馏所需的工作温度为110±10°C。
[0009]一种实现上述加热方法的利用余热对分馏塔进口物料梯级加热的系统，包括气体分馏加热系统组件及回收余热加热进口物料系统组件，其中:所述的气体分馏加热系统组件包括:分馏塔、空冷器、水冷换热器及重沸器，分馏塔塔顶物料出口接空冷器物料侧入口，空冷器物料侧出口接水冷换热器物料侧入口 ；水冷换热器水侧接循环冷却水系统；重沸器的低温侧接分馏塔，重沸器高温侧接高温工艺蒸汽；所述的回收余热加热进口物料系统组件包括:热水/物料换热器及蒸汽型溴化锂吸收式热泵，其中:热水/物料换热器物料侧接分馏塔物料入口，热水/物料换热器热水侧接蒸汽型溴化锂吸收式热泵冷凝器及吸收器，蒸汽型溴化锂吸收式热泵发生器接高温工艺蒸汽，蒸汽型溴化锂吸收式热泵蒸发器接循环冷却水。
[0010]所述的蒸汽型溴化锂吸收式热泵能够被石油炼化的其它工艺环节热联合余热热媒水管道所替代，其中:热水/物料换热器低温侧接分馏塔物料入口，热水/物料换热器高温侧接石油炼化的其它工艺环节热联合余热热媒水管道。
[0011]本发明的有益效果是:回收原本散失到环境中的分馏塔塔顶产品物料余热，或者利用石油炼化的其它工艺环节热联合余热，用于对进口物料进行预热，实现了分馏塔加热工艺的能量梯级利用，降低工艺蒸汽消耗量20%以上，提高了分馏塔工艺流程的能源利用效率,进而节约生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是常规分馏塔工艺系统流程简图。
[0013]图2是利用溴化锂吸收式热泵和工艺蒸汽对进口物料梯级加热的分馏塔工艺系统流程简图。
[0014]图3是利用石油炼化的其它工艺环节热联合余热热媒水和工艺蒸汽对进口物料梯级加热的分馏塔工艺系统流程简图。
[0015]图中:1.分馏塔，2.重沸器，3.空冷器，4.水冷换热器，5.热水/物料换热器，6.蒸汽型溴化锂吸收式热泵，7.阀门，Pl.物料进口管道，P2.塔顶产品物料出口管道，P3.塔底产品物料出口管道，P4.工艺蒸汽管道，P5、P6.疏水管道，P7.循环冷却水高温管道，P8.循环冷却水低温管道，P9.热联合余热热媒水高温管道，P10.热联合余热热媒水低温管道，A.吸收器，C.冷凝器，E.蒸发器，G.发生器。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0017]实施例1:
[0018]在图2所示的流程2中，物料进口管道Pl分别与热水/物料换热器5的物料侧入口 51和阀门7的进口相连，分馏塔I的物料入口 11分别与阀门7的出口和热水/物料换热器5的物料侧出口 52相连，分馏塔I的塔顶高温产品物料出口 12与空冷器的入口相连，分馏塔I塔底成品物料接塔底产品出口管道P3，分馏塔I塔底物料出口 13与重沸器2的低温侧进口 21相连，分馏塔I塔底物料进口 14与重沸器2的低温侧出口 22相连；空冷器3的出口与水冷换热器4的物料入口 41相连；水冷换热器4的物料出口 42与塔顶成品出口管P2相连，水冷换热器4的循环冷却水进口 43与循环冷却水低温管道P8相连，循环冷却水出口 44与循环冷却水高温管道P7相连；蒸汽型溴化锂吸收式热泵6的蒸发器E接口 65、66分别与循环冷却水高温管道P7、循环冷却水低温管道P8相连，吸收器A和冷凝器C接口63,64分别与热水/物料换热器的高温侧接口 54、53相连，发生器G接口 61、62分别与工艺蒸汽管道P4、疏水管道P6相连；重沸器的高温侧接口 23、24分别与工艺蒸汽管道P4、疏水管道P5相连。
[0019]系统工作时，物料由物料进口管道Pl进入热水/物料换热器进行加热，温度升至80±10°C后经物料入口 11进入分馏塔I，在塔内被塔底重沸器加热并维持至110°C左右，实现物料的梯级加热。塔顶产品依次经空冷器3和水冷换热器4到达产品物料出口管道P2 ;塔底物料由塔底物料出口 13进入重沸器2，加热后经塔底物料进口 14进入分馏塔I。
