一种液氮洗外排污氮回收的设备及方法与流程

1.本技术属于化工设备技术领域，具体涉及一种液氮洗外排污氮回收的设备及方法。


背景技术：

2.液氮洗工序是在低温状态下操作的，虽有冷箱保冷但仍存在冷损以及换热器存在温差损失等，因此必需给系统补冷。所需冷量是由高压氮气节流膨胀(焦—汤效应)来提供。正常操作时不需要外界提供冷量，但在开车或操作不当时需由空分装置供应低压液氮进行补冷。在正常工序中，液氮洗装置冷量通常处于过剩状态，多余的液态污氮从氢气分离器排出，先进入缓冲罐闪蒸，然后进入冷火炬总管用蒸汽复热后放入火炬燃烧。但是，液态污氮中的合成氨有效气在60％左右，现有的技术方案不但造成了有效气的浪费，还造成了一定量的蒸汽消耗。同时缓冲罐外壁常年结冰严重，需要工作人员每天定期清理。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，即有效气浪费，以及缓冲罐常年结冰的问题。
4.鉴于此，本发明的第一方面提供了一种液氮洗外排污氮回收的设备，在液态污氮从氢气分离器排出后，新增了u型管循环水加热器，有效回收了外排污氮中的co；同时彻底消除了缓冲罐常年积冰的现象。
5.本发明的第二方面提供了一种液氮洗外排污氮回收的方法，通过使用上述设备，对液态污氮中的有效气进行回收。
6.具体包括以下技术方案：
7.根据本技术实施例的第一方面，提供了一种液氮洗外排污氮回收的设备，包括u型管循环水加热器、第一管线和第二管线。
8.其中，所述u型管循环水加热器的入口端通过所述第一管线连接到所述第二管线的中段，所述u型管循环水加热器的出口端用于连接燃料气管网；所述第二管线的一端连接氢气分离器；所述第二管线上设置有控制阀，且所述控制阀位于所述第一管线与所述氢气分离器之间；所述第二管线上还设置有切断阀，且所述切断阀位于所述第一管线与所述第二管线远离所述氢气分离器的一端之间。
9.进一步的，该设备还包括快切阀；所述快切阀设置在所述第一管线上。
10.进一步的，该设备还包括远传温度表，用于监测所述u型管循环水加热器的循环水出口温度；所述远传温度表连接在所述快切阀上。
11.进一步的，该设备还包括自动连锁系统，用于连锁控制所述快切阀及所述切断阀；所述自动连锁系统连接所述远传温度表。
12.进一步的，在所述第二管线远离所述氢气分离器的一端连接有缓冲罐。
13.根据本技术实施例的第二方面，提供了一种液氮洗外排污氮回收的方法，该方法
使用如上述任一技术方案所述的设备对液氮洗外排污氮进行回收，包括以下步骤：
14.液态污氮从所述氢气分离器底部排出，通过所述第二管线及所述第一管线进入所述u型管循环水加热器内复热，得到燃料气；所述燃料气进入燃料气管网，并去往驰放气资源化利用装置回收有效气。
15.进一步的，在所述液态污氮从所述氢气分离器底部排出之前，还包括以下步骤：
16.关闭所述切断阀；打开所述控制阀以及所述快切阀。
17.进一步的，该方法还包括以下步骤：
18.当所述远传温度表检测到所述u型管循环水加热器的循环水出口温度低于5℃时，所述自动连锁系统控制所述快切阀关闭，同时打开所述切断阀，将所述液态污氮送往所述缓冲罐闪蒸，然后进入事故火炬总管用蒸汽复热后放入火炬燃烧。
19.进一步的，在所述u型管循环水加热器内部，循环水走壳程，所述液态污氮走管程。
20.进一步的，所述液态污氮的温度为-190℃
‑‑
180℃；所述燃料气的温度为10℃-30℃。
21.相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：
22.本发明在多余的液态污氮从氢气分离器排出后，新增了u型管循环水加热器，有效回收了外排污氮中的co。采用了本发明的方法后，每套装置可回收燃料气170nm3/h以上，回收有效气100nm3/h，年效益达到64万元以上，节能效果显著。同时，由于减少了冷火炬外排，从而间接节约了蒸汽消耗，并彻底消除了缓冲罐常年积冰的现象，大大改善了缓冲罐周围及地面卫生。
附图说明
23.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
24.图1为本技术实施例整体结构图；
25.附图标记表示为：
26.1-u型管循环水加热器；11-入口端；12-出口端；
27.21-第一管线；211-快切阀；22-第二管线；221-控制阀；222-切断阀；
28.3-远传温度表；
29.4-自动连锁系统；
30.5-氢气分离器；
31.6-燃料气管网；
32.7-缓冲罐；
33.8-事故火炬总管。
具体实施方式
34.为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本技术实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本技术实施例以及实施例中的具体特征是对本技术实施例技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实
施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
35.有鉴于此，根据本技术实施例的第一方面提供了一种液氮洗外排污氮回收的设备，包括u型管循环水加热器1、第一管线21和第二管线22。
