CN108350758B - 由综合原油加氢裂化和芳烃设备中的废热发电 - Google Patents

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Abstract

发电系统包括与来自石化精炼系统的多个子单元的多个热源连接的两个加热流体回路。子单元包括综合加氢裂化装置和芳烃装置。热源的第一子组和第二子组分别包括与在柴油加氢处理装置中的流股连接的柴油加氢处理装置热交换器和与在芳烃装置中的流股连接的芳烃装置热交换器。发电系统包括有机物兰金循环(ORC)，所述有机物兰金循环包括与两个加热流体回路热连接以加热工作流体的工作流体以及由经加热的工作流体产生电力的膨胀机。所述系统包括控制系统，所述控制系统用于启动一组控制阀门以选择性地将每个加热流体回路与热源中的至少一部分热连接。

Description

由综合原油加氢裂化和芳烃设备中的废热发电
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年3月31日提交的美国专利申请号15/087,412；2015年8月24日提交的美国临时专利申请号62/209,217；2015年8月24日提交的美国临时专利申请号62/209,147；2015年8月24日提交的美国临时专利申请号62/209,188；和2015年8月24日提交的美国临时专利申请号62/209,223的优先权。前述申请中的每一个的整个内容以它们各自的整体通过引用结合在本文中。
技术领域
本说明书涉及在工业设备(工业设施，industrial facility)中的发电。
背景
石油精炼过程(工艺，process)是在石油精炼厂(refinery)中用于将原油转化为产物，例如，液化石油气(LPG)、汽油、煤油、喷气燃料、柴油、燃料油和其他产物的化工过程和其他设备。石油精炼厂是涉及许多不同加工单元和辅助设备例如公用工程单元(utilityunit)、储罐和其他辅助设备的大型工业联合装置(industrial complex)。各个精炼厂可以具有例如通过精炼厂位置、所需产物、经济考虑或其他因素决定的其自身独特的精炼过程的布置和组合。被实施(执行，implement)以将原油转化为产物如先前列举的那些的石油精炼过程可以产生可能不被再利用的热量，和可能污染大气的副产物，例如温室气体(GHG)。据信，世界环境已经受部分由于GHG释放到大气中造成的全球变暖的负面影响。
概述
本说明书描述了与由工业设备中的废弃能量(waste energy)发电相关的技术。如在表1中所示，本公开内容包括以下度量单位中的一种或多种以及它们的相应缩写：
度量单位 缩写
摄氏度 ℃
兆瓦 MW
一百万 MM
英热单位 Btu
小时 h
磅/平方英寸(压力) psi
千克(质量) Kg
秒 S
表1
本说明书中描述的主题的一种或多种实施方式的细节在附图和之后的描述中提出。所述主题的其他特征、方面和优点根据该描述、附图和权利要求书将变得明显。
附图简述
图1A是用于从十六个热源回收废热的示例网络的示意图。
图1B、1C、1DA和1DB(统称为图1B-1D)是在加氢裂化装置中的热源的示意图。
图1E、1F和1G是各自示出在加氢裂化装置中串联的两个热源的示意图。
图1H-1M是在芳烃装置中的热源的示意图。
图1N是图1A的示例网络的实施方式的示意图。
图1O是示出在图1A的系统运行期间在冷凝器中的管侧流体温度和壳侧流体温度的图表。
图1P是示出在图1A的系统运行期间在预热器中的管侧流体温度和壳侧流体温度的图表。
图1Q是示出在图1A的系统运行期间在蒸发器中的管侧流体温度和壳侧流体温度的图表。
详述
工业废热是在许多工业设备，例如原油精炼厂、石化和化学联合装置以及其他工业设备中用于可能的无碳发电的来源。例如，对于沿原油和芳烃位置延伸的空气冷却器的网络，具有多达4000MM Btu/h的芳烃的中等尺寸综合原油精炼厂可能是浪费的。浪费的热量中的一些可以用于为有机物兰金循环(Organic Rankine Cycle，ORC)机器提供动力，其使用有机流体如制冷剂或烃(或两者)代替水来发电。与低温热源(例如，大约或小于232℃)组合的ORC机器正作为发电系统而实施。例如，通过优化由ORC机器实施的发电循环(即兰金循环)或有机流体(或两者)来优化ORC机器可以改善由回收的废热发电。
工业设备如石油精炼厂包括多种废热来源。一个或多个ORC机器可以从这样的来源中的一个或多个或全部接收废热。在一些实施方式中，两种以上低级热量来源可以通过将热量从每个来源转移至公用中间传热介质(例如，水或其他流体)而合并。然后可以使用中间传热介质将ORC机器的工作流体蒸发来发电，例如以使涡轮机或其他发电机运行。这样的低级热量来源的合并可以允许将ORC机器尺寸设置为实现更大的效率和规模经济。此外，这样的合并运行可以改善石油精炼厂设计和地块空间规划的灵活性，因为每个热源不需要与发电机紧密靠近。尤其是在大型场地如包括芳烃联合装置并且是生态工业园规模的全场地炼油厂中，所提出的热源的合并可能会带来改善回收废热来发电的过程的问题的过度简化。
本公开内容描述了通过利用部分基于多种考虑，例如资金成本、操作容易程度、规模发电的经济性、要运行的ORC机器的数量、每个ORC机器的运行条件、它们的组合或其他考虑选择的所有可用热源流股(流或物流，stream)的子组，优化在大型工业设备(例如，具有多个、有时多于50个热源流股的石油精炼厂或其他大型工业精炼厂)中由废热、例如在处于或小于160℃的温度下的低级热量发电。认识到可以从大型石油精炼厂中的可用热源中确定热源的多个子组，本公开内容描述了选择优化的热源的子组以向一个或多个ORC机器提供废热用于发电。此外，认识到来自在大型场地如石油精炼厂和芳烃联合装置中的所有可用热源的废热的利用并非必须或并非总是最佳选择，本公开内容确定了在石油精炼厂中的热源单元，来自其的废热可以被合并以为一个或多个ORC机器提供动力。
本公开内容还描述了改进中级原油精炼半转化设备和综合中级原油精炼半转化和芳烃设备装置的设计以改善它们相对于它们当前设计的能量效率。为此，可以设计新的设备或者可以重新设计(例如，用装备改造)现有设备以从热源回收废热，例如低级废热，从而为ORC机器提供动力。尤其是，不需要明显改变装置的现有设计以适应在这里描述的发电技术。所产生的电力可以部分用于为设备提供动力或者输送至电网以传递至其他地方(或两者)。
通过回收由工业设备的一个或多个过程或设备(或两者)产生的所有或部分废热并且将回收的废热转化为电力，可以产生无碳电力(例如，电的形式)用于社区的使用。在废热回收过程中使用的最小接近温度可以低至3℃并且所产生的电力可以高达80MW。在一些实施方式中，在初始阶段以较少的废弃热量/能量回收为代价，可以使用较高的最小接近温度，而在后续阶段在使用对于特定热源使用的最小接近温度时实现相对较好的发电(例如，在规模设计的经济性和效率方面)。在这样的情况中，可以在后续阶段实现更多的发电，而不需要改变初始阶段的设计拓扑学或在初始阶段中使用的低级废热源的子组(或两者)。
不仅可以降低与发电相关的污染，而且还可以降低与发电相关的成本。另外，与从所有可用的热源回收废热相比，从定制的热源组回收废热以为一个或多个ORC机器提供动力更佳。代替优化ORC机器或者除了优化ORC机器之外，在定制组中选择热源可以改善或优化(或两者)由回收的废热发电的过程。如果少量热源用于发电，则可以使用流体，例如热油或高压热水系统或两者的混合物将热源合并为少量(例如，一个或两个)缓冲流股。
总而言之，本公开内容描述了用于使用在规定条件下运行的基础ORC机器高效发电的多个全石油精炼厂分离/蒸馏网络、配置和加工方案。通过得到所有或部分废热、例如由多个散布的低级能量品质过程流股携带的低级废热来促进发电。在一些实施方式中，ORC机器使用单独的有机物质以将交换器和蒸发器预热并且在特定运行条件下使用其他有机流体，例如异丁烷。
石油精炼厂装置的实例
工业废热是在许多工业设备，例如原油精炼厂、石化和化学联合装置以及其他工业设备中用于可能的无碳发电的来源。例如，对于沿原油和芳烃位置延伸的空气冷却器的网络，具有多达4000MM Btu/h的芳烃的中等尺寸的综合原油精炼厂可能是浪费的。浪费的热量中的一些可以用于为有机物兰金循环(ORC)机器提供动力，其使用有机流体如制冷剂或烃(或两者)代替水来发电。与低温热源(例如，大约或小于232℃)组合的ORC机器正作为发电系统而实施。例如，通过优化由ORC机器实施的发电循环(即兰金循环)或有机流体(或两者)来优化ORC机器可以改善由回收的废热发电。
