Способ приведения в действие машин в контуре парогенерации установки по производству этилена и объединенная система установки по производству этилена и электростанции Российский патент 2023 года по МПК F01K13/02 F01K17/04 F01K23/06 C10G9/00 

Изобретение относится к способу приведения в действие машин, например технологических компрессоров, в контуре парогенерации установки по производству этилена, а также к объединенной системе установки по производству этилена и электростанции.

Обычный контур установки по производству этилена, в частности контур парогенерации, содержит по меньшей мере одну обычную систему крекинг-печи, а обычно шесть или более обычных систем крекинг-печей, как, например, описано в документе US 4 479 869. Такая система крекинг-печи обычно включает в себя конвекционную секцию, в которой углеводородное сырье предварительно нагревается и/или частично испаряется и смешивается с разбавляющим паром для получения смеси исходного сырья и разбавляющего пара. Система также содержит радиантную секцию, включающую в себя по меньшей мере один радиантный змеевик в топке, в котором смесь сырья и разбавляющего пара из конвекционной секции преобразуется в компоненты продукта и побочных продуктов при высокой температуре путем пиролиза. Система дополнительно содержит секцию охлаждения, включающую в себя по меньшей мере один охлаждающий теплообменник, например закалочно-испарительный аппарат, выполненный с возможностью быстрого охлаждения продукта или крекинг-газа, выходящего из радиантной секции, для прекращения побочных реакций пиролиза и сохранения равновесия реакций в пользу продуктов. Тепло от закалочно-испарительного аппарата может быть рекуперировано в виде пара высокого давления. Этот пар высокого давления, образующийся в крекинг-печи из котловой воды, затем может быть использован для выработки электроэнергии. При этом контур парогенерации также содержит по меньшей мере одну паровую турбину, предпочтительно несколько паровых турбин, а также различные виды машин, таких как компрессоры и насосы, которые приводятся в действие упомянутыми паровыми турбинами. Эти паровые турбины могут быть различных типов, таких как, например, конденсационные паровые турбины, например, для больших машин, таких как компрессор для крекинг-газа, или пропиленовый или этиленовый холодильный компрессор, или турбины с противодавлением, например, для сравнительно небольших машин. Контур парогенерации дополнительно содержит один или несколько конденсаторов, например поверхностных конденсаторов, которые обычно работают в условиях вакуума, и по меньшей мере один насос котловой воды, выполненный с возможностью сбора сконденсированного пара и перекачки его обратно в систему крекинг-печи в качестве котловой воды. Контур также может включать в себя конденсатный насос и деаэратор между конденсатором и насосом котловой воды, где конденсат может смешиваться с добавочной водой и очищаться паром для удаления воздуха из конденсата и добавочной воды. Котловая вода, собранная в деаэраторе, затем может быть перекачана в крекинг-печь.

