JPS58122327A - 熱ガスからのパワ−回収方法および装置 - Google Patents

熱ガスからのパワ−回収方法および装置

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JPS58122327A
JPS58122327A JP28983A JP28983A JPS58122327A JP S58122327 A JPS58122327 A JP S58122327A JP 28983 A JP28983 A JP 28983A JP 28983 A JP28983 A JP 28983A JP S58122327 A JPS58122327 A JP S58122327A
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JP
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hot gas
bypass
expander turbine
temperature
gas
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JP28983A
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ジヨン・ゴ−ドン・マツキロツプ
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Shell Internationale Research Maatschappij BV
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Shell Internationale Research Maatschappij BV
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/002Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid using an auxiliary fluid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G11/00Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G11/14Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
    • C10G11/18Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts according to the "fluidised-bed" technique
    • C10G11/185Energy recovery from regenerator effluent gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱ガス例えば!;00−7!;0°Cの範囲の
温度を有する熱ガスからのパワー回収方法に関する。本
発明はまたそのような方法に使用する装置に関する。
米国特許第3.702.301号明細書から、炭化水素
の接触分解に使用されるプラントにおいて生ずる煙道ガ
スの含有エネルギーを利用する方法は知られている。
接触分解プロセス中に触媒上に沈着した石油コークスは
通常触媒を再生するために燃焼される。
この燃焼はいわゆる再生器(regenerator)
中で行われ、そこから約7.3ないし79gバール(ゲ
ージ圧)で約too”cの温度およげ10%までのCO
含量を有する煙道ガス、実際においてかなりのエネルギ
ー含量を有するガス、が生ずる。
従って、該分解プロセス中に生ずる煙道ガス中に含まれ
るエネルギーのできるだけ多くの部分を回収する努力が
なされている。この目的のために再生器から生ずる熱煙
道ガスは、再生器とは独立に操作し得る触媒分離装置ま
たはサイクロンを経て熱ガスエキスパンダタービンに供
給される。
熱ガスエキスパンダタービン中で、約73ないし79g
バール(ゲージ)の圧力および約4OO″Cの温度で入
ってくる煙道ガスは大幅に膨張されて冷却される。その
含有エネルギーはこのようにして電気的または機械的エ
ネルギーに変換され、それは精油所の内部需要に利用す
るかまたは例えば送電設備網を経て精油所外の需要家に
供給することができる。
プラント内電力供給のトラブルの場合または熱ガスエキ
スパンダタービン内の欠陥の場合、煙道ガスは例えばバ
イパスラインを経て熱ガスエキスパンダタービンを迂回
させるべきである。その目的のために、バイパスライン
の入口に弁があり、そして熱ガスエキスパンダタービン
の入口に弁があり、それらは一方の弁の閉鎖が直ちに他
