回收動(dòng)力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在生產(chǎn)乙烯的工藝中回收動(dòng)力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]乙烯通常通過(guò)被稱(chēng)為蒸汽裂化的方法生產(chǎn)，其中烴原料被轉(zhuǎn)化為含有乙烯的裂化氣體產(chǎn)物。乙烯通過(guò)在裂化爐的輻射區(qū)裂化稀釋蒸汽和烴原料的進(jìn)料混合物而產(chǎn)生。進(jìn)料混合物在裂化爐的對(duì)流區(qū)中預(yù)加熱，其中所述混合物與來(lái)自輻射區(qū)的煙道氣進(jìn)行熱交換接觸，從而從煙道氣中回收熱，并隨后進(jìn)入輻射區(qū)。裂化氣體產(chǎn)物在高溫下從裂化爐的輻射區(qū)中出來(lái)，并且在熱交換器中經(jīng)水冷卻，所述熱交換器通常稱(chēng)為間接急冷交換器(IQE，其有時(shí)稱(chēng)為傳輸線(xiàn)交換器(TLE或TLX);選擇性線(xiàn)性交換器(SLE);—級(jí)、二級(jí)、三級(jí)等急冷交換器(PQE/SQE/TQE/等)；或超選擇性交換器(USX))。飽和蒸汽通過(guò)對(duì)裂化氣體產(chǎn)物進(jìn)行急冷而在IQE中產(chǎn)生。
[0003]裂化氣體產(chǎn)物隨后在分離工藝中分離，所述分離工藝包括一個(gè)或多個(gè)壓縮和制冷步驟。
[0004]在常規(guī)的蒸汽裂化裝置(也稱(chēng)為乙烯裂化器裝置)中，蒸汽膨脹式渦輪被用來(lái)驅(qū)動(dòng)裂化氣體壓縮器和制冷壓縮器。所需蒸汽在間接急冷交換器(IQE)以及爐和加熱器中的鍋爐盤(pán)管內(nèi)生成。
[0005]在US 2009/0158737中，描述了一種用于從蒸汽裂化工藝中回收動(dòng)力的方法。在US 2009/0158737的方法中，提出了多級(jí)膨脹式渦輪系統(tǒng)來(lái)提高動(dòng)力回收的效率。在US2009/0158737中，提供了兩級(jí)渦輪。離開(kāi)第一級(jí)的中壓蒸汽經(jīng)提供給第一級(jí)渦輪的高壓蒸汽通過(guò)熱交換被再加熱，并且將再加熱的中壓蒸汽提供給第二級(jí)渦輪。再加熱中壓蒸汽所需的熱通過(guò)下述提供:在裂化爐的對(duì)流區(qū)中將從IQE回收的高壓蒸汽過(guò)熱至比通常為了驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪而過(guò)熱高壓蒸汽所需的更高的溫度。
[0006]US 2009/0158737的方法的一個(gè)缺點(diǎn)在于，包括被提供用來(lái)處理高壓蒸汽的設(shè)施的蒸汽裂化爐通常在其最大設(shè)計(jì)極限下操作。為了允許在通常使用的溫度下處理過(guò)熱蒸汽，對(duì)管道和熱交換器采用了特殊合金。在US 2009/0158737的方法中，將過(guò)熱蒸汽加熱至甚至更高的溫度，要么需要使用可以處理所述更高溫度的合金而導(dǎo)致增大的資本支出(CAPEX)、要么接受顯著更短的熱交換器和管道系統(tǒng)的使用期。此外，US 2009/0158737的方法需要多個(gè)熱交換步驟，導(dǎo)致能量效率的損失和增大的資本支出。這些熱交換步驟中的至少一個(gè)將包括在兩種具有顯著壓差的流之間的熱交換。如US 2009/0158737的實(shí)施例2 (本發(fā)明實(shí)施例，參考圖2和圖3)中描述的，過(guò)熱的高壓蒸汽30(圖3中為70)與中壓蒸汽37(圖3中為76)進(jìn)行熱交換，其中流30和37(圖3中為70和76)之間的壓差大于80巴。如此高的壓差明顯限制了熱交換器的設(shè)計(jì)和材料選擇，特別地在高于585°C的溫度下，導(dǎo)致增大的資本支出。