Вместо обычной крекинг-печи, как описано выше, были разработаны высокоэффективные крекинг-печи, которые могут значительно повысить эффективность топки и снизить расход топлива и выбросы CO₂ за счет модификации схемы рекуперации тепла печи. Различные виды процессов рекуперации тепла для такой высокоэффективной крекинг-печи, такие как процесс с предварительным подогревом воздуха, с полным кислородно-топливным сжиганием или с частичным кислородно-топливным сжиганием, раскрыты, например, в документе ЕР 3 415 587. В дополнение к нагреву смеси сырья и разбавляющего пара в первичном закалочно-испарительном аппарате вместо конвекционной секции и генерации пара высокого давления во вторичном закалочно-испарительном аппарате, модифицированный процесс рекуперации тепла высокоэффективной крекинг-печи обеспечивает генерацию пара высокого давления в змеевике котла, расположенном в конвекционной секции перед пакетом пароперегревателя высокого давления. Змеевик котла выполнен с возможностью генерации пара высокого давления с использованием дымового газа вместо крекинг-газа, защищая пакет пароперегревателя от высоких температур. Однако такая высокоэффективная крекинг-печь также может значительно снизить генерацию пара высокого давления, в то же время будучи способной перегревать смесь сырья и разбавляющего пара до оптимизированной температуры на входе в радиантный змеевик, при этом этап нагрева выполняется в первичном закалочно-испарительном аппарате, а не в конвекционной секции. Высокоэффективная крекинг-печь может, например, производить только примерно 1/3 пара, производимого в обычной крекинг-печи, и этого количества может быть недостаточно для паровых турбин, приводящих в действие технологические компрессоры, такие как компрессор для крекинга-газа, или пропиленовый или этиленовый холодильный компрессор. Сниженная генерация пара высокого давления может, например, приводить в действие только часть машин, поэтому один или несколько компрессоров могут нуждаться в приводе от электродвигателей, для которых необходимая мощность может быть обеспечена электростанцией, которая может быть расположена рядом с установкой по производству этилена. В качестве альтернативы необходимую энергию могут также обеспечивать за счет возобновляемых источников энергии, таких как ветряные турбины и/или солнечные панели. Однако могут отсутствовать приводные двигатели высокой мощности с регулируемой скоростью требуемого размера, например, для установок по производству этилена мирового масштаба, производящих более 1500 килотонн этилена в год. Этим установкам могут потребоваться электрические приводы мощностью, превышающей, например, 60 МВт для самых больших компрессоров. Это раздвинет границы того, что реально доступно на рынке. В то же время высокоэффективная крекинг-печь может также экономить топливо, например метан и водород, что увеличивает количество топлива, которое необходимо экспортировать. Например, водород можно использовать для гидрирования, а метан обычно сжигают, при этом в атмосферу по-прежнему выделяется CO₂.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы решить или облегчить одну или несколько из вышеупомянутых проблем. В частности, изобретение направлено на создание усовершенствованного способа приведения в действие машин в контуре установки по производству этилена, который может уменьшить углеродный след производимой энергии, то есть количество CO₂, выбрасываемого на киловатт произведенной энергии.

С этой целью в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложен способ приведения в действие машин, например технологических компрессоров, в контуре парогенерации установки по производству этилена, характеризующийся признаками п. 1 формулы изобретения. В частности, способ приведения в действие машин включает следующие этапы: рекуперация тепла в виде пара высокого давления из крекинг-печи, подача упомянутого пара высокого давления по меньшей мере в одну паровую турбину, при этом паровая турбина выполнена с возможностью приведения в действие машины, такой как технологический компрессор, конденсация по меньшей мере части пара высокого давления в конденсаторе и перекачка сконденсированного пара в качестве котловой воды обратно в крекинг-печь. Способ также включает следующие этапы: рекуперация тепла в виде пара высокого давления из котла-утилизатора контура электростанции и подача в соответствии с изобретением по меньшей мере части пара высокого давления из контура электростанции по меньшей мере в одну паровую турбину контура парогенерации установки по производству этилена. Путем подачи пара высокого давления из контура электростанции по меньшей мере в одну паровую турбину контура парогенерации установки по производству этилена снижение производства пара высокого давления в контуре парогенерации установки по производству этилена за счет использования высокоэффективной крекинг-печи можно компенсировать таким образом, чтобы по меньшей мере одна паровая турбина могла приводить в действие машину, такую как технологический компрессор, без необходимости в дополнительном электродвигателе.

Далее избыток топлива из крекинг-печи контура парогенерации установки по производству этилена подают в котел-утилизатор контура электростанции для вспомогательного сжигания. В высокоэффективной печи, как описано выше, используют не все топливо, подаваемое в топку. За счет модифицированной схемы рекуперации тепла высокоэффективной печи можно сэкономить до 30% топлива. Это избыточное топливо присутствует в крекинг-газе, выходящем из высокоэффективной крекинг-печи, и затем может быть отделено от крекинг-газа, например, путем криогенной перегонки, так что топливо может быть восстановлено. Это восстановленное избыточное топливо может быть затем подано в котел-утилизатор контура электростанции для дополнительного сжигания с целью повышения температуры в котле-утилизаторе. Избыточное топливо может включать в себя, например, метан. При сгорании метана в атмосферу выделяется СО₂. Однако, поскольку сжигание в котле-утилизаторе является частью контура электростанции, количество энергии, вырабатываемой метаном, может быть значительно увеличено за счет повышения эффективности преобразования тепла сгорания в электроэнергию, что может уменьшить углеродный след произведенной энергии, то есть количество CO₂, выбрасываемого на кВт произведенной энергии.

