本實(shí)用新型涉及一種節(jié)能系統(tǒng)，特別是一種廢酸裂解節(jié)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

廢硫酸裂解再生工藝是一項(xiàng)綠色環(huán)保技術(shù)。但是，廢硫酸裂解過程需要消耗大量的燃料氣，所以，如何實(shí)現(xiàn)廢硫酸裂解的節(jié)能降耗，是評(píng)價(jià)廢硫酸裂解再生技術(shù)先進(jìn)的關(guān)鍵。

現(xiàn)有烷基化廢酸裂解再生裝置中，廢酸高溫裂解后的爐氣，一般通過廢熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽進(jìn)行余熱回收，或通過空氣預(yù)熱器對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)熱從而回收余熱。含磷廢硫酸裂解再生裝置中，含磷廢硫酸高溫裂解后的爐氣，一般通過在爐氣冷卻器中降溫進(jìn)行余熱回收，或通過空氣預(yù)熱器對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)熱等方法回收余熱，含磷廢硫酸高溫裂解后的爐氣采用爐氣冷卻器替代廢熱鍋爐進(jìn)行余熱回收，主要是因?yàn)楹谞t氣會(huì)使硫酸裝置廢熱鍋爐發(fā)生露點(diǎn)腐蝕。然而，爐氣冷卻器只是單純地對(duì)爐氣進(jìn)行降溫，這部分熱量并沒有被回收利用。因此，迫切需要開發(fā)出一種可充分回收爐氣中的熱量，同時(shí)避免發(fā)生露點(diǎn)腐蝕的節(jié)能系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型的目的：本實(shí)用新型的目的是提供一種廢酸裂解節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)可最大限度地回收裂解后高溫爐氣的熱量，同時(shí)避免含磷爐氣露點(diǎn)腐蝕問題。

技術(shù)方案：本實(shí)用新型所述的廢酸裂解節(jié)能系統(tǒng)，包括廢酸裂解爐、空氣預(yù)熱裝置和廢熱回收裝置，廢酸裂解爐的爐氣出口與空氣預(yù)熱裝置的爐氣入口直接相連；

空氣預(yù)熱裝置的空氣出口流出的空氣熱量回收路徑包括兩種：空氣預(yù)熱裝置的空氣出口與廢熱回收裝置的入口相連，廢熱回收裝置的出口通過管道分別與空氣預(yù)熱裝置的空氣入口以及廢酸裂解爐的空氣入口相連；或者，空氣預(yù)熱裝置的空氣出口通過管道分別與廢熱回收裝置的入口以及廢酸裂解爐的空氣入口相連，廢熱回收裝置的出口與空氣預(yù)熱裝置的空氣入口相連；

連接廢熱回收裝置的出口與空氣預(yù)熱裝置的空氣入口的管道上設(shè)有冷空氣入口。

可根據(jù)換熱面積設(shè)置空氣預(yù)熱裝置中空氣預(yù)熱器的數(shù)量，空氣預(yù)熱裝置可設(shè)置為1臺(tái)空氣預(yù)熱器，也可設(shè)置為串聯(lián)的多臺(tái)空氣預(yù)熱器；為方便清灰，使空氣預(yù)熱裝置為串聯(lián)的2～5臺(tái)空氣預(yù)熱器。為提高換熱效率，同時(shí)避免爐氣冷凝形成磷酸腐蝕設(shè)備，使多臺(tái)空氣預(yù)熱器中，與廢酸裂解爐的爐氣出口直接相連的第一臺(tái)空氣預(yù)熱器采取并流換熱或逆流換熱，其余空氣預(yù)熱器采取逆流換熱。

為了提高空氣預(yù)熱裝置的耐高溫性能，使空氣預(yù)熱裝置由耐高溫材料制成，并在空氣預(yù)熱裝置設(shè)置中應(yīng)力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。

