ES2960810T3 - Método para accionamiento de máquinas en un circuito de generación de vapor de planta de etileno y sistema integrado de etileno y planta de energía - Google Patents

Método para accionamiento de máquinas en un circuito de generación de vapor de planta de etileno y sistema integrado de etileno y planta de energía Download PDF

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Abstract

Método para accionar máquinas, por ejemplo compresores de proceso, en un circuito de generación de vapor de una planta de etileno, incluyendo el método las etapas de: - recuperar calor como vapor (4) a alta presión de un horno de craqueo (3); - proporcionar dicho vapor a alta presión a al menos una turbina de vapor (6), en donde la turbina de vapor está configurada para accionar una máquina (7), tal como un compresor de proceso; - condensar al menos parte del vapor a alta presión en un condensador (8); - bombear vapor condensado como agua de alimentación de la caldera de vuelta al horno de craqueo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método para accionamiento de máquinas en un circuito de generación de vapor de planta de etileno y sistema integrado de etileno y planta de energía
La invención se refiere a un método para accionar máquinas, por ejemplo, compresores de procesos, en un circuito de generación de vapor de planta de etileno, así como a un sistema integrado de planta de etileno y de energía.
Un circuito de planta de etileno convencional, en particular un circuito de generación de vapor, comprende al menos uno, y generalmente seis o más, sistemas de hornos de craqueo convencionales, como se describe, por ejemplo, en el documento US-4.479.869. Dicho sistema de hornos de craqueo incluye generalmente una sección de convección, en la que la materia prima de hidrocarburo se precalienta y/o se evapora parcialmente y se mezcla con vapor de dilución para proporcionar una mezcla de vapor de dilución de materia prima. El sistema también comprende una sección radiante, que incluye al menos un serpentín radiante en un fogón, en el que la mezcla de vapor de dilución de materia prima de la sección de convección se convierte en componentes de productos y subproductos a alta temperatura por pirólisis. El sistema comprende además una sección de enfriamiento que incluye al menos un intercambiador de enfriamiento, por ejemplo un intercambiador de líneas de transferencia, configurado para enfriar rápidamente el producto o gas craqueado que sale de la sección radiante para detener las reacciones secundarias de pirólisis, y preservar el equilibrio de las reacciones en favor de los productos. El calor del intercambiador de líneas de transferencia puede recuperarse en forma de vapor a alta presión. Este vapor a alta presión generado en el horno de craqueo del agua de alimentación de la caldera puede usarse para generar energía. A este respecto, el circuito de generación de vapor comprende además al menos una pluralidad de turbinas de vapor, así como diferentes tipos de máquinas, tales como compresores y bombas, que son accionadas por dichas turbinas de vapor. Estas turbinas de vapor pueden ser de diferentes tipos, tales como, por ejemplo, turbinas de vapor de condensación, por ejemplo, para máquinas grandes, tales como un compresor de gas craqueado o un compresor de refrigeración de propileno o etileno, o turbinas de contrapresión, por ejemplo, para máquinas relativamente pequeñas. El circuito de generación de vapor comprende además uno o más condensadores, por ejemplo condensadores de superficie que normalmente se operan en condiciones de vacío, y al menos una bomba de agua de alimentación de caldera configurada para recoger el vapor condensado y bombearlo de nuevo al sistema del horno de craqueo como agua de alimentación de caldera. El circuito también puede incluir una bomba de condensado y un desaireador entre el condensador y la bomba de agua de alimentación de caldera donde el condensado puede mezclarse con agua de reposición y sacarse con vapor para eliminar el aire del condensado y el agua de reposición. El agua de alimentación de la caldera recogida en el desaireador se puede bombear al horno de craqueo.
El documento US 2010/174130 A1 se refiere a un proceso para craquear una corriente pesada de alimentación de hidrocarburos. El exceso de calor del horno de craqueo puede usarse para máquinas de accionamiento. Entre otras, esta publicación no describe una planta de etileno con una planta de energía integrada o circuito de central eléctrica. Además, no se describe para recuperar calor como vapor a alta presión de una caldera de recuperación de calor residual de un circuito de una planta de energía, y proporcionar al menos parte del vapor a alta presión del circuito de la planta de energía a la al menos una turbina de vapor del circuito de generación de vapor de una planta de etileno. Tampoco se describe para proporcionar el exceso de combustible del horno de craqueo del circuito de generación de vapor de la planta de etileno de la caldera de recuperación de calor residual del circuito de la planta de energía para cocción auxiliar.
