一种天然气转化装置工艺凝液回收利用系统及方法

摘要

本发明提供了一种天然气转化装置工艺凝液回收利用系统及方法，转化反应器连接转化废热锅炉，转化废热锅炉另一端连接转化气热回收装置，转化气热回收装置一端连接冷凝液泵，所述冷凝液泵另一端通过第一管路连接饱和塔塔顶工艺冷凝液第一入口，饱和塔塔底工艺冷凝液出口连接再沸器加热入口，再沸器工艺蒸汽出口连接饱和塔塔底工艺蒸汽入口，再沸器工艺冷凝液出口连接塔底冷凝液泵，所述塔底冷凝液泵另一端连接饱和塔塔顶工艺冷凝液第二入口；饱和塔塔顶饱和工艺气出口连接转化反应器。本发明所述的一种天然气转化装置工艺凝液回收利用系统及方法，以在充分回收有效气的同时，净化和回收利用工艺凝液，真正实现整个装置的绿色循环和节能减排。

说明书

技术领域

本发明属于一种工艺凝液回收利用领域，尤其是涉及一种天然气转化冷凝液的回收利用。

背景技术

天然气转化是天然气合成氨、天然气制氢和天然气制甲醇装置的重要组成单元，天然气转化主要反应方程式如下：CH₄+H₂O＝3H₂+CO

因此，天然气转化反应的原料中除了甲烷外，水蒸气也是必要的反应原料，而且为了提高甲烷的转化率，传统的天然气大化肥工艺中，转化反应器中的水蒸气和甲烷的摩尔比为3:1，远远高于反应所需的水蒸气量，因此会产生大量的工艺冷凝液，无法对转化冷凝液进行有效的回收和利用，往往会造成整个工厂的高能耗和高水耗，在国家提倡节能减排的大背景下，开发一种经济、节能和环保的转化工艺凝液回收工艺意义重大。目前采用的方式是利用汽提式来对工艺冷凝液进行回收，用蒸汽与工艺冷凝液进行接触后传质传热，处理后的工艺冷凝液再作为锅炉给水补水进行回收利用，该工艺存在许多问题，无法保证汽提后的工艺冷凝液可以达到锅炉给水补水的水质要求，若天然气中含有重烃等组分，沸点较高，会跟随工艺冷凝液进入锅炉给水系统，对整个系统造成污染。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种天然气转化装置工艺凝液回收利用系统及方法，以在充分回收有效气的同时，净化和回收利用工艺凝液，真正实现整个装置的绿色循环和节能减排。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种天然气转化装置工艺凝液回收利用系统，包括转化反应器、转化废热锅炉、冷凝液泵、再沸器和饱和塔；

所述转化反应器连接转化废热锅炉冷却入口，转化废热锅炉冷却出口连接转化气热回收装置，所述转化气热回收装置一端连接转化气下游装置；所述转化气热回收装置另一端连接冷凝液泵，所述冷凝液泵另一端通过第一管路连接饱和塔塔顶工艺冷凝液第一入口，饱和塔塔底工艺冷凝液出口连接再沸器加热入口，再沸器工艺蒸汽出口连接饱和塔塔底工艺蒸汽入口，再沸器工艺冷凝液出口连接塔底冷凝液泵，所述塔底冷凝液泵另一端连接饱和塔塔顶工艺冷凝液第二入口；饱和塔塔顶饱和工艺气出口连接转化反应器；所述饱和塔塔底设置预热天然气入口。

转化废热锅炉加热出口与再沸器冷却入口相连，再沸器冷却出口与转化废热锅炉加热入口通过第二管路相连。

进一步，所述第一管路上设置热交换器；热交换器加热入口与热交换器加热出口分别连接所述冷凝液泵和饱和塔塔顶工艺冷凝液第一入口。

进一步，所述第二管路上设置所述热交换器和锅炉给水泵；热交换器冷却入口和热交换器冷却出口分别连接所述再沸器冷却出口和锅炉给水泵，所述锅炉给水泵另一端连接所述转化废热锅炉加热入口。