В котел-утилизатор, предпочтительно, может подаваться выхлопной газ по меньшей мере от одной газовой турбины контура электростанции. По меньшей мере одна газовая турбина электростанции может включать в себя, например, камеру сгорания и воздушный компрессор. Воздух может подаваться через воздушный компрессор в камеру сгорания, в которую также может подаваться топливный газ. Дымовой газ или выхлопной газ, включающий в себя избыточное содержание воздуха, может выходить из газовой турбины со сравнительно высокой температурой и может быть направлен в котел-утилизатор.

Предпочтительно, избыток топлива из крекинг-печи контура парогенерации установки по производству этилена может подаваться в газовую турбину контура электростанции для сжигания. Как сказано выше, избыточное топливо может присутствовать в крекинг-газе, выходящем из высокоэффективной крекинг-печи, и затем может быть отделено от крекинг-газа, например, путем криогенной перегонки, так что топливо может быть восстановлено. Это восстановленное избыточное топливо затем может подаваться не только в котел-утилизатор контура электростанции, но также или в качестве альтернативы в газовую турбину контура электростанции для сжигания, что приводит к дальнейшему сокращению углеродного следа способа.

По меньшей мере одна газовая турбина, которая является частью контура электростанции, предпочтительно, может быть выполнена с возможностью приведения в действие машины, такой как технологический компрессор, контура парогенерации установки по производству этилена. Все вышеперечисленные признаки, в частности, подача пара высокого давления из котла-утилизатора контура электростанции по меньшей мере в одну паровую турбину контура парогенерации, подача избыточного топлива из топки в камеру сгорания газовой турбины контура электростанции и в котел-утилизатор контура электростанции, а также привод технологического компрессора контура парогенерации установки по производству этилена от газовой турбины контура электростанции могут создавать взаимосвязи между контуром парогенерации установки по производству этилена и контуром электростанции и могут дать способ приведения в действие машин, например технологических компрессоров, в контуре парогенерации установки по производству этилена в сочетании с контуром электростанции, что может генерировать примерно на 50% больше энергии и уменьшить углеродный след примерно на 1/3 по сравнению со способами и схемами предшествующего уровня техники.

Способ также может включать следующие этапы: подача по меньшей мере части пара высокого давления из котла-утилизатора контура электростанции по меньшей мере в одну паровую турбину контура электростанции, при этом паровая турбина выполнена с возможностью привода генератора для выработки электроэнергии, конденсация по меньшей мере части пара высокого давления в конденсаторе контура электростанции и перекачка упомянутого сконденсированного пара в качестве котловой воды обратно в котел-утилизатор.

Способ, в частности, может быть пригоден для контура парогенерации установки по производству этилена, включающего в себя высокоэффективную крекинг-печь. Эффективность топки можно определить как отношение между теплом, поглощаемым по крайней мере одним радиантным змеевиком для преобразования углеводородного сырья в крекинг-газ посредством пиролиза, что является эндотермической реакцией, и теплом, выделяемым в процессе сжигания в зоне горения, исходя из более низкой теплоты сгорания 25°C. Это определение соответствует формуле топливной эффективности 3.25, которая дана в стандарте API 560 (огненные нагреватели для общего обслуживания нефтеперерабатывающих заводов). Чем выше эта эффективность, тем меньше расход топлива, но и меньше тепла, доступного для предварительного нагрева сырья в конвекционной секции. В высокоэффективной крекинг-печи топка может быть выполнена так, что эффективность топки будет выше 40%, предпочтительно выше 45%, более предпочтительно выше 48%. Обычная эффективность топки обычных крекинг-печей составляет около 40%. Если это значение будет превышено, то сырье больше не сможет нагреваться до оптимальной температуры, так как в дымовом газе недостаточно тепла: увеличение эффективности топки примерно с 40% до примерно 48% уменьшит долю тепла, доступного в конвекционной секции примерно с 50–55% до примерно 42–47%. Высокоэффективная крекинг-печь может справиться с этим снижением доступности тепла в конвекционной секции. Повышая эффективность топки примерно на 20% с примерно 40% до примерно 48%, можно сэкономить примерно 20% топлива.

