JP2019512075A - Method and system for cooling treatment plant water - Google Patents

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Abstract

本開示は、処理プラント水の冷却用方法とシステムを提供する。システムは、第1処理水流と冷媒との間で熱交換するための第1熱交換器と、前記第1熱交換器に接続されて前記冷媒の圧力を高める多相ポンプと、前記第1熱交換器と前記多相ポンプとに接続されて第2処理水流と前記冷媒との間で熱交換するための第2熱交換器と、前記第2熱交換器に接続されて前記冷媒の温度を低下させる第1膨張バルブと、前記第1膨張バルブと前記多相ポンプとに接続されて前記冷媒の液相と気相とを分離する気液分離装置と、前記気液分離装置と前記第1熱交換器とに接続されて前記冷媒の前記液相の温度を下げる第2膨張バルブ、とを有する。The present disclosure provides methods and systems for cooling treatment plant water. The system includes a first heat exchanger for heat exchange between a first treated water stream and a refrigerant, a multiphase pump connected to the first heat exchanger to increase the pressure of the refrigerant, and the first heat A second heat exchanger connected to the exchanger and the multiphase pump for heat exchange between the second treated water stream and the refrigerant; and connected to the second heat exchanger to convert the temperature of the refrigerant A gas-liquid separation device connected to a first expansion valve to be lowered, the first expansion valve, and the multiphase pump to separate the liquid phase and the gas phase of the refrigerant, the gas-liquid separation device and the first And a second expansion valve connected to the heat exchanger to reduce the temperature of the liquid phase of the refrigerant.

Description

本出願は、ここにその全体を参考文献として合体させる、2016年2月16日出願の米国仮特許出願第62/295,797号の優先権の利益を請求するものである。   This application claims the benefit of priority to US Provisional Patent Application No. 62 / 295,797, filed February 16, 2016, which is incorporated herein by reference in its entirety.

本開示は、処理プラント水を冷却する方法とシステムとに関する。   The present disclosure relates to methods and systems for cooling treatment plant water.

天然ガス、オレフィンの処理および合成ガスの生成等に使用されるもののような石油化学処理プラントは、この処理プラントのコンポーネントを冷却するために、処理プラント水とも呼ばれる、水性冷媒を使用する冷却システムを備えることがある。例えばある種の水冷システムは、処理プラントにおいて行われる反応から熱を取り除くためや、処理プラントに使用される炭化水素混合物中の物質の分離のために使用することができる。水冷システムは、又、炭化水素ガス流の凝縮のためにも使用することができる。   Petrochemical processing plants, such as those used for the processing of natural gas, olefins and the production of synthesis gas, use a cooling system that also uses an aqueous refrigerant, also called processing plant water, to cool the components of this processing plant. May be equipped. For example, some water cooling systems can be used to remove heat from the reactions carried out in the treatment plant or for the separation of substances in the hydrocarbon mixture used in the treatment plant. Water cooling systems can also be used for condensation of hydrocarbon gas streams.

石油化学産業の冷却方法およびシステムは、一連に設けられる、二段圧縮装置、フラッシュドラム、液体ポンプ、冷却塔、熱交換器、を使用することがあり、これらによって資本コストと運転コストが高くなることがある。   The petrochemical industry cooling methods and systems may use a series of two-stage compressors, flash drums, liquid pumps, cooling towers, heat exchangers, which increase capital and operating costs. Sometimes.

従って、処理水の冷却のより効率的で低コストな方法が未だ求められている。   Thus, there is still a need for more efficient and lower cost methods of cooling treated water.

要約
ここに開示される発明は、第1熱交換器内において第1処理水流と液体冷媒とのあいだで熱交換して処理水流の温度を下げる工程を含む処理プラント水の冷却のための方法を提供する。いくつかの実施例において、前記冷媒は、前記第1処理水流との熱交換によって部分的に気化されて気相と液相とを有する部分気化冷媒を生成する。前記方法は、前記部分気化冷媒の圧力を高める工程と、前記冷媒の少なくとも一部を第2熱交換器に送る工程とを含むことができる。
SUMMARY The invention disclosed herein comprises a method for cooling treatment plant water comprising heat exchange between a first treated water stream and a liquid refrigerant in a first heat exchanger to lower the temperature of the treated water stream. provide. In some embodiments, the refrigerant is partially vaporized by heat exchange with the first process water stream to produce a partially vaporized refrigerant having a gas phase and a liquid phase. The method may include the steps of: increasing the pressure of the partially vaporized refrigerant; and sending at least a portion of the refrigerant to a second heat exchanger.

いくつかの実施例において、前記方法は、前記第2熱交換器内において第2処理水流と前記部分気化冷媒との間で熱交換して前記冷媒の温度を下げる工程を有する。前記方法は、前記部分気化冷媒の圧力および/又は温度を下げる工程と、前記部分気化冷媒を気液分離装置に送ってその気相から液相を分離し、それによって液体冷媒を生成する工程を含むことができる。前記方法は、更に、前記液体冷媒の温度を下げる工程と、前記冷媒の少なくとも一部を前記第1熱交換器に送って、前記第1処理水流と熱交換させる工程を含むことができる。前記方法は、前記冷却処理水を単数又は複数の処理プラントに送る工程を備えることができる。前記部分気化冷媒の圧力を多相ポンプで増大させることができる。   In some embodiments, the method includes the step of heat exchange between the second treated water stream and the partially vaporized refrigerant in the second heat exchanger to lower the temperature of the refrigerant. The method comprises the steps of: reducing the pressure and / or temperature of the partially vaporized refrigerant; and sending the partially vaporized refrigerant to a gas-liquid separator to separate a liquid phase from the gas phase thereof, thereby producing a liquid refrigerant. Can be included. The method may further include the steps of lowering the temperature of the liquid refrigerant, and sending at least a portion of the refrigerant to the first heat exchanger for heat exchange with the first process water stream. The method may comprise the step of delivering the cooled treated water to one or more treatment plants. The pressure of the partially vaporized refrigerant can be increased by a multiphase pump.

いくつかの実施例において、前記気液分離装置は、フラッシュドラムとして構成することができる。いくつかの実施例において、前記液体冷媒は、約0℃の温度で約0.1cP以上の粘度を有する冷媒を含む。いくつかの実施例において、前記冷媒は、約−10℃から約−50℃の沸点を有する冷媒を含む。前記液体冷媒は、R134A,R404A,R407C,R125およびR410R、とすることができ、前記部分気化冷媒は、気相を約30%〜約50%含むことができる。   In some embodiments, the gas-liquid separation device can be configured as a flash drum. In some embodiments, the liquid refrigerant comprises a refrigerant having a viscosity of about 0.1 cP or more at a temperature of about 0 ° C. In some embodiments, the refrigerant comprises a refrigerant having a boiling point of about -10 <0> C to about -50 <0> C. The liquid refrigerant may be R134A, R404A, R407C, R125 and R410R, and the partially vaporized refrigerant may include about 30% to about 50% of the gas phase.

前記ここに開示の発明は、更に、処理プラント水を冷却するための技術を提供し、これは、第1処理水流と液体冷媒との間で熱交換して前記処理水流の温度を下げ、それによって部分気化冷媒を生成する工程を有する。前記方法の一例は、更に、前記部分気化冷媒の圧力および/又は温度を上げて加圧部分気化冷媒を生成する工程を含むことができる。前記方法は、第2処理水流と前記加圧部分気化冷媒との間で熱交換して前記第2処理水流の温度を上げる、および/又は、前記加圧部分気化冷媒の温度を下げる、工程を含むことができる。前記方法は、前記加圧部分気化冷媒の圧力および/又は温度を下げる工程と、前記部分気化冷媒から少なくとも一部の液相を分離して液体媒体を生成する工程と、前記液体冷媒の温度を下げて前記第1処理水流との熱交換に適した冷媒を生成する工程、とを含むことができる。   The invention disclosed herein further provides a technique for cooling treatment plant water, which exchanges heat between the first treated water stream and the liquid refrigerant to lower the temperature of the treated water stream, To generate a partially vaporized refrigerant. An example of the method may further include increasing the pressure and / or temperature of the partially vaporized refrigerant to produce a pressurized partially vaporized refrigerant. The method comprises the steps of: heat exchanging between a second treated water stream and the pressurized partially vaporized refrigerant to raise the temperature of the second treated water stream; and / or decreasing the temperature of the pressurized partially vaporized refrigerant Can be included. The method comprises the steps of: reducing the pressure and / or temperature of the pressurized partially vaporized refrigerant; separating at least a portion of the liquid phase from the partially vaporized refrigerant to produce a liquid medium; And D. generating a refrigerant suitable for heat exchange with the first treated water stream.

