超低排放的乙烯工厂制造技术

本发明专利技术涉及乙烯工厂，包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超低排放的乙烯工厂
[0001]本专利技术涉及乙烯工厂和用于在此类工厂中生产乙烯的方法。本专利技术还涉及使用乙烯工厂临时存储可再生电力的方法以及使用乙烯工厂将氢间接转化为富含甲烷的气体的方法。
[0002]如例如文献US 4,479,869中所公开的，常规的裂解炉系统通常包括对流段，其中烃原料被预热和/或部分蒸发并与稀释蒸汽混合，以提供原料稀释蒸汽混合物。系统还包括辐射段，包括至少一个位于火箱中的辐射盘管，其中来自对流段的原料稀释蒸汽混合物通过热解在高温下转化为产品和副产品组分。系统还包括冷却段，该冷却段包括至少一个骤冷交换器，例如传输线交换器，其配置为快速骤冷离开辐射段的产物或裂解气，以停止热解副反应，并保持反应平衡以利于产物。来自传输线交换器的热量可以以高压蒸汽的形式回收。
[0003]这种常规系统的缺点是需要为热解反应提供大量燃料。为了减少这种燃料消耗，可以显著提高火箱效率，即火箱中被辐射盘管吸收的释放热量的百分比。然而，具有提高的火箱效率的常规裂解炉系统对流段中的热回收方案仅具有有限的能力来加热烃原料以达到进入辐射段的最佳温度。因此，在常规的裂解炉系统中，几乎不可能降低燃料消耗，并从而减少CO2排放。
[0004]WO2018/229267解决了这个问题，并显著提高了裂解炉的火箱效率，并减少了来自裂解炉的CO2排放。然而，其中所述的这种高效裂解炉还可显著减少高压蒸汽的产生，该高压蒸汽可用于直接或在将蒸汽用于电力产生之后驱动机器，如乙烯工厂的压缩机和/或泵，如裂解气压缩机、丙烯制冷压缩机、乙烯制冷压缩机。例如，根据本专利技术人的内部研究，将裂解炉效率从约40％提高至约54％可导致蒸汽产生量减少约2/3。因此，作为CO2排放减少的副作用，没有充足的蒸汽可用于驱动所有这些压缩机。
[0005]本专利技术人最近专利技术了一种用于在乙烯工厂中驱动机器的改进方法和系统，解决了WO2018/229267的缺点，其可减少产生的电力的碳足迹，即每kw产生的电力排放的CO2量(参见未预先公布的欧洲专利申请号19178729.0)。本文描述了集成的乙烯和发电厂系统，其中可以补偿来自炉的较低的高压蒸汽产量，并且裂解炉中产生的过量燃料气用于产生显著更多的电力。
[0006]仍然需要进一步的方法来提高乙烯工厂的能源效率和/或减少温室气体排放，这种方法可以作为实现这一目标的已知方法的替代或补充。还希望提供能效高、低排放的乙烯工厂，其鲁棒性在于其能够平衡可再生电力系统的电力容量的波动。
[0007]现在已经发现，通过提供从可再生的电源接收其电力需求的至少一部分的乙烯工厂来解决这些需求中的一个或多个是可能的，其中特定的燃料级分以特定的方式被引导到乙烯工厂内。
[0008]特别是，专利技术人意识到，随着能源效率的提高，更多的过量燃料作为裂解烃气流的一部分离开裂解炉。这种燃料通常不仅含有大量的甲烷，而且还含有大量的氢。氢在进一步的化学工艺中是有用的产品，尤其是氢化，但对于甲烷来说，在当前的经济中，除了燃烧它，几乎没有其他用途。这最终会将CO2释放到大气中。专利技术人进一步认识到，不仅在将裂解气
分离成一种或多种烯烃(包括富含乙烯的级分)中富集的一种或多种级分方面，而且在乙烯工厂中用作燃料的气体，即裂解气的富含氢的燃料级分和富含甲烷的燃料级分中富集的至少两种不同的级分方面，这都是有利的。
[0009]因此，本专利技术涉及乙烯工厂，包括：
[0010]‑
用于将烃原料转化成裂解气流的裂解炉；
[0011]‑
配置为至少提供来自裂解气流的富含乙烯的产品流、富含氢的燃料流和富含甲烷的燃料流的分离段；
[0012]‑
用于将来自分离段的富含氢的燃料的至少一部分输送到裂解炉的燃烧炉的通道，和/或用于将来自分离段的富含氢的燃料的至少一部分输送到联合循环燃气轮机发电厂(CCGT)的废热回收锅炉的燃烧炉的通道；
[0013]‑
配置为存储富含甲烷的燃料的甲烷存储器和用于将来自分离段的富含甲烷的燃料的至少一部分输送到存储器的通道；
[0014]‑
CCGT，包括燃气轮机
–
所述燃气轮机包括燃烧室
‑
和用于将来自存储器的富含甲烷的燃料的至少一部分输送到CCGT的燃气轮机的燃烧室的通道，所述CCGT配置为发电和/或产生高压蒸汽以驱动蒸汽涡轮机，从而形成乙烯工厂的蒸汽发生回路的一部分；以及
