專利名稱：石油化工工藝流程中余熱能分級(jí)回收利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于余熱回收技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及石油化工工藝流程中余熱能分級(jí)回
收利用方法及裝置。
背景技術(shù)：
石油化工工藝中存在著大量的余熱，這些余熱是由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的。不同的化學(xué) 反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量和溫度都不一樣，有的150 16(TC，有的70 80°C。這些熱量現(xiàn)在一 般都通過冷卻循環(huán)水帶走，這種方式為工廠里設(shè)置與反應(yīng)釜相連的冷卻塔構(gòu)成冷卻水循環(huán) 系統(tǒng)，由于冷卻循環(huán)水的溫度一般只有20 3(TC，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量雖然很多，但最后 都匯集到這些冷卻循環(huán)水中因而品位很低無法利用，還需要消耗電能用冷卻水塔把這些冷 卻循環(huán)原水中的熱量散發(fā)到空氣中，不僅造成能量的巨大浪費(fèi)，還會(huì)造成水分的大量蒸發(fā) 損失。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為解決已有技術(shù)對(duì)石油化工工藝中冷卻循環(huán)水無法充分的 問題，提出一種石油化工工藝流程中余熱能分級(jí)回收利用方法及其系統(tǒng)，可按不同溫度段 收集石油化工工藝中產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)余熱，再根據(jù)這些余熱的品位不同(即溫度不同)，進(jìn) 行熱量的回收利用，可最大限度地將石油化工工藝裝置中的余熱進(jìn)行再利用，最大限度地 實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排降耗。 本實(shí)用新型提出的一種石油化工工藝流程中余熱能分級(jí)回收利用方法，其特征在 于，包括以下步驟 1)設(shè)置1\、1~2、……、T,溫度級(jí)別的冷卻水循環(huán)利用裝置，各級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝
置的循環(huán)水路與原有化工工藝的冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水路均分別與石油化工工藝流程中的反 應(yīng)釜相連，設(shè)置N個(gè)溫度控制閾值L、L……Tw，其中，T。 > 1\ > T2 >……> TN—丄> Tn，其中， T。為反應(yīng)釜中的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的最低溫度值，TN為原有化工工藝的冷卻系統(tǒng)中冷卻水的供 水溫度值，1\、……、TN—工為在T。_TN之間按大小順序任意取值，N為正整數(shù)； 2)反應(yīng)釜工作時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)反應(yīng)釜的進(jìn)水口溫度和出水口溫度，當(dāng)反應(yīng)釜的進(jìn)水 口溫度小于等于TN時(shí)，則根據(jù)不同的出水口溫度對(duì)各級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置的循環(huán)水路進(jìn) 行切換，使相應(yīng)溫度級(jí)的冷卻水循環(huán)利用裝置的循環(huán)水路與反應(yīng)釜相連通，實(shí)現(xiàn)按不同溫 度段收集石油化工工藝中產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)余熱進(jìn)行熱量的回收利用；當(dāng)反應(yīng)釜的進(jìn)水口溫 度大于TN時(shí)(此時(shí)不考慮出水口溫度高低)，則將原有化工工藝的冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水路與 反應(yīng)釜相連通，以使多余的熱量能夠通過冷卻水塔釋放掉，保證石油化工工藝生產(chǎn)的正常 進(jìn)行。 上述當(dāng)反應(yīng)釜的進(jìn)水口溫度小于等于T,，各級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置的循環(huán)水路的 切換條件為 21)出水口溫度溫度大于1\時(shí)，將第1級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置的循環(huán)水路與反應(yīng) 釜相連通，同時(shí)關(guān)閉其它各級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置；第1級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置收集反應(yīng) 釜中的反應(yīng)余熱，從反應(yīng)釜流出的循環(huán)水通過該裝置進(jìn)行余熱利用后，流出的循環(huán)水再進(jìn)入反應(yīng)釜收集反應(yīng)釜中的反應(yīng)余熱，構(gòu)成第1級(jí)熱能的循環(huán)利用； 22)出水口溫度小于等于1\大于T2時(shí)，將第2級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置的循環(huán)水路
