Способ охлаждения крекинг-газов

Способ охлаждения крекинг-газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОВРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Соцналнстнчесинх республик (»i>959631 (6! ) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 19. 10.78(2! ) 2675850/23-04 (23) Приоритет — (32) 19. 10.77 (3! ) 843462 (33) США, Опубликовано 15.09.82. Бюллетень М 34 з» (5!) М. Кл.

С 10 99/14

Государственный «емитет

СССР (63) УДК 662.75 (088.8) о ленам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 17.09.82

Иностранцы

Бернард Патрик Эннис старший, джей (США) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Пуллман Инкорпорейтед (США) (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ КРЕу(риац -«т АЗ(щ

Изобретение относится к способам охлаждения крекинг-газов, полученных при паровой конверсии углеводородов в производстве олефинов, и утилизации тетела этих газов.

Известен способ охлаждения крекинг- ".; газов, полученных на высокотемпературных установках переработки углеводородного сырья путем непосредственного смещения их с охлаждающей жидкостью, преет-тв ставляющей собой нефтяную фракцию, вьткипающую цри 371 427оС 11.

Наиболее близким к предложенному является способ охлаждения крекинг-газов процесса пиролиза углеводородного сырья в присутствии водяного пара с получением опефинов путем косвенного теппоабмена в кожухотрубном теплообменнике с последующей обработкой охлажденного до 450550 С продукта жидкими высококипящимн продуктами термического крекинга, после чего охлажденный продукт вводят в один илн несколько параллельно работающих теплообменников второй стадии, где температура крекинтгазов снижается до 350-450еС. В качестве теплообменной среды применяют воду под высоким давлением, используемую затем для генерирования водяного пара 2!.

Недостатком известных способов является невысокая утилизация тепла крекинг-газов и значительное коксоотложение.

Цель изобретения — повышение утили-, зации тепла крекинг-.газов и снижение кокс оотлож ения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу охлаждения крекинЬгазов процесса пиролиза углеводородного сырья в присутствии водяного пара с по лучением олефинов путем косвенного теп лообмена с охлаждающей средой в качестве охлаждающей среды используют водяной пар с последукхцим охлаждением полученного перегретого пара путем кос венного теплообмена с водой с получением пара повьвпенного давления.

Оборудованием для парового пиролиза служит любая трубчатая печь, .приспособленная для крекинга одной или ряда угле« водородных фракций, например этана, проЗф 4 температуре примерно 704-1038 С и тем самым охлаждает этн газы до температуры примерно 260-649 С для б остановки реакций пиролкза. Затем креккнггазы поступают на последующие ступени охлаждения с тем, чтобы понизить температуру крекинг-газов до уровня, при котором нормальногазообразные продукты, например олефины, водород и С,. -С парафины, могут отделяться от нормальножидкнх продуктов, например бензина пиролиза и нефти, и остатков креI кинга ао фракционирующей колонне пиролнзованного потока. Эти последующие ступени охлаждения могут представлять собой кожухотрубные теплообменники для дополнительной утилизации низкотемпера-, турного тепла или ступени прямого охлаждения нефти, предназначенные для извлечения кизкотемпературного тепла во фракционирующей системе отходящего потока.

Течение.насьпценного пара в зоне охлаждения в предпочтительном варианте является попутным с течением крекинггазов с тем, чтобы поддерживать относительно постоянную температуру стенки трубы по всей длине зоны охлаждения.

Наиболее предпочтительно поддерживать температуру стенки вьпце точки. росы креккнг-газов. Предпочтительным использованием извлеченного в зоне охлаждения текла в виде пара высокого давления является приведение в движение целевого газа и сжатие хладагента. При таком использовании тепла предпочтительный диапазон давленкя охладителя насыщенного пара для зоны охлаждения составляет примерно 3,5-217 ата с состветстаующей температурой насыщения примерно 24037 1 С. . В, зоне охлаждения перегрев пара уве-, личивается от 0 до 149 С при теплообмене 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 йасьпцення. В соответствии с. этим снимается перегрев с охлаж,.дающего пара, и тепло извлекается из зойы снятия перегрева в виде насыщенного пара прн повышенном давлении, который впоследствии может использоваться как подпитка охладителя в зону охлаждения.

