一种炼厂煤制氢装置余压综合利用系统的制作方法

阅读：评论：0

1.本实用新型涉及煤制氢技术领域，具体涉及一种炼厂煤制氢装置余压综合利用系统。

背景技术：

2.随着新建炼厂产能大型化、原油品质趋于劣质化、成品油质量升级等多种因素影响，新建大型炼化厂大多选择了全加氢工艺路线，以满足轻质油收率、产品质量、综合商品率等关键技术经济指标要求。增加氢气产量和降低氢气成本已经成为共同追求的目标，而综合运营成本较低的煤制氢成为大型炼厂的制氢首选。
3.对于对比多个大型炼化项目可研方案及现场建设实际，从炼厂运行特点、原料选择适应性、规模处理能力、技术经济指标等各方面综合分析，一般来说经技术比选后，大型炼化厂用煤制氢装置通常采用水煤浆气化工艺生产合成气，工艺路线包含：水煤浆制备(磨煤机+煤浆泵)+气化炉(配套空分)+耐硫变换+低温甲醇洗(配套冷冻站)+psa提氢工艺生产氢气，副产燃料气。
4.因历史发展沿袭，气化炉选型规格已基于煤化工行业习惯形成了标准配置，而石化炼化厂在配置煤制氢装置的气化炉时，为保证技术经济性及设备通用性，通常按标准规格选配，不采用匹配性设计会造成气化炉制造成本1.5-2倍的增加。而此种标准选型配置气化炉(留有设计和运行余量、且需配至少1台备用炉)的合成气产气量往往也大于炼厂实际用氢量，因此，经psa提氢后的剩余的解析气，常用作燃料气使用。
5.同时，根据国内外已有技术成熟可靠的水煤浆气化炉厂家(如晋华炉、华理炉、ge(德士古)炉等)标准选型来看，较为合适的气化炉标准选型出口压力通常为6.5mpag或4.0mpag，经psa提纯后，产品氢气压力通常约为5mpag或3mpag，燃料气压力通常为0.4mpa，与炼厂常规氢气管网(2～3mpag)和燃料气管网(～0.2mpag)存在一定的匹配性问题，且存在压力能浪费。

