ES2882206T3 - Sistema de refrigeración de la planta de etileno - Google Patents

Sistema de refrigeración de la planta de etileno Download PDF

Info

Publication number
ES2882206T3
ES2882206T3 ES17823228T ES17823228T ES2882206T3 ES 2882206 T3 ES2882206 T3 ES 2882206T3 ES 17823228 T ES17823228 T ES 17823228T ES 17823228 T ES17823228 T ES 17823228T ES 2882206 T3 ES2882206 T3 ES 2882206T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
refrigerant
heat exchanger
nth
compressor
cooled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES17823228T
Other languages
English (en)
Inventor
Willigenburg Joris Van
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SABIC Global Technologies BV
Original Assignee
SABIC Global Technologies BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SABIC Global Technologies BV filed Critical SABIC Global Technologies BV
Application granted granted Critical
Publication of ES2882206T3 publication Critical patent/ES2882206T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0219—Refinery gas, cracking gas, coke oven gas, gaseous mixtures containing aliphatic unsaturated CnHm or gaseous mixtures of undefined nature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0238—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 2 carbon atoms or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0252—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/12—Refinery or petrochemical off-gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/66—Closed external refrigeration cycle with multi component refrigerant [MCR], e.g. mixture of hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/902—Details about the refrigeration cycle used, e.g. composition of refrigerant, arrangement of compressors or cascade, make up sources, use of reflux exchangers etc.
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/906—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by heat driven absorption chillers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Abstract

Un sistema de refrigeración para enfriar un gas (2001) de carga mediante un refrigerante (2501) binario, que comprende: n intercambiadores (H-201, H-202, H-203, H-204, H-205) de calor para enfriar progresivamente el gas (2001) de carga mediante el refrigerante (2501) binario, siendo n un número entero de al menos 2, en el que el refrigerante se alimenta sucesivamente del primero al n-ésimo intercambiador de calor, en el que una porción del refrigerante se expande para bajar la temperatura después de cada uno de los n intercambiadores (H-201, H-202, H-203, H-204) de calor para proporcionar del primero al n-ésimo refrigerante (2502, 2503, 2504, 2505) expandido, en el que cada uno de los refrigerantes expandidos se retroalimenta a la serie de intercambiadores (H-201, H-202, H-203, H-204) de calor de manera que el k-ésimo refrigerante (2502, 2503, 2504, 2505) expandido se retroalimenta sucesivamente al k-ésimo a al primer intercambiadores (H-204, H-203, H-202, H-201) de calor para proporcionar enfriamiento y dar lugar al k-ésimo refrigerante (2410, 2308, 2206, 2104) calentado, siendo k un número entero de 1 a n, en el que los refrigerantes (2410, 2308, 2206, 2104) calentados tienen temperaturas de 0 °C a 25 °C, n etapas (K-211, K-212, K-213, K-214) del compresor para comprimir los refrigerantes (2410, 2308, 2206, 2104) calentados, dispuestas de tal manera que la salida de la m-ésima etapa (K-211, K-212, K-213) del compresor se alimenta a la (m+1)-esima etapa (K-212, K-213, K-214) del compresor después de ser enfriada por un respectivo enfriador (H-211, H-212, H-213) interetapa, en el que m es un número entero de 1 a (n-1), y la salida de la n-ésima etapa del compresor se alimenta al n-ésimo enfriador (H-214) interetapa, al menos un separador (V-201, V-202, V-203) a continuación de uno de los intercambiadores (H-202, H-203, H-204) de calor para separar el gas (2001) de carga enfriado de dicho intercambiador de calor para producir una sobrecarga (2005, 2008, 2011) que se alimentará al intercambiador de calor posterior y una parte (2004, 2007, 2010) inferior, y un desmetanizador (C-201) para separar las partes (2004, 2007, 2010) inferiores del al menos un separador en una sobrecarga que comprende metano y una parte inferior que comprende hidrocarburos C2+; en el que el gas (2001) de carga del n-ésimo intercambiador (H-204) de calor se separa en una corriente de H2 y una corriente de metano y cada una de las corrientes se retroalimenta sucesivamente a los intercambiadores de calor n-ésimo a 1ro después de que la corriente de H2 se enfríe.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de refrigeración de la planta de etileno
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de refrigeración de plantas de etileno.