Пример модифицированной схемы рекуперации тепла для крекинга углеводородного сырья в высокоэффективной крекинг-печи может включать в себя первый этап предварительного нагрева сырья и второй этап предварительного нагрева сырья. Первый этап предварительного нагрева сырья включает предварительный нагрев углеводородного сырья горячим дымовым газом крекинг-печи, а второй этап предварительного нагрева сырья включает дополнительный предварительный нагрев сырья отходящим теплом крекинг-газа крекинг-печи с использованием закалочно-испарительного аппарата перед подачей сырья в радиантную секцию крекинг-печи. Котловая вода может подаваться из парового барабана крекинг-печи в змеевик котла в конвекционной части крекинг-печи. Котловая вода может нагреваться и, предпочтительно, испаряться горячими дымовыми газами, а смесь воды и пара может возвращаться в упомянутый паровой барабан. Таким образом, тепло выходящего потока частично направляется на предварительный нагрев сырья для достижения оптимальной температуры сырья перед входом в радиантную секцию, в то же время тепло дымового газа отводится для получения пара высокого давления. На нагрев сырья может быть отведено больше тепла, чем на производство насыщенного пара высокого давления, что может снизить производство пара высокого давления в пользу увеличения нагрева сырья. Пар высокого давления может генерироваться отходящим теплом крекинг-газа крекинг-печи с использованием вторичного закалочно-испарительного аппарата. В зависимости от эффективности топки и, следовательно, от доступного тепла в секции охлаждения, вторичный закалочно-испарительный аппарат, выполненный с возможностью производства пара высокого давления, может быть размещен последовательно после первичного закалочно-испарительного аппарата для дальнейшего охлаждения крекинг-газа из радиантной секции. В то время как первичный закалочно-испарительный аппарат выполнен с возможностью нагрева сырья перед входом в радиантную секцию, вторичный закалочно-испарительный аппарат может быть выполнен с возможностью частичного испарения котловой воды.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предложена объединенная система установки по производству этилена и электростанции, характеризующая признаками пункта 6 формулы изобретения. Такая система может обеспечить одно или несколько вышеупомянутых преимуществ.

Настоящее изобретение будет дополнительно пояснено со ссылкой на чертежи иллюстративных вариантов осуществления. Соответствующие элементы обозначены соответствующими ссылочными позициями.

На фиг. 1 схематично показан контур парогенерации установки по производству этилена и контур электростанции;

на фиг. 2 – объединенная система установки по производству этилена и электростанции в соответствии с изобретением.

