本发明涉及一种丙烷脱氢装置废热锅炉烟气的回收系统及方法。
背景技术：
丙烯是一种重要的有机化工原料，具有应用广泛、市场需求大等特点。近年来，随着化工、制造业等各个行业的迅速发展，丙烯的需求量持续上升。近年来，随着丙烯生产技术的发展以及生产装置的投产，丙烯产能增长迅速。相比于传统石油化工、煤化工的丙烯生产技术，丙烷脱氢工艺具有项目投资少、产品收率高、生产成本低、原料来源广、环境友好等优势，已作为目前备受青睐的丙烯合成工艺。
目前市场占有率较高的某丙烷脱氢工艺装置中，对于反应器加热再生过程中，其运行方案为新鲜空气经加压、预热后进入加热炉，加热后的高温气与装置注入气混合后去反应器加热再生过程。再生烟气则经过废热锅炉系统副产过热及饱和高压蒸汽，可排放的达标烟气则直接去废气排放系统。
在现运行的丙烷脱氢工艺装置中，经反应器再生、废热锅炉处理后的可排放达标烟气直接去往废气排放系统，其反应器再生气所需气体均源自新鲜原料空气。同时，烟气排放温度为120℃～140℃，该物流中仍存在部分可再利用的能量。因此，现有工艺过程中，存在原料空气消耗量大、污染物排放多、能量利用效率低等缺点。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种丙烷脱氢装置废热锅炉烟气的回收系统及方法，其通过烟气回收大大降低了原料空气的消耗量及系统废气的排放量，同时烟气的循环利用可实现将烟气中余热的能量回收，有效提高装置的能量利用效率。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种丙烷脱氢装置废热锅炉烟气的回收系统，其特征在于包括：
换热器e-105，具有供新鲜空气输入的输入口及供气体输出的出气口，用于对新鲜空气进行初预热，具有供烟气处理后的气体输出的输出口；
换热器e-103，与所述换热器e-105的出气口相连接，用于对新鲜空气进行再预热；
加热炉，具有燃料气进气口，底部具有供换热器e-103输出的混合气进入的输入口、顶部连接有输出管道，该输出管道上还连接有供装置注入气混入的管线；
反应器，设于加热炉的下游，顶部具有供加热炉输出的气体与装置注入气的混合气体进入的入口，底部具有出口；
换热器e-101，与所述反应器的出口相连接，用于对反应器输出的物料进行加热，并将过热蒸汽排出；
脱非甲烷烃反应床，与所述换热器e-101的输出端相连接；
换热器e-102，与所述脱非甲烷烃反应床的输入端相连接，用于补入饱和蒸汽，该换热器e-102的输出端与换热器e-103的输入端相连接；
换热器e-104，设于所述换热器e-103的下游，输入端与e-103的输出端相连接；
烟气处理器，设于所述换热器e-104的下游，与所述换热器e-104的输出端相连接且底部具有注入剂入口，该烟气处理器的输出端与所述换热器105的输入端相连接；以及
蒸汽罐，与所述换热器e-102、换热器e-104相连接，用于向换热器e-104输入冷却上水、自换热器e-104回收饱和蒸汽，从而为换热器e-102提供饱和蒸汽。
在上述方案中，所述新鲜空气通过鼓风机/压缩机输入换热器e-105中。
优选地，所述换热器e-105输出的处理后的气体部分以尾气进行排放、部分作为循环烟气补入换热器e-105或换热器e-103或加热炉中。
一种上述丙烷脱氢装置废热锅炉烟气的回收系统的烟气处理方法，其特征在于包括以下步骤：
新鲜空气经过鼓风机/压缩机加压后与循环烟气混合进入换热器e-105进行原料初预热；
初预热后的混合气经换热器e-103经再预热后送入加热炉，加热后的混合气与装置注入气混合后去反应器r-101的加热再生过程；
再生烟气则经过废热锅炉系统实现烟气能量回收、非甲烷烃类脱除以及烟气处理过程；
排放达标后的烟气经过换热器e-105冷却后，部分气体经鼓风机/压缩机进行循环利用，另一部分则去废气排放系统。
在本发明中，所述的烟气能量回收是反应器出口烟气先后经过换热器e-101、换热器e-102、换热器e-103、换热器e-104，以蒸汽罐的高压循环水为工作介质吸收烟气中的热量来副产高压饱和蒸汽及高压过热蒸汽。
所述的非甲烷烃类脱除是进行部分能量回收后的烟气经过脱非甲烷烃反应床，通过催化反应，脱除烟气中存在的乙烷、丙烷。
所述的烟气处理过程是指采用压缩系统将部分废热锅炉烟气循环回收作为反应器再生气，使得新鲜空气的进料量以及系统废气排放量大大减少，并且实现了对烟气中废热的回收利用。
优选地，所述循环烟气占换热器e-105输出口排出气体量的10％～90％，循环烟气的操作压力为0.1mpag～0.3mpag，循环烟气的操作温度为80℃～300℃。
