[go: up one dir, main page]

RU2846368C2 - Ethylene production plant comprising electrically driven pyrolysis reactor and feed-to-product heat exchanger - Google Patents

Ethylene production plant comprising electrically driven pyrolysis reactor and feed-to-product heat exchanger

Info

Publication number
RU2846368C2
RU2846368C2 RU2024111947A RU2024111947A RU2846368C2 RU 2846368 C2 RU2846368 C2 RU 2846368C2 RU 2024111947 A RU2024111947 A RU 2024111947A RU 2024111947 A RU2024111947 A RU 2024111947A RU 2846368 C2 RU2846368 C2 RU 2846368C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pyrolysis reactor
feedstock
product
heat exchanger
steam
Prior art date
Application number
RU2024111947A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2024111947A (en
Inventor
Петер АУД
Original Assignee
Текнип Энерджис Франс Сас
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Текнип Энерджис Франс Сас filed Critical Текнип Энерджис Франс Сас
Publication of RU2024111947A publication Critical patent/RU2024111947A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2846368C2 publication Critical patent/RU2846368C2/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: present invention relates to an ethylene production plant comprising an electrically driven pyrolysis reactor, and a method of producing a pyrolysis reactor product using an ethylene production plant. Ethylene production plant comprises an electrically driven pyrolysis reactor, wherein electrically driven pyrolysis reactor comprises inlet channel for mix of hydrocarbon stock and diluent and outlet channel for pyrolysis reactor product containing ethylene. Heat exchanger is configured to transfer heat from the pyrolysis reactor product to the pyrolysis reactor feedstock, the heat exchanger comprising a feedstock inlet channel and a raw material outlet channel located upstream of the pyrolysis reactor and additionally a pyrolysis reactor product inlet channel and a pyrolysis reactor product outlet channel, wherein between heat exchanger raw material outlet channel and pyrolysis reactor raw material inlet channel there is raw material supply channel, and additionally between reactor product outlet channel in pyrolysis reactor and heat exchanger cracking gas inlet channel there is raw material supply channel. Plant comprises a cooling section configured to further cool the reactor product obtained in the pyrolysis reactor to about ambient temperature without generating high-pressure steam, wherein the cooling section is located downstream of the cracked gas outlet channel of the heat exchanger and comprises a cooling system selected from a group of cooling water cooling systems configured to further cool the reactor product with cooling water, and air coolers made with possibility of reactor product additional cooling with air; and cooling system with quenching oil made with possibility of additional cooling of reactor product with quenching oil and located downstream of heat exchanger outlet channel for product of pyrolysis reactor and upstream of cooling water cooling system or air cooler.
EFFECT: integrating the electrically driven pyrolysis reactor into an ethylene production unit, this is achieved in the absence of high-pressure steam as a source of dilution steam and in the absence of high-pressure steam as a heating medium for hydrocarbon feedstock.
15 cl, 14 dwg, 2 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к установке по производству этилена, содержащей реактор пиролиза с электрическим приводом. Изобретение дополнительно относится к способу получения этилена из углеводородного сырья с использованием установки по производству этилена в соответствии с настоящим изобретением.The invention relates to an ethylene production plant comprising a pyrolysis reactor with an electric drive. The invention further relates to a method for producing ethylene from hydrocarbon feedstock using an ethylene production plant in accordance with the present invention.

В традиционных установках по производству этилена, содержащих огневую крекинг-печь, образуется достаточное количество пара высокого давления (ВД) для выработки электроэнергии, приводящей в действие механизмы, а также для генерирования пара разбавления, обеспечивающего снижение парциального давления углеводородов, что позволяет повышать селективность образования продукта и подавлять образование кокса в реакторе крекинга.In conventional ethylene production plants containing a fired cracker, sufficient high pressure (HP) steam is generated to generate electrical power to drive the machinery and also to generate dilution steam to reduce the partial pressure of hydrocarbons, thereby increasing product selectivity and suppressing coke formation in the cracking reactor.

В горячей секции установки пар разбавления традиционно получают из пара среднего давления (СД), который образуется из пара ВД после генерации электроэнергии посредством одной или более паровых турбин. Кроме того, при наличии колонны первичного фракционирования, которую, как известно, применяют для крекинга жидкого сырья, рекуперация тепла выходящего из печи продукта (продукт крекинга) в контуре закалочного масла колонны первичного фракционирования, который представляет собой контур циркуляции упомянутой колонны первичного фракционирования, способствует генерации пара разбавления, что позволяет снижать давление большего количества пара СД для максимальной выработки электроэнергии. В то же время возможна рекуперация избытка тепла от продукта в колонне охлаждающей воды и перенос этого избытка тепла в низкотемпературные секции через контур циркуляции. Это небольшое количество тепла используют, например, для предварительного нагрева сырья в печи. Дальнейшее испарение сырья обычно осуществляют с помощью дымового газа в конвекционной секции упомянутых традиционных крекинг-печей.In the hot section of the plant, the dilution steam is traditionally obtained from the intermediate pressure (IP) steam, which is formed from the HP steam after generating electricity by means of one or more steam turbines. In addition, in the presence of a primary fractionation column, which is known to be used for cracking liquid feedstock, the heat recovery of the furnace outlet product (cracking product) in the quench oil loop of the primary fractionation column, which is the circulation loop of the said primary fractionation column, helps generate dilution steam, which allows a larger amount of IP steam to be depressurized for maximum electricity generation. At the same time, it is possible to recover excess heat from the product in the cooling water column and transfer this excess heat to the low-temperature sections through the circulation loop. This small amount of heat is used, for example, for preheating the feedstock in the furnace. Further evaporation of the feedstock is usually carried out using flue gas in the convection section of the said traditional cracking furnaces.

На Фиг. 1 показан пример схемы для (горячей части) традиционной установки с огневой печью по производству этилена из газообразного углеводородного сырья. Свежее газообразное сырье 1, такое как этан, пропан или их смесь, сначала предварительно нагревают в подогревателе 30 с использованием низкотемпературного источника тепла, такого как охлаждающая вода, внешняя по отношению к крекинг-печи 1000, для нагрева сырья от температуры окружающей среды до температуры приблизительно 50°С, подходящей для введения сырья в крекинг-печь 1000. Дальнейший предварительный нагрев сырья осуществляют посредством дымового газа в конвекционной секции печи с помощью подогревателя 31 углеводородного сырья. Чтобы снизить парциальное давление углеводородов в реакторе пиролиза для оптимизации выхода продукта и подавления образования кокса, добавляют слегка перегретый пар 24 разбавления. Сырье и пар разбавления предварительно нагревают так, чтобы после смешивания их температура превышала точку росы воды, составляющую приблизительно 120-130°С. Дальнейший перегрев разбавленного паром углеводородного сырья 3 достигается в перегревателе сырья в конвекционной секции печи 33 с использованием дымового газа. После надлежащего перегрева разбавленное паром сырье поступает в реактор 34 пиролиза при температуре приблизительно 650°С 730°С. Этот реактор традиционно нагревают путем сжигания топливного газа в топочной камере. Реактор работает при относительно низком давлении и высокой температуре, поскольку это способствует увеличению выхода олефинов. Типичные параметры технологического процесса на выходе из реактора - температура от 800°С до 870°С и давление от 1,6 до 2,2 бар абс; при этом образуются такие продукты, как этилен, пропилен, бутадиен, бензол, толуол и ксилол. Типичные побочные продукты - водород, метан, бензин и дистиллятное топливо. Некоторые продукты, такие как этан и пропан, подвергают повторной переработке в реакторе. Продукт 4 реактора содержит все эти продукты и побочные продукты. Этот продукт 4 реактора охлаждают до температуры от приблизительно 160°С до 220°С в секции 1000 крекинг-печи. Тепло от продукта, температура которого превышает 350°С, традиционно рекуперируют с использованием первого закалочно-испарительного аппарата 35 путем генерации насыщенного пара высокого давления под давлением от приблизительно 100 до 125 бар абс. При более низком уровне нагрева тепло можно рекуперировать во вторичном закалочно-испарительном аппарате 36, предназначенном для предварительного нагрева питательной воды для котла или сырья, разбавленного перегретым паром.Fig. 1 shows an example of a circuit diagram for a (hot section) of a conventional plant with a fired furnace for the production of ethylene from a gaseous hydrocarbon feedstock. Fresh gaseous feedstock 1, such as ethane, propane or a mixture thereof, is first preheated in a preheater 30 using a low-temperature heat source, such as cooling water, external to the cracking furnace 1000, to heat the feedstock from ambient temperature to a temperature of approximately 50°C, suitable for introducing the feedstock into the cracking furnace 1000. Further preheating of the feedstock is carried out by means of flue gas in the convection section of the furnace using a hydrocarbon feedstock preheater 31. In order to reduce the partial pressure of hydrocarbons in the pyrolysis reactor to optimize the product yield and suppress coke formation, slightly superheated dilution steam 24 is added. The feedstock and dilution steam are preheated so that after mixing their temperature exceeds the dew point of water, which is approximately 120-130°C. Further superheating of the diluted hydrocarbon feedstock 3 with steam is achieved in a feedstock superheater in the convection section of the furnace 33 using flue gas. After proper superheating, the diluted steam feedstock enters the pyrolysis reactor 34 at a temperature of approximately 650°C - 730°C. This reactor is traditionally heated by burning fuel gas in a furnace chamber. The reactor is operated at a relatively low pressure and high temperature, since this promotes an increase in the yield of olefins. Typical process parameters at the reactor outlet are a temperature of 800°C to 870°C and a pressure of 1.6 to 2.2 bar abs; products such as ethylene, propylene, butadiene, benzene, toluene and xylene are formed. Typical by-products are hydrogen, methane, gasoline and distillate fuel. Some products, such as ethane and propane, are recycled in the reactor. The reactor product 4 contains all of these products and by-products. This reactor product 4 is cooled to a temperature of approximately 160°C to 220°C in the cracking furnace section 1000. Heat from the product, the temperature of which exceeds 350°C, is conventionally recovered using the first quencher and evaporator 35 by generating high-pressure saturated steam at a pressure of approximately 100 to 125 bar abs. At a lower heating level, heat can be recovered in the secondary quencher and evaporator 36, designed to preheat boiler feedwater or feedstock diluted with superheated steam.

Из секции печи продукт 4 направляют в секцию горячей сепарации установки, в основном состоящую из колонны 60 водяного охлаждения, отпарной колонны 70 кислой воды и коллектора 80 пара разбавления. В колонне 60 водяного охлаждения продукт 4 дополнительно охлаждают приблизительно до температуры окружающей среды. Охлаждение осуществляют с использованием циркуляционного насоса, который собирает накопившийся в нижней части установки водный продукт - так называемую охлаждающую воду 14, и вводит его в колонну 60 охлаждающей воды на различных уровнях. Контур охлаждающей воды, как правило, состоит из двух ступеней - нижнего контура 64 охлаждения охлаждающей водой, обслуживающего нижнюю секцию 61 колонны охлаждающей воды, и верхнего контура 66 охлаждения охлаждающей водой, обслуживающего верхнюю секцию 62 колонны охлаждающей воды. Верхний продукт, охлажденную газообразную фазу продукта реактора, называемую крекинг-газом 9, направляют в расположенную ниже по потоку секцию сжатия крекинг-газа для дальнейшей сепарации в блоке холодной сепарации. Охладители 65 нижнего контура охлаждающей воды, как правило, используют для восстановления как можно большего объема охлаждающей воды для применения в других секциях установки. К таким секциям относится, например, подогреватель 30 сырья. Любое избыточное тепло необходимо удалять путем охлаждения воздухом или охлаждающей водой. Охладители 67 верхнего контура охлаждающей воды, как правило, удаляют избыток тепла с использованием охлаждающей воды. Охлажденную впрыскиваемую воду из контура циркуляционного насоса используют в колонне охлаждающей воды для отбора тепла от крекинг-газа путем прямого теплообмена в соответствующих внутренних компонентах колонны. Основная функция данной колонны, помимо охлаждения крекинг-газа, заключается в конденсации и рекуперации пара разбавления. Конденсированный пар разбавления является чистым продуктом из нижней части колонны наряду с небольшим количеством продукта в виде тяжелого пиролизного бензина 8. Как правило, эти продукты отделяют друг от друга с использованием водно-бензинового сепаратора 63. Иногда этот сепаратор также используют для сбора охлаждающей воды 14, предназначенной для контура охлаждающей воды. Этот конденсированный пар разбавления, называемый кислой водой 20, содержит кислые газы, которые отпаривают с помощью пара 21 для отпарки в отпарной колонне 70 кислой воды. Эти кислые газы 22 возвращают в колонну 60 охлаждающей воды. Отпаренная вода, называемая технологической водой 23, подходит для генерации пара разбавления. Этот процесс проводят при более высоком давлении, приблизительно от 6 до 7 бар абс, чтобы пар можно было возвратить в крекинг-печи. Пар разбавления генерируют с использованием пара среднего давления в качестве источника тепла. Технологическую воду собирают в коллекторе 80 пара разбавления, и посредством термосифонного контура из конденсирующегося пара среднего давления в генераторе 81 пара разбавления образуется пар разбавления 24. Любой перегрев пара среднего давления используют для легкого перегрева пара разбавления в перегревателе 83 пара разбавления до температуры от 180°С до 210°С перед его возвратом в крекинг-печь 1000 для разбавления углеводородного сырья 1. Продувка 26 из коллектора 80 пара разбавления и подпитка 25 упомянутого коллектора из системы пара разбавления предотвращают накопление загрязняющих примесей в контуре генерации пара разбавления.From the furnace section, the product 4 is sent to the hot separation section of the plant, which mainly consists of a water cooling column 60, an acid water stripping column 70 and a dilution steam collector 80. In the water cooling column 60, the product 4 is further cooled to approximately ambient temperature. Cooling is carried out using a circulation pump that collects the aqueous product accumulated in the lower part of the plant - the so-called cooling water 14, and introduces it into the cooling water column 60 at different levels. The cooling water circuit, as a rule, consists of two stages - a lower cooling water cooling circuit 64 serving the lower section 61 of the cooling water column, and an upper cooling water cooling circuit 66 serving the upper section 62 of the cooling water column. The overhead product, the cooled gaseous phase of the reactor product, called cracked gas 9, is sent to a downstream cracked gas compression section for further separation in a cold separation unit. The coolers 65 of the lower cooling water circuit are typically used to recover as much cooling water as possible for use in other sections of the plant. Such sections include, for example, the feed preheater 30. Any excess heat must be removed by cooling with air or cooling water. The coolers 67 of the upper cooling water circuit typically remove excess heat using cooling water. The cooled injection water from the circulation pump circuit is used in the cooling water column to remove heat from the cracked gas by direct heat exchange in the appropriate internal components of the column. The main function of this column, in addition to cooling the cracked gas, is to condense and recover the dilution steam. The condensed dilution steam is the pure product from the bottom of the column along with a small amount of product in the form of heavy pyrolysis gasoline 8. Typically, these products are separated from each other using a water-gasoline separator 63. Sometimes this separator is also used to collect cooling water 14 intended for the cooling water circuit. This condensed dilution steam, called sour water 20, contains acid gases, which are stripped with stripping steam 21 in the sour water stripper 70. These acid gases 22 are returned to the cooling water column 60. The stripped water, called process water 23, is suitable for generating dilution steam. This process is carried out at a higher pressure, approximately 6 to 7 bar abs, so that the steam can be returned to the cracking furnaces. The dilution steam is generated using medium pressure steam as a heat source. The process water is collected in the dilution steam collector 80, and the dilution steam 24 is formed by means of a thermosiphon circuit from the condensing medium-pressure steam in the dilution steam generator 81. Any superheating of the medium-pressure steam is used for slightly superheating the dilution steam in the dilution steam superheater 83 to a temperature of 180°C to 210°C before returning it to the cracking furnace 1000 for diluting the hydrocarbon feedstock 1. Blowdown 26 from the dilution steam collector 80 and make-up 25 of the said collector from the dilution steam system prevent the accumulation of contaminants in the dilution steam generation circuit.

Интегрированная схема генерации электроэнергии традиционной установки по производству этилена показана на Фиг. 2. Пар СД, необходимый для генерации пара разбавления, образуется в системе пара высокого давления из питательной воды для котла. Питательную воду для котла получают из деминерализованной воды 101 в деаэраторе 120, где она подвергается отпарке паром 102 для отпарки для удаления CO2 и кислорода через выпускной канал 103 деаэратора. Полученную питательную воду 104 для котла предварительно нагревают в крекинг-печи 1000 при помощи подогревателя 121 питательной воды для котла с использованием крекинг-газа и/или дымового газа и собирают в коллекторе 122 пара высокого давления. Коллектор пара, соединенный за счет естественной циркуляции с теплообменником термосифонного типа, называемым закалочно-испарительным аппаратом 35, рекуперирует тепло от продукта 4 реактора и генерирует насыщенный пар 105 высокого давления; этот пар высокого давления перегревают дымовым газом в конвекционной секции печи 1000 с использованием перегревателя 123 пара высокого давления. Перегретый пар высокого давления используют для генерирования электроэнергии, приводящей в действие основные механизмы в секции сепарации установки по производству этилена, такие как компрессор крекинг-газа и холодильные компрессоры, расположенные в зоне компрессора крекинг-газа и в секции холодной сепарации установки соответственно (не показаны для ясности). Для этого давление перегретого пара 107 высокого давления снижают от высокого до среднего давления при помощи паровой турбины противодавления для генерирования электроэнергии 124, а при помощи конденсационной турбины давление снижают от среднего до вакуума 125 также для генерирования электроэнергии. Большая часть пара ПО конденсируется в поверхностном конденсаторе 126 конденсационной турбины 125 для обеспечения максимальной выходной мощности, однако давление некоторой части пара 108 снижают только до уровня среднего давления. Этот пар 108 среднего давления используется для генерации пара разбавления и составляет значительную процентную долю доступного потока 107 пара высокого давления. Пар 108 среднего давления охлаждают в перегревателе 83 пара разбавления для получения перегретого пара разбавления и конденсируют в генераторе 81 пара разбавления для генерирования пара 24 разбавления. Полученный конденсат 109 среднего давления, а также вакуумный конденсат 111 объединяют и комбинированный конденсат 112 возвращают в деаэратор для повторной переработки в качестве питательной воды для котла. Ограниченная продувка 106 коллектора пара высокого давления предотвращает накопление загрязняющих примесей в контуре пара высокого давления. Горячая секция блок-схемы установки для процесса, в котором используется жидкое углеводородное сырье, показана на Фиг. 3. В типичной установке по производству этилена из жидкого сырья свежее жидкое сырье 2, такое как бутан, пентан или нафта или их смесь, сначала предварительно нагревают в подогревателе 30 с использованием низкотемпературного источника тепла, такого как охлаждающая вода, внешняя по отношению к крекинг-печи 1000, для нагрева сырья от температуры окружающей среды до температуры приблизительно 50°С, подходящей для введения сырья в печь 1000 крекинга. Дальнейший предварительный нагрев и частичное испарение сырья осуществляют посредством дымового газа в конвекционной секции печи с помощью подогревателя 31 углеводородного сырья и испарителя 32 углеводородного сырья соответственно. Чтобы снизить парциальное давление углеводородов в реакторе пиролиза, что благоприятно для выхода продукта и подавления образования кокса, пар 24 разбавления, поступающий из секции горячей сепарации, дополнительно перегревают в конвекционной секции с использованием дымового газа. Этот процесс осуществляют в перегревателе 84 пара разбавления для обеспечения полного превращения в пар сырья, частично испаренного после смешивания. Сырье испаряют и пар разбавления нагревают до такой степени, чтобы температура смеси значительно превышала точку росы воды, составляющую приблизительно 130-140°С.Дальнейший перегрев разбавленного паром углеводородного сырья 3 достигается в перегревателе сырья в конвекционной секции 33 печи с использованием дымового газа. После надлежащего перегрева разбавленное паром сырье поступает в реактор пиролиза при температуре приблизительно 600°С-640°С. Этот реактор традиционно нагревают путем сжигания топливного газа в топочной камере. Реактор работает при относительно низком давлении и высокой температуре, поскольку это способствует увеличению выхода олефинов. Типичные параметры технологического процесса на выходе из реактора - температура от 800°С до 870°С и давление от 1,6 до 2,2 бар абс; при этом образуются такие продукты, как этилен, пропилен, бутадиен, бензол, толуол и ксилол. Типичные побочные продукты - водород, метан, бензин и дистиллятное топливо. Некоторые продукты, такие как этан и пропан, подвергают повторной переработке в реакторе. Продукт реактора содержит все эти продукты и побочные продукты.An integrated power generation scheme of a conventional ethylene production plant is shown in Fig. 2. The MP steam required for generating the dilution steam is generated in a high-pressure steam system from boiler feedwater. The boiler feedwater is obtained from demineralized water 101 in a deaerator 120, where it is stripped with stripping steam 102 to remove CO2 and oxygen through an outlet channel 103 of the deaerator. The resulting boiler feedwater 104 is preheated in a cracking furnace 1000 by a boiler feedwater heater 121 using cracking gas and/or flue gas and collected in a high-pressure steam collector 122. A steam collector connected by natural circulation to a thermosyphon type heat exchanger called a quenching and evaporating apparatus 35 recovers heat from the product 4 of the reactor and generates high-pressure saturated steam 105; this high-pressure steam is superheated with flue gas in the convection section of the furnace 1000 using a high-pressure steam superheater 123. The high-pressure superheated steam is used to generate electric power that drives the main mechanisms in the separation section of the ethylene production plant, such as a cracking gas compressor and refrigeration compressors located in the cracking gas compressor zone and in the cold separation section of the plant, respectively (not shown for clarity). For this purpose, the pressure of the high-pressure superheated steam 107 is reduced from high to medium pressure by means of a backpressure steam turbine to generate electric power 124, and by means of a condensing turbine the pressure is reduced from medium to vacuum 125 also to generate electric power. Most of the PO steam is condensed in the surface condenser 126 of the condensing turbine 125 to provide maximum power output, but some of the steam 108 is reduced in pressure only to the medium pressure level. This medium pressure steam 108 is used to generate dilution steam and constitutes a significant percentage of the available high pressure steam stream 107. The medium pressure steam 108 is cooled in the dilution steam superheater 83 to produce superheated dilution steam and condensed in the dilution steam generator 81 to generate dilution steam 24. The resulting medium pressure condensate 109 and vacuum condensate 111 are combined and the combined condensate 112 is returned to the deaerator for reprocessing as boiler feedwater. Limited blowdown 106 of the high pressure steam header prevents the accumulation of contaminants in the high pressure steam circuit. The hot section of the block diagram of the plant for the process using liquid hydrocarbon feedstock is shown in Fig. 3. In a typical plant for producing ethylene from liquid feedstock, fresh liquid feedstock 2, such as butane, pentane or naphtha or a mixture thereof, is first preheated in a preheater 30 using a low-temperature heat source, such as cooling water external to the cracking furnace 1000, to heat the feedstock from ambient temperature to a temperature of approximately 50°C, suitable for introducing the feedstock into the cracking furnace 1000. Further preheating and partial evaporation of the feedstock is carried out by means of flue gas in a convection section of the furnace using a hydrocarbon feedstock preheater 31 and a hydrocarbon feedstock evaporator 32, respectively. In order to reduce the partial pressure of hydrocarbons in the pyrolysis reactor, which is beneficial for the product yield and the suppression of coke formation, the dilution steam 24 coming from the hot separation section is further superheated in the convection section using flue gas. This process is carried out in a dilution steam superheater 84 to ensure complete conversion into steam of the feedstock, partially evaporated after mixing. The feedstock is evaporated and the dilution steam is heated to such an extent that the temperature of the mixture significantly exceeds the dew point of water, which is approximately 130-140 °C. Further superheating of the diluted hydrocarbon feedstock 3 with steam is achieved in the feedstock superheater in the convection section 33 of the furnace using flue gas. After proper superheating, the diluted steam feedstock enters the pyrolysis reactor at a temperature of approximately 600 °C-640 °C. This reactor is traditionally heated by burning fuel gas in a furnace chamber. The reactor is operated at a relatively low pressure and high temperature, since this contributes to an increase in the yield of olefins. Typical process parameters at the reactor outlet are a temperature of 800 °C to 870 °C and a pressure of 1.6 to 2.2 bar abs; The products formed are ethylene, propylene, butadiene, benzene, toluene, and xylene. Typical byproducts are hydrogen, methane, gasoline, and distillate fuels. Some products, such as ethane and propane, are recycled in the reactor. The reactor product contains all of these products and byproducts.

Этот продукт 4 реактора охлаждают до температуры приблизительно 350°С в секции крекинг-печи 1000. Тепло от продукта, температура которого превышает 350°С, традиционно рекуперируют с использованием первого закалочно-испарительного аппарата 35 путем генерации насыщенного пара высокого давления под давлением от приблизительно 100 до 125 бар абс. При более низком уровне нагрева, от 350°С до 160°С, тепло невозможно рекуперировать с использованием косвенного теплообмена из-за способности продукта вызывать загрязнение, однако рекуперация тепла осуществляется в так называемом патрубке 37 закалочного масла за счет впрыскивания 27 закалочного масла и впрыскивания 28 средней нефтяной фракции при наличии контура средней нефтяной фракции. Из секции печи продукт 4 направляют в секцию горячей сепарации установки, в основном состоящую из колонны 50 первичного фракционирования, колонны 60 водяного охлаждения, отпарной колонны 70 кислой воды и коллектора 80 пара разбавления.This product 4 of the reactor is cooled to a temperature of approximately 350°C in the section of the cracking furnace 1000. The heat from the product, the temperature of which exceeds 350°C, is traditionally recovered using the first quenching and evaporating apparatus 35 by generating high-pressure saturated steam at a pressure of approximately 100 to 125 bar abs. At a lower heating level, from 350°C to 160°C, heat cannot be recovered using indirect heat exchange due to the fouling properties of the product, but heat recovery is carried out in the so-called quenching oil pipe 37 by injecting 27 quenching oil and injecting 28 middle oil fraction in the presence of a middle oil fraction circuit. From the furnace section, product 4 is sent to the hot separation section of the plant, which mainly consists of a primary fractionation column 50, a water cooling column 60, an acid water stripper column 70, and a dilution steam collector 80.

В колонне 50 первичного фракционирования продукт дополнительно охлаждают до приблизительно 100°С, поддерживая температуру выше точки росы воды, чтобы вода не конденсировалась в данной колонне. Затем продукт охлаждают с использованием циркуляционных насосов закалочного масла и средней нефтяной фракции и обратного потока бензина соответственно. Исходным продуктом для контура 54 охлаждения закалочного масла является продукт 6 тяжелого дистиллятного топлива, которое собирается в нижней части колонны. Это закалочное масло 10 охлаждают с помощью охладителей 55 контура закалочного масла. Часть его направляют в патрубок 27 закалочного масла, а остальную часть повторно впрыскивают в колонну ниже полной отборной тарелки средней нефтяной фракции. Охладители 55 контура закалочного масла обычно используют для генерирования пара разбавления в генераторе 82 пара разбавления. Если температура в нижней части колонны первичного фракционирования является недостаточной для генерирования пара разбавления, вместо этого может быть сгенерирован пар низкого давления. Контур 54 охлаждения закалочного масла рекуперирует все тепло от продукта с температурой, как правило, выше 170°С и до -180°С при наличии контура 56 охлаждения средней нефтяной фракции, в противном случае он рекуперирует тепло от продукта с температурой не ниже 125°С - 130°С. Контур охлаждения закалочным маслом обслуживает секцию 51 отмывки колонны первичного фракционирования - нижнюю часть колонны.In the primary fractionation column 50, the product is further cooled to approximately 100°C, maintaining the temperature above the dew point of water so that water does not condense in this column. The product is then cooled using the quench oil and middle oil fraction circulation pumps and the gasoline return flow, respectively. The feedstock for the quench oil cooling circuit 54 is the heavy distillate fuel product 6, which collects at the bottom of the column. This quench oil 10 is cooled using quench oil circuit coolers 55. Part of it is directed to the quench oil port 27, and the rest is reinjected into the column below the full middle oil fraction pickup tray. The quench oil circuit coolers 55 are typically used to generate dilution steam in the dilution steam generator 82. If the temperature at the bottom of the primary fractionation column is insufficient to generate dilution steam, low pressure steam can be generated instead. The quench oil cooling circuit 54 recovers all heat from the product with a temperature typically above 170°C and down to -180°C in the presence of the middle oil fraction cooling circuit 56, otherwise it recovers heat from the product with a temperature of at least 125°C - 130°C. The quench oil cooling circuit serves the washing section 51 of the primary fractionation column - the bottom of the column.

Контур 56 охлаждения средней нефтяной фракции является необязательным и предназначен для обеспечения относительно чистого / незагрязняющегося промежуточного контура охлаждения, который рекуперирует тепло от продукта при более низком уровне нагрева, чем контур 54 закалочного масла, как правило, при температурах не ниже 125°С 130°С. Среднюю нефтяную фракцию 11 собирают на отборной тарелке в нижней части секции 52 средней нефтяной фракции колонны первичного фракционирования, расположенной над секцией 51 отмывки в колонне. Обратный поток 12 средней нефтяной фракции направляют в секцию 51 отмывки закалочного масла в нижней части колонны, чтобы обеспечить возможность сдвига подачи закалочного масла в контур средней нефтяной фракции. Кроме того, поток 28 средней нефтяной фракции направляют в патрубок 37 закалочного масла. Остальную часть охлаждают с помощью охладителей 57 контура средней нефтяной фракции и возвращают в колонну ниже отбора точки фракции легкого дистиллятного топлива. Контур 56 охлаждения средней нефтяной фракции обслуживает секцию 52 средней нефтяной фракции колонны первичного фракционирования.The middle oil fraction cooling circuit 56 is optional and is intended to provide a relatively clean/foul-free intermediate cooling circuit that recovers heat from the product at a lower heating level than the quench oil circuit 54, typically at temperatures of at least 125°C 130°C. The middle oil fraction 11 is collected on a pick-up tray at the bottom of the middle oil fraction section 52 of the primary fractionation column, located above the wash section 51 in the column. The return flow 12 of the middle oil fraction is directed to the quench oil wash section 51 at the bottom of the column to provide the possibility of shifting the quench oil feed to the middle oil fraction circuit. In addition, the middle oil fraction stream 28 is directed to the quench oil branch pipe 37. The remainder is cooled by coolers 57 of the middle oil fraction circuit and returned to the column below the light distillate fuel fraction withdrawal point. The middle oil fraction cooling circuit 56 serves the middle oil fraction section 52 of the primary fractionation column.