36.如图1所示，所述u型管循环水加热器1的入口端11通过所述第一管线21连接到所述第二管线22的中段，所述u型管循环水加热器1的出口端12用于连接燃料气管网6；所述第二管线22的一端连接氢气分离器5；所述第二管线22上设置有控制阀221，且所述控制阀221位于所述第一管线21与所述氢气分离器5之间；所述第二管线22上还设置有切断阀222，且所述切断阀222位于所述第一管线21与所述第二管线22远离所述氢气分离器5的一端之间。
37.实际工作中，打开所述控制阀221、关闭所述切断阀222，多余的液态污氮从所述氢气分离器5底部排出，通过所述第一管线和所述第二管线进入所述u型管循环水加热器1内。所述u型管循环水加热器1由壳程和管程组成，即在外壳内有u型管道穿过整个外壳。在实际工作中，循环水在所述壳程中，所述液态污氮在所述管程中。所述液态污氮在u型管道中从所述入口端11进入所述u型管循环水加热器1，被壳程中的循环水加热变成气态燃料气，再从所述出口端12流出，进入所述燃料气管网6，再被送入驰放气资源化利用装置中对其中的有效气进行回收。
38.进一步的，在一个实施例中，该设备还包括快切阀211；所述快切阀211设置在所述第一管线21上。所述快切阀211的设置，使得在所述控制阀221保持打开状态时，能够让所述液态污氮进入所述u型管循环水加热器1，或阻止所述液态污氮进入所述u型管循环水加热器1。
39.进一步的，在一个实施例中，该设备还包括远传温度表3，用于监测所述u型管循环水加热器1的循环水出口温度；所述远传温度表3连接在所述快切阀211上。
40.进一步的，在一个实施例中，该设备还包括自动连锁系统4，用于连锁控制所述快切阀211及所述切断阀222；所述自动连锁系统4连接所述远传温度表3。
41.在实际工作中，所述循环水的最佳温度为35℃，温度过高或过低都不利于将所述液态污氮加热转变成所述燃料气的过程。所述远传温度表3的设置便于工作人员对所述循环水的温度进行监控，并及时做出升高或降低水温的处理。此外，将所述远传温度表3连接在所述快切阀211上，同时设置了所述自动连锁系统4连接在所述远传温度表3上，实现了对阀门的自动控制。当所述远传温度表3监测到所述循环水的温度低于5℃时，确认所述u型管循环水加热器1无法正常工作，所述自动连锁系统4立刻控制关闭所述快切阀211阻止所述液态污氮继续进入所述u型管循环水加热器1，从而保证所述u型管循环水加热器1的安全。同时，所述自动连锁系统4控制打开所述切断阀222，让从所述氢气分离器5底部排出的所述液态污氮通过所述第二管线22继续排出，从而保证所述氢气分离器5内部液位的稳定。
42.进一步的，在一个实施例中，在所述第二管线22远离所述氢气分离器5的一端连接有缓冲罐7。当所述自动连锁系统4关闭所述快切阀211，并打开所述切断阀222后，所述液态污氮通过所述第二管线22进入所述缓冲罐7进行闪蒸，然后进入事故火炬总管8用蒸汽复热后再放入火炬燃烧，从而在所述u型管循环水加热器1无法工作的紧急状态下对继续排出的所述液态污氮进行处理，保证了环境的安全。
43.根据本技术实施例的第二方面提供了一种液氮洗外排污氮回收的方法，该方法使用如上述任一技术方案所述的设备对液氮洗外排污氮进行回收，包括以下步骤：
44.液态污氮从所述氢气分离器5底部排出，通过所述第二管线22及所述第一管线21进入所述u型管循环水加热器1内复热，得到燃料气；所述燃料气进入燃料气管网6，并去往驰放气资源化利用装置回收有效气。
45.进一步的，在一个实施例中，在所述液态污氮从所述氢气分离器5底部排出之前，还包括以下步骤：
46.关闭所述切断阀222；
47.打开所述控制阀221以及所述快切阀211。
48.进一步的，在一个实施例中，该方法还包括以下步骤：
49.当所述远传温度表3检测到所述u型管循环水加热器1的循环水出口温度低于5℃时，所述自动连锁系统4控制所述快切阀211关闭，同时打开所述切断阀222，将所述液态污氮送往所述缓冲罐7闪蒸，然后进入事故火炬总管8用蒸汽复热后放入火炬燃烧。
50.进一步的，在一个实施例中，在所述u型管循环水加热器1内部，循环水走壳程，所述液态污氮走管程。
51.进一步的，在一个实施例中，所述液态污氮的温度为-190℃
‑‑
180℃；所述燃料气的温度为10℃-30℃。
52.该方法具备上述技术方案的设备的全部有益效果，在此不做赘述。
53.在本发明中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
54.本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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单元必须具有特定的方向、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。
55.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
56.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

