JP6784457B2 - 統合型原油水素化分解及び芳香族施設における廃熱からの発電 - Google Patents
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Description
更に、第1の加熱流体回路102内の第8の熱交換器102hと第2の加熱流体回路103内の第8の熱交換器103hは、直列に接続されることができる。
102 第1の加熱流体回路
102a〜102h 熱交換器
103 第2の加熱流体回路
103a〜103h 熱交換器
104 発電システム
106 予熱器
108 蒸発器
110 ガス膨張機
112 凝縮器
114 ポンプ
116 加熱流体タンク
118 加熱流体タンク
Claims (25)
- 発電システムであって、
石油化学精製システムの複数のサブユニットから複数の熱源に熱的に結合された第1の加熱流体回路と;
前記石油化学精製システムの前記複数のサブユニットから前記複数の熱源に熱的に結合された第2の加熱流体回路であって、前記複数のサブユニットは水素化分解プラントと芳香族プラントを備え、
前記複数の熱源の第1のサブセットは前記水素化分解プラント内の流れに結合された複数の水素化分解プラント熱交換器を含み、
前記複数の熱源の第2のサブセットは前記芳香族プラント内の流れに結合された複数の芳香族プラント熱交換器を含む、前記第2の加熱流体回路と;
有機ランキンサイクル(ORC)を含む発電システムであって、該有機ランキンサイクル(ORC)は、(i)作動流体を加熱するために前記第1の加熱流体回路及び前記第2の加熱流体回路に熱的に結合された前記作動流体と、(ii)前記加熱された作動流体から電力を発生するように構成された膨張機とを含む、前記発電システムと;
制御弁のセットを作動させて前記第1の加熱流体回路及び前記第2の加熱流体回路の各々を前記複数の熱源の少なくとも一部に選択的に熱的に結合させるように構成された制御システムと;を備え、
各水素化分解プラント熱交換器は、前記水素化分解プラントを通って循環するそれぞれの流れと前記加熱流体の一部とを含み、
各芳香族プラント熱交換器は、前記芳香族プラントを通って循環するそれぞれの流れと前記加熱流体の一部とを含み、
前記芳香族プラントはパラキシレン分離ユニットを含み、前記第1の加熱流体回路内の第1の芳香族プラント熱交換器は、前記パラキシレン分離ユニット内のパラキシレン精製カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い、
前記芳香族プラントはパラキシレン異性化反応器を含み、前記第1の加熱流体回路内の第2の芳香族プラント熱交換器は、前記パラキシレン異性化反応器内のキシレン異性化反応器出口流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い、
前記芳香族プラントはキシレン異性化脱ヘプタン化器を含み、前記第1の加熱流体回路内の第3の芳香族プラント熱交換器は、前記キシレン異性化脱ヘプタン化器内のキシレン異性化脱ヘプタン化器カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い、
前記第1の加熱流体回路内の第4の水素化分解プラント熱交換器は、第2段の冷高圧分離器への第2段の反応区画供給流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い、
前記第1の加熱流体回路内の第5の水素化分解プラント熱交換器は、水素化分解主分留器灯油生成物と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、
発電システム。 - 請求項1に記載の発電システムであって、
前記作動流体は、前記ORCの予熱器内にて前記第1の加熱流体回路に熱的に結合され、更に、前記ORCの蒸発器内にて前記第2の加熱流体回路に熱的に結合されている、
発電システム。 - 請求項2に記載の発電システムであって、
前記作動流体がイソブタンを含む、
発電システム。 - 請求項1に記載の発電システムであって、
前記第1の加熱流体回路は、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合された第1の加熱流体タンクを含み、前記第2の加熱流体回路は、前記第2の加熱流体回路に流体的に結合された第2の加熱流体タンクを含む、
発電システム。 - 請求項1に記載の発電システムであって、
前記第1の加熱流体回路内の前記複数の熱源は、流体的に並列に結合され、前記第2の加熱流体回路内の前記複数の熱源は、流体的に並列に結合された、
発電システム。 - 請求項1に記載の発電システムであって、
前記第2の加熱流体回路内の第1の芳香族プラント熱交換器は、前記パラキシレン分離ユニット内の抽出カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い、
前記第2の加熱流体回路内の第2の芳香族プラント熱交換器は、重質ラフィネートカラムスプリッタ内の重質ラフィネートカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い、
