Способ охлаждения крекинг-газов Советский патент 1982 года по МПК C10G9/14 

-- - . .

Изобретение относится к способалл

охлаждения крекинг-газов, полученных, при паровой конверсии углеводородов в хфоизводстве олефинов, и утилизации этих газов.5

Известен способ охлаждения крекинг.- : газов, полученных на высокотемпературных установках переработки углеводородного сырья путем непосредственного смешения их с охлаждающей жидкостью, ijqpea-fg ставляющей собой нефтяную ракчию. выкипающую щ)и 371-427С .

Наиболее близким к предложенному я ляется способ охлаждения крекинг-газов . тфоцесса пиролиза углеводqpoднoгo ськрья в присутствии водяного пара с получением олефинов путем косвенного теплообмена в кожухотрубном теплообменнике с последующей обработкой охлажденного до 45О5 50° С продукта жидкими высококипящи- 20 ми 15)одуктами термического крекинга, после чего охлажденный гфодукт вводят в один или несколько параллельно работающих теплообменников второй стадии, где температура крекйнг газов снижает-.

ся до 35О-45О С. В качестве теппообмешюй среды 1фнменяк т воду под вьюоким давлением, используемую затем для генер1фовашш водяеюго пара 2J.

Недостатком известных способов является Невысокая утштзация тепла кре- : кннрггазов и значительное коксоотлсвкенле.

Цель изобретения - повышение утвлв- . аации тепла крекиш ггазов и снижение ксжсоотложения.

Поставленная дель достигается тем, что согласно способу охлаждения крекин газов проаесса шфолиза углеводс одного сырья в 1фисутствШ1 водяного пара с по лучением олефинов Путем косвенного теплообмена с охлаждающей средой в качестве охлаждакнцей яреды используют водяной пар с последующим охлаждентм полученного перегретого пара путем кос.венного теплообмена с водой с получением пара повышенного давления.