工业设备如石油精炼厂包括多种废热来源。一个或多个ORC机器可以从这样的来源中的一个或多个或全部接收废热。在一些实施方式中，两种以上低级热量来源可以通过将热量从每个来源转移至公用中间传热介质(例如，水或其他流体)而合并。然后可以使用中间传热介质将ORC机器的工作流体蒸发来发电，例如以使涡轮机或其他发电机运行。这样的低级热量来源的合并可以允许将ORC机器尺寸设置为实现更大的效率和规模经济。此外，这样的合并运行可以改善石油精炼厂设计和地块空间规划的灵活性，因为每个热源不需要与发电机紧密靠近。尤其是在大型场地如包括芳烃联合装置并且是生态工业园规模的全场地炼油厂中，所提出的热源的合并可能会带来改善回收废热来发电的过程的问题的过度简化。
本公开内容描述了通过利用部分基于多种考虑、例如资金成本、操作容易程度、规模发电的经济性、要运行的ORC机器的数量、每个ORC机器的运行条件、它们的组合或其他考虑选择的所有可用热源流股的子组，优化在大型工业设备(例如，具有多个、有时多于50个热源流股的石油精炼厂或其他大型工业精炼厂)中由废热、例如在处于或小于160℃的温度下的低级热量发电。认识到可以从大型石油精炼厂中的可用热源中确定热源的多个子组，本公开内容描述了选择优化的热源的子组以向一个或多个ORC机器提供废热用于发电。此外，认识到来自在大型场地如石油精炼厂和芳烃联合装置中的所有可用热源的废热的利用并非必须或并非总是最佳选择，本公开内容确定了在石油精炼厂中的热源单元，来自其的废热可以被合并以为一个或多个ORC机器提供动力。
本公开内容还描述了改进中级原油精炼半转化设备和综合中级原油精炼半转化和芳烃设备装置的设计以改善它们相对于它们当前设计的能量效率。为此，可以设计新的设备或者可以重新设计(例如，用装备改造)现有设备以从热源回收废热，例如低级废热，从而为ORC机器提供动力。尤其是，不需要明显改变装置的现有设计以适应在这里描述的发电技术。所产生的电力可以部分用于为设备提供动力或者输送至电网以传递至其他地方(或两者)。
通过回收由工业设备的一个或多个过程或设备(或两者)产生的所有或部分废热并且将回收的废热转化为电力，可以产生无碳电力(例如，电的形式)用于社区的使用。在废热回收过程中使用的最小接近温度可以低至3℃并且所产生的电力可以高达80MW。在一些实施方式中，在初始阶段以较少的废弃热量/能量回收为代价，可以使用较高的最小接近温度，而在后续阶段在使用对于特定热源使用的最小接近温度时实现相对较好的发电(例如，在规模设计的经济性和效率方面)。在这样的情况中，可以在后续阶段实现更多的发电，而不需要改变初始阶段的设计拓扑学或在初始阶段中使用的低级废热源的子组(或两者)。
不仅可以降低与发电相关的污染，而且还可以降低与发电相关的成本。另外，从资金成本观点来看，与从所有可用的热源回收废热相比，从定制的热源组回收废热以为一个或多个ORC机器提供动力更有成本效益。代替优化ORC机器或者除了优化ORC机器之外，在定制组中选择热源可以改善或优化由回收的废热发电的过程(或两者)。如果少量热源用于发电，则可以使用流体，例如热油或高压热水系统(或两者)将热源合并为少量(例如，一个或两个)缓冲流股。
总而言之，本公开内容描述了用于使用在规定条件下运行的基础ORC机器高效发电的多个全石油精炼厂分离/蒸馏网络、配置和加工方案。通过得到所有或部分废热、例如由多个散布的低级能量品质过程流股携带的低级废热来促进发电。在一些实施方式中，ORC机器使用单独的有机物质以将交换器和蒸发器预热并且在特定运行条件下使用其他有机流体，例如异丁烷。
石油精炼厂装置的实例
1.加氢裂化装置
加氢裂化是将催化裂化和氢化进行组合的两阶段过程。在该过程中，重质原料(进料，feedstock)在氢的存在下裂化而产生更理想的产物。该过程采用高压、高温、催化剂和氢。加氢裂化用于难以通过催化裂化或重整进行加工的原料，因为这些原料的特征通常在于高的多环芳烃含量或高浓度的两种主要催化剂毒物，即硫和氮化合物(或两者)。
加氢裂化过程依赖于原料的性质和两种竞争性反应(氢化和裂化)的相对速率。重质芳烃原料在宽范围的高压力和高温度下在氢和特殊催化剂的存在下转化为为较轻的产物。当原料具有高的烷烃含量时，氢防止多环芳烃化合物的形成。氢还减少焦油形成并且阻止焦炭在催化剂上的积聚。氢化另外将在原料中存在的硫和氮化合物转化为硫化氢和氨。加氢裂化产生用于烷基化原料的异丁烷，以及进行异构化以用于倾点控制和烟点控制，它们两者在高品质喷气燃料中都是重要的。
2.柴油加氢处理装置
加氢处理是用于减少硫、氮和芳烃同时提高十六烷值、密度和烟点的精炼过程。加氢处理帮助精炼工业的工作以符合严格的清洁燃料规格的全球趋势、运输燃料的增长需求和朝向柴油的转变。在该过程中，将新鲜的进料加热并与氢混合。反应器流出物与合并的进料交换热量并且加热再循环气体和汽提塔装填物。然后将硫化物(例如，二硫化铵和硫化氢)从进料中去除。
3.芳烃联合装置
典型的芳烃联合装置包括用于使用利用连续催化剂再生(CCR)技术的石脑油的催化重整来制备苯、甲苯和二甲苯(BTX)的基础石化中间体的过程单元的组合。
4.石脑油加氢处理装置和连续催化重整器装置
石脑油加氢处理装置(NHT)产生101研究法辛烷值(RON)重整油，其具有最大4.0psi的里德蒸气压(Reid Vapor Pressure)(RVP)，作为汽油总合中的调合料。其通常具有用于加工来自原油单元(Crude Unit)、气体冷凝物分离塔(Gas Condensate Splitter)、加氢裂化装置(Hydrocracker)、轻质直馏石脑油(Light Straight-Run Naphtha)(LSRN)和减粘裂化装置(Visbreaker Plant)的石脑油的共混物的灵活性。NHT加工石脑油以产生用于连续催化剂再生(CCR)铂重整装置(platformer)和汽油共混的脱硫进料。
5.原油蒸馏装置
通常，两阶段蒸馏装置将被分馏的各种原油加工成不同产物，所述产物在下游设备中被进一步加工以产生液化石油气(LPG)、石脑油、动力汽油、煤油、喷气燃料、柴油、燃料油和沥青。原油蒸馏装置通常可以加工大体积，例如每天数十万桶原油。在夏季月份期间，最佳加工能力可能降低。装置可以加工原油的混合物。装置还可以具有沥青生产设备。来自原油蒸馏装置的产物是LPG、稳定的全馏分石脑油、煤油、柴油、重质柴油和减压渣油(vacuum residuum)。常压塔接收原油装料并且将其分离为塔顶产物、煤油、柴油和蒸馏后的原油(reduced crude)。石脑油稳定器可以接收常压塔顶流股并且将其分离为LPG和稳定的石脑油。将蒸馏后的原油装填至真空塔中，在那里其被进一步分离为重质柴油、减压瓦斯油(vacuum gas oil)和减压渣油。
6.酸性污水汽提公用工程装置(SWSUP)
SWSUP接收来自酸性气体去除、硫回收和燃烧单元(放空单元，flare unit)的酸性污水流股，以及经汽提且由烟灰水闪蒸容器释放的酸性气体(sour gas)。SWSUP汽提来自酸性污水流股的酸性组分，主要为二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)和氨(NH3)。
先前描述的精炼装置中的多种中的一种可以向具有合理规模经济、例如数十兆瓦电力的ORC机器提供例如低级废热形式的热量。研究已经显示，特定的精炼装置，例如加氢裂化装置，充当良好的废热源来发电。然而，在仅使用来自石脑油加氢处理(NHT)装置的热源(例如，在约111℃下)的研究中，以约6.2％的低效率由约27.6MW的可用废热产生了1.7MW的电力。低效率表明，由于高资金和规模经济，对于废热产生不推荐仅来自NHT装置的热源。在使用来自原油蒸馏装置的在约97℃下的一个低级热源的另一个研究中，以5.3％的低效率由约64.4MW的可用废热产生了3.5MW的电力。在使用来自酸性污水汽提装置的在约120℃下的一个低级热源的另外的研究中，以6.7％的低效率由约32.7MW的可用废热产生了2.2MW的电力。这些研究显示，如果确定从特定精炼装置回收废热来发电是有益的，并不一定推断从任何精炼装置回收废热也将会是有益的。
在另一个研究中，收集可从芳烃联合装置中的所有热源(总计11个热源流股)获得的所有废热以由约241MW的可用废热产生约13MW的电力。此研究显示，使用所有可用热源尽管理论上高效，但是实际上并非必然意味着由可用废热高效发电。此外，考虑到所涉及的热交换器、泵和基于有机物的涡轮机(以及组件和内部连接器等)的数量，组装可以使用所有可用热源的电力装置可能是非常困难的。不仅将会难以改造现有精炼厂以适应这样的电力装置，而且还将会难以从基层(grass roots)阶段建造这样的电力装置。在以下部分中，本公开内容描述了选自不同精炼装置的热源的组合，其可以产生在由可用废热发电中的高效率。
