一种丙烷脱氢装置余热回收发电系统及方法与流程

本发明涉及一种丙烷脱氢装置余热回收发电方法及系统。

背景技术：

1、丙烯是一种重要的有机化工原料，具有应用广泛、市场需求大等特点。近年来，随着化工、制造业等各个行业的迅速发展，丙烯的需求量持续上升。随着丙烯生产技术的发展以及生产装置的投产，丙烯产能增长迅速。相比于传统石油化工、煤化工的丙烯生产技术，丙烷脱氢工艺具有项目投资少、产品收率高、生产成本低、原料来源广、环境友好等优势，已作为目前备受青睐的丙烯合成工艺。

2、目前市场占有率较高的丙烷脱氢工艺装置中，装置内的多处低温余热存在热量回收效率低、能量浪费严重的情况。例如，丙烷脱氢装置中反应器抽真空乏气及反应器再生空气尾气，在现有装置中经废热锅炉后直接去往废气排放系统，未进行任何低温余热回收与利用；产品气压缩机段间多股工艺气，仅对部分段间工艺气采用温水系统进行热量回收，而未对低温热量实现全面回收与有效利用。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能对低温余热进行有效回收、提高能量利用率的丙烷脱氢装置余热回收发电方法及系统。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

3、一种丙烷脱氢装置余热回收发电方法，包括以下步骤：

4、(1)采用温水系统进行第一步余热回收，以温水为介质，采用至少两台换热器对丙烷脱氢装置中多处中低温余热进行换热，将温水进行加热，同时冷却装置中的工艺介质；

5、(2)加热后的温水经温水罐并由温水泵加压送入温水冷却器，经冷却后返回至换热器中实现整个温水系统的闭路循环；

6、(3)所述温水冷却器同时作为有机朗肯循环系统中的蒸发器，有机工质在该设备中以温水为热源进行汽化过热，随后进入膨胀机进行膨胀发电，减压后的有机工质乏气经冷凝器冷凝后送入分离罐，随后经有机工质经循环泵加压后进入温水冷却器，实现了整个有机朗肯循环系统的闭路运行。

7、优选地，所述的温水系统中温水工质操作条件为操作温度60℃～130℃，操作压0.1～2.0mpag。所述的温水系统以温水为工艺介质来稳定回收丙烷脱氢装置中的低温余热，所述温水系统中的操作设备包括换热器、温水罐、温水泵、温水冷却器。

8、优选地，所述的温水系统中装置内多股低温余热工艺介质入口操作温度为100～180℃，出口操作温度为70～100℃。

9、优选地，所述的有机朗肯循环系统以有机物为工艺介质，包括有相互连接以构成发电系统的温水冷却器、膨胀机、发电机、冷凝器、分离罐、循环泵。

10、优选地，所述的有机朗肯循环系统采用的工艺介质为r245fa、r134a、r600a、异戊烷、正戊烷中的一种或多种。

11、优选地，所述的冷凝器热侧冷凝操作温度为-5～50℃，冷侧操作介质包括冷却水、冷水、氨水、丙烯；

12、所述的换热器型式选自板式换热器、高效换热器。

13、优选地，所述的换热器为5台且并联连接，其中，第一台换热器的热源采用产品气压缩机一段出口产品气、第二台换热器的热源采用产品气压缩机二段出口产品气、第三台换热器的热源采用产品气压缩机三段出口产品气，流量均为190～232t/h，操作温度为100～130℃；第四台换热器的热源采用经热量回收后的反应器再生空气尾气，烟气流量为800～1000t/h，操作温度为100～180℃；第五台换热器的热源采用回收完高温热量后的反应器抽真空乏气低温段，流量为28～34t/h，操作温度为100～180℃。

14、一种丙烷脱氢装置余热回收发电系统，包括：

15、发电机，连接膨胀机，用于膨胀发电；

16、冷凝器，连接于所述膨胀机的下游，用于接收经膨胀机后的乏气并对其进行冷凝处理；

17、分离罐，连接于所述冷凝器的下游，用于对流体进行分离并供分离的液相输往下游；

18、温水罐，存储有用于回收热量后的水；

19、换热器，与所述温水罐相连接，包括有分别对不同气体进行热量回收用以加热温水罐中的水的至少两组；以及

20、温水冷却器，设置有与温水罐的输出口相连接的第一输入口、与换热器入口相连接的第一输出口，还设置有与分离罐的输出口相连接的第二输入口、与膨胀机相连接的第二输出口，用于利用温水罐输出热水的热量对发电用操作工质进行气化、同时对循环进入换热器中的水进行降温。