[0015]‑
配置为提供用于操作工厂的电力的一部分的电力连接，其与用以从可再生来源产生电力的电力系统连接。
[0016]通常，根据本专利技术的乙烯工厂包括：
[0017]‑
用于将烃原料转化成裂解气流的裂解炉，所述裂解气流包括乙烯、氢和甲烷；
[0018]‑
配置为分离裂解气流以至少提供富含乙烯的产品流、富含氢的燃料流和富含甲烷的燃料流的分离段；
[0019]‑
用于将来自分离段的富含氢的燃料的至少一部分输送到裂解炉的燃烧炉的通道，和/或用于将来自分离段的富含氢的燃料的至少一部分输送到联合循环燃气轮机发电厂(CCGT)的废热回收锅炉的燃烧炉的通道；
[0020]‑
配置为存储直接从分离段获得或在液化来自分离段的富含甲烷的气体燃料流之后获得的富含甲烷的液化燃料的甲烷存储器
‑
和用于将液化的来自分离段的富含甲烷的燃料的至少一部分输送到存储器的通道；
[0021]‑
联合循环燃气轮机(CCGT)，包括燃气轮机
‑
所述燃气轮机包括燃烧室
‑
和用于经由蒸发器单元将液化的来自存储器的富含甲烷的燃料的至少一部分输送到CCGT的燃气轮机的燃烧室的通道，所述蒸发器单元配置为将液化的富含甲烷的燃料的至少一部分转化成富含甲烷的气体燃料，所述CCGT配置为发电和/或产生高压蒸汽以驱动蒸汽涡轮机，从而形成乙烯工厂的蒸汽发生回路的一部分；以及
[0022]‑
配置为提供操作乙烯工厂所需的电力的一部分的电力连接，所述电力连接与配置为从可再生来源产生电力的电力系统连接。
[0023]本专利技术还涉及用于从烃输送产生乙烯的方法，包括使用根据本专利技术的乙烯工厂。
[0024]通常，根据本专利技术的用于从烃输送产生乙烯的方法包括：
[0025]‑
在根据前述权利要求中任一项所述的乙烯工厂的裂解炉中裂解烃，以产生裂解的含烃气体，其包括乙烯、氢和甲烷；
[0026]‑
将裂解的含烃气体的至少一部分至少分离成富含乙烯的产品、富含氢的燃料和
富含甲烷的燃料；
[0027]‑
将来自分离段的富含氢的燃料的至少一部分输送到裂解炉的燃烧炉，和/或将来自分离段的富含氢的燃料的至少一部分输送到联合循环燃气轮机发电厂(CCGT)的废热回收锅炉的燃烧炉；
[0028]‑
将直接作为液体从分离段获得或在液化来自分离段的富含甲烷的气体燃料流之后获得的富含甲烷的燃料的至少一部分输送到甲烷存储器；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.乙烯工厂，包括：
‑
用于将烃原料转化成裂解气流的裂解炉；
‑
配置为至少提供来自所述裂解气流的富含乙烯的产品流、富含氢的燃料流和富含甲烷的燃料流的分离段；
‑
用于将来自所述分离段的富含氢的燃料的至少一部分输送到所述裂解炉的燃烧炉的通道，和/或用于将来自所述分离段的富含氢的燃料的至少一部分输送到联合循环燃气轮机发电厂(CCGT)的废热回收锅炉的燃烧炉的通道；
‑
配置为存储富含甲烷的燃料的甲烷存储器和用于将来自所述分离段的富含甲烷的燃料的至少一部分输送到所述存储器的通道；
‑
所述CCGT，包括燃气轮机
–
所述燃气轮机包括燃烧室
‑
和用于将来自所述存储器的富含甲烷的燃料的至少一部分输送到所述CCGT的燃气轮机的燃烧室的通道，所述CCGT配置为发电和/或产生高压蒸汽来驱动蒸汽涡轮机，从而形成所述乙烯工厂的蒸汽发生回路的一部分；以及
‑
配置为提供用于操作所述工厂的电力的一部分的电力连接，其为与用以从可再生来源产生电力的电力系统的连接。2.如权利要求1所述的乙烯工厂，其中所述甲烷存储器配置为存储直接从所述分离段获得或在液化来自所述分离段的富含甲烷的气体燃料流后获得的富含甲烷的液化燃料，并且用于将来自所述存储器的富含甲烷的燃料的至少一部分输送到所述CCGT的燃气轮机的燃烧室的通道配置为经由蒸发器单元将富含甲烷的液化燃料输送到所述CCGT的燃气轮机的燃烧室，所述蒸发器单元配置为将所述富含甲烷的液化燃料的至少一部分转化成富含甲烷的气体燃料。3.如权利要求1或2所述的乙烯工厂，其中所述分离段进一步配置为从所述裂解气分离富含甲烷的气体燃料流，所述工厂还包括以下中的至少一项：
‑
用于将来自所述分离段的富含甲烷的气体燃料的一部分输送到所述裂解炉的燃烧炉的通道；和
‑
