專利名稱：一種分子篩純化系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于甲烷分離裝置前端凈化單元技術領域，具體涉及一種分子篩純化系統。
背景技術：
甲烷分離裝置是用深冷分離技術分離出原料氣中的CO、CH4，分子篩純化系統是甲烷分離裝置的前端凈化單元，其作用是吸附原料氣中的h20、CO2, CH3OH等微量雜質，避免這些雜質在下游深冷分離單元設備中結冰，從而保證后續設備安全、長期、可靠運行。分子篩具有高壓低溫易吸附、低壓高溫易脫附的特性，達到吸附飽和的分子篩需要用純凈的高溫低壓氮氣進行再生。原有分子篩純化系統設計如圖I所示包括兩個分子篩罐A、B、兩個分子篩罐再生·壓閥6、兩個原料煤氣進氣閥7，其中，兩個分子篩罐A、B并排設置，兩個分子篩罐再生氮氣控制閥I串聯，兩個凈煤氣外遠控制閥2串聯，串聯后的分子篩罐再生氮氣控制閥I、凈煤氣外遠控制閥2與均壓閥3并聯在兩個分子篩罐A、B頂部，兩個泄壓閥4串聯，兩個放空閥5串聯，充壓閥6與原料煤氣進氣閥7—配一先并聯再串聯，串聯后的泄壓閥4、放空閥5與先并聯再串聯的充壓閥6、原料煤氣進氣閥7并聯在兩個分子篩罐A、B底部，充壓閥6與原料煤氣進氣閥7—配一先并聯再串聯的串聯處設有原料煤氣來自凈化車間管線D，兩個凈煤氣外遠控制閥2串聯的串聯處設有凈煤氣去甲烷分離管線E，兩個分子篩罐再生氮氣控制閥I串聯的串聯處設有氮氣來自管網的管線F，氮氣來自管網的管線F上串聯設有再生氮氣蒸汽加熱器C與氮氣控制總閥10，同時氮氣來自管網的管線F上設有再生氮氣蒸汽加熱器旁通閥11，再生氮氣蒸汽加熱器C連接有蒸汽來自管網的管線Q和凝結水去系統的管線L，蒸汽來自管網的管線Q上設有蒸汽去再生氮氣蒸汽加熱器閥9，凝結水去系統的管線L上設有蒸汽冷凝液回收閥8，在兩個泄壓閥4串聯的串聯處設有泄壓去煤氣火炬管線H，兩個放空閥5串聯的串聯處設有氮氣放空/回收管線G，上述分子篩罐再生氮氣控制閥I、凈煤氣外遠控制閥2、均壓閥3、泄壓閥4、放空閥5、充壓閥6、原料煤氣進氣閥7、蒸汽冷凝液回收閥8、蒸汽去再生氮氣蒸汽加熱器閥9、氮氣控制總閥10、再生氮氣蒸汽加熱器旁通閥均11分別與控制系統連接。該項目分子篩純化系統包含兩個同樣的分子篩罐，裝填相同數量的吸附劑進行交替工作，一個分子篩罐工作，當分子篩的吸附能力達到飽和時，控制系統自動切換吸附器進行吸附劑再生，吸附劑再生的介質為空分裝置生產并輸送到界區的氮氣。分子篩再生過程由幾個順次步驟組成，并保證其工作的連續性。每個吸附器運行的一個周期為16小時。分子篩純化系統由一套程序系統來控制閥門操作，控制系統可分為自動控制和手動控制兩種模式，操作人員隨時都可以選擇兩種操作模式的任何一種。在自動操作模式下，初始的每一步啟動都由具備相應條件(繼續時間、工藝條件、閥門打開/關閉信號)的控制系統執行，也就是說在自動控制系統運行時，一旦達到下一步所需的條件，程序開關就會自動切換到下一步(閥門開啟或關閉命令)的啟動操作需保持在下一步操作之前。吸附單元自動控制系統的主要步驟包括降壓、加熱活化、冷卻、加壓、加溫、平衡六個步驟。但在降壓、加壓、加溫和平衡四個步驟時，分子篩內部的氮氣流路處于關閉狀態。目前的分子篩純化系統中，如果將再生后的氮氣回收利用則存在下列問題第一，再生后的氮氣，由于壓力不穩定，在分子篩泄壓、均壓等階段氣體供應是不連續的，因此也無法滿足氮氣后續工段的連續供應；第二，若將再生后的氮氣用于低溫甲醇洗工段，再生后的氮氣由于溫度過高，無法滿足后續工段對溫度的要求。以上問題使得再生氮氣得不到回收利用，一般做放空處理。由于純凈的氮氣是由工業制取而來，成本較高，過多的放空再生氮氣會造成全廠的氮氣無法滿足用量需求，也會造成較多的能量損失和資源浪費，也不符合我國節能減排的環保要求。為減少資源及其能量的浪費，適應我國節能降耗、循環經濟的 要求，發明一種再生氮氣的回收利用技術是化工企業中亟待解決的技術難題，將創造良好的經濟與社會效益。
