JP6816117B2 - ディーゼル水素処理・水素化分解及び大気圧蒸留分解ナフサ水素処理・芳香族化合物施設における廃熱システムから独立した2個の有機ランキンサイクルを用いた発電 - Google Patents
ディーゼル水素処理・水素化分解及び大気圧蒸留分解ナフサ水素処理・芳香族化合物施設における廃熱システムから独立した2個の有機ランキンサイクルを用いた発電 Download PDFInfo
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Description
102 熱回収回路
102a〜102g 熱交換器
103 熱回収回路
103a〜103c 熱交換器
104a、104b 有機ランキンサイクル(ORC)
105 熱回収回路
105a〜105j 熱交換器
106a、106b 予熱器
108a、108b 蒸発器
110a、110b ガス膨張機(ガスタービン)
112a、112b 凝縮器
114a、114b ポンプ
116、118 加熱流体タンク
Claims (24)
- 発電システムであって、
前記発電システムは:
石油化学精製システムの第1の複数のサブユニットから第1の複数の熱源に熱的に結合された第1の加熱流体回路であって、前記第1の複数のサブユニットはパラキシレン分離ユニットと大気圧蒸留・ナフサ水素処理・芳香族化合物プラントを含む、第1の加熱流体回路と;
前記石油化学精製システムの第2の複数のサブユニットから第2の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、前記第2の複数のサブユニットは芳香族化合物精製システムを含む、第2の加熱流体回路と;
前記石油化学精製システムの第3の複数のサブユニットの第3の複数の熱源に熱的に結合された第3の加熱流体回路であって、前記第3の複数のサブユニットは水素化分解・ディーゼル水素処理システムを含む、第3の加熱流体回路と;
第1の有機ランキンサイクル(ORC)を有する第1の発電システムであって、前記第1のORCは(i)第1の作動流体を加熱するために前記第1及び前記第2の加熱流体回路に熱的に結合された前記第1の作動流体と(ii)前記加熱された第1の作動流体から電力を発生するように構成された第1の膨張機とを含む、第1の発電システムと;
第2の有機ランキンサイクル(ORC)を有する第2の発電システムであって、前記第2のORCは(i)第2の作動流体を加熱するために前記第3の加熱流体回路に熱的に結合された前記第2の作動流体と(ii)前記加熱された第2の作動流体から電力を発生するように構成された第2の膨張機とを含む、第2の発電システムと;
第1のセットの制御弁を作動させて前記第1の加熱流体回路を前記第1の複数の熱源の少く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、第2のセットの制御弁を作動させて前記第2の加熱流体回路を前記第2の複数の熱源の少く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、第3のセットの制御弁を作動させて前記第3の加熱流体回路を前記第3の複数の熱源の少く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;を備える、
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の作動流体は、前記第1のORCの予熱熱交換器にて前記第1の加熱流体回路に熱的に結合され、前記第1の作動流体は、前記第1の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た、
発電システム。 - 請求項2に記載の発電システムであって、
前記第1の加熱流体回路は、前記第1及び前記第3の加熱流体回路と前記第1のORCの前記予熱熱交換器に流体的に結合された第1の加熱流体タンクを備え、更に、
前記第2の加熱流体回路は、前記第1のORCの前記蒸発器に流体的に結合された第2の加熱流体タンクを備える、
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の作動流体は、前記第2のORCの蒸発器内にて前記第3の加熱流体回路に熱的に結合された、
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1又は前記第2の作動流体の少なくとも1個はイソブタンを含む、
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、前記第2又は前記第3の加熱流体回路の少なくとも1個は、水又は油を含む、
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ORCは、更に、
前記第1の作動流体を冷却するために凝縮器流体源に流体的に結合された凝縮器と前記第1の作動流体を前記第1のORCを通って循環させるポンプと;を備え、
前記第2のORCは、更に、前記第2の作動流体を冷却するために前記凝縮器流体源に流体的に結合された凝縮器と前記第2の作動流体を前記第2のORCを通って循環させるポンプと;を備える
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の複数の熱源の第1のサブセットは、少なくとも3個のパラキシレン分離ユニット熱源を有し、該少なくとも3個のパラキシレン分離ユニット熱源は:
パラキシレン精製カラム塔頂流に流体的に結合され、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第1のパラキシレン分離ユニット熱源と;
パラキシレン精製カラム底部生成物流に流体的に結合され、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第2のパラキシレン分離ユニット熱源と;
空気冷却器を通ってC9+ARO貯蔵器に循環されるC9+ARO流に流体的に結合され、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第3のパラキシレン分離ユニット熱源と;を有し、
前記第1の複数の熱源の第2のサブセットが、少なくとも2個のパラキシレン分離キシレン異性化反応器及び分離ユニット熱源を有し、該少なくとも2個のパラキシレン分離キシレン異性化反応器及び分離ユニット熱源は:
分離器ドラムの前にキシレン異性化反応器出口流に流体的に結合され、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第1のパラキシレン分離キシレン異性化反応および分離ユニット熱源と;
脱へプタン化器カラム塔頂流に流体的に結合され、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第2のパラキシレン分離キシレン異性化反応および分離ユニット熱源と;を備え、
前記第1の複数の熱源の第3のサブセットが、少なくとも1個のナフサ水素処理プラント熱源を有し、該少なくとも1個のナフサ水素処理プラント熱源は、分離器流の前に水素処理器/反応器生成物出口に流体的に結合され、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合され熱交換器を有し;
前記第1の複数の熱源の第4のサブセットが、少なくとも1個の大気圧蒸留プラント熱源を有し、該少なくとも1個の大気圧蒸留プラント熱源は、大気圧原油塔頂流に流体的に結合され、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合されたた熱交換器を有する;
発電システム。 - 請求項8に記載の発電システムであって、
前記第2の複数の熱源の第1のサブセットは、少なくとも3個のパラキシレン分離ユニット熱源を備え、前記少なくとも3個のパラキシレン分離ユニット熱源は:
抽出カラム塔頂流に流体的に結合され、前記第2の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第1のパラキシレン分離ユニット熱源と;
ラフィネートカラム塔頂流に流体的に結合され、前記第2の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第2のパラキシレン分離ユニット熱源と;
重質ラフィネートスプリッタカラム塔頂流に流体的に結合され、前記第2の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第3のパラキシレン分離ユニット熱源と;を備える、
発電システム。 - 請求項9に記載の発電システムであって、
前記第3の複数の熱源の第1のサブセットは、少なくとも7個の水素化分解プラント熱源を有し、該少なくとも7個の水素化分解プラント熱源は:
第2の反応区画第2段の冷高圧分離器供給流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第1の水素化分解プラント熱源と;
第1の反応区画第1段の冷高圧分離器供給流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合され熱交換器を有する第2の水素化分解プラント熱源と;
生成物ストリッパ塔頂流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第3の水素化分解プラント熱源と;
主要分留器塔頂流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第4の水素化分解プラント熱源と;
灯油生成物流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第5の水素化分解プラント熱源と;
灯油ポンプアラウンド流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第6の水素化分解プラント熱源と;
ディーゼル生成物流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第7の水素化分解プラント熱源と;を備え、
前記第3の複数の熱源の第2のサブセットが、少なくとも3個のディーゼル水素処理反応およびストリッピング熱源を有し、該少なくとも3個のディーゼル水素処理反応およびストリッピング熱源は、
冷分離器流への軽質流出物に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第1のディーゼル水素処理反応およびストリッピング熱源と;
ディーゼルストリッパ塔頂流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第2のディーゼル水素処理反応およびストリッピング熱源と;
ディーゼルストリッパ生成物流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第3のディーゼル水素処理反応およびストリッピング熱源と;を備える
発電システム。 - 石油化学精製システムにより生成される熱エネルギーを回収する方法であって、
前記方法は:
石油化学精製システムの第1の複数のサブユニットから第1の複数の熱源に熱的に結合された第1の加熱流体回路を通って第1の加熱流体を循環させるステップであって、前記第1の複数のサブユニットは、パラキシレン分離ユニットと大気圧蒸留・ナフサ水素処理・芳香族化合物プラントを含む、ステップと;
前記石油化学精製システムの第2の複数のサブユニットから第2の複数の熱源に熱的に結合された第2の加熱流体回路を通って第2の加熱流体を循環させるステップであって、前記第2の複数のサブユニットは芳香族化合物精製システムを含む、ステップと;
前記石油化学精製システムの第3の複数のサブユニットの第3の熱源に熱的に結合された第3の加熱流体回路を通って第3の加熱流体を循環させるステップであって、前記第3の複数のサブユニットは水素化分解ディーゼル水素処理システムを含む、ステップと;
第1の有機ランキンサイクル(ORC)を含む第1の発電システムを介して電力を発生するステップであって、前記第1のORCは、(i)第1及び第2の加熱流体によって前記第1の作動流体を加熱するために前記第1及び前記第2の加熱流体回路に熱的に結合された前記第1の作動流体と(ii)前記加熱された第1の作動流体から電力を発生するように構成された第1の膨張機とを有する、ステップと;
第2の有機ランキンサイクル(ORC)を含む第2の発電システムを通って電力を発生するステップであって、前記第2のORCは、(i)第3の加熱流体によって前記第2の作動流体を加熱するために前記第3の加熱流体回路に熱的に結合された前記第2の作動流体と(ii)前記加熱された第2の作動流体から電力を発生するように構成された第2の膨張機とを有する、ステップと;