Обратный поток 13 бензина, поступающий из водно-бензинового сепаратора 63, обеспечивает рекуперацию тепла в верхней части колонны, в секции 53 обратного потока бензина колонны первичного фракционирования, и передает рекуперированное тепло в контур охлаждающей воды.The return flow 13 of gasoline coming from the water-gasoline separator 63 provides heat recovery in the upper part of the column, in the return flow section 53 of the gasoline of the primary fractionation column, and transfers the recovered heat to the cooling water circuit.

В колонне установлены соответствующие внутренние компоненты, обеспечивающие эффективный перенос тепла от продукта к впрыскиваемому закалочному маслу, средней нефтяной фракции и обратному потоку бензина. Помимо охлаждения продукта, в колонне первичного фракционирования происходит конденсация легкой и тяжелой нефтяной фракций. Тяжелое дистиллятное топливо 6 собирают в нижней секции 51, при этом легкое дистиллятное топливо 7 собирают в нижней части секции 53 обратного потока на тарелке отбора легкой нефтяной фракции. Эти фракции можно подвергать отпариванию для контроля температуры вспышки совокупного продукта 5 дистиллятного топлива и/или для восстановления более легких фракций закалочного масла для контроля вязкости в контуре закалочного масла. В колонне 60 водяного охлаждения продукт 4 дополнительно охлаждают приблизительно до температуры окружающей среды. Верхний продукт, охлажденную газообразную фазу продукта реактора, называемую крекинг-газом 9, направляют в установки, расположенные ниже по потоку, для дальнейшей сепарации. Охлаждение осуществляют с использованием циркуляционного насоса, который собирает накопившийся в нижней части установки водный продукт - так называемую охлаждающую воду 14, и вводит его в колонну 60 охлаждающей воды на различных уровнях. Контур охлаждающей воды, как правило, состоит из двух ступеней - нижнего контура 64 охлаждения охлаждающей водой, обслуживающего нижнюю секцию 61 колонны охлаждающей воды, и верхнего контура 66 охлаждения охлаждающей водой, обслуживающего верхнюю секцию 62 колонны охлаждающей воды. Охладители 65 нижнего контура охлаждающей воды, как правило, используют для восстановления как можно большего объема охлаждающей воды для применения в других секциях установки. К таким секциям относятся, например, подогреватель 30 сырья и/или ребойлер отгонной колонны пропилена (не показан). Любое избыточное тепло необходимо удалять путем охлаждения воздухом или охлаждающей водой. Охладители 67 верхнего контура охлаждающей воды, как правило, удаляют избыток тепла с использованием охлаждающей воды. Охлажденную впрыскиваемую воду из контура циркуляционного насоса используют в колонне охлаждающей воды для отбора тепла от крекинг-газа путем прямого теплообмена в соответствующих внутренних компонентах колонны. Основная функция данной колонны, помимо охлаждения крекинг-газа, заключается в конденсации и рекуперации пара разбавления. Конденсированный пар разбавления является чистым продуктом из нижней части колонны наряду с небольшим количеством продукта в виде тяжелого пиролизного бензина 8. Как правило, эти продукты отделяют друг от друга с использованием водно бензинового сепаратора 63. Иногда этот сепаратор также используют для сбора охлаждающей воды, предназначенной для контура охлаждающей воды. Этот конденсированный пар разбавления, называемый кислой водой 20, содержит кислые газы, которые отпаривают с помощью пара 21 для отпарки в отпарной колонне 70 кислой воды. Эти кислые газы 22 возвращают в колонну 60 охлаждающей воды. Отпаренная вода, называемая технологической водой 23, подходит для генерации пара разбавления. Этот процесс проводят при более высоком давлении, приблизительно от 6 до 7 бар абс, чтобы пар можно было возвратить в крекинг-печь. Пар разбавления генерируют с использованием пара среднего давления. Технологическую воду собирают в коллекторе 80 пара разбавления, и пар разбавления 24 образуется посредством термосифонного контура из конденсирующегося пара среднего давления в генераторе 81 пара разбавления и дополнительно из контура охлаждения закалочным маслом с использованием генератора 82 пара разбавления. Любой перегрев пара среднего давления используют для легкого перегрева пара разбавления в перегревателе 83 пара разбавления до температуры от 180°С до 210°С перед его возвратом в крекинг-печь 1000 для разбавления углеводородного сырья 2. Продувка 26 из коллектора 80 пара разбавления и подпитка 25 упомянутого коллектора предотвращают накопление загрязняющих примесей в контуре генерации пара разбавления. Пар СД, необходимый для генерации пара разбавления, образуется в системе пара высокого давления из питательной воды для котла так же, как и согласно блок-схеме традиционной установки по производству этилена из газообразного сырья, изображенной на Фиг. 2 и описанной выше. Учитывая необходимость сокращения выбросов парниковых газов, таких как выбросы диоксида углерода и метана, значительный интерес представляет оптимизация установок по производству этилена и процессов эксплуатации установок по производству этилена, что позволяет сократить потребности в энергии или по меньшей мере сократить потребности в ископаемом топливе для генерирования тепла, необходимого для эксплуатации установок. Возможный подход может заключаться в замене ископаемого топлива водородом, который может быть получен путем электролиза. Необходимое электричество может быть получено с использованием возобновляемых источников энергии или на электростанции, которая осуществляет эффективный захват углекислого газа, предотвращая его выбросы в воздух.The column is equipped with appropriate internal components to ensure efficient heat transfer from the product to the injected quench oil, the middle oil fraction and the gasoline return flow. In addition to cooling the product, the primary fractionation column condenses the light and heavy oil fractions. The heavy distillate fuel 6 is collected in the lower section 51, while the light distillate fuel 7 is collected in the lower part of the return flow section 53 on a light oil fraction collection tray. These fractions can be stripped to control the flash point of the overall product 5 of the distillate fuel and/or to recover lighter fractions of the quench oil to control the viscosity in the quench oil circuit. In the water cooling column 60, the product 4 is further cooled to approximately ambient temperature. The overhead product, the cooled gaseous phase of the reactor product, called cracking gas 9, is sent to downstream units for further separation. Cooling is carried out using a circulation pump that collects the aqueous product accumulated in the lower part of the unit, the so-called cooling water 14, and introduces it into the cooling water column 60 at different levels. The cooling water circuit typically consists of two stages - a lower cooling water circuit 64 serving the lower section 61 of the cooling water column, and an upper cooling water circuit 66 serving the upper section 62 of the cooling water column. Coolers 65 of the lower cooling water circuit are typically used to recover as much cooling water as possible for use in other sections of the unit. Such sections include, for example, the feed heater 30 and/or the propylene stripper reboiler (not shown). Any excess heat must be removed by cooling with air or cooling water. Coolers 67 of the upper cooling water circuit typically remove excess heat using cooling water. The cooled injection water from the circulation pump circuit is used in the cooling water column to recover heat from the cracked gas by direct heat exchange in the appropriate internal components of the column. The main function of this column, in addition to cooling the cracked gas, is to condense and recover the dilution vapor. The condensed dilution vapor is the clean product from the bottom of the column along with a small amount of product in the form of heavy pyrolysis gasoline 8. As a rule, these products are separated from each other using a water-gasoline separator 63. Sometimes this separator is also used to collect cooling water intended for the cooling water circuit. This condensed dilution vapor, called sour water 20, contains acid gases that are stripped with stripping steam 21 in the sour water stripper 70. These acid gases 22 are returned to the cooling water column 60. The stripped water, called process water 23, is suitable for generating dilution steam. This process is carried out at a higher pressure, approximately 6 to 7 bar abs, so that the steam can be returned to the cracking furnace. The dilution steam is generated using medium-pressure steam. The process water is collected in a dilution steam collector 80, and the dilution steam 24 is formed by means of a thermosiphon circuit from condensing medium-pressure steam in a dilution steam generator 81 and additionally from a quenching oil cooling circuit using a dilution steam generator 82. Any superheating of the medium pressure steam is used to slightly superheat the dilution steam in the dilution steam superheater 83 to a temperature of from 180°C to 210°C before returning it to the cracking furnace 1000 for diluting the hydrocarbon feedstock 2. Blowdown 26 from the dilution steam header 80 and make-up 25 of said header prevent accumulation of contaminants in the dilution steam generation circuit. The MP steam required for generating the dilution steam is formed in the high pressure steam system from boiler feedwater in the same way as in the block diagram of a conventional plant for the production of ethylene from gaseous feedstock shown in Fig. 2 and described above. Given the need to reduce greenhouse gas emissions such as carbon dioxide and methane, there is considerable interest in optimizing ethylene plants and the operation of ethylene plants to reduce energy requirements or at least reduce the need for fossil fuels to generate the heat needed to operate the plants. A possible approach would be to replace fossil fuels with hydrogen, which can be produced by electrolysis. The required electricity could be generated using renewable energy sources or in a power plant that efficiently captures carbon dioxide, preventing its release into the air.

По мнению авторов настоящего изобретения, также было бы интересно использовать электричество непосредственно для получения части физической теплоты (теплоты для увеличения температуры углеводородно-паровой смеси) и теплоты реакции для реакции крекинга. Однако при применении реакторов пиролиза с электрическим приводом предварительное нагревание и испарение жидкого сырья не могут осуществляться традиционным способом по причине отсутствия дымового газа, используемого в качестве горячего энергоносителя. Кроме того, при отсутствии пара СД невозможно получить пар разбавления традиционным способом.According to the authors of the present invention, it would also be interesting to use electricity directly to obtain part of the physical heat (heat to increase the temperature of the hydrocarbon-steam mixture) and the reaction heat for the cracking reaction. However, when using electrically driven pyrolysis reactors, preheating and evaporation of liquid feedstock cannot be carried out in the traditional way due to the lack of flue gas used as a hot energy carrier. In addition, in the absence of MP steam, it is impossible to obtain dilution steam in the traditional way.

В данной области известна идея применения реакторов пиролиза с электрическим подогревом для производства олефинов из углеводородов. Патент ЕР 3249028 А1 относится к способу получения олефинов путем парового крекинга, в котором используют множество труб крекинг-печи. По меньшей мере одна из труб крекинг-печи нагревается при сжигании топлива (т.е. представляет собой трубу крекинг-печи с огневым подогревом), и по меньшей мере одна другая труба крекинг-печи нагревается с использованием электричества. Продукт реактора (продукт крекинга) быстро охлаждают (закаливают) для предотвращения нежелательных побочных реакций. Далее описана переработка ниже по потоку, такая как фракционирование продукта крекинга. В патенте раскрывается незначительный объем информации о предварительном нагреве сырья и генерации пара разбавления. Поскольку процесс требует сжигания топлива, для нагрева используется горячий дымовой газ; упоминается его использование для подачи пара непосредственно в трубы крекинг-печи, а также упоминается его использование для генерирования пара внутри трубы крекинг-печи. ЕР 3730592 А1 относится к установке синтеза олефинов, содержащей секцию пиролиза, содержащую одно или более из следующего: секция предварительной обработки сырья, один или более реакторов пиролиза для крекинга углеводородов в присутствии разбавителя, секция первичного фракционирования и сжатия и/или секция сепарации продукта, в которой, по сравнению с традиционной установкой, большее количество энергии и/или чистой энергии, необходимой для установки ее секции, обеспечивается за счет источника энергии на неуглеродной основе. В ЕР 3730592 А1 предложены по существу различные варианты применения электричества, нагревания сырья и генерации пара разбавления в случае его использования. Например, установка может представлять собой установку, выполненную с возможностью осуществления процесса парового крекинга, в которой, например, часть или все реакторы крекинга имеют электрический подогрев, и при этом тепло для испарения рециркуляционной воды для получения пара разбавления образуется за счет электричества. Кроме того, сырье, поступающее в реактор крекинга, может быть предварительно нагрето с помощью электричества; его можно нагревать за счет использования большей части тепла, рекуперированного при охлаждении горячих газообразных продуктов; или его можно нагревать опосредованно с использованием теплоносителя (например, Dowtherm или пара). Хотя в некоторых письменных примерах предложены конкретные варианты осуществления изобретения, на фигурах, иллюстрирующих относительное положение блоков и потоков между блоками, отсутствуют, например, пояснения того, каким образом осуществляется рекуперация тепла от технологических потоков. Примеры основаны на генерации пара разбавления непосредственно от продукта. Применение конструкции, по-видимому, ограничено переработкой этана в качестве сырья из-за сниженной способности продукта вызывать загрязнение по сравнению с процессами, основанными на использовании более тяжелого сырья.The concept of using electrically heated pyrolysis reactors for producing olefins from hydrocarbons is known in the art. Patent EP 3 249 028 A1 relates to a process for producing olefins by steam cracking, which uses a plurality of cracking furnace tubes. At least one of the cracking furnace tubes is heated by burning a fuel (i.e. is a fired cracking furnace tube) and at least one other cracking furnace tube is heated using electricity. The reactor product (the cracked product) is rapidly cooled (quenched) to prevent unwanted side reactions. Downstream processing, such as fractionation of the cracked product, is further described. The patent discloses little information on preheating the feedstock and generating dilution steam. Since the process requires burning a fuel, hot flue gas is used for heating; its use for feeding steam directly into the tubes of a cracking furnace is mentioned, and its use for generating steam inside a tube of a cracking furnace is also mentioned. EP 3730592 A1 relates to an olefin synthesis plant comprising a pyrolysis section comprising one or more of the following: a feedstock pretreatment section, one or more pyrolysis reactors for cracking hydrocarbons in the presence of a diluent, a primary fractionation and compression section and/or a product separation section, in which, compared to a conventional plant, a greater amount of the energy and/or the net energy required to install the section thereof is provided by a non-carbon-based energy source. EP 3730592 A1 proposes essentially different embodiments of the use of electricity, heating of the feedstock and the generation of dilution steam, if used. For example, the plant may be a plant configured to carry out a steam cracking process in which, for example, part or all of the cracking reactors are electrically heated and the heat for evaporating the recirculated water to produce dilution steam is generated electrically. Furthermore, the feedstock entering the cracking reactor may be preheated electrically; it may be heated by using a large portion of the heat recovered from cooling the hot product gases; or it may be heated indirectly using a heat transfer fluid (e.g., Dowtherm or steam). Although some written examples suggest specific embodiments of the invention, the figures illustrating the relative positions of the units and the flows between the units do not provide, for example, explanations of how heat is recovered from the process streams. The examples are based on generating dilution steam directly from the product. The application of the design appears to be limited to the processing of ethane as a feedstock due to the reduced potential of the product to cause fouling compared to processes based on the use of heavier feedstocks.

Целью настоящего изобретения является обеспечение новой установки по производству этилена, содержащей реактор пиролиза с электрическим приводом, и, соответственно, реализация нового способа производства этилена путем парового крекинга, который является надежным с точки зрения допустимых видов сырья, и при этом обеспечивает эффективное снижение выбросов диоксида углерода без необходимости использования сжигания топлива (в частности, метана или водорода) для обеспечения частичного нагрева углеводородного сырья, поступающего в реактор пиролиза с электрическим приводом. В частности, цель заключается в интеграции реактора пиролиза с электрическим приводом в установку по производству этилена таким образом, что это достигается при отсутствии пара высокого давления в качестве источника пара разбавления и при отсутствии пара высокого давления в качестве нагревательной среды для углеводородного сырья.The aim of the present invention is to provide a new ethylene production plant comprising an electrically driven pyrolysis reactor and, accordingly, to implement a new method for producing ethylene by steam cracking, which is reliable in terms of permissible feedstocks and at the same time provides an effective reduction in carbon dioxide emissions without the need to use fuel combustion (in particular, methane or hydrogen) to provide partial heating of the hydrocarbon feedstock entering the electrically driven pyrolysis reactor. In particular, the aim is to integrate the electrically driven pyrolysis reactor into the ethylene production plant in such a way that this is achieved in the absence of high-pressure steam as a source of dilution steam and in the absence of high-pressure steam as a heating medium for the hydrocarbon feedstock.

В настоящее время установлена возможность эффективной интеграции устройств пиролиза с электрическим приводом и теплообменников типа «сырье/продукт» для рекуперации достаточного количества тепла от продукта упомянутого реактора пиролиза (продукт крекинга). В частности, это достигается путем перегрева сырья для реактора пиролиза (смеси углеводородного сырья и пара разбавления) за счет тепла от расположенной ниже по потоку секции горячей сепарации установки таким образом, чтобы превышение расхода электроэнергии было минимальным. Превышение расхода энергии понимается как величина энергии в дополнение к потребности в энергии для реактора пиролиза с электрическим приводом, т.е. энергии, необходимой для предварительного нагрева, испарения и необязательно перегрева сырья, и энергии, необходимой для генерации пара разбавления или увлажнения сырья. Дополнительную энергию, необходимую для приведения в действие механизмов в секциях переработки установки, таких как компрессор крекинг-газа и холодильные компрессоры, можно применять в соответствии с описанием, приведенным в патенте ЕР 3748138 А1.It has now been established that it is possible to efficiently integrate electrically driven pyrolysis devices and feedstock/product heat exchangers to recover sufficient heat from the product of said pyrolysis reactor (cracking product). In particular, this is achieved by superheating the feedstock for the pyrolysis reactor (a mixture of hydrocarbon feedstock and dilution steam) using heat from a downstream hot separation section of the plant in such a way that the excess energy consumption is minimal. The excess energy consumption is understood as the amount of energy in addition to the energy requirement for the electrically driven pyrolysis reactor, i.e. the energy required for preheating, evaporating and optionally superheating the feedstock and the energy required for generating the dilution steam or humidifying the feedstock. The additional energy required to drive the machinery in the processing sections of the plant, such as the cracking gas compressor and the refrigeration compressors, can be used in accordance with the description given in patent EP 3 748 138 A1.

Соответственно, настоящее изобретение относится к установке по производству этилена, содержащей реактор пиролиза с электрическим приводом, причем реактор пиролиза с электрическим приводом содержит входной канал сырья для смеси углеводородного сырья и разбавителя и выходной канал для продукта реактора пиролиза, содержащего этилен, при этом установка по производству этилена дополнительно содержит теплообменник, выполненный с возможностью переноса тепла от продукта реактора пиролиза к сырью для реактора пиролиза, причем теплообменник содержит входной канал для сырья и выходной канал для сырья, расположенные выше по потоку от реактора пиролиза, и дополнительно входной канал для продукта реактора пиролиза и выходной канал для продукта реактора пиролиза. Между выходным каналом для сырья теплообменника и входным каналом для сырья реактора пиролиза имеется канал подачи сырья, и дополнительно между выходным каналом для продукта реактора в реакторе пиролиза и входным каналом для крекинг-газа теплообменника имеется канал подачи сырья. Предлагаемая установка далее содержит секцию охлаждения, выполненную с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора, полученного в реакторе пиролиза, примерно до температуры окружающей среды без генерации пара высокого давления, причем секция охлаждения расположена ниже по потоку от выходного канала для крекинг-газа теплообменника и содержит систему охлаждения, выбранную из группы систем охлаждения охлаждающей водой, выполненных с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора охлаждающей водой, и воздушных охладителей, выполненных с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора воздухом; и систему охлаждения закалочным маслом, выполненную с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора закалочным маслом и расположенную ниже по потоку от выходного канала теплообменника для продукта реактора пиролиза и выше по потоку от системы охлаждения охлаждающей водой или воздушного охладителя. Таким образом, генерация пара высокого давления путем переноса тепла от продукта реактора может быть сведена к минимуму и даже устранена, что позволяет установке работать без генерации пара высокого давления за счет тепла, перенесенного от продукта реактора.Accordingly, the present invention relates to an ethylene production plant comprising an electrically driven pyrolysis reactor, wherein the electrically driven pyrolysis reactor comprises an input channel of feedstock for a mixture of hydrocarbon feedstock and diluent and an output channel for the pyrolysis reactor product containing ethylene, wherein the ethylene production plant further comprises a heat exchanger configured to transfer heat from the pyrolysis reactor product to the feedstock for the pyrolysis reactor, wherein the heat exchanger comprises an input channel for feedstock and an output channel for feedstock located upstream of the pyrolysis reactor, and further an input channel for the pyrolysis reactor product and an output channel for the pyrolysis reactor product. Between the output channel for feedstock of the heat exchanger and the input channel for feedstock of the pyrolysis reactor there is a feedstock feed channel, and further between the output channel for the reactor product in the pyrolysis reactor and the input channel for cracking gas of the heat exchanger there is a feedstock feed channel. The proposed plant further comprises a cooling section configured to additionally cool the reactor product obtained in the pyrolysis reactor to approximately ambient temperature without generating high-pressure steam, wherein the cooling section is located downstream of the outlet channel for the cracking gas of the heat exchanger and comprises a cooling system selected from a group of cooling water cooling systems configured to additionally cool the reactor product with cooling water and air coolers configured to additionally cool the reactor product with air; and a quenching oil cooling system configured to additionally cool the reactor product with quenching oil and located downstream of the outlet channel of the heat exchanger for the pyrolysis reactor product and upstream of the cooling water cooling system or air cooler. In this way, the generation of high-pressure steam by transferring heat from the reactor product can be minimized and even eliminated, which allows the plant to operate without generating high-pressure steam due to the heat transferred from the reactor product.

Преимущество заключается в том, что температура продукта реактора пиролиза, выходящих из теплообменника, может быть значительно ниже диапазона температур генерации потока очень высокого давления, обычно ниже 500°С, предпочтительно ниже 450°С.The advantage is that the temperature of the pyrolysis reactor product leaving the heat exchanger can be significantly below the temperature range of the generation of the very high pressure stream, typically below 500°C, preferably below 450°C.

В другом или дополнительном предпочтительном варианте осуществления, который будет более подробно описан ниже, тепло может быть использовано для предварительного нагрева сырья перед теплообменником с использованием тепла от расположенного ниже по потоку блока переработки, в котором дополнительно охлаждается продукт реактора.In another or further preferred embodiment, which will be described in more detail below, the heat may be used to preheat the feedstock prior to the heat exchanger using heat from a downstream processing unit in which the reactor product is further cooled.

Кроме того, изобретение относится к способу получения продукта реактора пиролиза, содержащего этилен, из углеводородного сырья с использованием установки по производству этилена в соответствии с настоящим изобретением. Способ включает подачу смеси углеводородного сырья и пара в реактор пиролиза с электрическим приводом, крекинг углеводородного сырья в присутствии пара в реакторе пиролиза с электрическим приводом упомянутой установки по производству этилена с получением продукта реактора пиролиза, содержащих этилен, подачу продукта реактора пиролиза в теплообменник, выполненный с возможностью переноса тепла от продукта реактора пиролиза к смеси углеводородного сырья и пара перед крекингом углеводородного сырья, и перенос тепла от продукта реактора пиролиза к смеси углеводородного сырья и пара в упомянутом теплообменнике, что приводит к охлаждению продукта реактора пиролиза до температуры на выходном канале для продукта реактора пиролиза предпочтительно ниже 500°С, более предпочтительно до температуры ниже 450°С, например в диапазоне 300°С - 450°С, еще более предпочтительно до температуры в диапазоне 325°С - 425°С.The invention also relates to a method for producing a pyrolysis reactor product containing ethylene from a hydrocarbon feedstock using an ethylene production plant in accordance with the present invention. The method includes feeding a mixture of hydrocarbon feedstock and steam into an electrically driven pyrolysis reactor, cracking the hydrocarbon feedstock in the presence of steam in the electrically driven pyrolysis reactor of said ethylene production plant to obtain a pyrolysis reactor product containing ethylene, feeding the pyrolysis reactor product into a heat exchanger configured to transfer heat from the pyrolysis reactor product to the mixture of hydrocarbon feedstock and steam before cracking the hydrocarbon feedstock, and transferring heat from the pyrolysis reactor product to the mixture of hydrocarbon feedstock and steam in said heat exchanger, which results in cooling the pyrolysis reactor product to a temperature at the outlet channel for the pyrolysis reactor product preferably below 500°C, more preferably to a temperature below 450°C, for example in the range of 300°C - 450°C, even more preferably to a temperature in the range of 325°C - 425°C.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

Эти и другие отличительные признаки, аспекты и преимущества устройств, систем и способов настоящего описания станут более понятными из следующего описания, прилагаемой формулы изобретения и сопроводительного чертежа, на котором:These and other distinctive features, aspects and advantages of the devices, systems and methods of the present disclosure will become more apparent from the following description, the appended claims and the accompanying drawing, in which:

на Фиг. 1 показан пример схемы для (горячей части) традиционной установки с огневой печью по производству этилена из газообразного углеводородного сырья; на Фиг. 2 показана схема комплексной генерации электроэнергии традиционной установки по производству этилена;Fig. 1 shows an example of a circuit diagram for (the hot section) of a conventional plant with a fired furnace for producing ethylene from gaseous hydrocarbon feedstock; Fig. 2 shows a circuit diagram of the integrated power generation of a conventional plant for producing ethylene;

на Фиг. 3 схематично представлена горячая секция установки по производству этилена в соответствии с настоящим изобретением;Fig. 3 is a schematic representation of the hot section of the ethylene production plant according to the present invention;

на Фиг. 4 схематично представлены аспекты реактора пиролиза с электрическим приводом в комбинации с теплообменником типа «сырье/продукт»;Fig. 4 schematically shows aspects of an electrically driven pyrolysis reactor in combination with a feedstock/product heat exchanger;

на Фиг. 5 схематично представлена установка по производству этилена / процесс производства этилена в соответствии с настоящим изобретением;Fig. 5 is a schematic representation of an ethylene production plant/ethylene production process according to the present invention;

на Фиг. 6 схематично представлена установка по производству этилена / процесс производства этилена в соответствии с настоящим изобретением;Fig. 6 is a schematic representation of an ethylene production plant/ethylene production process according to the present invention;

на Фиг. 7 схематично представлена установка по производству этилена / процесс производства этилена в соответствии с настоящим изобретением;Fig. 7 is a schematic representation of an ethylene production plant/ethylene production process according to the present invention;

на Фиг. 8 схематично представлена установка по производству этилена / процесс производства этилена в соответствии с настоящим изобретением;Fig. 8 is a schematic representation of an ethylene production plant/ethylene production process according to the present invention;

на Фиг. 9 схематично представлены аспекты, относящиеся к горячей секции установки по производству этилена / процессу производства этилена в соответствии с настоящим изобретением;Fig. 9 is a schematic representation of aspects relating to the hot section of the ethylene production plant/process according to the present invention;

на Фиг. 10 схематично представлена установка по производству этилена / процесс производства этилена в соответствии с настоящим изобретением;Fig. 10 is a schematic representation of an ethylene production plant/ethylene production process according to the present invention;

на Фиг. 11 схематично представлена установка по производству этилена / процесс производства этилена в соответствии с настоящим изобретением;Fig. 11 is a schematic representation of an ethylene production plant/ethylene production process according to the present invention;

на Фиг. 12 схематически представлены аспекты, относящиеся к охлаждению установки по производству этилена / в рамках процесса производства этилена в соответствии с настоящим изобретением;Fig. 12 schematically illustrates aspects relating to cooling of an ethylene production plant/within the ethylene production process according to the present invention;

на Фиг. 13 схематически представлены аспекты, относящиеся к охлаждению установки по производству этилена / в рамках процесса производства этилена в соответствии с настоящим изобретением; иFig. 13 schematically illustrates aspects related to cooling of an ethylene production plant/within the ethylene production process according to the present invention; and

на Фиг. 14 показана точка росы в зависимости от абсолютного рабочего давления на примере сатуратора установки по производству этилена / процесса производства этилена в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 14 shows the dew point as a function of the absolute operating pressure using the example of a saturator of an ethylene production plant/ethylene production process in accordance with the present invention.

В частности, в настоящем изобретении предложен ряд альтернативных решений для эксплуатации установки по производству этилена, в которой нет системы генерации пара высокого давления и в которой нет огневой печи, в которой образуется дымовой газ. Таким образом, установка или способ в соответствии с настоящим изобретением, в частности, пригодны для эксплуатации при отсутствии как предварительного нагрева и испарения сырья путем нагрева доступным дымовым газом, так и перегрева пара разбавления. Это достигается, в частности, за счет использования других способов тепловой интеграции в установке по производству этилена. Таким образом, потребность в дополнительной электроэнергии помимо электроэнергии, используемой для реакции пиролиза, может быть ограничена. Например, по меньшей мере в ряде вариантов осуществления установка может эксплуатироваться в нормальном режиме работы (установившийся режим работы) без использования электроэнергии для генерирования пара разбавления, без электрического предварительного нагрева сырья и т.д. Таким образом, применение электроэнергии может оставаться относительно ограниченным, не оказывая негативного влияния на выбросы парниковых газов. Это является преимуществом, особенно при желании использовать источники возобновляемой электроэнергии, производительность которых может сильно различаться в зависимости от, например, погодных условий.In particular, the present invention provides a number of alternative solutions for operating an ethylene production plant that does not have a high-pressure steam generation system and that does not have a fired furnace in which flue gas is generated. Thus, the plant or method according to the present invention is particularly suitable for operation in the absence of both preheating and evaporation of the feedstock by heating with available flue gas and superheating of the dilution steam. This is achieved, in particular, by using other methods of thermal integration in the ethylene production plant. Thus, the need for additional electrical energy in addition to the electrical energy used for the pyrolysis reaction can be limited. For example, in at least a number of embodiments, the plant can be operated in a normal operating mode (steady-state operation) without using electrical energy for generating dilution steam, without electrical preheating of the feedstock, etc. Thus, the use of electrical energy can remain relatively limited, without having a negative impact on greenhouse gas emissions. This is an advantage, especially when wanting to use renewable energy sources, the performance of which can vary greatly depending on, for example, weather conditions.