ここに開示させる発明は、更に、処理プラント水を冷却するための方法を提供し、これは、第1熱交換器内で第1処理水流と液体冷媒との間で熱交換して前記処理水流の温度を下げ、これによって、前記第1処理水流との熱交換時に前記冷媒を少なくとも部分的に気化する工程を有する。前記方法の一例は、更に、前記第1処理水を前記第1熱交換器から単数又は複数の処理プラントに送る工程と、前記部分気化冷媒を前記第1熱交換器から多相ポンプに送って前記部分気化冷媒の圧力を高める工程、とを有することができる。前記方法は、前記部分気化冷媒を前記多相ポンプから第2熱交換器に送る工程を含むことができる。前記方法は、更に、前記第2熱交換器内で第2処理水流と前記部分気化冷媒との間で熱交換して前記冷媒の圧力および/又は温度を下げる工程を含むことができる。前記方法は、前記第2処理水流を前記第2熱交換器から送って前記第1熱交換器に入る前記第1処理水流とする工程を含むことができる。前記方法は、前記部分気化冷媒を前記第2熱交換器から第1膨張バルブに送って前記冷媒の圧力および/又は温度を下げる工程を含むことができる。   The invention disclosed herein further provides a method for cooling treatment plant water, which exchanges heat between the first treated water stream and the liquid refrigerant in the first heat exchanger to achieve said treated water stream And thereby at least partially vaporizing the refrigerant upon heat exchange with the first process water stream. An example of the method further includes the steps of: sending the first treated water from the first heat exchanger to one or more treatment plants; sending the partially vaporized refrigerant from the first heat exchanger to a multiphase pump And increasing the pressure of the partially vaporized refrigerant. The method may include sending the partially vaporized refrigerant from the multiphase pump to a second heat exchanger. The method may further include the step of heat exchange between the second treated water stream and the partially vaporized refrigerant in the second heat exchanger to reduce the pressure and / or temperature of the refrigerant. The method may include the step of directing the second treated water stream from the second heat exchanger into the first treated water stream entering the first heat exchanger. The method may include sending the partially vaporized refrigerant from the second heat exchanger to a first expansion valve to reduce the pressure and / or temperature of the refrigerant.

前記方法は、前記部分気化冷媒を前記第1膨張バルブから気液分離装置に送って、その気相から前記液相を分離し、これによって液体冷媒を生成する工程を含むことができる。いくつかの実施例において、前記方法は、前記液体冷媒を前記気液分離装置から第2膨張バルブに送って、前記液体冷媒の温度を下げる工程と、前記冷媒を前記第2膨張バルブから前記第1熱交換器に送って前記第1処理水流と熱交換する工程を含むことができる。   The method may include the step of delivering the partially vaporized refrigerant from the first expansion valve to a gas-liquid separator to separate the liquid phase from the gas phase, thereby producing a liquid refrigerant. In some embodiments, the method comprises: sending the liquid refrigerant from the gas-liquid separator to a second expansion valve to lower the temperature of the liquid refrigerant; and the refrigerant from the second expansion valve. The method may include the steps of: 1) sending to a heat exchanger to exchange heat with the first treated water stream;

ここに開示の発明は、更に、処理プラント水を冷却する方法を提供し、これは、第1熱交換器内で第1処理水流と液体冷媒との間で熱交換して前記処理水流の温度を下げる工程を有する。前記冷媒は、前記第1処理水流との熱交換で部分的に気化することができる。前記方法は、前記部分気化冷媒を前記第1熱交換器から気液分離装置に送って、前記冷媒の液相から気相を分離する工程を含むことができる。前記方法は、前記冷媒の前記気相を当冷媒の圧縮のためにガス圧縮装置に送る工程を含むことができる。前記方法は、更に、前記冷媒の前記圧縮気相を、前記冷媒の前記液相と組み合わせて、加圧部分気化冷媒を生成する工程と、第2熱交換器内で第2処理水流と前記冷媒との間で熱交換して前記冷媒の温度を下げる工程、とを含むことができる。   The invention disclosed herein further provides a method of cooling treatment plant water, which exchanges heat between the first treated water stream and the liquid refrigerant in the first heat exchanger for temperature of the treated water stream. To lower the The refrigerant can be partially vaporized by heat exchange with the first treated water stream. The method may include the step of delivering the partially vaporized refrigerant from the first heat exchanger to a gas-liquid separator to separate the gas phase from the liquid phase of the refrigerant. The method may include the step of delivering the gas phase of the refrigerant to a gas compressor for compression of the refrigerant. The method further comprises combining the compressed vapor phase of the refrigerant with the liquid phase of the refrigerant to produce a pressurized partially vaporized refrigerant; a second process water stream and the refrigerant in a second heat exchanger Exchanging heat between them to lower the temperature of the refrigerant.

いくつかの実施例において、前記方法は、前記冷媒を前記第2熱交換器から第1膨張バルブに送って前記冷媒の圧力および/又は温度を下げる工程を含むことができる。前記方法は、更に、前記冷媒を前記第1膨張バルブから第2気液分離装置に送って前記冷媒の液相から気相を分離する工程を含むことができる。いくつかの実施例において、前記方法は、前記冷媒の液相を前記第2気液分離装置から第2膨張バルブに送って前記液体冷媒の温度を下げる工程と、前記冷媒を前記第2膨張バルブから前記第1熱交換器に送って前記第1処理水流と熱交換させる工程とを含むことができる。前記冷媒は、部分気化させて、約98%の液体フラクションを得ることができる。いくつかの実施例において、前記方法は、更に、前記冷媒の気相を前記第2気液分離装置から前記ガス圧縮装置に送る工程を含むことができる。   In some embodiments, the method may include delivering the refrigerant from the second heat exchanger to a first expansion valve to reduce the pressure and / or temperature of the refrigerant. The method may further include the step of delivering the refrigerant from the first expansion valve to a second gas-liquid separator to separate the gas phase from the liquid phase of the refrigerant. In some embodiments, the method comprises: sending a liquid phase of the refrigerant from the second gas-liquid separator to a second expansion valve to lower the temperature of the liquid refrigerant; and Sending to the first heat exchanger for heat exchange with the first process water stream. The refrigerant can be partially vaporized to obtain a liquid fraction of about 98%. In some embodiments, the method may further include the step of sending the gas phase of the refrigerant from the second gas-liquid separator to the gas compressor.

ここに開示の発明は、更に、処理プラント水を冷却するためのシステムを提供し、これは、第1処理水流と冷媒との間で熱交換するための第1熱交換器を有する。いくつかの実施例において、前記システムは、更に、前記第1熱交換器に接続されて前記冷媒の圧力を高める多相ポンプを含むことができる。いくつかの実施例において、前記システムは、前記多相ポンプと前記第1熱交換器とに接続されて第2処理水流と前記冷媒との間で熱交換するための第2熱交換器を含むことができる。前記システムは、前記第2熱交換器に接続されて前記冷媒の温度を低下させる第1膨張バルブを含むことができる。前記システムは、更に、前記第1膨張バルブと前記多相ポンプとに接続されて、前記冷媒の液相と気相とを分離する気液分離装置と、当該気液分離装置と前記第1熱交換器とに接続されて前記冷媒の液相の温度を下げる第2膨張バルブ、を含むことができる。前記気液分離装置は、フラッシュドラムとして構成することができる。   The invention disclosed herein further provides a system for cooling treatment plant water, comprising a first heat exchanger for exchanging heat between a first treatment water stream and a refrigerant. In some embodiments, the system may further include a multiphase pump connected to the first heat exchanger to increase the pressure of the refrigerant. In some embodiments, the system includes a second heat exchanger connected to the multiphase pump and the first heat exchanger for exchanging heat between a second treated water stream and the refrigerant. be able to. The system may include a first expansion valve connected to the second heat exchanger to reduce the temperature of the refrigerant. The system is further connected to the first expansion valve and the multiphase pump to separate a liquid phase and a gas phase of the refrigerant from each other, the gas-liquid separation device, and the first heat. And a second expansion valve connected to the exchanger to reduce the temperature of the liquid phase of the refrigerant. The gas-liquid separation device can be configured as a flash drum.

いくつかの実施例において、処理プラント水を冷却するためのシステムは、第1処理水流と冷媒との間で熱交換するための第1熱交換器を有する。前記システムは、前記第1熱交換器に接続されて前記冷媒の液相から気相を分離するための第1気液分離装置を含むことができる。前記システムは、更に、前記第1気液分離装置に接続されて、前記冷媒の液相の少なくとも一部を送るためのポンプを含むことができる。前記システムは、前記第1気液分離装置に接続されて、前記冷媒の気相の圧力を高めるポンプを含むことができる。前記システムは、前記第1気液分離装置に接続されて、前記冷媒の気相の圧力を高めるガス圧縮装置を含むことができる。それは、更に、前記ガス圧縮装置と前記ポンプとに接続されて前記冷媒の気相と、前記冷媒の前記圧縮液相とを組み合わせ、これによって部分的に気化された冷媒を生成する輸送ラインを含むことができる。前記システムは、前記輸送ラインと前記第1熱交換器とに接続されて、第2処理水流と前記冷媒との間で熱交換する第2熱交換器を含むことができる。前記システムは、前記第2熱交換器に接続されて、前記冷媒の温度を下げる第1膨張バルブと、前記第1膨張バルブと前記ガス圧縮装置とに接続されて、前記冷媒の液相と気相とを分離する第2気液分離装置、とを含むことができる。前記システムは、前記第2気液分離装置と前記第1熱交換器とに接続されて、前記冷媒の液相の温度を下げ、前記冷媒を前記第1熱交換器に送る第2膨張バルブを含むことができる。いくつかの実施例において、前記第2膨張バルブから前記第1熱交換器に送られる前記冷媒は、約2%の気体フラクションおよび/又は約98%の液体フラクションを有する。   In some embodiments, a system for cooling treatment plant water comprises a first heat exchanger for exchanging heat between a first treated water stream and a refrigerant. The system may include a first gas-liquid separator connected to the first heat exchanger to separate the gas phase from the liquid phase of the refrigerant. The system may further include a pump connected to the first gas-liquid separator to deliver at least a portion of the liquid phase of the refrigerant. The system may include a pump connected to the first gas-liquid separator to increase the pressure of the gas phase of the refrigerant. The system may include a gas compression device connected to the first gas-liquid separation device to increase the pressure of the gas phase of the refrigerant. It further includes a transport line connected to the gas compressor and the pump to combine the vapor phase of the refrigerant and the compressed liquid phase of the refrigerant, thereby producing a partially vaporized refrigerant be able to. The system may include a second heat exchanger connected to the transport line and the first heat exchanger to exchange heat between a second treated water stream and the refrigerant. The system is connected to the second heat exchanger, and is connected to a first expansion valve that lowers the temperature of the refrigerant, the first expansion valve, and the gas compression device, and the liquid phase and air of the refrigerant And a second gas-liquid separator separating the phases. The system is connected to the second gas-liquid separator and the first heat exchanger to lower the temperature of the liquid phase of the refrigerant and to transmit a second expansion valve that sends the refrigerant to the first heat exchanger. Can be included. In some embodiments, the refrigerant sent from the second expansion valve to the first heat exchanger has a gas fraction of about 2% and / or a liquid fraction of about 98%.