技术特征：
1.一种液氮洗外排污氮回收的设备，其特征在于，包括：u型管循环水加热器(1)、第一管线(21)和第二管线(22)；所述u型管循环水加热器(1)的入口端(11)通过所述第一管线(21)连接到所述第二管线(22)的中段，所述u型管循环水加热器(1)的出口端(12)用于连接燃料气管网(6)；所述第二管线(22)的一端连接氢气分离器(5)；所述第二管线(22)上设置有控制阀(221)，且所述控制阀(221)位于所述第一管线(21)与所述氢气分离器(5)之间；所述第二管线(22)上还设置有切断阀(222)，且所述切断阀(222)位于所述第一管线(21)与所述第二管线(22)远离所述氢气分离器(5)的一端之间。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括快切阀(211)；所述快切阀(211)设置在所述第一管线(21)上。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括远传温度表(3)，用于监测所述u型管循环水加热器(1)的循环水出口温度；所述远传温度表(3)连接在所述快切阀(211)上。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，还包括自动连锁系统(4)，用于连锁控制所述快切阀(211)及所述切断阀(222)；所述自动连锁系统(4)连接所述远传温度表(3)。5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，在所述第二管线(22)远离所述氢气分离器(5)的一端连接有缓冲罐(7)。6.一种液氮洗外排污氮回收的方法，其特征在于，使用如权利要求1至5中任一项所述的设备对液氮洗外排污氮进行回收，包括以下步骤：液态污氮从所述氢气分离器(5)底部排出，通过所述第二管线(22)及所述第一管线(21)进入所述u型管循环水加热器(1)内复热，得到燃料气；所述燃料气进入燃料气管网(6)，并去往驰放气资源化利用装置回收有效气。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述液态污氮从所述氢气分离器(5)底部排出之前，还包括以下步骤：关闭所述切断阀(222)；打开所述控制阀(221)以及所述快切阀(211)。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：当所述远传温度表(3)检测到所述u型管循环水加热器(1)的循环水出口温度低于5℃时，所述自动连锁系统(4)控制所述快切阀(211)关闭，同时打开所述切断阀(222)，将所述液态污氮送往所述缓冲罐(7)闪蒸，然后进入事故火炬总管(8)用蒸汽复热后放入火炬燃烧。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述u型管循环水加热器(1)内部，循环水走壳程，所述液态污氮走管程。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述液态污氮的温度为-190℃
‑‑
180℃；所述燃料气的温度为10℃-30℃。

技术总结
本申请提供了一种液氮洗外排污氮回收的设备及方法，包括：U型管循环水加热器、第一管线和第二管线。其中U型管循环水加热器的入口端通过第一管线连接到第二管线的中段，出口端用于连接燃料气管网；第二管线的一端连接氢气分离器；第二管线上设置有控制阀和切断阀，且控制阀位于第一管线与氢气分离器之间，切断阀位于第一管线与第二管线远离氢气分离器的一端之间。本发明有效回收了外排污氮中的CO，每套装置可回收燃料气170NM3/h以上，回收有效气100NM3/h，年效益达到64万元以上，节能效果显著。同时，由于减少了冷火炬外排，从而间接节约了蒸汽消耗，并彻底消除了缓冲罐常年积冰的现象，大大改善了缓冲罐周围及地面卫生。大大改善了缓冲罐周围及地面卫生。大大改善了缓冲罐周围及地面卫生。


技术研发人员：索锋涛 李强 袁厅厅 周明 张博慧 谈斐 来建飞
受保护的技术使用者：陕西陕化煤化工集团有限公司
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/10/15