Специалист в данной области сможет проектировать и эксплуатировать соответствующие рабочие блоки установки по производству этилена, используя настоящее описание в сочетании с общими знаниями и необязательно одним или более из приведенных в настоящем документе источников. В дополнение к рабочим блокам, каналам и т.д., описанным в настоящем документе, установка в соответствии с настоящим изобретением может содержать один или более дополнительных блоков. Такие блоки могут быть основаны на применяемых для такой цели блоках, общеизвестных в данной области или описанных в источниках, приведенных в настоящем документе. Из соображений краткости такие блоки, которые могут быть традиционными, не описаны подробно. В частности, выше по потоку от потока 1, 2 сырья может присутствовать один или более блоков, в частности один или более блоков, выполненных с возможностью предварительной обработки сырья, например удаления примесей. В частности, ниже по потоку от горячей секции (ниже по потоку от линии 9 на фигурах) может присутствовать один или более блоков для очистки газообразного продукта крекинга или для извлечения из него полезного продукта, например для извлечения из него водорода или метана.A person skilled in the art will be able to design and operate the corresponding working units of the ethylene production plant using the present description in combination with the general knowledge and optionally one or more of the references cited herein. In addition to the working units, channels, etc. described herein, the plant according to the present invention may comprise one or more additional units. Such units may be based on units used for such a purpose, generally known in the art or described in the references cited herein. For reasons of brevity, such units, which may be conventional, are not described in detail. In particular, upstream of the feed stream 1, 2, one or more units may be present, in particular one or more units designed to pre-treat the feed, for example by removing impurities. In particular, downstream of the hot section (downstream of line 9 in the figures) there may be one or more units for purifying the cracking product gas or for extracting a useful product from it, such as extracting hydrogen or methane from it.

В соответствии с настоящим изобретением реактор 91 пиролиза с электрическим приводом комбинируют с теплообменником 90 типа «сырье/продукт», выполненным с возможностью переноса тепла от продукта 4 реактора пиролиза к сырью 3 реактора пиролиза, т.е. смеси углеводородного сырья и разбавителя (обычно пара разбавления), перед подачей сырья в реактор пиролиза. Это схематично показано на Фиг. 4.According to the present invention, the electrically driven pyrolysis reactor 91 is combined with a feedstock/product heat exchanger 90 designed to transfer heat from the pyrolysis reactor product 4 to the pyrolysis reactor feedstock 3, i.e. a mixture of hydrocarbon feedstock and diluent (usually dilution steam), before feeding the feedstock to the pyrolysis reactor. This is shown schematically in Fig. 4.

Такие теплообменники общеизвестны в данной они области; они могут, например, иметь кожухотрубчатую конструкцию. Обычно теплообменники типа «сырье/продукт» эксплуатируют в конфигурации противотока. В связи с этим обычно наблюдается перекрещивание температур, т.е. температура выходного канала на холодной стороне превышает температуру выходного канала на горячей стороне. В принципе, также возможен перекрестный поток. Теплообменник типа «сырье/продукт», как правило, имеет канал для продукта реактора (продукта крекинга) и отдельный канал для сырья (углеводородно-паровой смеси). Оба канала разделены теплопроводящей перегородкой, выполненной с возможностью переноса тепла от одного канала к другому. Таким образом, отводимое тепло от продукта реактора используется непосредственно для нагрева сырья, благодаря чему тепло от продукта реактора совсем не используется для генерации пара высокого давления. Таким образом, установка по производству этилена настоящего изобретения, как правило, выполнена с возможностью работы в отсутствие генератора пара высокого давления. Теплообменник 90 типа «сырье/продукт» также отличается от закалочного устройства, например колонны охлаждающей воды, в которой продукт реактора, как правило, приводят в прямой контакт с охлаждающей средой, такой как охлаждающая вода. Преимуществом настоящего изобретения является закалочное устройство, выполненное с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора (продукта крекинга) ниже по потоку от теплообменника 90 типа «сырье/продукт», как будет более подробно описано ниже.Such heat exchangers are generally known in the art; they may, for example, have a shell-and-tube design. Typically, feed/product heat exchangers are operated in a counter-current configuration. In this connection, a temperature crossover is usually observed, i.e. the outlet channel temperature on the cold side exceeds the outlet channel temperature on the hot side. In principle, a cross-flow is also possible. A feed/product heat exchanger typically has a channel for the reactor product (cracking product) and a separate channel for the feed (hydrocarbon-steam mixture). Both channels are separated by a heat-conducting partition, which is designed to transfer heat from one channel to the other. In this way, the heat removed from the reactor product is used directly to heat the feed, whereby the heat from the reactor product is not used at all for generating high-pressure steam. Thus, the ethylene production plant of the present invention is typically designed to be able to operate in the absence of a high-pressure steam generator. The feed/product heat exchanger 90 is also different from a quenching device, such as a cooling water column, in which the reactor product is typically brought into direct contact with a cooling medium, such as cooling water. An advantage of the present invention is a quenching device configured to further cool the reactor product (cracking product) downstream of the feed/product heat exchanger 90, as will be described in more detail below.

Настоящее изобретение обеспечивает крекинг газообразного сырья, жидкого сырья и их смесей без необходимости сжигания углеводородного топлива для генерирования физической теплоты или теплоты реакции для проведения реакции пиролиза, что позволяет по существу полностью исключать прямые выбросы CO2 (по существу в установке не вырабатывается CO2), обеспечивая готовность к внедрению возобновляемых источников энергии. При условии, что генерация пара разбавления и перегрев газообразного сырья и/или предварительный нагрев, испарение жидкого сырья осуществляют с минимальными дополнительными требованиями к электроэнергии, выбросы CO2 могут оставаться на минимальном уровне. Это позволяет обеспечить достижение целевых показателей по нулевым выбросам диоксида углерода в производстве этилена настолько эффективно, насколько это возможно.The present invention provides for cracking of gaseous feedstock, liquid feedstock and mixtures thereof without the need to burn hydrocarbon fuel to generate sensible heat or reaction heat for the pyrolysis reaction, which allows for substantially completely eliminating direct CO 2 emissions (substantially no CO 2 is generated in the plant), ensuring readiness for the introduction of renewable energy sources. Provided that the generation of dilution steam and superheating of the gaseous feedstock and/or preheating, evaporation of the liquid feedstock are carried out with minimal additional requirements for electrical energy, CO 2 emissions can remain at a minimum level. This allows for achieving the targets for zero carbon dioxide emissions in ethylene production as efficiently as possible.

Устройство пиролиза с электрическим приводом для получения олефинов в установках по производству этилена может быть основано на известных реакторах пиролиза с электрическим подогревом. Например, реактор пиролиза может представлять собой реактор с прямым подогревом, в котором стенка реактора (такая как стенка змеевика крекинг-печи) нагревается путем резистивного нагрева с использованием стенки в качестве электрического проводника. Например, в WO 2015/197181 А1 описаны устройство и способ нагрева текучей среды в трубопроводе (ср. трубу реактора для крекинга) в контексте парового риформинга. Этот принцип может быть применен для реактора пиролиза в соответствии с настоящим изобретением. Следует отметить, что для крекинга в соответствии с настоящим изобретением пространство, в котором происходит пиролиз, по существу не содержит каталитического материала. Кроме того, рабочее давление, при котором происходит пиролиз, значительно ниже, чем давление от 10 бар до 50 бар, нагнетаемое в трубах риформинга.. Косвенный резистивный нагрев змеевика крекинг-печи предусматривает электрический нагрев корпуса, в котором располагается змеевик крекинг-печи (как правило, множество змеевиков крекинг-печи). Кроме того, динамическое роторное устройство (RDR) представляет собой очень подходящее устройство, в частности для передачи физической теплоты и теплоты реакции для реакции пиролиза за счет повышения кинетической энергии посредством использования статических и динамических роторов, благодаря чему осуществляется перенос электроэнергии привода механизма для подачи теплоты к реакционной смеси (см., например, US2021/0171836A1). Известным поставщиком RDR является компания Coolbrook (г.Хельсинки, Финляндия; г. Гелен, Нидерланды).An electrically driven pyrolysis device for producing olefins in ethylene production plants may be based on known electrically heated pyrolysis reactors. For example, the pyrolysis reactor may be a directly heated reactor in which the reactor wall (such as the wall of a cracking furnace coil) is heated by resistive heating using the wall as an electrical conductor. For example, WO 2015/197181 A1 describes a device and method for heating a fluid in a pipeline (cf. a cracking reactor tube) in the context of steam reforming. This principle may be applied to the pyrolysis reactor according to the invention. It should be noted that for the cracking according to the invention, the space in which the pyrolysis takes place is substantially free of catalytic material. In addition, the operating pressure at which the pyrolysis occurs is significantly lower than the 10 bar to 50 bar pressure applied in the reforming tubes. Indirect resistive heating of the cracking furnace coil involves electrically heating the housing in which the cracking furnace coil is located (usually a plurality of cracking furnace coils). In addition, the rotary dynamic device (RDR) is a very suitable device, in particular for transferring sensible heat and reaction heat to the pyrolysis reaction by increasing the kinetic energy through the use of static and dynamic rotors, thereby transferring the electrical energy of the drive mechanism for supplying heat to the reaction mixture (see, for example, US2021/0171836A1). A well-known supplier of RDR is Coolbrook (Helsinki, Finland; Geleen, the Netherlands).

Еще один пример подходящего реактора пиролиза основан на US 7,288,690 В2 (см., в частности, пункты 8-13). Вместо теплообменника типа «сырье/продукт» для предварительного нагрева разбавленного сырья используют котел-утилизатор когенератора и энергию, генерируемую в электрическом генераторе переменного тока, используют для питания реактора пиролиза. Подходящие способы нагрева включают прямой нагрев сопротивлением, также называемый нагревом джоулевой теплотой, индуктивный нагрев и нагрев ультразвуком. Электроэнергия, необходимая для установки по производству этилена в соответствии с настоящим изобретением, может быть получена из электроэнергетической системы, которая является частью установки, или установка по производству этилена может иметь соединение по цепи электроснабжения с электроэнергетической системой за пределами установки. По меньшей мере существенная часть электроэнергии, предпочтительно по существу вся электроэнергия, поступает из возобновляемого источника; это позволяет свести к минимуму выбросы CO2. Таким образом, соединение по цепи электроснабжения между энергопоглощающей частью установки по производству этилена, в частности реактором (91) пиролиза, и электроэнергетической системой может представлять собой соединение с внутренней электросетью установки по производству этилена для подачи по меньшей мере части требуемой электроэнергии, или может представлять собой соединение с внешней (удаленной) электростанцией, соединенной с той же электросетью, что и установка по производству этилена в соответствии с настоящим изобретением. Система электроснабжения, обеспечивающая подачу электроэнергии из возобновляемого источника, обычно содержит одну или более систем электропитания, выбранных из группы, состоящей из ветроэнергетических систем, систем солнечной энергии, гидроэнергетических систем, геотермальных энергетических систем и систем осмотической энергии (также известных под названием энергосберегающей энергетики). Альтернативно или в дополнение к упомянутому может применяться одна или более систем, выполненных с возможностью генерирования электроэнергии из биомассы, и/или одна или более систем, выполненных с возможностью генерирования электроэнергии из биовозобновляемого топлива, например биоэтанола или биодизельного топлива. Хотя применение возобновляемой энергии является предпочтительным, в принципе, электроэнергия или ее часть могут быть получены из другого источника. Такая установка также обладает преимуществами за счет улучшенной тепловой интеграции. Например, продукт реактора из паровой крекинг-печи обычно содержит некоторое количество метана и некоторое количество водорода. Они могут быть извлечены из продукта реактора в виде потока, обогащенного метаном, и потока, обогащенного водородом. Каждый из них или оба из них можно использовать для генерирования электроэнергии хорошо известным способом. В случае водорода это не приводит к увеличению выбросов CO2. Если метан сжигают с образованием CO2, диоксид углерода можно захватывать для предотвращения выбросов в окружающую среду. Однако в преимущественном варианте осуществления метан и/или водород можно использовать в более приоритетных целях, например в качестве сырья для другого химического процесса.Another example of a suitable pyrolysis reactor is based on US 7,288,690 B2 (see in particular items 8-13). Instead of a feedstock/product heat exchanger, a waste heat boiler of a cogenerator is used to preheat the diluted feedstock and the energy generated in an electric alternator is used to power the pyrolysis reactor. Suitable heating methods include direct resistance heating, also called Joule heating, inductive heating and ultrasound heating. The electrical energy required for the ethylene production plant according to the present invention may be obtained from an electrical power system that is part of the plant, or the ethylene production plant may be interconnected by an electrical power grid to an electrical power system outside the plant. At least a substantial portion of the electrical energy, preferably substantially all of the electrical energy, is obtained from a renewable source; this allows CO 2 emissions to be minimized. Thus, the connection along the power supply chain between the energy absorbing part of the ethylene production plant, in particular the pyrolysis reactor (91), and the electric power system may be a connection to the internal power grid of the ethylene production plant for supplying at least part of the required electric power, or may be a connection to an external (remote) power plant connected to the same power grid as the ethylene production plant according to the present invention. The power supply system providing the supply of electric power from a renewable source typically comprises one or more power supply systems selected from the group consisting of wind power systems, solar power systems, hydropower systems, geothermal power systems and osmotic energy systems (also known as energy-saving energy). Alternatively or in addition to the above, one or more systems configured to generate electric power from biomass and/or one or more systems configured to generate electric power from biorenewable fuel, such as bioethanol or biodiesel, may be used. Although the use of renewable energy is preferred, in principle the electrical energy or part of it can be obtained from another source. Such a plant also has the advantage of improved thermal integration. For example, the reactor product from a steam cracking furnace typically contains some methane and some hydrogen. These can be recovered from the reactor product as a methane-rich stream and a hydrogen-rich stream. Either or both can be used to generate electrical energy in a well-known manner. In the case of hydrogen, this does not lead to increased CO 2 emissions. If the methane is burned to form CO 2 , the carbon dioxide can be captured to prevent emissions to the environment. However, in an advantageous embodiment, the methane and/or hydrogen can be used for higher priority purposes, such as feedstock for another chemical process.

Способ в соответствии с настоящим изобретением предусматривает, что массовое соотношение газа-разбавителя (пара) и углеводородного сырья, также называемое (массовым) соотношением пара разбавления, может быть выбрано в широких пределах. Обычно упомянутое соотношение, в зависимости от сырья, выбирают в диапазоне от примерно 0,25 до примерно 1,0, предпочтительно в диапазоне от примерно 0,35 до 0,9, более предпочтительно в диапазоне от 0,4 до 0,8. Например, для газообразного сырья соотношение пара разбавления по существу является относительно низким, как правило, от 0,3 до 0,4. Для легкого жидкого сырья, такого как нафта, предпочтительном может быть более высокое соотношение, как правило, в диапазоне от 0,4 до 0,6. Более тяжелое сырье, например газойли, как правило, используют при более высоких соотношениях пара разбавления- от 0,6 до 1,0. В целом возможны более высокие соотношения пара разбавления, однако они являются экономически непривлекательными.The method according to the present invention provides that the weight ratio of the diluent gas (steam) to the hydrocarbon feedstock, also called the (weight) dilution steam ratio, can be selected within wide limits. Typically, said ratio, depending on the feedstock, is selected in the range from about 0.25 to about 1.0, preferably in the range from about 0.35 to 0.9, more preferably in the range from 0.4 to 0.8. For example, for a gaseous feedstock, the dilution steam ratio is essentially relatively low, typically from 0.3 to 0.4. For a light liquid feedstock, such as naphtha, a higher ratio may be preferred, typically in the range from 0.4 to 0.6. Heavier feedstocks, such as gas oils, are typically used at higher dilution steam ratios - from 0.6 to 1.0. In general, higher dilution steam ratios are possible, however, they are economically unattractive.

Более низкие значения являются менее предпочтительными, поскольку они могут приводить к разложению продуктов и загрязнению. Смесь углеводородного сырья и пара 3 разбавления по существу подают в теплообменник 90 типа «сырье/продукт» при температуре выше точки росы воды. В количественном отношении температура смеси углеводородного сырья и разбавителя на входном канале теплообменника 90 типа «сырье/продукт» по существу, в зависимости от сырья, находится в диапазоне от 80°С - 230°С, предпочтительно в диапазоне 120°С - 180°С. Например, если смесь представляет собой разбавленное паром газообразное сырье, поступающее из увлажнителя, температура предпочтительно находится в диапазоне 80°С - 150°С, более предпочтительно в диапазоне 90°С -130°С. Если в дополнение к увлажнителю применяют компрессор для сжатия разбавленного паром газообразного сырья до давления на входе в печь, то рабочую температуру можно увеличить по существу на 60°С 120°С, в зависимости от политропного КПД компрессора и давления на выходе. Для разбавленного паром жидкого сырья температура предпочтительно находится в диапазоне 120°С - 200°С, более предпочтительно в диапазоне 130°С - 180°С. Обеспечение разбавленного сырья на входном канале при температуре в указанных диапазонах, в отличие от перегрева сырья до более высоких температур перед поступлением в теплообменник типа «сырье/продукт», обеспечивает преимущество за счет снижения требований к электроэнергии. В упомянутом теплообменнике смесь углеводородного сырья и разбавителя нагревают, в зависимости от сырья, с использованием тепла от продукта реактора пиролиза, обычно до температуры на входе в реактор (91) пиролиза в диапазоне 550°С - 750°С, предпочтительно в диапазоне 570°С - 730°С. Например, если смесь представляет собой разбавленное паром газообразное сырье, такое как этан или пропан, температура на входе в змеевик предпочтительно находится в диапазоне 630°С - 750°С, более предпочтительно в диапазоне 650°С - 730°С. Для жидкого сырья предпочтительной является температура на входе в змеевик в диапазоне 550°С - 670°С, более предпочтительно в диапазоне 570°С - 650°С. Было обнаружено, что для этана возможен предварительный нагрев до 730°С без загрязнения конвекционной секции выше по потоку.Lower values are less preferred since they can lead to product degradation and contamination. The mixture of hydrocarbon feedstock and dilution steam 3 is substantially fed to the feedstock/product heat exchanger 90 at a temperature above the dew point of water. In quantitative terms, the temperature of the mixture of hydrocarbon feedstock and diluent at the inlet channel of the feedstock/product heat exchanger 90 is substantially, depending on the feedstock, in the range of 80°C - 230°C, preferably in the range of 120°C - 180°C. For example, if the mixture is a gaseous feedstock diluted with steam coming from a humidifier, the temperature is preferably in the range of 80°C - 150°C, more preferably in the range of 90°C - 130°C. If, in addition to the humidifier, a compressor is used to compress the diluted gaseous feedstock to the furnace inlet pressure, the operating temperature can be increased by substantially 60°C to 120°C, depending on the polytropic efficiency of the compressor and the outlet pressure. For diluted liquid feedstock, the temperature is preferably in the range of 120°C to 200°C, more preferably in the range of 130°C to 180°C. Providing the diluted feedstock at the inlet channel at a temperature in the specified ranges, as opposed to overheating the feedstock to higher temperatures before entering the feedstock/product heat exchanger, provides the advantage of reducing the electrical energy requirements. In said heat exchanger, the mixture of hydrocarbon feedstock and diluent is heated, depending on the feedstock, using heat from the product of the pyrolysis reactor, typically to a temperature at the inlet to the pyrolysis reactor (91) in the range of 550°C - 750°C, preferably in the range of 570°C - 730°C. For example, if the mixture is a diluted with steam gaseous feedstock, such as ethane or propane, the temperature at the inlet to the coil is preferably in the range of 630°C - 750°C, more preferably in the range of 650°C - 730°C. For liquid feedstock, a temperature at the inlet to the coil in the range of 550°C - 670°C is preferred, more preferably in the range of 570°C - 650°C. It has been found that for ethane, preheating to 730°C is possible without fouling the upstream convection section.

Смесь углеводородного сырья и пара не обязательно нагревать до температуры, при которой проводят пиролиз. Часть физической теплоты обычно подают к смеси, используя электроэнергию в реакторе пиролиза, которая также обеспечивает теплоту реакции. В теплообменнике 90 типа «сырье/продукт» смесь подвергают перегреву; относительно низкая температура подаваемой смеси на входе в теплообменник позволяет рекуперировать большую часть избыточного тепла продукта реактора, посредством чего уменьшается количество электроэнергии, необходимое для дополнительного нагрева сырья внутри реактора пиролиза.The mixture of hydrocarbon feedstock and steam does not necessarily have to be heated to the temperature at which pyrolysis is carried out. Part of the sensible heat is usually supplied to the mixture using electrical energy in the pyrolysis reactor, which also provides heat of reaction. In the feedstock/product heat exchanger 90, the mixture is superheated; the relatively low temperature of the feed mixture at the inlet to the heat exchanger allows for the recovery of most of the excess heat of the reactor product, thereby reducing the amount of electrical energy required for additional heating of the feedstock inside the pyrolysis reactor.

Температура продукта реактора (продукт крекинга) на входном канале для продукта крекинга теплообменника 90 зависит от времени пребывания внутри реактора. Для RDR этот показатель является относительно низким, что приводит к относительно более высоким температурам на выходе из змеевика по сравнению с традиционными радиантными змеевиками. Кроме того, важную роль играет сырье. Газообразное сырье имеет более низкую степень конверсии по сравнению с жидким сырьем, таким как нафта, и подвергается крекингу при относительно более низкой температуре на выходе из змеевика. Температура продукта на входе в теплообменник 90 может находиться в диапазоне от 770°С до 900°С. Продукт реактора (продукт крекинга) на выходном канале для продукта крекинга теплообменника 90 по существу имеет температуру на по меньшей мере 125°С, предпочтительно на 150°С - 250°С выше температуры на выходном канале со стороны сырья теплообменника типа «сырье/продукт». Продукт реактора (продукт крекинга) на выходном канале для продукта крекинга теплообменника 90 по существу имеет температуру на по меньшей мере 150°С, предпочтительно на 175°С - 275°С выше температуры разбавленного сырья на входном канале для сырья теплообменника типа «сырье/продукт». По существу температура продукта реактора на выходном канале для продукта крекинга теплообменника 90 составляет 500°С или менее, предпочтительно в диапазоне 300°С - 450°С, более предпочтительно в диапазоне 325°С - 425°С. Если в дополнение к увлажнителю применяют компрессор для сжатия разбавленного паром газообразного сырья до давления на входе в печь, то рабочую температуру можно увеличить по существу на 40°С - 100°С, в зависимости от политропного КПД компрессора и давления на выходе.The temperature of the reactor product (cracking product) at the inlet channel for the cracked product of the heat exchanger 90 depends on the residence time inside the reactor. For the RDR, this value is relatively low, which leads to relatively higher temperatures at the outlet of the coil compared to traditional radiant coils. In addition, the feedstock plays an important role. Gaseous feedstock has a lower degree of conversion compared to liquid feedstock, such as naphtha, and is cracked at a relatively lower temperature at the outlet of the coil. The product temperature at the inlet of the heat exchanger 90 can be in the range from 770 °C to 900 °C. The reactor product (cracking product) at the outlet channel for the cracked product of the heat exchanger 90 essentially has a temperature of at least 125 °C, preferably 150 °C to 250 °C higher than the temperature at the outlet channel on the feed side of the feed/product heat exchanger. The reactor product (cracking product) at the outlet channel for the cracked product of the heat exchanger 90 substantially has a temperature of at least 150°C, preferably 175°C to 275°C higher than the temperature of the diluted feedstock at the inlet channel for the feedstock of the feed/product heat exchanger. Substantially, the temperature of the reactor product at the outlet channel for the cracked product of the heat exchanger 90 is 500°C or less, preferably in the range of 300°C to 450°C, more preferably in the range of 325°C to 425°C. If, in addition to the humidifier, a compressor is used for compressing the diluted gaseous feedstock to the pressure at the inlet of the furnace, the operating temperature can be increased substantially by 40°C to 100°C, depending on the polytropic efficiency of the compressor and the outlet pressure.

Установка по производству этилена в соответствии с настоящим изобретением, как правило, дополнительно содержит секцию охлаждения, выполненную с возможностью дополнительного охлаждения продукта крекинга после его выхода из теплообменника 90 типа «сырье/продукт». Секция охлаждения также может называться «горячей секцией установки». По существу установка по производству этилена настоящего изобретения обеспечивает преимущество благодаря работе без генератора пара высокого давления. Таким образом, в секции охлаждения продукт реактора пиролиза дополнительно охлаждают до температуры окружающей среды (температура наружного воздуха) без генерации значительных количеств пара высокого давления. Подходящие устройства для охлаждения продукта реактора пиролиза известны в данной области в таком качестве и могут, помимо прочего, быть выбраны из водяных охлаждающих устройств, масляных закалочных устройств и воздушных охладителей. Предпочтительно установка содержит по меньшей мере одно устройство, выбранное из группы, состоящей из водяных охлаждающих устройств и масляных закалочных устройств. Как будет описано ниже, такие устройства не только эффективны при охлаждении; их также можно использовать для очистки или фракционирования продукта, что также может быть основано на принципах, известных в данной области. Более того, авторы изобретения обнаружили, что для решения проблемы отсутствия генерации пара высокого давления, в частности для получения пара разбавления, можно применять поток, используемый для закалки с помощью воды и/или для закалки с помощью масла. Вместо использования пара разбавления в качестве (горячего) потока, который смешивается с углеводородным сырьем, в соответствии с настоящим изобретением во время нормальной эксплуатации возможно увлажнение, в частности насыщение, сырья водой (жидкостью) при помощи увлажнителя (этот термин и термин «сатуратор» в настоящем документе используются взаимозаменяемо). Вода, поступающая из водяного охлаждающего устройства, может быть использована в качестве источника воды для увлажнения сырья.The ethylene production plant according to the present invention typically further comprises a cooling section configured to further cool the cracked product after it leaves the feed/product heat exchanger 90. The cooling section may also be referred to as the "hot section of the plant". As such, the ethylene production plant of the present invention provides the advantage of operating without a high-pressure steam generator. Thus, in the cooling section, the pyrolysis reactor product is further cooled to ambient temperature (outside air temperature) without generating significant amounts of high-pressure steam. Suitable devices for cooling the pyrolysis reactor product are known in the art as such and may, among others, be selected from water coolers, oil quenchers and air coolers. Preferably, the plant comprises at least one device selected from the group consisting of water coolers and oil quenchers. As will be described below, such devices are not only effective in cooling; they can also be used for purification or fractionation of the product, which can also be based on principles known in the art. Furthermore, the inventors have found that in order to solve the problem of the lack of high-pressure steam generation, in particular for the production of dilution steam, it is possible to use the stream used for quenching with water and/or for quenching with oil. Instead of using the dilution steam as the (hot) stream that is mixed with the hydrocarbon feedstock, according to the present invention, during normal operation, it is possible to humidify, in particular saturate, the feedstock with water (liquid) using a humidifier (this term and the term "saturator" are used interchangeably in this document). Water coming from a water cooling device can be used as a source of water for humidifying the feedstock.

Такой способ обеспечивает особые преимущества для увлажнения по меньшей мере по существу газообразного сырья. При использовании увлажнителя пар разбавления по существу не требуется во время обычной эксплуатации, но может быть использован для запуска установки, удаления кокса, горячего резервирования и эксплуатации в резервном режиме. Соответственно, в установке, содержащей увлажнитель / в процессе, предусматривающем (применение) увлажнитель для увлажнения сырья, обычно предусмотрен генератор пара разбавления. Такой генератор может иметь относительно небольшую производительность по сравнению с установкой, в которой во время нормальной эксплуатации используется пар разбавления. В частности, для подачи пара 24 разбавления (см., например, Фиг. 6) может быть предусмотрен коллектор 80 пара разбавления с электрическим котлом 85. Дополнительное описание приводится ниже.Such a method provides special advantages for humidifying at least substantially gaseous feedstock. When using a humidifier, dilution steam is essentially not required during normal operation, but can be used for plant start-up, decoking, hot standby and standby operation. Accordingly, in a plant comprising a humidifier / in a process providing (using) a humidifier for humidifying feedstock, a dilution steam generator is usually provided. Such a generator can have a relatively small capacity compared to a plant in which dilution steam is used during normal operation. In particular, a dilution steam manifold 80 with an electric boiler 85 can be provided for supplying dilution steam 24 (see, for example, Fig. 6). Further description is given below.

На Фиг. 5 схематически показаны установка/процесс в соответствии с настоящим изобретением и проиллюстрировано, как закалка с помощью воды может быть использована для охлаждения продукта крекинга примерно до температуры окружающей среды. Кроме того, показано, как кислая вода (конденсированный пар разбавления, содержащий кислые газы, извлеченные во время охлаждения и промывки продукта крекинга в водяном охлаждающем устройстве) может быть переработана и использована для получения разбавителя без необходимости в паре высокого давления.Fig. 5 shows a schematic of the plant/process according to the present invention and illustrates how quenching with water can be used to cool the cracked product to about ambient temperature. It also shows how sour water (condensed dilution steam containing acid gases recovered during cooling and washing of the cracked product in a water cooler) can be recycled and used to produce diluent without the need for high pressure steam.