空氣預(yù)熱裝置的爐氣出口連接爐氣凈化系統(tǒng)；廢熱回收裝置為空氣熱交換裝置，具體地，廢熱回收裝置為廢熱鍋爐。

本實(shí)用新型的工作原理是：廢酸裂解爐中廢酸裂解產(chǎn)生1000～1200℃的高溫爐氣，高溫爐氣從廢酸裂解爐的爐氣出口流出，通過管道流入空氣預(yù)熱裝置的爐氣入口。在空氣預(yù)熱裝置中，高溫爐氣與空氣換熱，爐氣溫度降低至380～500℃后進(jìn)入爐氣凈化系統(tǒng)，同時(shí)空氣溫度升高。被加熱的空氣從空氣預(yù)熱裝置的空氣出口流出，進(jìn)入廢熱回收裝置回收部分熱量后，一部分進(jìn)入廢酸裂解爐提供廢酸裂解所需的氧氣和熱量，另一部分在被輸送至空氣預(yù)熱裝置的空氣入口的過程中，與從管道上的冷空氣入口進(jìn)入管道的新鮮冷空氣混合，使混合后的空氣溫度達(dá)到200～350℃后重新進(jìn)入空氣預(yù)熱裝置的空氣入口；或者，被加熱的空氣從空氣預(yù)熱裝置的空氣出口流出，一部分直接進(jìn)入廢酸裂解爐提供廢酸裂解所需的氧氣和熱量，另一部分進(jìn)入廢熱回收裝置回收部分熱量后，在被輸送至空氣預(yù)熱裝置的空氣入口的過程中，與從管道上的冷空氣入口進(jìn)入管道的新鮮冷空氣混合，使混合后的空氣溫度達(dá)到120～300℃后重新進(jìn)入空氣預(yù)熱裝置的空氣入口。

有益效果：本實(shí)用新型采用空氣預(yù)熱器替代了廢熱鍋爐，將爐氣的熱量轉(zhuǎn)移到空氣中，由于進(jìn)入空氣預(yù)熱器的空氣溫度高于磷酸露點(diǎn)溫度，空氣無磷酸露點(diǎn)腐蝕問題；從空氣預(yù)熱裝置中流出的高溫空氣的多余熱量，可用于在廢熱鍋爐中生產(chǎn)蒸汽，或用于在其他換熱設(shè)備中加熱水等，從而進(jìn)行綜合利用。因此，本實(shí)用新型的系統(tǒng)可以在充分回收爐氣熱量的同時(shí)避免含磷爐氣露點(diǎn)腐蝕問題，且可以減少燃料的消耗。

附圖說明

圖1為一種含磷廢硫酸裂解節(jié)能系統(tǒng)的示意圖；

圖2為另一種含磷廢硫酸裂解節(jié)能系統(tǒng)的示意圖；

圖3為第三種含磷廢硫酸裂解節(jié)能系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

圖1為第一種含磷廢硫酸裂解節(jié)能系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，含磷廢硫酸裂解節(jié)能系統(tǒng)包括廢酸裂解爐1、空氣預(yù)熱裝置2和廢熱鍋爐3(空氣預(yù)熱裝置2可以為1臺(tái)空氣預(yù)熱器，為方便清灰，空氣預(yù)熱裝置2也可設(shè)計(jì)為3、4或5臺(tái)串聯(lián)的空氣預(yù)熱器)，廢酸裂解爐1的爐氣出口通過管道與空氣預(yù)熱裝置2的爐氣入口相連，空氣預(yù)熱裝置2的空氣出口通過管道與廢熱鍋爐3的入口相連，廢熱鍋爐3的出口通過管道分別與空氣預(yù)熱裝置2的空氣入口以及廢酸裂解爐1的空氣入口相連，連接廢熱鍋爐3的出口和空氣預(yù)熱裝置2的空氣入口的管道上設(shè)有冷空氣(30℃)入口。圖1中箭頭的方向表示爐氣或空氣的流動(dòng)方向。

在該系統(tǒng)中，含磷廢硫酸在廢酸裂解爐1中裂解后產(chǎn)生溫度約為1100℃的高溫爐氣(10800Nm³/h)，高溫爐氣從爐氣入口進(jìn)入空氣預(yù)熱裝置2，同時(shí)，空氣(350℃、13400Nm³/h)自空氣預(yù)熱裝置2的空氣入口逆流進(jìn)料，進(jìn)入空氣預(yù)熱裝置2。高溫爐氣與空氣在空氣預(yù)熱裝置2內(nèi)逆流換熱，待高溫爐氣冷卻至450℃后，爐氣從空氣預(yù)熱裝置2的爐氣出口流出，進(jìn)入爐氣凈化工序。