在本发明中，所述的循环烟气的补入位置为换热器e-105入口或换热器e-105出口或换热器e-103出口。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过烟气回收系统将部分可排放的达标烟气进行循环回收，既可作为新鲜空气的补充气，大大降低原料空气的消耗量及系统废气的排放量，又可将烟气中余热的能量回收，有效提高装置的能量利用效率；通过将烟气循环并多次经废热锅炉系统中的烟气处理装置可实现污染物的多次处理，进一步减少烟气中各污染物的排放量，更为符合化工生产绿色环保的要求。
附图说明
图1为本发明实施例1的工艺流程图；
图2为本发明实施例2的工艺流程图；
图3为本发明实施例3的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例的丙烷脱氢装置废热锅炉烟气的回收系统包括：
换热器e-105，具有供新鲜空气输入的输入口及供气体输出的出气口，用于对新鲜空气进行初预热，具有供烟气处理后的气体输出的输出口；
换热器e-103，与换热器e-105的出气口相连接，用于对新鲜空气进行再预热；
加热炉h-101，具有燃料气进气口，底部具有供换热器e-103输出的混合气进入的输入口、顶部连接有输出管道，该输出管道上还连接有供装置注入气混入的管线；
反应器r-101，设于加热炉h-101的下游，顶部具有供加热炉h-101输出的气体与装置注入气的混合气体进入的入口，底部具有出口；
换热器e-101，与反应器r-101的出口相连接，用于对反应器r-101输出的物料进行加热，并将过热蒸汽排出；
脱非甲烷烃反应床r-102，与换热器e-101的输出端相连接；
换热器e-102，与脱非甲烷烃反应床r-102的输入端相连接，用于补入饱和蒸汽，该换热器e-102的输出端与换热器e-103的输入端相连接；
换热器e-104，设于换热器e-103的下游，输入端与e-103的输出端相连接；
烟气处理器r-103，设于换热器e-104的下游，与换热器e-104的输出端相连接且底部具有注入剂入口，该烟气处理器r-103的输出端与换热器105的输入端相连接；以及
蒸汽罐v-101，与换热器e-102、换热器e-104相连接，用于向换热器e-104输入冷却上水、自换热器e-104回收饱和蒸汽，从而为换热器e-102提供饱和蒸汽。
本实施例中，新鲜空气通过鼓风机/压缩机c-101输入换热器e-105中。换热器e-105输出的处理后的气体部分以尾气进行排放、部分作为循环烟气在鼓风机/压缩机c-102作用下补入换热器e-105中，补入位置为换热器e-105入口。
上述丙烷脱氢装置废热锅炉烟气的回收系统的烟气处理方法包括以下步骤：
新鲜空气经过鼓风机/压缩机c-101加压后与循环烟气混合进入换热器e-105进行原料初预热；
初预热后的混合气经换热器e-103经再预热后送入加热炉h-101，加热后的混合气与装置注入气混合后去反应器r-101的加热再生过程；
再生烟气则经过废热锅炉系统实现烟气能量回收、非甲烷烃类脱除以及烟气处理过程；
排放达标后的烟气经过换热器e-105冷却后，部分气体经鼓风机/压缩机c-102进行循环利用，另一部分则去废气排放系统。
在本实施例中，上述烟气能量回收是反应器r-101出口烟气先后经过换热器e-101、换热器e-102、换热器e-103、换热器e-104，以蒸汽罐v-101的高压循环水为工作介质吸收烟气中的热量来副产高压饱和蒸汽及高压过热蒸汽。非甲烷烃类脱除是进行部分能量回收后的烟气经过脱非甲烷烃反应床r-102，通过催化反应，脱除烟气中存在的乙烷、丙烷。烟气处理过程是指采用压缩系统将部分废热锅炉烟气循环回收作为反应器r-101再生气，使得新鲜空气的进料量以及系统废气排放量大大减少，并且实现了对烟气中废热的回收利用。
在本实施例中，循环烟气占换热器e-105输出口排出气体量的10％～90％，循环烟气的操作压力为0.1mpag～0.3mpag，循环烟气的操作温度为80℃～300℃。
实施例2：
如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于：
换热器e-105输出的处理后的气体部分以尾气进行排放、部分作为循环烟气补入换热器e-103中，补入位置为换热器e-105出口。
实施例3：
如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于：
换热器e-105输出的处理后的气体部分以尾气进行排放、部分作为循环烟气补入加热炉h-101中，补入位置为换热器e-103出口。