與反應(yīng)釜相連通，同時(shí)關(guān)閉其它各級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置；第2級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置收
集反應(yīng)釜中的反應(yīng)余熱，從反應(yīng)釜流出的循環(huán)水通過該裝置進(jìn)行余熱利用后，流出的循環(huán)
水再進(jìn)入反應(yīng)釜收集反應(yīng)釜中的反應(yīng)余熱，構(gòu)成第2級(jí)熱能的循環(huán)利用； 23)以此類推，出水口溫度小于等于T,—工時(shí)，將第N級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置的循環(huán)
水路與反應(yīng)釜相連通，同時(shí)關(guān)閉其它各級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置；第N級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝
置收集反應(yīng)釜中的反應(yīng)余熱，從反應(yīng)釜流出的循環(huán)水通過該裝置進(jìn)行余熱利用后，流出的
循環(huán)水再進(jìn)入反應(yīng)釜收集反應(yīng)釜中的反應(yīng)余熱，構(gòu)成第N級(jí)熱能的循環(huán)利用。 本實(shí)用新型提出的石油化工工藝流程中余熱能分級(jí)回收利用系統(tǒng)，其特征在于，
該系統(tǒng)主要包括反應(yīng)釜、分別相連在該反應(yīng)釜出水口和入水口的出水口端檢修閥門、入水
口端的檢修閥門、出水口端溫度傳感器、出水口端溫度傳感器、控制器，以及1、2........N
級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置，各級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置均包括出水口端的余熱回收電磁閥、入 水口端的余熱回收電磁閥，余熱采集裝置、循環(huán)水泵；其連接關(guān)系為各級(jí)余熱采集裝置的 出水口與本級(jí)循環(huán)水泵的進(jìn)水口相連，各級(jí)循環(huán)水泵的出水口與入水口端的本級(jí)余熱回收 電磁閥的入水口相連，入水口端的各級(jí)余熱回收電磁閥的出水口連通匯總后通過入水口端 的檢修閥門與反應(yīng)釜入水口相連，反應(yīng)釜的出水口通過出水口端的檢修閥門分別與出水口 端的各級(jí)余熱回收電磁閥的入水口相連，出水口端的各級(jí)余熱回收電磁閥的出水口與各級(jí) 余熱回收裝置的回水口相連；控制器通過控制線與所有的電磁閥和所有的循環(huán)水泵相連， 通過采集線與出水口端溫度傳感器、出水口端溫度傳感器相連；還包括通過檢修閥門與反 應(yīng)釜相連的由冷卻水塔、冷卻水循環(huán)水泵、出水口端的冷卻水電磁閥、入水口端的冷卻水電 磁閥構(gòu)成的冷卻系統(tǒng)，該冷卻水循環(huán)水泵、出水口端的冷卻水電磁閥、入水口端的冷卻水電 磁閥均分別與控制器相連。 本實(shí)用新型的特點(diǎn)和作用 (1)本實(shí)用新型可以將石油化工工藝中所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)余熱按不同溫度段收集 起來，加以利用?？梢猿浞掷眠@些余熱，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
(2)本實(shí)用新型通過對(duì)余熱的充分利用，減少工藝?yán)鋮s循環(huán)水的冷卻量，減少冷卻
水塔的冷卻耗能以及冷卻水的蒸發(fā)損失，可以節(jié)約大量的水資源。
(3)本實(shí)用新型可廣泛用于工藝加熱、供暖、制冷等領(lǐng)域。

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提出的石油化工工藝流程中余熱能分級(jí)回收利用方法及其裝置結(jié)合 附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下 本實(shí)用新型方法的實(shí)施例為應(yīng)用在石油化工工藝中的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量為