方の弁の開放を起す(逆もまた同じ)ように連結されて
いる。
従って、熱ガスエキスパンダタービンの接触分解プロセ
スからの脱連結を必要とする充分に重大なトラブルの場
合、700%バイパスがゼロ%バイパスに続く。その場
合、米国特許第3.702.30g号においては認識さ
れていないが実際には非常に重要であると考えられる問
題が生ずる。この問題は、バイパス人口弁およびバイパ
スラインが急に運転に入った場合および、比較的低い程
度にではあるが、再び運転からはずされた場合にさらさ
れる高い圧力低下、高い温度および高い温度上昇速度に
ある。バイパスラインは一喝的に運転からはずされた場
合容易に、200°Cより低い温度まで冷却し、そして
低温応力腐食割れをこうむる。従って、パワー回収系の
これら部分の寿命は、それらに印加される運転条件の変
化に大きく依存する。
今日の流動接触分解プラントにおいては、700°Cま
での温度を有する再生器煙道ガスが膨張され従って熱ガ
スエキスパンダタービンのまわりのバイパスラインがゼ
ロ%バイパスにおける約so’cから700%バイパス
における約700℃への温度上昇にさらされるパワー回
収系が適用される。
バイパスラインおよびバイパス弁を含むバイパスの金属
の過大応力により証されうる大きな温度差の発生(熱衝
撃)は、バイパスラインおよびバイパス弁および/また
はパワー回収系の他の部分の寿命の甚だしい低下を起し
得る。熱衝撃を回避または最小にするために、バイパス
の温度は好ましくは、熱ガスエキスパンダタービンに入
る煙道ガスの温度より200 ’C以上低くならないよ
うに保たれるべきである。
バイパスラインおよび弁の寿命を低下させる他の因子は
、その中に液状水が存在する場合に起る腐食作用である
。水中に溶解されている塩化物のような腐食性塩は弁お
よびバイパスラインの金属を腐食させ、そしてこれは比
較的短時間で金属部分の完全な破壊を生ずるであろう金
属の割れを起し得る。更に、バイパス弁は漏洩し始める
であろう。これはパワー回収率の低下を起す。何故なら
ば(次第に多くの割合の)煙道ガスが、パワー回収を可
能とする熱ガスエキスパンダタービンを通って流れる代
りにバイパスを通って流れるようになるからである。
従って本発明の目的は、上記問題の解決法を提供し、そ
して熱ガスパワー回収プロセスの全効率およびその種々
の運転条件への適合性を改善することである。
従って本発明は、熱ガスを、熱ガスのためのバイパスを
備えた熱ガスエキスパンダタービン中に導入することに
よる、熱ガスからのパワー回収方法において、該バイパ
スを高い温度に保持することを特徴とする方法に関する
本発明は特に、バイパスを高い温度に保持するために導
入される300−730′Cの範囲の温度を有するガス
に由来する熱を使用することにより、バイパスが運転に
入った時に熱衝撃が回避または最小にされるような、熱
ガスからのパワー回収方法に関する。
熱ガスの圧力は好ましくは/、 !; −4’、 0絶
対バールの範囲である。
好ましくはバイパスは、熱ガスに由来する熱によって熱
衝撃が回避または最小にされる温度に保持され、該熱は
熱ガスエキスパンダタービンに入る前に熱ガスが含有す
る熱であるばかりでなく、熱ガスエキスパンダタービン
を去る排気ガス中に残された熱であることもできる。こ
のように、プロセスの経済性を改善するバイパスの加熱
に余分の(外部)エネルギーは必要でない。熱ガスエキ
スパンダタービンからの排気ガスの温度は通常熱ガスエ
キスパンダに入る熱ガスの温度、1− II) 約20
0°C以上は低くなく、そして従って接触分解操作にお
いては約300’C−1,00”cの範囲にあるので、
バイパスは好ましくは排気ガスの熱によってこの温度範
囲内に保持される。
熱ガスに由来する熱でのバイパスの加熱には多くの可能
な建造上の方法および手段があるが、いくつかの好まし
い選択がある。特に、バイパスラインは熱ガスエキスパ
ンダタービンの排出管内に位置させられる。他の好まし
い選択はバイパスラインを熱ガスエキスパンダタービン
の導入管内に位置させることである。
更に他の好ましい選択は、バイパスラインを−・部は熱
ガスエキスパンダの排出管内に、および一部は導入管内
に位置させることである。
バイパスライン内の圧力を下流の装置により要求される
低いレベルに、即ち熱ガスがバイパスラインに入る圧力
から排気ガスが熱ガスエキスパンダタービンの排出管に
入る圧力に低下させるために、オリフィス室をバイパス
ラインの入口部および/または出口部に配置しうる。オ
リフィス室は圧力低下の機能ばかりでなく、騒音抑止の
機能にも役立つ。パワー回収ユニットを経済的に使用す
るために、バイパスラインは好ましくは実質的にオリフ
ィス室である。
本発明は、パワー回収ユニットにおいてパワーを回収し
うる熱ガスを生成し、そしてパワー回収ユニットのまわ
りにバイパスを含むいかなるプロセスにも使用し得るが