Из секции 1001 печи продукт 4 реактора пиролиза (продукт крекинга), охлажденный в теплообменнике 90 типа «сырье/продукт», направляют в секцию горячей сепарации установки, содержащую колонну 60 водяного охлаждения, отпарную колонну 70 кислой воды и увлажнитель (сатуратор) 150. В колонне 60 водяного охлаждения продукт 4 дополнительно охлаждают примерно до температуры окружающей среды. Это обычно осуществляют с использованием циркуляционного насоса, который собирает накопившийся в нижней части установки водный продукт - так называемую охлаждающую воду 14, и вводит ее в колонну 60 охлаждающей воды на различных уровнях. Контур охлаждающей воды, как правило, состоит из двух ступеней - нижнего контура 64 охлаждения охлаждающей водой, обслуживающего нижнюю секцию 61 колонны охлаждающей воды, и верхнего контура 66 охлаждения охлаждающей водой, обслуживающего верхнюю секцию 62 колонны охлаждающей воды. Охладители 65 нижнего контура охлаждающей воды, как правило, используют для восстановления как можно большего объема охлаждающей воды для применения в других секциях установки.From section 1001 of the furnace, product 4 of the pyrolysis reactor (cracking product), cooled in heat exchanger 90 of the "raw material/product" type, is sent to the hot separation section of the plant, which contains a water cooling column 60, a stripping column 70 of acidic water and a humidifier (saturator) 150. In the water cooling column 60, product 4 is further cooled to approximately ambient temperature. This is usually accomplished using a circulation pump that collects the aqueous product accumulated in the lower part of the plant - the so-called cooling water 14, and introduces it into the cooling water column 60 at different levels. The cooling water circuit, as a rule, consists of two stages - a lower cooling water cooling circuit 64 serving the lower section 61 of the cooling water column, and an upper cooling water cooling circuit 66 serving the upper section 62 of the cooling water column. Lower circuit coolers 65 are typically used to recover as much cooling water as possible for use in other sections of the plant.

Установка может эксплуатироваться без подогревателя сырья, выполненного с возможностью предварительного нагрева углеводородного сырья перед его объединением с разбавителем (вода/пар). Теплота от охлаждающей воды используется для подогрева водяного контура 151 сатуратора, который, в свою очередь, обеспечивает предварительный нагрев и насыщение сырья водой. Любое избыточное тепло в контуре охлаждающей воды, как правило, удаляют путем охлаждения воздухом или охлаждающей водой. Охладители 67 верхнего контура охлаждающей воды, как правило, удаляют избыток тепла с использованием охлаждающей воды. Охлажденную впрыскиваемую воду из контура циркуляционного насоса, как правило, используют в колонне охлаждающей воды для отбора тепла от продукта реактора пиролиза (продукта крекинга) путем прямого теплообмена в соответствующих внутренних компонентах колонны. Основная функция данной колонны, помимо охлаждения продукта крекинга, заключается в конденсации и рекуперации пара разбавления. Конденсированный пар разбавления представляет собой чистый продукт из нижней части колонны наряду с потоком бензинового продукта (который при использовании газообразного сырья по существу является незначительным относительно потока конденсированного пара разбавления). Как правило, эти продукты отделяют друг от друга с использованием водно-бензинового сепаратора 63. Этот сепаратор также может быть использован для сбора охлаждающей воды 14, предназначенной для контура охлаждающей воды. Этот конденсированный пар разбавления, называемый кислой водой 20, содержит растворенные кислые газы, которые обычно отпаривают с помощью пара для отпарки 21 в отпарной колонне 70 кислой воды. Эти кислые газы 22 возвращают в колонну 60 охлаждающей воды. Отпаренная вода, называемая технологической водой 23, подходит для увлажнения (насыщения) сырья. Это происходит при более высоком давлении, чем давление в колонне водяного охлаждения и в отпарной колонне кислой воды, обычно при давлении от примерно 2 до примерно 8 бар абс, в частности от примерно 4 до примерно 6 бар абс, для его подачи в секцию 1001 печи без необходимости в компрессоре. Увлажнение (насыщение) сырья достигается в контуре 151 нагрева воды сатуратора с использованием охлаждающей воды в качестве нагревательной среды. Технологическую воду собирают в нижней части сатуратора 150 и возвращают в верхнюю часть сатуратора через контур 151 нагрева воды сатуратора. Воду нагревают с использованием нагревателя 152 водяного контура сатуратора с охлаждающей водой. Свежее углеводородное сырье 1 поступает в нижнюю часть сатуратора и подвергается насыщению с использованием подходящих внутренних компонентов, как правило, с использованием неупорядоченной насадки с помощью горячей воды сатуратора, спускающейся по колонне. За счет контроля температуры на входном канале для воды сатуратора уровень увлажнения можно контролировать для достижения правильного уровня разбавления пара для реактора пиролиза. Разбавленное паром углеводородное сырье возвращают в крекинг-печь 1001, непосредственно в теплообменник 90 типа «сырье/продукт». Продувка 26 из сатуратора 150 и подпитка 25 упомянутого сатуратора предотвращают накопление загрязняющих примесей в контуре нагрева воды сатуратора. Поскольку уровень температуры охлаждающей воды ограничен до примерно 80°С, температура на входном канале для горячей воды сатуратора ограничена. Уровень увлажнения зависит от температуры горячего сатуратора и парциального давления, которое сырье может генерировать в колонне. Чем ниже температура кипения сырья, тем легче достичь высокой степени увлажнения. Соответственно, принцип, проиллюстрированный на Фиг. 5, в частности, полезен для использования по меньшей мере по существу газообразного сырья для данного варианта осуществления, при этом сырье предпочтительно по существу состоит из по меньшей мере этана, пропана или смеси этана и пропана. На Фиг. 14 показана зависимость точки росы (°С, вертикальная ось) от абсолютного рабочего давления (кг/см, горизонтальная ось) на примере сатуратора при (массовом) соотношении пара разбавления, равном 0,35. Прямоугольный блок (серого цвета) обозначает требуемый диапазон рабочих режимов системы. Таким образом, температура охлаждающей воды, равная 80°С, является слишком низкой для использования в комбинации с сырьем при температуре окружающей среды для достижения соотношения разбавления пара, равного 0,35. Таким образом, по меньшей мере без внедрения дополнительных мер схема, показанная на Фиг. 5, имеет свои ограничения в отношении применимых давлений и соотношения пара разбавления (массового соотношения пара разбавления и углеводородного сырья). Возможные меры включают: дополнительное нагревание охлаждающей воды и/или сырья перед поступлением в сатуратор; применение относительно низкого соотношения разбавителя и сырья; подачу смеси сырья и разбавителя в реактор пиролиза при относительно низком давлении.The unit can be operated without a feed preheater configured to preheat the hydrocarbon feedstock before combining it with the diluent (water/steam). The heat from the cooling water is used to preheat the saturator water circuit 151, which in turn preheats and saturates the feedstock with water. Any excess heat in the cooling water circuit is typically removed by cooling with air or cooling water. The coolers 67 of the upper cooling water circuit typically remove excess heat using cooling water. The cooled injection water from the circulation pump circuit is typically used in the cooling water column to remove heat from the pyrolysis reactor product (cracking product) by direct heat exchange in the corresponding internal components of the column. The main function of this column, in addition to cooling the cracking product, is to condense and recuperate the dilution steam. The condensed dilution vapor is a pure product from the bottom of the column along with a gasoline product stream (which is essentially negligible relative to the condensed dilution vapor stream when using a gaseous feedstock). Typically, these products are separated from each other using a water-gasoline separator 63. This separator can also be used to collect cooling water 14 intended for the cooling water circuit. This condensed dilution vapor, called sour water 20, contains dissolved acid gases, which are typically stripped with stripping steam 21 in a sour water stripper column 70. These acid gases 22 are returned to the cooling water column 60. The stripped water, called process water 23, is suitable for humidifying (saturating) the feedstock. This occurs at a higher pressure than the pressure in the cooling water column and in the sour water stripper, typically at a pressure of from about 2 to about 8 bar abs, in particular from about 4 to about 6 bar abs, for feeding it to the furnace section 1001 without the need for a compressor. Humidification (saturation) of the feedstock is achieved in the saturator water heating loop 151 using cooling water as a heating medium. Process water is collected in the lower part of the saturator 150 and returned to the upper part of the saturator through the saturator water heating loop 151. The water is heated using a heater 152 of the saturator water loop with cooling water. Fresh hydrocarbon feedstock 1 enters the lower part of the saturator and is saturated using suitable internals, typically using random packing with the help of hot saturator water descending through the column. By controlling the temperature at the inlet channel for the saturator water, the level of humidification can be controlled to achieve the correct level of steam dilution for the pyrolysis reactor. The hydrocarbon feedstock diluted with steam is returned to the cracking furnace 1001, directly to the heat exchanger 90 of the "feedstock/product" type. The blowdown 26 from the saturator 150 and the make-up 25 of said saturator prevent the accumulation of contaminants in the heating circuit of the saturator water. Since the temperature level of the cooling water is limited to about 80 ° C, the temperature at the inlet channel for the hot water of the saturator is limited. The level of humidification depends on the temperature of the hot saturator and the partial pressure that the feedstock can generate in the column. The lower the boiling point of the feedstock, the easier it is to achieve a high degree of humidification. Accordingly, the principle illustrated in Fig. 5 is particularly useful for using at least a substantially gaseous feedstock for this embodiment, wherein the feedstock preferably consists essentially of at least ethane, propane or a mixture of ethane and propane. Fig. 14 shows the dependence of the dew point (°C, vertical axis) on the absolute operating pressure (kg/cm, horizontal axis) for an example saturator at a (mass) dilution steam ratio of 0.35. The rectangular block (grey) denotes the desired operating range of the system. Thus, a cooling water temperature of 80°C is too low to be used in combination with a feedstock at ambient temperature to achieve a dilution steam ratio of 0.35. Thus, at least without implementing additional measures, the scheme shown in Fig. 5 has its limitations with respect to applicable pressures and dilution steam ratios (mass ratio of dilution steam to hydrocarbon feedstock). Possible measures include: additional heating of the cooling water and/or feedstock before entering the saturator; using a relatively low ratio of diluent to feedstock; feeding the feedstock-diluent mixture into the pyrolysis reactor at a relatively low pressure.

Авторы изобретения обнаружили ряд способов, которые особенно хорошо подходят для устранения ограничений, рассматриваемых в описании схемы на Фиг. 5, как будет рассмотрено ниже.The inventors have discovered a number of methods that are particularly well suited to addressing the limitations discussed in the description of the circuit in Fig. 5, as will be discussed below.

Установка по производству этилена в соответствии с настоящим изобретением содержит систему (50-57) охлаждения закалочным маслом, выполненную с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора пиролиза (продукт крекинга) и расположенную ниже по потоку от теплообменника 90 типа «сырье/продукт». При наличии такой системы ее обычно используют в комбинации с системой 60 охлаждения охлаждающей водой (или альтернативно с воздушным охладителем), причем система охлаждения закалочным маслом расположена выше по потоку от нее. Благодаря использованию системы охлаждения закалочным маслом, оснащенной контуром охлаждения закалочным маслом, уровень рекуперации тепла может быть увеличен до существенно более высокого значения. Это позволяет генерировать весь пар разбавления в сатураторе с использованием отводимого тепла от продукта, в том числе и при относительно высоком соотношении разбавления пара, определяемом как массовое соотношение пара разбавления и углеводородов, такое как соотношение разбавления пара примерно 0,35 или более. Это также снижает потребность в охлаждении, например потребность в охлаждении воздухом и/или охлаждении водой. В соответствии с настоящим изобретением система охлаждения закалочным маслом обеспечивает преимущество при использовании газообразного сырья (в частности, в комбинации с сатуратором/увлажнителем, как описано выше и показано на Фиг. 5), жидкого сырья и их комбинаций. Система 51 охлаждения закалочным маслом может представлять собой или представляет собой часть системы первичного фракционирования; такие системы известны в данной области, в частности для установок, в которых используется жидкое сырье.The ethylene production plant according to the present invention comprises a quench oil cooling system (50-57) designed for additional cooling of the pyrolysis reactor product (cracking product) and located downstream of the feed/product heat exchanger 90. When such a system is present, it is typically used in combination with a cooling water cooling system 60 (or alternatively with an air cooler), wherein the quench oil cooling system is located upstream of it. By using a quench oil cooling system equipped with a quench oil cooling circuit, the heat recovery level can be increased to a significantly higher value. This makes it possible to generate all the dilution steam in the saturator using the heat removed from the product, including at a relatively high steam dilution ratio, defined as the mass ratio of dilution steam to hydrocarbons, such as a steam dilution ratio of about 0.35 or more. This also reduces the need for cooling, such as the need for air cooling and/or water cooling. According to the present invention, the quench oil cooling system provides an advantage when using gaseous feedstock (in particular in combination with a saturator/humidifier as described above and shown in Fig. 5), liquid feedstock and combinations thereof. The quench oil cooling system 51 may be or be part of a primary fractionation system; such systems are known in the art, in particular for installations using liquid feedstock.

В частности, на Фиг. 6 показана подходящая установка по производству этилена и, соответственно, процесс настоящего изобретения, позволяющий преодолеть недостатки схемы, которая показана на Фиг. 5. Эта установка/процесс особенно предпочтительны для по меньшей мере по существу газообразного сырья. При эксплуатации возможно применение теплообменника 90 типа «сырье/продукт» и реактора 91 пиролиза, как описано выше.In particular, Fig. 6 shows a suitable ethylene production plant and, accordingly, the process of the present invention, which overcomes the disadvantages of the scheme shown in Fig. 5. This plant/process is particularly advantageous for at least substantially gaseous feedstock. In operation, it is possible to use a feedstock/product heat exchanger 90 and a pyrolysis reactor 91, as described above.

Из секции 1001 печи охлажденный продукт 4 направляют в секцию горячей сепарации установки, содержащую устройство 50 закалочного масла (как правило, содержащее колонну 51 первичного фракционирования и контур 55 охлаждения закалочным маслом), систему 60 охлаждения охлаждающей водой (как правило, колонну водяного охлаждения), отпарную колонну 70 кислой воды и увлажнитель (сатуратор) 150.From section 1001 of the furnace, the cooled product 4 is sent to the hot separation section of the plant, which contains a quenching oil device 50 (usually containing a primary fractionation column 51 and a quenching oil cooling circuit 55), a cooling water cooling system 60 (usually a water cooling column), an acidic water stripping column 70 and a humidifier (saturator) 150.

После выхода из теплообменника 90 типа «сырье/продукт» продукт 4 крекинга (продукт реактора пиролиза) поступает в секцию горячей сепарации установки. Перед поступлением в колонну 50 первичного фракционирования закалочное масло обычно объединяют с продуктом крекинга; как правило, перед поступлением в колонну первичного фракционирования закалочное масло вводят в так называемый патрубок закалочного масла. Впрыскивание закалочного масла выше по потоку от печей может обеспечивать преимущества для контроля температуры в нижней части устройства (колонны) первичного фракционирования. В колонне 50 первичного фракционирования продукт реактора пиролиза дополнительно охлаждают, например, до температуры примерно 110°С - 125°С. Преимуществом является то, что температура снижается до значения, близкого к значению по существу выше точки росы воды (которая, как правило, составляет примерно 75°С - 80°С), чтобы вода не конденсировалась в этом устройстве, например до температуры от 10°С до примерно 50°С выше точки росы, предпочтительно, в частности, до температуры в диапазоне от 20°С до примерно 45°С выше точки росы, более конкретно от 30°С до примерно 40°С выше точки росы. Колонна первичного фракционирования для продуктов крекинга, получаемых из по существу газообразного сырья, может быть относительно простой по сравнению с колонной первичного фракционирования, выполненной с возможностью крекинга жидкого сырья. По существу для продуктов крекинга, полученных из по существу газообразного сырья, достаточно секции 51 отмывки закалочного масла (плюс контур охлаждения закалочным маслом). В известных установках по производству олефинов колонна первичного фракционирования обычно дополнительно содержит по меньшей мере секцию 53 обратного потока бензина и необязательно секцию 52 средней нефтяной фракции (не показана на Фиг. 6). Эти секции не являются необходимыми в соответствии с настоящим изобретением, по меньшей мере в том случае, когда колонна первичного фракционирования не используется для обработки продукта крекинга, полученного из по существу газообразного сырья. Настоящее изобретение (как показано на Фиг. 5 и 6) обеспечивает разбавление (газообразного) сырья без генерирования отдельного потока пара разбавления, который должен быть объединен с сырьем. Вместо этого за счет использования сатуратора/увлажнителя, в котором вода (т.е. в жидком состоянии) контактирует с сырьем для увлажнения сырья, уровень температуры впрыскивания воды в верхнем входном канале сатуратора/увлажнителя является настолько низким, что рабочая температура в нижней части колонны первичного фракционирования может быть снижена ниже уровня температуры пара разбавления. Колонну первичного фракционирования можно эксплуатировать при 150°С с возможностью подогрева циркуляционной воды сатуратора вплоть до 140°С. Этот показатель значительно ниже рабочей температуры коллектора пара разбавления, составляющей примерно 165°С, что обеспечивает соотношение разбавления пара, превышающее 0,35. Следует отметить, что в установках по производству этилена из газообразного сырья обычно не используются колонны первичного фракционирования; в частности, насколько известно авторам настоящего изобретения, в данной области техники до сих пор неизвестно применение колонны первичного фракционирования для установок по производству этилена из газообразного сырья в комбинации с увлажнителем/сатуратором, необходимым исключительно для снижения величины потребляемой энергии.After leaving the feed/product heat exchanger 90, the cracking product 4 (the pyrolysis reactor product) enters the hot separation section of the unit. Before entering the primary fractionation column 50, the quenching oil is usually combined with the cracking product; as a rule, the quenching oil is introduced into a so-called quenching oil nozzle before entering the primary fractionation column. Injecting the quenching oil upstream of the furnaces can provide advantages for temperature control in the lower part of the primary fractionation device (column). In the primary fractionation column 50, the pyrolysis reactor product is further cooled, for example to a temperature of about 110 °C - 125 °C. It is an advantage that the temperature is reduced to a value close to a value substantially above the dew point of water (which is typically about 75°C - 80°C), so that water does not condense in this device, for example to a temperature of from 10°C to about 50°C above the dew point, preferably in particular to a temperature in the range of from 20°C to about 45°C above the dew point, more in particular from 30°C to about 40°C above the dew point. The primary fractionation column for cracking products obtained from a substantially gaseous feedstock can be relatively simple compared to a primary fractionation column designed for cracking a liquid feedstock. In essence, for cracking products obtained from a substantially gaseous feedstock, the quenching oil washing section 51 (plus a quenching oil cooling circuit) is sufficient. In known olefin production plants, the primary fractionator typically further comprises at least a gasoline reflux section 53 and optionally a middle oil section 52 (not shown in Fig. 6). These sections are not necessary according to the present invention, at least in the case where the primary fractionator is not used to process a cracked product obtained from a substantially gaseous feedstock. The present invention (as shown in Figs. 5 and 6) provides for dilution of the (gaseous) feedstock without generating a separate dilution vapor stream that must be combined with the feedstock. Instead, by using a saturator/humidifier in which water (i.e. in the liquid state) is contacted with the feedstock to humidify the feedstock, the water injection temperature level in the upper inlet of the saturator/humidifier is so low that the operating temperature at the bottom of the primary fractionator can be reduced below the dilution vapor temperature level. The primary fractionation column can be operated at 150°C with the possibility of heating the saturator circulating water up to 140°C. This value is significantly lower than the operating temperature of the dilution steam collector, which is approximately 165°C, which provides a steam dilution ratio greater than 0.35. It should be noted that primary fractionation columns are not typically used in plants for the production of ethylene from gaseous feedstock; in particular, to the best of the knowledge of the inventors, the use of a primary fractionation column in plants for the production of ethylene from gaseous feedstock in combination with a humidifier/saturator, which is necessary solely for reducing the amount of energy consumed, is not known in the art.

Продукт реактора пиролиза (продукт крекинга) охлаждают с помощью закалочного масла. Преимуществом является то, что теплоту от закалочного масла можно рекуперировать от продукта реактора пиролиза. Исходным продуктом для контура 54 охлаждения закалочного масла является продукт 6 тяжелого дистиллятного топлива, которое собирается в виде жидкого продукта в нижней части колонны первичного фракционирования. Это закалочное масло 10 охлаждают с помощью охладителей 55 контура закалочного масла. Этот жидкий продукт обычно охлаждают до примерно 80°С. Его также можно охлаждать вместе с закалочным маслом при помощи охладителей 55 контура закалочного масла с последующим дополнительным охлаждением посредством другой доступной охлаждающей среды. Если температура вспышки слишком высока для хранения, то для испарения легких компонентов можно добавить отпарную колонну. Подробности не показаны на фигуре. При эксплуатации часть закалочного масла обычно направляют в патрубок 27 закалочного масла, а остальную часть обычно подают в верхнюю часть колонны вместе с небольшим количеством обратного потока бензина 13. По сравнению с обратным потоком в традиционной установке жидкостного крекинга такой расход является относительно небольшим. В этом случае охлаждение обеспечивается в основном за счет закалочного масла, а не обратного потока. Небольшой обратный поток обеспечивает возможность возврата компонентов топлива. В известных установках по производству олефинов обычно используют охладители 55 контура закалочного масла для генерирования по меньшей мере части пара разбавления; однако преимуществом является то, что в соответствии с настоящим изобретением контур закалочного масла вместо этого применяется (выполнен с возможностью применения) для подогрева водяного контура 151 сатуратора при его наличии. Контур охлаждения закалочным маслом способен обслуживать всю колонну 50 первичного фракционирования в соответствии с настоящим изобретением. Помимо охлаждения продукта реактора пиролиза, в колонне первичного фракционирования происходит конденсация тяжелых нефтяных фракций. Это тяжелое дистиллятное топливо 6 представляет собой нижний продукт колонны первичного фракционирования.The product of the pyrolysis reactor (cracking product) is cooled by means of a quenching oil. This has the advantage that the heat from the quenching oil can be recovered from the product of the pyrolysis reactor. The feedstock for the quenching oil cooling circuit 54 is the heavy distillate fuel product 6, which is collected as a liquid product at the bottom of the primary fractionation column. This quenching oil 10 is cooled by means of quenching oil circuit coolers 55. This liquid product is typically cooled to about 80°C. It can also be cooled together with the quenching oil by means of quenching oil circuit coolers 55, followed by additional cooling by means of another available cooling medium. If the flash point is too high for storage, a stripping column can be added to evaporate the light components. The details are not shown in the figure. In operation, a portion of the quench oil is typically directed to the quench oil port 27, and the remainder is typically fed to the top of the column together with a small amount of gasoline reflux 13. Compared to the reflux in a conventional fluid cracker, this flow rate is relatively small. In this case, cooling is provided primarily by the quench oil, not the reflux. The small reflux provides the ability to return fuel components. In known olefin production plants, quench oil circuit coolers 55 are typically used to generate at least a portion of the dilution steam; however, it is an advantage that, according to the present invention, the quench oil circuit is instead used (is configured to be used) to heat the saturator water circuit 151, if present. The quench oil cooling circuit is capable of serving the entire primary fractionation column 50 according to the present invention. In addition to cooling the pyrolysis reactor product, condensation of heavy oil fractions occurs in the primary fractionation column. This heavy distillate fuel 6 is the bottom product of the primary fractionation column.

Как описано выше (см., в частности, описание Фиг. 5), в колонне 60 водяного охлаждения продукт 4 крекинга дополнительно охлаждают приблизительно до температуры окружающей среды. Насыщение сырья достигается в контуре 151 нагрева воды сатуратора с использованием охлаждающей воды в качестве нагревательной среды, например, как описано выше. Технологическую воду собирают в нижней части сатуратора 150 и возвращают в верхнюю часть сатуратора через контур 151 нагрева воды сатуратора. Воду нагревают с использованием нагревателя 152 водяного контура сатуратора с охлаждающей водой. В дополнение к установке/процессу, включающей (-ему) (применение) сатуратора/увлажнителя без системы охлаждения закалочным маслом, система охлаждения закалочным маслом обеспечивает наличие дополнительной стадии нагрева: нагрев на закалочном масле. Если установка выполнена с возможностью применения как охлаждающей воды, так и закалочного масла, контур охлаждения охлаждающей водой и контур охлаждения закалочным маслом по существу расположены следующим образом: при эксплуатации технологическую воду, подаваемую в сатуратор, нагревают с использованием нагревателя 152 водяного контура сатуратора с охлаждающей водой, с последующим использованием теплообменника для переноса тепла от закалочного масла к воде, представленном в виде нагревателя 153 водяного контура сатуратора на закалочном масле. В сатураторе предусмотрено наличие входного канала для свежего (газообразного) сырья 1 (как правило, в нижней части колонны сатуратора или рядом с ней). Сатуратор оснащен внутренними компонентами, улучшающими контакт между сырьем (как правило, движущимся вверх) и водой сатуратора, которая, как правило, имеет более высокую температуру, чем сырье, и, как правило, движется вниз по сатуратору. За счет контроля температуры на входном канале для воды сатуратора уровень увлажнения можно контролировать для достижения правильного уровня разбавления пара для реактора пиролиза. Разбавленное паром углеводородное сырье возвращают в крекинг-печь 1001, непосредственно в теплообменник 90 типа «сырье/продукт».As described above (see, in particular, the description of Fig. 5), in the water cooling column 60 the cracked product 4 is further cooled to approximately ambient temperature. The saturation of the feedstock is achieved in the saturator water heating circuit 151 using cooling water as a heating medium, for example as described above. The process water is collected in the lower part of the saturator 150 and returned to the upper part of the saturator through the saturator water heating circuit 151. The water is heated using the heater 152 of the saturator water circuit with cooling water. In addition to the installation/process including (using) a saturator/humidifier without a quenching oil cooling system, the quenching oil cooling system provides for the presence of an additional heating stage: heating with quenching oil. If the installation is designed with the possibility of using both cooling water and quenching oil, the cooling water cooling circuit and the quenching oil cooling circuit are essentially arranged as follows: during operation, the process water supplied to the saturator is heated using a heater 152 of the saturator water circuit with cooling water, with subsequent use of a heat exchanger for transferring heat from the quenching oil to the water, represented in the form of a heater 153 of the saturator water circuit on the quenching oil. The saturator is provided with an inlet channel for fresh (gaseous) raw material 1 (usually in the lower part of the saturator column or near it). The saturator is equipped with internal components that improve the contact between the raw material (usually moving upward) and the saturator water, which, as a rule, has a higher temperature than the raw material, and, as a rule, moves downwards along the saturator. By controlling the temperature at the saturator water inlet, the humidification level can be controlled to achieve the correct steam dilution level for the pyrolysis reactor. The steam-diluted hydrocarbon feedstock is returned to the cracking furnace 1001, directly to the feed/product heat exchanger 90.

В принципе, эта схема способна обеспечивать большую часть теплоты для достижения требуемого уровня предварительного нагрева и разбавления сырья паром во время нормальной эксплуатации (такой как установившийся режим работы). Продукт содержит достаточное количество отводимого тепла для насыщения сырья до уровня, близкого к требуемому, а закалочное масло является достаточно горячим для обеспечения необходимого уровня температуры. Однако для некоторых операций необходим пар разбавления. Это операция запуска, операция удаления кокса и операция горячего резервирования. В этих случаях сырье не направляют в отдельные печи, например в печь в ходе операции удаления кокса. По этой причине блок-схема предпочтительно предусматривает наличие коллектора 80 пара разбавления с электрическим котлом 85 для обеспечения пара 24 разбавления. Кроме того, пар разбавления можно использовать для подачи необходимого количества пара для отпарки кислой воды и пара для продувки приборов. Производительность этой системы может быть ограничена по сравнению с известной установкой, в которой во время нормальной эксплуатации необходим пар разбавления. Кроме того, для обеспечения потребностей отпарной колонны кислой воды можно использовать пар для отпарки. Во время нормальной эксплуатации, для обеспечения незначительного перегрева, если это необходимо, некоторое количество пара разбавления может быть смешано с разбавленным паром сырьем, поступающим из сатуратора. Преимуществом является то, что вклад коллектора 80 пара разбавления с электрическим котлом 85 в общую потребность в паре разбавления предпочтительно составляет менее 40%, более предпочтительно менее 30% и еще более предпочтительно менее 20%. Для запуска, удаления кокса, горячего резервирования и эксплуатации в резервном режиме пар разбавления можно направлять в печь по отдельности.In principle, this scheme is capable of providing most of the heat to achieve the required level of preheating and dilution of the feedstock with steam during normal operation (such as steady state operation). The product contains sufficient waste heat to saturate the feedstock to a level close to the required level, and the quench oil is hot enough to provide the required temperature level. However, dilution steam is necessary for some operations. These are the start-up operation, the decoking operation and the hot standby operation. In these cases, the feedstock is not sent to separate furnaces, such as a furnace during the decoking operation. For this reason, the block diagram preferably provides a dilution steam header 80 with an electric boiler 85 for providing dilution steam 24. In addition, the dilution steam can be used to supply the required amount of steam for stripping sour water and steam for purging the instruments. The capacity of this system can be limited compared to a known installation in which dilution steam is needed during normal operation. In addition, stripping steam can be used to meet the needs of the sour water stripper. During normal operation, to provide a slight superheat, if necessary, some dilution steam can be mixed with the diluted steam feed coming from the saturator. The advantage is that the contribution of the dilution steam collector 80 with the electric boiler 85 to the total dilution steam requirement is preferably less than 40%, more preferably less than 30% and even more preferably less than 20%. For start-up, decoking, hot standby and standby operation, the dilution steam can be sent to the furnace separately.