即使在确定要用于大型场地中发电的特定热源之后，也可以存在可以整合用于使用在特定条件下运行的特定ORC机器的最佳发电的热源的多种组合。以下部分中的每个描述了热源的特定组合和用于可以与该特定组合一起实施从而以尽可能最低的资金最佳地由废热发电的缓冲系统的配置。此外，以下部分描述了在用于废热回收的单缓冲系统不适用的情况下的用于低级废热回收的双缓冲系统。各部分描述了组成热源的特定组合的不同装置之间的相互连接和相关加工方案，该配置包括在特定装置中、在特定位置处加入至过程中的特定流股以优化废热回收和发电的组件如热交换器。如之后描述的，可以实施不同的配置，而不改变通过不同装置实施的当前布局或过程。在之后的部分中描述的新的配置可以由废热产生约34MW至约80MW的电力，使得在石油精炼厂中的GHG排放成比例降低。在之后的部分中描述的配置证明了用于使用缓冲系统实现所需能量回收的多于一种的方式。这些配置和相关加工方案不影响未来可能的装置内能量节约主动权(例如低压蒸汽产生)，并且可以与其整合。对于由进入ORC机器中的低级废热发电来说，这些配置和加工方案可以提供大于10％的第一定律效率。
热交换器(换热器，heat exchanger)
在本公开内容中描述的配置中，热交换器用于将热量从一种介质(例如，流过原油精炼设备中的装置的流股、缓冲流体或其他介质)传递至另一种介质(例如，缓冲流体或流过原油设备中的装置的不同流股)。热交换器是典型地将热量从较热的流体流股转移(交换)至相对较不热的流体流股的装置。热交换器可以用于加热和冷却应用，例如用于冰箱、空调或其他冷却应用。热交换器可以基于其中液体流动的方向区分彼此。例如，热交换器可以是并流、错流或逆流。在并流热交换器中，所涉及的两种流体在相同方向上移动，并排地进入和离开热交换器。在错流热交换器中，流体路径彼此垂直地行进。在逆流热交换器中，流体路径以相反方向流动，其中一种流体离开而另一种流体进入。逆流热交换器有时比其他类型的热交换器更有效。
除了基于流体方向分类热交换器之外，热交换器还可以基于它们的构造分类。一些热交换器由多个管构成。一些热交换器包括具有用于流体在其间流动的空间的板。一些热交换器能够实现液体至液体的热交换，而一些热交换器能够实现使用其他介质的热交换。
在原油精炼和石化设备中的热交换器通常是包括液体流过的多个管的壳管型热交换器。管分为两组-第一组容纳待加热或冷却的液体；第二组容纳负责激发热交换的液体，即通过将热量吸收和传送离开而从第一组管移出热量或者通过将其自身的热量传送至内部的液体而使第一组升温的流体。当设计此类型的交换器时，必须注意确定适当的管壁厚度以及管径，以允许最佳的热交换。就流动而言，壳管热交换器可以采取三种流路方式中的任一种。
在原油精炼和石化设备中的热交换器还可以是板框型热交换器。板式热交换器包括其间具有通常通过橡胶衬垫保持的少量空间的结合在一起的薄板。表面积大，并且各个矩形板的角落以流体可以在板之间流动通过的开口为特征，随着其流动从板提取热量。流体通道本身使热和冷的液体交替，意味着热交换器可以有效地冷却以及加热流体。因为板式热交换器具有大的表面积，所以它们有时可以比壳管式热交换器更有效。
其他类型的热交换器可以包括再生热交换器(回热式热交换器，regenerativeheat exchanger)和绝热轮式热交换器。在再生热交换器中，相同的流体沿着交换器的两侧通过，所述交换器可以是板式热交换器或壳管式热交换器。因为流体可以变得非常热，所以离开的流体被用于使进入的流体升温，保持接近恒温。在再生热交换器中节省能量，因为该过程是循环的，其中几乎所有相关的热量从离开的流体转移至进入的流体。为了保持恒温，需要少量的额外能量以升高和降低整体流体温度。在绝热轮式热交换器中，中间液体被用于储存热量，该热量然后转移至热交换器的相对侧。绝热轮由旋转穿过液体(热和冷的两者)以提取或转移热量的具有螺纹(treads)的大轮组成。本公开内容中描述的热交换器可以包括先前描述的热交换器中、其他热交换器或它们的组合中的任一种。
在每种配置中的各个热交换器都可以与相应的热负荷(或热力负荷)相关联。热交换器的热负荷可以定义为可以由热交换器从热流股转移至冷流股的热量的量。热量的量可以由热和冷流股两者的条件和热性质计算。从热流股的角度看，热交换器的热负荷是热流股流速、热流股比热和在至热交换器的热流股入口温度与来自热交换器的热流股出口温度之间的温度差的乘积。从冷流股的角度看，热交换器的热负荷是冷流股流速、冷流股比热和在来自热交换器的冷流股出口温度与来自热交换器的冷流股入口温度之间的温度差的乘积。在多种应用中，假定对于这些单元没有至环境的热量损失，特别地，在这些单元良好绝热的情况下，可以认为这两个量相等。可以以瓦(W)、兆瓦(MW)、百万英热单位/小时(Btu/h)或百万千卡/小时(Kcal/h)测量热交换器的热负荷。在此处描述的配置中，热交换器的热负荷作为“约X MW”提供，其中“X”表示数字热负荷值。数字热负荷值不是绝对的。即，热交换器的实际热负荷可以大致等于X、大于X或小于X。
流动控制系统
在之后描述的配置的每一种中，过程流股(也称作“流股”)在原油精炼设备中的各个装置内以及在原油精炼设备中的装置之间流动。可以使用在整个原油精炼设备中实施的一个或多个流动控制系统使过程流股流动。流动控制系统可以包括一个或多个用于泵送过程流股的流动泵，一个或多个过程流股流过的流动管道和一个或多个用于调节流股穿过管的流动的阀门。
在一些实施方式中，流动控制系统可以手动操作。例如，操作人员可以设定各个泵的流速(流率，flow rate)并且设定阀门打开或关闭位置以调节过程流股穿过流动控制系统中的管的流动。一旦操作人员已经设定分布在原油精炼设备上的所有流动控制系统的流速和阀门打开或关闭位置，流动控制系统就可以使流股在装置内或在装置之间在恒流条件如恒定体积速率或其他流动条件下流动。为了改变流动条件，操作人员可以例如通过改变泵流速或阀门打开或关闭位置来手动地操作流动控制系统，。
在一些实施方式中，流动控制系统可以自动操作。例如，流动控制系统可以连接至计算机系统以操作流动控制系统。计算机系统可以包括存储由一个或多个处理器可执行的指令(如流动控制指令和其他指令)的计算机可读介质以进行操作(如流动控制操作)。操作人员可以使用计算机系统来设定分布在原油精炼设备上的所有流动控制系统的流速和阀门打开或关闭位置。在这样的实施方式中，操作人员可以通过经由计算机系统提供输入而手动改变流动条件。另外，在这样的实施方式中，计算机系统可以例如使用在一个或多个装置中实施且连接至计算机系统的反馈系统自动(即，无需手动干预)控制所述流动控制系统中的一个或多个。例如，传感器(如压力传感器、温度传感器或其他传感器)可以连接至过程流股流过的管道。传感器可以监测并提供过程流股的流动条件(如压力、温度或其他流动条件)至计算机系统。响应于超过阈值(如阈值压力值、阈值温度值或其他阈值)的流动条件，计算机系统可以自动进行操作。例如，如果管道中的压力或温度分别超过阈值压力值或阈值温度值，则计算机系统可以向泵提供用于降低流速的信号，提供用于打开阀门释放压力的信号，提供用于关闭过程流股流的信号，或提供其他信号。
本公开内容描述了废热回收网络，其可以被实施以从石化精炼系统的加氢裂化装置子单元和芳烃装置子单元回收热量。如之后描述的，从废热回收网络回收的热量可以用于产生约58MW的电力，从而将石化精炼系统的热产生效率增加约12.3％。此处描述的废热回收网络可以作为其整体实施或者分阶段实施。各个阶段可以单独实施而不妨碍之前实施的阶段或将来的阶段。在此处描述的废热回收网络中使用的最小接近温度可以低至3℃。备选地，可以在开始时使用较大的最小接近温度以实现较少的废热回收。通过随时间降低最小接近温度，可以使用合理的规模发电经济并且可以实现较大的发电效率。还可以通过使用在网络中使用的废热流股的子组来提高效率。可以将废热回收网络改造至现有的石化精炼系统布局，从而减少改变石化精炼系统的现有设计拓扑学所需的工作量。
废热回收网络包括各自与来自石化精炼系统的多个子单元的多个热源热连接(耦接，couple)的第一加热流体回路和第二加热流体回路。多个子单元包括加氢裂化装置和芳烃装置。芳烃装置可以包括分离段，例如对二甲苯分离段、二甲苯异构化段或其他分离段。可以将使用废热回收网络回收的热量提供至包括有机物兰金循环(ORC)的发电系统。废热回收网络的设计配置和使用废热回收网络实施的过程不需要随用于提高能量效率的在单独装置内部的将来工作而改变。设计配置和过程也不需要响应于对在石化精炼系统中的废热回收的其他改善而改变。
图1A是用于从十六个热源回收废热的示例网络的示意图。图1B-1D是在加氢裂化装置中的热源的示意图。图1E-1G中的每一个是在加氢裂化装置中串联的两个热源的示意图。图1H-1M是在芳烃装置中的热源的示意图。图1N是图1A的示例网络的实施方式的示意图。