Las centrales eléctricas integradas o combinadas, como tales, se conocen desde hace mucho tiempo. The review Bauer G y col. “ Das Verbrarkrafwerk-eine neutrome Variante des kombiererten Krafwerks, en VGB Krafwerkstechnik, vol 73, n°.2, 1-Feb-1999, páginas 120-124 deriva a diversos circuitos vegetales de potencia (ver Figura 1-4) en donde el vapor generado por el calor de reposo del gas de combustión de una turbina se alimenta a un generador de energía (turbina de gas) para mejorar su eficiencia y reducir las emisiones (véase la introducción en la página 122), pero no se relaciona con las plantas de etileno.
En lugar de un horno de craqueo convencional como se describió anteriormente, se han desarrollado hornos de craqueo de alta eficiencia, lo que puede mejorar significativamente la eficiencia del fogón y reducir el consumo de combustible y la emisión de CO<2>modificando el esquema de recuperación de calor del horno. Los diferentes tipos de procesos de recuperación de calor para un horno de craqueo de alta eficiencia, tal como un proceso con precalentamiento del aire, con una combustión completa de oxicombustible, o con una combustión parcial de oxicombustible, se describen, por ejemplo, en el documento EP 3415587. Además de calentar una mezcla de materia prima y vapor de dilución en un intercambiador de línea de transferencia primaria en lugar de en la sección de convección y generar vapor a alta presión en un intercambiador de línea de transferencia secundaria, se configura el proceso de recuperación de calor modificado de un horno de craqueo de alta eficiencia para generar vapor a alta presión en un serpentín de caldera situado en la sección de convección aguas arriba de un banco de sobrecalentadores de vapor a alta presión. El serpentín de la caldera está configurado para generar vapor a alta presión usando gases de escape en lugar de gas craqueado, protegiendo el banco de supercalentadores contra altas temperaturas. Sin embargo, dicho horno de craqueo de alta eficiencia también puede reducir significativamente la generación de vapor a alta presión, al tiempo que aún puede sobrecalentar una mezcla de vapor de dilución de materia prima a una temperatura de entrada al serpentín radiante optimizada, la etapa de calentamiento se realiza en un intercambiador de línea de transferencia primaria en lugar de en la sección de convección. El horno de craqueo de alta eficiencia puede, por ejemplo, producir aproximadamente 1/3 del vapor producido en un horno de craqueo convencional, cantidad que puede entonces no ser suficiente para que las turbinas de vapor accionen los compresores de proceso, tales como el compresor de gas craqueado, o el compresor de propileno o etileno. La generación de vapor a alta presión reducida puede, por ejemplo, accionar solo parte de las máquinas, por lo que uno o más compresores pueden necesitar ser accionados por motores eléctricos, para los cuales la energía requerida puede ser suministrada por una planta de energía, que puede situarse cerca de una planta de etileno. Alternativamente, la energía requerida también podría suministrarse por energía renovable tal como por turbinas eólicas y/o paneles solares. Sin embargo, los motores accionados de velocidad variable de alta potencia pueden no estar disponibles en el tamaño requerido, por ejemplo, para plantas de etileno a escala mundial que producen más de 1500 kilotoneladas de etileno por año. Estas plantas pueden requerir controladores eléctricos con una capacidad que exceda, por ejemplo, 60 MW para los compresores más grandes. Esto superará los límites de lo que realmente está disponible en el mercado. Al mismo tiempo, un horno de craqueo de alta eficiencia también puede ahorrar combustible, por ejemplo, metano e hidrógeno, lo que aumenta la cantidad de combustible que necesita exportarse. El hidrógeno puede usarse, por ejemplo, para la hidrogenación, pero el metano generalmente se quema, cuyo proceso aún libera CO<2>a la atmósfera.
Es un objetivo de la presente invención resolver o aliviar uno o más de los problemas mencionados anteriormente. En particular, la invención tiene como objetivo proporcionar un método mejorado para accionamiento de máquinas en un circuito de planta de etileno, que puede reducir la huella de carbono de la energía producida, es decir, la cantidad de CO<2>emitido por kw de potencia producida.