Неперегретый пар, выходящий из зоны снятия перегрева, может находиться при температуре насыщения для используемо3 й596 пана, легкой нафты, кипящей в интервале

32-121 С, нафты всего диапазона, кипящей в интервале 38-190 С, легкого

raàîéëÿ, ккпящего в интервале 176-;

37 1"С, среднего газойля, кипящего в интервале 232-454 С, тяжелого газойля, кипящего в интервале 315-Д38 С клн их смесей. При особой конструкции печи в качестве сырья для крекинга может при-. меняться целиком сырая нефть.

Обычная трубчатая печь имеет одну или ряд радиантных секций, содержащих трубы для высокотемпературного крекннга, обжигаемых множеством газовых или нефгяйых горелок, расположенных в стен- 1 ках, своде или поде печи. Обычно используют две или три креккрующие трубы, однако трубные пучки могут изменяться

:от одной трубы большего диаметра до пучков, содержащих множество труб мало- 0

ro диаметра. Эти трубы могут быть собраны вместе со стороны выхода для сбора газов в одном или несколысих коллекторах для последующего охлаждения или крекирующие трубы могут присоединяться к отдельным на каждую трубу охлаждающим устройствам кожухотрубного .типа. Температура на выходе из крекирующих труб изменяется примерно в интервале.704-.1038 С в зависимости от вы- Ж о бора исходного материала, требуемых выходов к требуемой смеси продуктов.

Типичная температура на выходе из радиантной трубы, применяемая при крекинге от легких до тяжелых газойлей, .находится в диапазоне примерно 704927 С.

Кроме того, трубчатая печь должна иметь одну или ряд конвектнвных секций, где отводимое от дымовых газов .радиант-4 ной горелки тепло используется для подогрева исходного сырья и для выработ-. ки или перегрева пара, используемого в приводах турбин, для технологического нагрева и в качестве разбавлявшего пара, " при пиролизе.

Пригодным аппаратом для использования в зоне охлаждения являются обычные кожухотрубные теплообменники с.одной илк множеством труб, предпочтительно одноходовые, рассчитанные на восприятие термических градиенФФв, 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 косвенного теплообмена с крекинг-газами при

959631 го давления или может со анять некоxp HBT HBEo» В другом варианте предложенного торый перегрев, находясь при температу- способа в кач а ачестве хладагента в зоне ре примерно. на 28"С выше температуры охлаждения используется перегретый насыщения. Этот пар может вновь пере- пар относительно низкого давления. Этот греваться в конвекционном змеевике вариант позволяет использовать менее секции пиролиза или в отдельном паро- прочную конструкцию охлаждающего уст перегревателе для последующего исполь- ройства благодаря применению более низко- зования в качестве пара для привода тур- го давления пара в случаях использования б ины для упомянутого выше компресси- более низких температур стенок труб, наонного оборудования. Температура пара, - 30 пример при работе с легким сырьем. В этой выходящего из зоны снятия перегрева, . варианте пар под давлением 3,5-7 ата,, должна регулироваться в области 14 С . перегретый примерно до 149-427 С, от входной температуры в первую зону вводят в зону охлаждения, где перегрев охлаждения и затем направляться во вто- пара увеличивается за счет косвенного рую зону охлаждения для охлаждения tS твплообмена с крекинг-газами. Этот па крекинг-газов от другого радиантного затем направляют в зону снятия пе езмеевика или трубного пучка в той жи грева для извлечения повышенного пересамой или в другой зоне пиролиза. Поте- чрева за счет косвенного теплообмена с .рявший перегрев пар вновь перегревают водой при повышенном давлении для вырапутем косвенного теплообмена с крекинг- рЕ ботки пара повышенного давления пригазами во второй зоне охлаждения, ра6о мерно 35-217 ата. Пар повь иенного тающей аналогично первой зоне, и перегре- давления может перегреваться в конвектый пар под давлением 3,5-217 ата выво тивных змеевиках отделения пиролиза или дят из второй зоны охлаждения для ис- в отдельном кароперегревателе и испольпользования в приводах паровых турбин, у зоваться в качестве пара для привода

Выведенный из второй зоны охлаждения турбин. пар для использования в качестве приво- Выходящий из зоны снятия перегрева да паровых турбин и в холодильном ком- под .относительно низким давлением не- прессионном оборудовании должен нахо- перегретый пар может использоваться для диться под давлением 3,5-217 ата и, З© технологического нагрева или может подолжен иметь перегрев примерно 93- . вторно перегреваться в конвективных