图1A是用于从十六个热源回收废热的示例网络的示意图。在一些实施方式中，网络可以包括与多个热源连接的第一加热流体回路102。例如，多个热源可以包括八个热交换器(第一热交换器102a、第二热交换器102b、第三热交换器102c、第四热交换器102d、第五热交换器102e、第六热交换器102f、第七热交换器102g和第八热交换器102h)。在第一加热流体回路102中，第一热交换器102a、第二热交换器102b和第三热交换器102c可以与芳烃装置连接，具体地，与芳烃装置的提取塔、纯化塔塔顶段、提余液塔塔顶段、重质重整油分离塔、对二甲苯反应段或脱庚烷器中的一个连接。在第一加热流体回路102中，第四热交换器102d、第五热交换器102e、第六热交换器102f、第七热交换器102g和第八热交换器102h可以与加氢裂化装置连接。在第一加热流体回路102中的六个热源可以并联地连接。
网络可以包括与多个热源连接的第二加热流体回路103。例如，多个热源可以包括八个热交换器(第一热交换器103a、第二热交换器103b、第三热交换器103c、第四热交换器103d、第五热交换器103e、第六热交换器103f、第七热交换器103g、和第八热交换器103h)。在第二加热流体回路103中，第一热交换器103a、第二热交换器103b和第三热交换器103c可以与芳烃装置连接。在第二加热流体回路103中，第四热交换器103d、第五热交换器103e、第六热交换器103f、第七热交换器103g和第八热交换器103h可以与加氢裂化装置连接。在第二加热流体回路103中的四个热源可以并联地连接。此外，如之后描述的，在第一加热流体回路102中的第六热交换器102f和在第二加热流体回路103中的第六热交换器103f可以串联。类似地，在第一加热流体回路102中的第七热交换器102g和在第二加热流体回路103中的第七热交换器103g可以串联。此外，在第一加热流体回路102中的第八热交换器102h和在第二加热流体回路103中的第八热交换器103h可以串联。
示例网络可以包括发电系统104，所述发电系统包括有机物兰金循环(ORC)。ORC可以包括工作流体，所述工作流体与第一加热流体回路102和第二加热流体回路103热连接以加热工作流体。在一些实施方式中，工作流体可以是异丁烷。ORC可以包括被配置成由经加热的工作流体产生电力的气体膨胀机110。如图1A中所示，ORC可以另外包括蒸发器108、泵114、冷凝器112和预热器106。在一些实施方式中，工作流体可以与在预热器106中的第一加热流体回路102热连接，并且与在蒸发器108中的第二加热流体热连接。
在操作中，加热流体(例如，水、油或其他流体)循环通过在第一加热流体回路102中的八个热交换器和在第二加热流体回路103中的八个热交换器。循环到在第一加热流体回路102中的八个热源中的每一个的入口中的加热流体的入口温度相同或基本上相同地受到随着加热流体流过相应入口可能产生的任何温度变化影响。类似地，循环到在第二加热流体回路103中的八个热源中的每一个的入口中的加热流体的入口温度相同或基本上相同地经历随着加热流体流过相应入口可能产生的任何温度变化。在各个加热流体回路中的各个热交换器将加热流体加热至大于相应入口温度的相应温度。使来自在第一加热流体回路102中的八个热交换器的经加热的加热流体合并并且流过ORC的预热器106。使来自在第二加热流体回路103中的八个热交换器的经加热的加热流体合并并且流过ORC的蒸发器108。然后将流过预热器106的加热流体收集在加热流体罐116中，并且可以将其泵送回通过在第一加热流体回路102中的八个热交换器以重启废热回收循环。类似地，然后将流过蒸发器108的加热流体收集在加热流体罐118中，并且可以将其泵送回通过在第二加热流体回路103中的八个热交换器以重启废热回收循环。在一些实施方式中，可以使离开预热器106的加热流体或离开蒸发器108的加热流体(或两者)流过相应的空气冷却器(未示出)以在将加热流体收集在相应加热流体罐中之前进一步冷却加热流体。
以先前描述的方式，可以使加热流体环流(loop)通过分布在两个加热流体回路上的十六个热交换器，以回收否则将会在加氢裂化装置和芳烃装置中浪费的热量，并且使用回收的废热运行发电系统。通过这样做，可以在从发电系统得到相同或基本上相似的功率输出的同时降低运行发电系统所需的能量的量。例如，来自实施废热回收网络的发电系统的功率输出可以大于或小于来自不实施废热回收网络的发电系统的功率输出。在功率输出较少的情况下，差异可以不是统计学上显著的。因此，可以提供石化精炼系统的发电效率。
图1B-1D是在加氢裂化装置中的热源的示意图。图1B示出了在石化精炼系统的加氢裂化装置中的第一加热流体回路102中的第四热交换器102d。来自流向第2阶段冷高压分离器的加氢裂化第2阶段反应段进料的进料流股和加热流体同时流过第四热交换器102d。第四热交换器102d将所述流股从较高的温度例如约157℃冷却至较低的温度例如约60℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约50℃升高至较高的温度例如约152℃。用于实施热交换的第四热交换器102d的热负荷是约26MW。将离开第四热交换器102d的在约152℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第一加热流体回路102中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。
图1C示出了在第一加热流体回路102中的第六热交换器102f和在第二加热流体回路103中的第六热交换器103f的组合。如在图1E中所示，第六热交换器102f和第六热交换器103f串联。来自流向第1阶段冷高压分离器的加氢裂化第1阶段反应段进料的流股与来自第二加热流体回路103的加热流体的一部分同时流过在第二加热流体回路103中的第六热交换器103f。第六热交换器103f将所述流股从较高的温度例如约159℃冷却至较低的温度例如约115℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约105℃升高至较高的温度例如约154℃。用于实施热交换的第六热交换器103f的热负荷是约36MW。将离开第六热交换器103f的在约154℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第二加热流体回路103中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。离开第六热交换器103f的来自流向第1阶段冷高压分离器的加氢裂化第1阶段反应段进料的流股与来自第一加热流体回路102的加热流体的一部分同时流入在第一加热流体回路102中的第六热交换器102f中。第六热交换器102f将所述流股从较高的温度例如约115℃冷却至较低的温度例如约60℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约50℃升高至较高的温度例如约510℃。用于实施热交换的第六热交换器102f的热负荷是约45MW。将离开第六热交换器102f的在约110℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第一加热流体回路102中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。
图1D示出了在第一加热流体回路102中的第七热交换器102g和在第二加热流体回路103中的第七热交换器103g的组合。如在图1F中所示，第七热交换器102g和第七热交换器103g串联。来自加氢裂化产物汽提塔塔顶的流股与来自第二加热流体回路103的加热流体的一部分同时流过在第二加热流体回路103中的第七热交换器103g。第七热交换器103g将所述流股从较高的温度例如约169℃冷却至较低的温度例如约115℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约105℃升高至较高的温度例如约164℃。用于实施热交换的第七热交换器103g的热负荷是约19MW。将离开第七热交换器103g的在约164℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第二加热流体回路103中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。离开第七热交换器103g的来自流向第1阶段冷高压分离器的加氢裂化第1阶段反应段进料的流股与来自第一加热流体回路102的加热流体的一部分同时流入在第一加热流体回路102中的第七热交换器102g中。第七热交换器102g将所述流股从较高的温度例如约115℃冷却至较低的温度例如约60℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约50℃升高至较高的温度例如约110℃。用于实施热交换的第七热交换器102g的热负荷是约18MW。将离开第七热交换器102g的在约110℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第一加热流体回路102中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。