150 16(TC的情況下的余熱能分級(jí)回收利用方法。該方法具體包括以下步驟 1)設(shè)置第1、2、3溫度級(jí)別冷卻水循環(huán)利用裝置，三個(gè)溫度級(jí)別冷卻水循環(huán)利用裝置的循環(huán)水路與原有化工工藝的冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水路均分別與石油化工工藝流程中的反 應(yīng)釜相連，設(shè)置3個(gè)溫度控制閾值1\、^3，1\、12從T。-T3中取值，其中，T。為石油化工工藝 中的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量的較低值，T3為原有化工工藝的冷卻系統(tǒng)中冷卻水的供水溫度 值，本實(shí)施例T0為150°C， T3為30°C， 1\為95°C， T2為80°C ; 2)反應(yīng)釜工作時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)反應(yīng)釜的進(jìn)水口溫度和出水口溫度，當(dāng)反應(yīng)釜的進(jìn)水 口溫度小于等于3(TC時(shí)，則根據(jù)不同的出水口溫度對(duì)所述三個(gè)級(jí)別冷卻水循環(huán)利用裝置的 循環(huán)水路進(jìn)行切換，使相應(yīng)溫度級(jí)別的冷卻水循環(huán)利用裝置的循環(huán)水路與反應(yīng)釜相連通， 實(shí)現(xiàn)按不同溫度段收集石油化工工藝中產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)余熱進(jìn)行熱量的回收利用；當(dāng)反應(yīng) 釜的進(jìn)水口溫度大于3(TC時(shí)(此時(shí)不考慮出水口溫度)，則將原有化工工藝的冷卻系統(tǒng)的 循環(huán)水路與反應(yīng)釜相連通，以使多余的熱量能夠通過冷卻水塔釋放掉，保證石油化工工藝 生產(chǎn)的正常進(jìn)行。 上述當(dāng)反應(yīng)釜的進(jìn)水口溫度小于等于3(TC，三個(gè)級(jí)別冷卻水循環(huán)利用裝置的循環(huán) 水路的切換條件為 21)出水口溫度溫度大于95t:時(shí)，將第1級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置的循環(huán)水路與反 應(yīng)釜相連通，同時(shí)關(guān)閉其它各級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置；第1級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置收集反 應(yīng)釜中的反應(yīng)余熱，從反應(yīng)釜流出的循環(huán)水通過該裝置進(jìn)行余熱利用后，流出的循環(huán)水再 進(jìn)入反應(yīng)釜收集反應(yīng)釜中的反應(yīng)余熱，構(gòu)成第1級(jí)熱能的循環(huán)利用； 22)出水口溫度小于等于95t:大于8(TC時(shí)，將第2級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置的循環(huán) 水路與反應(yīng)釜相連通，同時(shí)關(guān)閉其它各級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置；第2級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝 置收集反應(yīng)釜中的反應(yīng)余熱，從反應(yīng)釜流出的循環(huán)水通過該裝置進(jìn)行余熱利用后，流出的 循環(huán)水再進(jìn)入反應(yīng)釜收集反應(yīng)釜中的反應(yīng)余熱，構(gòu)成第2級(jí)熱能的循環(huán)利用； 23)以此類推，出水口溫度小于等于8(TC時(shí)，將第3級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置的循環(huán) 水路與反應(yīng)釜相連通，同時(shí)關(guān)閉第1、2級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置；第3級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置 收集反應(yīng)釜中的反應(yīng)余熱，從反應(yīng)釜流出的循環(huán)水通過該裝置進(jìn)行余熱利用后，流出的循 環(huán)水再進(jìn)入反應(yīng)釜收集反應(yīng)釜中的反應(yīng)余熱，構(gòu)成第3級(jí)熱能的循環(huán)利用。 