Способ охлаждения крекинг-газов

ОП ИСАНИЕИЗОВРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз СоветскихСоцналнстнчесинхреспубликпо ленам изобретений и еткмтийДата опубликования описания 17,09,82 ИЕОстранцы Бернард Патрик Эннис старший, Джей(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕ 2 ооб- ысодля яв 1Изобретение относится к способамся до 350-450 еС. В качестве тепл охлаждения крекинг-газов, полученных, менной среды применяют воду под в . при паровой конверсии углеводородов в ким давлением, используемую затем производстве олефинов, и утилизации тец- . генерирования водяного пара 2. ла этих газов. Недостатком известных способовИзвестен способ охлаждения крекинг-".; ляется невысокая утилизация тепла крегазов, полученных на высокотемператур- кинг-газов и значительное коксоотложение. ных установках переработки углеводород- Цель изобретения - повышение утили- ного сырья путем непосредственного сме- зации тепла крекинг-.газов и снижение щения их с охлаждающей жидкостью, пред-тв коксоотложения. ставляющей собой нефтяную фракциювы- Поставленная цель достигается тем, кипающую цри 371-427 фС1 .что согласно способу охлаждения крекингНаиболее близким к предложенному яв- газов процесса пиролиза углеводородного ляется способ охлаждения крекинг-газов сырья в присутствии водяного пара с по процесса пиролиза углеводородного сырья т 1 лучением олефинов путем косвенного теп в присутствии водяного пара с получением лообмена с охлаждающей средой в каопефинов путем косвенного теппоабмена частве охлаждающей среды используют в кожухотрубном теплообменнике с после- водяной пар с последукхцим охлаждением дующей обработкой охлажденного до 450- полученного перегретого пара путем кос 560 С продукта жидкими высококипящи О венного теплообмена с водой с получеми продуктами термического крекинга, нием пара повышенного давления. после чего охлажденный продукт вводят Оборудованием для парового пиролиза в один илн несколько параллельно рабо- служит любая трубчатая печь,.приспособтающих теплообменников второй стадии, ленная для крекинга одной или ряда угле где температура крекюп газов снижает-. водородных фракций, например этана, про311 4температуре примерно 704-1038 фС и тем самым охлаждает этн газы до температуры примерно 260-649 С для остановки реакций пнролнза. Затем крекинг-газы поступают на последующие ступени охлаждения с тем, чтобы понизить температуру крекинг-газов до уровня, при котором нормальногазообразные продукты, например олефнны, водороди С,. -Спарафины, могут отделяться от нормальножидкнх продуктов, например бензина пиролнза и нефти, и остатков кре 1 кинга во 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 низкотемпературного тепла во фракционирующей системе отходящего потока.Течение насьпценного пара в зоне охлаждения в предпочтительном варианте является попутным с течением крекинг- газов 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 тепла 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 соответствующей температурой насыщения примерно 240- 37 1 С.. В, зоне охлаждения перегрев пара уве-, личивается от 0 до 149 С при теплооб- 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 йасьпцення. В соответствии с этим снимается перегрев с охлаж,.- дающего пара, и тепло извлекается из зойы снятия перегрева в виде насыщенного пара при повышенном давлении, который впоследствии может кспользоваться как подпитка охладнтеля в зону охлаждения.Неперегретый пар, выходящий иэ зоныснятия перегрева, может находиться притемпературе насыщения для используемо 3 ЙВОЙ пана, легкой нафты кипящей в интервале 32-121 С, нафты всего диапазона, кипящей в интервале 38-190 С, легкого газойля, ккпящего в интервале 176-;37 1 фС, среднего газойля, кипящего в аьтервале 232-454 фС, тяжелого газойля, кипящего в интервале 315-Д 38 С клн их смесей. При особой конструкции печи в качестве сырья для крекинга может применяться целиком сырая нефть.10Обычная трубчатая печь имеет одну нли ряд радиантных секций, содержащих трубы для высокотемпературного крекннга, обжигаемых множеством газовых или нефгяйых горелок, расположенных в стен 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- ф го 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 крекнрующих труб изменяется примерно в интервале.704-.1038 С в зависимости от вы- .Зкобора исходного материала, требуемых выходов к требуемой смеси продуктов. Типичная температура на выходе из ра- диантной трубы, применяемая при крекинге от легких до тяжелых газойлей, Зз находится в диапазоне примерно 704- 927 С.