用于丙烯腈生產(chǎn)工藝投料段的能量回收系統(tǒng)以及回收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及丙烯氨氧化法生產(chǎn)丙烯腈工藝的能量回收利用領(lǐng)域，特別涉及一種用于丙烯腈生產(chǎn)工藝投料段的能量回收系統(tǒng)以及回收方法。
【背景技術(shù)】
[0002]丙烯腈是一種重要的化工原料，在合成纖維、合成橡膠、塑料等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]丙烯腈的生產(chǎn)方法有:氯乙醇-氰化鈉法、乙炔法、丙烯氨氧化法。丙烯氨氧化法具有原料便宜易得，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，目前世界上超過95%的丙烯腈生產(chǎn)采用丙烯氨氧化法。
[0004]目前國內(nèi)丙烯腈生產(chǎn)工藝均采用丙烯氨氧化法，液態(tài)丙烯和液氨分別從原料罐區(qū)的球罐經(jīng)工質(zhì)泵送入丙烯蒸發(fā)器和氨蒸發(fā)器中汽化后，進(jìn)入過熱器過熱到66°C左右后，送入流化床反應(yīng)器。
[0005]然而該工藝流程存在的主要問題為:原料工質(zhì)進(jìn)入流化床反應(yīng)器中的反應(yīng)壓力較低，而液態(tài)丙烯和液氨的儲(chǔ)存條件為常溫高壓，原料工質(zhì)經(jīng)過工質(zhì)泵壓力也會(huì)升高，液氨與液態(tài)丙烯在蒸發(fā)器中的汽化過程為減壓蒸發(fā)，這一過程會(huì)造成液態(tài)原料工質(zhì)冷能和壓力能的浪費(fèi)。
[0006]公開于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種用于丙烯腈生產(chǎn)工藝投料段的能量回收系統(tǒng)，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中造成液態(tài)原料工質(zhì)冷能和壓力能浪費(fèi)的缺點(diǎn)。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于丙烯腈生產(chǎn)工藝投料段的能量回收系統(tǒng)，包括:儲(chǔ)罐、第一工質(zhì)泵、冷凝蒸發(fā)器、原料工質(zhì)膨脹機(jī)、過熱器、反應(yīng)器、第二工質(zhì)泵、膨脹閥、蒸發(fā)器、發(fā)生器、噴射器以及循環(huán)工質(zhì)膨脹機(jī)；所述儲(chǔ)罐、所述第一工質(zhì)泵、所述冷凝蒸發(fā)器、所述原料工質(zhì)膨脹機(jī)、所述過熱器以及所述反應(yīng)器依次連接；所述冷凝蒸發(fā)器的液相出口、所述第二工質(zhì)泵、所述膨脹閥、所述蒸發(fā)器以及所述噴射器的引射入口依次連接；所述第二工質(zhì)泵、所述發(fā)生器、所述噴射器以及所述冷凝蒸發(fā)器的氣相入口依次連接；所述發(fā)生器、所述循環(huán)工質(zhì)膨脹機(jī)以及所述冷凝蒸發(fā)器的氣相入口依次連接。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述儲(chǔ)罐為球罐。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述原料工質(zhì)膨脹機(jī)為渦旋膨脹機(jī)或螺桿膨脹機(jī)。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述反應(yīng)器為流化床反應(yīng)器。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述膨脹閥為電子膨脹閥或熱力膨脹閥。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述循環(huán)工質(zhì)膨脹機(jī)為渦旋膨脹機(jī)或螺桿膨脹機(jī)。
[0014]上述技術(shù)方案中，所述噴射器為氣-氣噴射器。
[0015]本發(fā)明的另一目的在于提供一種采用上述能量回收系統(tǒng)的回收方法，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中造成液態(tài)原料工質(zhì)冷能和壓力能浪費(fèi)的缺點(diǎn)。
