一种综合利用反应器汽包蒸汽的节能装置和方法与流程

[0001]
本发明涉及化工机械和工艺领域，尤其是涉及一种综合利用反应器汽包所产蒸汽的节能增效装置和方法。


背景技术：

[0002]
环氧乙烷/乙二醇作为重要的化工原材料近几年需求量逐年增加。特别是近期美国对乙二醇提高关税后，国内市场更是需求剧增。
[0003]
工业上，环氧乙烷/乙二醇(eo/eg)生产方法主要有三种。分别为shell、sd以及dow三家专利商提供的技术。这三家专利商工艺各有不同，但有一点是相同的。即都通过循环水给反应器撤热，同时利用反应热产生高压蒸汽经减压阀后，产生稳定的中压蒸汽，供装置使用。
[0004]
现有生产乙二醇的装置包括环氧乙烷反应器、反应器汽包及其之上的压力控制系统，其反应器汽包的温度控制范围根据eo催化剂的运转周期需控制在220-285℃的范围内，即反应器汽包所产生蒸汽的温度范围为220-285℃。在该温度范围内对应的压力范围为2.4-7.0mpag。该股蒸汽经上述汽包压力控制系统减压后送入装置内中压蒸汽管网供下游用户使用。
[0005]
不同的装置，对中压蒸汽的设定值各不相同，同时反应器产生的高压蒸汽直接经减压产生中压蒸汽，中间能量损失非常大，能量没能得到最大化的利用。
[0006]
研究发现，eoeg装置中，高压蒸汽产生的速率取决于催化剂的活性。随着催化剂活性降低，副反应增加，热量变大，必须提高压力，抑制副反应。整个过程随着催化剂的替换周期变化。每一个周期内，产生蒸汽压力范围为2.4-7.0mpag。现所有eoeg装置中，产生的高压蒸汽通过减压阀调解后，送入中压蒸汽系统。这一过程中，高能级蒸汽能量没有起到任何作用，能源浪费。同时eoeg装置运行过程中需要从界区外引进中压蒸汽，同时整个系统有大量的低压蒸汽直接排大气，能量浪费大。
[0007]
专利cn201610029022.x采用设置螺杆膨胀机综合利用，但是机组容量小，振动大，且密封性能差，半年就需要更换等缺点有所局限。且在极端工况下，高压汽包产蒸汽压力高达6到7mpag，这时螺杆膨胀机就不适用了。
[0008]
专利cn201610205664.0介绍的利用工业蒸汽通过蒸汽喷射器间接制备纯蒸汽的方法，该方法提供了工业蒸汽凝液热回收的一种方案，但是对于上游热源工业蒸汽要求较高，需要热源稳定供应，对于高压汽包随着催化剂活性变化，压力随着变化的情况不能适用。