Con este objetivo, según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un método para accionamiento de máquinas, por ejemplo compresores de proceso, en un circuito de generación de vapor de planta de etileno, cuyo método se caracteriza por las características de la reivindicación 1. El método para el accionamiento de máquinas incluye las etapas de recuperar calor como vapor a alta presión de un horno de craqueo, proporcionar dicho vapor a alta presión a al menos una turbina de vapor, la turbina de vapor está configurada para accionar una máquina, tal como un compresor de proceso, condensar al menos parte del vapor a alta presión en un condensador, y bombear vapor condensado como agua de alimentación de caldera de vuelta al horno de craqueo. El método también incluye la etapa de recuperar calor como vapor a alta presión de una caldera de recuperación de calor residual de un circuito de una planta de energía, y proporcionar al menos parte del vapor a alta presión del circuito de la planta de energía a la al menos una turbina de vapor del circuito de generación de vapor de una planta de etileno. Al proporcionar vapor a alta presión del circuito de la planta de energía a la al menos una turbina de vapor del circuito de generación de vapor de la planta de etileno, una reducción en la producción de vapor a alta presión en el circuito de generación de vapor de la planta de etileno debido al uso de un horno de craqueo de alta eficiencia, puede compensarse de manera que al menos una turbina de vapor pueda accionar una máquina tal como un compresor de proceso sin la necesidad de un motor eléctrico adicional.
En el método de máquinas motrices según la invención, el exceso de combustible del horno de craqueo del circuito de generación de vapor de la planta de etileno se proporciona a la caldera de recuperación de calor residual del circuito de la planta de energía para cocción auxiliar. En un horno de alta eficiencia, como se describió anteriormente, no todo el combustible que se proporciona al fogón es usado. Debido al esquema de recuperación de calor modificado de un horno de alta eficiencia, se puede ahorrar hasta el 30 % de combustible. Este exceso de combustible está presente en el gas craqueado que sale del horno de craqueo de alta eficiencia, y luego puede separarse, por ejemplo mediante destilación criogénica del gas craqueado, de modo que pueda recuperarse el combustible. Este exceso recuperado de combustible puede proporcionarse a la caldera de recuperación de calor residual del circuito de la planta de energía para cocción adicional para elevar la temperatura en la caldera de recuperación de calor residual. El exceso de combustible puede incluir, por ejemplo, metano. Debido a la combustión del metano, el CO<2>se libera a la atmósfera. Sin embargo, dado que la combustión en la caldera de recuperación de calor residual es parte de un circuito de la planta de energía, la cantidad de energía generada por una cantidad de metano puede aumentarse significativamente aumentando la eficiencia con la que el calor de combustión se convierte en energía eléctrica, lo que puede reducir la huella de carbono de la energía producida, la cantidad de CO<2>emitido por kw de energía producida.
La caldera de recuperación de calor residual puede estar provista preferentemente de gas de escape de al menos una turbina de gas del circuito de la planta de energía. La al menos una turbina de gas de la planta de energía puede incluir, por ejemplo, una cámara de combustión y un compresor de aire. El aire puede alimentarse a través del compresor de aire a la cámara de combustión, a la que también puede alimentarse gas combustible. El gas de combustión, o gas de escape, incluido el exceso de contenido de aire, puede dejar la turbina de gas con una temperatura relativamente alta y puede enviarse a la caldera de recuperación de calor residual.
Ventajosamente, el exceso de combustible del horno de craqueo del circuito de generación de vapor de la planta de etileno puede proporcionarse a la turbina de gas del circuito de la planta de energía para combustión. Como se explicó anteriormente, el exceso de combustible puede estar presente en el gas craqueado que sale del horno de craqueo de alta eficiencia, y luego puede separarse, por ejemplo mediante destilación criogénica del gas craqueado, de modo que pueda recuperarse el combustible. Este exceso recuperado de combustible puede proporcionarse, no solo a la caldera de recuperación de calor residual del circuito de la planta de energía, sino también, o alternativamente, a la turbina de gas del circuito de la planta de energía para combustión, lo que da como resultado una reducción adicional de la huella de carbono del método.
La al menos una turbina de gas, que forma parte del circuito de la planta de energía, puede configurarse preferentemente para accionar una máquina, tal como un compresor de proceso, del circuito de generación de vapor de la planta de etileno. Todas las características mencionadas anteriormente, en particular proporcionar vapor a alta presión desde la caldera de recuperación de calor residual del circuito de la planta de energía a al menos una turbina de vapor del circuito de generación de vapor, proporcionar el exceso de combustible desde el fogón a la cámara de combustión de la turbina de gas del circuito de la planta de energía y a la caldera de recuperación de calor residual del circuito de la planta de energía, y el accionamiento de un compresor de proceso del circuito de generación de vapor de la planta de etileno mediante una turbina de gas del circuito de la planta de energía, pueden crear interconexiones entre el circuito de generación de vapor de la planta de etileno y el circuito de la planta de energía, y puede proporcionar un método para accionar una máquina, por ejemplo compresores de proceso, en un circuito de generación de vapor de la planta de etileno en combinación con un circuito de la planta de energía, que puede generar aproximadamente un 50 % más de energía y reducir la huella de carbono en aproximadamente 1/3 con respecto a los métodos y circuitos de la técnica anterior.