Оборудованием для парового пворолвза служит любая трубчатая печь, щшспособленная для крекинга одной нли ряда углеводородных фракций, нащэимер этана, пропана, легкой нафты, кипящей в интервале 32-121 С, нафты всего диапазона, кипящей в интервале 38-190 С, легкого гайойля, кипящегов интервале 176-, , среднего газойля, кипящего в интервале 232-454 С, тяжелого газойля, кипящего в интервале 315-538 с или их смесей. При особой конструкции печи в качестве сырья для крекинга может пр меняться целиком сьфая нефть. Обычная трубчатая печь имеет одну или ряд радиантных секций, содержащих трубы для высокотемпературного крекинга, обжиг мых множеством газовьгх или нефтяных горелок, расположенных в стен ках, своде или поде печи. Обычно исполь зуют две или три крекирующие трубы, однако трубные пучки могут изменяться ;от одной трубы большего диаметра до пучков, содержащих множество труб мало го диаметра. Эти трубы могут быть собраны вместе со стороны вьЬсода для сбо ра газов в одном или нескольких коллекторах для последующего охлаждения или крекирующие трубы могут присоединяться к отдельным на каждунэ трубу охлаждающим устройствам кожухогрубного типа. Температура на выходе из крекиру щих труб изменяется примерно в интервале 7О4-г1038с в зависимости от выбора исходного материала, требуемых выходов и требуемой смеси продуктов. Типичная температура на выходе из ра- диантной трубы, применяемая .при крекинге от легких до тяжелых газойлей, находится в диапазоне примерно 7 04927 С. Кроме того, трубчатая печь должна иметь одну или ряд конвективных секций где отводимое от дымовых газов радиант ной горелки тепло используется для подогрева исходного сьфья н для вьфабеп ки или перегрева пара, используемого в приводах турбин, для технологического нагрева и в качестве разбавляющего пар при пиролизе. Пригодным аппаратом для использования в зоне охлаждения являются обычные кожухотрубные теплообменники с одной или множеством труб, предпочтительно одноходовые, рассчитанные на восприяти термических градиен й, возникающих от высокотемпературных газов крекинга. В одном из вариантов предложенного способа насыщенный пар под давлением 3,5-217 ата поступает в зону охлаждения для получения тепла путем косвенно го теплообмена с крекинг-Газами при емпературе примерно 7О4-1038 С и ем,самым охлаждает эти газы до темературы примерно 260-649 С для становки реакций пиролиза. Затем кре- ; инг-газы поступают на последующие тупени охлаждения с тем, чтобы поизить температуру крекинг-газов до ровня, при котором нормальногазообраэные продукты, например олефины, водород н С. парафины, могут отделяться от нормальножидких продуктов, например бензина пиролиза и нефти, и остатков кре- , кинга во фракционирующей колонне пиролизованного потока. Эти последующие ступени охлаждения могут представлять собой кожухотрубные теплообменники для дополнительной утилизации низкотемпературного тепЛа или ступени прямого охлаждения нефти, предназначенные для извлечения низкотемпературного тепла во фракционирующей системе отходящего потока. Течение насыщенного пара в зоне охлаждения в предпоатительном варианте является попутным с течением крекинггазов с тем, чтобь поддерживать относительно постоянную температуру стенки трубы по всей длине зоны охлаждения. Наиболее предпочтительно поддерживать температуру стенки выше точки росы крекинг-газов. Предпочтительным использованием извлеченного в зоне охлаждения тепла в виде пара высокого давления является приведение в движение целевого газа и сжатие хладагента. При таком использовании тепла предпочтительный Диапазон давления охладителя насыщенного пара для зоны охлаждения составляет 15 имерно 3,5-217 ата с сос тветствующей температурой насыщения примерно 240371 С. . зоне охлаждения перегрев пара увеличивается от О до при теплообгг- I мене с горячими крекинг-газами. Этот пар затем направляют в зону снятия перегрева, Где его подвергают косвенному теплообмену с водой при несколько более высоком давлении,- которую подогревают до температуры насьпдення. В соответствии с этим снимается перегрев с охлаж,дающего пара, и тепло извлекается из зойы снятия перегрева в виде насыщенного пара при повыщенном давлении, который впоследствии может использоваться как подпитка охлад|ггеля в зону охлаждения. Неперегретый пар, выходящий из зоны снятия перегрева, может находиться при температуре насыщения для используемого давления или может сохранять некоторый перегрев, находясь при температу ре примерно, на выше температуры насьицення. Этот пар может вновь перегреваться в конвекционном змеевике секции пиролиза или в отдельном пароперегревателе для последующего использования в качестве пара для привода тур бины для упомянутого выше компрессионного оборудования. Температура пара, выходящего из зоны снятия перегрева, должна регулироваться в области от входной температуры в первую зону охлаждения и затем направляться во вто рую зону охлаждения для охлаждения крекинг-газов от другого радиантного змеевика иди трубного пучка в той же самой или в другой зоне пиролиза. Потерявший перегрев пар вновь перегревают путем косвенного теплообмена с крекинг газами во BTqpog зоне охлаждения, рабо тающей аналогично первой зоне, и перегр тый пар под давлением 3,5-217 ата выв дят из второй зоны охлаждения для использования в приводах паровых турбнН. Выведенный из второй зоны охлаждения пар для .использования в качестве правода паровых турбин и в холодильном компрессионном оборудовании должен находиться под давлением 3,5-217 ата и должен Иметь перегрев примерно 93260с. При выведении перегретого пара в вышеупомянутом диапазоне давлений, давление пар в первой зоне охлаждения и зоне снятия перегрева находится в том же диапазоне.., В случаях использования множества зон охлаждения, например при ограниченной доступности пара, Может Щ)именяться одна или несколько промежуточных охлаждающих зон и зон снятия перегрева В варианте использования, например, одной промежуточной ступени, неперегретый пар, покидаювшй зону снятия перегрева, последовательно проходит через промежуточную зону .