ここに開示の発明の一実施例による処理プラント水の冷却のための方法を示す図である。FIG. 5 illustrates a method for cooling treatment plant water according to an embodiment of the presently disclosed invention. ここに開示の発明の一実施例による処理プラント水の冷却のための方法を示す図である。FIG. 5 illustrates a method for cooling treatment plant water according to an embodiment of the presently disclosed invention. ここに開示の発明の一実施例による処理プラント水の冷却のためのシステムを示す図である。FIG. 1 illustrates a system for cooling treatment plant water according to one embodiment of the presently disclosed invention. ここに開示の発明の一実施例による処理プラント水の冷却のためのシステムを示す図である。FIG. 1 illustrates a system for cooling treatment plant water according to one embodiment of the presently disclosed invention.

詳細説明
ここに開示の発明は、処理プラント水を冷却する技術を提供する。特定の非限定的実施例において、ここに開示の発明は、処理プラント水を冷却するための閉じループ方法およびシステムを提供する。いくつかの実施例において、本開示の前記方法および/又はシステムは、ヒートシンク、例えば冷却塔、を持たない。
DETAILED DESCRIPTION The invention disclosed herein provides techniques for cooling treatment plant water. In certain non-limiting embodiments, the presently disclosed invention provides a closed loop method and system for cooling treatment plant water. In some embodiments, the methods and / or systems of the present disclosure do not have a heat sink, such as a cooling tower.

水性冷媒、即ち処理プラント水を、石油化学プラント(ここでは、処理プラントおよびプロセッシングプラントとも呼ぶ)等の工業プラントを冷却するために使用することができる。前記処理プラント水は、任意のソースからの水、非限定的に、飲料水、脱ミネラル水、海洋水、海水、地下水、河川水、川水等を含むことができる。いくつかの実施例において、前記処理プラント水は、約7〜約8のpH、および/又は、約0.15mg/kg以下の量の溶解固形物を有するものとすることができる。いくつかの実施例において、そのような処理プラント水は、炭化水素ガス流の凝縮、処理プラント用の混合物中の物質の分離、および/又は、処理プラント内での化学反応からの熱の除去、のために使用することができる。   An aqueous refrigerant, ie treatment plant water, can be used to cool an industrial plant such as a petrochemical plant (also referred to herein as a treatment plant and a processing plant). The treatment plant water can include water from any source, including, but not limited to, drinking water, demineralized water, marine water, sea water, groundwater, river water, river water, and the like. In some embodiments, the treatment plant water can have a pH of about 7 to about 8, and / or dissolved solids in an amount of about 0.15 mg / kg or less. In some embodiments, such treatment plant water comprises condensation of a hydrocarbon gas stream, separation of materials in the mixture for the treatment plant, and / or removal of heat from chemical reactions within the treatment plant. Can be used for

限定のためにではなく例示の目的で、図1および図2は、ここに開示の発明の非限定的実施例による方法の略図である。いくつかの実施例において、前記方法100又は200は、第1処理水流と液体冷媒との間で熱交換して前記第1処理水流101又は201の温度を下げる、即ち、冷却する工程を含む。前記第1処理水流と冷媒との間の熱交換を第1熱交換器内で行って冷却第1処理水流を形成することができる。   For purposes of illustration and not limitation, FIGS. 1 and 2 are schematic illustrations of methods according to non-limiting examples of the presently disclosed invention. In some embodiments, the method 100 or 200 includes the step of heat exchange between the first treated water stream and the liquid refrigerant to lower the temperature of the first treated water stream 101 or 201, ie, to cool it. Heat exchange between the first treated water stream and the refrigerant may be performed in a first heat exchanger to form a cooled first treated water stream.

いくつかの実施例において、前記冷媒との熱交換の前に、前記第1処理水流は、約35℃〜約40℃の温度を有することができる。いくつかの実施例において、前記冷媒との熱交換の前の前記第1処理水流の温度は、約38℃とすることができる。いくつかの実施例において、前記冷媒との熱交換の後、前記第1処理水流の温度は、約24℃〜約26℃とすることができる。いくつかの実施例において、前記第1処理水流の温度は、前記冷媒との熱交換後、約25℃の温度まで下げることができる。   In some embodiments, the first process water stream can have a temperature of about 35 ° C. to about 40 ° C. prior to heat exchange with the refrigerant. In some embodiments, the temperature of the first treated water stream prior to heat exchange with the refrigerant may be about 38 ° C. In some embodiments, after heat exchange with the refrigerant, the temperature of the first treated water stream may be about 24 ° C to about 26 ° C. In some embodiments, the temperature of the first treated water stream may be lowered to a temperature of about 25 ° C. after heat exchange with the refrigerant.

ここでの使用において、用語「約」(about, approximately)は、その値がいかにして測定されるか、即ち、その測定システムの限界に依存する、当業者の測定による具体的値に対する許容可能な範囲内にあることを意味する。例えば「約」は、所与の値の、20%まで、10%まで、5%まで、および/又は、1%まで、を意味しうる。   As used herein, the term "about," approximately, is how acceptable the value is to be measured, i.e., acceptable for the specific value measured by one of ordinary skill in the art depending on the limitations of the measurement system. Means within the scope of For example, "about" can mean up to 20%, up to 10%, up to 5%, and / or up to 1% of a given value.

ここに開示の発明に使用される前記液体冷媒は、約0.1センチポアズ(cP)以上の粘度を有する任意の冷媒とすることができる。いくつかの実施例において、前記冷媒は、約0.1cP〜約.1.0cP、又は約0.1cP〜約0.5cPの粘度を有する。例えば、但しそれに限定されるものではないが、前記冷媒は、約0.1cP〜約0.45cP、約0.1cP〜約0.4cP、約0.1cP〜約0.35cP、約0.1cP〜約0.3cP、約0.1cP〜約0.25cP、約0.1cP〜約0.2cP、約0.1cP〜約0.15cP、約0.15cP〜約0.50cP、約0.20cP〜約0.50cP、約0.25cP〜約0.50cP、約0.30cP〜約0.50cP、約0.35cP〜約0.50cP、約0.40cP〜約0.50cP、又は約0.45cP〜約0.5cP、の粘度を有するものとすることができる。いくつかの実施例において、前記冷媒の前記粘度は0℃で測定される。   The liquid refrigerant used in the presently disclosed invention can be any refrigerant having a viscosity of about 0.1 centipoise (cP) or greater. In some embodiments, the refrigerant is about 0.1 cP to about. It has a viscosity of 1.0 cP, or about 0.1 cP to about 0.5 cP. For example, but not limited to, the refrigerant may be about 0.1 cP to about 0.45 cP, about 0.1 cP to about 0.4 cP, about 0.1 cP to about 0.35 cP, about 0.1 cP To about 0.3 cP, about 0.1 cP to about 0.25 cP, about 0.1 cP to about 0.2 cP, about 0.1 cP to about 0.15 cP, about 0.15 cP to about 0.50 cP, about 0.20 cP To about 0.50 cP, about 0.25 cP to about 0.50 cP, about 0.30 cP to about 0.50 cP, about 0.35 cP to about 0.50 cP, about 0.40 cP to about 0.50 cP, or about 0. It may have a viscosity of 45 cP to about 0.5 cP. In some embodiments, the viscosity of the refrigerant is measured at 0 ° C.