Продувка 26 из коллектора 80 пара разбавления и подпитка 25 упомянутого контура нагрева воды сатуратора предотвращают накопление загрязняющих примесей в контурах воды сатуратора и генерации пара разбавления. Таким образом, наличие данных компонентов является предпочтительным. В комбинации с применением тепла от устройства охлаждения закалочным маслом (как показано в варианте осуществления на Фиг. 6) с учетом ограничений применения сатуратора, приведенных в описании Фиг. 5, в частности в отношении максимального целесообразного соотношения пара разбавления и сырья, авторы изобретения обнаружили возможность достижения более высокого уровня насыщения (по существу газообразного) сырья водой (водяным паром) при увлажнении сырья в сатураторе 150 при примерно атмосферном давлении или относительно низком давлении выше атмосферного давления, т.е. при давлении ниже давления, при котором предполагается эксплуатация реактора пиролиза, с последующим сжатием увлажненного сырья (т.е. смеси сырья и разбавителя) перед его подачей в секцию крекинга. На Фиг. 7 схематически показаны установка/процесс по производству этилена в соответствии с настоящим изобретением, включающие (применение) компрессор для сжатия увлажненного сырья.The purge 26 from the dilution steam manifold 80 and the make-up 25 of said saturator water heating circuit prevent the accumulation of contaminants in the saturator water circuits and the dilution steam generation. Thus, the presence of these components is preferable. In combination with the use of heat from a quench oil cooling device (as shown in the embodiment of Fig. 6), taking into account the limitations of the saturator application given in the description of Fig. 5, in particular with respect to the maximum practical ratio of dilution steam to feedstock, the inventors have found the possibility of achieving a higher level of saturation of the (essentially gaseous) feedstock with water (water vapor) by moistening the feedstock in the saturator 150 at approximately atmospheric pressure or a relatively low pressure above atmospheric pressure, i.e. at a pressure below the pressure at which the pyrolysis reactor is expected to operate, and then compressing the moistened feedstock (i.e. the mixture of feedstock and diluent) before feeding it to the cracking section. In Fig. 7 schematically shows an installation/process for producing ethylene in accordance with the present invention, including (using) a compressor for compressing the wetted feedstock.

Схема может быть по существу такой же, как и на Фиг. 5. Однако установка дополнительно включает в себя компрессор 154 ниже по потоку от сатуратора/увлажнителя 150, причем сатуратор/увлажнитель выполнен с возможностью эксплуатации, как правило, при давлении, примерно равном атмосферному. При эксплуатации происходит увлажнение, в частности по существу насыщение, сырья при давлении ниже давления, при котором предполагается эксплуатация крекинг-печи 1001 с электрическим приводом. Обычно традиционный реактор пиролиза с радиантным змеевиком эксплуатируют при давлении в диапазоне 1,5-4,0 бар абс, в частности 1,7-3,0 бар абс. Для других конструкций, таких как динамическое роторное устройство производства компании Coolbrook, может потребоваться более низкое давление. Потенциально такая величина давления составляет примерно 2 бар абс; как правило, примерно 4 бар абс. Увлажненный газ сжимают до нужного давления, как правило, в диапазоне 2,0 6 бар абс., в частности 2,Ь-\ бар абс, с использованием компрессора 154 насыщенного газообразного сырья для подачи увлажненного сырья 3 в секцию 1001 печи. В этом состоит отличие от схемы на Фиг. 6, которая, как правило, позволяет выполнять операцию, не требуя дополнительной (электрической) энергии для обеспечения требуемого уровня предварительного нагрева сырья и его разбавления паром. В данном варианте требуется электроэнергия для приведения в действие компрессора, но по сравнению с генерацией пара разбавления с использованием электрического котла для данного варианта тем не менее требуется на 40-50% меньше энергии, в зависимости от установленного давления подачи сырья для печи. Кроме того, комбинация увлажнителя при относительно низком давлении и компрессора для сжатия смеси углеводородного сырья и разбавителя обеспечивает желательное высокое соотношение пара разбавления в смеси углеводородного сырья и разбавителя, в частности соотношение, составляющее примерно 0,35. Аналогично схеме на Фиг. 6 наличие коллектора 80 пара разбавления с электрическим котлом 85 обеспечивает преимущество для подачи пара 24 разбавления. В еще одном дополнительном варианте осуществления, не только особенно подходящем для крекинга по существу газообразного сырья путем парового крекинга, но также и для крекинга жидкого сырья или смесей газообразного и жидкого сырья, установка по производству этилена содержит генератор пара разбавления и дополнительно содержит тепловой насос, выполненный с возможностью генерирования пара разбавления. На Фиг. 8 схематически показаны установка/процесс в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивающие преимущество за счет применения теплового насоса и хладагента. Хладагент по существу имеет нормальную температуру кипения в диапазоне от 0°С до 80°С. Хотя этот диапазон может быть предпочтительным по практическим соображениям, следует понимать, что могут использоваться хладагенты, имеющие температуру кипения вне данного диапазона. Блок-схема на Фиг. 8 может быть в значительной степени такой же, как и схема на Фиг. 5, за исключением наличия генератора пара разбавления, выполненного с возможностью использования конденсирующегося хладагента 86, и наличия перегревателя 87 пара разбавления, в котором используется хладагент, вместо сатуратора/увлажнителя. При эксплуатации доступность теплоты хладагента для генерирования пара разбавления обеспечивается за счет применения теплового насоса для повышения уровня теплоты от охлаждающей воды. Подробная схема особенно подходящего теплового насоса представлена на Фиг. 9. Переохлажденный жидкий хладагент 190 среднего давления из коллектора 173 хладагента среднего давления пропускают через клапан сброса давления жидкого хладагента до низкого давления 181, что приводит к образованию летучего хладагента 191 низкого давления. Этот хладагент отделяют в коллекторе 170 хладагента низкого давления. Жидкую фракцию рециркулируют путем естественной циркуляции через ребойлер термосифонного типа - испаритель 171 хладагента низкого давления - для испарения с использованием теплоты охлаждающей воды с более низким уровнем нагрева, поступающей от контура охлаждающей воды. Альтернативно коллектор 170 хладагента низкого давления и испаритель 171 хладагента низкого давления также могут быть скомбинированы в ребойлер котлового типа, поскольку хладагент представляет собой чистую текучую среду. Насыщенный пар 192 хладагента низкого давления сжимают до немного перегретого пара 195а хладагента среднего давления в компрессоре 172 хладагента от низкого до среднего давления.The arrangement may be substantially the same as in Fig. 5. However, the apparatus further includes a compressor 154 downstream of the saturator/humidifier 150, the saturator/humidifier being configured to operate typically at a pressure approximately equal to atmospheric pressure. During operation, the feedstock is humidified, in particular substantially saturated, at a pressure below the pressure at which the electrically driven cracking furnace 1001 is intended to operate. Typically, a conventional radiant coil pyrolysis reactor is operated at a pressure in the range of 1.5-4.0 bar abs, in particular 1.7-3.0 bar abs. Other designs, such as the dynamic rotary device manufactured by Coolbrook, may require lower pressures. Potentially, such a pressure is approximately 2 bar abs; typically, approximately 4 bar abs. The humidified gas is compressed to the desired pressure, typically in the range of 2.0-6 bar abs., in particular 2.6-1 bar abs., using a saturated gaseous feedstock compressor 154 for feeding the humidified feedstock 3 to the furnace section 1001. This is different from the scheme in Fig. 6, which, as a rule, allows the operation to be carried out without requiring additional (electrical) energy to ensure the required level of preheating of the feedstock and its dilution with steam. In this embodiment, electric energy is required to drive the compressor, but compared to generating dilution steam using an electric boiler, this embodiment nevertheless requires 40-50% less energy, depending on the set feed pressure for the furnace. In addition, the combination of a humidifier at a relatively low pressure and a compressor for compressing the hydrocarbon feedstock and diluent mixture provides a desirable high ratio of dilution steam in the hydrocarbon feedstock and diluent mixture, in particular a ratio of about 0.35. Similar to the diagram in Fig. 6, the presence of a dilution steam collector 80 with an electric boiler 85 provides an advantage for supplying dilution steam 24. In a further embodiment, not only particularly suitable for cracking substantially gaseous feedstocks by steam cracking, but also for cracking liquid feedstocks or mixtures of gaseous and liquid feedstocks, the ethylene production plant comprises a dilution steam generator and further comprises a heat pump adapted to generate the dilution steam. Fig. 8 schematically shows an installation/process according to the present invention, providing an advantage due to the use of a heat pump and a refrigerant. The refrigerant has substantially a normal boiling point in the range from 0°C to 80°C. Although this range may be preferred for practical reasons, it should be understood that refrigerants having a boiling point outside this range may be used. The block diagram in Fig. 8 may be substantially the same as the diagram in Fig. 5, except for the presence of a dilution steam generator configured to use a condensable refrigerant 86, and the presence of a dilution steam superheater 87, which uses a refrigerant, instead of a saturator/humidifier. In operation, the availability of refrigerant heat for generating dilution steam is ensured by using a heat pump to increase the level of heat from the cooling water. A detailed diagram of a particularly suitable heat pump is shown in Fig. 9. Subcooled medium-pressure liquid refrigerant 190 from the medium-pressure refrigerant manifold 173 is passed through a liquid refrigerant pressure relief valve to a low pressure 181, which leads to the formation of a volatile low-pressure refrigerant 191. This refrigerant is separated in the low-pressure refrigerant manifold 170. The liquid fraction is recirculated by natural circulation through a thermosiphon type reboiler - a low-pressure refrigerant evaporator 171 - for evaporation using the heat of the cooling water with a lower heating level coming from the cooling water circuit. Alternatively, the low-pressure refrigerant manifold 170 and the low-pressure refrigerant evaporator 171 can also be combined into a kettle type reboiler, since the refrigerant is a clean fluid medium. The saturated low-pressure refrigerant vapor 192 is compressed to a slightly superheated medium-pressure refrigerant vapor 195a in the low-to-medium-pressure refrigerant compressor 172.

Переохлажденный жидкий хладагент 193 высокого давления из экономайзера 175 хладагента пропускают через клапан сброса давления жидкого хладагента до среднего давления 180, что приводит к образованию летучего хладагента 194 среднего давления. Этот хладагент отделяют в коллекторе 173 хладагента среднего давления. Жидкую фракцию рециркулируют путем естественной циркуляции через ребойлер термосифонного типа - испаритель 174 хладагента среднего давления - для испарения с использованием теплоты охлаждающей воды с более высоким уровнем нагрева, поступающей от контура охлаждающей воды. Альтернативно коллектор 173 хладагента среднего давления и испаритель 174 хладагента среднего давления также могут быть скомбинированы в ребойлер котлового типа, поскольку хладагент представляет собой чистую текучую среду. Насыщенный пар 195b хладагента среднего давления объединяют с немного перегретым паром 195а хладагента среднего давления и подвергают перегреву в экономайзере 175 хладагента с образованием перегретого пара 196 хладагента среднего давления. После сжатия в компрессоре 176 хладагента от среднего до высокого давления и достижения уровня температуры, превышающего уровень температуры для генерации пара разбавления, хладагент охлаждают насыщенным паром разбавления в охладителе 177 хладагента высокого давления. Охлажденный пар 198 хладагента высокого давления конденсируют с помощью технологической воды из коллектора пара разбавления в конденсаторе 178 хладагента высокого давления. Конденсированный жидкий хладагент 199 высокого давления переохлаждают в экономайзере 175 хладагента. Переохлажденный жидкий хладагент 193 высокого давления рециркулируют. С помощью этой схемы можно увеличивать избыток тепла, доступный в контуре охлаждающей воды, до уровня температуры, который является достаточно высоким для генерирования пара разбавления. Хладагент низкого давления служит для охлаждения охлаждающей водой с более низким уровнем температуры, в то время как хладагент среднего давления служит для охлаждения охлаждающей водой с более высоким уровнем температуры. Третий уровень давления можно ввести для извлечения теплоты охлаждающей воды на трех уровнях вместо двух. Уровни давления хладагента и сам хладагент выбирают таким образом, чтобы рекуперировать теплоту охлаждающей воды путем испарения жидкого хладагента при различных уровнях температуры, соответствующих температурам охладителей контура охлаждающей воды, и чтобы пар хладагента можно было конденсировать при уровне температуры, подходящем для генерации пара разбавления.The subcooled liquid refrigerant 193 of high pressure from the economizer 175 of the refrigerant is passed through the pressure relief valve of the liquid refrigerant to the medium pressure 180, which leads to the formation of a volatile refrigerant 194 of medium pressure. This refrigerant is separated in the collector 173 of the refrigerant of medium pressure. The liquid fraction is recirculated by natural circulation through a reboiler of thermosyphon type - the evaporator 174 of the refrigerant of medium pressure - for evaporation using the heat of cooling water with a higher heating level coming from the cooling water circuit. Alternatively, the collector 173 of the refrigerant of medium pressure and the evaporator 174 of the refrigerant of medium pressure can also be combined into a reboiler of kettle type, since the refrigerant is a clean fluid medium. The saturated vapor 195b of the medium-pressure refrigerant is combined with the slightly superheated vapor 195a of the medium-pressure refrigerant and is superheated in the economizer 175 of the refrigerant to form a superheated vapor 196 of the medium-pressure refrigerant. After compression in the compressor 176 of the refrigerant from the medium to the high pressure and reaching a temperature level exceeding the temperature level for generating the dilution vapor, the refrigerant is cooled with the saturated dilution vapor in the cooler 177 of the high-pressure refrigerant. The cooled vapor 198 of the high-pressure refrigerant is condensed with the help of process water from the dilution vapor collector in the condenser 178 of the high-pressure refrigerant. The condensed liquid refrigerant 199 of the high pressure is subcooled in the economizer 175 of the refrigerant. The subcooled liquid refrigerant 193 of high pressure is recycled. By means of this scheme it is possible to increase the excess heat available in the cooling water circuit to a temperature level which is high enough to generate dilution steam. The low-pressure refrigerant serves for cooling with cooling water of a lower temperature level, while the medium-pressure refrigerant serves for cooling with cooling water of a higher temperature level. A third pressure level can be introduced to recover the heat of the cooling water at three levels instead of two. The pressure levels of the refrigerant and the refrigerant itself are selected in such a way as to recover the heat of the cooling water by evaporating the liquid refrigerant at different temperature levels corresponding to the temperatures of the coolers of the cooling water circuit, and so that the refrigerant vapor can be condensed at a temperature level suitable for generating dilution steam.

Применение установки по производству этилена, содержащей систему теплового насоса для генерации пара разбавления, требует дополнительной электроэнергии в дополнение к электроэнергии для реактора пиролиза. Однако требуемое количество электроэнергии, в зависимости от используемого давления подачи для печи, как правило, на 50-70% меньше по сравнению с генерацией пара разбавления с использованием электрического котла. Это аналогично количеству электроэнергии, необходимому для установки, в которой используются увлажнитель и компрессор для получения увлажненного сырья (см., например, Фиг. 7). Преимущество применения теплового насоса, как показано, например, на Фиг. 8, по сравнению с использованием сатуратора, как показано на Фиг. 6 или 7, заключается в том, что система теплового насоса также может выполнять функцию электрического котла вне нормальной эксплуатации (например, во время запуска). Кроме того, предполагается, что вариант осуществления, в котором используется тепловой насос, обеспечивает особые преимущества по сравнению с установкой/процессом, в которых используется сатуратор для достижения высокого массового соотношения пара и углеводородного сырья, например соотношения более 0,35.The use of an ethylene production plant comprising a heat pump system for generating dilution steam requires additional electrical energy in addition to the electrical energy for the pyrolysis reactor. However, the required amount of electrical energy, depending on the feed pressure used for the furnace, is typically 50-70% less compared to generating dilution steam using an electric boiler. This is similar to the amount of electrical energy required for a plant that uses a humidifier and a compressor to produce a humidified feedstock (see, for example, Fig. 7). An advantage of using a heat pump, as shown, for example, in Fig. 8, compared to using a saturator, as shown in Fig. 6 or 7, is that the heat pump system can also perform the function of an electric boiler outside normal operation (for example, during startup). In addition, it is believed that the embodiment using a heat pump provides particular advantages compared to a plant/process that uses a saturator to achieve a high steam to hydrocarbon feedstock mass ratio, for example a ratio greater than 0.35.

В случае крекинга по меньшей мере по существу жидкого сырья или смеси жидкого и газообразного сырья особенно предпочтительно использовать систему, выполненную с возможностью подогрева сырья и испарения его посредством тепла, рекуперированного от охлаждающей воды и закалочного масла соответственно. Кроме того, предпочтительно использовать тепло, рекуперированное от средней нефтяной фракции. Преимущество заключается в генерации пара разбавления с использованием теплоты от охлаждающей воды, перекачанной тепловым насосом, в частности, как описано выше, предпочтительно с использованием схемы циркуляции хладагента, приведенной в описании Фиг. 9. Преимущество установки по производству этилена или процесса настоящего изобретения, включающего эти меры, заключается в том, что сырье можно испарять без использования дымового газа и что пар разбавления можно испарять без использования пара СД. При использовании теплового насоса для генерирования пара СД расход электроэнергии можно снизить более чем на 50% по сравнению с использованием электрического котла СД для этих целей. Это позволяет в значительной степени снизить дополнительную потребность в электроэнергии. Такой обеспечивающий преимущества процесс показан далее на Фиг. 10. По существу, как показано на Фиг. 10, при эксплуатации сырье 2, предпочтительно жидкое сырье, в частности сжиженный бутан, пентан или нафту или их смесь, сначала предварительно нагревают в подогревателе 30 с низкотемпературным источником тепла, таким как охлаждающая вода, внешняя по отношению к печи 1001, для нагрева его от температуры окружающей среды до температуры, близкой к самой высокой температуре для низкотемпературного источника тепла, такой как самая высокая температура в контуре охлаждающей воды - как правило, до температуры в диапазоне 5 10°С от самой высокой температуры. В случае самой высокой температуры охлаждающей воды, которая составляет примерно 75-80°С, возможен предварительный нагрев до 70-75°С. Дальнейший предварительный нагрев и частичное испарение сырья достигаются посредством средней нефтяной фракции в подогревателе 43 углеводородного сырья с использованием средней нефтяной фракции и частичном испарителе 44 углеводородного сырья с использованием средней нефтяной фракции, внешних по отношению к печи. Частично испаренное сырье отделяют в коллекторе 45 углеводородного сырья. Жидкую фракцию рециркулируют путем естественной циркуляции через ребойлер термосифонного типа - испаритель углеводородного сырья с использованием испарителя 46 закалочного масла - для испарения с использованием теплоты закалочного масла, поступающей от контура закалочного масла. Полностью испаренное сырье направляют в теплообменник 90 типа «сырье/продукт» крекинг-печи 1001 с электрическим приводом. При условии доступности теплоты от закалочного масла и достаточно высокого уровня температуры сырье могут подвергать небольшому перегреву при помощи закалочного масла, а также в перегревателе 47 углеводородного сырья с использованием закалочного масла.In the case of cracking at least a substantially liquid feedstock or a mixture of liquid and gaseous feedstock, it is particularly advantageous to use a system configured to preheat the feedstock and evaporate it using heat recovered from cooling water and quench oil, respectively. It is also advantageous to use heat recovered from a middle oil fraction. The advantage lies in generating the dilution steam using heat from the cooling water pumped by a heat pump, in particular as described above, preferably using the refrigerant circulation scheme given in the description of Fig. 9. The advantage of the ethylene production plant or the process of the present invention, including these measures, lies in the fact that the feedstock can be evaporated without using flue gas and that the dilution steam can be evaporated without using MP steam. When using a heat pump to generate MP steam, the power consumption can be reduced by more than 50% compared to using an electric MP boiler for this purpose. This makes it possible to significantly reduce the additional need for power. Such an advantageous process is shown further in Fig. 10. In essence, as shown in Fig. 10, in operation, the feedstock 2, preferably a liquid feedstock, in particular liquefied butane, pentane or naphtha or a mixture thereof, is first preheated in a preheater 30 with a low-temperature heat source, such as cooling water, external to the furnace 1001, to heat it from the ambient temperature to a temperature close to the highest temperature for the low-temperature heat source, such as the highest temperature in the cooling water circuit - typically to a temperature in the range of 5-10 °C from the highest temperature. In the case of the highest temperature of the cooling water, which is approximately 75-80 °C, preheating to 70-75 °C is possible. Further preheating and partial evaporation of the feedstock is achieved by means of a middle oil fraction in a hydrocarbon feedstock preheater 43 using a middle oil fraction and a partial evaporator 44 of the hydrocarbon feedstock using a middle oil fraction, external to the furnace. Partially evaporated feedstock is separated in hydrocarbon feedstock collector 45. Liquid fraction is recirculated by natural circulation through thermosyphon type reboiler - hydrocarbon feedstock evaporator using quenching oil evaporator 46 - for evaporation using quenching oil heat coming from quenching oil circuit. Completely evaporated feedstock is sent to feedstock/product heat exchanger 90 of cracking furnace 1001 with electric drive. Provided heat from quenching oil is available and temperature level is high enough, feedstock can be slightly superheated using quenching oil, as well as in hydrocarbon feedstock superheater 47 using quenching oil.

Для подавления парциального давления углеводородов в реакторе пиролиза, что способствует повышению выхода продукта и подавлению образования кокса, перегретый пар 24 разбавления (как правило, перегреваемый на 30-50°С, в зависимости от КПД компрессора хладагента), поступающий из секции горячей сепарации, также направляют в теплообменник 90 типа «сырье/продукт» перед подачей в реактор 91 пиролиза с электрическим приводом в секции 1001 крекинг-печи.In order to suppress the partial pressure of hydrocarbons in the pyrolysis reactor, which helps to increase the yield of the product and suppress the formation of coke, the superheated dilution steam 24 (usually superheated by 30-50°C, depending on the efficiency of the refrigerant compressor), coming from the hot separation section, is also sent to the feedstock/product heat exchanger 90 before being fed to the electrically driven pyrolysis reactor 91 in the cracking furnace section 1001.

Смесь углеводородного сырья и пара 3 разбавления поступает в теплообменник 90 типа «сырье/продукт» при температуре выше точки росы воды и подогревается отводимым теплом продукта с помощью теплообменника 90 типа «сырье/продукт» до подходящей температуры на входном канале реактора 91 пиролиза с электрическим приводом. Физическая теплота и теплота реакции поступают от упомянутого реактора 91 пиролиза к разбавленному паром углеводородному сырью 3 для превращения сырья в продукты. Отводимое тепло продукта 4 реактора рекуперируют с помощью теплообменника 90 типа «сырье/продукт».The mixture of hydrocarbon feedstock and diluted steam 3 enters the heat exchanger 90 of the "raw material/product" type at a temperature above the dew point of water and is heated by the removed heat of the product by means of the heat exchanger 90 of the "raw material/product" type to a suitable temperature at the input channel of the pyrolysis reactor 91 with an electric drive. Physical heat and reaction heat are supplied from the said pyrolysis reactor 91 to the hydrocarbon feedstock 3 diluted with steam for converting the feedstock into products. The removed heat of the product 4 of the reactor is recovered by means of the heat exchanger 90 of the "raw material/product" type.

Затем продукт охлаждают в патрубке 37 закалочного масла посредством впрыскивания 27 закалочного масла и впрыскивания 28 средней нефтяной фракции при наличии контура средней нефтяной фракции. Из секции печи продукт 4 направляют в секцию горячей сепарации установки, в основном состоящую из колонны 50 первичного фракционирования, колонны 60 водяного охлаждения, отпарной колонны 70 кислой воды и коллектора 80 пара разбавления.The product is then cooled in the quenching oil pipe 37 by means of quenching oil injection 27 and middle oil fraction injection 28 in the presence of a middle oil fraction circuit. From the furnace section, the product 4 is sent to the hot separation section of the plant, mainly consisting of a primary fractionation column 50, a water cooling column 60, a sour water stripper column 70 and a dilution steam collector 80.

В колонне 50 первичного фракционирования продукт реактора пиролиза (продукт крекинга) дополнительно охлаждают, поддерживая температуру выше точки росы воды, предпочтительно температуру на 5°С выше точки росы, более предпочтительно температуру на 5°С - 40°С выше точки росы, чтобы вода не конденсировалась в этой колонне. Например, для точки росы примерно 90°С рабочая температура может контролироваться в пределах диапазона 95°С 110°С, например приблизительно 100°С, за счет контроля впрыскивания обратного потока. Затем продукт охлаждают с использованием циркуляционных насосов закалочного масла и средней нефтяной фракции и обратного потока бензина соответственно. Исходным продуктом для контура 54 охлаждения закалочного масла является продукт 6 тяжелого дистиллятного топлива, которое собирается в нижней части колонны. Это закалочное масло 10 охлаждают с помощью охладителей 55 контура закалочного масла. Часть его направляют в патрубок 27 закалочного масла, а остальную часть повторно впрыскивают в колонну ниже полной отборной тарелки средней нефтяной фракции. В этом случае охладители 55 контура охлаждения закалочным маслом используют для испарения сырья в испарителе углеводородного сырья с использованием испарителя 46 закалочного масла. Температуру нижней части колонны первичного фракционирования можно регулировать до такого уровня температуры, при котором данный процесс становится возможным. Специалист в данной области сможет выполнять это на основании общих знаний и информации, приведенной в настоящем описании, например, контролируя количество закалочного масла, впрыскиваемого в патрубок закалочного масла. Контур охлаждения закалочным маслом обслуживает секцию 51 отмывки колонны первичного фракционирования - нижнюю часть колонны. Предпочтительно присутствует контур 56 охлаждения средней нефтяной фракции. Его наличие обеспечивает относительно чистый/ незагрязняющийся промежуточный контур охлаждения, который рекуперирует тепло от продукта реактора при более низком уровне нагрева, чем контур 54 закалочного масла. Среднюю нефтяную фракцию 11 собирают на отборной тарелке в нижней части секции 52 средней нефтяной фракции колонны первичного фракционирования, расположенной над секцией 51 отмывки в колонне. Обратный поток 12 средней нефтяной фракции направляют в секцию 51 отмывки закалочного масла в нижней части колонны, чтобы обеспечить возможность сдвига подачи закалочного масла в контур средней нефтяной фракции. Кроме того, поток средней нефтяной фракции направляют в патрубок 28 закалочного масла. Остальную часть охлаждают с помощью охладителей 57 контура средней нефтяной фракции и возвращают в колонну ниже отбора точки фракции легкого дистиллятного топлива. Контур 56 охлаждения средней нефтяной фракции обслуживает секцию 52 средней нефтяной фракции колонны первичного фракционирования. В этом случае среднюю нефтяную фракцию можно использовать для предварительного нагрева и частичного испарения углеводородного сырья в подогревателе 43 углеводородного сырья с использованием средней нефтяной фракции и в частичном испарителе 44 углеводородного сырья с использованием средней нефтяной фракции. Для этой цели можно необязательно использовать закалочное масло.In the primary fractionation column 50, the product of the pyrolysis reactor (cracking product) is further cooled by maintaining a temperature above the dew point of water, preferably a temperature of 5°C above the dew point, more preferably a temperature of 5°C - 40°C above the dew point, so that water does not condense in this column. For example, for a dew point of about 90°C, the operating temperature can be controlled within the range of 95°C - 110°C, for example approximately 100°C, by controlling the injection of the reverse flow. Then the product is cooled using the circulation pumps of the quenching oil and the middle oil fraction and the reverse flow of gasoline, respectively. The feedstock for the quenching oil cooling circuit 54 is the product 6 of the heavy distillate fuel, which is collected in the lower part of the column. This quenching oil 10 is cooled by means of coolers 55 of the quenching oil circuit. Part of it is directed to the quench oil branch pipe 27, and the rest is re-injected into the column below the full middle oil fraction pick-off tray. In this case, the coolers 55 of the quench oil cooling circuit are used to evaporate the feedstock in the hydrocarbon feedstock evaporator using the quench oil evaporator 46. The temperature of the lower part of the primary fractionation column can be controlled to a temperature level at which this process becomes possible. A person skilled in the art will be able to do this on the basis of general knowledge and the information provided in the present description, for example, by controlling the amount of quench oil injected into the quench oil branch pipe. The quench oil cooling circuit serves the washing section 51 of the primary fractionation column - the lower part of the column. Preferably, the middle oil fraction cooling circuit 56 is present. Its presence provides a relatively clean/uncontaminated intermediate cooling circuit that recovers heat from the reactor product at a lower heating level than the quench oil circuit 54. The middle oil fraction 11 is collected on a pick-up tray in the lower part of the middle oil fraction section 52 of the primary fractionation column, located above the wash section 51 in the column. The return flow 12 of the middle oil fraction is directed to the quenching oil wash section 51 in the lower part of the column in order to provide the possibility of shifting the quenching oil feed to the middle oil fraction circuit. In addition, the middle oil fraction flow is directed to the quenching oil branch pipe 28. The remaining part is cooled by means of coolers 57 of the middle oil fraction circuit and returned to the column below the light distillate fuel fraction pick-up point. The middle oil fraction cooling circuit 56 serves the middle oil fraction section 52 of the primary fractionation column. In this case, the middle oil fraction can be used for preheating and partial evaporation of the hydrocarbon feedstock in the heater 43 of the hydrocarbon feedstock using the middle oil fraction and in the partial evaporator 44 of the hydrocarbon feedstock using the middle oil fraction. For this purpose, quenching oil can optionally be used.