[0016]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種采用上述能量回收系統(tǒng)的回收方法，包括以下步驟:11)液態(tài)原料工質(zhì)自所述儲(chǔ)罐經(jīng)所述第一工質(zhì)泵送入所述冷凝蒸發(fā)器汽化形成氣態(tài)原料工質(zhì)；12)所述氣態(tài)原料工質(zhì)在所述冷凝蒸發(fā)器定壓蒸發(fā)后進(jìn)入所述原料工質(zhì)膨脹機(jī)膨脹做功；13)做功后的所述氣態(tài)原料工質(zhì)進(jìn)入所述過熱器過熱后進(jìn)入所述反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。
[0017]本發(fā)明的再一目的在于提供一種采用上述能量回收系統(tǒng)的回收方法，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中造成液態(tài)原料工質(zhì)冷能和壓力能浪費(fèi)的缺點(diǎn)。
[0018]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種采用上述能量回收系統(tǒng)的回收方法，包括以下步驟:21)液態(tài)循環(huán)工質(zhì)自所述冷凝蒸發(fā)器出來后進(jìn)入所述第二工質(zhì)泵；22)從所述第二工質(zhì)泵出來的液態(tài)循環(huán)工質(zhì)分為兩路，一路經(jīng)所述膨脹閥節(jié)流降壓后進(jìn)入所述蒸發(fā)器汽化吸熱，吸熱后形成第一氣態(tài)循環(huán)工質(zhì)并作為引射氣體進(jìn)入所述噴射器待壓縮，另一路進(jìn)入所述發(fā)生器汽化形成第二氣態(tài)循環(huán)工質(zhì)；33)從所述發(fā)生器出來的所述第二氣態(tài)循環(huán)工質(zhì)分為兩路，一路作為高壓工作流體進(jìn)入所述噴射器壓縮來自所述蒸發(fā)器的引射氣體并混合，另一路進(jìn)入所述循環(huán)工質(zhì)膨脹機(jī)膨脹做功；34)經(jīng)所述噴射器和所述循環(huán)工質(zhì)膨脹機(jī)后的氣態(tài)循環(huán)工質(zhì)回到所述冷凝蒸發(fā)器被冷凝成液態(tài)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0020]1、本發(fā)明將傳統(tǒng)的減壓蒸發(fā)器改為冷凝蒸發(fā)器，增加了一套冷能回收系統(tǒng)(主要包括發(fā)生器、噴射器、循環(huán)工質(zhì)膨脹機(jī)、第二工質(zhì)泵、膨脹閥、蒸發(fā)器)，與傳統(tǒng)工藝流程相比可充分回收利用原料工質(zhì)的冷能，用于制冷，同時(shí)循環(huán)工質(zhì)膨脹機(jī)回收的機(jī)械能能夠用于做功發(fā)電。
[0021]2、與傳統(tǒng)工藝流程中在減壓蒸發(fā)器中減壓蒸發(fā)相比，本發(fā)明在冷凝蒸發(fā)器中定壓蒸發(fā)，可用能損失小。
[0022]3、與傳統(tǒng)工藝流程相比，本發(fā)明在冷凝蒸發(fā)器之后增加了原料工質(zhì)膨脹機(jī)，可回收利用原料工質(zhì)的壓力能，進(jìn)一步提高能量回收利用率。
【附圖說明】
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明的能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是根據(jù)本發(fā)明的回收原料工質(zhì)壓力能的方法流程圖。
[0025]圖3是根據(jù)本發(fā)明的回收原料工質(zhì)冷能的方法流程圖。
[0026]圖4是根據(jù)本發(fā)明的原料工質(zhì)的T-S圖。
[0027]圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中循環(huán)工質(zhì)的T-S圖。
[0028]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中循環(huán)工質(zhì)的T-S圖。
[0029]圖4-6中的Ttl指的是環(huán)境溫度。
[0030]主要附圖標(biāo)記說明:
[0031]1-儲(chǔ)罐，2-第一工質(zhì)泵，3-冷凝蒸發(fā)器，4-原料工質(zhì)膨脹機(jī)，5-過熱器，6_反應(yīng)器，7-第二工質(zhì)泵，8-膨脹閥，9-蒸發(fā)器，10-發(fā)生器，11-噴射器，12-循環(huán)工質(zhì)膨脹機(jī)，13-熱源，14-冷源。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0033]除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其他元件或其他組成部分。
[0034]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的一種用于丙烯腈生產(chǎn)工藝投料段的能量回收系統(tǒng)，包括:儲(chǔ)罐1、第一工質(zhì)泵2、冷凝蒸發(fā)器3、原料工質(zhì)膨脹機(jī)4、過熱器5、反應(yīng)器
6、第二工質(zhì)泵7、膨脹閥8、蒸發(fā)器9、發(fā)生器10、噴射器11以及循環(huán)工質(zhì)膨脹機(jī)12 ;儲(chǔ)罐1、第一工質(zhì)泵2、冷凝蒸發(fā)器3、原料工質(zhì)膨脹機(jī)4、過熱器5以及反應(yīng)器6依次連接；冷凝蒸發(fā)器3的液相出口、第二工質(zhì)泵7、膨脹閥12、蒸發(fā)器9以及噴射器11的引射入口依次連接；第二工質(zhì)泵7、發(fā)生器10、噴射器11以及冷凝蒸發(fā)器3的氣相入口依次連接；發(fā)生器10、循環(huán)工質(zhì)膨脹機(jī)12以及冷凝蒸發(fā)器3的氣相入口依次連接。
[0035]在該實(shí)施例中，儲(chǔ)罐I為球罐，用于儲(chǔ)存液態(tài)原料工質(zhì)，優(yōu)選采用為常溫壓力儲(chǔ)存。第一工質(zhì)泵2用于將儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中的液態(tài)原料工質(zhì)升壓并送入冷凝蒸發(fā)器。冷凝蒸發(fā)器3用于使來自儲(chǔ)罐的液態(tài)原料工質(zhì)汽化并液化來自噴射器與膨脹機(jī)中的氣態(tài)循環(huán)工質(zhì)。原料工質(zhì)膨脹機(jī)4為渦旋膨脹機(jī)或螺桿膨脹機(jī)，用于回收氣態(tài)原料工質(zhì)的壓力能。過熱器5用于將氣態(tài)原料工質(zhì)預(yù)熱到66°C左右。反應(yīng)器6為流化床反應(yīng)器，作為丙烯、氨與氧氣反應(yīng)生成丙烯腈的裝置。第二工質(zhì)泵7用于輸送流體，將來自冷凝蒸發(fā)器的低溫液體分別送入發(fā)生器與蒸發(fā)器。膨脹閥8為電子膨脹閥或熱力膨脹閥，是一種節(jié)流機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)液態(tài)循環(huán)工質(zhì)的節(jié)流降壓膨脹過程并調(diào)節(jié)循環(huán)工質(zhì)的流量。蒸發(fā)器9用于使低溫低壓的液態(tài)循環(huán)工質(zhì)通過蒸發(fā)器時(shí)汽化，向低溫冷源14吸熱達(dá)到制冷目的。發(fā)生器10的作用是利用熱源13的工業(yè)余(廢)熱使液態(tài)循環(huán)工質(zhì)汽化并產(chǎn)生一定的過熱度。噴射器11為氣-氣噴射器，作用是利用來自發(fā)生器的高溫高壓氣體將來自蒸發(fā)器的低溫低壓氣態(tài)循環(huán)工質(zhì)壓縮，相當(dāng)于壓縮機(jī)。循環(huán)工質(zhì)膨脹機(jī)12為渦旋膨脹機(jī)或螺桿膨脹機(jī)，作用為產(chǎn)生機(jī)械能用于發(fā)電或其他用途。
[0036]為使更了解本發(fā)明實(shí)施例，下面對(duì)利用該實(shí)施例中的能量回收系統(tǒng)的方法進(jìn)行詳細(xì)闡述，其中，該方法大概分為兩部分，第一部分為在液態(tài)原料工質(zhì)進(jìn)行定壓蒸發(fā)后回收壓力能，第二部分為將液態(tài)原料工質(zhì)的冷能回收后用于制冷和產(chǎn)生機(jī)械能；
[0037]如2圖所示，為液態(tài)原料工質(zhì)進(jìn)行定壓蒸發(fā)后回收壓力能，包括以下步驟:
[0038]步驟SlOO:液態(tài)原料工質(zhì)自儲(chǔ)罐I經(jīng)第一工質(zhì)泵2送入冷凝蒸發(fā)器3汽化形成氣態(tài)原料工質(zhì)；
[0039]步驟S102:氣態(tài)原料工質(zhì)在冷凝蒸發(fā)器3定壓蒸發(fā)后進(jìn)入原料工質(zhì)膨脹機(jī)4膨脹做功；
[0040]在該步驟中，原料工質(zhì)膨脹機(jī)4膨脹做功后產(chǎn)