爐氣和空氣換熱的公式為：q_m1C_p1(T₁-T₂)＝q_m2C_p2(t₁-t₂)

q_m1，q_m2-分別為爐氣量和空氣量，單位為kmol/h；

C_p1，C_p2-分別為爐氣平均分子熱容量和空氣平均分子熱容量，單位為kJ/(kmol.K)；

T₁，T₁-分別為爐氣進(jìn)、出口溫度，單位為℃；

t₁，t₂-分別為空氣進(jìn)、出口溫度，單位為℃。

空氣在空氣預(yù)熱裝置2中被加熱至990℃，加熱的空氣從空氣預(yù)熱裝置2的空氣出口流出，進(jìn)入廢熱鍋爐2，在廢熱鍋爐2中，空氣的部分熱量用于生產(chǎn)蒸汽，從而被回收。在空氣預(yù)熱裝置2中被加熱的空氣，其熱量回收裝置不限于廢熱鍋爐3，也可使用本領(lǐng)域公知的其它換熱設(shè)備替代廢熱鍋爐3，回收高溫空氣部分熱量。空氣在廢熱鍋爐3中溫度降至650℃后，一部分進(jìn)入廢硫酸裂解爐提供廢酸裂解所需的氧氣和熱量，另一部分(6576Nm³/h)與新鮮冷空氣(30℃、6900Nm³/h)混合后循環(huán)至空氣預(yù)熱裝置2的空氣入口，溫度達(dá)到350℃后逆流進(jìn)料進(jìn)入空氣預(yù)熱裝置2。

實(shí)施例2

圖2為第二種含磷廢硫酸裂解節(jié)能系統(tǒng)的示意圖如圖2所示，含磷廢硫酸裂解節(jié)能系統(tǒng)包括廢酸裂解爐1、第一空氣預(yù)熱裝置4(即空氣預(yù)熱器)、第二空氣預(yù)熱裝置5(第二空氣預(yù)熱裝置5可以為1臺(tái)空氣預(yù)熱器，為方便清灰，第二空氣預(yù)熱裝置5也可設(shè)計(jì)為2、3或4臺(tái)串聯(lián)的空氣預(yù)熱器)和廢熱鍋爐3，廢酸裂解爐1的爐氣出口通過管道與第一空氣預(yù)熱裝置4的爐氣入口相連，第一空氣預(yù)熱裝置4的爐氣出口通過管道與第二空氣預(yù)熱裝置5的爐氣入口相連，第一空氣預(yù)熱裝置4的空氣出口通過管道與第二空氣預(yù)熱裝置5的空氣入口相連，第二空氣預(yù)熱裝置5的爐氣出口與爐氣凈化系統(tǒng)相連，第二空氣預(yù)熱裝置5的空氣出口分別與廢熱鍋爐3的入口和廢酸裂解爐1的空氣入口相連，廢熱鍋爐3的出口通過管道與第一空氣預(yù)熱裝置4的空氣入口相連，連接廢熱鍋爐3的出口和第一空氣預(yù)熱裝置4的空氣入口的管道上設(shè)有冷空氣(30℃)入口。圖2中箭頭的方向表示爐氣或空氣的流動(dòng)方向。

在該系統(tǒng)中，含磷廢硫酸在廢酸裂解爐1中裂解后產(chǎn)生溫度約為1100℃的高溫爐氣(10800Nm³/h)，高溫爐氣從爐氣入口進(jìn)入第一空氣預(yù)熱裝置4，空氣(150℃、14800Nm³/h)自第一空氣預(yù)熱裝置4的空氣入口并流進(jìn)料。高溫爐氣與空氣在第一空氣預(yù)熱裝置4內(nèi)并流換熱，待爐氣冷卻至900℃、空氣加熱至350℃后，爐氣與空氣分別進(jìn)入第二空氣預(yù)熱裝置5內(nèi)逆流換熱，待爐氣繼續(xù)冷卻至450℃再進(jìn)入爐氣凈化工序。