Antecedentes de la invención
En una planta de etileno, un gas de carga como el gas de pirólisis se procesa típicamente para eliminar el metano y el hidrógeno mediante un desmetanizador y el resto se procesa de manera conocida para separar el etileno. La separación de los gases en una planta de etileno mediante la condensación y el fraccionamiento a temperaturas criogénicas requiere la refrigeración en un amplio intervalo de temperaturas. El coste de capital del sistema de refrigeración de una planta de etileno puede ser una parte importante del coste total de la planta. Por lo tanto, el ahorro de capital para el sistema de refrigeración afectará significativamente al coste total de la planta.
El documento US5979177 divulga un procedimiento para la producción de etileno a partir de un gas de carga que contiene hidrógeno, metano, etileno y otros hidrocarburos c 2 y más pesados mediante un desmetanizador de baja presión en un sistema de refrigeración. Para la refrigeración se utiliza un refrigerante binario que comprende una mezcla de metano y etileno. El refrigerante binario se expande y enfría progresivamente a través de una serie de intercambiadores de calor. El gas de carga se pone en contacto con el refrigerante binario enfriado en los intercambiadores de calor para ser enfriado. Los flujos de refrigerantes binarios que se han utilizado en los intercambiadores de calor se comprimen mediante un único compresor y posteriormente se expanden para ser enfriados y reutilizados en la serie de intercambiadores de calor.
La compresión del refrigerante binario utilizado en los intercambiadores de calor requiere una gran cantidad de energía. Es deseable poder ofrecer un sistema de refrigeración que requiera menos energía.
El documento US 2016/282043 A1 divulga un procedimiento de enfriamiento que utiliza un sistema de refrigerante binario ampliado que contiene metano y se divulga un hidrocarburo C3 tal como el propileno y/o el propano. El refrigerante binario extendido procedente de la descarga final de un compresor se separa en una fracción de vapor rica en metano y en al menos una fracción líquida rica en C3, con el fin de proporcionar diversas temperaturas y niveles de refrigeración en diversas etapas de intercambio de calor. El procedimiento y el sistema de refrigeración correspondiente pueden utilizarse en plantas que utilizan desmetanizadores de baja o alta presión.
El documento US 5,979,177 A proporciona un sistema de refrigeración para una planta de etileno que utiliza un desmetanizador de baja presión y un refrigerante binario que comprende una mezcla de metano y etileno o metano y etano. La composición de refrigeración puede ser constante en todo el sistema o se pueden utilizar separadores para dividir el refrigerante en un refrigerante binario rico en metano y un refrigerante binario rico en etileno o etano.
El documento US 6,560,989 B1 proporciona un procedimiento para la recuperación de hidrógeno y uno o más hidrocarburos que tienen uno o más átomos de carbono a partir de un gas de alimentación que contiene hidrógeno y uno o más hidrocarburos, cuyo procedimiento comprende enfriar y condensar parcialmente el gas de alimentación para proporcionar una alimentación parcialmente condensada; separar la alimentación parcialmente condensada para proporcionar una primera corriente líquida enriquecida en uno o más hidrocarburos y una primera corriente de vapor enriquecida en hidrógeno; además enfriar y condensar parcialmente la primera corriente de vapor para proporcionar una corriente bifásica intermedia; y separar la corriente bifásica intermedia para obtener una corriente de hidrógeno más enriquecida y una corriente de hidrocarburo residual empobrecida en hidrógeno. Una parte o la totalidad del enfriamiento se proporciona mediante el intercambio de calor indirecto con el gas refrigerante frío generado en un ciclo de refrigeración con expansor de gas de circuito cerrado.