制御システムによって、第1のセットの制御弁を作動させて前記第1の加熱流体回路を前記第1の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、ステップと;
前記制御システムによって、第2のセットの制御弁を作動させて前記第2の加熱流体回路を前記第2の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、ステップと;
前記制御システムによって、第3のセットの制御弁を作動させて前記第3の加熱流体回路を前記第3の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、ステップと;を備える、
方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
前記第1の作動流体は、前記第1のORCの予熱熱交換器内にて前記第1の加熱流体回路に熱的に結合され、前記第1の作動流体は、前記第1の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た、
方法。 - 請求項12に記載の方法であって、
前記第1の加熱流体回路は、前記第1及び前記前記第3の加熱流体回路と前記第1のORCの前記予熱熱交換器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1のORCの前記蒸発器に流体的に結合された第2の加熱流体タンクを含む、
方法。
- 請求項11に記載の方法であって、
前記第2の作動流体は、前記第2のORCの蒸発器内にて前記第3の加熱流体回路に熱的に結合された、
方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
前記第1又は前記第2の作動流体の少なくとも1個は、イソブタンを含む、
方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
前記第1、前記第2又は前記第3の加熱流体回路の少なくとも1個は、水又は油を含む、
方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
前記第1のORCは:さらに、
前記第1の作動流体を冷却するために凝縮器流体源に流体的に結合された凝縮器と、前記第1の作動流体を前記第1のOCRを通って循環させるポンプとを備え、
前記第2のORCは更に、前記第2の作動流体を冷却するために前記凝縮器流体源に流体的に結合された凝縮器と、前記第2の作動流体を前記第2のORCを通って循環させるポンプとを備える、
方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
前記第1の複数の熱源の第1のサブセットが、少なくとも3個のパラキシレン分離ユニット熱源を有し、該少なくとも3個のパラキシレン分離ユニット熱源は:
パラキシレン精製カラム塔頂流に流体的に結合され、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第1のパラキシレン分離ユニット熱源と;
パラキシレン精製カラム底部生成物流に流体的に結合され、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第2のパラキシレン分離ユニット熱源と;
空気冷却器を通ってC9+ARO貯蔵器に循環されるC9+ARO流に流体的に結合され、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第3のパラキシレン分離ユニット熱源と;を有し、
前記第1の複数の熱源の第2のサブセットが、少なくとも2個のパラキシレン分離キシレン異性化反応器及び分離ユニット熱源を有し、該少なくとも2個のパラキシレン分離キシレン異性化反応器及び分離ユニット熱源は:
分離器ドラムの前にキシレン異性化反応器出口流に流体的に結合され、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第1のパラキシレン分離キシレン異性化反応および分離ユニット熱源と;
脱へプタン化器カラム塔頂流に流体的に結合され、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第2のパラキシレン分離キシレン異性化反応および分離ユニット熱源と;を備え、
前記第1の複数の熱源の第3のサブセットが、少なくとも1個のナフサ水素処理プラント熱源を有し、該少なくとも1個のナフサ水素処理プラント熱源は、分離器流の前に水素処理器/反応器生成物出口に流体的に結合され、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合され熱交換器を有し;そして
前記第1の複数の熱源の第4のサブセットが、少なくとも1個の大気圧蒸留プラント熱源を有し、該少なくとも1個の大気圧蒸留プラント熱源は、大気圧原油塔頂流に流体的に結合され、前記第1の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する;
方法。 - 請求項18に記載の方法であって、
前記第2の複数の熱源の第1のサブセットが、少なくとも3個のパラキシレン分離ユニット熱源を備え、前記少なくとも3個のパラキシレン分離ユニット熱源は:
抽出カラム塔頂流に流体的に結合され、前記第2の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第1のパラキシレン分離ユニット熱源と;
ラフィネートカラム塔頂流に流体的に結合され、前記第2の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第2のパラキシレン分離ユニット熱源と;
重質ラフィネートスプリッタカラム塔頂流に流体的に結合され、前記第2の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第3のパラキシレン分離ユニット熱源と;を備える、
方法。 - 請求項19に記載の方法であって、
前記第3の複数の熱源の第1のサブセットが、少なくとも7個の水素化分解プラント熱源を有し、該少なくとも7個の水素化分解プラント熱源は:
第2の反応区画第2段の冷高圧分離器供給流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第1の水素化分解プラント熱源と;
第1の反応区画第1段の冷高圧分離器供給流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合され熱交換器を有する第2の水素化分解プラント熱源と;