前記第2の加熱流体回路内の第3の芳香族プラント熱交換器は、前記重質ラフィネートカラムスプリッタ内の前記重質ラフィネートカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い、
前記第2の加熱流体回路内の第4の水素化分解プラント熱交換器は、水素化分解主分留器灯油ポンプ流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い、
前記第2の加熱流体回路内の第5の水素化分解プラント熱交換器は、水素化分解主分留器ディーゼル生成物と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、
発電システム。 - 請求項6に記載の発電システムであって、
前記第1の加熱流体回路内の第6の水素化分解プラント熱交換器は、前記第2の加熱流体回路内の第6の水素化分解プラント熱交換器に直列に接続されており、更に、
前記第1の加熱流体回路内の前記第6の水素化分解プラント熱交換器と前記第2の加熱流体回路内の前記第6の水素化分解プラント熱交換器は、第1段の冷高圧分離器への第1段の反応区画供給流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、
発電システム。 - 請求項6に記載の発電システムであって、
前記第1の加熱流体回路内の第7の水素化分解プラント熱交換器は、前記第2の加熱流体回路内の第7の水素化分解プラント熱交換器に直列に接続されており、更に、
前記第1の加熱流体回路内の前記第7の水素化分解プラント熱交換器と前記第2の加熱流体回路内の前記第7の水素化分解プラント熱交換器は、水素化分解生成物ストリッパ塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、
発電システム。 - 請求項6に記載の発電システムであって、
前記第1の加熱流体回路内の第8の水素化分解プラント熱交換器は、前記第2の加熱流体回路内の第8の水素化分解プラント熱交換器に直列に接続されており、更に、
前記第1の加熱流体回路内の前記第8の水素化分解プラント熱交換器と前記第2の加熱流体回路内の前記第8の水素化分解プラント熱交換器は、水素化分解主分留器塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、
発電システム。 - 前記加熱流体回路が水または油を含む、
請求項1に記載の発電システム。 - 前記発電システムは、前記石油化学精製システムにおいてオンサイトである、
請求項1に記載の発電システム。 - 前記発電システムは、約58MWの電力を発生するように構成される、
請求項1に記載の発電システム。 - 石油化学精製システムによって生成された熱エネルギーを回収する方法であって、
前記石油化学精製システムの複数のサブユニットを配置するために地理的レイアウトを特定するステップであって、該地理的レイアウトは、前記複数のサブユニットのそれぞれが配置されるための複数のサブユニット位置を含み、前記複数のサブユニットは、水素化分解プラント及び芳香族プラントを含む、ステップと;
前記石油化学精製システムの前記複数のサブユニットの第1のサブセットを特定するステップであって、該第1のサブセットは前記水素化分解プラント内の流れに結合された複数の水素化分解プラント熱交換器と、前記芳香族プラント内の流れに結合された複数の芳香族プラント熱交換器とを含み、電力を生成するために前記第1のサブセットから熱エネルギーが回収可能である、ステップと;
前記地理的レイアウトにおいて、前記複数のサブユニット位置の第2のサブセットを特定するステップであって、該第2のサブセットは前記第1のサブセット内の前記サブユニットのそれぞれが配置されるためのサブユニット位置を含む、ステップと;
前記第1のサブセット内の前記サブユニットから熱エネルギーを回収するために発電システムを特定するステップと;を備え、
該発電システムは、
第1の加熱流体回路及び第2の加熱流体回路であって、それぞれが前記第1のサブセット内の前記サブユニットに流体的に接続された、第1の加熱流体回路及び第2の加熱流体回路と;
有機ランキンサイクル(ORC)を含む発電システムであって、該有機ランキンサイクル(ORC)は、(i)作動流体を加熱するために前記第1の加熱流体回路及び前記第2の加熱流体回路に熱的に結合された前記作動流体と、(ii)前記加熱された作動流体から電力を発生するように構成された膨張機とを含む、発電システムと;
制御弁のセットを作動させて前記第1の加熱流体回路及び前記第2の加熱流体回路の各々を前記複数の熱源の少なくとも一部に選択的に熱的に結合させるように構成された制御システムと;を含み、
更に、前記地理的レイアウトにおいて、前記発電システムを配置するために発電システム位置を特定するステップであって、該発電システム位置における熱エネルギー回収効率は、前記地理的レイアウトにおける他の位置における熱エネルギー回収効率よりも大きい、ステップと;