21、优选地，所述的换热器包括相互并联的第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器，各换热器的入口分别与温水冷却器的第一输出口相连接；

22、所述的温水冷却器包括有多组相互并联的冷却器。

23、优选地，所述温水罐的输出口与温水冷却器的第一输入口之间设置有用于提供送水动力的温水泵；

24、所述分离罐的输出口与温水冷却器的第二输入口之间设置有用于提供操作工质输送动力的循环泵。

25、与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明结合温水系统与有机朗肯循环系统形成闭环的发电系统，回收丙烷脱氢装置中的多股低温余热并对其进行利用，在保证工艺设计要求的同时，具有回收蒸汽凝液、减少装置废气排放、提高过程能量回收率及利用效率、安全性高、工艺运行稳定等优点；多股低温余热主要包括丙烷脱氢装置中反应器抽真空乏气低温段、反应器再生空气尾气及产品气压缩机段间多股工艺气，本发明对能量的回收更为有效、广泛，可显著降低循环水的消耗量及减少尾气排放量，节能减排，经济环保。

技术特征：

1.一种丙烷脱氢装置余热回收发电方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的丙烷脱氢装置余热回收发电方法，其特征在于：所述的温水系统中温水工质操作条件为操作温度60℃～130℃，操作压0.1～2.0mpag。

3.根据权利要求2所述的丙烷脱氢装置余热回收发电方法，其特征在于：所述的温水系统中装置内多股低温余热工艺介质入口操作温度为100～180℃，出口操作温度为70～100℃。

4.根据权利要求1所述的丙烷脱氢装置余热回收发电方法，其特征在于：所述的有机朗肯循环系统以有机物为工艺介质，包括有相互连接以构成发电系统的温水冷却器(e-106)、膨胀机(t-201)、发电机(x-201)、冷凝器(e-201)、分离罐(v-201)、循环泵(p-201)。

5.根据权利要求4所述的丙烷脱氢装置余热回收发电方法，其特征在于：所述的有机朗肯循环系统采用的工艺介质为r245fa、r134a、r600a、异戊烷、正戊烷中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的丙烷脱氢装置余热回收发电方法，其特征在于：所述的冷凝器(e-201)热侧冷凝操作温度为-5～50℃，冷侧操作介质包括冷却水、冷水、氨水、丙烯等；

7.根据权利要求1～6中任一项所述的丙烷脱氢装置余热回收发电方法，其特征在于：所述的换热器为5台且并联连接，其中，第一台换热器的热源采用产品气压缩机一段出口产品气、第二台换热器的热源采用产品气压缩机二段出口产品气、第三台换热器的热源采用产品气压缩机三段出口产品气，流量均为190～232t/h，操作温度为100～130℃；第四台换热器的热源采用经热量回收后的反应器再生空气尾气，烟气流量为800～1000t/h，操作温度为100～180℃；第五台换热器的热源采用回收完高温热量后的反应器抽真空乏气低温段，流量为28～34t/h，操作温度为100～180℃。

8.一种丙烷脱氢装置余热回收发电系统，其特征在于包括：

9.根据权利要求8所述的丙烷脱氢装置余热回收发电方法，其特征在于：所述的换热器包括相互并联的第一换热器(e-101)、第二换热器(e-102)、第三换热器(e-103)、第四换热器(e-104)、第五换热器(e-105)，各换热器的入口分别与温水冷却器(e-106)的第一输出口相连接；

10.根据权利要求8所述的丙烷脱氢装置余热回收发电方法，其特征在于：所述温水罐(v-101)的输出口与温水冷却器的第一输入口之间设置有用于提供送水动力的温水泵(p-101)；

技术总结本发明涉及一种丙烷脱氢装置余热回收发电方法及系统，本发明结合温水系统与有机朗肯循环系统形成闭环的发电系统，回收丙烷脱氢装置中的多股低温余热并对其进行利用，在保证工艺设计要求的同时，具有回收蒸汽凝液、减少装置废气排放、提高过程能量回收率及利用效率的优点；多股低温余热主要包括丙烷脱氢装置中反应器抽真空乏气低温段、反应器再生空气尾气及产品气压缩机段间多股工艺气，本发明对能量的回收更为有效、广泛，可显著降低循环水的消耗量及减少尾气排放量，节能减排，经济环保。技术研发人员：高海见,严诚磊,张启云,王珍,陈吉超,张思嘉受保护的技术使用者：中石化宁波工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13