ここに開示の発明に使用される前記液体冷媒は、約−10℃〜約−50℃の沸点温度を有するものとすることができる。例えば前記冷媒は、約−10℃〜約−45℃、約−10℃〜約−40℃、約−10℃〜約−35℃、約−10℃〜約−30℃、約−10℃〜約−25℃、約−10℃〜約−20℃、約−10℃〜約−15℃、約−15℃〜約−50℃、約−20℃〜約−50℃、約−25℃〜約−50℃、約−30℃〜約−50℃、約−35℃〜約−50℃、約−40℃〜約−50℃、約−45℃〜約−50℃、の沸点温度を有するものとすることができる。そのように低い沸点温度によって、冷媒が、容易に気化し、前記処理水流と迅速に熱交換することが可能となる。ここに開示の発明の使用に適した冷媒の非限定的具体例は、炭化水素系冷媒、R134A,R404A,R407C,R125およびR410Aを含む。   The liquid refrigerant used in the invention disclosed herein may have a boiling point temperature of about -10 ° C to about -50 ° C. For example, the refrigerant may be about −10 ° C. to about −45 ° C., about −10 ° C. to about −40 ° C., about −10 ° C. to about −35 ° C., about −10 ° C. to about −30 ° C., about −10 ° C. About -25 ° C, about -10 ° C to about -20 ° C, about -10 ° C to about -15 ° C, about -15 ° C to about -50 ° C, about -20 ° C to about -50 ° C, about -25 ° C to -50 ° C It has a boiling point of about -50 ° C, about -30 ° C to about -50 ° C, about -35 ° C to about -50 ° C, about -40 ° C to about -50 ° C, about -45 ° C to about -50 ° C It can be Such a low boiling point temperature allows the refrigerant to be easily vaporized and rapidly exchange heat with the treated water stream. Non-limiting specific examples of refrigerants suitable for use in the invention disclosed herein include hydrocarbon-based refrigerants, R134A, R404A, R407C, R125 and R410A.

いくつかの実施例において、前記第1処理水流との熱交換の前、前記冷媒は、約5℃〜約10℃、例えば約9℃、の温度を有するものとすることができる。いくつかの実施例において、前記第1処理水流との熱交換後、前記冷媒は、約7℃〜約20℃の温度を有するものとすることができる。   In some embodiments, the refrigerant may have a temperature of about 5 ° C. to about 10 ° C., such as about 9 ° C., prior to heat exchange with the first treated water stream. In some embodiments, after heat exchange with the first treated water stream, the refrigerant may have a temperature of about 7 ° C to about 20 ° C.

いくつかの実施例において、前記冷媒は、前記第1処理水流との熱交換で少なくとも部分的に気化される。ここで、「部分的に気化される」とは、冷媒の、約10%以上、約20%以上、約30%以上、約35%以上、約40%以上、約45%以上、約50%以上、約55%以上、が気化される(すなわち、気相状態にある)ことを意味しうる。いくつかの実施例において、「部分的に気化される」は、前記冷媒と前記第1処理水流との間の熱交換後に、冷媒の約30%〜約40%が気化されることを意味しうる。いくつかの実施例において、前記冷媒と前記第1処理水流との間の熱交換後に、冷媒の約40%が気化される。   In some embodiments, the refrigerant is at least partially vaporized in heat exchange with the first process water stream. Here, "partially vaporized" means about 10% or more, about 20% or more, about 30% or more, about 35% or more, about 40% or more, about 45% or more, about 50% of the refrigerant This may mean that about 55% or more is vaporized (ie, in the gas phase). In some embodiments, "partially vaporized" means that about 30% to about 40% of the refrigerant is vaporized after heat exchange between the refrigerant and the first treated water stream sell. In some embodiments, about 40% of the refrigerant is vaporized after heat exchange between the refrigerant and the first treated water stream.

前記方法100又は200は、更に、前記冷却された第1処理水流を、例えば前記第1熱交換器から、単数又は複数の処理プラント102又は202に送る工程を更に含むことができる。前記処理プラントは、単数又は複数の反応器を冷却するために処理水、および/又は、その処理プラントのガス流、を使用する任意のプラントとすることができる。例えば前記冷却処理水は、芳香類、特殊化学物質、オレフィン、メタノール、合成ガス等、を製造する処理プラントに送ることができる。   The method 100 or 200 may further include the step of delivering the cooled first process water stream, eg, from the first heat exchanger, to one or more treatment plants 102 or 202. The treatment plant can be any plant that uses treated water and / or the gas stream of the treatment plant to cool one or more reactors. For example, the cooled treated water can be sent to a treatment plant that produces aromas, special chemicals, olefins, methanol, synthesis gas, and the like.

いくつかの実施例において、そして図1を参照すると、前記方法100は、更に、前記部分気化冷媒103の圧力を高めて、例えば、加圧部分気化冷媒を作る工程を含むことができる。いくつかの実施例において、前記部分気化冷媒の圧力は、多相ポンプ内で、例えば、前記部分気化冷媒を前記第1熱交換器から前記多相ポンプに送ることによって、高めることができる。例えば、そして非限定的に、前記部分気化冷媒の少なくとも一部が前記第1熱交換器から前記多相ポンプに送られる。ここでの使用において、「少なくとも一部」とは、約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、約90%以上、約95%以上、又は約99%以上、を意味しうる。   In some embodiments, and with reference to FIG. 1, the method 100 may further include increasing the pressure of the partially vaporized refrigerant 103, for example, to create a pressurized partially vaporized refrigerant. In some embodiments, the pressure of the partially vaporized refrigerant can be increased in a multiphase pump, for example, by sending the partially vaporized refrigerant from the first heat exchanger to the multiphase pump. For example, and without limitation, at least a portion of the partially vaporized refrigerant may be sent from the first heat exchanger to the multiphase pump. As used herein, "at least in part" means about 40% or more, about 50% or more, about 60% or more, about 70% or more, about 80% or more, about 90% or more, about 95% or more, or It can mean about 99% or more.

いくつかの実施例において、前記部分気化冷媒の圧力は、約5bar,から約15bar,例えば、約14barへと高めることができる。前記多相ポンプによって作り出される熱によって、前記部分気化冷媒の気相の温度、および/又は、その比率、を増大させることができる。加圧後、前記冷媒は、約55%から約60%の気体フラクションを有するものとすることができる。いくつかの実施例において、前記部分気化冷媒は、前記圧力増大後、例えば、前記多相ポンプ内、および/又は、多相ポンプを出る時、に約55%の気体フラクションを有するものとすることができる。前記部分気化冷媒の温度は、約50℃〜約55℃まで高めることができる。いくつかの実施例において、加圧部分気化冷媒の温度は、約52℃の温度まで高めることができる。   In some embodiments, the pressure of the partially vaporized refrigerant can be increased to about 5 bar, to about 15 bar, for example, about 14 bar. The heat generated by the multiphase pump can increase the temperature of the gas phase of the partially vaporized refrigerant and / or its ratio. After pressurization, the refrigerant may have a gas fraction of about 55% to about 60%. In some embodiments, the partially vaporized refrigerant has a gas fraction of about 55%, for example, in the multiphase pump and / or when exiting the multiphase pump, after the pressure increase. Can. The temperature of the partially vaporized refrigerant can be raised to about 50 ° C to about 55 ° C. In some embodiments, the temperature of the pressurized partially vaporized refrigerant can be raised to a temperature of about 52 ° C.

あるいはそれに代えて、又は、それに追加して、そして図2に図示されているように、ここに開示の発明の方法200は、前記部分気化冷媒203の気相から液相を分離する工程を含むことができる。いくつかの実施例において、前記冷媒の液相の少なくとも一部が前記冷媒の気相から分離される。この冷媒の気相からの液相の分離は、前記部分気化冷媒を、前記第1膨張バルブから気液分離装置、例えばフラッシュドラム、へ送ることによって行うことができる。気液分離装置において、気液混合物流、例えば、多相冷媒流、を入口ポイント(供給入口)から絞りバルブを介して前記気液分離装置に供給して、この流れ中の、液体の急速な減圧と部分気化(フラッシング)を起こすことができる。前記気液分離装置の底部の液体出口からの液体の除去を可能にしながら、当該気液分離装置の頂部の気体出口(蒸気出口)から気体を除去することができる。前記冷媒の分離された気相は、例えば、ガス圧縮装置内において圧縮を受け、そして、前記分離された液相と組み合わせられて、部分気化冷媒204、例えば加圧部分気化冷媒、を作り出すことができる。圧縮後、圧縮蒸気は、約57℃の温度と、約14barの圧力、とを有するものとすることができる。いくつかの実施例において、前記液体ポンプから出る前記液体冷媒は、約9℃の温度と、約14barの圧力を有するものとすることができる。いくつかの実施例において、前記圧縮蒸気冷媒と前記液体ポンプから出る液体冷媒との混合後に得られる前記部分気化冷媒は、約52℃の温度と約14barの圧力とを有するものとすることができる。   Alternatively or additionally, and as illustrated in FIG. 2, the method 200 of the presently disclosed invention includes the step of separating the liquid phase from the gas phase of the partially vaporized refrigerant 203 be able to. In some embodiments, at least a portion of the liquid phase of the refrigerant is separated from the gas phase of the refrigerant. The separation of the liquid phase from the gas phase of the refrigerant can be performed by sending the partially vaporized refrigerant from the first expansion valve to a gas-liquid separator, such as a flash drum. In the gas-liquid separation device, a gas-liquid mixture flow, for example, a multiphase refrigerant flow, is supplied to the gas-liquid separation device from an inlet point (supply inlet) through a throttling valve, and the liquid rapid in this flow Depressurization and partial vaporization (flashing) can occur. Gas can be removed from the gas outlet (steam outlet) at the top of the gas-liquid separation device, while allowing removal of liquid from the liquid outlet at the bottom of the gas-liquid separation device. The separated vapor phase of the refrigerant may, for example, be compressed in a gas compressor and combined with the separated liquid phase to create a partially vaporized refrigerant 204, eg a pressurized partially vaporized refrigerant it can. After compression, the compressed steam may have a temperature of about 57 ° C. and a pressure of about 14 bar. In some embodiments, the liquid refrigerant exiting the liquid pump may have a temperature of about 9 ° C. and a pressure of about 14 bar. In some embodiments, the partially vaporized refrigerant obtained after mixing the compressed vapor refrigerant and the liquid refrigerant exiting the liquid pump may have a temperature of about 52 ° C. and a pressure of about 14 bar. .