На фиг. 1 схематично показан контур парогенерации установки по производству этилена и контур электростанции. Контур 1 парогенерации установки по производству этилена содержит крекинг-печь 3 для преобразования углеводородного сырья в крекинг-газ. Крекинг-печь 3 предназначена для получения пара 4 высокого давления из котловой воды 5. Контур 1 парогенерации также включает в себя по меньшей мере одну паровую турбину 6, выполненную с возможностью приведения в действие упомянутым паром 4 высокого давления, и по меньшей мере один технологический компрессор 7, такой как компрессор для крекинг-газа, пропиленовый холодильный компрессор, этиленовый холодильный компрессор или другой компрессор, выполненный с возможностью приведения в действие по меньшей мере одной паровой турбиной 6. Контур 1 парогенерации также включает в себя по меньшей мере один конденсатор 8, предназначенный для конденсации по меньшей мере части пара 4 высокого давления, и по меньшей мере один насос 9, предназначенный для подачи сконденсированного пара в крекинг-печь в качестве котловой воды. Конденсатор 8 может представлять собой, например, поверхностный конденсатор, работающий под вакуумом, или конденсатор среднего давления, или любой другой конденсатор, известный специалистам в данной области техники. В случае обычной крекинг-печи пар 4 высокого давления может быть получен в количестве, достаточном для того, чтобы паровая турбина 6 приводила в действие машину, такую как технологический компрессор. Однако, если крекинг-печь 3 представляет собой крекинг-печь с низким уровнем выбросов с модифицированной схемой рекуперации тепла, как описано и показано в ЕР 3 415 587, то крекинг-печь с низким уровнем выбросов не может производить достаточное количество пара 4 высокого давления, необходимое для того, чтобы турбина 6 приводила в действие по меньшей мере один компрессор 7. В таком случае один или несколько таких технологических компрессоров 7 установки по производству этилена могут нуждаться в приводе от электродвигателя 10. Тогда энергия для приведения в действие упомянутого электродвигателя 10 может быть обеспечена электростанцией 2. Обычная электростанция 2 может включать в себя по меньшей мере одну газовую турбину 11, имеющую камеру 12 сгорания с воздушным компрессором 13. Воздух 14 может подаваться через воздушный компрессор 13 в камеру 12 сгорания, в которую также может подаваться топливный газ 15. Топливный газ 15 может сжигаться в камере 12 сгорания под давлением при относительно высоком содержании избыточного воздуха. Дымовой газ, образующийся в результате упомянутого сжигания, может быть доведен до давления окружающей среды через лопатки турбины 11, например турбины с противодавлением. Силы, действующие на эти лопатки, могут быть использованы для приведения в действие генератора 16, предназначенного для выработки электроэнергии для приведения в действие электрических машин, таких как, например, электродвигатель 10, предназначенный для приведения в действие технологического компрессора на установке по производству этилена. Дымовой газ или выхлопной газ 17, включающий в себя избыточное содержание воздуха, может выходить из газовой турбины 11 со сравнительно высокой температурой и может быть направлен в котел-утилизатор 18. Упомянутый котел 18 может включать в себя дополнительные горелки, в которых может сжигаться топливо 19 для уменьшения избытка воздуха и повышения температуры выхлопного газа 17. Тепло, рекуперируемое в котле-утилизаторе 18, может быть использовано для получения пара 20 высокого давления, который используется для приведения в действие паровой турбины 21, например конденсационной паровой турбины. Затем упомянутая паровая турбина 21 может приводить в действие генератор 22 для выработки электроэнергии параллельно с электроэнергией, вырабатываемой генератором 16, приводимым в действие газовой турбиной 11. Электроэнергия, генерируемая генератором 22, приводимым в действие паровой турбиной 21, может быть направлена в электросеть или также может быть использована для приведения в действие электрических машин, таких как электродвигатель 10 установки по производству этилена. Пар может конденсироваться под вакуумом в конденсаторе 23, например поверхностном конденсаторе паровой турбины 21. Сконденсированный пар сначала может быть подан в деаэратор, предпочтительно с использованием конденсатного насоса, этот этап не показан, а затем может быть направлен насосом 24 для котловой воды обратно в котел-утилизатор 18 в качестве котловой воды 25 для замыкания контура электростанции.