260 С. При выведении перегретого пара ., змеевиках секции пиролиза или путем в вышеупомянутом диапазоне давлений, теплообмена с горячим отходящим из турдавление пара в первой зоне охлаждения бины паром"высокого давления для послеи зоне снятия перегрева находится в том . дующего иепользования в —. ниах низк

3$ —., ниах низкоже диапазоне. го давления. Освобожденный от перегрева

В пар низкого давления выходит из первой случаях использования множества зоны снятия перегрева при той же темзон охлаждения, например при ограничен- пе ат е и к о ся одна или несколько промежуточных охл е охлаждаю их з ающих зон и зон снятия перегрева. охлаждения, где, он вновЬ перечревается — за счет косвенного теплообмена с кре.-....

В варианте использования, например, кинг-. кинг-.газами. Повторно перегретый па одной промежуточной ступени, неперегре-. низкого давления, выходящий из второй тый пар, покидающий зону снятия пере- зоны охлаждени чрева, последовательно проходит через зоны охлаждения, вновь лишается пе ер чрева во второй зоне снятия перегрева, промежуточную зону, охлаждения, проме . где дополнительно в аста к озрастает количество

В регрева.и затем пара высокого давления за,счет косвенноко второй зоне охлаждения. Вырабатыва-. го. теплообмена с водой. Как и в первом емый из вводимой в зоны снятия перегре-- варианте, используемая для выработки ва насыщенный пар перед его введением 5 пара высокого вл - пр дп итиара высокого давления -вода предпочтив качестве хладагента в пе в ю зо ервую зону тельно подогревается ро температуры наохлаждения направляют в па осб ник р opíèõ сышения, соответствующей конкретному, . (предпочтительный вариант). Предпочти- давлению в б лению, вы ранному для системы с нательным устройством для ввода воды из ром высокого давлеиия. floäoòðåòàÿ вода паросборника в зоны снятия перегрева >> может проходить через паросборник и заи извлечения насыщенного нара в сбор- тем направлятьс равляться в зону снятия перегреник из зон снятия перегрева является . ва через циркуляциоиные трубы термосиобычный термосифон. 4юнов, по которым нар.поднимается и за$0

И

3S

46

45 .зон охлаждения и собираются в общем

7 9596 тем поступает в паросборник. Насыщенный пар высокого давления из паросборника затем перегревают подпочтительно в конвективной оекции зоны пиролиэа, а затем утилизуют в качестве силового .привода для турбин высокого давления парав

Пример 1. Предварительно подо- гретый исходный гаэойль, разбавленный паром поступает в зону пиролиза при

538 С и распределяется по радиантным о змеевикам, которые обычно подвергаются огневому нагреву нефтяными горелками, установленными в радиантной секции зоны пир олиза.

Сырье нагревается до температуры крекинга 871оС для получения олефинов, нор мальножидких углеводородов, водорода и метана, Крекинтгазы направляют в зоны охлаждения, где реакции крекинга останавливаются при охлаждении газов до о

593 С за счет косвенного теплообмена с паром. Жлажденные газы выходят из соответствующих зон охлаждения и собира 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

105 ата„поступающий из паросборника.

Свежая вода для паросборника Нагревается в конвективном змеевике, располэ-. женном в верхней части зоны Юиролиза, и поступает в паросборник. Дополнительно в паросборник подводится пар.

Поступающий в первую зону охлажде ния хладагент в виде насыщенного пара перегревается до 482 С и поступает в зону снятия перегрева, где он охлаждаеч ся до 324 С за счет косвенного теплоо обмена с водой из термосифона. В зоне снятия перегрева тепло утилизируется в виде пара под давлением 105 ата в паросборнике, и полученный пар высокого давления поступает в первую зону охлаждения, как было описано выше.

Лишенный перегрева пар выходит из зоны снятия перегрева при 329 С и поступает во вторую зону охлаждения где о Э он вновь перегревается до 482 С. Этот пар под давлением 105 ата и выходит из второй зоны охлаждения и поступает к турбинам высокого давления, служащим для компремирования охлажденных крекинг газов и хладагента, используемого в отделении разделения и извлечения целевых оцеф ннов.

31 8

Пример 2. Система охлаждения и утилизации тепла аналогична примеру 1 за исключением дополнительного охла = щвтельного цикла, расположенного между 1первой и второй зонами охлаждения, приводящего к образованию трехходовой охладительной системы.