Обратный поток 13 бензина, поступающий из водно-бензинового сепаратора 63, обеспечивает рекуперацию тепла в верхней части колонны, в секции 53 обратного потока бензина колонны первичного фракционирования, и передает рекуперированное тепло в контур охлаждающей воды. В колонне установлены соответствующие внутренние компоненты, обеспечивающие эффективный перенос тепла от продукта к впрыскиваемому закалочному маслу, средней нефтяной фракции и обратному потоку бензина. Помимо охлаждения продукта, в колонне первичного фракционирования происходит конденсация легкой и тяжелой нефтяной фракций. Тяжелое дистиллятное топливо 6 собирают в нижней секции 51, при этом легкое дистиллятное топливо 7 собирают в нижней части секции 53 обратного потока на тарелке частичного отбора легкой нефтяной фракции. Эти продукты можно подвергать отпариванию для контроля температуры вспышки совокупного продукта 5 дистиллятного топлива и/или для восстановления более легких фракций закалочного масла для контроля вязкости в контуре закалочного масла. Кроме того, они также могут быть охлаждены. Эти подробности не показаны, поскольку для данной заявки они не имеют значения. В колонне 60 водяного охлаждения продукт 4 дополнительно охлаждают приблизительно до температуры окружающей среды. Это осуществляют с использованием циркуляционного насоса, который собирает накопившийся в нижней части установки водный продукт - так называемую охлаждающую воду 14, и вводит ее в колонну 60 охлаждающей воды на различных уровнях. Контур охлаждающей воды, как правило, состоит из двух ступеней - нижнего контура 64 охлаждения охлаждающей водой, обслуживающего нижнюю секцию 61 колонны охлаждающей воды, и верхнего контура 66 охлаждения охлаждающей водой, обслуживающего верхнюю секцию 62 колонны охлаждающей воды. Охладители 65 нижнего контура охлаждающей воды, как правило, используют для восстановления как можно большего объема охлаждающей воды для применения в других секциях установки. К таким секциям относятся, например, подогреватель 30 сырья и/или ребойлер отгонной колонны пропилена (не показан). В этом случае теплоту используют для предварительного нагрева сырья с использованием подогревателя 30 сырья и для испарения хладагента с использованием испарителя 174 хладагента среднего давления и/или испарителя 171 хладагента низкого давления в контуре хладагента, показанном на Фиг. 9. Любое избыточное тепло обычно необходимо удалять путем охлаждения воздухом или охлаждающей водой. Контур хладагента снижает потребность в этих холодных энергоносителях и передает теплоту от охлаждающей воды на уровне, подходящем для генерирования пара разбавления. Охлажденную впрыскиваемую воду из контура циркуляционного насоса используют в колонне охлаждающей воды для отбора тепла от крекинг-газа путем прямого теплообмена в соответствующих внутренних компонентах колонны. Основная функция данной колонны, помимо охлаждения крекинг-газа, заключается в конденсации и рекуперации пара разбавления. Конденсированный пар разбавления является чистым продуктом из нижней части колонны наряду с небольшим количеством бензинового продукта. Как правило, эти продукты отделяют друг от друга с использованием водно-бензинового сепаратора 63. Иногда этот сепаратор также используют для сбора охлаждающей воды, предназначенной для контура охлаждающей воды. Этот конденсированный пар разбавления, называемый кислой водой 20, содержит кислые газы, которые отпаривают с помощью пара 21 для отпарки в отпарной колонне 70 кислой воды. Эти кислые газы 22 возвращают в колонну 60 охлаждающей воды. Отпаренная вода, называемая технологической водой 23, подходит для генерации пара разбавления. Это происходит при более высоком давлении, чем давление в колонне охлаждающей воды и в отпарной колонне кислой воды, обычно при давлении от примерно 2 до примерно 7 бар абс, в частности от примерно 4 до примерно 6 бар абс, для его подачи в секцию 1001 печи. Пар разбавления генерируют с использованием хладагента. Технологическую воду собирают в коллекторе 80 пара разбавления, и посредством термосифонного контура из конденсирующегося хладагента в генераторе 86 пара разбавления с использованием конденсирующегося хладагента образуется пар 24 разбавления. Любой перегрев хладагента используют для незначительного перегрева пара разбавления в перегревателе 87 пара разбавления до температуры от 180°С до 210°С перед его возвратом в крекинг-печь 1001 с электрическим приводом для разбавления углеводородного сырья 1. Продувка 26 из коллектора 80 пара разбавления и подпитка 25 упомянутого коллектора из системы пара разбавления предотвращают накопление загрязняющих примесей в контуре генерации пара разбавления.The return stream 13 of gasoline coming from the water-gasoline separator 63 provides heat recovery in the upper part of the column, in the return stream section 53 of the primary fractionation column, and transfers the recovered heat to the cooling water circuit. The column has appropriate internal components that provide efficient heat transfer from the product to the injected quenching oil, the middle oil fraction and the return stream of gasoline. In addition to cooling the product, condensation of light and heavy oil fractions occurs in the primary fractionation column. Heavy distillate fuel 6 is collected in the lower section 51, while light distillate fuel 7 is collected in the lower part of the return stream section 53 on a partial light oil fraction collection tray. These products can be stripped to control the flash point of the total product 5 of distillate fuel and/or to recover lighter fractions of the quench oil to control the viscosity in the quench oil circuit. In addition, they can also be cooled. These details are not shown, since they are not important for this application. In the water cooling column 60, the product 4 is further cooled to approximately ambient temperature. This is done using a circulation pump, which collects the aqueous product accumulated in the lower part of the unit - the so-called cooling water 14, and introduces it into the cooling water column 60 at different levels. The cooling water circuit typically consists of two stages - a lower cooling water cooling circuit 64 serving the lower section 61 of the cooling water column, and an upper cooling water cooling circuit 66 serving the upper section 62 of the cooling water column. The coolers 65 of the lower cooling water circuit are typically used to recover as much cooling water as possible for use in other sections of the unit. Such sections include, for example, the feed heater 30 and/or the reboiler of the propylene stripping column (not shown). In this case, the heat is used to preheat the feedstock using the feed heater 30 and to evaporate the coolant using the medium-pressure coolant evaporator 174 and/or the low-pressure coolant evaporator 171 in the coolant circuit shown in Fig. 9. Any excess heat must usually be removed by cooling with air or cooling water. The coolant circuit reduces the need for these cold energy carriers and transfers heat from the cooling water at a level suitable for generating dilution steam. The cooled injection water from the circulation pump circuit is used in the cooling water column to remove heat from the cracked gas by direct heat exchange in the appropriate internal components of the column. The main function of this column, in addition to cooling the cracked gas, is to condense and recover the dilution steam. The condensed dilution steam is a clean product from the bottom of the column along with a small amount of gasoline product. Typically, these products are separated from each other using a water-gasoline separator 63. Sometimes, this separator is also used to collect cooling water intended for the cooling water circuit. This condensed dilution steam, called sour water 20, contains acid gases, which are stripped with stripping steam 21 in the sour water stripper 70. These acid gases 22 are returned to the cooling water column 60. The stripped water, called process water 23, is suitable for generating dilution steam. This occurs at a higher pressure than the pressure in the cooling water column and in the sour water stripper, typically at a pressure of about 2 to about 7 bar abs, in particular about 4 to about 6 bar abs, for feeding it to the furnace section 1001. The dilution steam is generated using a coolant. The process water is collected in the dilution steam collector 80, and by means of a thermosiphon circuit from the condensing coolant in the dilution steam generator 86 using the condensing coolant, the dilution steam 24 is formed. Any superheating of the coolant is used for slight superheating of the dilution steam in the dilution steam superheater 87 to a temperature of from 180°C to 210°C before it is returned to the cracking furnace 1001 with an electric drive for diluting the hydrocarbon feedstock 1. Blowdown 26 from the dilution steam collector 80 and make-up 25 of said collector from the dilution steam system prevent the accumulation of contaminants in the dilution steam generation circuit.

Альтернативные установка/процесс в соответствии с настоящим изобретением основаны на схеме тепловой интеграции, показанной на Фиг. 11. Эта схема аналогична схеме на Фиг. 10, за исключением тепловой интеграции. Она также особенно эффективна для крекинга жидкого сырья и смесей жидкого и газообразного сырья.Alternative plant/process according to the present invention is based on the thermal integration scheme shown in Fig. 11. This scheme is similar to the scheme in Fig. 10, except for the thermal integration. It is also particularly effective for cracking liquid feedstocks and mixtures of liquid and gaseous feedstocks.

В процессе или установке в соответствии с настоящим изобретением на основе схемы на Фиг. 11 теплота от закалочного масла используется (предназначена) не для испарения сырья, а для генерации пара разбавления при помощи генератора 82 пара разбавления с использованием закалочного масла. При эксплуатации в этом случае испарение сырья осуществляют с помощью хладагента в испарителе 48 углеводородного сырья с использованием конденсирующегося хладагента и перегрева с помощью перегревателя 49 углеводородного сырья с использованием хладагента.In the process or installation according to the present invention based on the diagram in Fig. 11, the heat from the quenching oil is used (intended) not for evaporation of the raw material, but for generation of dilution steam by means of the dilution steam generator 82 using the quenching oil. In operation in this case, evaporation of the raw material is carried out by means of a coolant in the hydrocarbon feedstock evaporator 48 using a condensable coolant and superheating by means of the hydrocarbon feedstock superheater 49 using a coolant.

Показатели эффективности процесса или установки на основе Фиг. 10 или Фиг. 11 для этих двух схем очень близки. В случае схемы на Фиг. 11 необходимо отрегулировать контур хладагента, чтобы также обеспечить подачу тепла в испаритель 49 сырья. В зависимости от сырья это может осуществляться при более высоком или более низком уровне температуры, чем уровень температуры для генерации пара разбавления. Для выполнения этой операции может быть установлен отдельный компрессор или два компрессора могут быть соединены последовательно.The efficiency values of the process or the plant based on Fig. 10 or Fig. 11 are very close for these two schemes. In the case of the scheme in Fig. 11, it is necessary to adjust the refrigerant circuit in order to also ensure the supply of heat to the feedstock evaporator 49. Depending on the feedstock, this can be done at a higher or lower temperature level than the temperature level for generating dilution steam. A separate compressor can be installed to perform this operation, or two compressors can be connected in series.

На Фиг. 12 и Фиг. 13 показаны системы компрессоров хладагента, которые можно использовать в процессе или установке в соответствии с настоящим изобретением. Эти компрессоры хладагента могут быть установлены на одном валу, а также в одном корпусе, если это необходимо. Система компрессоров хладагента может использоваться для дополнительного снижения необходимого количества электроэнергии.Fig. 12 and Fig. 13 show refrigerant compressor systems that can be used in the process or installation according to the present invention. These refrigerant compressors can be mounted on a single shaft and also in a single housing, if desired. The refrigerant compressor system can be used to further reduce the amount of electrical energy required.

На Фиг. 12 показаны две отдельных параллельных петли высокого давления, ветвь 1010 контура хладагента высокого давления и ветвь 1011 контура хладагента сверхвысокого давления. Каждая из этих двух ветвей работает при различных давлениях и соответствующих рабочих температурах, например, для оптимального соответствия уровням температуры генерации пара разбавления и испарения сырья. Это будет приводить к снижению необходимого количества электроэнергии. В одной ветви осуществляется испарение сырья при помощи испарителя 48 углеводородного сырья с использованием конденсирующегося хладагента, а в другой ветви осуществляется генерация пара разбавления при помощи генератора 86 пара разбавления с использованием конденсирующегося хладагента. Если рабочая температура испарителя углеводородного сырья выше, чем рабочая температура генератора пара разбавления, испаритель углеводородного сырья будет функционировать за счет ветви 1011 сверхвысокого давления, а генератор пара разбавления - за счет ветви 1010 высокого давления. Если рабочая температура испарителя углеводородного сырья ниже, чем рабочая температура генератора пара разбавления, испаритель углеводородного сырья будет функционировать за счет ветви 1010 высокого давления, а генератор пара разбавления - за счет ветви 1011 высокого давления.In Fig. 12, two separate parallel high-pressure loops are shown, a branch 1010 of the high-pressure refrigerant circuit and a branch 1011 of the ultra-high-pressure refrigerant circuit. Each of these two branches operates at different pressures and corresponding operating temperatures, for example, to optimally match the temperature levels of the dilution steam generation and the evaporation of the feedstock. This will lead to a decrease in the required amount of electrical energy. In one branch, the evaporation of the feedstock is carried out by means of the hydrocarbon feedstock evaporator 48 using a condensable refrigerant, and in the other branch, the generation of the dilution steam is carried out by means of the dilution steam generator 86 using a condensable refrigerant. If the operating temperature of the hydrocarbon feedstock evaporator is higher than the operating temperature of the dilution steam generator, the hydrocarbon feedstock evaporator will operate due to the ultra-high pressure branch 1011, and the dilution steam generator - due to the high pressure branch 1010. If the operating temperature of the hydrocarbon feedstock evaporator is lower than the operating temperature of the dilution steam generator, the hydrocarbon feedstock evaporator will operate using the high pressure branch 1010 and the dilution steam generator will operate using the high pressure branch 1011.

Переохлажденный жидкий хладагент 190 среднего давления из коллектора 174 хладагента среднего давления пропускают через клапан сброса давления жидкого хладагента до низкого давления 181, что приводит к образованию летучего хладагента 191 низкого давления. Этот хладагент отделяют в коллекторе 170 хладагента низкого давления. Жидкую фракцию можно рециркулировать путем естественной циркуляции через ребойлер термосифонного типа - испаритель 171 хладагента низкого давления - для испарения с использованием теплоты охлаждающей воды с более низким уровнем нагрева, поступающей от контура охлаждающей воды. Альтернативно коллектор 170 хладагента низкого давления и испаритель 171 хладагента низкого давления могут быть скомбинированы в ребойлер котлового типа, поскольку хладагент представляет собой чистую текучую среду. Насыщенный пар 192 хладагента низкого давления сжимают до немного перегретого пара 195а хладагента среднего давления в компрессоре 172 хладагента от низкого до среднего давления.The subcooled liquid refrigerant 190 of medium pressure from the collector 174 of medium pressure refrigerant is passed through the pressure relief valve of liquid refrigerant to low pressure 181, which results in the formation of volatile refrigerant 191 of low pressure. This refrigerant is separated in the collector 170 of low pressure refrigerant. The liquid fraction can be recirculated by natural circulation through a thermosyphon type reboiler - the evaporator 171 of low pressure refrigerant - for evaporation using the heat of cooling water with a lower heating level coming from the cooling water circuit. Alternatively, the collector 170 of low pressure refrigerant and the evaporator 171 of low pressure refrigerant can be combined into a reboiler of kettle type, since the refrigerant is a clean fluid medium. The saturated low-pressure refrigerant vapor 192 is compressed to slightly superheated medium-pressure refrigerant vapor 195a in the low-to-medium-pressure refrigerant compressor 172.

Переохлажденный жидкий хладагент 206 сверхвысокого давления из экономайзера 182 сверхвысокого давления и переохлажденный хладагент 193 высокого давления из экономайзера 175 хладагента высокого давления пропускают через клапаны сброса давления жидкого хладагента до среднего давления 180, что приводит к образованию летучего хладагента 194 среднего давления. Этот хладагент отделяют в коллекторе 173 хладагента среднего давления. Жидкую фракцию можно рециркулировать путем естественной циркуляции через ребойлер термосифонного типа - испаритель 174 хладагента среднего давления - для испарения с использованием теплоты охлаждающей воды с более высоким уровнем нагрева, поступающей от контура охлаждающей воды. Альтернативно коллектор 173 хладагента среднего давления и испаритель 174 хладагента среднего давления также могут быть скомбинированы в ребойлер котлового типа, поскольку хладагент представляет собой чистую текучую среду. Насыщенный пар 195b хладагента среднего давления объединяют с немного перегретым паром 195а хладагента среднего давления.The supercooled liquid refrigerant 206 of extreme pressure from the economizer 182 of extreme pressure and the subcooled refrigerant 193 of high pressure from the economizer 175 of high pressure refrigerant are passed through the pressure relief valves of liquid refrigerant to the medium pressure 180, which results in the formation of volatile refrigerant 194 of medium pressure. This refrigerant is separated in the collector 173 of medium pressure refrigerant. The liquid fraction can be recirculated by natural circulation through the reboiler of thermosyphon type - evaporator 174 of medium pressure refrigerant - for evaporation using the heat of cooling water with a higher heating level coming from the cooling water circuit. Alternatively, the collector 173 of the medium-pressure refrigerant and the evaporator 174 of the medium-pressure refrigerant can also be combined into a reboiler of the kettle type, since the refrigerant is a clean fluid medium. The saturated vapor 195b of the medium-pressure refrigerant is combined with the slightly superheated vapor 195a of the medium-pressure refrigerant.

На этом этапе объединенные потоки 195а и 195b направляют в две параллельные ветви 1010 и 1011 контура хладагента.At this stage, the combined flows 195a and 195b are directed into two parallel branches 1010 and 1011 of the refrigerant circuit.

Часть, направленную в ветвь 1010 высокого давления, перегревают в экономайзере 175 хладагента высокого давления с образованием перегретого пара 196 хладагента среднего давления. После этого хладагент сжимают в компрессоре 176 хладагента от низкого до среднего и до высокого давления до уровня температуры, превышающего уровень температуры генерации пара разбавления или испарения углеводородного сырья, в зависимости от того, какой из двух уровней температуры ниже. Хладагент охлаждают насыщенным паром разбавления или углеводородным сырьем в охладителе 177 хладагента высокого давления при помощи перегревателя 87 пара разбавления с использованием хладагента или при помощи перегревателя 49 углеводородного сырья с использованием хладагента соответственно. Охлажденный пар 198 хладагента высокого давления конденсируют посредством технологической воды из коллектора пара разбавления или углеводородного сырья в конденсаторе 178 хладагента высокого давления при помощи генератора 86 пара разбавления с использованием конденсирующегося хладагента или при помощи испарителя 48 углеводородного сырья с использованием конденсирующегося хладагента соответственно. Конденсированный жидкий хладагент 199 высокого давления переохлаждают в экономайзере 175 хладагента высокого давления. Переохлажденный жидкий хладагент 193 высокого давления рециркулируют. Часть, направленную в ветвь 1011 сверхвысокого давления, перегревают в экономайзере 182 хладагента сверхвысокого давления с образованием перегретого пара 196 хладагента среднего давления. После этого хладагент сжимают в компрессоре 183 хладагента от среднего до сверхвысокого давления до уровня температуры, превышающего уровень температуры образования пара разбавления или испарения углеводородного сырья, в зависимости от того, какой из двух уровней температуры выше. Хладагент охлаждают насыщенным паром разбавления или углеводородным сырьем в охладителе 185 хладагента сверхвысокого давления при помощи перегревателя 87 пара разбавления с использованием хладагента или при помощи перегревателя 49 углеводородного сырья с использованием хладагента соответственно. Охлажденный пар 186 хладагента сверхвысокого давления конденсируют посредством технологической воды из коллектора пара разбавления или углеводородного сырья в конденсаторе 187 хладагента сверхвысокого давления при помощи генератора 86 пара разбавления с использованием конденсирующегося хладагента или при помощи испарителя 48 углеводородного сырья с использованием конденсирующегося хладагента соответственно. Конденсированный жидкий хладагент 205 сверхвысокого давления переохлаждают в экономайзере 182 хладагента сверхвысокого давления. Переохлажденный жидкий хладагент 206 сверхвысокого давления рециркулируют.The portion directed to the high-pressure branch 1010 is superheated in the high-pressure refrigerant economizer 175 to form a superheated vapor 196 of the medium-pressure refrigerant. After that, the refrigerant is compressed in the refrigerant compressor 176 from low to medium and to high pressure to a temperature level exceeding the temperature level of generating the dilution vapor or evaporation of the hydrocarbon feedstock, depending on which of the two temperature levels is lower. The refrigerant is cooled by saturated dilution vapor or hydrocarbon feedstock in the high-pressure refrigerant cooler 177 by means of the dilution vapor superheater 87 using the refrigerant or by means of the hydrocarbon feedstock superheater 49 using the refrigerant, respectively. The cooled high-pressure refrigerant vapor 198 is condensed by means of process water from the dilution vapor collector or hydrocarbon feedstock in the high-pressure refrigerant condenser 178 by means of the dilution vapor generator 86 using the condensable refrigerant or by means of the hydrocarbon feedstock evaporator 48 using the condensable refrigerant, respectively. The condensed high-pressure liquid refrigerant 199 is subcooled in the high-pressure refrigerant economizer 175. The subcooled high-pressure liquid refrigerant 193 is recirculated. The portion directed to the ultra-high-pressure branch 1011 is superheated in the ultra-high-pressure refrigerant economizer 182 with the formation of superheated medium-pressure refrigerant vapor 196. After this, the refrigerant is compressed in the refrigerant compressor 183 from medium to ultra-high pressure to a temperature level exceeding the level of the dilution vapor formation temperature or the evaporation temperature of the hydrocarbon feedstock, depending on which of the two temperature levels is higher. The refrigerant is cooled with saturated dilution vapor or hydrocarbon feedstock in the ultra-high-pressure refrigerant cooler 185 by means of a dilution vapor superheater 87 using a refrigerant or by means of a hydrocarbon feedstock superheater 49 using a refrigerant, respectively. The cooled vapor 186 of the ultra-high-pressure refrigerant is condensed by means of process water from the dilution vapor collector or hydrocarbon feedstock in the ultra-high-pressure refrigerant condenser 187 by means of a dilution vapor generator 86 using a condensable refrigerant or by means of a hydrocarbon feedstock evaporator 48 using a condensable refrigerant, respectively. The condensed ultra-high-pressure liquid refrigerant 205 is subcooled in the ultra-high-pressure refrigerant economizer 182. The subcooled ultra-high-pressure liquid refrigerant 206 is recirculated.

С помощью этой схемы можно увеличивать избыток тепла, доступный в контуре охлаждающей воды, до уровня температуры, который является достаточно высоким для генерирования пара разбавления и испарения углеводородного сырья в двух отдельных ветвях холодильной системы.By means of this scheme it is possible to increase the excess heat available in the cooling water circuit to a temperature level that is high enough to generate dilution steam and evaporate the hydrocarbon feedstock in two separate branches of the refrigeration system.

Схема на Фиг. 13 аналогична схеме на Фиг. 12, за исключением того, что разделение между двумя ветвями происходит ниже по потоку от компрессора 176 от среднего до высокого давления, и что компрессор 183 от среднего до сверхвысокого давления заменен на компрессор 183 от высокого до сверхвысокого давления таким образом, что компрессоры в ветвях 1010 и 1011 имеют последовательное соединение вместо параллельного.The circuit in Fig. 13 is similar to the circuit in Fig. 12, except that the split between the two branches occurs downstream of the medium to high pressure compressor 176, and that the medium to ultra-high pressure compressor 183 is replaced by the high to ultra-high pressure compressor 183 such that the compressors in branches 1010 and 1011 are connected in series instead of in parallel.

Используемые в настоящем документе формы единственного числа также подразумевают включение множественных форм, например термин «крекинг-печь» включает в себя термин «крекинг-печи»; термин «горелка» включает в себя термин «множество горелок» и т.д., если иное не следует явно из контекста. Термин «или» включает в себя любые и все комбинации одного или более связанных перечисленных элементов, если иное не следует явно из контекста (например, если используется конструкция «или..., или»). Следует понимать, что термины «содержит» и «содержащий» указывают на наличие указанных элементов, но не исключают наличия или добавления одного или более других элементов. Кроме того, следует понимать, что, когда конкретная стадия способа называется следующей после другой стадии, она может непосредственно следовать за упомянутой другой стадией, или перед выполнением конкретной стадии может быть выполнена одна или более промежуточных стадий, если не указано иное. Аналогичным образом следует понимать, что при описании соединения между структурами или компонентами это соединение может быть установлено непосредственно или через промежуточные структуры или компоненты, если не указано иное.As used herein, the singular forms are also intended to include the plural forms, for example, the term "cracking furnace" includes the term "cracking furnaces"; the term "burner" includes the term "a plurality of burners", etc., unless the context clearly indicates otherwise. The term "or" includes any and all combinations of one or more related listed elements, unless the context clearly indicates otherwise (e.g., when using the construction "either..., or"). It should be understood that the terms "comprises" and "comprising" indicate the presence of the listed elements, but do not exclude the presence or addition of one or more other elements. Furthermore, it should be understood that when a particular step of a process is said to be subsequent to another step, it may immediately follow said other step, or one or more intermediate steps may be performed before the particular step is performed, unless otherwise indicated. Similarly, it should be understood that when describing a connection between structures or components, this connection may be established directly or through intermediate structures or components, unless otherwise specified.

В контексте настоящей заявки термин «примерно» включает в себя, в частности, отклонение 10% или менее от указанного значения, более конкретно 5%, еще более конкретно 3% или менее.In the context of the present application, the term “about” includes, in particular, a deviation of 10% or less from the stated value, more particularly 5%, even more particularly 3% or less.

Термин «(по меньшей мере) по существу» или «(по меньшей мере) существенный (существенно)» в настоящем документе, как правило, используется для указания на общий характер или функцию описываемого элемента. В отношении количественного признака этот термин, в частности, используется для указания на то, что он составляет по меньшей мере 75%, более конкретно 90% или более, еще более конкретно 95% или более от максимального значения для данного признака. Термин «по существу не содержит», как правило, используется в настоящем документе для указания на отсутствие вещества (концентрация ниже предела обнаружения, достижимого с помощью технологии анализа, которая является доступной по состоянию на действительную дату подачи заявки) или присутствует в таком низком количестве, которое не оказывает существенного влияния на свойство продукта, который по существу не содержит упомянутого вещества.The term "(at least) substantially" or "(at least) substantially" is generally used herein to indicate the general nature or function of the element being described. In relation to a quantitative feature, the term is particularly used to indicate that it constitutes at least 75%, more particularly 90% or more, even more particularly 95% or more of the maximum value for that feature. The term "substantially free" is generally used herein to indicate that the substance is absent (at a concentration below the detection limit achievable by the analytical technology that is available as of the effective filing date of the application) or is present in such a low amount that it does not significantly affect the property of the product, which is essentially free of the said substance.

Термин «пар высокого давления» (пар ВД) хорошо известен в данной области. Как правило, давление пара ВД обычно составляет по меньшей мере примерно 40 бар изб., например 80 бар изб. или более, например от примерно 100 бар изб. до примерно 130 бар изб., в частности 100 125 бар изб.The term "high pressure steam" (HP steam) is well known in the art. Typically, the pressure of HP steam is typically at least about 40 barg, such as 80 barg, or more, such as from about 100 barg to about 130 barg, in particular 100-125 barg.

Термин «пар среднего давления» (пар СД) относится к пару, имеющему верхний предел давления 40 бар изб. Используемый в настоящем документе термин «СД» обычно находится в диапазоне давлений от примерно 6 до примерно 20 бар абс, более конкретно в диапазоне 7 13 бар абс.The term "medium pressure steam" (MP steam) refers to steam having an upper pressure limit of 40 barg. As used herein, the term "MP" is typically in the pressure range of about 6 to about 20 bara, more particularly in the range of 7 to 13 bara.

Термин «пар низкого давления» относится к пару, имеющему давление ниже давления пара СД.The term "low pressure steam" refers to steam having a pressure below the MP steam pressure.

Настоящее изобретение более полно описано в настоящем документе со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны варианты осуществления настоящего изобретения. Для ясности абсолютные и относительные размеры систем, компонентов, слоев и областей на чертежах могут быть увеличены. Варианты осуществления могут быть описаны со ссылкой на схематические иллюстрации и/или иллюстрации в разрезе, возможно, идеализированных вариантов осуществления и промежуточных структур настоящего изобретения. В описании и на чертежах одинаковые номера относятся к одинаковым элементам. Термины относительного пространственного положения, а также их производные следует понимать как относящиеся к пространственной ориентации согласно соответствующему описанию или иллюстрации на чертеже. Эти термины относительного пространственного положения предназначены для удобства описания и не подразумевают конструирования или эксплуатации системы с конкретной пространственной ориентацией, если не указано иное. Для ясности и краткости описания в настоящем документе признаки описаны в составе одного и того же или отдельных вариантов осуществления, однако следует понимать, что объем изобретения может включать в себя варианты осуществления, имеющие комбинации всех или некоторых из описанных признаков.The present invention is described more fully herein with reference to the accompanying drawings, which show embodiments of the present invention. For clarity, the absolute and relative sizes of systems, components, layers and regions in the drawings may be exaggerated. Embodiments may be described with reference to schematic illustrations and/or sectional illustrations of possibly idealized embodiments and intermediate structures of the present invention. In the description and in the drawings, like numerals refer to like elements. Relative spatial position terms, as well as their derivatives, should be understood as referring to a spatial orientation according to the corresponding description or illustration in the drawing. These relative spatial position terms are intended for convenience of description and do not imply construction or operation of the system with a particular spatial orientation, unless otherwise specified. For clarity and brevity of the description, herein features are described as part of the same or separate embodiments, however, it should be understood that the scope of the invention may include embodiments having combinations of all or some of the described features.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Настоящее изобретение будет проиллюстрировано ниже в соответствии со следующими не имеющими ограничительного характера примерами. Для демонстрации возможностей применения настоящего изобретения был подготовлен ряд примеров для установки крекинга газообразного сырья: сравнительный пример 1 с традиционной блок-схемой, как показано на Фиг. 1, для использования в качестве базового варианта для сравнений; пример 2 с блок-схемой, содержащей колонну первичного фракционирования и увлажнитель/сатуратор, как показано на Фиг. 6; пример 3 с блок-схемой, содержащей увлажнитель/сатуратор низкого давления и компрессор разбавленного сырья, как показано на Фиг. 7; и пример 4 с блок-схемой, как показано на Фиг. 8, содержащий тепловой насос, как показано на Фиг. 9. В качестве базового варианта была выбрана установка крекинга этана мощностью 1500 килотонн в год (тыс.т/г). Неконвертированный этан и пропан возвращают обратно в секцию печи в качестве рециркуляционного газа и смешивают со свежим газообразным сырьем. Это комбинированное сырье обрабатывают в крекинг-печах для всех примеров.The present invention will be illustrated below with reference to the following non-limiting examples. In order to demonstrate the applicability of the present invention, a number of examples were prepared for a gaseous feedstock cracking unit: Comparative Example 1 with a conventional block diagram as shown in Fig. 1 to be used as a base case for comparisons; Example 2 with a block diagram comprising a primary fractionator and a humidifier/saturator as shown in Fig. 6; Example 3 with a block diagram comprising a low-pressure humidifier/saturator and a dilute feed compressor as shown in Fig. 7; and Example 4 with a block diagram as shown in Fig. 8 containing a heat pump as shown in Fig. 9. An ethane cracking unit with a capacity of 1500 kilotonnes per year (kt/y) was selected as the base case. Unconverted ethane and propane are returned to the furnace section as recycle gas and mixed with fresh feed gas. This combined feed is processed in cracking furnaces for all examples.

