DE2302440C2 - Process for splitting hydrocarbons at high temperatures using process steam - Google Patents

Description

3535

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen bei hohen Temperaturen unter Verwendung von Prozeßdampf, welcher durch Ausnutzung der anfallenden Abwärme erzeugt wird, wobei durch Kühlung der Spaltgase und/oder der Abgase aus den Spaltöfen Hochdruckdampf erzeugt, in Dampfturbinen auf Mitteldruck und in weiteren Dampfturbinen mindestens teilweise auf Niederdruck entspannt wii d. The invention relates to a method for splitting hydrocarbons at high temperatures using process steam which is generated by utilizing the waste heat produced, with high pressure steam being generated by cooling the cracking gases and / or the exhaust gases from the cracking furnaces, in steam turbines to medium pressure and in further steam turbines at least partially relaxed to low pressure wii d.

Die bei der Spaltung von Kohlenwasserstoffen zwangsweise in den Spaltöfen anfallende Abwärme muß zur Dampferzeugung genutzt werden, um die Gesamtanlage wirtschaftlich betreiben zu können. Dabei wird in bekannter Weise so verfahren, daß der in Abhitzekesseln erzeugte Hochdruckdampf in Großverdichter antreibenden Dampfturbinen auf Mitteldruck, anschließend in kleinere Verdichter antreibenden Dampfturbinen auf Niederdruck und dann auf Normaldruck entspannt und kondensiert wird. Der Niederdruckdampf kann beispielsweise als Heizmedium für nachgeschaltete Trennkolonnen verbraucht werden.The waste heat generated in the cracking furnaces when hydrocarbons are broken down must be used to generate steam in order to be able to operate the entire system economically. The procedure is known in such a way that the high-pressure steam generated in waste heat boilers is used in large compressors driving steam turbines to medium pressure, then driving in smaller compressors Steam turbines to low pressure and then to normal pressure is expanded and condensed. The low pressure steam can be used, for example, as a heating medium for downstream separation columns.

Solange eine derartige Anlage, z. B. eine Äthylenanlage, stationär betrieben wird, ist in vielen Fällen ein dampfseitig ausbilanzierter Betrieb möglich. Bei instationären Betriebsfällen jedoch, wie sie beispielsweise beim Trocknen, Kaltfahren, Anfahren oder Abstellen auftreten, wird die Wärme- bzw, die Energiebilanz gestört- Zur Aufrechterhaltung des Betriebs sind daher eine Reihe von kostspieligen Maßnahmen erforderlich. Die notwendige Energie bzw, der hotwendige Dampf rtiuß von der Anlagengrenze importiert und im Nörmalfall stilliegende oder Exportdampf produzierende Hilfskessel müssen in der Anlage installiert Werden* Dazu muß Spaltgas abgefackelt werden, um über Rauchgas und Quenchwärme Hochdruckdampf erzeugen zu können. Alle diese Maßnahmen sind mit beträchtlichen, die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage herabsetzenden Kosten verbunden, da sie keinen Einfluß auf den Normalbetrieb nehmen. Als besonders nachteilig aber wird die Abhängigkeit der Prozeßführung von anlagefremden Energiequellen, beispielsweise von Kraftwerken, empfunden.As long as such a system, e.g. B. an ethylene plant that is operated stationary is in many cases a Operation balanced on the steam side possible. In transient operating cases, however, such as, for example occur during drying, cold start-up, or shutdown, the heat or energy balance disturbed- To maintain the operation are therefore requires a number of costly measures. The necessary energy or the hot-required steam rtiuss imported from the system boundary and im Emergency boilers that are idle or that produce export steam must be installed in the system * For this purpose, cracked gas must be flared in order to generate high-pressure steam via flue gas and quenching heat to be able to. All of these measures are considerable, the economic viability of the overall system associated reducing costs, since they have no influence on normal operation. As special A disadvantage, however, is the dependency of the process control on non-system energy sources, for example from power plants.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zngrunde, ein Verfahren der oben beschriebenen Art zu entwickeln, das sich durch eine höhere Wirtschaftlichkeit als bisher und insbesondere durch eine erhöhte Flexibilität auszeichnet.The invention is therefore based on the task of developing a method of the type described above, This is characterized by greater economic efficiency than before and, in particular, by increased flexibility excels.