前記複数のサブユニットを前記複数のサブユニット位置に配置することにより前記地理的レイアウトに従って前記石油化学精製システムを構築するステップと;
前記発電システムを前記発電システム位置に配置するステップと;
前記複数のサブユニットを相互接続するステップであって、該相互接続された複数のサブユニットが石油化学物質を精製するように構成されている、ステップと;
前記発電システムを前記第1のサブセット内の前記サブユニットと相互接続するステップであって、該発電システムが前記第1のサブセット内の前記サブユニットから熱エネルギーを回収し、前記回収された熱エネルギーを前記発電システムに提供するように構成され、該発電システムは前記回収された熱エネルギーを用いて発電するように構成された、ステップと;
前記石油化学精製システムを作動させて石油化学物質を精製するステップと;
前記発電システムを作動させるステップであって、
前記第1の加熱流体回路及び前記第2の加熱流体回路を介して前記第1のサブセット内の前記サブユニットから熱エネルギーを回収し、
前記回収された熱エネルギーを前記発電システムに供給し、
前記回収された熱エネルギーを用いて発電する、ステップと;を備え、
各水素化分解プラント熱交換器は、前記水素化分解プラントを通って循環するそれぞれの流れと前記加熱流体の一部とを含み、前記発電システムを作動させて前記第1の加熱流体回路及び前記第2の加熱流体回路を介して前記第1のサブセット内の前記サブユニットから熱エネルギーを回収するステップとして、
前記第1の加熱流体回路内の第1の芳香族プラント熱交換器を作動させて、前記芳香族プラント内のパラキシレン分離ユニット内のパラキシレン精製カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第1の加熱流体回路内の第2の芳香族プラント熱交換器を作動させて、前記芳香族プラント内のパラキシレン異性化反応器内のキシレン異性化反応器出口流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第1の加熱流体回路内の第3の芳香族プラント熱交換器を作動させて、前記芳香族プラント内のキシレン異性化脱へプタン化器内のキシレン異性化脱へプタン化器カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第1の加熱流体回路内の第4の水素化分解プラント熱交換器を作動させて、前記水素化分解プラント内の第2段の冷高圧分離器への第2段の反応区画供給流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第1の加熱流体回路内の第5の水素化分解プラント熱交換器を作動させて、前記水素化分解プラント内の水素化分解主分留器灯油生成物と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;を備える、
方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記作動流体を前記ORCの予熱器内にて前記第1の加熱流体回路に熱的に結合させ、前記作動流体を前記ORCの蒸発器内にて前記第2の加熱流体回路に熱的に結合させるステップを更に備える、
方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
各芳香族プラント熱交換器は、前記芳香族プラントを通って循環するそれぞれの流れと前記加熱流体の一部とを含み、
前記発電システムを作動させて前記第1の加熱流体回路及び前記第2の加熱流体回路を介して前記第1のサブセット内の前記サブユニットから熱エネルギーを回収するステップとして、
前記第2の加熱流体回路内の第1の芳香族プラント熱交換器を作動させて、前記パラキシレン分離ユニット内の抽出カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第2の加熱流体回路内の第2の芳香族プラント熱交換器を作動させて、重質ラフィネートカラムスプリッタ内の重質ラフィネートカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第2の加熱流体回路内の第3の芳香族プラント熱交換器を作動させて、前記重質ラフィネートカラムスプリッタ内の前記重質ラフィネートカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第2の加熱流体回路内の第4の水素化分解プラント熱交換器を作動させて、水素化分解主分留器灯油ポンプ流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第2の加熱流体回路内の第5の水素化分解プラント熱交換器を作動させて、水素化分解主分留器ディーゼル生成物と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;を備える、