Пример 1, базовый вариант для сравнений, перерабатывает 359,8 т/ч газообразного сырья, 233,5 т/ч свежего этанового сырья и 126,3 т/ч рециркуляционного газа, преимущественно рециркуляционного этана. Это сырье подают при 20°С и нагревают до 55°С в подогревателе 30 углеводородного сырья. В конвекционной секции печи сырье дополнительно нагревают до 225°С в подогревателе 31 углеводородного сырья. Для разбавления сырья добавляют пар разбавления с температурой 180°С.Разбавленное сырье нагревают до 703°С в перегревателе 33 разбавленного паром углеводородного сырья. При давлении 4 бар абс. разбавленный газ подают через критические расходомеры Вентури в большое количество параллельных радиантных змеевиков в крекинг-печи - внутренней топочной камеры 34 топливной огневой печи реактора пиролиза, где газ нагревается до 855°С. Давление на выходе реактора составляет 1,8 бар абс. В ходе этого процесса сырье конвертируется в продукты. Конверсия не останавливается на выходе из реактора, а продолжается в канале, ведущем в закалочно-испарительный аппарат 35, и в самом закалочно-испарительном аппарате. В канале, ведущем от змеевиков к закалочно-испарительному аппарату, происходит падение температуры до 840°С в связи с протеканием эндотермической реакции. В закалочно-испарительном аппарате продукт 4 реактора пиролиза (также называемый продуктом крекинга) охлаждают до 350°С, при этом генерируется пар высокого давления. Затем продукт реактора дополнительно охлаждают до 180°С во вторичном закалочно-испарительном аппарате 36, что сопровождается нагреванием питательной воды для котла. Продукт реактора дополнительно охлаждают в колонне 60 охлаждающей воды до 30°С с получением газообразного продукта 9 крекинга. Во время этого процесса пар разбавления конденсируется вместе с небольшим количеством бензина 8. Смесь бензина / кислой воды разделяют в водно-бензиновом сепараторе при 80°С.Кислую воду 20 закачивают в отпарную колонну 70 кислой воды, где ее отпаривают для удаления растворенных кислых газов 22 при давлении 1,7 бар абс. Очищенную технологическую воду 23 перекачивают в коллектор 80 пара разбавления, где из конденсированного пара СД при давлении 6 бар абс. и температуре 160°С генерируется пар 24 разбавления. Пар разбавления перегревают до 180°С в перегревателе 83 при помощи перегретого пара С Д. Перегретый пар разбавления направляют в печь для разбавления газообразного сырья 1. Количество сгенерированного пара разбавления составляет 125,9 т/ч. Это означает, что соотношение разбавления пара составляет 0,35 (125,9 т/ч / 359,8 т/ч сырья). Кроме того, генерируется 12,5 т/ч пара 21 для отпарки кислой воды, предназначенного для отпаривания кислой воды.Example 1, the base case for comparisons, processes 359.8 t/h of gaseous feedstock, 233.5 t/h of fresh ethane feedstock and 126.3 t/h of recycle gas, mainly recycle ethane. This feedstock is fed at 20°C and heated to 55°C in hydrocarbon feedstock preheater 30. In the convection section of the furnace, the feedstock is further heated to 225°C in hydrocarbon feedstock preheater 31. Dilution steam with a temperature of 180°C is added to dilute the feedstock. The diluted feedstock is heated to 703°C in hydrocarbon feedstock dilute steam superheater 33. At a pressure of 4 bar abs. The diluted gas is fed through critical Venturi flowmeters into a large number of parallel radiant coils in the cracking furnace - the internal combustion chamber 34 of the fuel-fired furnace of the pyrolysis reactor, where the gas is heated to 855 °C. The pressure at the outlet of the reactor is 1.8 bar abs. During this process, the feedstock is converted into products. The conversion does not stop at the outlet of the reactor, but continues in the channel leading to the quenching and evaporation apparatus 35, and in the quenching and evaporation apparatus itself. In the channel leading from the coils to the quenching and evaporation apparatus, the temperature drops to 840 °C due to the endothermic reaction. In the quenching and evaporation apparatus, the product 4 of the pyrolysis reactor (also called the cracking product) is cooled to 350 °C, whereby high-pressure steam is generated. The reactor product is then further cooled to 180°C in a secondary quench and evaporator 36, which is accompanied by heating of the boiler feedwater. The reactor product is further cooled in a cooling water column 60 to 30°C to produce a gaseous cracking product 9. During this process, the dilution steam is condensed together with a small amount of gasoline 8. The gasoline/sour water mixture is separated in a water-gasoline separator at 80°C. The sour water 20 is pumped to a sour water stripper 70, where it is stripped to remove dissolved acid gases 22 at a pressure of 1.7 bar abs. The purified process water 23 is pumped to a dilution steam collector 80, where dilution steam 24 is generated from the condensed MP steam at a pressure of 6 bar abs. and a temperature of 160°C. The dilution steam is superheated to 180°C in the superheater 83 using superheated steam C D. The superheated dilution steam is sent to the feedstock dilution furnace 1. The amount of dilution steam generated is 125.9 t/h. This means that the steam dilution ratio is 0.35 (125.9 t/h / 359.8 t/h feedstock). In addition, 12.5 t/h of steam 21 for stripping sour water is generated, which is intended for stripping sour water.

В примере 2 используется такое же газообразное сырье с расходом 359,8 т/ч. Это сырье подают при температуре 20°С в нижнюю часть сатуратора 150, работающего при давлении 6 бар абс. В сатураторе газ вводят в контакт с циркуляционной водой сатуратора с температурой 140°С, поступающей в верхнюю часть сатуратора. Такая температура может быть практически возможна при нагревании циркуляционной воды 151 сатуратора с помощью закалочного масла с температурой 150°С и охлаждающей воды с температурой 77°С.Часть технологической воды, 103 т/ч, смешивают с циркуляционной водой сатуратора. Это количество воды используют в качестве подпитки для компенсации количества воды, выпаренной в сатураторе. Остальную часть технологической воды направляют в коллектор 80 пара разбавления с электрическим котлом 80 для генерирования 22,8 т/ч пара разбавления, генерируемого при давлении 6 бар абс. и температуре 160°С, для увеличения общего количества пара разбавления до 125,9 т/ч, при этом соответствующее соотношение разбавления пара составляет 0,35 (125,9 т/ч / 359,8 т/ч сырья). Кроме того, генерируется 12,5 т/ч пара 21 для отпарки кислой воды, предназначенного для отпаривания кислой воды.Example 2 uses the same gaseous feedstock with a flow rate of 359.8 t/h. This feedstock is fed at a temperature of 20°C into the lower part of a saturator 150 operating at a pressure of 6 bar abs. In the saturator, the gas is brought into contact with the saturator circulating water with a temperature of 140°C, which is fed into the upper part of the saturator. Such a temperature can be practically achieved by heating the saturator circulating water 151 with quenching oil with a temperature of 150°C and cooling water with a temperature of 77°C. Part of the process water, 103 t/h, is mixed with the saturator circulating water. This amount of water is used as make-up to compensate for the amount of water evaporated in the saturator. The remaining part of the process water is sent to the dilution steam collector 80 with an electric boiler 80 for generating 22.8 t/h of dilution steam generated at a pressure of 6 bar abs. and a temperature of 160°C, to increase the total amount of dilution steam to 125.9 t/h, whereby the corresponding steam dilution ratio is 0.35 (125.9 t/h / 359.8 t/h of feedstock). In addition, 12.5 t/h of steam 21 for stripping sour water are generated, intended for stripping sour water.

Этан 3, разбавленный насыщенным паром, направляют при температуре 123°С в теплообменник 90 типа «сырье/продукт» в секции 1001 крекинг-печи с электрическим приводом, где он нагревается до 703°С, после чего он поступает в реактор 91 пиролиза с электрическим приводом. В реакторе пиролиза разбавленное сырье нагревают до 855°С.Давление на выходе реактора составляет 1,8 бар абс. В канале, ведущем от реактора к теплообменнику типа «сырье/продукт», происходит падение температуры до 840°С в связи с протеканием эндотермической реакции. В теплообменнике типа «сырье/продукт» продукт 4 реактора пиролиза (также называемый продуктом крекинга) охлаждают до 330°С при помощи разбавленного углеводородного сырья 3. Продукт дополнительно охлаждают в патрубке 37 закалочного масла до 170°С и в колонне 50 первичного фракционирования до 120°С при помощи циркулирующего закалочного масла 54. Небольшое количество жидкого дистиллятного топлива 6 конденсируется в колонне первичного фракционирования. Рабочая температура нижней части колонны первичного фракционирования составляет 150°С, что позволяет генерировать поток закалочного масла с температурой 150°С. Это закалочное масло охлаждают до 110°С, чтобы контролировать температуру верхней части колонны первичного фракционирования на уровне 120°С. Это закалочное масло полностью используют для нагрева циркуляционной воды 151 сатуратора до 140°С, как уже упоминалось выше, с использованием охладителя 55 контура закалочного масла (посредством нагревателя 153 водяного контура сатуратора на теплоте от закалочного масла).Ethane 3 diluted with saturated steam is fed at 123°C to the feed/product heat exchanger 90 in section 1001 of the electric cracking furnace where it is heated to 703°C before entering the electric pyrolysis reactor 91. In the pyrolysis reactor the diluted feed is heated to 855°C. The pressure at the reactor outlet is 1.8 bar abs. In the channel leading from the reactor to the feed/product heat exchanger the temperature drops to 840°C due to the endothermic reaction. In the feed/product heat exchanger, the product 4 of the pyrolysis reactor (also called the cracker product) is cooled to 330°C using dilute hydrocarbon feedstock 3. The product is further cooled in the quench oil pipe 37 to 170°C and in the primary fractionation column 50 to 120°C using circulating quench oil 54. A small amount of liquid distillate fuel 6 is condensed in the primary fractionation column. The operating temperature of the lower part of the primary fractionation column is 150°C, which makes it possible to generate a quench oil stream with a temperature of 150°C. This quench oil is cooled to 110°C in order to control the temperature of the upper part of the primary fractionation column at 120°C. This quenching oil is completely used for heating the circulating water 151 of the saturator to 140°C, as already mentioned above, using the cooler 55 of the quenching oil circuit (by means of the heater 153 of the water circuit of the saturator using the heat from the quenching oil).

Наконец, продукт охлаждают в колонне 60 охлаждающей воды до 30°С с использованием циркуляционной охлаждающей воды 64 и 66 с получением газообразного продукта 9 крекинга. Рабочая температура колонны составляет 77°С, немного ниже точки росы. Холодильник 65 нижнего контура охлаждающей воды (через нагреватель 152 водяного контура сатуратора с охлаждающей водой) используют для нагрева циркуляционной воды 151 сатуратора до 72°С перед ее поступлением в нагреватель 153 водяного контура сатуратора на теплоте от закалочного масла.Finally, the product is cooled in the cooling water column 60 to 30°C using the circulating cooling water 64 and 66 to obtain the gaseous cracking product 9. The operating temperature of the column is 77°C, slightly below the dew point. The lower cooling water circuit cooler 65 (via the saturator water circuit heater 152 with cooling water) is used to heat the saturator circulating water 151 to 72°C before it enters the saturator water circuit heater 153 using the heat from the quenching oil.

В колонне охлаждающей воды пар разбавления конденсируется вместе с небольшим количеством бензина 8. Смесь бензина / кислой воды разделяют в водно-бензиновом сепараторе при 80°С.Кислую воду 20 закачивают в отпарную колонну 70 кислой воды, где ее отпаривают для удаления растворенных кислых газов 22 при давлении 1,7 бар абс. Очищенную технологическую воду закачивают в сатуратор 150 и коллектор 80 пара разбавления.In the cooling water column, the dilution steam is condensed together with a small amount of gasoline 8. The gasoline/sour water mixture is separated in a water-gasoline separator at 80°C. The sour water 20 is pumped to the sour water stripper 70, where it is stripped to remove dissolved acid gases 22 at a pressure of 1.7 bar abs. The purified process water is pumped to the saturator 150 and the dilution steam collector 80.

В примере 3 используется такое же газообразное сырье с расходом 359,8 т/ч. Это сырье подают при температуре 20°С в нижнюю часть сатуратора 150. В отличие от предыдущего примера, рабочее давление этой колонны составляет не 6 бар абс, а 1,1 бар абс. В сатураторе газ вводят в контакт с циркуляционной водой сатуратора с температурой 75°С, поступающей в верхнюю часть сатуратора. Такая температура может быть практически возможна при нагревании циркуляционной воды 151 сатуратора при помощи охлаждающей воды с температурой 80°С.Example 3 uses the same gaseous feedstock with a flow rate of 359.8 t/h. This feedstock is fed at a temperature of 20°C into the lower part of saturator 150. Unlike the previous example, the working pressure of this column is not 6 bar abs, but 1.1 bar abs. In the saturator, the gas is brought into contact with the saturator circulating water with a temperature of 75°C, which enters the upper part of the saturator. Such a temperature can be practically possible by heating the saturator circulating water 151 with cooling water with a temperature of 80°C.

Часть технологической воды, 125,9 т/ч, смешивают с циркуляционной водой сатуратора. Это количество воды используют в качестве подпитки для компенсации количества воды, выпаренной в сатураторе. Это соответствует соотношению разбавления пара, равному 0,35 (125,9 т/ч / 359,8 т/ч сырья). Остальную часть технологической воды направляют в коллектор 80 пара разбавления с электрическим котлом 80 для генерирования 12,5 т/ч пара для отпарки кислой воды.Part of the process water, 125.9 t/h, is mixed with the saturator circulation water. This amount of water is used as make-up to compensate for the amount of water evaporated in the saturator. This corresponds to a steam dilution ratio of 0.35 (125.9 t/h / 359.8 t/h of feedstock). The remaining part of the process water is sent to the dilution steam collector 80 with an electric boiler 80 to generate 12.5 t/h of steam for stripping the sour water.

Разбавленный паром этан 3 сжимают до давления 6 бар абс. в компрессоре 154 насыщенного газообразного сырья, повышая температуру от 74°С до 214°С.Сжатый газ направляют в теплообменник 90 типа «сырье/продукт» в секции 1001 крекинг-печи с электрическим приводом, где он нагревается до 703°С, после чего он поступает в реактор 91 пиролиза с электрическим приводом. В реакторе пиролиза разбавленное сырье нагревают до 855°С. Давление на выходе реактора составляет 1,8 бар абс. В канале, ведущем от реактора к теплообменнику типа «сырье/продукт», происходит падение температуры до 840°С в связи с протеканием эндотермической реакции. В теплообменнике типа «сырье/продукт» продукт 4 реактора пиролиза (также называемый продуктом крекинга) охлаждают до 400°С при помощи разбавленного углеводородного сырья 3. Продукт дополнительно охлаждают в колонне 60 охлаждающей воды до 30°С с использованием циркуляционной охлаждающей воды 64 и 66 с получением газообразного продукта 9 крекинга. Рабочая температура колонны составляет 80°С.Холодильник 65 нижнего контура охлаждающей воды (через нагреватель 152 водяного контура сатуратора с охлаждающей водой) используют для нагрева циркуляционной воды 151 сатуратора до 75°С.Ethane 3 diluted with steam is compressed to a pressure of 6 bar abs. in a saturated gaseous feedstock compressor 154, increasing the temperature from 74°C to 214°C. The compressed gas is sent to a feedstock/product heat exchanger 90 in an electrically driven cracking furnace section 1001, where it is heated to 703°C, after which it enters an electrically driven pyrolysis reactor 91. In the pyrolysis reactor, the diluted feedstock is heated to 855°C. The pressure at the reactor outlet is 1.8 bar abs. In the channel leading from the reactor to the feedstock/product heat exchanger, the temperature drops to 840°C due to the endothermic reaction. In the feedstock/product heat exchanger, the product 4 of the pyrolysis reactor (also called the cracking product) is cooled to 400°C using the diluted hydrocarbon feedstock 3. The product is further cooled in the cooling water column 60 to 30°C using the circulating cooling water 64 and 66 to obtain the gaseous cracking product 9. The operating temperature of the column is 80°C. The cooler 65 of the lower cooling water circuit (via the heater 152 of the water circuit of the saturator with cooling water) is used to heat the circulating water 151 of the saturator to 75°C.

В колонне охлаждающей воды пар разбавления конденсируется вместе с небольшим количеством бензина 8. Смесь бензина / кислой воды разделяют в водно-бензиновом сепараторе при 80°С. Кислую воду 20 закачивают в отпарную колонну 70 кислой воды, где ее отпаривают для удаления растворенных кислых газов 22 при давлении 1,7 бар абс. Очищенную технологическую воду закачивают в сатуратор 150 и коллектор 80 пара разбавления.In the cooling water column, the dilution steam is condensed together with a small amount of gasoline 8. The gasoline/sour water mixture is separated in a water-gasoline separator at 80°C. The sour water 20 is pumped to the sour water stripper 70, where it is stripped to remove dissolved acid gases 22 at a pressure of 1.7 bar abs. The purified process water is pumped to the saturator 150 and the dilution steam collector 80.

В примере 4 используется такое же газообразное сырье с расходом 359,8 т/ч, как и в других случаях. Это сырье подают при 20°С и нагревают до 75°С в подогревателе 30 углеводородного сырья. Для разбавления сырья добавляют пар разбавления с температурой 200°С.Разбавленное сырье направляют в теплообменник 90 типа «сырье/продукт» в секции 1001 крекинг-печи с электрическим приводом и нагревают до 703°С, после чего он поступает в реактор 91 пиролиза с электрическим приводом. В реакторе пиролиза разбавленное сырье нагревают до 855°С.Давление на выходе реактора составляет 1,8 бар абс.В канале, ведущем от реактора к теплообменнику типа «сырье/продукт», происходит падение температуры до 840°С в связи с протеканием эндотермической реакции. В теплообменнике типа «сырье/продукт» продукт 4 реактора пиролиза (также называемый продуктом крекинга) охлаждают до 316°С при помощи разбавленного углеводородного сырья 3. Продукт дополнительно охлаждают в колонне 60 охлаждающей воды до 30°С с использованием циркуляционной охлаждающей воды 64 и 66 с получением газообразного продукта 9 крекинга. Рабочая температура колонны составляет 80°С.Холодильник 65 нижнего контура охлаждающей воды (через нагреватель 152 водяного контура сатуратора с охлаждающей водой) используют для нагрева циркуляционной воды 151 сатуратора до 75°С.In Example 4, the same gaseous feedstock with a flow rate of 359.8 t/h is used as in the other cases. This feedstock is fed at 20°C and heated to 75°C in the hydrocarbon feedstock heater 30. Dilution steam with a temperature of 200°C is added to dilute the feedstock. The diluted feedstock is fed to the feedstock/product heat exchanger 90 in the electric cracking furnace section 1001 and heated to 703°C, after which it enters the electric pyrolysis reactor 91. In the pyrolysis reactor, the diluted feedstock is heated to 855°C. The pressure at the reactor outlet is 1.8 bar abs. In the channel leading from the reactor to the feedstock/product heat exchanger, the temperature drops to 840°C due to the endothermic reaction. In the feedstock/product heat exchanger, the product 4 of the pyrolysis reactor (also called the cracking product) is cooled to 316°C using the diluted hydrocarbon feedstock 3. The product is further cooled in the cooling water column 60 to 30°C using the circulating cooling water 64 and 66 to obtain the gaseous cracking product 9. The operating temperature of the column is 80°C. The cooler 65 of the lower cooling water circuit (via the heater 152 of the water circuit of the saturator with cooling water) is used to heat the circulating water 151 of the saturator to 75°C.

В колонне охлаждающей воды пар разбавления конденсируется вместе с небольшим количеством бензина 8. Смесь бензина / кислой воды разделяют в водно-бензиновом сепараторе при 80°С.Кислую воду 20 закачивают в отпарную колонну 70 кислой воды, где ее отпаривают для удаления растворенных кислых газов 22 при давлении 1,7 бар абс. Очищенную технологическую воду закачивают в коллектор 80 пара разбавления с генератором 86 пара разбавления с использованием конденсирующегося хладагента для генерирования 125,9 т/ч пара разбавления, генерируемого при давлении 6 бар абс. и температуре 160°С, необходимых для обеспечения соотношения пара разбавления, соответствующего значению 0,35 (125,9 т/ч / 359,8 т/ч сырья). Кроме того, генерируется 12,5 т/ч пара 21 для отпарки кислой воды, предназначенного для отпаривания кислой воды. Пар разбавления перегревают в перегревателе 87 пара разбавления с использованием перегретого хладагента.In the cooling water column the dilution steam is condensed together with a small quantity of gasoline 8. The gasoline/sour water mixture is separated in a water/gasoline separator at 80°C. The sour water 20 is pumped to a sour water stripper 70 where it is stripped to remove dissolved acid gases 22 at a pressure of 1.7 bar abs. The purified process water is pumped to a dilution steam header 80 with a dilution steam generator 86 using a condensable refrigerant to generate 125.9 t/h of dilution steam generated at a pressure of 6 bar abs. and a temperature of 160°C, necessary to ensure a dilution steam ratio corresponding to the value of 0.35 (125.9 t/h / 359.8 t/h of feed). In addition, 12.5 t/h of steam 21 for stripping sour water is generated, intended for stripping sour water. The dilution steam is superheated in the dilution steam superheater 87 using superheated refrigerant.

Используя испарители 171, 174 хладагента низкого и среднего давления, с помощью двух охладителей 65 нижнего контура охлаждающей воды генерируют пар хладагента при температуре 62,5°С и 70°С соответственно. С помощью одного из охладителей охлаждающую воду охлаждают от 80°С до 75°С, а с помощью другого - дополнительно до 67°С.Используя компрессоры 172, 176 от низкого до среднего давления и от среднего до высокого давления соответственно, генерируют перегретый пар хладагента высокого давления с температурой 216°С. Его используют для перегрева пара разбавления в перегревателе 87 пара разбавления (посредством охладителя 177 хладагента высокого давления) и для генерации самого пара разбавления в генераторе 86 пара разбавления с использованием конденсирующегося хладагента (посредством конденсатора 178 хладагента высокого давления).Using the evaporators 171, 174 of the low and medium pressure refrigerant, with the help of two coolers 65 of the lower circuit of the cooling water, a refrigerant vapor is generated at a temperature of 62.5 °C and 70 °C, respectively. With the help of one of the coolers, the cooling water is cooled from 80 °C to 75 °C, and with the help of the other one - additionally to 67 °C. Using the compressors 172, 176 from low to medium pressure and from medium to high pressure, respectively, a superheated vapor of the high pressure refrigerant with a temperature of 216 °C is generated. It is used for superheating the dilution vapor in the superheater 87 of the dilution vapor (by means of the cooler 177 of the high pressure refrigerant) and for generating the dilution vapor itself in the generator 86 of the dilution vapor using the condensing refrigerant (by means of the condenser 178 of the high pressure refrigerant).

В таблице 1 приведен обзор функций для различных примеров, а также мощность соответствующих компрессоров.Table 1 provides an overview of the functions for the various examples, as well as the power of the corresponding compressors.

В таблице 2 показана потребность в электроэнергии для различных примеров и потенциальное снижение избыточной мощности, как определено выше, при сравнении потребности в электроэнергии для разбавления сырья с потребностью в электроэнергии для генерации пара разбавления традиционным способом, как было рассчитано для примера 1, а именно 90,3 МВт в отсутствие пара СД. Блок-схема на Фиг. 6 (пример 2) обладает самым высоким потенциалом снижения потребления электроэнергии - на 73%. Блок-схема на Фиг. 7 (пример 3) обладает потенциалом снижения потребления электроэнергии, равным 45%. Блок-схеме на Фиг. 8 и 9 (пример 4) соответствует промежуточный показатель - 60%.Table 2 shows the power requirements for the various examples and the potential reduction in excess power as defined above, when comparing the power requirements for feedstock dilution with the power requirements for conventional dilution steam generation as calculated for example 1, namely 90.3 MW in the absence of MP steam. The flow chart in Fig. 6 (example 2) has the highest potential for reducing power consumption, by 73%. The flow chart in Fig. 7 (example 3) has a potential for reducing power consumption of 45%. The flow charts in Figs. 8 and 9 (example 4) correspond to an intermediate value of 60%.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ НА ФИГУРАХSYMBOLS ON FIGURES

1. Углеводородное сырье (газообразное)1. Hydrocarbon feedstock (gaseous)

2. Углеводородное сырье (жидкое)2. Hydrocarbon feedstock (liquid)

3. Разбавленное паром углеводородное сырье3. Hydrocarbon feedstock diluted with steam

4. Продукт реактора пиролиза (также называемый продуктом крекинга)4. Pyrolysis reactor product (also called cracking product)

5. Совокупный продукт дистиллятного топлива5. Total product of distillate fuel

6. Продукт тяжелого дистиллятного топлива6. Heavy distillate fuel product

7. Продукт легкого дистиллятного топлива7. Light distillate fuel product

8. Тяжелый пиролизный бензин8. Heavy pyrolysis gasoline

9. Газообразный продукт крекинга (выходящий из горячей секции, охлажденный/промытый)9. Gaseous cracking product (exiting the hot section, cooled/washed)

10. Закалочное масло10. Quenching oil

11. Средняя нефтяная фракция11. Middle oil fraction

12. Обратный поток средней нефтяной фракции12. Reverse flow of middle oil fraction

13. Обратный поток бензина13. Reverse flow of gasoline

14. Охлаждающая вода14. Cooling water

20. Кислая вода20. Sour water

21. Пар для отпарки21. Steam for stripping

22. Кислые газы22. Acid gases

23. Технологическая вода23. Technological water

24. Пар разбавления24. Dilution steam

25. Подпитка системы пара разбавления25. Make-up of the dilution steam system

26. Продувка26. Blowing

27. Поток закалочного масла в патрубок закалочного масла27. Quenching oil flow into the quenching oil pipe

28. Поток средней нефтяной фракции в патрубок для закалочного масла28. Flow of medium oil fraction into the quenching oil pipe

30. Подогреватель углеводородного сырья, внешний по отношению к печи30. Hydrocarbon feedstock heater external to the furnace

31. Подогреватель углеводородного сырья в конвекционной секции печи31. Heater of hydrocarbon raw materials in the convection section of the furnace

32. Испаритель углеводородного сырья в конвекционной секции печи32. Evaporator of hydrocarbon raw materials in the convection section of the furnace

33. Перегреватель разбавленного паром углеводородного сырья в конвекционной секции печи33. Superheater of hydrocarbon feedstock diluted with steam in the convection section of the furnace

34. Внутренняя топочная камера топливной огневой печи реактора пиролиза34. Internal combustion chamber of the fuel combustion furnace of the pyrolysis reactor

35. Закалочно-испарительный аппарат, генерирующий пар высокого давления35. Quenching and evaporation apparatus generating high-pressure steam

36. Вторичный закалочно-испарительный аппарат36. Secondary quenching and evaporation apparatus

37. Патрубок закалочного масла37. Quenching oil pipe

43. Подогреватель углеводородного сырья с использованием средней нефтяной фракции43. Heater of hydrocarbon feedstock using medium oil fraction

44. Частичный испаритель углеводородного сырья с использованием средней нефтяной фракции44. Partial evaporator of hydrocarbon feedstock using a medium oil fraction

45. Коллектор углеводородного сырья45. Hydrocarbon raw material collector

46. Испаритель углеводородного сырья с использованием закалочного масла46. Hydrocarbon feedstock evaporator using quenching oil

47. Перегреватель углеводородного сырья с использованием закалочного масла47. Hydrocarbon feedstock superheater using quenching oil

48. Испаритель углеводородного сырья с использованием конденсирующегося хладагента48. Hydrocarbon feedstock evaporator using condensing refrigerant

49. Перегреватель углеводородного сырья с использованием хладагента49. Superheater of hydrocarbon feedstock using a refrigerant

50. Колонна первичного фракционирования50. Primary fractionation column

51. Секция отмывки колонны первичного фракционирования51. Primary fractionation column washing section

52. Секция средней нефтяной фракции колонны первичного фракционирования52. Middle oil fraction section of the primary fractionation column

53. Секция обратного потока бензина колонны первичного фракционирования53. Section of the gasoline reverse flow of the primary fractionation column