用于将来自所述分离段的富含甲烷的气体燃料的一部分输送到所述CCGT的废热回收锅炉的燃烧炉的通道。4.如前述权利要求中任一项所述的乙烯工厂，其中用于输送所述富含甲烷的燃料的一部分的通道配置为将来自所述存储器的富含甲烷的液化燃料输送到所述裂解炉的燃烧炉。5.如前述权利要求中任一项所述的乙烯工厂，其中所述存储器配置为存储富含甲烷的液化燃料，并且所述工厂包括用于经由蒸发器单元将液化的来自所述存储器的富含甲烷的燃料的一部分输送到所述CCGT的废热回收锅炉的燃烧炉的通道，所述蒸发器单元配置为将所述富含甲烷的液化燃料的至少一部分转化成富含甲烷的气体燃料。6.如前述权利要求中任一项所述的乙烯工厂，包括配置为补偿经由所述可再生的电力连接提供的电力波动的控制系统，其中响应于(已有的或预期的)波动而调控一个或多个所述通道中的燃料流速和/或压力，从而在由所述电力连接提供的电力降低或预期会降低时增加所述CCGT的电力输出，以及在由所述电力连接提供的电力增加或预期会增加时降低所述CCGT的电力输出。
7.如前述权利要求中任一项所述的乙烯工厂，其中所述电力系统包括选自以下的电力系统：风力系统、太阳能系统、水力系统、地热能系统、渗透压能系统、配置为从生物质产生电的系统和配置为从生物可再生的燃料例如生物乙醇或生物柴油产生电的系统。8.如前述权利要求中任一项所述的乙烯工厂，包括电解器，其中所述电力连接与所述电解器连接，所述电解器配置为使用来自所述可再生来源的电力的至少一部分和任选地使用由所述CCGT产生的电力的至少一部分来通过电解产生氢，并且还包括用于将从所述电解器产生的氢输送到所述裂解炉的燃烧炉的通道和/或用于将从所述电解器产生的氢输送到所述CCGT的废热回收锅炉的燃烧炉的通道。9.如前述权利要求中任一项所述的乙烯工厂，其中配置为从可再生来源产生电力的电力系统是所述乙烯工厂的集成部分，或乙烯工厂作为其一部分的工业综合体的集成部分，和/或其中所述电力系统经由外部电网与所述乙烯工厂连接。10.如权利要求9所述的乙烯工厂，其中配置为从可再生来源产生电力的电力系统和所述CCGT都具有与所述乙烯工厂或所述乙烯工厂作为其一部分的工业综合体的内部网格的电气连接，并且其中所述乙烯工厂还具有电气连接，所述电气连接配置为允许从所述发电厂接收电力以提供可再生的电力，并允许在所述乙烯工厂外部供应过剩的电力，例如供应给同一工业综合体内的所述乙烯工厂外部的另一设施或所述外部电网。11.如前述权利要求中任一项所述的乙烯工厂，其具有乙烯工厂蒸汽发生回路和发电厂回路，所述乙烯工厂蒸汽发生回路包括：
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所述裂解炉，其中所述裂解炉配置为从锅炉给水产生高压蒸汽；
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配置为由所述高压蒸汽驱动的蒸汽涡轮机；
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配置为由所述蒸汽涡轮机驱动的流程压缩机；
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配置为冷凝所述高压蒸汽的至少一部分的冷凝器；
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配置为将所述冷凝的蒸汽泵送到所述裂解炉以作为锅炉给水的泵；所述发电厂回路包括配置为作为高压蒸汽回收热的废热回收锅炉，其中所述系统还包括所述乙烯工厂蒸汽发生回路和所述发电厂回路之间的第一连接，其配置为将来自所述废热回收锅炉的高压蒸汽的至少一部分导向所述乙烯工厂蒸汽发生回路的至少一个蒸汽涡轮机以驱动所述至少一个蒸汽涡轮机。12.如权利要求11所述的具有乙烯工厂蒸汽发生回路和发电厂回路的乙烯工厂，其中所述乙烯工厂蒸汽发生回路包括配置为由所述发电厂回路的燃气轮机直接驱动的流程压缩机。13.如前述权利要求11
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12中任一项所述的具有乙烯工厂蒸汽发生回路和发电厂回路的乙烯工厂，其中所述发电厂回路还包括至少一个蒸汽涡轮机和至少一个发电机，其中所述回路配置为将来自所述废热回收锅炉的高压蒸汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得，
申请(专利权)人：法国德西尼布能源简化股份公司，
类型：发明
国别省市：