El método puede incluir además las etapas de proporcionar al menos parte del vapor a alta presión de la caldera de recuperación de calor residual del circuito de la planta de energía a al menos una turbina de vapor del circuito de la planta de energía, la turbina de vapor está configurada para accionar un generador para generar energía, condensar al menos parte del vapor a alta presión en un condensador del circuito de la planta de energía, y bombear dicho vapor condensado como agua de alimentación de la caldera de vuelta a la caldera de recuperación de calor residual.
El método puede ser particularmente adecuado para un circuito de generación de vapor de la planta de etileno que incluye un horno de craqueo de alta eficiencia. La eficacia del fogón se puede definir como la relación entre el calor absorbido por el al menos un serpentín radiante para la conversión de la materia prima de hidrocarburo al gas craqueado por medio de pirólisis, que es una reacción endotérmica, y el calor liberado por el proceso de combustión en la zona de combustión, basado en un valor de calentamiento inferior a 25 °C. Esta definición corresponde a la fórmula para la eficiencia del combustible 3.25 como se define en la norma API 560 (Fired Heaters for General Refinery Service). Cuanto mayor es esta eficiencia, menor es el consumo de combustible, pero también es menor el calor disponible para el precalentamiento de la materia prima en la sección de convección. En un horno de craqueo de alta eficiencia, el fogón se puede configurar de manera que la eficiencia del fogón sea superior al 40 %, preferentemente superior al 45 %, más preferentemente superior al 48 %. Una eficiencia normal del fogón de los hornos de craqueo convencionales se encuentra alrededor del 40 %. Si superamos esto, la materia prima ya no podrá calentarse hasta la temperatura óptima porque no hay suficiente calor disponible en los gases de combustión: aumentar la eficiencia del fogón de alrededor del 40 % a aproximadamente el 48 % reduciría la fracción del calor disponible en el sección de convección de aproximadamente 50-55 % a aproximadamente 42-47 %. Un horno de craqueo de alta eficiencia puede hacer frente a esta disponibilidad reducida de calor en la sección de convección. Al elevar la eficiencia del fogón con aproximadamente un 20 % de aproximadamente un 40 % a aproximadamente un 48 %, se puede ahorrar aproximadamente un 20 % de combustible.
Un ejemplo de un esquema de recuperación de calor modificado para la materia prima de hidrocarburos de craqueo en un horno de craqueo de alta eficiencia puede incluir una primera etapa de precalentamiento de la materia prima y una segunda etapa de precalentamiento de la materia prima. La primera etapa de precalentamiento de la materia prima incluye precalentar la materia prima de hidrocarburos por gases de escape calientes de un horno de craqueo, y la segunda etapa de precalentamiento de la materia prima incluye el precalentamiento adicional de la materia prima mediante el calor residual del gas craqueado del horno de craqueo usando un intercambiador de líneas de transferencia antes de la entrada de la materia prima en una sección radiante del horno de craqueo. El agua de la caldera puede alimentarse desde un tambor de vapor del horno de craqueo a un serpentín de caldera en la sección de convección del horno de craqueo. El agua de la caldera puede calentarse, y preferiblemente evaporarse, mediante gases de escape calientes, y una mezcla de agua y vapor puede retornarse a dicho tambor de vapor. De esta manera, el calor en el efluente se desvía parcialmente al precalentamiento de la materia prima para alcanzar la temperatura óptima de la materia prima antes de entrar en la sección radiante, mientras que al mismo tiempo el calor en el gas de escape se desvía para producir vapor a alta presión. Se puede desviar más calor al calentamiento de la materia prima que se desvía a la generación de vapor a alta presión saturado, lo que puede reducir la producción de vapor a alta presión a favor del aumento del calentamiento de la materia prima. Se puede generar vapor a alta presión mediante el calor residual del gas craqueado del horno de craqueo usando un intercambiador de línea de transferencia secundaria. Dependiendo de la eficiencia del fogón y, por lo tanto, del calor disponible en la sección de enfriamiento, un intercambiador de línea de transferencia secundaria configurado para generar vapor a alta presión puede colocarse en serie después del intercambiador de línea de transferencia principal para enfriar aún más el gas craqueado de la sección radiante. Si bien el intercambiador de línea de transferencia principal está configurado para calentar la materia prima antes de entrar en la sección radiante, el intercambiador de línea de transferencia secundaria puede configurarse para evaporar parcialmente el agua de la caldera.