Кроме того, трубчатая печь должна иметь одну или ряд конвектнвных секций, где отводимое от дымовых газов .радиант- ф ной горелки тепло используется для подогрева исходного сырья и для выработки или перегрева пара, используемого в приводах турбин, для технологического нагрева и в качестве разбавлявшего пара, ф при пиролизе.Пригодным аппаратом для использования в зоне охлаждения являются обычные кожухотрубные теплообменники с.одной илк множеством труб, предпочтительно 0 одноходовые, рассчитанные на восприятие термических градиенФФв, возникающих от высокотемпературных газов крекинга.В одном из вариантов предложенного способа насыщенный пар под давлением 55 3,5-217 ата поступает в зону охлаждения для получения тепла путем косвенного теплообмена с крекинг-газами при5 9596316 го давления или может со анять некохр нят неко- В другом варианте предложенного торый аерегрев, находясь при температ- способа в кача ачестве хладагента в зоне ре примерно,на 28 фС вьпце 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 усгперегревателе 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,16 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 фС, от входной температуры в первую зону вводят в зону охлаждения, где перегрев охпаждения и затем направляться во вто- пара увеличивается за счет косвенного рую зону охлаждения для охлаждения 1 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 пвресамой или в другой зоне пиролиза. Поте- рева за счет косвенного теплообмена с .Рявший перегрев пар вновь перегревают водой при повьпиенном давлении для выра- путем косвенного теплообмена с крекинг- ро ботки пара повышенного давления пригазами во второй зоне охлаждения, рабо мерно 35-217 ата. Пар повьиценного 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,зоваться в качестве пара для привода Выведенный из второй зоны охлаждения турбинпар для использования в качестве приво- Выходящий из зоны снятия перегрева да паровых турбин и в холодильном ком- под огносительно 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 по- должен иметь перегрев примерно 93- . аторно перегреваться в конвективных 260 С. При выведении перегретого пара . змеевиках секции пиролиза или путем в вышеупомянутом диапазоне давлений, теплообмена с горячим отходящим из турдавление парц в первой зоне охлаждениябины паромвысокого давления для после- и зоне снятия перегрева находится в том дующего иепользования в щ-ниах низк33- .,Финах низкоже диапазоне. го давления. Освобожденный от перегреваВпар низкого давления выходит из первойслучаях использования множества зоны снятия перегрева при той же темзон охлаждения, например при ограничен- пе ат е и к о ся одна или несколько промежуточных .4 охл еохлаждаю их зающих зон и зон снятия перегрева.охлаждения, где, он вновЬ перегреваетсяер грза счет косвенного теплообмена с кре.-В варианте использования, например, кинг-.кинггазами. Повторно перегретый па одной промежуточной ступени, неперегре-. низкого давления, выходящий из второй тый пар, покидающий зону снятия пере- зоны охлаждени трева, последовательно проходит через 4 фзоны охлаждения, вновь лишается пе ерюрева во второй зоне снятия перегрева,промежуточную зону, охлаждения, проме где дополнительно в аста козрастает количество В мрегрева.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 фпара высокого вл пр дп итиара высокого давления вода предпоитив качестве хладагента в пе в ю зоервую зону тельно подогревается до температуры наохлаждения направляют в па осб никр орник сышения, соответствующей конкретному, ф (предпочтительный вариант). Предпочти- давлению в блению, вы ранному для системы с нательным устройством для ввода воды из ром высокого давления. Подоретая вода паросборника в зоны снятия перегрева Ы может проходить через паросборник и заи извлечения насьпценного нара в сбор- тем напраалятьсрааляться в зону снятия перегреник из зон снятия перегрева является . ва через циркуляциоиные трубы термосиобычный термосифон, Фонов, по которым нар поднимается и за101520И3034643 .зон охпаждения и собираются в общем 7 И 96 тем поступает в паросборник. Насыщенный пар высокого давления из паросборника затем перегревают подпочтительно в конвективной оекции зоны пиролиэа, а затем утилизуют в качестве силового Ф .привода для турбин высокого давления паравП р и м е р 1. Предварительно подо- гретый исходный гаэойль, разбавленный паром поступает в зону пиропиза при 538 С и распределяется по радиантнымозмеевикам, которые обычно подвергаются огневому нагреву нефтяными горелками, установленными в радиантной секции зоны пир олиза.