[0007]本領(lǐng)域需要用于在生產(chǎn)乙烯的工藝中動(dòng)力回收的更高效的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]最近已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)利用再加熱蒸汽渦輪并通過(guò)在裂化爐的對(duì)流區(qū)中再加熱離開(kāi)第一級(jí)蒸汽膨脹式渦輪的中壓蒸汽，可在生產(chǎn)乙烯的工藝中提高動(dòng)力回收方法的效率。
[0009]因此，本發(fā)明提供了一種用于在生產(chǎn)乙烯的工藝中動(dòng)力回收的方法，所述方法包括下述步驟:
[0010]a)在裂化爐中，在高于1000°C的溫度下，對(duì)烴進(jìn)料進(jìn)行蒸汽裂化以產(chǎn)生溫度范圍為700至1000°C的裂化氣體產(chǎn)物；
[0011]b)通過(guò)與初始溫度高于270°C和初始?jí)毫Ω哂?5巴(表壓)的高壓液態(tài)水的間接熱交換來(lái)冷卻所述裂化氣體產(chǎn)物以獲得冷卻的裂化氣體產(chǎn)物，同時(shí)將所述高壓液態(tài)水蒸發(fā)為壓力高于65巴(表壓)的高壓蒸汽；
[0012]c)使所述高壓蒸汽的至少一部分在第一蒸汽膨脹式渦輪中膨脹，以產(chǎn)生動(dòng)力并獲得相比于所述高壓蒸汽而言溫度降低且壓力降低的中壓蒸汽；
[0013]d)通過(guò)使所述中壓蒸汽穿過(guò)所述裂化爐的對(duì)流區(qū)并從所述對(duì)流區(qū)中重獲再加熱的中壓蒸汽，來(lái)加熱所述中壓蒸汽的至少一部分，以使所述中壓蒸汽的溫度升高40至100C ；
[0014]e)使所述再加熱的中壓蒸汽的至少一部分在第二蒸汽膨脹式渦輪中膨脹，以產(chǎn)生動(dòng)力并獲得相比于所述再加熱的中壓蒸汽而言壓力降低的低壓蒸汽。
[0015]本發(fā)明的方法不需要額外的熱交換器來(lái)冷卻提供給所述第一蒸汽膨脹式渦輪的高壓蒸汽，其中離開(kāi)第一蒸汽膨脹式渦輪的為中壓蒸汽。這具有的其它優(yōu)點(diǎn)在于，所述高壓蒸汽可以以適合直接提供給蒸汽渦輪的溫度提供，而無(wú)需依靠中間熱交換器步驟。這還降低了由于熱交換器中的擾亂而造成的對(duì)第一蒸汽渦輪損害的風(fēng)險(xiǎn)，所述擾亂導(dǎo)致高壓蒸汽以過(guò)高溫度提供給第一渦輪。
[0016]去除了將高壓蒸汽過(guò)熱至高于第一渦輪所需溫度的必要，從而還去除了使用管道和其它可以經(jīng)受高于第一蒸汽渦輪所需溫度的溫度的設(shè)施的必要。
[0017]這通過(guò)去除至少一個(gè)熱交換步驟，提高了本方法的效率。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1提供了本發(fā)明用于產(chǎn)生動(dòng)力的方法的一種實(shí)施方式的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]乙烯通過(guò)熱裂化工藝產(chǎn)生，其中將稀釋蒸汽和烴進(jìn)料的混合物(也稱(chēng)為進(jìn)料混合物)提供給裂化工藝，并且將烴進(jìn)料裂化以產(chǎn)生乙烯以及其它低級(jí)烴。這種熱裂化工藝通常稱(chēng)為蒸汽裂化或乙烯裂化。