Según un aspecto adicional de la invención, se proporciona un sistema integrado de planta de etileno y de energía representado por las características de la reivindicación 6. Dicho sistema puede proporcionar una o más de las ventajas mencionadas anteriormente.
La presente invención se aclarará adicionalmente con referencia a las figuras de realizaciones ejemplares. Los elementos correspondientes se designan con los signos de referencia correspondientes.
La Figura 1 muestra una representación esquemática de un circuito de generación de vapor de planta de etileno y un circuito de la planta de energía;
La Figura 2 muestra una representación esquemática de un sistema integrado de la planta de etileno y de energía según la invención.
La Figura 1 muestra una representación esquemática de un circuito de generación de vapor de la planta de etileno y un circuito de la planta de energía. El circuito 1 de generación de vapor de la planta de etileno comprende un horno de craqueo 3 para convertir una materia prima de hidrocarburo en gas craqueado. El horno de craqueo 3 está configurado para generar vapor a alta presión 4 del agua de alimentación de la caldera 5. El circuito de generación de vapor 1 también incluye al menos una turbina de vapor 6 configurada para ser accionada por dicho vapor a alta presión 4, y al menos un compresor de proceso 7, tal como un compresor de gas craqueado, un compresor de refrigeración de propileno, un compresor de refrigeración por etileno u otros compresores, configurados para ser accionados por la al menos una turbina de vapor 6. El circuito de generación de vapor 1 incluye además al menos un condensador 8 configurado para condensar al menos parte del vapor a alta presión 4, y al menos una bomba 9 configurada para bombear el vapor condensado al horno de craqueo como agua de alimentación de la caldera. El condensador 8 puede ser, por ejemplo, un condensador de superficie que funciona al vacío, o un condensador de presión media, o cualquier otro condensador conocido por el experto en la técnica. En el caso de un horno de craqueo convencional, se puede producir suficiente vapor a alta presión 4 para que la turbina de vapor 6 accione una máquina, tal como un compresor de proceso. Sin embargo, si el horno de craqueo 3 es un horno de craqueo de emisión baja con un esquema de recuperación de calor revisado como se describe y muestra en el documento EP 3415 587, entonces el horno de craqueo de baja emisión no puede producir una cantidad suficiente de vapor a alta presión 4 según sea necesario para que la turbina de vapor 6 accione el al menos un compresor 7. Uno o más de dichos compresores de proceso 7 de la planta de etileno pueden necesitar ser accionados por un motor eléctrico 10. La energía para accionar dicho motor eléctrico 10 puede ser proporcionada por una planta de energía 2. Una planta de energía convencional 2 puede incluir al menos una turbina de gas 11 que tiene una cámara de combustión 12 con un compresor de aire 13. El aire 14 puede alimentarse a través del compresor de aire 13 a la cámara de combustión 12, a la que también puede alimentarse gas combustible 15. El gas combustible 15 puede quemarse en la cámara de combustión presurizada 12 con un contenido en exceso de aire relativamente alto. El gas de escape generado por dicha combustión puede dejarse bajar a presión ambiente sobre las palas de la turbina 11, por ejemplo una turbina de contrapresión. Las fuerzas que actúan sobre estas palas pueden usarse para accionar un generador 16 configurado para generar energía eléctrica para accionar máquinas eléctricas, tal como, por ejemplo, el motor eléctrico 10 configurado para accionar un compresor de proceso en la planta de etileno. El gas de combustión, o el gas de escape 17, que incluye el exceso de contenido de aire, puede dejar la turbina 11 de gas con una temperatura relativamente alta y puede enviarse a una caldera 18 de recuperación de calor residual. Dicha caldera 18 puede incluir quemadores adicionales, en los que se puede quemar combustible 19 para reducir el exceso de aire y elevar la temperatura del gas de escape 17. El calor recuperado en la caldera de recuperación de calor residual 18 se puede usar para generar vapor a alta presión 20, cuyo vapor se usa para accionar una turbina de vapor 21, por ejemplo, una turbina de vapor de condensación. Dicha turbina de vapor 21 puede entonces accionar un generador 22 para generar energía, en paralelo con la energía generada por el generador 16 accionado por la turbina de gas 11. La energía generada por el generador 22 accionado por la turbina de vapor 21 puede enviarse a una red eléctrica o también puede usarse para accionar máquinas eléctricas, tal como el motor eléctrico 10 del circuito de la planta de etileno. El vapor puede condensarse al vacío en un condensador 23, por ejemplo un condensador de superficie de la turbina de vapor 21. El vapor condensado puede alimentarse primero a un desaireador preferiblemente usando una bomba de condensado, etapa que no se muestra, y luego puede enviarse de vuelta por una bomba de agua de alimentación de caldera 24 a la caldera de recuperación de calor residual 18 como agua de alimentación de la caldera 25 para cerrar el circuito de la planta de energía.