Diese Aufgabe wi^rd erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Teil des auf Mitteldruck entspannten Hochdruckdampfes zur Deckung des Prozeßdampfbedarfs verwendet, ein Teil der Dampfturbinen mit mindestens einer Gasturbine kombiniert, die Abwärme der Gasturbine zur Erzeugung von zusätzlichen Prozeßdampf genutzt wird und die Gasturbine mindestens einen Verdichter antreibt.This object wi ^r d inventively achieved in that a part of the relaxed on medium-pressure high-pressure steam used to cover the process steam demand, part of the steam turbine combined with at least a gas turbine, the waste heat from the gas turbine is used to generate additional process vapor and the gas turbine at least one compressor drives.

Infolge der Nutzung zweier Wärmequellen zur Erzeugung von Prozeßdampf, nämlich einerseits die Quenchung und andererseits die Gasturbine, ist es möglich, selbst bei instationären Betriebsfällen zusätzliche Investitionen, die bisherige Abhängigkeit vom Kraftwerk und den Zwang, mancl.e Anlagenteile mit einer Mindestlast betreiben zu müssen und auf diese Weise die Energiebilanz zu stören, zu vermeiden. Die Anlage kann autonom betrieben und ihre Wärme- und Dampfsysteme besser an im Verbund arbeitende benachbarte Anlagen angepaßt werden.As a result of the use of two heat sources to generate process steam, namely on the one hand the Quenching and, on the other hand, the gas turbine, it is possible, even with unsteady operating cases additional Investments, the previous dependency on the power plant and the need to use mancl.e plant parts To have to operate a minimum load and in this way to disrupt the energy balance. the The system can be operated autonomously and its heating and steam systems are better suited to those working in a network Adjacent plants can be adapted.

Die Inbetriebnahme großer Anlagen, z. B. Äthylenafilagen, wird wesentlich vereinfacht und verbilligt, da Überkapazitäten allein für die Inbetriebnahme vermieden werden.The commissioning of large systems, e.g. B. Ethylenafilagen, is significantly simplified and cheaper, since overcapacities for commissioning alone are avoided will.

Darüber hinaus besteht neben einer Verbesserung des Anfahrens und des Betriebsverhaltens die Möglichkeit, den Dampf- und Wärmeiiauchalt unabhängig vom Anlageneinsatz und von aer SpaiUchärfe auszubilanzieren. Vorteile ergeben sich aber auch beim Hochfahren der Anlage, da die hohe Entnahme aus dem Mitteldruckdampfnetz infolge der zusätzlichen Prozeßdampferzeugung durch die Turbinenabwärme reduziert werden kann, und somit auch der Hochdruckdampfbedarf sinkt.In addition to improving start-up and operating behavior, there is also the option of the steam and heat regardless of the Use of systems and balance out of the SpaiUchigkeit. However, there are also advantages when the system is started up, as the high withdrawal from the medium-pressure steam network can be reduced due to the additional process steam generation by the turbine waste heat can, and thus also the high pressure steam requirement decreases.

Eine hinsichtlich des Energiehaushaltes des angemeldeten Verfahrens besonders günstige Ausbildungsform besteht darin, daß die Gasturbine vorzugsweise einen Spaltgasverdicbier antreibt. Auf diese Weise kann bereits während des Trockenbetriebes der Anlage Prozeßdampf für die Spaltöfen aus Abwärme erzeugt und damit eine wirtschaftliche Spülung und Trocknung der Spaltöfen zur Vorbereitung der Einspeisung des Einsatzes erfolgen.A particularly favorable form of training in terms of the energy balance of the registered process consists in that the gas turbine preferably drives a cracked gas compressor. That way you can Process steam for the cracking furnaces is generated from waste heat while the plant is running dry and thus an economical flushing and drying of the cracking furnace in preparation for the feeding of the Use.

Im Hinblick auf ein kostengünstigeres Betreiben der Anlage ist der Anmeldungsgegenstand vorteilhafterweise derart weitergebildet, daß als Speisewasser für den durch die Abwärme der Gasturbine erzeugten Prozeßdampf zumindest teilweise Prozeßkondensat verwendet wird.The subject of the application is advantageous with regard to a more cost-effective operation of the system developed in such a way that as feed water for the process steam generated by the waste heat of the gas turbine at least partially process condensate is used.