いくつかの実施例において、前記方法100又は200は、更に、第2処理水流と前記加圧部分気化冷媒104又は205との間での熱交換の工程を含むことができる。この第2処理水流と前記冷媒との間の熱交換は、第2熱交換器内で行うことができる。前記第2処理水流は、図3および4に図示されているように、処理プラントから出る処理水流とすることができる。前記第2処理水流は、前記冷媒との熱交換前に、約30℃〜約33℃、例えば約31℃、の温度を有するものとすることができる。前記冷媒との熱交換後、前記第2処理水流は、約38℃〜約42℃、例えば約38℃、の温度を有するものとすることができる。前記冷媒は、前記第2処理水流との熱交換後、約50℃〜約52℃、例えば約51℃、の出口温度、および/又は、約40%〜約55%、例えば約40%、の出口気相、を有するものとすることができる。前記冷媒は、前記第2熱交換器への流入時、約60%の気体フラクションを有するものとすることができる。前記方法は、前記冷媒との熱交換後、例えば前記第1熱交換器への流入前、前記第2処理水流を、前記第1処理水流と、組み合わせる工程を含むことができる。前記第2処理水流は、図3および4に図示されているように、前記第1処理水流になって、閉じ処理水ループを作り、前記第2処理水流の処理プラントへのリサイクルを可能にするように構成することができる。   In some embodiments, the method 100 or 200 may further include the step of heat exchange between the second treated water stream and the pressurized partially vaporized refrigerant 104 or 205. Heat exchange between the second treated water stream and the refrigerant can be performed in the second heat exchanger. The second treated water stream may be the treated water stream exiting the treatment plant, as illustrated in FIGS. 3 and 4. The second treated water stream may have a temperature of about 30 ° C. to about 33 ° C., for example about 31 ° C., prior to heat exchange with the refrigerant. After heat exchange with the refrigerant, the second treated water stream may have a temperature of about 38 ° C to about 42 ° C, for example about 38 ° C. The refrigerant may have an outlet temperature of about 50 ° C. to about 52 ° C., for example about 51 ° C., and / or about 40% to about 55%, for example about 40%, after heat exchange with the second treated water stream. It may have an outlet gas phase. The refrigerant may have a gas fraction of about 60% when flowing into the second heat exchanger. The method may include the step of combining the second treated water stream with the first treated water stream after heat exchange with the refrigerant, for example before entering the first heat exchanger. The second treated water stream, as illustrated in FIGS. 3 and 4, becomes the first treated water stream to create a closed treated water loop to enable recycling of the second treated water stream to the treatment plant. It can be configured as follows.

いくつかの実施例において、前記方法100又は200は、更に、前記加圧部分気化冷媒105又は206の圧力および/又は温度を下げる工程を含むことができる。いくつかの実施例において、前記加圧部分気化冷媒の少なくとも一部を、前記第2熱交換器から第1膨張バルブに送って、前記冷媒の圧力および/又は温度を下げることができる。例えば、但し、非限定的に、前記第1膨張バルブ内の、又は、当該第1膨張バルブを出る、前記冷媒の圧力は、約4bar〜約5bar、例えば約4bar、とすることができる。或いは、又は、それに追加して、前記第1膨張バルブ内の、又は、当該第1膨張バルブを出る、前記冷媒の温度は、約10℃〜約13℃、例えば約11℃、とすることができる。前記冷媒の蒸気フラクションは、冷媒の約45%〜約75%、例えば、45%、に増加させることができる。   In some embodiments, the method 100 or 200 may further include the step of reducing the pressure and / or temperature of the pressurized partially vaporized refrigerant 105 or 206. In some embodiments, at least a portion of the pressurized partially vaporized refrigerant may be sent from the second heat exchanger to a first expansion valve to reduce the pressure and / or temperature of the refrigerant. For example, but without limitation, the pressure of the refrigerant in or out of the first expansion valve may be about 4 bar to about 5 bar, such as about 4 bar. Alternatively, or additionally, the temperature of the refrigerant in or out of the first expansion valve may be about 10 ° C. to about 13 ° C., for example about 11 ° C. it can. The vapor fraction of the refrigerant may be increased to about 45% to about 75%, for example 45%, of the refrigerant.

前記方法100又は200は、更に、前記冷媒106又は207の気相から液相を分離する工程を含むことができる。いくつかの実施例において、前記冷媒の液相の少なくとも一部が、前記冷媒の気相から分離されて液体冷媒を作り出す。いくつかの実施例において、前記冷媒の液相から気相の分離は、前記冷媒を前記第1膨張バルブから気液分離装置に送ることによって行うことができる。図1を参照すると、前記方法100は、前記冷媒の気相を前記気液分離装置から前記多相ポンプに送る工程を含むことができる。或いは、そして図2を参照すると、前記方法200は、前記冷媒の気相を前記気液分離装置から前記気体圧縮装置に送る工程を含むことができる。   The method 100 or 200 may further include the step of separating a liquid phase from the gas phase of the refrigerant 106 or 207. In some embodiments, at least a portion of the liquid phase of the refrigerant is separated from the gas phase of the refrigerant to create a liquid refrigerant. In some embodiments, the separation of the refrigerant from the liquid phase of the refrigerant can be performed by sending the refrigerant from the first expansion valve to a gas-liquid separator. Referring to FIG. 1, the method 100 may include the step of sending the gas phase of the refrigerant from the gas-liquid separator to the multiphase pump. Alternatively, and referring to FIG. 2, the method 200 may include the step of sending the gas phase of the refrigerant from the gas-liquid separator to the gas compressor.

前記方法100又は200は、前記冷媒107又は208の液相の温度を下げて、例えば、冷却液体冷媒を作る工程を含むことができる。このような温度低下は、前記冷媒の液相の少なくとも一部を前記気液分離装置から第2膨張バルブに送る工程を含むことができる。前記第2膨張バルブ内、又は当該第2膨張バルブを出る、前記冷媒の液相は、約1%〜約2%、例えば約1.5%の蒸気を含むものとすることができる。前記液体冷媒の温度を、約8℃〜約10℃、例えば約9℃、の温度まで低下させることができる。いくつかの実施例において、前記方法100又は200は、更に、前記冷却冷媒を前記第1処理水流の冷却のために前記第1熱交換器に送り、例えば、処理プラント水の冷却のための閉じループ法を作り出す工程を含むことができる。   The method 100 or 200 may include the step of lowering the temperature of the liquid phase of the refrigerant 107 or 208, for example, to make a cooled liquid refrigerant. Such temperature reduction may include the step of sending at least a portion of the liquid phase of the refrigerant from the gas-liquid separator to the second expansion valve. The liquid phase of the refrigerant in or out of the second expansion valve may comprise about 1% to about 2%, for example about 1.5%, of vapor. The temperature of the liquid refrigerant can be lowered to a temperature of about 8 ° C to about 10 ° C, for example about 9 ° C. In some embodiments, the method 100 or 200 further sends the cooling refrigerant to the first heat exchanger for cooling the first treated water stream, eg, closed for cooling treatment plant water. A step of creating a loop method can be included.

ここに開示の発明は、更に、処理プラント水を冷却するためのシステムを提供する。例えば、図3および4は、ここに開示の発明の非限定的実施例によるシステムの略図である。いくつかの実施例において、前記システム300又は400は、第1熱交換器301又は401を含むことができる。熱交換器を使用して、一つの媒体又は相から別の媒体又は相に熱を移動することができる。例えば、但し非限定的に、ここに開示の発明の前記第1熱交換器301又は401は、第1処理水流と前記液体媒体との間で熱交換するために使用することができる。   The invention disclosed herein further provides a system for cooling treatment plant water. For example, FIGS. 3 and 4 are schematic illustrations of systems according to non-limiting embodiments of the presently disclosed invention. In some embodiments, the system 300 or 400 can include a first heat exchanger 301 or 401. Heat exchangers can be used to transfer heat from one medium or phase to another medium or phase. For example, but not limiting of, the first heat exchanger 301 or 401 of the presently disclosed invention can be used to exchange heat between a first process water stream and the liquid medium.

前記熱交換器は、当該技術における様々な構成のものとすることができる。いくつかの実施例において、前記熱交換器は、二重管交換器として構成することができ、シェル内に複数の管の束を含むことができ、それによって、熱交換器内の加熱又は冷却対象流体がシェルおよび/又は前記管束内を流れる。いくつかの実施例において、前記熱交換器は、耐腐食材、合金、例えば、スチールまたは炭素鋼、又はろう付けアルミニウム、等を含みうる。   The heat exchanger can be of various configurations in the art. In some embodiments, the heat exchanger may be configured as a double pipe exchanger, and may include a bundle of tubes in a shell, whereby heating or cooling in the heat exchanger The fluid of interest flows in the shell and / or the bundle of tubes. In some embodiments, the heat exchanger may include a corrosion resistant material, an alloy, such as steel or carbon steel, or brazed aluminum.