La Figura 2 muestra una representación esquemática de un sistema integrado de la planta de etileno y de energía según la invención. Dicho sistema integrado comprende un circuito de generación de vapor de la planta de etileno 1' configurado para generar vapor a alta presión 4 del agua de alimentación de la caldera 5 para accionar al menos una máquina, tal como un compresor de proceso 7, y un circuito de la planta de energía 2' configurado para generar energía eléctrica. El circuito de generación de vapor de la planta de etileno incluye un horno de craqueo 3, en particular un horno de craqueo de alta eficiencia, para convertir una materia prima de hidrocarburos en gas craqueado. El horno de craqueo 3 está configurado para generar vapor a alta presión 4 del agua de alimentación de la caldera 5. El circuito de generación de vapor de la planta de etileno incluye además al menos una turbina de vapor 6 configurada para ser accionada por dicho vapor a alta presión 4, al menos un compresor de proceso 7 configurado para ser accionado por la al menos una turbina de vapor 6, al menos un condensador 8, por ejemplo un condensador de presión media o un condensador que funciona al vacío, configurado para condensar al menos parte del vapor a alta presión 4, y al menos una bomba 9 configurada para bombear el vapor condensado al horno de craqueo 3 como agua de alimentación de la caldera 5, cerrando el ciclo. El circuito de la planta de energía 2' incluye una caldera de recuperación de calor residual 18 configurada para recuperar calor como vapor a alta presión 20. De forma ingeniosa, el sistema comprende además una primera conexión 27 entre el circuito 1' de generación de vapor de la planta de etileno y el circuito 2' de la planta de energía configurado para conducir al menos parte del vapor de alta presión 20 de la caldera 18 de recuperación de calor residual a la al menos una turbina (6) de vapor del circuito 1' de generación de vapor de la planta de etileno para accionar dicha al menos una turbina 6 de vapor. En analogía con el circuito de la planta de energía 2 de la Figura 1, el circuito de la planta de energía 2' del sistema integrado puede incluir además al menos una turbina de vapor 21 y al menos un generador 22. El circuito 2' puede configurarse para proporcionar al menos parte del vapor a alta presión 20 de la caldera de recuperación de calor residual 18 a la al menos una turbina de vapor 21 del circuito de la planta de energía 2', y la al menos una turbina de vapor 21 puede configurarse para accionar el al menos un generador 22 para generar energía. El circuito de la planta de energía 2' puede incluir además un condensador 23 configurado para condensar al menos parte del vapor a alta presión 20, y una bomba 24 configurada para bombear dicho vapor condensado como agua de alimentación de la caldera 25 de vuelta a la caldera de recuperación de calor residual 18. El circuito de la planta de energía 2' puede incluir además al menos una turbina de gas 11, conectada a la caldera de recuperación de calor residual 18 de manera que el gas de escape 17 de la al menos una turbina de gas 11 se recupera por la caldera de recuperación de calor residual 18. De forma ingeniosa, el combustible para cocción adicional en la caldera de recuperación 18 para elevar la temperatura del gas de escape 17 se puede proporcionar a través de una segunda conexión (no mostrada) entre el circuito de generación de vapor de la planta de etileno 1' y el circuito de la planta de energía 2' que conduce al menos parte del exceso de combustible 26 del circuito de generación de vapor de la planta de etileno 1' a al menos un quemador de la caldera de recuperación de calor residual 18. En particular, el gas craqueado que sale de un horno de craqueo de alta eficiencia 3 del circuito de generación de vapor de la planta de etileno 1' puede incluir también gas combustible que puede separarse del gas craqueado, por ejemplo mediante destilación criogénica. Dicho exceso de combustible 26 del circuito de la planta de etileno puede proporcionarse ventajosamente a al menos un quemador de la caldera de recuperación de calor residual 18. Una conexión adicional (no mostrada) entre el circuito de generación de vapor de la planta de etileno 1' y el circuito de la planta de energía 2' puede configurarse para conducir al menos parte del exceso de combustible 26 del circuito de generación de vapor de la planta de etileno 1' a la al menos una turbina de gas 11, en particular a la cámara de combustión 12 de la turbina de gas 11, para combustión. El circuito de generación de vapor de la planta de etileno 1' puede incluir además al menos un compresor de proceso 7' que está configurado para ser accionado directamente por la al menos una turbina de gas 11 del circuito de la planta de energía 2', en contraste con el al menos un compresor de proceso 7 en la Figura 1, que puede ser accionado por una turbina de vapor 6 o por un motor eléctrico 10.