选取本发明实施例1的工艺流程，以60万吨/年规模的丙烷脱氢装置为例，废热锅炉烟气系统中烟气总流量为800～1000t/h，取非甲烷烃类及nox的脱除效率分别为85％及90％，则现有工艺中烟气尾气中非甲烷烃类及nox的排放量分别为0.0038～0.046t/h及0.0034～0.0042t/h。当采用本实施例1的回收系统后，可以减少新鲜空气消耗量400～500t/h，烟气尾气中非甲烷烃类及nox的排放量可分别降低至0.0019～0.0023t/h及0.0017～0.021t/h，实现烟气尾气中非甲烷烃类及nox的排放量降低50％以上，每年可减少非甲烷烃类及nox的排放量分别为15t～18.4t及13.6t～16.8t。同时，废热锅炉烟气的循环利用能进一步将烟气中废热的进行回收，其可节能4mw～6mw，减少压缩机电力消耗16.9mw～20.7mw，每年可节省操作费用9600～11760万元，有效提高了装置的能量利用效率，降低操作成本。
烟气循环系统中，各个主物流数据如下表1所示：
表1空气初预热后混合的烟气循环回收系统物流数据表
当60万吨丙烷脱氢装置采用本实施例的烟气循环回收系统后，可降低新鲜空气消耗量450t/h，减少燃料气消耗0.8t/h，尾气中非甲烷烃及nox的排放量可分别降低至0.0023t/h及0.0018t/h，在大大降低过程能耗的同时降低非甲烷烃、nox等污染物的排放。
1.一种丙烷脱氢装置废热锅炉烟气的回收系统，其特征在于包括：
换热器e-105，具有供新鲜空气输入的输入口及供气体输出的出气口，用于对新鲜空气进行初预热，具有供烟气处理后的气体输出的输出口；
换热器e-103，与所述换热器e-105的出气口相连接，用于对新鲜空气进行再预热；
加热炉，具有燃料气进气口，底部具有供换热器e-103输出的混合气进入的输入口、顶部连接有输出管道，该输出管道上还连接有供装置注入气混入的管线；
反应器，设于加热炉的下游，顶部具有供加热炉输出的气体与装置注入气的混合气体进入的入口，底部具有出口；
换热器e-101，与所述反应器的出口相连接，用于对反应器输出的物料进行加热，并将过热蒸汽排出；
脱非甲烷烃反应床，与所述换热器e-101的输出端相连接；
换热器e-102，与所述脱非甲烷烃反应床的输入端相连接，用于补入饱和蒸汽，该换热器e-102的输出端与换热器e-103的输入端相连接；
换热器e-104，设于所述换热器e-103的下游，输入端与e-103的输出端相连接；
烟气处理器，设于所述换热器e-104的下游，与所述换热器e-104的输出端相连接且底部具有注入剂入口，该烟气处理器的输出端与所述换热器105的输入端相连接；以及
蒸汽罐，与所述换热器e-102、换热器e-104相连接，用于向换热器e-104输入冷却上水、自换热器e-104回收饱和蒸汽，从而为换热器e-102提供饱和蒸汽。
2.根据权利要求1所述的丙烷脱氢装置废热锅炉烟气的回收系统，其特征在于：所述新鲜空气通过鼓风机/压缩机输入换热器e-105中。
3.根据权利要求2所述的丙烷脱氢装置废热锅炉烟气的回收系统，其特征在于：所述换热器e-105输出的处理后的气体部分以尾气进行排放、部分作为循环烟气补入换热器e-105或换热器e-103或加热炉中。
4.一种应用有权利要求3所述丙烷脱氢装置废热锅炉烟气的回收系统的烟气处理方法，其特征在于包括以下步骤：
新鲜空气经过鼓风机/压缩机加压后与循环烟气混合进入换热器e-105进行原料初预热；
初预热后的混合气经换热器e-103经再预热后送入加热炉，加热后的混合气与装置注入气混合后去反应器的加热再生过程；
再生烟气则经过废热锅炉系统实现烟气能量回收、非甲烷烃类脱除以及烟气处理过程；
排放达标后的烟气经过换热器e-105冷却后，部分气体经鼓风机/压缩机进行循环利用，另一部分则去废气排放系统。
5.根据权利要求4所述的烟气处理方法，其特征在于：所述的烟气能量回收是反应器出口烟气先后经过换热器e-101、换热器e-102、换热器e-103、换热器e-104，以蒸汽罐的高压循环水为工作介质吸收烟气中的热量来副产高压饱和蒸汽及高压过热蒸汽。
6.根据权利要求4所述的烟气处理方法，其特征在于：所述的非甲烷烃类脱除是进行部分能量回收后的烟气经过脱非甲烷烃反应床，通过催化反应，脱除烟气中存在的乙烷、丙烷。
7.根据权利要求4所述的烟气处理方法，其特征在于：所述的烟气处理过程是指采用压缩系统将部分废热锅炉烟气循环回收作为反应器再生气，使得新鲜空气的进料量以及系统废气排放量大大减少，并且实现了对烟气中废热的回收利用。
8.根据权利要求4所述的烟气处理方法，其特征在于：所述循环烟气占换热器e-105输出口排出气体量的10％～90％，循环烟气的操作压力为0.1mpag～0.3mpag，循环烟气的操作温度为80℃～300℃。
9.根据权利要求4所述的烟气处理方法，其特征在于：所述的循环烟气的补入位置为换热器e-105入口或换热器e-105出口或换热器e-103出口。
技术总结