蒸汽裂化裝置(或乙烯裂化裝置)通常包括產(chǎn)生裂化烴進(jìn)料所需熱的裂化爐。用于生產(chǎn)乙烯的裂化爐是本領(lǐng)域公知的，并含有用于裂化所述進(jìn)料混合物中烴進(jìn)料的輻射區(qū)。裂化爐還含有對(duì)流區(qū)，其中來(lái)自所述爐的煙道氣被用來(lái)(預(yù))加熱包括稀釋蒸汽和烴進(jìn)料的其它流。提供給裂化爐的流通過(guò)管道而穿過(guò)輻射區(qū)和對(duì)流區(qū)，并且通過(guò)間接熱交換進(jìn)行加熱。通常，進(jìn)料混合物在對(duì)流區(qū)中預(yù)加熱，從煙道氣中回收熱，并然后進(jìn)入輻射區(qū)。當(dāng)煙道氣穿過(guò)對(duì)流區(qū)時(shí)，熱交換使得所述煙道氣冷卻。當(dāng)煙道氣穿過(guò)對(duì)流區(qū)時(shí)，其冷卻在所述對(duì)流區(qū)內(nèi)造成溫度分布，其中溫度在離開(kāi)輻射區(qū)的方向上降低。在所述工藝的操作期間，將所述進(jìn)料混合物(并且當(dāng)期望時(shí)，其他流體)通過(guò)使它們穿過(guò)對(duì)流區(qū)的選定區(qū)段而在對(duì)流區(qū)中(預(yù))加熱，其中溫度最適合于期望的加熱程度。
[0020]在裂化爐的輻射區(qū)中，進(jìn)料混合物中的烴進(jìn)料在溫度高于1000°C的輻射箱內(nèi)、并優(yōu)選在1000至1250°C的溫度下裂化。產(chǎn)生了裂化氣體產(chǎn)物，其從輻射區(qū)中重獲，并具有700至1000°C、優(yōu)選750至900°C的溫度。如果裂化氣體產(chǎn)物的溫度過(guò)高，則會(huì)產(chǎn)生更多相對(duì)沒(méi)有價(jià)值的甲烷和焦炭。然而，在低溫下，獲得低裂化收率。
[0021]裂化氣體產(chǎn)物隨后被冷卻。優(yōu)選地，所述裂化氣體產(chǎn)物通過(guò)在IQE (間接急冷交換器)中的間接熱交換而冷卻。本文所指的間接熱交換是在兩種或更多種流體之間的熱交換，其中所述流體不直接接觸或混合。
[0022]裂化氣體產(chǎn)物用高壓液態(tài)水通過(guò)間接熱交換而冷卻。所述高壓液態(tài)水的初始溫度高于270°C，優(yōu)選地初始溫度為270至350°C，以及初始?jí)毫Ω哂谒诔跏紲囟葪l件下的平衡壓力。初始?jí)毫Ω哂?5巴(表壓)，優(yōu)選地初始?jí)毫?5至150巴(表壓)，更優(yōu)選地為110至130巴(表壓)。本文所指流體的初始溫度和初始?jí)毫κ钱?dāng)流體被提供給工藝步驟時(shí)的溫度和壓力。
[0023]在裂化氣體被冷卻后，獲得了冷卻的裂化氣體產(chǎn)物。該裂化氣體產(chǎn)物包含乙烯；然而它還包含蒸汽和大量烴物質(zhì)。因此，將冷卻的裂化氣體產(chǎn)物隨后在分離工藝中分離，所述分離工藝通常包括若干分離和純化步驟以將特定產(chǎn)物(包括乙烯)與所述冷卻的裂化氣體產(chǎn)物分離。在分離工藝期間，至少部分所述冷卻的裂化氣體產(chǎn)物經(jīng)受一個(gè)或多個(gè)壓縮步驟和一個(gè)或多個(gè)制冷步驟。例如，使用裂化氣體壓縮器來(lái)壓縮至少部分所述冷卻的裂化氣體。所述壓縮器往往通過(guò)蒸汽膨脹式渦輪驅(qū)動(dòng)，其反過(guò)來(lái)通過(guò)膨脹高壓蒸汽來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)所述壓縮器的動(dòng)力。
[0024]在本發(fā)明的方法