进一步，所述转化废热锅炉加热出口与转化反应器相连。

进一步，所述再沸器工艺凝液侧设置排污出口。

本发明还提供一种使用所述的一种天然气转化装置工艺凝液回收利用系统进行回收的方法，包括以下步骤：

(1)来自转化反应器的转化气通过转化废热锅炉进行冷却，转化气再经转化气热回收装置，成为两股，一股为转化气进入转化气下游装置，另一股冷却为工艺冷凝液，经冷凝液泵加压，加压后的工艺冷凝液进入饱和塔塔顶；

(2)从饱和塔塔底工艺冷凝液出口排出的工艺冷凝液，进入再沸器进行加热，工艺冷凝液变为两部分，一部分变为工艺蒸汽进入饱和塔塔底工艺蒸汽进口，一部分仍为工艺冷凝液经过塔底冷凝液泵进入饱和塔塔顶工艺冷凝液第二入口；

(3)预热天然气从预热天然气入口进入饱和塔；

(4)饱和工艺气从塔顶排出进入转化反应器。

优选的，从转化废热锅炉中产生的副产中压蒸汽一部分排入转化反应器，一部分进入再沸器。

优选的，加压后的工艺冷凝液进入热交换器进行预热。

优选的，经冷凝液泵加压后，工艺冷凝液压力饱和塔塔内压力。

优选的，从预热天然气入口进入饱和塔的预热天然气的温度为250℃-380℃。

相对于现有技术，本发明所述的一种天然气转化装置工艺凝液回收利用系统及发明具有以下优势：

饱和塔塔底设置再沸器，为饱和塔提供热源，避免工艺凝液与蒸汽接触带来的污染问题；

转化废热锅炉加热出口与转化反应器进口相连，可根据不同转化工艺的需要补充反应所需的蒸汽；

从塔顶排出的饱和工艺气作为转化反应的原料直接送入转化装置，可以充分回收工艺冷凝液中CO和H₂等有效气，提高产品收率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种天然气转化装置工艺凝液利用系统示意图。

附图标记说明：

1-转化反应器；2-转化废热锅炉；3-冷凝液泵；4-再沸器；5-饱和塔；6-热交换器；7-锅炉给水泵；8-塔底冷凝液泵；9-第一管路；10-第二管路；11-转化气热回收装置；12-转化气下游装置；13-预热天然气；14-副产中压蒸汽；21-转化废热锅炉冷却入口；22-转化废热锅炉冷却出口；23-转化废热锅炉加热入口；24-转化废热锅炉加热出口；41-再沸器加热入口；42-再沸器工艺蒸汽出口；43-再沸器工艺冷凝液出口；44-再沸器冷却入口；45-再沸器冷却出口；46-排污出口；51-工艺冷凝液第一入口；52-工艺冷凝液出口；53-工艺蒸汽入口；54-工艺冷凝液第二入口；55-饱和工艺气出口；56-预热天然气入口；61-热交换器冷却入口；62-热交换器冷却出口；63-热交换器加热入口；64-热交换器加热出口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1，本发明提出一种天然气转化装置工艺凝液回收利用系统，包括转化反应器1、转化废热锅炉2、冷凝液泵3、再沸器4和饱和塔5；

所述转化反应器1连接转化废热锅炉冷却入口21，转化废热锅炉冷却出口22连接转化气热回收装置11，所述转化气热回收装置11一端连接转化气下游装置12，所述转化气热回收装置11另一端连接冷凝液泵3，所述冷凝液泵3另一端通过第一管路9连接饱和塔5塔顶工艺冷凝液第一入口51，饱和塔5塔底工艺冷凝液出口52连接再沸器加热入口41，再沸器工艺蒸汽出口42连接饱和塔5塔底工艺蒸汽入口53，再沸器工艺冷凝液出口43连接塔底冷凝液泵8，所述塔底冷凝液泵8另一端连接饱和塔5塔顶工艺冷凝液第二入口54；饱和塔5塔顶饱和工艺气出口55连接转化反应器1；饱和塔5塔底设置预热天然气入口56；