實用新型內容為解決現有分子篩純化系統中再生氮氣無法得到利用的現狀，本實用新型的目的在于提供一種實現再生氮氣的回收利用的分子篩純化系統。為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案如下一種分子篩純化系統，包括兩個分子篩罐A、B、兩個分子篩罐再生氮氣控制閥I、兩個凈煤氣外遠控制閥2、一個均壓閥3、兩個泄壓閥4、兩個放空閥5、兩個充壓閥6、兩個原料煤氣進氣閥7，其中，兩個分子篩罐A、B并排設置，兩個分子篩罐再生氮氣控制閥I串聯，兩個凈煤氣外遠控制閥2串聯，串聯后的分子篩罐再生氮氣控制閥I、凈煤氣外遠控制閥2與均壓閥3并聯在兩個分子篩罐A、B頂部，兩個泄壓閥4串聯，兩個放空閥5串聯，充壓閥6與原料煤氣進氣閥7 —配一先并聯再串聯，串聯后的泄壓閥4、放空閥5與先并聯再串聯的充壓閥6、原料煤氣進氣閥7并聯在兩個分子篩罐A、B底部，充壓閥6與原料煤氣進氣閥7一配一先并聯再串聯的串聯處設有原料煤氣來自凈化車間管線D，兩個凈煤氣外遠控制閥2串聯的串聯處設有凈煤氣去甲烷分離管線E，兩個分子篩罐再生氮氣控制閥I串聯的串聯處設有氮氣來自管網的管線F，氮氣來自管網的管線F上串聯設有再生氮氣蒸汽加熱器C與氮氣控制總閥10，同時氮氣來自管網的管線F上設有再生氮氣蒸汽加熱器旁通閥11，再生氮氣蒸汽加熱器C連接有蒸汽來自管網的管線Q和凝結水去系統的管線L，蒸汽來自管網的管線Q上設有蒸汽去再生氮氣蒸汽加熱器閥9，凝結水去系統的管線L上設有蒸汽冷凝液回收閥8，在兩個泄壓閥4串聯的串聯處設有泄壓去煤氣火炬管線H，兩個放空閥5串聯的串聯處設有氮氣放空/回收管線G，上述分子篩罐再生氮氣控制閥I、凈煤氣外遠控制閥2、均壓閥3、泄壓閥4、放空閥5、充壓閥6、原料煤氣進氣閥7、蒸汽冷凝液回收閥8、蒸汽去再生氮氣蒸汽加熱器閥9、氮氣控制總閥10、再生氮氣蒸汽加熱器旁通閥均11分別與控制系統連接，其改進之處在于在氮氣控制總閥10之前的氮氣來自管網的管線F上分支設有氮氣旁通管線M，氮氣旁通管線M上設有氮氣旁通閥13，在氮氣放空/回收管線G上設有再生氮氣出口冷卻裝置J，再生氮氣出口冷卻裝置J連接有循環水來自管網的管線K，蒸汽來自管網的管線Q在蒸汽去再生氮氣蒸汽加熱器閥9之前分支設有蒸汽去再生氮氣出口冷卻裝置的管線N，蒸汽去再生氮氣出口冷卻裝置的管線N上設有蒸汽去再生氮氣出口冷卻裝置控制閥12，從再生氮氣出口冷卻裝置J出來的的氮氣放空/回收管線G與氮氣旁通管線M匯合，并且蒸汽去再生氮氣出口冷卻裝置控制閥12、氮氣旁通閥13也分別與與控制系統連接。進一步，所述再生氮氣出口冷卻裝置J由水池及全浸于其內的盤管換熱器組成。本實用新型中控制系統為本領域常規技術。本實用新型內容通過以下方案實現再生氮氣的回收利用(1)針對第一個現有缺陷，在分子篩純化系統添加氮氣旁通管線，并把氮氣旁通閥開關控制程序添加到分子篩控制系統中，滿足再生氮氣為后續工段的連續供應；(2)針對第二個現有缺陷，在分子篩再生氮氣出口，添加再生氮氣出口冷卻裝置，待再生氮氣降溫后送到后續低溫甲醇洗工段。本實用新型內容將達到以下有益效果(I)投資小，設備占地面積小，改造方案實際可行；(2)降低了企業空分裝置的負荷壓力，為企業節約了氮氣成本；(3)實現了再生氮氣的回收利用，達到了全廠氮氣需求平衡；(4)減少了資源浪費和能量損耗，響應了國家節 能減排號召。