54. Контур охлаждения закалочного масла54. Quenching oil cooling circuit

55. Охладители контура закалочного масла55. Quenching oil circuit coolers

56. Контур охлаждения средней нефтяной фракции56. Cooling circuit of the middle oil fraction

57. Охладители контура средней нефтяной фракции57. Medium oil fraction circuit coolers

60. Колонна охлаждающей воды60. Cooling water column

61. Нижняя секция колонны охлаждающей воды61. Lower section of the cooling water column

62. Верхняя секция колонны охлаждающей воды62. Upper section of cooling water column

63. Водно-бензиновый сепаратор63. Water-gasoline separator

64. Нижний контур охлаждения охлаждающей водой64. Lower cooling circuit with cooling water

65. Охладители нижнего контура охлаждающей воды65. Lower circuit coolers for cooling water

66. Верхний контур охлаждения охлаждающей водой66. Upper cooling circuit with cooling water

67. Охладители верхнего контура охлаждающей воды67. Upper circuit coolers for cooling water

70. Отпарная колонна кислой воды70. Sour water stripping column

80. Коллектор пара разбавления80. Dilution steam collector

81. Генератор пара разбавления с использованием пара СД81. Dilution steam generator using SD steam

82. Генератор пара разбавления с использованием закалочного масла82. Dilution steam generator using quenching oil

83. Перегреватель пара разбавления, внешний по отношению к печи83. Dilution steam superheater external to the furnace

84. Перегреватель пара разбавления в конвекционной секции печи84. Dilution steam superheater in the convection section of the furnace

85. Электрический котел85. Electric boiler

86. Генератор пара разбавления с использованием конденсирующегося хладагента86. Dilution steam generator using condensing refrigerant

87. Перегреватель пара разбавления с использованием хладагента87. Dilution steam superheater using refrigerant

90. Теплообменник типа «сырье/продукт»90. Raw material/product heat exchanger

91. Реактор пиролиза с электрическим приводом91. Electric driven pyrolysis reactor

101. Деминерализованная питательная вода101. Demineralized feed water

102. Пар для отпарки102. Steam for stripping

103. Выпускной канал деаэратора103. Deaerator outlet channel

104. Питательная вода для котла104. Boiler feed water

105. Насыщенный пар высокого давления105. High pressure saturated steam

106. Продувка коллектора пара106. Purging the steam collector

107. Перегретый пар высокого давления107. Superheated high pressure steam

108. Пар среднего давления108. Medium pressure steam

109. Конденсат среднего давления109. Medium pressure condensate

110. Вакуумная конденсация пара110. Vacuum condensation of steam

111. Вакуумный конденсат111. Vacuum condensate

112. Комбинированный конденсат112. Combined condensate

120. Деаэратор120. Deaerator

121. Подогреватель питательной воды для котла121. Boiler feedwater heater

122. Коллектор пара высокого давления122. High pressure steam collector

123. Перегреватель пара высокого давления123. High pressure steam superheater

124. Паровая турбина противодавления для снижения давления от высокого до среднего124. Backpressure steam turbine for reducing pressure from high to medium

125. Конденсационная паровая турбина для снижения давления от среднего до вакуума125. Condensing steam turbine for reducing pressure from medium to vacuum

126. Поверхностный конденсатор конденсационной паровой турбины126. Surface condenser of a condensing steam turbine

150. Сатуратор150. Saturator

151. Контур нагрева воды сатуратора151. Saturator water heating circuit

152. Нагреватель водяного контура сатуратора с охлаждающей водой152. Heater of water circuit of saturator with cooling water

153. Нагреватель водяного контура сатуратора на теплоте от закалочного масла153. Heater of the water circuit of the saturator using heat from the quenching oil

154. Компрессор насыщенного газообразного сырья154. Compressor of saturated gaseous raw materials

170. Коллектор хладагента низкого давления170. Low pressure refrigerant manifold

171. Испаритель хладагента низкого давления171. Low pressure refrigerant evaporator

172. Компрессор хладагента от низкого до среднего давления172. Low to medium pressure refrigerant compressor

173. Коллектор хладагента среднего давления173. Medium pressure refrigerant manifold

174. Испаритель хладагента среднего давления174. Medium pressure refrigerant evaporator

175. Экономайзер хладагента высокого давления175. High pressure refrigerant economizer

176. Компрессор хладагента от среднего до высокого давления176. Medium to high pressure refrigerant compressor

177. Охладитель хладагента высокого давления177. High pressure refrigerant cooler

178. Конденсатор хладагента высокого давления178. High pressure refrigerant condenser

179. Коллектор конденсированного хладагента высокого давления179. High pressure condensed refrigerant collector

180. Клапан сброса давления жидкого хладагента до среднего давления180. Liquid refrigerant pressure relief valve to medium pressure

181. Клапан сброса давления жидкого хладагента до низкого давления181. Liquid refrigerant pressure relief valve to low pressure

182. Экономайзер хладагента сверхвысокого давления182. Ultra-high pressure refrigerant economizer

183. Компрессор хладагента от среднего до сверхвысокого давления183. Medium to ultra-high pressure refrigerant compressor

184. Компрессор хладагента от высокого до сверхвысокого давления184. High to ultra-high pressure refrigerant compressor

185. Охладитель хладагента сверхвысокого давления185. Ultra-high pressure refrigerant cooler

186. Конденсатор хладагента сверхвысокого давления186. Ultra-high pressure refrigerant condenser

187. Коллектор конденсированного хладагента сверхвысокого давления187. Ultra-high pressure condensed refrigerant collector

190. Насыщенный жидкий хладагент среднего давления190. Medium pressure saturated liquid refrigerant

191. Летучий хладагент низкого давления191. Low pressure volatile refrigerant

192. Насыщенный пар хладагента низкого давления192. Low pressure saturated refrigerant vapor

193. Немного перегретый пар хладагента среднего давления193. Slightly superheated medium pressure refrigerant vapor

194. Насыщенный пар хладагента среднего давления194. Saturated medium pressure refrigerant vapor

195а. Немного перегретый пар хладагента среднего давления195a. Slightly superheated medium pressure refrigerant vapor

195b. Насыщенный пар хладагента среднего давления195b. Medium pressure saturated refrigerant vapor

196. Перегретый пар хладагента среднего давления196. Superheated medium pressure refrigerant vapor

197. Перегретый пар хладагента высокого давления197. Superheated high pressure refrigerant vapor

198. Охлажденный пар хладагента высокого давления198. Cooled high pressure refrigerant vapor

199. Конденсированный жидкий хладагент высокого давления199. Condensed high pressure liquid refrigerant

200. Насыщенный жидкий хладагент высокого давления200. High pressure saturated liquid refrigerant

201. Перегретый пар хладагента высокого давления201. Superheated high pressure refrigerant vapor

202. Перегретый пар хладагента высокого давления202. Superheated high pressure refrigerant vapor

203. Охлажденный пар хладагента сверхвысокого давления203. Cooled ultra-high pressure refrigerant vapor

204. Конденсированный жидкий хладагент сверхвысокого давления204. Condensed ultra-high pressure liquid refrigerant

205. Насыщенный жидкий хладагент сверхвысокого давления205. Saturated ultra-high pressure liquid refrigerant

1000. Огневая крекинг-печь1000. Fire cracking furnace

1001. Секция крекинг-печи с электрическим приводом1001. Electric Driven Cracking Furnace Section

1010. Ветвь контура хладагента высокого давления1010. High pressure refrigerant circuit branch

1011. Ветвь контура хладагента сверхвысокого давления1011. Branch of the ultra-high pressure refrigerant circuit

Claims (23)

1. Установка по производству этилена, содержащая:1. An ethylene production plant comprising: реактор (91) пиролиза с электрическим приводом, причем реактор (91) пиролиза с электрическим приводом содержит входной канал для смеси углеводородного сырья и разбавителя и выходной канал для продукта реактора пиролиза, содержащего этилен;an electrically driven pyrolysis reactor (91), wherein the electrically driven pyrolysis reactor (91) comprises an input channel for a mixture of hydrocarbon feedstock and diluent and an output channel for a pyrolysis reactor product containing ethylene; теплообменник (90), выполненный с возможностью переноса тепла от продукта реактора пиролиза к сырью для реактора пиролиза, причем теплообменник (90) содержит входной канал для сырья и выходной канал для сырья, расположенные выше по потоку от реактора пиролиза, и дополнительно входной канал для продукта реактора пиролиза и выходной канал для продукта реактора пиролиза, при этом между выходным каналом для сырья теплообменника и входным каналом для сырья реактора пиролиза имеется канал подачи сырья, и дополнительно между выходным каналом для продукта реактора в реакторе пиролиза и входным каналом для крекинг-газа теплообменника имеется канал подачи сырья; иa heat exchanger (90) configured to transfer heat from the product of the pyrolysis reactor to the feedstock for the pyrolysis reactor, wherein the heat exchanger (90) comprises an input channel for the feedstock and an output channel for the feedstock located upstream of the pyrolysis reactor, and additionally an input channel for the product of the pyrolysis reactor and an output channel for the product of the pyrolysis reactor, wherein between the output channel for the feedstock of the heat exchanger and the input channel for the feedstock of the pyrolysis reactor there is a feedstock feed channel, and additionally between the output channel for the reactor product in the pyrolysis reactor and the input channel for cracking gas of the heat exchanger there is a feedstock feed channel; and секцию охлаждения, выполненную с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора, полученного в реакторе пиролиза, примерно до температуры окружающей среды без генерации пара высокого давления, причем секция охлаждения расположена ниже по потоку от выходного канала для крекинг-газа теплообменника (90) и содержит систему (60) охлаждения, выбранную из группы систем охлаждения охлаждающей водой, выполненных с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора охлаждающей водой, и воздушных охладителей, выполненных с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора воздухом; и систему охлаждения закалочным маслом, выполненную с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора закалочным маслом и расположенную ниже по потоку от выходного канала теплообменника для продукта реактора пиролиза и выше по потоку от системы охлаждения охлаждающей водой или воздушного охладителя.a cooling section configured to further cool the reactor product obtained in the pyrolysis reactor to approximately ambient temperature without generating high-pressure steam, wherein the cooling section is located downstream of the outlet channel for cracking gas of the heat exchanger (90) and comprises a cooling system (60) selected from a group of cooling water cooling systems configured to further cool the reactor product with cooling water and air coolers configured to further cool the reactor product with air; and a quench oil cooling system configured to further cool the reactor product with quench oil and located downstream of the outlet channel of the heat exchanger for the pyrolysis reactor product and upstream of the cooling water cooling system or air cooler. 2. Установка по производству этилена по п. 1, содержащая увлажнитель (150) выше по потоку от входного канала для сырья теплообменника (90), причем увлажнитель выполнен с возможностью увлажнения углеводородного сырья, тем самым обеспечивая образование смеси углеводородов и разбавителя; при этом необязательно установка содержит компрессор, выполненный с возможностью повышения давления увлажненного углеводородного сырья, причем компрессор располагается в канале подачи увлажненного углеводородного сырья между выходным каналом для увлажненного углеводородного сырья увлажнителя (150) и входным каналом для сырья теплообменника (90), выполненного с возможностью переноса тепла от крекинг-газа из реактора пиролиза к сырью для реактора пиролиза.2. An ethylene production plant according to claim 1, comprising a humidifier (150) upstream of the feedstock inlet channel of the heat exchanger (90), wherein the humidifier is configured to humidify the hydrocarbon feedstock, thereby ensuring the formation of a mixture of hydrocarbons and a diluent; wherein the plant optionally comprises a compressor configured to increase the pressure of the humidified hydrocarbon feedstock, wherein the compressor is located in the feed channel of the humidified hydrocarbon feedstock between the outlet channel for the humidified hydrocarbon feedstock of the humidifier (150) and the feedstock inlet channel of the heat exchanger (90), configured to transfer heat from the cracking gas from the pyrolysis reactor to the feedstock for the pyrolysis reactor. 3. Установка по производству этилена по п. 2, дополнительно содержащая секцию охлаждения, выполненную с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора, полученного в реакторе пиролиза, примерно до температуры окружающей среды без генерации пара высокого давления, причем секция охлаждения расположена ниже по потоку от выходного канала для крекинг-газа теплообменника (90);3. An ethylene production plant according to claim 2, further comprising a cooling section configured to further cool the reactor product obtained in the pyrolysis reactor to approximately ambient temperature without generating high-pressure steam, wherein the cooling section is located downstream of the cracking gas outlet channel of the heat exchanger (90); при этом секция охлаждения содержит систему (60) охлаждения, выбранную из группы систем охлаждения охлаждающей водой, выполненных с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора охлаждающей водой, и воздушных охладителей, выполненных с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора воздухом; иwherein the cooling section comprises a cooling system (60) selected from a group of cooling systems with cooling water, configured to additionally cool the reactor product with cooling water, and air coolers, configured to additionally cool the reactor product with air; and при этом секция охлаждения содержит систему охлаждения закалочным маслом, выполненную с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора закалочным маслом, выше по потоку от системы охлаждения охлаждающей водой или воздушного охладителя;wherein the cooling section comprises a quenching oil cooling system configured to additionally cool the reactor product with quenching oil, upstream from the cooling water cooling system or air cooler; причем установка дополнительно содержит теплообменник (153) для переноса тепла от закалочного масла к воде для увлажнения углеводородного сырья в увлажнителе (150), при этом теплообменник содержит канал подачи закалочного масла и канал подачи воды, причем канал подачи закалочного масла имеет входной канал для закалочного масла, который соединен с выходным каналом для закалочного масла системы охлаждения закалочным маслом посредством канала, выполненного с возможностью передачи закалочного масла из системы охлаждения закалочным маслом в упомянутый теплообменник (153) для переноса тепла от закалочного масла к воде, и выходной канал для закалочного масла, соединенный с входным каналом для закалочного масла системы охлаждения закалочным маслом посредством канала рециркуляции закалочного масла, иwherein the apparatus further comprises a heat exchanger (153) for transferring heat from the quenching oil to water for humidifying the hydrocarbon feedstock in the humidifier (150), wherein the heat exchanger comprises a quenching oil supply channel and a water supply channel, wherein the quenching oil supply channel has an inlet channel for the quenching oil, which is connected to an outlet channel for the quenching oil of the quenching oil cooling system by means of a channel configured to transfer the quenching oil from the quenching oil cooling system to said heat exchanger (153) for transferring heat from the quenching oil to water, and an outlet channel for the quenching oil, connected to the inlet channel for the quenching oil of the quenching oil cooling system by means of a quenching oil recirculation channel, and при этом канал подачи воды теплообменника (153) для переноса тепла от закалочного масла к воде имеет входной канал для воды, нагреваемой в упомянутом теплообменнике (153) для переноса тепла от закалочного масла к воде, и выходной канал для воды, соединенный с входным каналом для воды увлажнителя (150).wherein the water supply channel of the heat exchanger (153) for transferring heat from the quenching oil to the water has an input channel for water heated in the said heat exchanger (153) for transferring heat from the quenching oil to the water, and an output channel for water connected to the input channel for water of the humidifier (150). 4. Установка по производству этилена по любому из предшествующих пунктов, содержащая генератор пара разбавления, содержащий систему теплового насоса, выполненную с возможностью генерирования пара разбавления; при этом необязательно система теплового насоса имеет множество источников тепла, множество поглотителей тепла или и то и другое; причем дополнительно необязательно установка содержит теплообменник (30, 43) для предварительного нагрева углеводородного сырья выше по потоку от входного канала для сырья теплообменника (90) выше по потоку от реактора (91) пиролиза, причем теплообменник выполнен с возможностью приема тепла от одного или более из охлаждающей воды, закалочного масла и средней нефтяной фракции, используемых для охлаждения продукта реактора пиролиза.4. An ethylene production plant according to any one of the preceding claims, comprising a dilution steam generator comprising a heat pump system configured to generate the dilution steam; optionally, the heat pump system has a plurality of heat sources, a plurality of heat sinks, or both; and optionally, further comprising a heat exchanger (30, 43) for preheating the hydrocarbon feedstock upstream of the feed inlet channel of the heat exchanger (90) upstream of the pyrolysis reactor (91), the heat exchanger being configured to receive heat from one or more of cooling water, quench oil, and middle oil fraction used to cool the product of the pyrolysis reactor. 5. Установка по производству этилена по п. 4, содержащая испаритель (46) углеводородного сырья, выполненный с возможностью приема тепла от закалочного масла, используемого в системе охлаждения закалочным маслом, для испарения углеводородного сырья, причем система охлаждения закалочным маслом выполнена с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора пиролиза закалочным маслом или выполнена с возможностью приема тепла конденсации от парообразного хладагента (48) теплового насоса для испарения углеводородного сырья.5. An ethylene production plant according to item 4, comprising a hydrocarbon feedstock evaporator (46) configured to receive heat from a quenching oil used in a quenching oil cooling system for evaporating the hydrocarbon feedstock, wherein the quenching oil cooling system is configured to additionally cool the pyrolysis reactor product with the quenching oil or is configured to receive condensation heat from a vaporous refrigerant (48) of a heat pump for evaporating the hydrocarbon feedstock. 6. Установка по производству этилена по п. 5, содержащая испаритель (44) углеводородного сырья, выполненный с возможностью приема по меньшей мере части тепла для испарения углеводородного сырья от средней нефтяной фракции, используемой в системе (52) охлаждения закалочным маслом, причем система охлаждения средней нефтяной фракцией выполнена с возможностью дополнительного охлаждения продукта реактора пиролиза средней нефтяной фракцией.6. An ethylene production plant according to claim 5, comprising a hydrocarbon feedstock evaporator (44) configured to receive at least part of the heat for evaporating the hydrocarbon feedstock from the middle oil fraction used in the quench oil cooling system (52), wherein the middle oil fraction cooling system is configured to additionally cool the product of the pyrolysis reactor with the middle oil fraction. 7. Установка по производству этилена по любому из предшествующих пунктов, содержащая соединение по цепи электроснабжения, выполненное с возможностью подачи электричества к реактору пиролиза с электрическим приводом, причем соединение по цепи электроснабжения представляет собой соединение с электроэнергетической системой для получения электроэнергии из возобновляемого источника.7. An ethylene production plant according to any one of the preceding claims, comprising an electrical power supply connection configured to supply electricity to the electrically driven pyrolysis reactor, wherein the electrical power supply connection is a connection to an electrical power grid for producing electrical energy from a renewable source. 8. Способ получения продукта реактора пиролиза, содержащего этилен, из углеводородного сырья с использованием установки по производству этилена по любому из предшествующих пунктов, включающий подачу смеси углеводородного сырья и пара в реактор (91) пиролиза с электрическим приводом, крекинг углеводородного сырья в присутствии пара в реакторе пиролиза (91) с электрическим приводом упомянутой установки по производству этилена с получением продукта реактора пиролиза, содержащего этилен,8. A method for producing a pyrolysis reactor product containing ethylene from a hydrocarbon feedstock using an ethylene production unit according to any of the preceding claims, comprising feeding a mixture of hydrocarbon feedstock and steam into an electrically driven pyrolysis reactor (91), cracking the hydrocarbon feedstock in the presence of steam in the electrically driven pyrolysis reactor (91) of said ethylene production unit to produce a pyrolysis reactor product containing ethylene, подачу продукта реактора пиролиза в теплообменник (90), выполненный с возможностью переноса тепла от продукта реактора пиролиза к смеси углеводородного сырья и пара перед крекингом углеводородного сырья и переносом тепла от продукта реактора пиролиза к смеси углеводородного сырья и пара в упомянутом теплообменнике (90), тем самым обеспечивая охлаждение продукта реактора пиролиза до температуры на выходном канале для продукта реактора пиролиза в теплообменнике (90) ниже 500°С.feeding the pyrolysis reactor product into a heat exchanger (90) configured to transfer heat from the pyrolysis reactor product to a mixture of hydrocarbon feedstock and steam before cracking the hydrocarbon feedstock and transferring heat from the pyrolysis reactor product to a mixture of hydrocarbon feedstock and steam in said heat exchanger (90), thereby ensuring cooling of the pyrolysis reactor product to a temperature at the outlet channel for the pyrolysis reactor product in the heat exchanger (90) below 500°C. 9. Способ по п. 8, в котором газообразное углеводородное сырье используют в качестве углеводородного сырья, и при этом газообразное углеводородное сырье увлажняют в увлажнителе (150) выше по потоку от входного канала для сырья теплообменника (90), тем самым обеспечивая образование смеси углеводородов и разбавителя.9. The method according to claim 8, wherein gaseous hydrocarbon feedstock is used as hydrocarbon feedstock, and wherein the gaseous hydrocarbon feedstock is humidified in a humidifier (150) upstream of the feedstock inlet channel of the heat exchanger (90), thereby ensuring the formation of a mixture of hydrocarbons and a diluent. 10. Способ по п. 8, в котором жидкое углеводородное сырье используют в качестве углеводородного сырья, причем установка по производству этилена содержит секцию охлаждения, содержащую систему (60) охлаждения охлаждающей водой, оснащенную контуром (65) охлаждения охлаждающей водой и колонной (50) первичного фракционирования, при этом колонна первичного фракционирования содержит упомянутую систему охлаждения закалочным маслом, оснащенную контуром (55) охлаждения закалочным маслом, и секцию (52) средней нефтяной фракции, оснащенную контуром (57) охлаждения средней нефтяной фракцией, причем контуры охлаждения используют для предварительного нагрева и испарения жидкого углеводородного сырья, смешивания испаренного углеводородного сырья с паром разбавления и подачи полученной смеси в теплообменник (90).10. The method according to claim 8, wherein liquid hydrocarbon feedstock is used as hydrocarbon feedstock, wherein the ethylene production plant comprises a cooling section comprising a cooling water cooling system (60) equipped with a cooling water cooling circuit (65) and a primary fractionation column (50), wherein the primary fractionation column comprises the said quench oil cooling system equipped with a quench oil cooling circuit (55), and a middle oil fraction section (52) equipped with a middle oil fraction cooling circuit (57), wherein the cooling circuits are used for preheating and evaporating the liquid hydrocarbon feedstock, mixing the evaporated hydrocarbon feedstock with dilution steam and feeding the resulting mixture to the heat exchanger (90). 11. Способ по любому из пп. 8-10, в котором смесь жидкого сырья и газообразного углеводородного сырья используют в качестве углеводородного сырья.11. The method according to any one of paragraphs 8-10, wherein a mixture of liquid feedstock and gaseous hydrocarbon feedstock is used as the hydrocarbon feedstock. 12. Способ по любому из пп. 8-11, включающий подачу углеводородно-паровой смеси в теплообменник (90), выполненный с возможностью переноса тепла от продукта реактора пиролиза к сырью для реактора пиролиза при температуре выше точки росы воды углеводородно-паровой смеси, подогрев углеводородно-паровой смеси при помощи отводимого тепла от продукта реактора пиролиза в упомянутом теплообменнике (90) до подходящей температуры на входе в реактор (91) пиролиза с электрическим приводом, подачу подогретой углеводородно-паровой смеси из упомянутого теплообменника (90) в реактор (91) пиролиза с электрическим подогревом, причем в реакторе пиролиза подогретую углеводородно-паровую смесь дополнительно нагревают до температуры реакции пиролиза, и при этом реактор пиролиза обеспечивает тепло реакции для превращения углеводородного сырья в продукт крекинга, тем самым обеспечивая образование продукта крекинга; причем необязательно температура на входе в реактор (91) пиролиза с электрическим приводом находится в диапазоне 650-730°С для газообразного углеводородного сырья или в диапазоне 570-650°С для жидкого углеводородного сырья.12. The method according to any one of paragraphs. 8-11, comprising feeding a hydrocarbon-steam mixture into a heat exchanger (90) configured to transfer heat from the pyrolysis reactor product to the pyrolysis reactor feedstock at a temperature above the water dew point of the hydrocarbon-steam mixture, heating the hydrocarbon-steam mixture using heat removed from the pyrolysis reactor product in said heat exchanger (90) to a suitable temperature at the inlet of an electrically driven pyrolysis reactor (91), feeding the heated hydrocarbon-steam mixture from said heat exchanger (90) to an electrically heated pyrolysis reactor (91), wherein in the pyrolysis reactor the heated hydrocarbon-steam mixture is further heated to a pyrolysis reaction temperature, and wherein the pyrolysis reactor provides reaction heat for converting the hydrocarbon feedstock into a cracking product, thereby ensuring the formation of a cracking product; wherein the temperature at the inlet to the electric-driven pyrolysis reactor (91) is not necessarily in the range of 650-730°C for gaseous hydrocarbon feedstock or in the range of 570-650°C for liquid hydrocarbon feedstock. 13. Способ по любому из пп. 8-12, в котором установка по производству этилена дополнительно снабжена контуром хладагента, тепло которого используют для по меньшей мере одной цели, выбранной из генерации пара разбавления, предварительного нагрева сырья и испарения жидкого сырья, предпочтительно для генерации пара разбавления, предварительного нагрева жидкого сырья и испарения жидкого сырья.13. The method according to any one of claims 8 to 12, wherein the ethylene production plant is further provided with a refrigerant circuit, the heat of which is used for at least one purpose selected from generating dilution steam, preheating the feedstock and evaporating the liquid feedstock, preferably for generating dilution steam, preheating the liquid feedstock and evaporating the liquid feedstock. 14. Способ по любому из пп. 8-13, в котором обеспечивается охлаждение продукта реактора пиролиза до температуры на выходном канале для продукта реактора пиролиза в теплообменнике (90) в диапазоне 350-450°С.14. The method according to any one of paragraphs. 8-13, in which the cooling of the pyrolysis reactor product is ensured to a temperature at the outlet channel for the pyrolysis reactor product in the heat exchanger (90) in the range of 350-450°C. 15. Способ по п. 14, в котором обеспечивается охлаждение продукта реактора пиролиза до температуры на выходном канале для продукта реактора пиролиза в теплообменнике (90) в диапазоне 325-425°С.15. The method according to claim 14, in which the cooling of the pyrolysis reactor product is ensured to a temperature at the outlet channel for the pyrolysis reactor product in the heat exchanger (90) in the range of 325-425°C.
RU2024111947A 2021-10-14 2022-10-13 Ethylene production plant comprising electrically driven pyrolysis reactor and feed-to-product heat exchanger RU2846368C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21290066.6 2021-10-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2024111947A RU2024111947A (en) 2024-06-19
RU2846368C2 true RU2846368C2 (en) 2025-09-04

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2131906C1 (en) * 1997-01-27 1999-06-20 Фирма "Плазмохим" Lower olefin hydrocarbon production process
WO2020150244A1 (en) * 2019-01-15 2020-07-23 Sabic Global Technologies, B.V. Use of renewable energy in olefin synthesis
EP3725865A1 (en) * 2019-04-17 2020-10-21 SABIC Global Technologies B.V. Use of renewable energy in olefin synthesis
EP3730592A1 (en) * 2019-04-24 2020-10-28 SABIC Global Technologies B.V. Use of renewable energy in olefin synthesis
WO2021052642A1 (en) * 2019-09-20 2021-03-25 Technip France Cracking furnace system and method for cracking hydrocarbon feedstock therein

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2131906C1 (en) * 1997-01-27 1999-06-20 Фирма "Плазмохим" Lower olefin hydrocarbon production process
WO2020150244A1 (en) * 2019-01-15 2020-07-23 Sabic Global Technologies, B.V. Use of renewable energy in olefin synthesis
EP3725865A1 (en) * 2019-04-17 2020-10-21 SABIC Global Technologies B.V. Use of renewable energy in olefin synthesis
EP3730592A1 (en) * 2019-04-24 2020-10-28 SABIC Global Technologies B.V. Use of renewable energy in olefin synthesis
WO2021052642A1 (en) * 2019-09-20 2021-03-25 Technip France Cracking furnace system and method for cracking hydrocarbon feedstock therein

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7671306B2 (en) Ultra-low emission ethylene plant
CN114466831B (en) Use of renewable energy sources in methanol synthesis
EP3725865A1 (en) Use of renewable energy in olefin synthesis
US20240158702A1 (en) Method and System for Steamcracking
EP3110909B1 (en) Process for increasing process furnaces energy efficiency
US10753600B2 (en) Turbine system and method
AU2012283712B2 (en) Advanced combined cycle systems and methods based on methanol indirect combustion
EP3730592A1 (en) Use of renewable energy in olefin synthesis
US20240400912A1 (en) Ethylene plant, comprising an electrically-powered pyrolysis reactor and a feed-effluent heat exchanger
Wang et al. Recovery of CO2 with MEA and K2CO3 absorption in the IGCC system
WO2023049574A1 (en) Integration of hydrogen-rich fuel-gas production with olefins production plant
EP3730473A1 (en) Use of renewable energy in methanol synthesis
CN117015680A (en) Method and system for steam cracking
RU2846368C2 (en) Ethylene production plant comprising electrically driven pyrolysis reactor and feed-to-product heat exchanger
RU102537U1 (en) INSTALLATION FOR PRODUCING METHANOL FROM NATURAL GAS
US20140041394A1 (en) Integration of power generation and post combustion capture plants
RU2826998C2 (en) Use of renewable energy in synthesis of olefins
EP4277875B1 (en) Integration of hydrogen-rich fuel-gas production with olefins production plant
Kirova-Yordanova Low Temperature Waste Heat in Chemical Industry: Problems and Possible Ways to Recover the Heat of Condensation
US20250041757A1 (en) Process for producing methanol with utilization of the waste heat from an electrolyser
KR102868216B1 (en) Use of renewable energy in olefin synthesis
RU2827015C2 (en) Plant and method for synthesis of methanol using renewable energy
US20240200472A1 (en) Generating electrical energy from hydrogen and oxygen
KR20250065627A (en) Method and system for steam cracking
Facilitates et al. Gas to Hydrogen Power Process