前記第1熱交換器301又は401は、単数又は複数の処理プラントシステム302又は402に接続することができる。処理プラントシステムの非限定的具体例は上に開示されている。ここで、「接続されている」とは、システムコンポーネントの、別のシステムのシステムコンポーネントへの従来から知られている手段による接続を意味する。二つ又はそれ以上のシステムコンポーネントを接続するための接続のタイプは、そのシステムのスケールと作動性とに応じたものとすることができる。例えば、システムの二つ以上のコンポーネントの接続は、単数又は複数のジョイント、バルブ、輸送ライン、又はシール部材、を含みうる。ジョイントの非限定的具体例は、ネジジョイント、ハンダ付ジョイント、溶接ジョイント、圧縮ジョイントおよび機械式ジョイントを含む。バルブの非限定的具体例は、ゲートバルブ、グローブバルブ、ボールバルブ、蝶バルブおよびチェックバルブを含む。   The first heat exchanger 301 or 401 can be connected to one or more processing plant systems 302 or 402. Non-limiting examples of processing plant systems are disclosed above. Here, "connected" means the connection of a system component to a system component of another system by conventionally known means. The type of connection for connecting two or more system components can be commensurate with the scale and operability of the system. For example, the connection of two or more components of the system may include one or more joints, valves, transportation lines, or sealing members. Non-limiting examples of joints include screw joints, solder joints, weld joints, compression joints and mechanical joints. Non-limiting examples of valves include gate valves, globe valves, ball valves, butterfly valves and check valves.

いくつかの実施例において、前記システム300は、更に、多相ポンプ303を含むことができる。本開示に使用される前記多相ポンプは、複数の相、例えば、気体と液体、をより高い圧力にポンプ送りするために使用することができる。前記多相ポンプ303は、前記冷媒の圧力を高めるために使用することができ、前記第1熱交換器301に接続することができる。或いは、および/又は、それに加えて、そして図4を参照すると、前記第1熱交換器401は、前記冷媒の液相と気相との分離のために、気液分離装置403、例えば、フラッシュドラム、に接続することができる。前記気液分離装置403は、更に、前記冷媒の分離液相をポンプ送りするために、液体ポンプ409に接続することができる。   In some embodiments, the system 300 can further include a multiphase pump 303. The multiphase pump used in the present disclosure can be used to pump multiple phases, eg, gas and liquid, to higher pressures. The multi-phase pump 303 can be used to increase the pressure of the refrigerant and can be connected to the first heat exchanger 301. Alternatively and / or additionally, and with reference to FIG. 4, the first heat exchanger 401 is a gas-liquid separation device 403, for example, a flash, for separating the liquid phase and the gas phase of the refrigerant. Can be connected to the drum. The gas-liquid separation device 403 can further be connected to a liquid pump 409 to pump the separated liquid phase of the refrigerant.

いくつかの実施例において、前記システム300又は400は、例えば、前記処理プラントシステム302又は402から送られる、第2処理水流と、前記部分気化冷媒、との間で熱交換するために、第2熱交換器304又は404を備えることができる。熱交換器の具体例は上に開示されている。前記第2熱交換器304は前記多相ポンプ303に接続することができる。或いは、そして図4を参照すると、前記第2熱交換器404は、前記冷媒の液相の前記気液分離装置403から前記第2熱交換器404への輸送のために、前記液体ポンプ409に接続することができる。前記液体ポンプ409は、輸送ライン411を介して前記第2熱交換器404に接続することができる。前記システム400の気液分離装置403は、前記冷媒の分離気相を圧縮するためにガス圧縮装置410に接続することができる。そして、このガス圧縮装置410は、前記第2熱交換器404に接続して、冷媒の前記圧縮気相を前記分離液相と組み合わせて、部分気化冷媒を作り出し、そして、前記部分気化冷媒を前記第2熱交換器404に送ることができる。前記ガス圧縮装置410は、前記輸送ライン411を介して前記第2熱交換器404に接続することにができる。   In some embodiments, the system 300 or 400 may be configured to exchange heat between, for example, the second process water stream and the partially vaporized refrigerant sent from the process plant system 302 or 402. A heat exchanger 304 or 404 can be provided. Specific examples of heat exchangers are disclosed above. The second heat exchanger 304 can be connected to the multiphase pump 303. Alternatively, and with reference to FIG. 4, the second heat exchanger 404 is connected to the liquid pump 409 for transporting the liquid phase of the refrigerant from the gas-liquid separator 403 to the second heat exchanger 404. It can be connected. The liquid pump 409 can be connected to the second heat exchanger 404 via a transport line 411. The gas-liquid separator 403 of the system 400 can be connected to a gas compressor 410 to compress the separated gas phase of the refrigerant. The gas compressor 410 is connected to the second heat exchanger 404, and combines the compressed gas phase of the refrigerant with the separated liquid phase to create a partially vaporized refrigerant, and the partially vaporized refrigerant is It can be sent to the second heat exchanger 404. The gas compressor 410 may be connected to the second heat exchanger 404 via the transport line 411.

いくつかの実施例において、前記第2熱交換器304又は404は、更に、前記第1熱交換器301又は401に接続することができる。前記第2熱交換器304又は404は、例えば、前記第2処理水流を当該第2熱交換器304又は404から前記第1熱交換器301又は401に送るために、液体ポンプ308又は408を介して、前記第1熱交換器301又は401に接続することができる。本開示に使用される液体ポンプの非限定的具体例は、ペリスタルチックポンプ、空気ポンプ、ダイアフラムポンプ、ピストンポンプ、回転ポンプ、遠心ポンプ、容積式ポンプ、および往復動ポンプを含む。   In some embodiments, the second heat exchanger 304 or 404 can be further connected to the first heat exchanger 301 or 401. The second heat exchanger 304 or 404 may, for example, via a liquid pump 308 or 408 to send the second process water stream from the second heat exchanger 304 or 404 to the first heat exchanger 301 or 401. Can be connected to the first heat exchanger 301 or 401. Non-limiting examples of liquid pumps used in the present disclosure include peristaltic pumps, air pumps, diaphragm pumps, piston pumps, rotary pumps, centrifugal pumps, positive displacement pumps, and reciprocating pumps.

前記システム300又は400は、更に、前記部分気化冷媒の温度を下げるための第1膨張バルブ305又は405を含むことができる。膨張バルブは、媒体、例えば、冷媒、の温度を、圧力を変化させることによって変えることができる。前記第1膨張バルブ305又は405内の圧力は、約4bar〜約5barの範囲とすることができる。前記第1膨張バルブ305又は405は、前記第2熱交換器304又は404に接続することができる。   The system 300 or 400 may further include a first expansion valve 305 or 405 for reducing the temperature of the partially vaporized refrigerant. The expansion valve can change the temperature of the medium, for example, the refrigerant, by changing the pressure. The pressure in the first expansion valve 305 or 405 may range from about 4 bar to about 5 bar. The first expansion valve 305 or 405 can be connected to the second heat exchanger 304 or 404.

前記システム300又は400は、更に、前記冷媒の液相と気相とを分離するために、気液分離装置、例えばフラッシュドラム、306又は406、を含むことができる。いくつかの実施例において、前記気液分離装置306又は406は、前記第1膨張バルブ305又は405に接続することができる。いくつかの実施例において、前記気液分離装置306又は406は、前記第1膨張バルブ305又は405に接続することができる。いくつかの実施例において、そして、図3を参照すると、前記気液分離装置306は、前記冷媒の分離気相の少なくとも一部を前記多相ポンプ303に送るために、前記多相ポンプ303に接続することができる。或いは、又は、それに加えて、図4を参照すると、前記気液分離装置406は、例えば、前記分離気相の少なくとも一部を前記ガス圧縮装置410に送るために、前記ガス圧縮装置410に接続することができる。   The system 300 or 400 may further include a gas-liquid separation device, such as a flash drum 306 or 406, to separate the liquid phase and the gas phase of the refrigerant. In some embodiments, the gas-liquid separation device 306 or 406 can be connected to the first expansion valve 305 or 405. In some embodiments, the gas-liquid separation device 306 or 406 can be connected to the first expansion valve 305 or 405. In some embodiments, and with reference to FIG. 3, the gas-liquid separation device 306 sends the multiphase pump 303 to the multiphase pump 303 in order to feed at least a part of the separated gas phase of the refrigerant. It can be connected. Alternatively or additionally, with reference to FIG. 4, the gas-liquid separation device 406 is connected to the gas compression device 410, for example, to send at least a portion of the separated gas phase to the gas compression device 410. can do.

前記システム300又は400は、前記冷媒の液相を温度を下げるための第2膨張バルブ307又は407を含むことができる。前記第2膨張バルブ307又は407は、前記気液分離装置306又は406に接続することができる。前記第2膨張バルブ307又は407は、更に、前記冷媒を前記第1熱交換器301又は401に送り、前記第1処理水流と熱交換するために、前記第1熱交換器301又は401にも接続することができる。   The system 300 or 400 may include a second expansion valve 307 or 407 for reducing the temperature of the liquid phase of the refrigerant. The second expansion valve 307 or 407 can be connected to the gas-liquid separation device 306 or 406. The second expansion valve 307 or 407 further sends the refrigerant to the first heat exchanger 301 or 401, and also exchanges heat with the first treated water flow to the first heat exchanger 301 or 401. It can be connected.