、本発明の方法は好ましくは、触媒粒子を熱ガスから分
離するためのlまたはそれ以上のサイクロンまたは分離
段階を含む(この場合通常600−700′Cの範囲の
温度を有する該ガスは、パワー回収のための熱ガスエキ
スパンダタービンに入る前に次の段階の分離器中で更に
触媒粒子をきれいに落される)酸化的触媒再生器中で熱
ガスを生成する流動接触分解プロセスに適用される。
本発明の方法は、通常ゼロバイパス条件で運転されるバ
イパス設備を有するパワー回収ユニットが使用されるプ
ロセスに非常に適当に適用される。
しかし、本発明のパワー回収方法によりエネルギーが回
収されるプロセスの融通性を改善するために、前者の方
法は700%未満のバイパスが使用されるようなやり方
で操作してもよい。小さな乱れ(upset )が電動
機/発電機および送風機といったパワー回収ユニットの
回転機械を或定められた速度を超えて加速させる場合に
は、@%のバイパス流で原品れに対処するに充分であろ
うが、バイパスはより重度の乱れの場合にはバイパス流
が増大されるように調整されるべきである。これらの情
況下においても本発明の方法の利点は明らかである。
本発明は更に、熱ガスの導入管、排気ガスの排出管、お
よび熱ガスおよび/または排気ガスと熱交換するように
装置内に配置された、熱ガスエキスパンダタービンのま
わりのバイパスを有する熱ガスエキスパンダタービンを
含む、熱ガスからのパワー回収装置に関する。適当には
、排気ガスは熱ガスエキスパンダタービンから付加的熱
回収および/または煙突設備に導かれる。
本発明による装置の好ましい態様においては、バイパス
ラインは熱ガスエキスパンダタービンの排出管内に位置
する。本発明による装置の他の好ましい態様においては
、バイパスラインは熱ガスエキスパンダタービンの導入
管内に位置する。
更に他の好ましい態様は、バイパスラインが一部ハ熱ガ
スエキスパンダタービンの排出’Mに、そして一部は導
入管内に位置することである。
次に本発明を、添付の図面および実施例を参照して更に
説明する。
本発明の一実施態様を表わす第1図において、熱ガスは
導入管/を通って熱ガスエキスパンダタービンコに導か
れ、膨張させられた後、排出管を通って流れる。
オリフィス室7から実質的になるバイパスラインが排出
管3内に配設される。バイパス弁tが導入管/と排出管
3の間に配設される。装置がゼロバイパスで流れている
時、バイパス弁tは導入管/を通って流れる熱ガスによ
ってばかりでなく、排出管3を通って流れる排気ガスζ
口よっても操作温度に保持される。オリフィス室7は排
出管3を通って流れる排気ガスによって高い温度に保持
される。弁Sおよび乙は、それらを完全に閉じる一方バ
イパス弁グを開くことによって、熱ガスエキスパンダタ
ービンを熱ガスを生成するプロセスから脱連結するのに
使用し、うる。ざはタービン軸を表わす。
本発明の他の実施態様を表わす第2図において、熱ガス
エキスパンダタービン(図示せず)からの排気ガスは熱
ガスエキスパンダタービンの排出管3を通って流れ、そ
して熱ガスは導入管/を通って熱ガスエキスパンダター
ビンに流れる。導入管内にオリフィス室7から実質的に
成るバイパスラインが配設される。排出管3と導入管/
の間にはオリフィス室7の外側に弁グがある。
流動接触分解ユニットにおいて、乙59℃の温度および
3.7乙バール(絶対圧)の圧力を有する再生器煙道ガ
スが第3段階の分離器を経て熱ガスエキスパンダタービ
ンへ送られる。g s + ’cの温度および2.93
バール(絶対圧)の圧力を有する清浄な煙道ガスが第3
段階の分離器から出て導入管lおよび弁Sを通って熱ガ
スエキスパンダタービン2へ入る。l19 / ’Cの
湿度および大気圧(θq7絶対バール)を有する熱ガス
エキスパンダタービン2からの排気ガスは、オリフィス
室7から実質的に成るバイパースラインが内部に配設さ
れた排出管3を通って流れる。エキスパンダタービンの
軸ざは、誘導電動機/発電機に連結された再生器に空気
を供給する送風機に連結される。電動機は始動を始める
よう賦活される。始動中、エキスパンダはエネルギーを
吸収する。始動温度および煙道ガス流量が増大すると、
エキスパンダタービンは出力しそして電動機は電流取込
量が少なくなる。エキスパンダが送風機の馬力要求量を
満たしそして超過すると、熱ガスエキスパンダタービン
、電動機/発電機および送風機の系列は速度を若干増し
、そして電動機は発電機として機能して電力を生じ、こ
れは製油所送電設備にフィードバックすることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施態様を示す説明図、第2図は本
発明の他の実施態様を示す説明図である。 /・・・導入’f     2・・・エキスパンダター
ビン3・・・排出管   7・・・オリフィス室代理人
の氏名  川原1)−穂