方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記第1の加熱流体回路内の第6の水素化分解プラント熱交換器は、前記第2の加熱流体回路内の第6の水素化分解プラント熱交換器に直列に接続されており、
前記第1の加熱流体回路内の前記第6の水素化分解プラント熱交換器と前記第2の加熱流体回路内の前記第6の水素化分解プラント熱交換器を作動させて、第1段の冷高圧分離器への第1段の反応区画供給流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップを更に備える、
方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記第1の加熱流体回路内の第7の水素化分解プラント熱交換器は、前記第2の加熱流体回路内の第7の水素化分解プラント熱交換器に直列に接続されており、
前記第1の加熱流体回路内の前記第7の水素化分解プラント熱交換器と前記第2の加熱流体回路内の前記第7の水素化分解プラント熱交換器を作動させて、水素化分解生成物ストリッパ塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップを更に備える、
方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記第1の加熱流体回路内の第8の水素化分解プラント熱交換器は、前記第2の加熱流体回路内の第8の水素化分解プラント熱交換器に直列に接続されており、
前記第1の加熱流体回路内の前記第8の水素化分解プラント熱交換器と前記第2の加熱流体回路内の前記第8の水素化分解プラント熱交換器を作動させて、水素化分解主分留器塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップを更に備える、
方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記発電システムを運転して約58MWの電力を生成するステップを更に備える、
方法。 - 石油化学精製システムによって生成された熱エネルギーを再利用する方法であって、
作動可能な石油化学精製システムの複数のサブユニットの配置を含む地理的レイアウトを特定するステップであって、該地理的レイアウトは複数のサブユニットを含み、各サブユニットは、それぞれのサブユニット位置に配置される、ステップと;
前記石油化学精製システムの前記複数のサブユニットの第1のサブセットを特定するステップであって、該第1のサブセットは水素化分解プラント内の流れに結合された複数の水素化分解プラント熱交換器と、芳香族プラント内の流れに結合された複数の芳香族プラント熱交換器とを含み、電力を生成するために前記第1のサブセットから熱エネルギーが回収可能である、ステップと;
前記地理的レイアウトにおいて、前記複数のサブユニット位置の第2のサブセットを特定するステップであって、該第2のサブセットは前記第1のサブセット内の前記サブユニットがそれぞれ配置されたサブユニット位置を含む、ステップと;
前記第1のサブセット内の前記サブユニットから熱エネルギーを回収するために発電システムを特定するステップと;を備え、
該発電システムは、
第1の加熱流体回路と第2の加熱流体回路であって、それぞれが前記第1のサブセット内の前記サブユニットに流体的に接続された、第1の加熱流体回路と第2の加熱流体回路と;
有機ランキンサイクル(ORC)を含む発電システムであって、該有機ランキンサイクル(ORC)は、(i)作動流体を加熱するために前記第1の加熱流体回路及び前記第2の加熱流体回路に熱的に結合された前記作動流体と、(ii)前記加熱された作動流体から電力を発生するように構成された膨張機とを含む、発電システムと;
制御弁のセットを作動させて前記第1の加熱流体回路及び前記第2の加熱流体回路の各々を前記複数の熱源の少なくとも一部に選択的に熱的に結合させるように構成された制御システムと;を含み、
更に、前記発電システムを配置するために発電システム位置を前記作動可能な石油化学精製システム内に特定するステップであって、該発電システム位置における熱エネルギー回収効率は、前記作動可能な石油化学精製システムにおける他の位置における熱エネルギー回収効率よりも大きい、ステップと;を備え、
各水素化分解プラント熱交換器は、前記水素化分解プラントを通って循環するそれぞれの流れと前記加熱流体の一部とを含み、
前記発電システムを作動させて前記第1の加熱流体回路及び前記第2の加熱流体回路を介して前記第1のサブセット内の前記サブユニットから熱エネルギーを回収するステップとして、