转化废热锅炉加热出口24与再沸器冷却入口44相连，再沸器冷却出口45与转化废热锅炉加热入口23通过第二管路10相连，所述转化废热锅炉加热出口24与转化反应器1相连。

实施例1

利用如上所述的一种天然气转化装置工艺凝液回收利用系统进行回收的方法，包括以下步骤：

(1)来自转化反应器1的1100℃转化气通过转化废热锅炉2进行冷却，副产中压蒸汽温度可加热至280℃，冷却后的转化气再经转化气热回收装置11冷却换热，一部分转化气进入转化气下游装置12，另一部分冷却至100℃成为工艺冷凝液，其中各组分摩尔百分比为0.01％CO，0.02％CO₂，0.02％H₂，0.04％CH₄，经冷凝液泵3加压，加压至30barg后的工艺冷凝液进入饱和塔5塔顶；

(2)从饱和塔5塔底工艺冷凝液出口52排出的工艺冷凝液，进入再沸器4进行加热，工艺冷凝液分为两部分，一部分成为的工艺蒸汽进入饱和塔5塔底工艺蒸汽入口53，一部分仍为工艺冷凝液经过塔底冷凝液泵8加压至进入饱和塔5塔顶工艺冷凝液第二入口54；

(3)380℃的预热天然气从预热天然气入口56进入饱和塔5，饱和工艺气温度降至270℃；

(4)饱和工艺气270℃从塔顶排出进入转化反应器1。

实施例2

利用如上所述的一种天然气转化装置工艺凝液回收利用系统进行回收的方法，包括以下步骤：

(1)来自转化反应器1的850℃转化气通过转化废热锅炉2进行冷却，副产中压蒸汽温度升高至226℃，冷却后的转化气再经转化气热回收装置11冷却换热，一部分转化气进入转化气下游装置12，另一部分冷却至100℃成为工艺冷凝液，其中各组分摩尔百分比为0.01％CO，0.02％CO₂，0.02％H₂，0.04％CH₄，经冷凝液泵3加压，加压至26barg后的工艺冷凝液进入饱和塔5塔顶；

(2)从饱和塔5塔底工艺冷凝液出口52排出的工艺冷凝液，进入再沸器4进行加热，工艺冷凝液分为两部分，一部分成为的工艺蒸汽进入饱和塔5塔底工艺蒸汽入口53，一部分仍为工艺冷凝液经过塔底冷凝液泵8加压至进入饱和塔5塔顶工艺冷凝液第二入口54；

(3)250℃的预热天然气从预热天然气入口56进入饱和塔5，饱和工艺气温度降至220℃；

(4)饱和工艺气220℃从塔顶排出进入转化反应器1。

实施例3

利用如上所述的一种天然气转化装置工艺凝液回收利用系统进行回收的方法，包括以下步骤：

(1)来自转化反应器1的1000℃转化气通过转化废热锅炉2进行冷却，副产中压蒸汽温度升高至250℃，冷却后的转化气再经转化气热回收装置11冷却换热，一部分转化气进入转化气下游装置12，另一部分冷却至100℃成为工艺冷凝液，其中各组分摩尔百分比为0.01％CO，0.02％CO₂，0.02％H₂，0.04％CH₄，经冷凝液泵3加压，加压至29barg后的工艺冷凝液进入饱和塔5塔顶；

(2)从饱和塔5塔底工艺冷凝液出口52排出的工艺冷凝液，进入再沸器4进行加热，工艺冷凝液分为两部分，一部分成为的工艺蒸汽进入饱和塔5塔底工艺蒸汽入口53，一部分仍为工艺冷凝液经过塔底冷凝液泵8加压至进入饱和塔5塔顶工艺冷凝液第二入口54；

(3)320℃的预热天然气从预热天然气入口56进入饱和塔5，饱和工艺气温度降至250℃；

(4)饱和工艺气250℃从塔顶排出进入转化反应器1。

该实施例中采用的一种天然气转化装置工艺凝液回收利用系统及方法，在净化和回收利用工艺凝液的同时，充分地回收有效气，真正实现了整个装置的绿色循环和节能减排。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。