图1D还示出了在第一加热流体回路102中的第八热交换器102h和在第二加热流体回路103中的第八热交换器103h的组合。如在图1G中所示，第八热交换器102h和第八热交换器103h串联。来自加氢裂化主分馏塔塔顶的流股与来自第二加热流体回路103的加热流体的一部分同时流过在第二加热流体回路103中的第八热交换器103h。第八热交换器103h将所述流股从较高的温度例如约136℃冷却至较低的温度例如约118℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约105℃升高至较高的温度例如约131℃。用于实施热交换的第八热交换器103h的热负荷是约21MW。将离开第八热交换器103h的在约131℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第二加热流体回路103中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。离开第八热交换器103h的来自流向第1阶段冷高压分离器的加氢裂化第1阶段反应段进料的流股与来自第一加热流体回路102的加热流体的一部分同时流入在第一加热流体回路102中的第八热交换器102h中。第八热交换器102h将所述流股从较高的温度例如约118℃冷却至较低的温度例如约60℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约50℃升高至较高的温度例如约113℃。用于实施热交换的第八热交换器102h的热负荷是约68MW。将离开第八热交换器102h的在约113℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第一加热流体回路102中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。
图1D进一步示出了在石化精炼系统的加氢裂化装置中的第二加热流体回路103中的第四热交换器103d。来自加氢裂化主分馏塔煤油泵循环的进料流股和加热流体同时流过第四热交换器103d。第四热交换器103d将所述流股从较高的温度例如约160℃冷却至较低的温度例如约130℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约105℃升高至较高的温度例如约155℃。用于实施热交换的第四热交换器103d的热负荷是约6MW。将离开第四热交换器103d的在约155℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第二加热流体回路103中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。
图1D还示出了在石化精炼系统的加氢裂化装置中的第一加热流体回路102中的第五热交换器102e。来自加氢裂化主分馏塔煤油产物的进料流股和加热流体同时流过第五热交换器102e。第五热交换器102e将所述流股从较高的温度例如约160℃冷却至较低的温度例如约60℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约50℃升高至较高的温度例如约155℃。用于实施热交换的第五热交换器102e的热负荷是约20MW。将离开第五热交换器102e的在约155℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第一加热流体回路102中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。
图1D另外示出了在石化精炼系统的加氢裂化装置中的第二加热流体回路103中的第五热交换器103e。来自加氢裂化主分馏塔柴油产物的进料流股和加热流体同时流过第五热交换器103e。第五热交换器103e将所述流股从较高的温度例如约160℃冷却至较低的温度例如约121℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约105℃升高至较高的温度例如约155℃。用于实施热交换的第五热交换器103e的热负荷是约6MW。将离开第五热交换器103e的在约155℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第二加热流体回路103中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。
图1H-1K是在芳烃装置中的热源的示意图。图1H示出了在石化精炼系统的芳烃装置中的第一加热流体回路102中的第二热交换器102b。芳烃装置可以包括对二甲苯分离段、对二甲苯异构化反应段和对二甲苯分离段、二甲苯异构化脱庚烷器和重质提余液塔分离塔等段。来自在分离器罐之前的二甲苯异构化反应器出口的流股和加热流体同时流过第二热交换器102b。第二热交换器102b将所述流股从较高的温度例如约114℃冷却至较低的温度例如约60℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约50℃升高至较高的温度例如约109℃。用于实施热交换的第二热交换器102b的热负荷是约16MW。将离开第二热交换器102b的在约109℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第一加热流体回路102中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。
图1I示出了在石化精炼系统的芳烃装置中的第一加热流体回路102中的第三热交换器102c。芳烃装置可以包括对二甲苯分离段、对二甲苯异构化反应段和对二甲苯分离段、二甲苯异构化脱庚烷器和重质提余液塔分离塔等段。来自二甲苯异构化脱庚烷器的流股和加热流体同时流过第三热交换器102c。第三热交换器102c将所述流股从较高的温度例如约112℃冷却至较低的温度例如约60℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约50℃升高至较高的温度例如约107℃。用于实施热交换的第三热交换器102c的热负荷是约21MW。将离开第三热交换器102c的在约107℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第一加热流体回路102中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。
图1J示出了在石化精炼系统的芳烃装置中的第二加热流体回路103中的第一热交换器103a。芳烃装置可以包括对二甲苯分离段、对二甲苯异构化反应段和对二甲苯分离段、二甲苯异构化脱庚烷器和重质提余液塔分离塔等段。来自提取塔塔顶的流股和加热流体同时流过第一热交换器103a。第一热交换器103a将所述流股从较高的温度例如约156℃冷却至较低的温度例如约133℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约105℃升高至较高的温度例如约151℃。用于实施热交换的第一热交换器103a的热负荷是约33MW。将离开第一热交换器103a的在约151℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第二加热流体回路103中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。
图1K示出了在石化精炼系统的芳烃装置中的第一加热流体回路102中的第一热交换器102a。芳烃装置可以包括对二甲苯分离段、对二甲苯异构化反应段和对二甲苯分离段、二甲苯异构化脱庚烷器和重质提余液塔分离塔等段。来自对二甲苯纯化塔塔顶的流股和加热流体同时流过第一热交换器102a。第一热交换器102a将所述流股从较高的温度例如约127℃冷却至较低的温度例如约84℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约50℃升高至较高的温度例如约122℃。用于实施热交换的第一热交换器102a的热负荷是约14MW。将离开第一热交换器102a的在约122℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第一加热流体回路102中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。