охлаждения, щ)омежуточную зону снятия перегрева и затем ко зоне охлаждения. Вырабатываг вмый из вводимой в зоны снятия перегре ва насыщенный пар перед его введением в качестве хладагента в первую зону охлаждения направляют в паросборник (офедпочтительньЕЁ вариант). Предпочтительным устройством для ввода Воды из паросборника в зоны снятия перегрева и извлечения насьгадегшого пара в сборник из зон снятия переттрева является обычный термосифон. В другом варианте предложенного способа в качестве хледаге|гга в зоне охлаждения используется перегретый пар относительно низкого давления. Этот вариант позволяет использовать менее прочную конструкцию охлаждающего уст ройства благодаря применению более няако го давления пара в случаях использования более низких температур стенок труб, например при работе с легким сырьем. В этом варианте пар под давлением 3,5-7 ата,. перегретый примерно до 149-427 С, вводят в зону охлаждения, где перегрев увеличивается за счет косвенного теплообмена с крекинг-газами. Этот пар затем направляют в зону снятия перегрева для извлечения повьоиенного перегрева за счет косвенного теплообмена с водой при повышенном давлении для выработки пара повышенного давления примерно 35-217 ата. П повьштегшого давления может перегреваться в конввкг тивных змеевиках отделения пиролиза Ш1И в отдельном пароперегревателе и использоваться в качестве пара для ривода турбин. Выходящий из зоны снятия перегрева под относительно низким давлением не перегретый пар может использоваться для технологического нагрева или может повторно перегреваться в конвективных змеевиках секции пиролиза или путем теплообмена с горячим отходящим из турбины паромсвысокого давления для последующего использования в турбинах низкого давления. Освобожденный от перегрева пар низкого давления выходит из первой зоны снятия перегрева пря той же температуре, 1ФИ которой ОН -поступает в первую зону Охлаждения, во вторую зону охлаждеШя, где он внов п егревается за счет косвенного теплообмена с крегг кинг-газами. Повторно перегретый пар низкого давления, вьисодящий из второй зоны охлаждения, вновь лишается перегрева во второй зоне снятия nejierpeBa, где дополнительно возрастает количество пара высокого давления за «счет косвенно1ЧЭ; теплообмена с водой.. Как и в первом вариант(з, используемая для вьфаботки пфа высокого давления вода 1федпочтительно подогреваемся до темп атуры насьпцения, соответствующей конкретному . авлению, выбранному для системы с паом высокого давления. Подогретая вода может проходить через паросборник и заем направляться в зону снятия перегреа через циркуляционные трубы термосионов, по пар поднимается и затем поступает в паросборник. Насыщенный пар высокого давления из паросборника затем перегревают подпочтительно в конвективной оекщш зоны пиролиза, а затем утилизуют в качестве силового щзивода для турбин высокого давления пара. Пример 1. Предварительно подо гретый исходный газойль, разбавленный паром поступает в зону пиролиза при и распределяется по радиантным змеевикам, которые обычно подвигаются огневому нагреву нефтяными горелками, установленными в радиантной секции зон пиролиза. Сырье нагревается до температуры крекинга для получения олефинов, нормальножидких углеводородов, водорода и метана. Крекинг-газы направляют в зо ны охлаждения, где реакции крекш1га ос танавливаются при охлаждении газов до за счет косвенного теплообмена с паром. Охлажденные газы выходят из соответствующих зон охлаждения н собир .ются в общем сборнике для дальнейшего охлаждения, компремирования и разделения крекинг газов. Паровой хладагент подводится последовательно в зоны охлаждения, в которой находится насыщенный пар под давлением 1О5 ата, поступающий из napoc6qpHHKa. Свежая вода для паросборника нагревается в конвективном змеевике, расположенном в верхней части зонь 1Гиролиза, поступает в паросборник. Дополнительно в паросборник подводятся пар. Поступающий В первую зону охлаждения хладагент в виде насыщенного пара перегревается до 482С и поступает в зону снятия перегрева, где он охлаждает ся до 324°С за счет косвенного теплообмена с водой из термосифона. В зоне снятия перегрева тепло утилиз|фуется в виде пара под давлением 1О5 ата в пар сборнике, и полученныйпар высокого давления поступает в первую зону охлаж дения, как бьшо описано выше. Лишенный перегрева пар выходит из зоны снятия перегрева при и поступает во вторую зону охлаждения, где он вновь перегревается до 482 С. Этот пар под давлением 105 ата и выходит из второй зоны охлаждения и поступает к турбинам высокого давления, служащи для компремнрования охлажденщ,1Х креки газов и хладагента, используемого в отделении разделения и извлечения целевы (жефинов. Пример 2. Система охлаждения и утилизации тепла аналогична примеру 1 за исключением дополнительного охла . дятельного цикла, расположенного между первой и второй зонами охлаждения, приводящего к образованию трехходовой охлагдительной системы. Горячие крекинг-газы из дополнитель- ного радиантного змеевика, расположенного в зоне пиролиза, поступают в промежуточную охладительную зону и охлаждаются до 593 С за счет косвенного теплообмена с паром при , выходящим йэ зоны снятия перегрева. Этот пар повторно перегревают в промежуточной охладительной зоне и направляют в промежу-,. точяуй) зону снятия перегрева, которая работает таким же, как и описанная выше зона снятия перегрева. Лишенный перегрева пар вьсходит из щ)омежуточной зоны снятия перегрева с температурой и поступает во вторую зону охлаждения, где он вновь перегревается до . Далее процесх: при)текает аналогично примеру 1. Пример 3. Система охлаждения и утилизации тепла также вырабатывает п высокого давления, но в качестве хладагента в зонах охлаждения используется пар среднего давления. Предварительно подогретое сырье (газойль), разбавле1шое паром, поступает в зону пиролиза при 538С и распределяется по радиантным змеевикам, которые обычно нагреваются огнем горелок, рас юпоженных в радиантной секции зоны пщ}Олиза. Горячие крекинг-газы из радиантных змеевиков поступают в зоны охлаждения, где останавливаются реакции крекинга за счет охлаждения газов до пря косвенном теплообмене с паром. Охлажденные газы выходят из соответствующих зон охлаждения и соб1фаются в общем коллекторе для дальнейшего охлаждения, компремирования и разделения крекинг газов. Паровой хладагент последовательно подводится к зонам охлаждения, куда поступает перегретый пар под давлением 45,5 ата при . Этот пар выходит из турбин с давлением пара 1О5 ата в виде отработанного пара с давлением 45,5 ата и температурой З90с. Выхлопной пар охлаждают до в пароохладительной турбине перед поступлением его в первую зону охлаждения.