以下の具体例は、ここに開示の発明を例示するものであって、なんら限定するものと解釈されてはならない。   The following specific examples illustrate the invention disclosed herein and should not be construed as limiting in any way.

〔実施例1〕
本開示発明の一非限定的実施例(図3)による、処理プラント水を冷却する方法を実証するべく、ソフトウエアPRO/II(Invensys Systems, Inc.)を使用したシミュレーションを行った。例えば、PRO/II等の方法シュミレーションソフトウエアにおいて、ユーザ指定処理構成/システムの各処理コンポーネント(たとえば、フラッシュドラム、熱交換器、等)は、各装置によって、放流流、および化学成分の属性、を含んで数学的にモデル化される。コンポーネント間の相互接続と相互作用も、前記モデルにとって不可欠である。表1は、このシミュレーション中の、処理プラント水と冷媒の、温度、圧力、気体フラクション、の変化を示している。
Example 1
A simulation using software PRO / II (Invensys Systems, Inc.) was conducted to demonstrate the method of cooling treatment plant water according to one non-limiting example (FIG. 3) of the disclosed invention. For example, in a method simulation software such as PRO / II, each processing component (e.g., flash drum, heat exchanger, etc.) of a user-specified processing configuration / system may, depending on each device, have characteristics of effluent and chemical constituents, Is mathematically modeled including Interconnections and interactions between components are also essential to the model. Table 1 shows changes in temperature, pressure and gas fraction of the treatment plant water and the refrigerant during this simulation.

前記シミュレーション法は、第1熱交換器(HX1)内での、38℃の処理水流から、25℃の冷水へと冷却するための液体冷媒の使用を含むものであった。この例において、前記シミュレーションにおいて冷媒R134Aを使用した。前記熱交換器を出る前記冷媒は、40%の気相フラクションで6.7℃の温度を有していた。次に、前記冷媒を、更に下流側のフラッシュドラムからの気流と組み合わせ、前記冷媒を、多相ポンプに供給し、ここで、この冷媒の圧力を3.7barから13.9barへと上昇させた。前記ポンプから発生する熱によって冷媒の温度は、気体フラクション54.4%で、7.4℃の入口温度から52.1℃の出口温度にまで上昇した(表1)。   The simulation method involved the use of liquid refrigerant to cool the treated water stream at 38 ° C. to cold water at 25 ° C. in the first heat exchanger (HX1). In this example, the refrigerant R134A was used in the simulation. The refrigerant leaving the heat exchanger had a temperature of 6.7 ° C. with a 40% gas phase fraction. Next, the refrigerant was combined with the air flow from the flash drum further downstream, and the refrigerant was supplied to a multiphase pump, where the pressure of the refrigerant was raised from 3.7 bar to 13.9 bar . The heat generated by the pump caused the temperature of the refrigerant to rise from an inlet temperature of 7.4 ° C. to an outlet temperature of 52.1 ° C. with a gas fraction of 54.4% (Table 1).

前記冷却済処理水を、プラント処理に送り、ここで、それは、25.8MWの総デューティで、前記プラントの種々の流れを冷却し、その後、31.1℃の出口水温度で前記プラントを出た。その後、前記冷媒を、第2熱交換器(HX2)に供給し、ここで、それは前記プラントから出る処理水に対して冷却した。前記処理水の温度は、31.1℃から38℃まで上昇し、前記冷媒は、41%の気体フラクションで51.5℃まで冷却した。次に、前記処理水を、前記第1熱交換器(HX1)へとポンプ送りで戻した。その後、前記冷媒は、その圧力を膨張バルブ(EV1)内で4.3barまで低下させることによって冷却され、ここでその温度は11.2℃まで低下した。その後、前記蒸気をフラッシュドラムによって前記液体から分離し、これを前記多相ポンプ流入供給混合物と組み合わせた。前記液体流を第2膨張バルブ(EV2)に供給し、ここで、その圧力を4barまで下げ、9℃の温度の、1.5%気体フラクションの混合物を形成した。この混合物を、前記第1熱交換器にリサイクルした。前記多相ポンプへの前記混合物中の液体は、0.25センチボアズ(cP)の粘度を有していたが、これは、前記多相ポンプの作動仕様内である。   The cooled treated water is sent to the plant treatment where it cools the various streams of the plant with a total duty of 25.8 MW and then leaves the plant at an outlet water temperature of 31.1 ° C. The The refrigerant was then fed to a second heat exchanger (HX2) where it was cooled to the treated water leaving the plant. The temperature of the treated water rose from 31.1 ° C. to 38 ° C. and the refrigerant was cooled to 51.5 ° C. with a 41% gas fraction. Next, the treated water was pumped back to the first heat exchanger (HX1). The refrigerant was then cooled by reducing its pressure to 4.3 bar in the expansion valve (EV1), where its temperature dropped to 11.2 ° C. The vapor was then separated from the liquid by a flash drum, which was combined with the multiphase pump inlet feed mixture. The liquid stream was fed to a second expansion valve (EV2), where the pressure was reduced to 4 bar to form a mixture of 1.5% gas fractions, at a temperature of 9 ° C. This mixture was recycled to the first heat exchanger. The liquid in the mixture to the multiphase pump had a viscosity of 0.25 centipoise (cP), which is within the operating specification of the multiphase pump.

Figure 2019512075
Figure 2019512075

ここに図示し請求する種々の実施例に加えて、ここに開示の発明は、更に、ここに開示され請求されている特徴のその他の組み合わせを有する他の実施例も対象とする。従って、ここに提示される具体的特徴構成は、開示される発明の範囲内においてその他方法で互いに組み合わせ可能であり、従って、開示される発明は、ここに開示の特徴構成の任意の適当な組み合わせを含む。開示発明の具体的実施例の以上の説明は、排他的、又は、ここに開示される発明を開示される実施例に限定するもの、と解釈されてはならない。開示発明の構成及び方法において、開示発明の要旨又は範囲から逸脱しない範囲内において様々な改造又はバリエーションが可能であることが当業者には容易に理解されるであろう。従って、開示発明は、添付の請求項とそれらの均等物の範囲内である改変およびバリエーションを含むものであることが意図される。   In addition to the various embodiments illustrated and claimed herein, the presently disclosed invention is further directed to other embodiments having other combinations of the features disclosed and claimed herein. Accordingly, the specific feature configurations presented herein may be otherwise combined with one another within the scope of the disclosed invention, and thus, the disclosed invention is any suitable combination of the disclosed features. including. The above description of specific embodiments of the disclosed invention should not be interpreted as exclusive or limiting the invention disclosed herein to the disclosed embodiments. It will be readily understood by those skilled in the art that various modifications or variations can be made in the configuration and method of the disclosed invention without departing from the spirit or scope of the disclosed invention. Accordingly, the disclosed invention is intended to cover the modifications and variations that fall within the scope of the appended claims and their equivalents.

Claims (16)