技术实现要素：

6.因此，本实用新型提供一种炼厂煤制氢装置余压综合利用系统，能够克服现有技术中煤制氢过程中余压未利用造成压力能浪费的缺陷。
7.为了解决上述问题，本实用新型提供一种炼厂煤制氢装置余压综合利用系统，包括依次连接的水煤浆制备装置、气化炉、耐硫变换装置、低温甲醇洗装置、psa提氢装置，其中，所述气化炉还连接空分装置，所述低温甲醇洗装置还连接冷冻站，所述低温甲醇洗装置所需冷量由所述冷冻站提供，还包括膜分离器，所述膜分离器的输入口连接所述低温甲醇洗装置的输出口，所述膜分离器的第一输出口连接所述psa提氢装置的输入口，所述膜分离器的第二输出口连接透平发电装置的输入口，所述透平发电装置的输出口连接燃气管路，所述透平发电装置还与电网电连接，所述冷冻站所需冷量由所述透平发电装置提供。
8.在一些实施方式中，所述透平发电装置包括相互连接的透平膨胀机和发电机，所
述透平膨胀机一端连接所述膜分离器，另一端连接所述燃气管路，所述透平膨胀机膨胀所产生的冷量为所述冷冻站供能，所述发电机连接所述电网。
9.本实用新型提供的一种炼厂煤制氢装置余压综合利用系统，先通过低温甲醇洗装置对粗合成气进行脱酸，然后通过膜分离装置对合成气进行粗氢、燃料气分离，粗氢送入psa提氢装置进行提纯，达到后续工艺所需纯度，膜分离装置分离出的燃料气基本没有压力损失，可直接用于透平发电装置，通过透平发电装置，回收燃料气余压的同时产生电能和冷能，电能可送至厂区电网，燃料气经透平膨胀机膨胀后，出口温度已降至约-110℃以下，存在大量冷能，将透平膨胀机出口管道引至低温甲醇洗装置，与低温甲醇洗装置甲醇换热器进行换热，该冷能用于为甲醇溶液进行降温。通过该系统可减小低温甲醇洗装置配套的冷冻站的规模和配置，有效利用了压力能进行发电和制冷，减少了能源浪费，提高了系统整体运行效率，有效降低了制氢系统运行成本。
附图说明
10.图1为本实用新型实施例的炼厂煤制氢装置余压综合利用系统的结构示意图；
11.图2为本实用新型实施例的炼厂煤制氢装置余压综合利用系统的某煤场制氢加工流程图及相关参数。
具体实施方式
12.结合参见图1至图2所示，根据本实用新型的实施例，提供一种炼厂煤制氢装置余压综合利用系统，包括依次连接的水煤浆制备装置、气化炉、耐硫变换装置、低温甲醇洗装置、psa提氢装置，其中，所述气化炉还连接空分装置，所述低温甲醇洗装置还连接冷冻站，所述低温甲醇洗装置所需冷量由所述冷冻站提供，其特征在于，还包括膜分离器，所述膜分离器的输入口连接所述低温甲醇洗装置的输出口，所述膜分离器的第一输出口连接所述psa提氢装置的输入口，所述膜分离器的第二输出口连接透平发电装置的输入口，所述透平发电装置的输出口连接燃气管路，所述透平发电装置还与电网电连接，所述冷冻站所需冷量由所述透平发电装置提供。
13.在一个具体的实施例中，所述透平发电装置包括相互连接的透平膨胀机和发电机，所述透平膨胀机一端连接所述膜分离器，另一端连接所述燃气管路，所述透平膨胀机膨胀所产生的冷量为所述冷冻站供能，所述发电机连接所述电网。
14.实施例1
15.某炼厂煤制氢装置余压综合利用系统包含：水煤浆制备(磨煤机+煤浆泵)+气化炉(配套空分)+耐硫变换+低温甲醇洗(配套冷冻站)+膜分离(膜分离器，配套透平发电)+psa提氢工艺生产氢气，副产燃料气，通过透平发电装置，回收燃料气余压的同时产生电能和冷能，电能可送至厂区电网，燃料气经透平膨胀机膨胀后，出口温度已降至约-110℃以下，存在大量冷能，将透平膨胀机出口管道引至低温甲醇洗装置，与低温甲醇洗装置甲醇换热器进行换热，该冷能用于为甲醇溶液进行降温。通过该工艺可减小低温甲醇洗装置配套的冷冻站的规模和配置。
16.该余压综合利用系统先通过低温甲醇洗装置对粗合成气进行脱酸，然后通过膜分离装置对合成气进行粗氢、燃料气分离，粗氢送入psa提氢装置进行提纯，达到后续工艺所
需纯度。膜分离装置分离出的燃料气基本没有压力损失，可直接用于透平发电装置，而如直接采用psa提氢装置分离出的燃料气压力接近常压，无法利用余能。因此采用膜分离装置+psa提氢装置的组合工艺，进行氢气提纯，也可有效降低psa装置的选型规模。
17.燃料气(5mpag或3mpag)送入透平发电装置降压至～0.2mpag(与厂区燃料气管网一致或略高)，驱动发电机所发电量送至厂区电网，燃料气余压在透平机膨胀过程中所释放冷量(最低温度可降至约-40℃到-60℃)送至冷冻站回收冷能。
18.以35万nm3/h，6.5mpag合成气量的煤制氢装置为例，通过本系统，预计膜分离后的燃料气可通过余压透平装置回收约13mw/h电量，可通过冷冻站回收约520万kcal/h冷量。具有非常良好的经济效益。该装置设计参数及透平装置选型测算如图2所示，配套透平膨胀机选型测算数据：
19.◆
用户参数
[0020][0021]
◆
设计参数及计算结果
[0022][0023]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种炼厂煤制氢装置余压综合利用系统，包括依次连接的水煤浆制备装置、气化炉、耐硫变换装置、低温甲醇洗装置、psa提氢装置，其中，所述气化炉还连接空分装置，所述低温甲醇洗装置还连接冷冻站，所述低温甲醇洗装置所需冷量由所述冷冻站提供，其特征在于，还包括膜分离器，所述膜分离器的输入口连接所述低温甲醇洗装置的输出口，所述膜分离器的第一输出口连接所述psa提氢装置的输入口，所述膜分离器的第二输出口连接透平发电装置的输入口，所述透平发电装置的输出口连接燃气管路，所述透平发电装置还与电网电连接，所述冷冻站所需冷量由所述透平发电装置提供。2.根据权利要求1所述的炼厂煤制氢装置余压综合利用系统，其特征在于，所述透平发电装置包括相互连接的透平膨胀机和发电机，所述透平膨胀机一端连接所述膜分离器，另一端连接所述燃气管路，所述透平膨胀机膨胀所产生的冷量为所述冷冻站供能，所述发电机连接所述电网。

技术总结

本实用新型提供一种炼厂煤制氢装置余压综合利用系统，包括依次连接的水煤浆制备装置、气化炉、耐硫变换装置、低温甲醇洗装置、PSA提氢装置，其中，所述气化炉还连接空分装置，所述低温甲醇洗装置还连接冷冻站，所述低温甲醇洗装置所需冷量由所述冷冻站提供，还包括膜分离器，所述膜分离器的输入口连接所述低温甲醇洗装置的输出口，所述膜分离器的第一输出口连接所述PSA提氢装置的输入口，所述膜分离器的第二输出口连接透平发电装置的输入口，所述透平发电装置的输出口连接燃气管路，所述透平发电装置还与电网电连接，所述冷冻站所需冷量由所述透平发电装置提供。本申请能够克服现有技术中煤制氢过程中余压未利用造成压力能浪费的缺陷。的缺陷。的缺陷。