На фиг. 2 схематично показана объединенная система установки по производству этилена и электростанции в соответствии с изобретением. Такая объединенная система содержит контур 1' парогенерации установки по производству этилена, выполненный с возможностью генерации пара 4 высокого давления из котловой воды 5 для приведения в действие по меньшей мере одной машины, такой как технологический компрессор 7, и контур 2' электростанции, выполненный с возможностью выработки электроэнергии. Контур парогенерации установки по производству этилена включает в себя крекинг-печь 3, в частности высокоэффективную крекинг-печь, для преобразования углеводородного сырья в крекинг-газ. Крекинг-печь 3 предназначена для получения пара 4 высокого давления из котловой воды 5. Контур парогенерации установки по производству этилена также включает в себя по меньшей мере одну паровую турбину 6, выполненную с возможностью приведения в действие посредством упомянутого пара 4 высокого давления, по меньшей мере один технологический компрессор 7, выполненный с возможностью приведения в действие по меньшей мере одной паровой турбиной 6, по меньшей мере один конденсатор 8, например конденсатор среднего давления или конденсатор, работающий под вакуумом, предназначенный для конденсации по меньшей мере части пара 4 высокого давления, и по меньшей мере один насос 9, предназначенный для перекачки сконденсированного пара в крекинг-печь 3 в качестве котловой воды 5, замыкая контур. Контур 2' электростанции включает в себя котел-утилизатор 18, выполненный с возможностью рекуперации тепла в виде пара 20 высокого давления. В соответствии с изобретением система также содержит первое соединение 27 между контуром 1' парогенерации установки по производству этилена и контуром 2' электростанции, выполненное с возможностью направления по меньшей мере части пара 20 высокого давления из котла-утилизатора 18 по меньшей мере в одну паровую турбину 6 контура 1' парогенерации установки по производству этилена для приведения в действие упомянутой по меньшей мере одной паровой турбины 6. По аналогии с контуром 2 электростанции, показанным на фиг. 1, контур 2' электростанции объединенной системы также может включать в себя по меньшей мере одну паровую турбину 21 и по меньшей мере один генератор 22. Контур 2' может быть выполнен с возможностью подачи по меньшей мере части пара 20 высокого давления из котла-утилизатора 18 в по меньшей мере одну паровую турбину 21 контура 2' электростанции, при этом по меньшей мере одна паровая турбина 21 может быть выполнена с возможностью приведения в действие по меньшей мере одного генератора 22 для выработки электроэнергии. Контур 2' электростанции также может включать в себя конденсатор 23, выполненный с возможностью конденсации по меньшей мере части пара 20 высокого давления, и насос 24, выполненный с возможностью перекачки упомянутого сконденсированного пара в качестве котловой воды 25 обратно в котел-утилизатор 18. Контур 2' электростанции также может включать в себя по меньшей мере одну газовую турбину 11, соединенную с котлом-утилизатором 18, так что выхлопной газ 17 по меньшей мере из одной газовой турбины 11 утилизируется котлом-утилизатором 18. В соответствии с изобретением топливо для дополнительного сжигания в котле-утилизаторе 18 для повышения температуры выхлопного газа 17 может быть подано через второе соединение (не показано) между контуром 1' парогенерации установки по производству этилена и контуром 2' электростанции, направляющее по меньшей мере часть избыточного топлива 26 из контура 1' парогенерации установки по производству этилена по меньшей мере в одну горелку котла-утилизатора 18. В частности, крекинг-газ, выходящий из высокоэффективной крекинг-печи 3 контура 1' парогенерации установки по производству этилена, может по-прежнему включать в себя топливный газ, который может быть отделен от крекинг-газа, например, путем криогенной перегонки. Упомянутое избыточное топливо 26 из контура установки по производству этилена может быть затем успешно подано по меньшей мере в одну горелку котла-утилизатора 18. Дополнительное соединение (не показано) между контуром 1' парогенерации установки по производству этилена и контуром 2' электростанции может быть выполнено с возможностью направления по меньшей мере части избыточного топлива 26 из контура 1' парогенерации установки по производству этилена по меньшей мере в одну газовую турбину 11, в частности в камеру сгорания 12 газовой турбины 11, для сжигания. Контур 1' парогенерации установки по производству этилена также может включать в себя по меньшей мере один технологический компрессор 7', который выполнен с возможностью непосредственного приведения в действие по меньшей мере одной газовой турбиной 11 контура 2' электростанции, в отличие от по меньшей мере одного технологического компрессора 7, показанного на фиг. 1, который может приводиться в действие паровой турбиной 6 или электродвигателем 10.

Проект, на основании которого была подана данная заявка, получил финансирование от программы Европейского Союза Horizon H2020 (H2020-SPIRE-2016) в соответствии с соглашением о предоставлении гранта № 723706.

В целях ясности и краткости описания признаки описаны здесь как часть одних и тех же или отдельных вариантов осуществления изобретения, однако следует понимать, что объем изобретения может включать в себя варианты осуществления, имеющие комбинации всех или некоторых описанных признаков. Понятно, что показанные варианты осуществления изобретения имеют одинаковые или подобные компоненты, за исключением случаев, когда они описаны как отличающиеся друг от друга.