技术实现要素：

[0009]
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种综合利用反应器汽包所产蒸汽的节能装置和方法，在eoeg装置上采用本发明的方法对反应器汽包所产生的蒸汽进行综合利用，有利于节能降耗，降低装置的运行成本。
抽提汽调节阀，17-抽提喷射器。
具体实施方式
[0031]
本发明提供了一种综合利用反应器汽包所产蒸汽的节能装置和方法，在反应器汽包出口管线上设置调节阀且并联抽提喷射器，同时将eoeg装置中需要直接排大气的低压蒸汽或其它低压来源的低压气体作为抽提喷射器被抽提汽体，控制被抽提介质的量，产生更多的压力稳定的中压蒸汽。相对于现有技术，利用了抽汽回收方案，具体为：
[0032]
由eoeg反应器系统产生的高压蒸汽经过压力调节阀，使一部分的高压蒸汽进入可自主抽提的抽提喷射器内，被抽提低压蒸汽压力设定在p2。另外一部分从反应器汽包引出的高压蒸汽在抽提喷射器中流速提高，压力降至p1，p1小于p2，从而对低压蒸汽进行抽提。混合后的汽体经抽提喷射器扩压管升压到装置中压蒸汽的压力p3，进入下游管网系统。
[0033]
此外，随着催化剂活性的降低，产生蒸汽压力和流量都发生变化，调节抽提喷射器旁路调节阀开度，同时调整低压蒸汽流量，控制抽提喷射器系统稳定。在一定范围内的波动都不会影响抽提喷射器效率。
[0034]
参考图2，该综合利用反应器汽包所产蒸汽的装置包括壳管式反应1、反应器汽包2、低压蒸汽凝液罐3和抽提喷射器17；
[0035]
上述壳管式反应器1的壳侧通过撤热剂出线10和撤热剂进线11与上述反应器汽包2连接；壳管式反应器1类似一个热虹吸换热器。该壳管式反应器1在催化剂作用下反应放出的大量热，通过在反应器汽包2内凝结水汽化撤走。
[0036]
上述反应器汽包2的顶部连接有蒸汽排出线12，该蒸汽排出线12上设置有抽提喷射器17和一条旁路管线，该旁路管线上设置有与上述抽提喷射器17并联的压力调节阀6；
[0037]
上述低压蒸汽凝液罐3的低压蒸汽排出线13上设置有抽提汽调节阀16，并与上述抽提喷射器17连接。
[0038]
在本发明一优选的实施方案中，上述压力调节阀6和抽提汽调节阀16的连接管线上设置有压力变送器4。
[0039]
在本发明一优选的实施方案中，上述蒸汽排出线12和上述旁路管线汇合成中压蒸汽管线5；该中压蒸汽管线5与公用工程管网相连。
[0040]
在本发明一优选的实施方案中，反应器进料通过进料线8进入上述壳管式反应器1的顶部，该反应器进料包括乙烯、氧气、甲烷、氩气和其它组份(水、氮气、二氧化碳、乙烷等)。
[0041]
在本发明一优选的实施方案中，反应器出料通过出料线9在上述壳管式反应器1的底部排出，该反应器出料包括环氧乙烷。
[0042]
本发明的第二方面是提供采用上述装置的一种综合利用反应器汽包所产蒸汽的方法，包括如下步骤：
[0043]
步骤一，将反应器进料通入壳管式反应器1进行反应，同时在壳管式反应器1的壳侧通入由反应器汽包2供给的撤热剂；
[0044]
步骤二，由壳管式反应器1的壳侧流出的撤热剂返回到反应器汽包2进行气液分离；分离的液相通过撤热剂进料线11进入壳管式反应器撤热管循环撤热，分离的气相蒸汽从反应器汽包顶部引出；
[0045]
步骤三，气相蒸汽的一部分经过压力调节阀6降压进入中压蒸汽管线5；气相蒸汽的另一部分进入抽提喷射器17内与由抽提喷射器抽提的来自低压蒸汽凝液罐3的低压蒸汽混合；该低压蒸汽通过低压蒸汽进线14进入低压蒸汽凝液罐3，除了经过低压蒸汽排出线13进入抽提喷射器17，也有一部分经过低压凝液排出线15排出；
[0046]
步骤四，混合后的蒸汽经抽提喷射器17的扩压管升压后进入中压蒸汽管线5。
[0047]
在本发明一优选的实施方案中，上述撤热剂为水，通过循环水补充线7进入反应器汽包2。
[0048]
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
[0049]
对比例
[0050]
如图1所示，该装置为现有技术中的原eoeg系统，管壳式反应器壳侧和汽包相连，反应器类似一个热虹吸换热器。反应器在催化剂作用下反应放出的大量热，通过汽包内凝结水汽化撤走。汽包内的压力由出口控制阀控制，调节出口控制阀的压力从而控制反应器的温度。
[0051]
在该控制原理的基础下，反应器稳定运行后，汽包产生的蒸汽压力在一个催化剂生命周期内从2.4mpag逐步升高到7.0mpag，这一过程将浪费大量的能量。
[0052]
实施例1
[0053]
本实施例采用如图2所示的装置提供种综合利用反应器汽包所产蒸汽的方法，其中，进反应器配比物料如下：乙烯约占48.69wt％，氧气约占8.29wt％，甲烷约占30.41wt％，氩气约占7.15wt％，其它组份(水、氮气、二氧化碳、乙烷等)约占5.46wt％，在温度186℃，压力1.72mpag的操作条件下通过进料线8进入反应器。在催化剂作用下，富含eo的产品气(280℃)从壳管式反应器底部进入下游装置。壳管式反应器产生的热量用于循环加热撤热剂，在反应器汽包2内产生压力为4.85mpag的高压蒸汽，对应的撤热剂温度为265℃。撤热线出料线汽化率5.1％，进入反应器汽包2后进行气液分离，液相通过撤热剂进料线11进入管壳式反应器撤热管循环撤热；排出的气相蒸汽26％通过旁路调节减压到2.5mpag中压蒸汽，进入系统管网。其余蒸汽经抽提喷射器17压力降低，从而对低压蒸汽进行抽提，低压蒸汽压力0.2mpag，温度135℃。抽提后的蒸汽压力稳定在2.5mpag中压蒸汽与旁路中压蒸汽合并进入蒸汽管网。
[0054]
实施例2
[0055]
本实施例采用如图2所示的装置提供种综合利用反应器汽包所产蒸汽的方法，其中，进反应器配比物料如下：乙烯约占43.49wt％，氧气约占10.27wt％，甲烷约占32.71wt％，氩气约占9.44wt％，其它组份(水、氮气、二氧化碳、乙烷等)约占4.09wt％，在温度183℃，压力1.66mpag的操作条件下通过进料线8进入反应器。在催化剂作用下，富含eo的产品气(250℃)从壳管式反应器底部进入下游装置。壳管式反应器产生的热量用于循环加热撤热剂，在反应器汽包2内产生压力为3.95mpag的高压蒸汽，对应的撤热剂温度为250℃。撤热线出料线汽化率4.2％，进入反应器汽包2后进行气液分离，液相通过撤热剂进料线11进入管壳式反应器撤热管循环撤热；排出的气相蒸汽20％通过旁路调节减压到2.5mpag中压蒸汽，进入系统管网。其余蒸汽经抽提喷射器17压力降低，从而对低压蒸汽进行抽提，低压蒸汽压力0.2mpag，温度135℃。抽提后的蒸汽压力稳定在2.5mpag中压蒸汽与旁路中压蒸
汽合并进入蒸汽管网。
[0056]
对比例1采用无抽提喷射器的系统，高压蒸汽直接减压变成中压蒸汽，高能级能源浪费，不利于节能环保及降低能耗。现有80万吨/年反应器eoe(当量环氧乙烷)，如果按照实施例1的工况运行，反应器产气量约为110吨每小时，其中74％进入抽提喷射器系统，通过调整抽提气量优化系统，抽提效率按75％计算，每小时高压蒸汽抽提后多产生蒸汽量约为27吨，按照年操作时间8000小时，中压蒸汽按120元/吨计算，产生利润2592万元整。
[0057]
因此，本发明提供的方法对反应器汽包所产生的蒸汽进行综合利用，有利于节能降耗，降低装置的运行成本。
[0058]
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。