實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)如圖1所示，該裝置主要包括 反應(yīng)釜1、分別設(shè)置在反應(yīng)釜1出水口端和入水口端的兩個(gè)檢修閥門2、兩個(gè)第一 級(jí)余熱回收電磁閥31、兩個(gè)第二級(jí)余熱回收電磁閥32、兩個(gè)第三級(jí)余熱回收電磁閥33、兩 個(gè)冷卻水電磁閥34以及第一級(jí)余熱采集裝置41、第二級(jí)余熱采集裝置42、第三級(jí)余熱采集 裝置43、冷卻塔44，第一級(jí)循環(huán)水泵51、第二級(jí)循環(huán)水泵52、第三級(jí)循環(huán)水泵53、冷卻水循 環(huán)水泵54、控制器6，以及出水口端溫度傳感器、出水口端溫度傳感器(圖中未示出)；其連 接關(guān)系為各級(jí)余熱采集裝置的出水口與本級(jí)循環(huán)水泵的進(jìn)水口相連，各級(jí)循環(huán)水泵的出 水口與入水口端的本級(jí)余熱回收電磁閥的入水口相連，入水口端的各級(jí)余熱回收電磁閥的 出水口連通匯總后通過入水口端的檢修閥門與反應(yīng)釜入水口相連，反應(yīng)釜的出水口通過出 水口端的檢修閥門分別與出水口端的各級(jí)余熱回收電磁閥的入水口相連，出水口端的各級(jí) 余熱回收電磁閥的出水口與各級(jí)余熱回收裝置的回水口相連；控制器通過控制線與所有的 電磁閥和所有的循環(huán)水泵相連，通過采集線與出水口端溫度傳感器、出水口端溫度傳感器 相連。 上述裝置要預(yù)先設(shè)置控制器的溫度控制閾值，本實(shí)施例中預(yù)先設(shè)置三個(gè)控制閾值
51\為95°C、T2為80°C、T3為30°C ;在裝置工作過程中，控制器根據(jù)三個(gè)控制閾值，控制三個(gè) 級(jí)別的余熱回收電磁閥及冷卻水電磁閥的開啟和關(guān)閉，在四個(gè)級(jí)別的冷卻水循環(huán)回路的切 換。上述正常工作過程中，出水口端和入水口端的兩個(gè)檢修閥門2均打開，若裝置出現(xiàn)故障 后則關(guān)閉兩個(gè)檢修閥門2進(jìn)行故障排查及檢修。 本實(shí)施例的工作過程為 反應(yīng)釜中的化學(xué)反應(yīng)完成后，產(chǎn)生較高溫度(本實(shí)施例中為150 160°C )，這時(shí) 需要用冷卻循環(huán)水進(jìn)行冷卻。由石油化工工藝流程原有的控制系統(tǒng)向控制器發(fā)出信號(hào)，控 制器收到信號(hào)后，對(duì)反應(yīng)釜的進(jìn)水口溫度和出水口溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)控制器檢測(cè)到反 應(yīng)釜的進(jìn)水口溫度小于等于30°C，出水口溫度大于95t:時(shí)，首先通過控制器打開兩個(gè)第一 級(jí)余熱回收電磁閥31，并啟動(dòng)第一級(jí)循環(huán)水泵51其它電磁閥及循環(huán)水泵關(guān)閉，反應(yīng)釜較高 品位的反應(yīng)余熱使循環(huán)水收集到較高溫度后從反應(yīng)釜的出水口流出，經(jīng)出水口端的第一級(jí) 余熱回收電磁閥31送入第一級(jí)余熱回收裝置41加以利用，利用后的循環(huán)水從第一級(jí)余熱 回收裝置41的出水口流出，經(jīng)第一級(jí)循環(huán)水泵51 、入水口端的第一級(jí)余熱回收電磁閥31送 入反應(yīng)釜，構(gòu)成高品位熱能的第一級(jí)冷卻水循環(huán)回路的余熱回收利用；當(dāng)控制器檢測(cè)到反 應(yīng)釜的進(jìn)水口溫度小于等于30°C，出水口溫度小于等于95t:大于8(TC時(shí)，即反應(yīng)釜出水口 降至中等溫度后，通過控制器關(guān)閉第一級(jí)余熱回收電磁閥31和第一級(jí)循環(huán)水泵51，打開第 二級(jí)余熱回收電磁閥32和第二級(jí)循環(huán)水泵52，收集了反應(yīng)釜中等品位的反應(yīng)余熱的中等 溫度的循環(huán)水從反應(yīng)釜的出水口流出，經(jīng)出水口端的第二級(jí)余熱回收電磁閥32進(jìn)入送入 第二級(jí)余熱回收裝置42加以回收利用，利用后的循環(huán)水從第二級(jí)余熱回收裝置42的出水 口流出，經(jīng)第二級(jí)循環(huán)水泵52、入水口端的第二級(jí)余熱回收電磁閥32送入反應(yīng)釜，構(gòu)成中 等品位熱能的第二級(jí)冷卻水循環(huán)回路的余熱回收利用；當(dāng)控制器檢測(cè)到反應(yīng)釜的進(jìn)水口溫 度小于等于3(TC，出水口溫度小于8(TC時(shí)，即反應(yīng)釜再降至較低溫度后，通過控制器關(guān)閉 第二級(jí)余熱回收電磁閥32和第二級(jí)循環(huán)水泵52，打開第三級(jí)余熱回收電磁閥33第三級(jí)循 環(huán)水泵53，收集較低品位的反應(yīng)余熱的循環(huán)水從反應(yīng)釜出水口流出，同樣地送入第三級(jí)余 熱回收裝置43加以回收利用，利用后的循環(huán)水從第三級(jí)余熱回收裝置43的出水口流出，經(jīng) 第三級(jí)循環(huán)水泵53、入水口端的第三級(jí)余熱回收電磁閥33送入反應(yīng)釜，構(gòu)成低熱能的第三 級(jí)冷卻水循環(huán)回路的余熱回收利用，最后實(shí)現(xiàn)按不同溫度段收集石油化工工藝中產(chǎn)生的化 學(xué)反應(yīng)余熱進(jìn)行熱量的回收利用。 