Neben der Möglichkeit, das Speisewasser, bzw, das hierfür verwendete Prozeßkondensät direkt durch die Rauchgase der Gasturbine zu verdampfen ist es äußerst zweckmäßig, wenn der Prozeßdampf, durch die Rauchgase der Gasturbine Unter Zwischenschaltung eines Sättdämpfkreislaufes erzeugt wird, um die Wärmeenergie der Rauchgase besser auszunutzen,In addition to the possibility of the feed water or the process condensate used for this directly through the It is extremely difficult to evaporate flue gases from the gas turbine expedient if the process steam, through the flue gases of the gas turbine with interposition a Sättdämpfkreislaufes is generated to the To better utilize the thermal energy of the flue gases,

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Further details of the invention are explained in more detail with reference to the exemplary embodiment shown schematically in the figure.

Über die Leitung 1 gelangt der Einsatz, beispielsweise Naphtha, in den Spaltofen 2, wo er mit Hilfe eines Heizgases aus Leitung 3 gespalten wird. Noch bevor der gesamte Einsatz verdampft ist, wird ihm Prozeßdampf aus der Leitung 4 zugemischt. Das den Spaltofen 2 verlassende Spaltgas wird in einem Quenchkühler 5 im Wärmetausch mit Druckwasser aus der Dampftrommel 6 abgekühlt und der (^fraktionierung (hier nicht dargestellt) zugeführt. Das verdampfte Druckwasser wird in die Dampftrommel 6 zurückgeführtVia the line 1, the insert, for example naphtha, arrives in the cracking furnace 2, where with the help of a Heating gas from line 3 is split. Even before the entire insert has evaporated, it becomes process steam mixed in from line 4. The cracking gas leaving the cracking furnace 2 is in a quench cooler 5 in Heat exchange with pressurized water from the steam drum 6 is cooled and the (^ fractionation (not here shown) supplied. The evaporated pressurized water is returned to the steam drum 6

Aus der Dampftrommel 6 wird über Leitung 7 Hochdruckdampf entnommen, in einem Abhitzekessel 8 im Wärmetausch mit Abgasen aus dem Spaltofen 2 überhitzt und den Dampfturbinen 9 und 10 zugeführt, in denen er auf Mitteldruck entspannt wird.High-pressure steam is withdrawn from the steam drum 6 via line 7, in a waste heat boiler 8 superheated in the heat exchange with exhaust gases from the cracking furnace 2 and fed to the steam turbines 9 and 10, in which it is relaxed to medium pressure.

Die Dampfturbinen 9 und 10 sitzen auf einer gemeinsamen Achse 11 und werden für den Antrieb von Verdichtern 12 verwendet Ein Teil des Mitteldruckdampfes wird über die Leitung 4 dem Einsatz als Prozeßdampf zugemischt, während der verbleibende Teil in den Dampfturbinen 13 und 14 teilweise auf Niederdruck und teilweise auf Normaldruck entspannt wird. Die Dampfturbinen 13 und 14 sitzen wie die Dampfturbinen 9 und 10 auf einer gemeinsamen Achse 15 und treiben weitere Verdichter 28 an.The steam turbines 9 and 10 sit on a common axis 11 and are used to drive Compressors 12 used. A part of the medium pressure steam is used as via line 4 Process steam mixed in, while the remaining part in the steam turbines 13 and 14 is partially up Is relaxed low pressure and partially to normal pressure. The steam turbines 13 and 14 sit like that Steam turbines 9 and 10 on a common axis 15 and drive further compressors 28.

Der auf Niederdruck entspannte Dampf wird über die Leitung 16 an Verbraucher, beispielsweise als Heizmedium an nachgeschaltete Gaszerlegungskofonnen, abgegeben. The steam expanded to low pressure is sent to consumers via line 16, for example as a heating medium delivered to downstream gas separation columns.