前記第1の加熱流体回路内の第1の芳香族プラント熱交換器を作動させて、前記芳香族プラント内のパラキシレン分離ユニット内のパラキシレン精製カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第1の加熱流体回路内の第2の芳香族プラント熱交換器を作動させて、前記芳香族プラント内のパラキシレン異性化反応器内のキシレン異性化反応器出口流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第1の加熱流体回路内の第3の芳香族プラント熱交換器を作動させて、前記芳香族プラント内のキシレン異性化脱へプタン化器内のキシレン異性化脱へプタン化器カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第1の加熱流体回路内の第4の水素化分解プラント熱交換器を作動させて、前記水素化分解プラント内の第2段の冷高圧分離器への第2段の反応区画供給流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第1の加熱流体回路内の第5の水素化分解プラント熱交換器を作動させて、前記水素化分解プラント内の水素化分解主分留器灯油生成物と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;を備える、
方法。 - 請求項20に記載の方法であって、
前記発電システムを前記第1の加熱流体回路及び前記第2の加熱流体回路を介して前記第1のサブセット内の前記サブユニットと相互接続するステップであって、該発電システムは前記第1のサブセット内の前記サブユニットから熱エネルギーを回収し、前記回収された熱エネルギーを前記発電システムに提供するように構成され、該発電システムは前記回収された熱エネルギーを用いて発電するように構成された、ステップを更に備える、
方法。 - 請求項21に記載の方法であって、
前記発電システムを作動させて、
前記第1の加熱流体回路及び前記第2の加熱流体回路を介して前記第1のサブセット内の前記サブユニットから熱エネルギーを回収し、
前記回収された熱エネルギーを前記発電システムに供給し、
前記回収された熱エネルギーを用いて発電する、ステップを更に備える、
方法。 - 請求項20に記載の方法であって、
各芳香族プラント熱交換器は、前記芳香族プラントを通って循環するそれぞれの流れと前記加熱流体の一部とを含み、
前記発電システムを作動させて前記第1の加熱流体回路及び前記第2の加熱流体回路を介して前記第1のサブセット内の前記サブユニットから熱エネルギーを回収するステップとして、
前記第2の加熱流体回路内の第1の芳香族プラント熱交換器を作動させて、前記パラキシレン分離ユニット内の抽出カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第2の加熱流体回路内の第2の芳香族プラント熱交換器を作動させて、重質ラフィネートカラムスプリッタ内の重質ラフィネートカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第2の加熱流体回路内の第3の芳香族プラント熱交換器を作動させて、前記重質ラフィネートカラムスプリッタ内の前記重質ラフィネートカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第2の加熱流体回路内の第4の水素化分解プラント熱交換器を作動させて、水素化分解主分留器灯油ポンプ流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第2の加熱流体回路内の第5の水素化分解プラント熱交換器を作動させて、水素化分解主分留器ディーゼル生成物と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;を備える、
方法。 - 請求項23に記載の方法であって、
前記第1の加熱流体回路内の第6の水素化分解プラント熱交換器は、前記第2の加熱流体回路内の第6の水素化分解プラント熱交換器に直列に接続されており、
前記第1の加熱流体回路内の第7の水素化分解プラント熱交換器は、前記第2の加熱流体回路内の第7の水素化分解プラント熱交換器に直列に接続されており、
前記第1の加熱流体回路内の第8の水素化分解プラント熱交換器は、前記第2の加熱流体回路内の第8の水素化分解プラント熱交換器に直列に接続されており、
前記第1の加熱流体回路内の前記第6の水素化分解プラント熱交換器と前記第2の加熱流体回路内の前記第6の水素化分解プラント熱交換器を作動させて、第1段の冷高圧分離器への第1段の反応区画供給流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第1の加熱流体回路内の前記第7の水素化分解プラント熱交換器と前記第2の加熱流体回路内の前記第7の水素化分解プラント熱交換器を作動させて、水素化分解生成物ストリッパ塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;
前記第1の加熱流体回路内の前記第8の水素化分解プラント熱交換器と前記第2の加熱流体回路内の前記第8の水素化分解プラント熱交換器を作動させて、水素化分解主分留器塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと;を更に備える、
方法。 - 請求項20に記載の方法であって、
前記発電システムは、約58MWの電力を発生するステップを備える、
方法。
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