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)熱ガスを、熱ガスのためのバイパスを備えた熱ガ
    スエキスパンダタービン中に導入することによる、熱ガ
    スからのパワー回収方法において、該バイパスを高い湿
    度に保持することを特徴とする方法。
  2. (2)  500−7 !; 0°Cの範囲の温度を有
    する熱ガスに由来する熱を、該バイパスを高い温度に保
    持するために使用することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の方法。
  3. (3)熱ガスエキスパンダタービンを出る排気ガスを1
    .該バイパスを高い温度に保持するために使用すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1または2項記載の方法
  4. (4)該バイパスを3000ないし乙o o ’cの温
    度に保持することを特徴とする特許請求の範囲第1ない
    し3項のいずれか記載の方法。
  5. (5)流動接触分解法から出る熱ガスを使用することを
    特徴とする特許請求の範囲第7ないしt項のいずれか記
    載の方法。
  6. (6)熱ガスの導入管、排ガスの排出管および熱ガスエ
    キスパンダタービンのまわりのバイパスを有する熱ガス
    エキスパンダタービンを含む、特許請求の範囲第1ない
    し5項のいずれか記載の方法により熱ガスからパワーを
    回収する装置において、該バイパスが(該)熱ガスおよ
    び/または該排気カスと熱交換するように該装置内に配
    置されることを特徴とする装置。
  7. (7)  該バイパスラインが熱ガスエキスパンダター
    ビンa排出管内または導入管内に位置すること特徴とす
    る特許請求の範囲第6項記載の装置。
  8. (8)該バイパスラインが部分的に熱ガスエキスパンダ
    タービンの排出管内に位置し、および部分的に導入管内
    に位置することを特徴とする特許請求の範囲第6項記載
    の装置。
JP28983A 1982-01-06 1983-01-06 熱ガスからのパワ−回収方法および装置 Pending JPS58122327A (ja)

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GB8200256 1982-01-06
GB8200256 1982-01-06

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ID=10527474

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JP28983A Pending JPS58122327A (ja) 1982-01-06 1983-01-06 熱ガスからのパワ−回収方法および装置

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EP (1) EP0083462B1 (ja)
JP (1) JPS58122327A (ja)
CA (1) CA1215239A (ja)
DE (1) DE3272950D1 (ja)
ES (1) ES8404464A1 (ja)
GB (1) GB2113312B (ja)

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CA1215239A (en) 1986-12-16
GB8300024D0 (en) 1983-02-09
EP0083462B1 (en) 1986-08-27
ES518776A0 (es) 1984-05-01
EP0083462A1 (en) 1983-07-13
GB2113312B (en) 1985-07-17
GB2113312A (en) 1983-08-03
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