圖I為改造前分子篩純化系統示意圖；圖2為改造后分子篩純化系統示意圖。
具體實施方式
如圖2所示，一種分子篩純化系統，包括兩個分子篩罐A、B、兩個分子篩罐再生氮氣控制閥I、兩個凈煤氣外遠控制閥2、一個均壓閥3、兩個泄壓閥4、兩個放空閥5、兩個充壓閥6、兩個原料煤氣進氣閥7，其中，兩個分子篩罐A、B并排設置，兩個分子篩罐再生氮氣控制閥I串聯，兩個凈煤氣外遠控制閥2串聯，串聯后的分子篩罐再生氮氣控制閥I、凈煤氣外遠控制閥2與均壓閥3并聯在兩個分子篩罐A、B頂部，兩個泄壓閥4串聯，兩個放空閥5串聯，充壓閥6與原料煤氣進氣閥7 —配一先并聯再串聯，串聯后的泄壓閥4、放空閥5與先并聯再串聯的充壓閥6、原料煤氣進氣閥7并聯在兩個分子篩罐A、B底部，充壓閥6與原料煤氣進氣閥7—配一先并聯再串聯的串聯處設有原料煤氣來自凈化車間管線D，兩個凈煤氣外遠控制閥2串聯的串聯處設有凈煤氣去甲烷分離管線E，兩個分子篩罐再生氮氣控制閥I串聯的串聯處設有氮氣來自管網的管線F，氮氣來自管網的管線F上串聯設有再生氮氣蒸汽加熱器C與氮氣控制總閥10，同時氮氣來自管網的管線F上設有再生氮氣蒸汽加熱器旁通閥11，再生氮氣蒸汽加熱器C連接有蒸汽來自管網的管線Q和凝結水去系統的管線L，蒸汽來自管網的管線Q上設有蒸汽去再生氮氣蒸汽加熱器閥9，凝結水去系統的管線L上設有蒸汽冷凝液回收閥8，在兩個泄壓閥4串聯的串聯處設有泄壓去煤氣火炬管線H，兩個放空閥5串聯的串聯處設有氮氣放空/回收管線G，上述分子篩罐再生氮氣控制閥I、凈煤氣外遠控制閥2、均壓閥3、泄壓閥4、放空閥5、充壓閥6、原料煤氣進氣閥7、蒸汽冷凝液回收閥8、蒸汽去再生氮氣蒸汽加熱器閥9、氮氣控制總閥10、再生氮氣蒸汽加熱器旁通閥均11分別與控制系統連接，其改進之處在于在氮氣控制總閥10之前的氮氣來自管網的管線F上分支設有氮氣旁通管線M，氮氣旁通管線M上設有氮氣旁通閥13，在氮氣放空/回收管線G上設有再生氮氣出口冷卻裝置J，再生氮氣出口冷卻裝置J連接有循環水來自管網的管線K，蒸汽來自管網的管線Q在蒸汽去再生氮氣蒸汽加熱器閥9之前分支設有蒸汽去再生氮氣出口冷卻裝置的管線N，蒸汽去再生氮氣出口冷卻裝置的管線N上設有蒸汽去再生氮氣出口冷卻裝置控制閥12，從再生氮氣出口冷卻裝置J出來的的氮氣放空/回收管線G與氮氣旁通管線M匯合，并且蒸汽去再生氮氣出口冷卻裝置控制閥12、氮氣旁通閥13也分別與與控制系統連接。進一步，所述再生氮氣出口冷卻裝置J由水池及全浸于其內的盤管換熱器組成，盤管換熱器具體規格見下表
義口介質狀態 I入π溫度 j操作壓力 I出π溫度 I壓降I水溫
氣態I-64-24CTC |θ. 42Mpa |20/40°C |最大 200mbar |30°C按照本實用新型技術方案，在分子篩泄壓、均壓等階段，開啟分子篩純化系統氮氣
旁通閥13，直接將再生氮氣進入后續工段，滿足再生氮氣為后續工段的連續供應；在分子·
篩吸附其他階段，關閉該氮氣旁通閥13。再生氮氣出口冷卻裝置J設置在在分子篩純化系
統再生氮氣出口，在原有蒸汽來自管網的管線Q引出蒸汽通入再生氮氣出口冷卻裝置J保
證水溫，降溫后再生氮氣送到后續低溫甲醇洗工段。