El proyecto que conduce a esta solicitud ha recibido financiamiento del Programa de la Unión Europea Horizon H2020 (<h>2020-SP<i>R<e>-2016) bajo el acuerdo de concesión n° 723706.
Con fines de claridad y descripción concisa, las características se describen en el presente documento como parte de la misma realización o de realizaciones separadas; sin embargo, se apreciará que el alcance de la invención puede incluir realizaciones que tengan combinaciones de todas o algunas de las características descritas. Se puede entender que las realizaciones mostradas tienen componentes iguales o similares, aparte de donde se describen como diferentes.
En las reivindicaciones, los signos de referencia colocados entre paréntesis no deben interpretarse como limitantes de la reivindicación. La palabra “ que comprende” no excluye la presencia de otras características o etapas que las enumeradas en una reivindicación. Además, las palabras “ un” y “ uno/una” no deben interpretarse como limitadas a “ solo uno” , sino que se usan para significar “ al menos uno” , y no excluyen una pluralidad. El mero hecho de que ciertas medidas se mencionen en las reivindicaciones mutuamente diferentes no indica que una combinación de estas medidas no pueda usarse como ventaja. Muchas variantes serán evidentes para el experto en la técnica. Se entiende que todas las variantes están comprendidas dentro del alcance de la invención definida en las siguientes reivindicaciones.
Referencias
1..1, Circuito de generación de vapor de la planta de etileno
2., 2' Circuito de la planta de energía
3. Horno de craqueo
4. Vapor a alta presión
5. Agua de alimentación de caldera
6. Turbina de vapor
7., 7' Compresor de proceso
8. Condensador
9. Bomba
10. Motor eléctrico
11. Turbina de gas
12. Cámara de combustión
13. Compresor
14. Aire
15. Combustible
16. Generador
17. Gas de escape
18. Caldera de recuperación de calor residual
19. Combustible
20. Vapor a alta presión
21. Turbina de vapor
22. Generador
23. Condensador
24. Bomba
25. Agua de alimentación de caldera
26. Exceso de combustible
27. Primera conexión

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    i.Método para accionamiento de máquinas, por ejemplo compresores de procesos (7, 7') en un circuito de generación de vapor de planta de etileno (1, 1), incluyendo el método las etapas de:
    -recuperar calor como vapor de alta presión (4) desde un horno de craqueo (3); -proporcionar dicho vapor de alta presión (4) a al menos una turbina (6) de vapor, en donde la turbina (6) de vapor está configurada para accionar una máquina, tal como un compresor de procesos (7, 7');
    -condensar al menos parte del vapor de alta presión (4) en un condensador (8);
    -bombear vapor condensado como agua de alimentación de caldera (5) de vuelta al horno de craqueo;
    en donde el método también incluye la etapa de:
    -recuperar calor como vapor de alta presión (20) de una caldera (18) de recuperación de calor residual de un circuito (2, 2') de la planta de energía;
    -proporcionar al menos parte del vapor de alta presión (20) del circuito de la planta de energía a la al menos una turbina (21) de vapor del circuito (1, 1') de generación de vapor de la planta de etileno; y
    en donde el exceso de combustible (26) del horno de craqueo (3) del circuito (1, 1') de generación de vapor de la planta de etileno se proporciona a la caldera (18) de recuperación de calor residual del circuito (2, 2') de la planta de energía para cocción auxiliar.
  2. 2. Método según la reivindicación 1, en donde la caldera de recuperación de calor residual está provista de gas de escape (17) de al menos una turbina de gas (11) del circuito (2, 2') de la planta de energía.
  3. 3. Método según la reivindicación 2, en donde el exceso de combustible (26) del horno de craqueo (3) del circuito de generación de vapor de la planta de etileno se proporciona a la turbina de gas (11) del circuito de la planta de energía para combustión.
  4. 4. Método según las reivindicaciones 2 o 3, en donde la al menos una turbina de gas está configurada para accionar una máquina, tal como un compresor de proceso (7, 7'), del circuito (1, 1') de generación de vapor de la planta de etileno.