图1L示出了在石化精炼系统的芳烃装置中的第二加热流体回路103中的第二热交换器103b。芳烃装置可以包括对二甲苯分离段、对二甲苯异构化反应段和对二甲苯分离段、二甲苯异构化脱庚烷器和重质提余液塔分离塔等段。来自重质提余液塔塔顶的流股和加热流体同时流过第二热交换器103b。第二热交换器103b将所述流股从较高的温度例如约162℃冷却至较低的温度例如约130℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约105℃升高至较高的温度例如约157℃。用于实施热交换的第二热交换器103b的热负荷是约91MW。将离开第二热交换器103b的在约157℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第二加热流体回路103中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。
图1M示出了在石化精炼系统的芳烃装置中的第二加热流体回路103中的第三热交换器103c。芳烃装置可以包括对二甲苯分离段、对二甲苯异构化反应段和对二甲苯分离段、二甲苯异构化脱庚烷器和重质提余液塔分离塔等段。来自重质提余液塔塔顶的流股和加热流体同时流过第三热交换器103c。第三热交换器103c将所述流股从较高的温度例如约126℃冷却至较低的温度例如约113℃，并且将加热流体的温度从较低的温度例如约105℃升高至较高的温度例如约121℃。用于实施热交换的第三热交换器103c的热负荷是约33MW。将离开第三热交换器103c的在约121℃下的加热流体循环至主加热器以与来自在第二加热流体回路103中的另外七个热交换器的经加热的加热流体混合。
图1N是图1A的示例网络的实施方式的示意图。将从在第一加热回路中的八个热交换器接收的加热流体在主集管中混合，得到在约117℃的温度下的加热流体。将来自第一加热流体回路102的经加热的加热流体循环通过ORC的预热器106。将从在第二加热回路中的八个热交换器接收的加热流体在主集管中混合，得到在约143℃的温度下的加热流体。将来自第二加热流体回路103的经加热的加热流体循环通过ORC的蒸发器108。在一些实施方式中，预热器106和蒸发器108分别以约228MW和243MW的热负荷将工作流体(例如，异丁烷或其他工作流体)的温度从在约20巴下的约31℃升高至在约20巴下的约98℃。气体膨胀机110使高温、高压工作流体膨胀从而以约85％的效率发电例如约58MW。膨胀例如将工作流体的温度和压力分别降低至约49℃和约4.3巴。工作流体流过冷凝器112，所述冷凝器以约417MW的热负荷进一步降低工作流体的温度和压力。例如，冷却流体流过在较低的温度例如约20℃下的冷凝器112，与工作流体交换热量，并且离开在较高的温度例如约30℃下的冷凝器112。经冷却的工作流体(例如，异丁烷液体)通过泵114以例如约75％的效率和例如约5MW的输入功率泵送。泵114将工作流体的温度升高至约31℃并且以约1155kg/s的质量流率将工作流体泵送至预热器106，所述预热器重复兰金循环以发电。
图1O是示出在系统100运行期间在冷凝器112中的管侧流体温度(例如，冷却或冷凝器流体流)和壳侧流体温度(例如，ORC工作流体流)的图表。此图表示出了相对于在x轴上的流体之间的热流的在y轴上的流体之间的温度差。例如，如此图中所示，随着流体之间的温度差减小，流体之间的热流可以增加。在一些方面中，冷却流体介质可以处于或约为20℃，或甚至更高。在这样的情况中，气体膨胀机出口压力(例如，离开气体膨胀机的ORC工作流体的压力)可以足够高，以允许ORC工作流体在可用的冷却流体温度下冷凝。如在图1O中所示，冷凝器水(进入冷凝器112的管)在约20℃下进入并且在约25-27℃下离开。ORC工作流体(进入冷凝器的壳侧)在约49℃下作为蒸气进入，然后在30℃下冷凝并且在30℃下作为液体离开冷凝器。
图1P是示出在系统100运行期间在预热器106中的管侧流体温度(例如，加热流体流)和壳侧流体温度(例如，ORC工作流体流)的图表。此图表示出了相对于在x轴上的流体之间的热流的在y轴上的流体之间的温度差。例如，如此图中所示，随着流体之间的温度差减小，流体之间的热流可以增加。此图表示出了相对于在x轴上的流体之间的热流的在y轴上的流体之间的温度差。例如，如图1P中所示，随着管侧流体(例如，在加热流体回路102中的热油或水)循环通过预热器106，热量从该流体转移至壳侧流体(例如，ORC工作流体)。因此，管侧流体在约116℃下进入预热器106并且在约50℃下离开预热器106。壳侧流体在约30℃下(例如，作为液体)进入预热器106并且在约99℃下(例如，也作为液体或混合相流体)离开预热器106。
图1Q是示出在系统100运行期间在蒸发器108中的管侧流体温度(例如，加热流体流)和壳侧流体温度(例如，ORC工作流体流)的图表。此图表示出了相对于在x轴上的流体之间的热流的在y轴上的流体之间的温度差。例如，如此图中所示，随着流体之间的温度差增加，流体之间的热流可以增加。例如，如图1Q中所示，随着管侧流体(例如，在加热流体回路103中的热油或水)循环通过蒸发器108循环，热量从该流体转移至壳侧流体(例如，ORC工作流体)。因此，管侧流体在约142℃下进入蒸发器108并且在约105℃下离开蒸发器108。壳侧流体在约99℃下(例如，作为液体或混合相流体)从预热器106进入蒸发器108并且也在约99℃下(例如，作为其中一些过热的蒸气)离开蒸发器108。
可以在两种示例情况中的至少一种或两者中实施先前描述的回收由石化精炼系统产生的热能的技术。在第一种情况中，可以在待建造的石化精炼系统中实施所述技术。例如，可以确定用于布置石化精炼系统的多个子单元的地理布局。地理布局可以包括将要放置相应子单元的多个子单元位置。确定地理布局可以包括：基于特定技术数据，例如石油化学品从原油开始穿过子单元并且得到精炼石油的流动，主动确定或计算在石化精炼系统中的各个子单元的位置。确定地理布局可以备选地或另外地包括从多个之前生成的地理布局中选择布局。可以确定石化精炼系统的子单元的第一子组。第一子组可以包括至少两个(或多于两个)可从其中回收热能以产生电力的热产生子单元。在地理布局中，可以确定多个子单元位置的第二子组。第二子组包括将要放置在第一子组中的相应子单元的至少两个子单元位置。确定用于从在第一子组中的子单元回收热能的发电系统。发电系统可以基本上类似于先前描述的发电系统。在地理布局中，可以确定发电系统位置以放置发电系统。在所确定的发电系统位置处，热能回收效率大于在地理布局中的其他位置处的热能回收效率。石化精炼系统规划者和建造者可以进行建模或基于计算机的模拟实验(或二者)来确定发电系统的最佳位置，从而使热能回收效率最大化，例如通过当将从至少两个热产生子单元回收的热能输送至发电系统时使热量损失最小化。石化精炼系统可以根据地理布局通过以下方式建造：将多个子单元放置在多个子单元位置，将发电系统放置在发电系统位置，使多个子单元彼此相互连接以使得相互连接的多个子单元被配置成精炼石油化学品，和使发电系统与在第一子组中的子单元相互连接以使得发电系统被配置成从在第一子组中的子单元回收热能并且向发电系统提供回收的热能。发电系统被配置成使用回收的热能发电。
在第二种情况中，可以在运行的石化精炼系统中实施所述技术。换句话说，可以将先前描述的发电系统改造至已经建造并且运行的石化精炼系统。
此处描述的主题的实施方式可以将石化精炼系统的能量输出增加约37MW以用于本地应用或输出至电网。以这种方式，可以减少装置的碳消耗和GHG排放。
因此，已经描述了所述主题的特定实施方式。其他实施方式在所附权利要求的范围内。

Claims (31)

1.一种发电系统，所述发电系统包括：
第一加热流体回路，所述第一加热流体回路与来自石化精炼系统的多个子单元的多个热源热连接；
第二加热流体回路，所述第二加热流体回路与来自所述石化精炼系统的所述多个子单元的所述多个热源热连接，其中所述多个子单元包括加氢裂化装置和芳烃装置，
其中所述多个热源的第一子组包括与在所述加氢裂化装置中的流股连接的多个加氢裂化装置热交换器，并且
其中所述多个热源的第二子组包括与在所述芳烃装置中的流股连接的多个芳烃装置热交换器；
发电系统，所述发电系统包括有机物兰金循环，所述有机物兰金循环包括(i)工作流体，所述工作流体与所述第一加热流体回路和所述第二加热流体回路热连接以加热所述工作流体，和(ii)膨胀机，所述膨胀机被配置成由经加热的第一工作流体产生电力；和
控制系统，所述控制系统被配置成启动一组控制阀门以将所述第一加热流体回路和所述第二加热流体回路中的每一个与所述多个热源中的至少一部分选择性地热连接。
2.权利要求1所述的系统，其中所述工作流体与在所述有机物兰金循环的预热器中的所述第一加热流体回路热连接，并且与在所述有机物兰金循环的蒸发器中的所述第二加热流体回路热连接。