生成物ストリッパ塔頂流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第3の水素化分解プラント熱源と;
主要分留器塔頂流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第4の水素化分解プラント熱源と;
灯油生成物流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第5の水素化分解プラント熱源と;
灯油ポンプアラウンド流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第6の水素化分解プラント熱源と;
ディーゼル生成物流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第7の水素化分解プラント熱源と;を備え、
前記第3の複数の熱源の第2のサブセットが、少なくとも3個のディーゼル水素処理反応およびストリッピング熱源を有し、該少なくとも3個のディーゼル水素処理反応およびストリッピング熱源は:
冷分離器流への軽質流出物に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第1のディーゼル水素処理反応およびストリッピング熱源と;
ディーゼルストリッパ塔頂流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第2のディーゼル水素処理反応およびストリッピング熱源と;
ディーゼルストリッパ生成物流に流体的に結合され、前記第3の加熱流体回路に流体的に結合された熱交換器を有する第3のディーゼル水素処理反応およびストリッピング熱源と;を備える
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回収する方法であって、
前記方法は:
地理的レイアウトにおいて、石油化学精製システムの第1の複数のサブユニットから第1の複数の熱源に熱的に結合された第1の加熱流体回路を特定するステップであって、前記第1のサブユニットはパラキシレン分離ユニットと大気圧蒸留・ナフサ水素処理・芳香族化合物プラントを含む、ステップと;
前記地理的レイアウトにおいて、前記石油化学精製システムの第2の複数のサブユニットから第2の複数の熱源に熱的に結合された第2の加熱流体回路を特定するステップであって、前記第2の複数のサブユニットは芳香族化合物精製システムを含む、ステップと;
前記地理的レイアウトにおいて、前記石油化学システムの第3の複数のサブユニットの第3の複数の熱源に熱的に結合された第3の加熱流体回路を特定するステップであって、前記第3の複数のサブユニットは水素化分解ディーゼル水素処理システムを含む、ステップと;
地理的レイアウトにおいて、第1の発電システムを特定するステップであって、前記第1の発電システムは、
第1の有機ランキンサイクル(ORC)であって、(i)前記第1及び前記第2の加熱流体で前記第1の作動流体を加熱するために前記第1及び前記第2の加熱流体回路に熱的に結合された第1の作動流体と、(ii)前記加熱された第1の作動流体から電力を発生するように構成された第1の膨張器とを含む、第1の有機ランキンサイクル(ORC)と;
第1のセットの制御弁を作動させて前記第1の加熱流体回路を前記第1の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、第2のセットの制御弁を作動させて前記第2の加熱流体回路を前記第2の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る、ステップと;
前記地理的レイアウトにおいて、第2の発電システムを特定するステップであって、前記第2の発電システムは:
第2のORCであって、(i)前記第3の加熱流体で前記第2の作動流体を加熱するために前記第3の加熱流体回路に熱的に結合された第2の作動流体と、(ii)前記加熱された第2の作動流体から電力を発生するように構成された第2の膨張器とを含む、第2のORCと;
第3のセットの制御弁を作動させて前記第2の加熱流体回路を前記第3の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る、ステップと;
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、前記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内の他の位置における熱エネルギー回収効率より大きい、ステップを備える、
方法。
- 請求項21に記載の方法であって、
前記方法は:更に
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って、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に連結するステップであって、前記相互連結された複数のサブユニットが石油化学製品を精製するように構成された、ステップと;
前記発電システムを前記第1のサブセットにおける前記サブユニットと相互に連結するステップであって、前記発電システムは、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、前記発電システムは前記回収された熱エネルギーを用いて電力を発生するように構成されたステップと;を備える、
方法。 - 請求項21に記載の方法であって、
前記石油化学精製システムを運転して石油化学製品を精製するステップと;
前記発電システムを運転するステップであって:
前記第1のサブセットにおける前記サブユニットから前記第1の加熱流体回路と前記第2の加熱流体回路を通って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し、前記回収された熱エネルギーを用いて電力を発生する;ステップとを更に備える、
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運転して前記第1の発電システムから約37MWの電力を発生し、前記第2の発電システムから約45MWの電力を発生するステップを更に備える、
方法。
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