空氣在第二空氣預(yù)熱裝置5中繼續(xù)加熱至750℃后，一部分進(jìn)入廢酸裂解爐1提供廢酸裂解所需的氧氣和熱量，另一部分(7905Nm³/h)進(jìn)入廢熱鍋爐3，在廢熱鍋爐3中，空氣的部分熱量用于生產(chǎn)蒸汽，從而被回收。在第一空氣預(yù)熱裝置4和第二空氣預(yù)熱裝置5中被加熱的空氣，其熱量回收裝置不限于廢熱鍋爐3，也可使用本領(lǐng)域公知的其它換熱設(shè)備替代廢熱鍋爐3，以回收高溫空氣部分熱量?？諝庠趶U熱鍋爐3中溫度降至265℃后，與新鮮冷空氣(30℃、6900Nm³/h)混合后循環(huán)至第一空氣預(yù)熱器4的空氣入口，溫度達(dá)到150℃后并流進(jìn)料。

實(shí)施例3

圖3為第三種含磷廢硫酸裂解節(jié)能系統(tǒng)的示意圖。如圖3所示，含磷廢硫酸裂解節(jié)能系統(tǒng)包括廢酸裂解爐1、第一空氣預(yù)熱裝置4(即空氣預(yù)熱器)、第二空氣預(yù)熱裝置5(第二空氣預(yù)熱裝置5可以為1臺(tái)空氣預(yù)熱器，為方便清灰，第二空氣預(yù)熱裝置5也可設(shè)計(jì)為2、3或4臺(tái)串聯(lián)的空氣預(yù)熱器)和廢熱鍋爐3，廢酸裂解爐1的爐氣出口通過管道與第一空氣預(yù)熱裝置4的爐氣入口相連，第一空氣預(yù)熱裝置4的爐氣出口通過管道與第二空氣預(yù)熱裝置5的爐氣入口相連，第一空氣預(yù)熱裝置4的空氣出口通過管道與第二空氣預(yù)熱裝置5的空氣入口相連，第二空氣預(yù)熱裝置5的爐氣出口與爐氣凈化系統(tǒng)相連，第二空氣預(yù)熱裝置5的空氣出口分別與廢熱鍋爐3的入口和廢酸裂解爐1的空氣入口相連，廢熱鍋爐3的出口通過管道與第一空氣預(yù)熱裝置4的空氣入口相連，連接廢熱鍋爐3的出口和第一空氣預(yù)熱裝置4的空氣入口的管道上設(shè)有冷空氣(30℃)入口。圖2中箭頭的方向表示爐氣或空氣的流動(dòng)方向。

在該系統(tǒng)中，含磷廢硫酸在廢酸裂解爐1裂解后產(chǎn)生溫度約為1100℃的高溫爐氣(10800Nm³/h)，高溫爐氣從爐氣入口進(jìn)入第一空氣預(yù)熱裝置4，空氣(180℃、13100Nm³/h)自第一空氣預(yù)熱裝置4的空氣入口逆流進(jìn)料。高溫爐氣與空氣在第一空氣預(yù)熱裝置4內(nèi)逆流換熱，待爐氣冷卻至950℃、空氣加熱至350℃后，爐氣與空氣分別進(jìn)入第二空氣預(yù)熱裝置5內(nèi)逆流換熱，待爐氣繼續(xù)冷卻至450℃再進(jìn)入爐氣凈化工序。

空氣在第二空氣預(yù)熱裝置5中繼續(xù)加熱至850℃后，一部分進(jìn)入廢硫酸裂解爐提供廢酸裂解所需的氧氣和熱量，另一部分(6200Nm³/h)進(jìn)入廢熱鍋爐3，在廢熱鍋爐3中，空氣的部分熱量用于生產(chǎn)蒸汽，從而被回收。在第一空氣預(yù)熱裝置4和第二空氣預(yù)熱裝置5中被加熱的空氣，其熱量回收裝置不限于廢熱鍋爐3，也可使用本領(lǐng)域公知的其它換熱裝置替代廢熱鍋爐3，回收高溫空氣部分熱量。空氣在廢熱鍋爐3中溫度降至355℃后，循環(huán)至第一空氣預(yù)熱裝置4的空氣入口與新鮮冷空氣(30℃、6900Nm³/h)混合，溫度達(dá)到180℃后并流進(jìn)料。