3.权利要求2所述的系统，其中所述工作流体包括异丁烷。
4.权利要求1所述的系统，其中所述第一加热流体回路包括与所述第一加热流体回路流体连接的第一加热流体罐，并且其中所述第二加热流体回路包括与所述第二加热流体回路流体连接的第二加热流体罐。
5.权利要求1所述的系统，其中在所述第一加热流体回路中的所述多个热源并联地流体连接，并且其中在所述第二加热流体回路中的所述多个热源并联地流体连接。
6.权利要求1所述的系统，其中：
每个加氢裂化装置热交换器包括循环通过所述加氢裂化装置的相应流股并且包括所述加热流体的一部分，
每个芳烃装置热交换器包括循环通过所述芳烃装置的相应流股并且包括所述加热流体的一部分。
7.权利要求6所述的系统，其中：
所述芳烃装置包括对二甲苯分离单元，并且其中在所述第一加热流体回路中的第一芳烃装置热交换器在所述对二甲苯分离单元中的对二甲苯纯化塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
所述芳烃装置包括对二甲苯异构化反应器，并且其中在所述第一加热流体回路中的第二芳烃装置热交换器在所述对二甲苯异构化反应器中的二甲苯异构化反应器出口流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
所述芳烃装置包括二甲苯异构化脱庚烷器，并且其中在所述第一加热流体回路中的第三芳烃装置热交换器在所述二甲苯异构化脱庚烷器中的二甲苯异构化脱庚烷器塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
在所述第一加热流体回路中的第四加氢裂化装置热交换器在流向第2阶段冷高压分离器的第2阶段反应段进料流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，并且
在所述第一加热流体回路中的第五加氢裂化装置热交换器在加氢裂化主分馏塔煤油产物和所述加热流体的一部分之间交换热量。
8.权利要求7所述的系统，其中：
在所述第二加热流体回路中的第一芳烃装置热交换器在所述对二甲苯分离单元中的提取塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
在所述第二加热流体回路中的第二芳烃装置热交换器在提余液塔分离塔中的重质提余液分离塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
在所述第二加热流体回路中的第三芳烃装置热交换器在所述对二甲苯分离单元中的对二甲苯纯化塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
在所述第二加热流体回路中的第四加氢裂化装置热交换器在加氢裂化主分馏塔煤油泵循环和所述加热流体的一部分之间交换热量，并且
在所述第二加热流体回路中的第五加氢裂化装置热交换器在加氢裂化主分馏塔柴油产物和所述加热流体的一部分之间交换热量。
9.权利要求8所述的系统，其中：
在所述第一加热流体回路中的第六加氢裂化装置热交换器与在所述第二加热流体回路中的第六加氢裂化装置热交换器串联连接，并且
在所述第一加热流体回路中的所述第六加氢裂化装置热交换器和在所述第二加热流体回路中的所述第六加氢裂化装置热交换器在流向第1阶段冷高压分离器的第1阶段反应段进料流股和所述加热流体的一部分之间交换热量。
10.权利要求8所述的系统，其中：
在所述第一加热流体回路中的第七加氢裂化装置热交换器与在所述第二加热流体回路中的第七加氢裂化装置热交换器串联连接，并且
在所述第一加热流体回路中的所述第七加氢裂化装置热交换器和在所述第二加热流体回路中的所述第七加氢裂化装置热交换器在加氢裂化产物汽提塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量。
11.权利要求8所述的系统，其中：
在所述第一加热流体回路中的第八加氢裂化装置热交换器与在所述第二加热流体回路中的第八加氢裂化装置热交换器串联连接，并且
在所述第一加热流体回路中的所述第八加氢裂化装置热交换器和在所述第二加热流体回路中的所述第八加氢裂化装置热交换器在加氢裂化主分馏塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量。
12.权利要求1所述的系统，其中所述加热流体回路包括水或油。
13.权利要求1所述的系统，其中所述发电系统在所述石化精炼系统的现场。
14.权利要求1所述的系统，其中所述发电系统被配置成产生约58MW的电力。
15.一种回收由石化精炼系统产生的热能的方法，所述方法包括：
确定地理布局以布置石化精炼系统的多个子单元，所述地理布局包括将要放置相应多个子单元的多个子单元位置，其中所述多个子单元包括加氢裂化装置和芳烃装置；
确定所述石化精炼系统的所述多个子单元的第一子组，所述第一子组包括与在所述加氢裂化装置中的流股连接的多个加氢裂化装置热交换器和与在所述芳烃装置中的流股连接的多个芳烃装置热交换器，其中热能可从所述第一子组回收以产生电力；
在所述地理布局中确定所述多个子单元位置的第二子组，所述第二子组包括将要放置在所述第一子组中的相应子单元的子单元位置；
确定发电系统以从在所述第一子组中的所述子单元回收热能，所述发电系统包括：
第一加热流体回路和第二加热流体回路，每个加热流体回路与在所述第一子组中的所述子单元流体连接；
发电系统，所述发电系统包括有机物兰金循环，所述有机物兰金循环包括(i)工作流体，所述工作流体与所述第一加热流体回路和所述第二加热流体回路热连接以加热所述工作流体，和(ii)膨胀机，所述膨胀机被配置成由经加热的第一工作流体产生电力；和
控制系统，所述控制系统被配置成启动一组控制阀门以将所述第一加热流体回路和所述第二加热流体回路中的每一个与多个热源中的至少一部分选择性地热连接；和
在所述地理布局中确定发电系统位置以放置所述发电系统，其中在所述发电系统位置处的热能回收效率大于在所述地理布局中的其他位置处的热能回收效率。
16.权利要求15所述的方法，所述方法还包括根据所述地理布局通过以下方式来建造所述石化精炼系统：将所述多个子单元放置在所述多个子单元位置，将所述发电系统放置在所述发电系统位置，使所述多个子单元彼此相互连接以使得相互连接的多个子单元被配置成精炼石油化学品，和使所述发电系统与在所述第一子组中的所述子单元相互连接以使得所述发电系统被配置成从在所述第一子组中的所述子单元回收热能并且向所述发电系统提供回收的热能，所述发电系统被配置成使用所述回收的热能发电。
17.权利要求16所述的方法，所述方法还包括：
运行所述石化精炼系统以精炼石油化学品；和
运行所述发电系统以：
通过所述第一加热流体回路和所述第二加热流体回路从在所述第一子组中的所述子单元回收热能；
向所述发电系统提供回收的热能；和
使用所述回收的热能发电。
18.权利要求17所述的方法，所述方法还包括将所述工作流体与在所述有机物兰金循环的预热器中的所述第一加热流体回路热连接并且将所述工作流体与在所述有机物兰金循环的蒸发器中的所述第二加热流体回路热连接。
19.权利要求17所述的方法，其中每个加氢裂化装置热交换器包括循环通过所述加氢裂化装置的相应流股并且包括所述加热流体的一部分，并且其中运行所述发电系统以通过所述第一加热流体回路和所述第二加热流体回路从在所述第一子组中的所述子单元回收热能包括：
运行在所述第一加热流体回路中的第一芳烃装置热交换器以在所述芳烃装置中的对二甲苯分离单元中的对二甲苯纯化塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
运行在所述第一加热流体回路中的第二芳烃装置热交换器以在所述芳烃装置中的对二甲苯异构化反应器中的二甲苯异构化反应器出口流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
运行在所述第一加热流体回路中的第三芳烃装置热交换器以在所述芳烃装置中的二甲苯异构化脱庚烷器中的二甲苯异构化脱庚烷器塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
运行在所述第一加热流体回路中的第四加氢裂化装置热交换器以在流向所述加氢裂化装置中的第2阶段冷高压分离器的第2阶段反应段进料流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，和
运行在所述第一加热流体回路中的第五加氢裂化装置热交换器以在所述加氢裂化装置中的加氢裂化主分馏塔煤油产物和所述加热流体的一部分之间交换热量。
20.权利要求19所述的方法，其中每个芳烃装置热交换器包括循环通过所述芳烃装置的相应流股并且包括所述加热流体的一部分，并且其中运行所述发电系统以通过所述第一加热流体回路和所述第二加热流体回路从在所述第一子组中的所述子单元回收热能包括：