[0020]循环冷却水系统通过水冷换热器4将塔顶产品物料的大量余热带走，升温后的循环冷却水通往蒸汽型溴化锂吸收式热泵6的蒸发器E，作为蒸汽型溴化锂吸收式热泵6的低温热源，利用少量高温工艺蒸汽作为驱动热源，制备的中温热水，该中温热水作为热水/物料换热器5的热源，由此实现回收蕴含在循环冷却水中的塔顶物料余热。
[0021]实施例2:
[0022]若石油炼化厂其它工艺(如常减压、催化裂化)生产有富余的品位低于工艺蒸汽的热联合余热热媒水，可将蒸汽型溴化锂吸收式热泵替换为热联合热媒水循环管路P9、P10，作为热水/物料换热器的热源，其他连接方式及工作原理同实施例1，其流程如图3所
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[0023]本发明中新增的热水/物料换热器5、蒸汽型溴化锂吸收式热泵6以及阀门7均为成熟广品。
[0024]各设备的【具体实施方式】分别说明如下:
[0025]1.分馏塔，根据物料生产量确定，为常用设备；
[0026]2.重沸器，根据物料生产量、进料温度和塔内物料温度确定，为常用设备；
[0027]3.空冷器，根据塔顶物料的生产量、要求的成品物料冷却温度确定，为常用设备；
[0028]4.水冷换热器，根据塔顶物料的生产量、要求的成品物料冷却温度确定，为常用设备;
[0029]5.热水/物料换热器，根据进口物料流量和加热温度确定，为非标设计设备；
[0030]6.蒸汽溴化锂吸收式热泵，根据工艺蒸汽压力、塔顶余热量及温度和热水/物料换热器的需热量及温度确定，此为非标设计设备；
[0031]7.阀门，根据管径确定大小。
[0032]本发明的方法是在分馏塔物料加热工艺原有流程的基础上，于分馏塔物料进口处增设了热水/物料换热器，利用蒸汽型溴化锂吸收式热泵回收气体分馏塔塔顶余热，对进口物料预热的梯级加热流程2如图2所示；利用其它石化工艺热联合余热热媒水实现进口物料预热的梯级加热流程3如图3所示。该方法可以减少醇胺再生、脱丙烷、催化蒸馏等工艺的分馏塔加热环节的熵增，实现、能源的合理利用，节约生产消耗的工艺蒸汽。
【权利要求】
1.一种对气体分馏塔进口物料预热的梯级加热方法，其特征是:由热水/物料换热器在分馏塔外对物料预热升温至80±10°c，预热后的物料进入分馏塔，在塔内被塔底重沸器加热并维持在物料分馏所需的温度，实现物料的梯级加热。
2.根据权利要求1所述的对气体分馏塔进口物料预热的梯级加热方法，其特征是:所述热水/物料换热器的加热热源是利用蒸汽型溴化锂吸收式热泵回收分馏塔塔顶出口产品热物料余热制备的热水，或是石油炼化的其它工艺环节热联合余热热媒水。
3.根据权利要求1所述的对气体分馏塔进口物料预热的梯级加热方法，其特征是:所述物料分馏所需的工作温度为110±10°C。
4.一种实现权利要求1所述加热方法的加热系统，包括气体分馏加热系统组件及回收余热加热进口物料系统组件，其中:所述的气体分馏加热系统组件包括:分馏塔、空冷器、水冷换热器及重沸器，分馏塔塔顶物料出口接空冷器物料侧入口，空冷器物料侧出口接水冷换热器物料侧入口 ；水冷换热器水侧接循环冷却水系统；重沸器的低温侧接分馏塔，重沸器高温侧接高温工艺蒸汽，其特征是:所述的回收余热加热进口物料系统组件包括:热水/物料换热器及蒸汽型溴化锂吸收式热泵，其中:热水/物料换热器物料侧接分馏塔进口物料，热水/物料换热器热水侧接蒸汽型溴化锂吸收式热泵冷凝器及吸收器，蒸汽型溴化锂吸收式热泵发生器接高温工艺蒸汽，蒸汽型溴化锂吸收式热泵蒸发器接循环冷却水。
5.根据权利要求4所述的加热系统，其特征是:所述的蒸汽型溴化锂吸收式热泵能够被石油炼化的其它工艺环节热联合余热热媒水管道所替代，其中:热水/物料换热器低温侧接分馏塔进口物料，热水/物料换热器高温侧接石油炼化的其它工艺环节热联合余热热媒水管道。
【文档编号】B01D3/42GK104383704SQ201410483273
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】李岩, 朱蒙, 张淑彦, 常珊珊, 刘军 申请人:燕山大学