Сырье нагревается до температуры крекинга 871 оС для получения олефинов, нор мальножидких углеводородов, водорода и метана, Крекинг газы направляют в зоны охлаждения, где реакции крекинга останавливаются при охлаждении газов доо593 С за счет косвенного теппообмена с паром. Ослажденные 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 атапоступающий из паросборника. Свежая вода для паросборника Нагревается в конвективном змеевике, располо-. женном в верхней части зоны Юиролиза, и поступает в паросборник. Дополнительно в паросборник подводится пар.Поступающий в первую зону охлажде ния хпадагент в виде насыщенного пара перегревается до 482 С и поступает в зону снятия перегрева, где он охлаждаеъся до 324 С за счет косвенного теппоообмена с водой из термосифона, В зоне снятия перегрева тепло утилизируется в виде пара под давлением 105 ата в паросборнике, и полученныйпар 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 гдео ф 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 крекингф газов и хладагента, используемого в отделении разделения и извлечения целевых опеф ннов. 31 8П р и м е р 2. Система охлаждения и утилизации тепла аналогична примеру 1 за исключением дополнительного охла .- автельного цикла, расположенного между первой 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 теплоЮобмена с паром при 329 С выходящим из зоны снятия перегрева. Этот пар повторно перегревают в промежуточной охладителънойзоне и направляют в промежу- точнуй зону снятия перегрева, которая ф 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.П р и м е р 3. Система охлаждения и утилизации тепла также вырабатывает цар высокого давления, но в качестве хладагента и зонах охлаждения испопьзуется 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 пиролизааГорячие крекинг-газы из радиантных змеевиков поступают в зоны охлаждения, где останавливаются реакции крекинга за счет охлаждения газов до 593 фС при косвенном теплообмене с паром. Охлажденные газы выходят из соо(гветствующих коллекторе для дальнейшего охлаждения, компремирования и разделения крекищ 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.9 О 89631 10Паровой хладагент перегревается до бана в пароперегревающий змеевик, рас 482 С после перегрева и поступает в положенный в конвейтивной секции зоныпервую зону охлаждения, где он охлажда- пиролиза, а затем поступает к турбинаметсядо 329 фС путем косвенного теплооб- высокого давления 105 ата, служащиммена с водой из термосифонв,Утилизиро- у для компремырования охлажденных кренванное в зоне тепло выводится в виде кинг-газов и хладагента, используемогонасыщенного при 105 ата пара в пароеь для разделения и извлечения целевыхсборник. Свежая вода в паросборник по-, олефинов.дается под давлением 105.ата ы нагревается в конвективном змеевике, располо,женном в верхней части зоны пиролиза, ф о р м у л а и з о б,р е т е н и ии направляется в барабан. Дополнительный пар подводится в барабан. Способ охлаждения крекинг-газовОхлажденный после перегрева пар вы- процесса пиролиза углеводородного сырья.ходит из первой зоны охлаждения и по- мВ в присутствии водяного пара с получениеМступает во вторую, где вновь перегреваЕт-, олефинов путем косвенного теплообменася до 482 С, Этот пар выходит из вто-; с охлаждающей средой, о т л и ч а юрой зоны охлаждения и вновь охлаждается щ и й с я тем, что, с целью поввппеиияпосле перегрева во второй зоне снятия эффектывности утылюзации тепла.крекинР, перегрева до 329 С путем косвенного 2 р газов и снижения коксоотложения, в ка-.теплообмена с водой из термосифона Вы- честве.охлаждающей среды используютходящий из второй зоны охлаждения пос водяной пар с последующим охлаждениемле перегрева пар вновь перегревается в полученного перегретого пара путем коспароохладителе паровой турбины выхлоп- венного теплообмена с водой с полученыным паром нз турбин высокого давления 33 ем пара. повышенного давления.и используется в качестве пара под даме- Источныки ыоформациивнием 45,5 ата для привода турбин сред- принятые во внимание при экспертизнего дамения. 1. Патент США М 3676819,.Насыщенный пар под;даменыем 108 ата кл. 260-683, опублик. 1972.выводится в паросборник за счет работы й 2. Патент США М,:3893779,термосифонов, Этот пар вытекает из бара кл. 168-1, опублик, 1971. (прототип1Составитель Н, БогдановаРедактор Л. Веселовская Техред З,Палий . Корректор А. ГриценкоЗаказ 7037/78 Тираж 824 ПодписнзеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москвар Ж, Раушская наба, дв 4/8Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул Проектная, 4