當(dāng)熱量的回收利用完成后如果反應(yīng)釜的進(jìn)水口溫度大于3(TC時(shí)(此時(shí)不考慮出 水口溫度高低)，則將原有化工工藝的冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水路與反應(yīng)釜相連通，以使多余的熱 量能夠通過冷卻水塔釋放掉，保證石油化工工藝生產(chǎn)的正常進(jìn)行。 本實(shí)施例的各部件的詳細(xì)說明如下 1.反應(yīng)釜石油化工工藝流程中的原有裝置，也是本裝置回收利用的熱源和需要 冷卻的設(shè)備。 2.檢修閥門普通蝶閥或閘閥，如DN50、DN100，均為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)產(chǎn)品。 3. —、二、三級(jí)余熱回收電磁閥及冷卻水電磁閥，采用普通常閉電磁閥，該電磁閥 通電則打開，斷電則斷開，如D971X-10-50、D971X-10-100，均為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)產(chǎn)品。 4. —、二、三級(jí)余熱采集裝置采用普通板式換熱器或其它類型的換熱器如 BY10-80、 BY20-100等，該裝置可將熱量傳遞給需要熱量的工質(zhì)或裝置(屬于常規(guī)技術(shù))。
6[0038] 5. —、二、三級(jí)循環(huán)水泵及冷卻水循環(huán)泵，采用普通熱水型循環(huán)水泵，如立式離心
泵ISL80-100、 ISL100-160等，均為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)產(chǎn)品。 6.控制器可選用各種控制類產(chǎn)品，例如PLC控制器S300、 S400等。 7.冷卻塔為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)產(chǎn)品，如C90L、 C120L等。 8.溫度傳感器如鉑電阻溫度極Ptl00、Pt200等，均為常規(guī)產(chǎn)品。
權(quán)利要求一種石油化工工藝流程中余熱能分級(jí)回收利用系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)主要包括反應(yīng)釜、分別相連在該反應(yīng)釜出水口和入水口的出水口端檢修閥門、入水口端的檢修閥門、出水口端溫度傳感器、出水口端溫度傳感器、控制器，以及1、2、……、N級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置，各級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置均包括出水口端的余熱回收電磁閥、入水口端的余熱回收電磁閥，余熱采集裝置、循環(huán)水泵；其連接關(guān)系為各級(jí)余熱采集裝置的出水口與本級(jí)循環(huán)水泵的進(jìn)水口相連，各級(jí)循環(huán)水泵的出水口與入水口端的本級(jí)余熱回收電磁閥的入水口相連，入水口端的各級(jí)余熱回收電磁閥的出水口連通匯總后通過入水口端的檢修閥門與反應(yīng)釜入水口相連，反應(yīng)釜的出水口通過出水口端的檢修閥門分別與出水口端的各級(jí)余熱回收電磁閥的入水口相連，出水口端的各級(jí)余熱回收電磁閥的出水口與各級(jí)余熱回收裝置的回水口相連；控制器通過控制線與所有的電磁閥和所有的循環(huán)水泵相連，通過采集線與出水口端溫度傳感器、出水口端溫度傳感器相連；還包括通過檢修閥門與反應(yīng)釜相連的由冷卻水塔、冷卻水循環(huán)水泵、出水口端的冷卻水電磁閥、入水口端的冷卻水電磁閥構(gòu)成的冷卻系統(tǒng)，該冷卻水循環(huán)水泵、出水口端的冷卻水電磁閥、入水口端的冷卻水電磁閥均分別與控制器相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及石油化工工藝流程中余熱能分級(jí)回收利用系統(tǒng)，屬于余熱回收技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)主要包括反應(yīng)釜、分別相連在該反應(yīng)釜出水口和入水口的出水口端檢修閥門、入水口端的檢修閥門、出水口端溫度傳感器、出水口端溫度傳感器、控制器，以及N級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置，各級(jí)冷卻水循環(huán)利用裝置均包括出水口端的余熱回收電磁閥、入水口端的余熱回收電磁閥，余熱采集裝置、循環(huán)水泵；還包括通過檢修閥門與反應(yīng)釜相連的由冷卻水塔、冷卻水循環(huán)水泵、出水口端的冷卻水電磁閥、入水口端的冷卻水電磁閥構(gòu)成的冷卻系統(tǒng)。本實(shí)用新型可將石油化工工藝裝置中的余熱進(jìn)行分級(jí)利用，最大限度地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排降耗。
文檔編號(hào)B01J19/00GK201543420SQ200920173139
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者劉亞兵, 張軍 申請(qǐng)人:北京中科華譽(yù)能源技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司