Der auf Normaldruck entspannte Dampf wird in Kühlern 29 kondensiert und das erhaltene Prozeßkondensat als Speisewasser verwendet. Über die Leitung 17 und die Bypassleitung 18 gelangt das Prozeßkondensat, dem über die Leitung 19 zusätzliches Speisewasser 2ugemischt wird, um die Dampfverluste auszugleichen,The steam expanded to normal pressure is condensed in coolers 29 and the process condensate obtained used as feed water. The process condensate passes through line 17 and bypass line 18, to which additional feed water is mixed via line 19 in order to compensate for the steam losses,

,ο zum Teil über die Leitung 20 zur Vorwärmung in den Abhitzekessel 8 und anschließend in die Dampftrommel 6. Der andere Teil des Prozeßkondensats wird über die Leitung 21 einem zweiten Abhitzekessel 22 zugeleitet, dort erhitzt und in eine zweite Dampftrommel 23 eingespeist., ο partly via line 20 for preheating in the Waste heat boiler 8 and then into the steam drum 6. The other part of the process condensate is over the Line 21 is fed to a second waste heat boiler 22, heated there and fed into a second steam drum 23 fed in.

Die Verdampfung zu Prozeßdampf, der aus der Dampftrommel 23 abgezogen und über die Leitung 24 mit dem Prozeßdampf in Leitung 4 vereinigt wird, teilweise aber auch anderen Verwendungszwecken zugeführt werden kann, erfolgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel unter Zwischenschaltung eines Sattdampfkreislaufes 25.The evaporation to process steam, which is withdrawn from the steam drum 23 and via the line 24 is combined with the process steam in line 4, but sometimes also for other uses can be supplied, takes place in the illustrated embodiment with the interposition of a Saturated steam cycle 25.

Ais Heizmedium für das Prozeßkc idensat werden erfindungsgemäß die Rauchgase einer Gasturbine 26 verwendet, die mit einem Brenngas aus Leitung 27 gespeist wird und die, auf der gemeinsamen Achse 11 der Dampfturbinen 9 und 10 liegend, den Spaltgasverdichter antreibt.As a heating medium for the process cc idensat According to the invention, the flue gases of a gas turbine 26 are used, which are supplied with a fuel gas from line 27 is fed and, lying on the common axis 11 of the steam turbines 9 and 10, the cracked gas compressor drives.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen bei hohen Temperaturen unter Verwendung von Prozeßdampf, welcher durch Ausnutzung der anfallenden Abwärme erzeugt wird, wobei durch Kühlung der Spaltgase und/oder der Abgase aus Spaltöfen Hochdruckdampf erzeugt, in Dampfturbinen auf Mitteldruck und in weiteren Dampfturbinen mindestens teilweise auf Niederdruck entspannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des auf Mitteldruck entspannten Hochdruckdampfes zur Deckung des Prozeßdampfbedarfs verwendet, ein Teil der Dampfturbinen (9, 10) mit mindestens einer Gasturbine (26) kombiniert, die Abwärme der Gasturbine (26) zur Erzeugung von zusätzlichen Prozeßdampf genutzt wird und die Gasturbine (26) mindestens einen Verdichter (12) antreibt.1. Process for the cracking of hydrocarbons at high temperatures using Process steam, which is generated by utilizing the waste heat produced, whereby through Cooling of the cracking gases and / or the exhaust gases from cracking furnaces generates high-pressure steam in steam turbines relaxed to medium pressure and, in other steam turbines, at least partially to low pressure is characterized in that a Part of the high pressure steam expanded to medium pressure to cover the process steam requirement used, a part of the steam turbines (9, 10) combined with at least one gas turbine (26), the Waste heat from the gas turbine (26) is used to generate additional process steam and the Gas turbine (26) drives at least one compressor (12). 2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichne*, daß die Gasturbine (26) den Spaltgasverdichtev antreibt.2. The method according to claim I ₁ characterized in that the gas turbine (26) drives the gap gas compressor. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Speisewasser für den durch die Abwärme der Gasturbine (26) erzeugten Prozeßdampf zumindest teilweise Prozeßkondensat verwendet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as feed water for the through the waste heat of the gas turbine (26) generated process steam at least partially process condensate is used. 4. Verfahren nach eine«! der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeßdampf durch die Abgase der Gasturbine (26) unter Zwischenschaltung eines Sattdampfkreislaufes (25) erzeugt wird.4. Procedure for a «! of claims 1 to 3, characterized in that the process steam through the exhaust gases of the gas turbine (26) under Interposition of a saturated steam circuit (25) is generated.