运行在所述第二加热流体回路中的第一芳烃装置热交换器以在所述对二甲苯分离单元中的提取塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
运行在所述第二加热流体回路中的第二芳烃装置热交换器以在提余液塔分离塔中的重质提余液分离塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
运行在所述第二加热流体回路中的第三芳烃装置热交换器以在所述对二甲苯分离单元中的对二甲苯纯化塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
运行在所述第二加热流体回路中的第四加氢裂化装置热交换器以在加氢裂化主分馏塔煤油泵循环和所述加热流体的一部分之间交换热量，和
运行在所述第二加热流体回路中的第五加氢裂化装置热交换器以在加氢裂化主分馏塔柴油产物和所述加热流体的一部分之间交换热量。
21.权利要求20所述的方法，其中：
在所述第一加热流体回路中的第六加氢裂化装置热交换器与在所述第二加热流体回路中的第六加氢裂化装置热交换器串联连接，并且
其中所述方法还包括运行在所述第一加热流体回路中的所述第六加氢裂化装置热交换器和在所述第二加热流体回路中的所述第六加氢裂化装置热交换器以在流向第1阶段冷高压分离器的第1阶段反应段进料流股和所述加热流体的一部分之间交换热量。
22.权利要求20所述的方法，其中：
在所述第一加热流体回路中的第七加氢裂化装置热交换器与在所述第二加热流体回路中的第七加氢裂化装置热交换器串联连接，并且
其中所述方法还包括运行在所述第一加热流体回路中的所述第七加氢裂化装置热交换器和在所述第二加热流体回路中的所述第七加氢裂化装置热交换器以在加氢裂化产物汽提塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量。
23.权利要求20所述的方法，其中：
在所述第一加热流体回路中的第八加氢裂化装置热交换器与在所述第二加热流体回路中的第八加氢裂化装置热交换器串联连接，并且
其中所述方法还包括运行在所述第一加热流体回路中的所述第八加氢裂化装置热交换器和在所述第二加热流体回路中的所述第八加氢裂化装置热交换器以在加氢裂化主分馏塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量。
24.权利要求15所述的方法，所述方法还包括运行所述发电系统以产生约58MW的电力。
25.一种再利用由运行的石化精炼系统产生的热能的方法，所述方法包括：
确定包括运行的石化精炼系统的多个子单元的布置的地理布局，所述地理布局包括各自放置在相应子单元位置处的多个子单元；
确定所述石化精炼系统的所述多个子单元的第一子组，所述第一子组包括与在加氢裂化装置中的流股连接的多个加氢裂化装置热交换器和与在芳烃装置中的流股连接的多个芳烃装置热交换器，其中热能可从所述第一子组回收以产生电力；
在所述地理布局中确定所述多个子单元位置的第二子组，所述第二子组包括已经放置在所述第一子组中的相应子单元的子单元位置；
确定发电系统以从在所述第一子组中的所述子单元回收热能，所述发电系统包括：
第一加热流体回路和第二加热流体回路，每个加热流体回路与在所述第一子组中的所述子单元流体连接；
发电系统，所述发电系统包括有机物兰金循环，所述有机物兰金循环包括(i)工作流体，所述工作流体与所述第一加热流体回路和所述第二加热流体回路热连接以加热所述工作流体，和(ii)膨胀机，所述膨胀机被配置成由经加热的第一工作流体产生电力；和
控制系统，所述控制系统被配置成启动一组控制阀门以将所述第一加热流体回路和所述第二加热流体回路中的每一个与多个热源中的至少一部分选择性地热连接；和
在所述运行的石化精炼系统中确定发电系统位置以放置所述发电系统，其中在所述发电系统位置处的热能回收效率大于在所述运行的石化精炼系统中的其他位置处的热能回收效率。
26.权利要求25所述的方法，所述方法还包括使所述发电系统通过所述第一加热流体回路和所述第二加热流体回路与在所述第一子组中的所述子单元相互连接以使得所述发电系统被配置成从在所述第一子组中的所述子单元回收热能并且向所述发电系统提供回收的热能，所述发电系统被配置成使用所述回收的热能发电。
27.权利要求26所述的方法，所述方法还包括运行所述发电系统以：
通过所述第一加热流体回路和所述第二加热流体回路从在所述第一子组中的所述子单元回收热能；
向所述发电系统提供回收的热能；和
使用所述回收的热能发电。
28.权利要求25所述的方法，其中每个加氢裂化装置热交换器包括循环通过所述加氢裂化装置的相应流股并且包括所述加热流体的一部分，并且其中运行所述发电系统以通过所述第一加热流体回路和所述第二加热流体回路从在所述第一子组中的所述子单元回收热能包括：
运行在所述第一加热流体回路中的第一芳烃装置热交换器以在所述芳烃装置中的对二甲苯分离单元中的对二甲苯纯化塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
运行在所述第一加热流体回路中的第二芳烃装置热交换器以在所述芳烃装置中的对二甲苯异构化反应器中的二甲苯异构化反应器出口流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
运行在所述第一加热流体回路中的第三芳烃装置热交换器以在所述芳烃装置中的二甲苯异构化脱庚烷器中的二甲苯异构化脱庚烷器塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
运行在所述第一加热流体回路中的第四加氢裂化装置热交换器以在流向所述加氢裂化装置中的第2阶段冷高压分离器的第2阶段反应段进料流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，和
运行在所述第一加热流体回路中的第五加氢裂化装置热交换器以在所述加氢裂化装置中的加氢裂化主分馏塔煤油产物和所述加热流体的一部分之间交换热量。
29.权利要求28所述的方法，其中每个芳烃装置热交换器包括循环通过所述芳烃装置的相应流股并且包括所述加热流体的一部分，并且其中运行所述发电系统以通过所述第一加热流体回路和所述第二加热流体回路从在所述第一子组中的所述子单元回收热能包括：
运行在所述第二加热流体回路中的第一芳烃装置热交换器以在所述对二甲苯分离单元中的提取塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
运行在所述第二加热流体回路中的第二芳烃装置热交换器以在提余液塔分离塔中的重质提余液分离塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
运行在所述第二加热流体回路中的第三芳烃装置热交换器以在所述对二甲苯分离单元中的对二甲苯纯化塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
运行在所述第二加热流体回路中的第四加氢裂化装置热交换器以在加氢裂化主分馏塔煤油泵循环和所述加热流体的一部分之间交换热量，和
运行在所述第二加热流体回路中的第五加氢裂化装置热交换器以在加氢裂化主分馏塔柴油产物和所述加热流体的一部分之间交换热量。
30.权利要求29所述的方法，其中在所述第一加热流体回路中的第六加氢裂化装置热交换器与在所述第二加热流体回路中的第六加氢裂化装置热交换器串联连接，在所述第一加热流体回路中的第七加氢裂化装置热交换器与在所述第二加热流体回路中的第七加氢裂化装置热交换器串联连接，并且在所述第一加热流体回路中的第八加氢裂化装置热交换器与在所述第二加热流体回路中的第八加氢裂化装置热交换器串联连接，并且其中所述方法还包括：
运行在所述第一加热流体回路中的所述第六加氢裂化装置热交换器和在所述第二加热流体回路中的所述第六加氢裂化装置热交换器以在流向第1阶段冷高压分离器的第1阶段反应段进料流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，
运行在所述第一加热流体回路中的所述第七加氢裂化装置热交换器和在所述第二加热流体回路中的所述第七加氢裂化装置热交换器以在加氢裂化产物汽提塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量，和
运行在所述第一加热流体回路中的所述第八加氢裂化装置热交换器和在所述第二加热流体回路中的所述第八加氢裂化装置热交换器以在加氢裂化主分馏塔塔顶流股和所述加热流体的一部分之间交换热量。
31.权利要求25所述的方法，所述方法还包括运行所述发电系统以产生约40MW的电力。
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