処理プラント水を冷却する方法であって、
(a)第1処理水流と液体冷媒とのあいだで熱交換して処理水流の温度を下げ、それによって、気相と液相とを含む部分気化冷媒を作る、
(b)前記部分気化冷媒の圧力および/又は温度を上げて、加圧部分気化冷媒を生成する、
(c)第2処理水流と前記加圧部分気化冷媒との間で熱交換して、前記加圧部分気化冷媒の温度を下げ、および/又は、前記第2処理水流の温度を上げる、
(d)前記加圧部分気化冷媒の圧力および/又は温度を下げ、前記部分気化冷媒から液相の少なくとも一部を分離して液体冷媒を生成する、そして
(e)前記液体冷媒の温度を下げて、前記第1処理水流との熱交換に適した冷却液体冷媒を生成する、
工程を含む、処理プラント水を冷却する方法。
A method of cooling treatment plant water comprising
(A) heat exchange between the first treated water stream and the liquid refrigerant to lower the temperature of the treated water stream, thereby producing a partially vaporized refrigerant comprising a gas phase and a liquid phase;
(B) raising the pressure and / or temperature of the partially vaporized refrigerant to produce a pressurized partially vaporized refrigerant;
(C) heat exchange between the second treated water stream and the pressurized partially vaporized refrigerant to lower the temperature of the pressurized partially vaporized refrigerant and / or raise the temperature of the second treated water stream;
(D) reducing the pressure and / or temperature of the pressurized partially vaporized refrigerant, separating at least a portion of the liquid phase from the partially vaporized refrigerant to form a liquid refrigerant, and (e) lowering the temperature of the liquid refrigerant Producing a cooled liquid refrigerant suitable for heat exchange with the first process water stream,
A method of cooling treatment plant water, including a process.
工程(d)の前記加圧部分気化冷媒の圧力および/又は温度を下げる工程は第1膨張バルブ内で行われる請求項1に記載の処理プラント水を冷却する方法。   The method for cooling processing plant water according to claim 1, wherein the step of reducing the pressure and / or the temperature of the pressurized partially vaporized refrigerant in the step (d) is performed in a first expansion valve. 工程(e)の前記液体冷媒の温度を下げる工程は、第2膨張バルブ内で行われる請求項1に記載の処理プラント水を冷却する方法。   The method for cooling processing plant water according to claim 1, wherein the step of lowering the temperature of the liquid refrigerant in the step (e) is performed in a second expansion valve. 前記液体冷媒は、約0℃の温度で約0.1cP以上の粘度を有する冷媒を含む請求項1に記載の処理プラント水を冷却する方法。   The method of cooling process plant water according to claim 1, wherein the liquid refrigerant comprises a refrigerant having a viscosity of about 0.1 cP or more at a temperature of about 0 ° C. 前記液体冷媒は、約−10℃〜約−50℃の沸点温度を有する冷媒を含む請求項1に記載の処理プラント水を冷却する方法。   The method of cooling processing plant water according to claim 1, wherein the liquid refrigerant comprises a refrigerant having a boiling point temperature of about -10 ° C to about -50 ° C. 前記液体冷媒は、R134A,R404A,R407C,R125およびR410Rから成るグループから選択される冷媒を含む請求項1に記載の処理プラント水を冷却する方法。   The method according to claim 1, wherein the liquid refrigerant comprises a refrigerant selected from the group consisting of R134A, R404A, R407C, R125 and R410R. 前記部分気化冷媒は、約30%〜約50%の気相を有する冷媒を含む請求項1に記載の処理プラント水を冷却する方法。   The method of cooling process plant water according to claim 1, wherein the partially vaporized refrigerant comprises a refrigerant having a gas phase of about 30% to about 50%. 前記部分気化冷媒の圧力および/又は温度を上げる工程は多相ポンプ内で行われる請求項1に記載の処理プラント水を冷却する方法。   The method of cooling processing plant water according to claim 1, wherein the step of raising the pressure and / or temperature of the partially vaporized refrigerant is performed in a multiphase pump. 更に、冷却処理水を単数又は複数の処理プラントに送る工程を有する請求項1に記載の処理プラント水を冷却する方法。   The method for cooling treatment plant water according to claim 1, further comprising the step of sending the cooled treated water to one or more treatment plants. 工程(a)は、更に、第1熱交換器内で前記第1処理水流と前記液体冷媒との間で熱交換して、前記第1処理水流の温度を下げ、それによって、前記第1処理水流との前記熱交換で、前記気相と前記液相とを含む前記部分気化冷媒を生成する工程を有し、
工程(b)は、更に、前記部分気化冷媒の圧力を高め、前記部分気化冷媒の少なくとも一部を第2熱交換器に送る工程を有し、
工程(c)は、更に、前記第2熱交換器内で前記第2処理水流と前記部分気化冷媒との間で熱交換して前記冷媒の温度を下げる工程を有し、
工程(d)は、更に、前記部分気化冷媒の圧力および/又は温度を下げ、前記部分気化冷媒を気液分離装置に送って、その気相から液相を分離し、それによって前記液体冷媒を生成する工程を有し、そして
工程(e)は、更に、前記液体冷媒の温度を下げ、前記冷媒の少なくとも一部を前記第1熱交換器に送って、前記第1処理水流と熱交換する工程を有する、
請求項1に記載の処理プラント水を冷却する方法。
Step (a) further exchanges heat between the first treated water stream and the liquid refrigerant in a first heat exchanger to lower the temperature of the first treated water stream, whereby the first treatment is performed. Generating the partially vaporized refrigerant containing the gas phase and the liquid phase by the heat exchange with a water stream,
The step (b) further comprises the step of increasing the pressure of the partially vaporized refrigerant and sending at least a portion of the partially vaporized refrigerant to a second heat exchanger,
The step (c) further includes the step of heat exchange between the second treated water stream and the partially vaporized refrigerant in the second heat exchanger to lower the temperature of the refrigerant,
The step (d) further reduces the pressure and / or temperature of the partially vaporized refrigerant and sends the partially vaporized refrigerant to a gas-liquid separator to separate a liquid phase from the gas phase, thereby the liquid refrigerant And (e) further reducing the temperature of the liquid refrigerant and sending at least a portion of the refrigerant to the first heat exchanger for heat exchange with the first process water stream. Have a process,
A method of cooling treatment plant water according to claim 1.
工程(b)の、前記部分気化冷媒の圧力を高める工程は、多相ポンプ内で行われる請求項10に記載の処理プラント水を冷却する方法。   The method according to claim 10, wherein the step of increasing the pressure of the partially vaporized refrigerant in step (b) is performed in a multiphase pump. 更に、(f)前記冷媒の前記気相の少なくとも一部を前記気液分離装置から多相ポンプに送る工程を有する請求項10に記載の処理プラント水を冷却する方法。   The method according to claim 10, further comprising the step of (f) sending at least a portion of the gas phase of the refrigerant from the gas-liquid separator to a multiphase pump. 前記気液分離装置は、フラッシュドラムを含む請求項10に記載の処理プラント水を冷却する方法。   The method for cooling processing plant water according to claim 10, wherein the gas-liquid separation device comprises a flash drum. 処理プラント水を冷却する方法であって、
(a)第1熱交換器内で第1処理水流と液体冷媒との間で熱交換して前記第1処理水流の温度を下げ、これによって、前記第1処理水流との熱交換時に前記冷媒を部分的に気化する、
(b)前記第1処理水流を前記第1熱交換器から単数又は複数の処理プラントに送る、
(c)部分気化冷媒を前記第1熱交換器から多相ポンプに送って前記部分気化冷媒の圧力を高める、
(d)前記部分気化冷媒を前記多相ポンプから第2熱交換器に送る、
(e)前記第2熱交換器内で第2処理水流と前記部分気化冷媒との間で熱交換して前記冷媒の温度を下げる、
(f)前記第2処理水流を前記第2熱交換器から送って前記第1熱交換器に入る前記第1処理水流とする、
(g)前記部分気化冷媒を前記第2熱交換器から第1膨張バルブに送って前記冷媒の圧力および/又は温度を下げる、
(h)前記部分気化冷媒を前記第1膨張バルブから気液分離装置に送って、その気相から液相を分離し、それによって液体冷媒を生成する、
(i)前記液体冷媒を前記気液分離装置から第2膨張バルブに送って、前記液体冷媒の温度を下げる、そして
(j)前記冷媒を前記第2膨張バルブから前記第1熱交換器に送って、前記第1処理水流と熱交換する、
工程を含む、処理プラント水を冷却する方法。
A method of cooling treatment plant water comprising
(A) Heat exchange between the first treated water stream and the liquid refrigerant in the first heat exchanger to lower the temperature of the first treated water stream, thereby causing the refrigerant to undergo heat exchange with the first treated water stream Partially vaporize,
(B) sending the first treated water stream from the first heat exchanger to one or more treatment plants;
(C) sending a partially vaporized refrigerant from the first heat exchanger to a multiphase pump to increase the pressure of the partially vaporized refrigerant;
(D) sending the partially vaporized refrigerant from the multiphase pump to a second heat exchanger;
(E) heat exchange between the second treated water stream and the partially vaporized refrigerant in the second heat exchanger to lower the temperature of the refrigerant;
(F) the second treated water stream is sent from the second heat exchanger as the first treated water stream entering the first heat exchanger;
(G) sending the partially vaporized refrigerant from the second heat exchanger to a first expansion valve to reduce the pressure and / or temperature of the refrigerant;
(H) sending the partially vaporized refrigerant from the first expansion valve to a gas-liquid separator to separate a liquid phase from the gas phase, thereby producing a liquid refrigerant;
(I) sending the liquid refrigerant from the gas-liquid separator to a second expansion valve to lower the temperature of the liquid refrigerant, and (j) sending the refrigerant from the second expansion valve to the first heat exchanger Heat exchange with the first treated water stream,
A method of cooling treatment plant water, including a process.
冷媒によって第1処理水流と第2処理水流との間で熱交換するシステムであって、
(a)前記第1処理水流と前記冷媒との間で熱交換し、それによって気相と液相とを有する部分気化冷媒を生成するための第1熱交換器、
(b)前記第1熱交換器に接続されて前記部分気化冷媒の圧力を高める多相ポンプ、
(c)前記多相ポンプと前記第1熱交換器とに接続されて前記第2処理水流と前記部分気化冷媒との間で熱交換するための第2熱交換器、
(d)前記第2熱交換器に接続されて、前記部分気化冷媒の圧力および/又は温度を下げる第1膨張バルブ、
(e)前記第1膨張バルブと前記多相ポンプとに接続されて、前記部分気化冷媒の液相と気相とを分離する気液分離装置、そして
(f)前記気液分離装置と前記第1熱交換器とに接続されて前記冷媒の液相温度を下げる第2膨張バルブ、
を有するシステム。
A system for heat exchange between a first treated water flow and a second treated water flow by a refrigerant, comprising:
(A) a first heat exchanger for exchanging heat between the first treated water stream and the refrigerant, thereby producing a partially vaporized refrigerant having a gas phase and a liquid phase;
(B) a multiphase pump connected to the first heat exchanger to increase the pressure of the partially vaporized refrigerant;
(C) a second heat exchanger connected to the multiphase pump and the first heat exchanger to exchange heat between the second treated water stream and the partially vaporized refrigerant;
(D) a first expansion valve connected to the second heat exchanger to reduce the pressure and / or temperature of the partially vaporized refrigerant;
(E) a gas-liquid separation device connected to the first expansion valve and the multiphase pump for separating the liquid phase and the gas phase of the partially vaporized refrigerant; and (f) the gas-liquid separation device and the first 1) a second expansion valve connected to the heat exchanger to lower the liquidus temperature of the refrigerant;
With a system.
前記気液分離装置は、フラッシュドラムを含む請求項15に記載のシステム。   The system of claim 15, wherein the gas-liquid separation device comprises a flash drum.
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