В формуле изобретения любые ссылочные позиции, помещенные в круглые скобки, не следует толковать как ограничивающие формулу изобретения. Слово "содержащий" не исключает наличия других признаков или этапов, помимо перечисленных в формуле изобретения. Кроме того, использование форм единственного числа не следует толковать как ограничение "только одним", а вместо этого их используют для обозначения "по крайней мере одного", не исключая множественного числа. Тот факт, что некоторые величины указаны во взаимно различных пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих величин не может быть эффективно использовано. Многие варианты будут очевидны специалисту в данной области техники. Подразумевается, что все варианты входят в объем изобретения, определенный в следующей формуле изобретения.

Ссылочные позиции

1, 1'. Контур парогенерации установки по производству этилена

2, 2'. Контур электростанции

3. Крекинг-печь

4. Пар высокого давления

5. Котловая вода

6. Паровая турбина

7, 7'. Технологический компрессор

8. Конденсатор

9. Насос

10. Электродвигатель

11. Газовая турбина

12. Камера сгорания

13. Компрессор

14. Воздух

15. Топливо

16. Генератор

17. Выхлопной газ

18. Котел-утилизатор

19. Топливо

20. Пар высокого давления

21. Паровая турбина

22. Генератор

23. Конденсатор

24. Насос

25. Котловая вода

26. Избыточное топливо

27. Первое соединение

Изобретение относится к способу приведения в действие машин, например технологических компрессоров, в контуре парогенерации установки по производству этилена, а также к объединенной системе установки по производству этилена и электростанции. Способ включает следующие этапы: рекуперация тепла в виде пара высокого давления из крекинг-печи; подача упомянутого пара высокого давления по меньшей мере в одну паровую турбину, при этом паровая турбина предназначена для приведения в действие машины, такой как технологический компрессор; конденсация по меньшей мере части пара высокого давления в конденсаторе; перекачка сконденсированного пара в качестве котловой воды обратно в крекинг-печь. Изобретение направлено на уменьшение углеродного следа производимой энергии, то есть количества CO₂, выбрасываемого на киловатт произведенной энергии. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ приведения в действие машин, например технологических компрессоров, в контуре парогенерации установки по производству этилена, причем способ включает следующие этапы:

- рекуперация тепла в виде пара высокого давления из крекинг-печи;

- подача упомянутого пара высокого давления по меньшей мере в одну паровую турбину, при этом паровая турбина выполнена с возможностью приведения в действие машины, такой как технологический компрессор;

- конденсация по меньшей мере части пара высокого давления в конденсаторе;

- перекачка сконденсированного пара в качестве котловой воды обратно в крекинг-печь;

при этом способ также включает следующие этапы:

- рекуперация тепла в виде пара высокого давления из котла-утилизатора контура электростанции;

- подача по меньшей мере части пара высокого давления из контура электростанции по меньшей мере в одну паровую турбину контура парогенерации установки по производству этилена;

причем избыток топлива из крекинг-печи контура парогенерации установки по производству этилена подают в котел-утилизатор контура электростанции для вспомогательного сжигания.

2. Способ по п. 1, в котором в котел-утилизатор подают выхлопной газ по меньшей мере из одной газовой турбины контура электростанции.

3. Способ по п. 2, в котором избыток топлива из крекинг-печи контура парогенерации установки по производству этилена подают в газовую турбину контура электростанции для сжигания.

4. Способ по п. 2 или 3, в котором по меньшей мере одна газовая турбина выполнена с возможностью приведения в действие машины, такой как технологический компрессор, контура парогенерации установки по производству этилена.

5. Способ по любому из пп. 1–4, который дополнительно включает следующие этапы:

- подача по меньшей мере части пара высокого давления из котла-утилизатора контура электростанции по меньшей мере в одну паровую турбину контура электростанции, при этом паровая турбина выполнена с возможностью привода генератора для выработки электроэнергии;

- конденсация по меньшей мере части пара высокого давления в конденсаторе контура электростанции;

- перекачка упомянутого сконденсированного пара в качестве котловой воды обратно в котел-утилизатор.