Горячие крекинг-газы из дополнитель-ного радиантного змеевика, расположенного в зоне пиролиэа, поступают в промежуточную охладительную зону и охлаждаются до 593 С за счет косвенного теплоЮ обмена с паром при 329 С, выходящим из зоны снятия перегрева. Этот пар повторно перегревают в промежуточной охладителъной зоне и направляют в промежу-„

Г точнуй зону снятия перегрева, которая работает таким же, как и описанная выше зона снятия перегрева.

Лишенный перегрева пар выходит из промежуточной зоны снятия перегрева с температурой 329 сС и поступает во вторую зону охлаждения, где он вновь перегревается до 482 С. Далее процесс про-. текает аналогично примеру 1.

Пример 3. Система охлаждения и утилизации тепла также вырабатывает нар высокого давления, но в качестве хладагента и зонах охлаждения используется пар среднего давления.

Предварительно подогретое сырье (газойль), разбавленное паром, поступает в зону пиролиэа при 538 С и распределяется по радиантным змеевикам, которые обычно нагреваются огнем горелок, расроложенных в радиантной секции зоны

IIHPOlIRGGà

Горячие крекинг-газы из радиантных змеевиков поступают в зоны охлаждения, где останавливаются реакции крекинга за счет охлаждения газов до 593 С при косвенном теплообмене с паром. Охлажденные газы выходят из соо(гветствующих коллекторе для дальнейшего охлаждения, компремирования и разделения крекинт газов.

Паровой хладагент последовательно подводится к зонам охлаждения, куда поступает перегретый пар под давлением

45,5 ата при 329 С. Этот пар выходит из турбин с давлением пара 105 ата в виде отработанного пара с давлением

45,5 ата и температурой 390 С. Выхлопной пар охлаждают до 329 С в пароохладительной турбине перед поступлением его в первую зону охлаждения.

Q ОВМ31 10

Паровой хладагент перегревается до бана в пароперегревающкй змеевик, рас482 С после перегрева к поступает в положенный в конвейтквной секции зоны первую зону охлаждения, где он охлажда- пиролиза, а затем поступает к турбкнам ется до 3290С путем косвенного теплооб- высокого давления 105 ата, служащим мена с водой из термоскфонв Утилизиро- у для компремирования охлажденных креи ванное в зоне тепло выводится в виде кинтгазов и хладагента, используемого насьпценного при 105 ата пара в парое;. для разделения н извлечения целевых сборник. Свежая вода в паросборник по-, олефинов. дается под давлением 105.ата к нагревается в конвектквном змеевике, располо- 10, 1 женном в верхней части зоны пиролиза, ф о р м у л а к э о б,р е т е н и и и направляется в барабан. Дополнительный пар подводится в барабан. Способ охлаждения крекинвгазов

Охлажденный после перегрева пар вы- процесса пиролиза углеводородного сырья, ходит из первой зоны охлаждения и по- 45 в присутствии водяного пара с получениеМ ступает во вторую, где вновь перегревает-, олефннов путем косвенного теплообмена ся до 482 С. Этот пар выходит из вто- ; с охлаждающей средой, о т л к ч а юрой зоны охлаждения и вновь охлаждается шийся тем, что, с целью поввппеикя после перегрева во второй зоне снятия эффективности утклкзапик тепла-креккнР, перегрева до 329 С путем косвенного 20 raaos и снижения коксоотложения, в ка . теплообмена с водой из термосифона. Вы- честве охлаждающей среды используют ходящий из второй зоны охлаждения пос водяной пар с последукицим охлаждением ле перегрева пар вновь перегревается в полученного перегретого пара путем коспароохладителе паровой турбины выхлоп- венного теплообмена с водой с получени ным паром иэ турбин высокого давления 3S ем пара. повышенного давления. и используется в качестве пара под давле- Источники информации нием 45,5 ата для привода турбин сред- .принятые во внимание при зксперт изе него давления. 1. Патент США М 3676519,.

Насыщенный пар под;давлением 105ата кл. 260-683, опублик. 1972. выводится в паросборник за счет работы ф0 2. Патент США М::3598779 термосифонов, Этот пар вытекает иэ бара кл. 165-1, зпублик. 97 1. (прототип .

Составитель H. Богданова

Редактор Л. Веселовская Техред З,Палий Корректор А. Гриценко

Заказ 7037/78 Тираж 524 Подпнснзе

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул Проектная, 4