Паровой хладагент перегревается до после перегрева н поступает в первую зону охлаждения, где он охлаждается до путем косвенного теплообмена с водой на термосифона Ут11лиз1фО 5 ванное в зоне тепло выводится в виде насыщенного пр« 1О5 ата пара в паровь сборник. Свежая вода в паросборник подается под давлением 105 ата и нагревается в конвективном змеевике, располо- 10 женном в верхней части зоны пщюлиза, и направляется в барабан. Дополнитепьщ 1й пар подводится в барабан.

Охлейкденный после перегрева пар выходит из первой зоны охлажаения и по- 45 ступает во вторую, где вновь п егревает-, ся до . Этот пар выходит из вто рой зоны охлаждения и вновй охланодается после перегрева во второй зоне снятия , перегрева до З29с путем косвенного 20 теплообмена с водой из термосифона. Выходящий из второй зоны охлаждения пооле перегрева пар вновь перегревается в пароохладителе паровой турбины выхлопным паром из турбин высокого давления V и используется в качестве пара под давяением 45,5 ата для привода турбин среднего давления.

Насыщенный пар яодщавлением 1О5ата выводится в паросборник за счет работы 30 термосифонов. Этот пар вытекает из бара

бана в пароперегреваюошй змеевик, расположенный в конввйтввной секции пиролиза, а затем поступает к турбинам высокого давления 1О5 ата, служашим для компремнрования охлажденных крен кинг-газов и хладагента, используемого для разделения и извлечения целевых олефинов..

формула и. 3 обретения

Способ охлаждения крекинг-гйэов цюцесса шфолиза утеводорсднсяч) сырья д щзисутствии водяного пар& с попучешюМ олефинов Путем косвенного теплообмена с охлаждающей средой, отличающийся тем, что, с цепью поввишенвя эффективности утилизации тешш крекш1Ргазов и снижения коксоотложения, в ка честве -охлаждаюшей среды используют водян К asp с последующим охлаждением получешюго перегретого пара путем кос- венного теплообмена с водой с получением нара вовьоаешюго давления. Источншси иаформацви. принятые во внимание пря экспертизе

1.Патейт США № 3676519, кл. 26О-683, опублик. 1972.

2. Патент США № /3593779, кл. 165-1, опублик. 1971. (юрототил).