6. Объединенная система установки по производству этилена и электростанции, содержащая контур парогенерации установки по производству этилена и контур электростанции, выполненный с возможностью генерации электроэнергии, причем контур парогенерации установки по производству этилена включает в себя:

- крекинг-печь для преобразования углеводородного сырья в крекинг-газ, причем крекинг-печь выполнена с возможностью генерирования пара высокого давления из котловой воды;

- по меньшей мере одну паровую турбину, выполненную с возможностью приведения в действие упомянутым паром высокого давления;

- по меньшей мере один технологический компрессор, выполненный с возможностью приведения в действие по меньшей мере одной паровой турбиной;

- по меньшей мере один конденсатор, выполненный с возможностью конденсации по меньшей мере части пара высокого давления;

- по меньшей мере один насос, выполненный с возможностью перекачки сконденсированного пара в крекинг-печь в качестве котловой воды;

при этом контур электростанции включает в себя котел-утилизатор, выполненный с возможностью рекуперации тепла в виде пара высокого давления,

причем система дополнительно содержит первое соединение между контуром парогенерации установки по производству этилена и контуром электростанции, выполненное с возможностью направления по меньшей мере части пара высокого давления из котла-утилизатора по меньшей мере в одну паровую турбину контура парогенерации установки по производству этилена для приведения в действие упомянутой по меньшей мере одной паровой турбины;

при этом объединенная система установки по производству этилена и электростанции дополнительно содержит второе соединение между контуром парогенерации установки по производству этилена и контуром электростанции, выполненное с возможностью направления по меньшей мере части избыточного топлива из контура парогенерации установки по производству этилена по меньшей мере в одну горелку котла-утилизатора.

7. Система по п. 6, в которой контур электростанции дополнительно включает в себя по меньшей мере одну газовую турбину, причем по меньшей мере одна газовая турбина соединена с котлом-утилизатором, так что выхлопной газ по меньшей мере от одной турбины рекуперируется посредством котла-утилизатора.

8. Система по п. 7, которая дополнительно содержит дополнительное соединение между контуром парогенерации установки по производству этилена и контуром электростанции, выполненное с возможностью направления по меньшей мере части избыточного топлива из контура парогенерации установки по производству этилена по меньшей мере в одну газовую турбину для сжигания.

9. Система по п. 7 или 8, в которой контур парогенерации установки по производству этилена включает в себя по меньшей мере один технологический компрессор, который выполнен с возможностью непосредственного приведения в действие посредством по меньшей мере одной газовой турбины контура электростанции.

10. Система по любому из пп. 6–9, в которой контур электростанции дополнительно включает в себя по меньшей мере одну паровую турбину и по меньшей мере один генератор, причем контур выполнен с возможностью подачи по меньшей мере части пара высокого давления из котла-утилизатора в по меньшей мере одну паровую турбину контура электростанции, при этом по меньшей мере одна паровая турбина выполнена с возможностью приведения в действие по меньшей мере одного генератора для выработки электроэнергии.

11. Система по п. 10, в которой контур электростанции дополнительно включает в себя конденсатор, выполненный с возможностью конденсации по меньшей мере части пара высокого давления, и насос, выполненный с возможностью перекачки упомянутого сконденсированного пара в качестве котловой воды обратно в котел-утилизатор.

12. Система по любому из пп. 6–11, в которой крекинг-печь представляет собой высокоэффективную крекинг-печь, включающую в себя радиантную секцию, конвекционную секцию и секцию охлаждения, причем секция охлаждения включает в себя по меньшей мере один закалочно-испарительный аппарат, выполненный с возможностью предварительного нагрева сырья до его поступления в радиантную секцию, при этом конвекционная секция содержит змеевик котла, выполненный с возможностью генерации насыщенного пара из дымового газа, причем упомянутый змеевик котла, предпочтительно, расположен в нижней части конвекционной секции.