權利要求1.一種分子篩純化系統，包括兩個分子篩罐(A、B)、兩個分子篩罐再生氮氣控制閥(I)、兩個凈煤氣外遠控制閥(2 )、一個均壓閥(3 )、兩個泄壓閥(4)、兩個放空閥(5 )、兩個充壓閥(6)、兩個原料煤氣進氣閥(7)，其中，兩個分子篩罐(A、B)并排設置，兩個分子篩罐再生氮氣控制閥(I)串聯，兩個凈煤氣外遠控制閥(2)串聯，串聯后的分子篩罐再生氮氣控制閥(I)、凈煤氣外遠控制閥(2)與均壓閥(3)并聯在兩個分子篩罐(A、B)頂部，兩個泄壓閥(4)串聯，兩個放空閥(5)串聯，充壓閥(6)與原料煤氣進氣閥(7) —配一先并聯再串聯，串聯后的泄壓閥(4)、放空閥(5)與先并聯再串聯的充壓閥(6)、原料煤氣進氣閥(7)并聯在兩個分子篩罐(A、B)底部，充壓閥(6)與原料煤氣進氣閥(7)—配一先并聯再串聯的串聯處設有原料煤氣來自凈化車間管線(D)，兩個凈煤氣外遠控制閥(2)串聯的串聯處設有凈煤氣去甲烷分離管線(E)，兩個分子篩罐再生氮氣控制閥(I)串聯的串聯處設有氮氣來自管網的管線(F)，氮氣來自管網的管線(F)上串聯設有再生氮氣蒸汽加熱器(C)與氮氣控制總閥(10)，同時氮氣來自管網的管線(F)上設有再生氮氣蒸汽加熱器旁通閥(11 )，再生氮氣蒸汽加熱器(C)連接有蒸汽來自管網的管線(Q)和凝結水去系統的管線(L)，蒸汽來自管網的管線(Q)上設有蒸汽去再生氮氣蒸汽加熱器閥(9)，凝結水去系統的管線(L)上設有蒸汽冷凝液回收閥(8)，在兩個泄壓閥(4)串聯的串聯處設有泄壓去煤氣火炬管線(H)，兩個放空閥(5)串聯的串聯處設有氮氣放空/回收管線(G)，上述分子篩罐再生氮氣控制閥(I)、凈煤氣外遠控制閥(2)、均壓閥(3)、泄壓閥(4)、放空閥(5)、充壓閥(6)、原料煤氣進氣閥(7)、蒸汽冷凝液回收閥(8)、蒸汽去再生氮氣蒸汽加熱器閥(9)、氮氣控制總閥(10)、再生氮氣蒸汽加熱器旁通閥均(11)分別與控制系統連接，其特征在于在氮氣控制總閥(10)之前的氮氣來自管網的管線(F)上分支設有氮氣旁通管線(M)，氮氣旁通管線(M)上設有氮氣旁通閥(13)，在氮氣放空/回收管線(G)上設有再生氮氣出口冷卻裝置(J)，再生氮氣出口冷卻裝置(J)連接有循環水來自管網的管線(K)，蒸汽來自管網的管線(Q)在蒸汽去再生氮氣蒸汽加熱器閥(9)之前分支設有蒸汽去再生氮氣出口冷卻裝置的管線(N)，蒸汽去再生氮氣出口冷卻裝置的管線(N)上設有蒸汽去再生氮氣出口冷卻裝置控制閥(12)，從再生氮氣出口冷卻裝置(J)出來的的氮氣放空/回收管線(G)與氮氣旁通管線(M)匯合，并且蒸汽去再生氮氣出口冷卻裝置控制閥(12)、氮氣旁通閥(13)也分別與與控制系統連接。
2.如權利要求I所述的分子篩純化系統，其特征在于所述再生氮氣出口冷卻裝置(J)由水池及全浸于其內的盤管換熱器組成。
專利摘要本實用新型屬于甲烷分離裝置前端凈化單元技術領域，公開了一種分子篩純化系統。在原有分子篩純化系統設置氮氣旁通閥，保證后續工段氮氣的連續供應；在原有分子篩純化系統再生氮氣出口設置再生氮氣出口冷卻裝置，使再生氮氣降溫滿足后續工段氮氣需求。本實用新型內容投資少，切實可行，減少了資源浪費和能量損失，具有很大的節能環保效益。
文檔編號C07C7/13GK202569896SQ20122026858
公開日2012年12月5日 申請日期2012年6月8日 優先權日2012年6月8日
發明者苗建林, 范國軍, 任富強, 石自更, 李雪平, 崔廣才, 劉志輝, 喬麗娟, 陳麗, 梁學博, 蔡少華, 沈華, 高水紅, 賀麗巖, 韓宜, 殷延星, 軒勤生, 何珊, 馮朝旭, 王亞玲 申請人:河南省煤氣(集團)有限責任公司