  5. 5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye además las etapas de:
    -proporcionar al menos parte del vapor de alta presión (20) de la caldera de recuperación de calor residual del circuito (18) de la planta de energía a al menos una turbina de vapor (21) del circuito (2, 2') de la planta de energía, en donde la turbina de vapor está configurada para accionar un generador (22) para generar energía;
    -condensar al menos parte del vapor de alta presión en un condensador (23) del circuito (2, 2') de la planta de energía;
    -bombear dicho vapor condensado como agua de alimentación de la caldera (25) de vuelta a la caldera (18) de recuperación de calor residual.
  6. 6. Sistema integrado de etileno y planta de energía, que comprende un circuito (1') de generación de vapor de la planta de etileno y un circuito (2') de la planta de energía configurado para generar energía eléctrica, en donde el circuito de generación de vapor de la planta de etileno incluye:
    -un horno de craqueo (3) para convertir una materia prima de hidrocarburo en gas craqueado, en donde el horno de craqueo está configurado para generar vapor de alta presión (4) del agua de alimentación de la caldera (5);
    -al menos una turbina (6) de vapor configurada para ser accionada por dicho vapor de alta presión (4);
    -al menos un compresor de proceso (7) configurado para ser accionado por al menos una turbina de vapor;
    -al menos un condensador (8) configurado para condensar al menos parte del vapor de alta presión; -al menos una bomba (9) configurada para bombear el vapor condensado al horno de craqueo (3) como agua de alimentación de la caldera (5);
    caracterizado porqueel circuito de la planta de energía incluye una caldera (18) de recuperación de calor residual configurada para recuperar calor como vapor de alta presión (20),
    en donde el sistema comprende además una primera conexión (27) entre el circuito de generación de vapor de la planta de etileno y el circuito de la planta de energía configurado para conducir al menos parte del vapor de alta presión (20) de la caldera de recuperación de calor residual a la al menos una turbina (6) de vapor del circuito de generación de vapor de la planta de etileno para accionar dicha al menos una turbina (6) de vapor; en donde el sistema integrado de etileno y planta de energía, comprende además una segunda conexión entre el circuito de generación de vapor de la planta de etileno y el circuito de la planta de energía configurado para conducir al menos parte del exceso de combustible (26) del circuito de generación de vapor de la planta de etileno(1') a al menos un quemador de la caldera (18) de recuperación de calor residual.
  7. 7. Sistema integrado de etileno y planta de energía según la reivindicación 6, en donde el circuito de la planta de energía incluye además al menos una turbina de gas (11), en donde la al menos una turbina de gas (11) está conectada a la caldera (18) de recuperación de calor residual de modo que el gas de escape (17) de la al menos una turbina de gas se recupera por la caldera (18) de recuperación de calor residual.
  8. 8. Sistema integrado de etileno y planta de energía según la reivindicación 7, que comprende además una conexión adicional entre el circuito de generación de vapor de la planta de etileno y el circuito de la planta de energía configurado para conducir a una parte del exceso de combustible (26) del circuito de generación de vapor de la planta de etileno a la al menos una turbina de gas para combustión (11).
  9. 9. Sistema integrado de etileno y planta de energía según las reivindicaciones 7 o 8, en donde el circuito (1') de generación de vapor de la planta de etileno incluye al menos un compresor de proceso (7') que está configurado para ser accionado directamente por la al menos una turbina de gas (11) del circuito (2') de la planta de energía.
  10. 10. Sistema integrado de etileno y planta de energía según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 6-9, en donde el circuito (2') de la planta de energía incluye además al menos una turbina de vapor y al menos un generador, en donde el circuito está configurado para proporcionar al menos parte del vapor de alta presión de la caldera de recuperación de calor residual a la al menos una turbina de vapor (21) del circuito de la planta de energía(2'), en donde la al menos una turbina de vapor (21) está configurada para accionar el al menos un generador (22) para generar energía.
  11. 11. Sistema integrado de etileno y planta de energía según la reivindicación 10, en donde el circuito (2') de la planta de energía incluye además un condensador (23) configurado para condensar al menos parte del vapor de alta presión, y una bomba (24) configurada para bombear dicho vapor condensado como agua (25) de alimentación de caldera de vuelta a la caldera (18) de recuperación de calor residual.
  12. 12. Sistema integrado de etileno y planta de energía según cualquiera de las reivindicaciones 6-11, en donde el horno de craqueo (3) es un horno de craqueo de alta eficiencia que incluye una sección radiante, una sección de convección y una sección de enfriamiento, en donde la sección de enfriamiento incluye al menos un intercambiador de líneas de transferencia configurado para precalentar la materia prima antes de entrar en la sección radiante y en donde una sección de convección comprende una bobina de caldera configurada para generar vapor saturado del gas de escape, dicho serpertín de la caldera localizado preferiblemente en la parte final de la sección de convección.
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