Sumario
La invención proporciona un sistema de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1, denominada realización 1, para enfriar un gas de carga mediante un refrigerante binario, el sistema de refrigeración comprende n intercambiadores (H-201,H-202,H-203,H-204) de calor para enfriar progresivamente el gas (2001) de carga mediante el refrigerante (2501) binario, en el que n es un número entero de al menos 2, en el que el refrigerante (2501) se alimenta sucesivamente del primero al n-ésimo intercambiador (H-201,H-202,H-203,H-204) de calor, en el que una porción del refrigerante se expande para bajar la temperatura después de cada uno de los n intercambiadores de calor para proporcionar del primero al n-ésimo refrigerante (2502,2503,2504,2505) expandido, en el que cada uno de los refrigerantes expandidos se realimenta a la serie de intercambiadores de calor de forma que el k-ésimo refrigerante (2502,2503,2504,2505) expandido se realimenta sucesivamente a los k-ésimos a los primeros intercambiadores (H-204,H-203,H-202,H-201) de calor para proporcionar enfriamiento y dar lugar al k-ésimo refrigerante (2410, 2308, 2206, 2104) calentado, en el que k es un número entero de 1 a n, y en el que los refrigerantes (2410, 2308, 2206, 2104) calentados tienen temperaturas de 0 °C a 25 °C; n etapas (K-211,K-212,K-213,K-214) del compresor para comprimir los refrigerantes (2410, 2308, 2206, 2104) calentados, dispuestas de manera que la salida de la m-ésima etapa (K-211,K-212,K-213) del compresor se alimente a la (m+1)-ésima etapa de compresión (K-212,K-213,K-214) después de ser enfriada por un respectivo enfriador (H-211, H-212, H-213) interetapa, en el que m es un número entero de 1 a (n-1), y la salida de la enésima etapa de compresión se alimenta al n-ésimo enfriador (H-214) interetapa; al menos un separador (V-201,V-202,V-203) a continuación de uno de los intercambiadores (H-202,H-203,H-204) de calor para separar el gas de carga enfriado del intercambiador de calor a fin de producir una sobrecarga (2005,2008,2011) que se alimenta al intercambiador de calor posterior y una parte inferior (2004, 2007,2010); y un desmetanizador (C-201) para separar las partes (2004, 2007,2010) inferiores del al menos un separador en una sobrecarga que comprende metano y una parte inferior que comprende hidrocarburos C2+, en el que el gas (2001) de carga procedente del nésimo intercambiador (H-204) de calor se separa en una corriente de H2 y una corriente de metano y cada una de las corrientes se realimenta sucesivamente a los n-ésimos a primero intercambiadores de calor después de que se enfríe la corriente de H2.
La invención también proporciona las siguientes realizaciones específicas:
La realización 2 es el sistema de refrigeración de la realización 1, en el que el k-ésimo refrigerante (2410, 2308, 2206, 2104) calentado se alimenta a la (n-k+1)-ésima etapa (K-211,K-212,K-213,K-214) del compresor, respectivamente. La realización 3 es el sistema de refrigeración de una cualquiera de las realizaciones 1 y 2, en el que el gas (2011) de carga procedente del n-ésimo intercambiador (H-204) de calor se devuelve sucesivamente a los n-ésimo a primero intercambiadores de calor sin separación, preferentemente después de ser enfriado. La realización 4 es el sistema de refrigeración de una cualquiera de las realizaciones 1 y 2, en el que el gas (2011) de carga procedente del n-ésimo intercambiador (H-204) de calor se separa en una corriente de H2 y una corriente de metano, y cada una de las corrientes se devuelve sucesivamente a los intercambiadores de calor n-ésimo a primero después de que se enfríe la corriente de metano. La realización 5 es el sistema de refrigeración de una cualquiera de las realizaciones 1 y 2, en el que el sistema de refrigeración comprende además un intercambiador (H-205) de calor de gas de carga para enfriar el gas (2011) de carga desde el n-ésimo intercambiador (H-204) de calor y un separador (V-204) para separar el gas de carga enfriado desde el intercambiador (H-205) de calor de gas de carga en una corriente de h 2 y una corriente de metano que se devolverá al intercambiador (H-205) de calor de gas de carga y sucesivamente al n-ésimo al primer intercambiador de calor, en el que la corriente de metano se expande para reducir la temperatura antes de ser devuelta al intercambiador (H-205) de calor de gas de carga .
La realización 6 es el sistema de refrigeración de una cualquiera de las realizaciones precedentes, en el que el sistema de refrigeración comprende además un intercambiador (H-206) de calor de refrigerante para enfriar y condensar parcialmente la sobrecarga del desmetanizador (C-201) por el refrigerante del n-ésimo intercambiador (H-204) de calor que ha sido expandido para bajar la temperatura antes de ser alimentado, en el que una fracción de vapor de la sobrecarga enfriada se devuelve sucesivamente al n-ésimo intercambiador de calor y una fracción líquida de la sobrecarga enfriada se devuelve al desmetanizador (C-201) como reflujo, en el que el refrigerante calentado procedente del intercambiador (H-206) de calor de refrigerante se devuelve sucesivamente al n-ésimo al primer intercambiador de calor y, posteriormente, a la primera etapa (K-211) del compresor. La realización 7 es el sistema de refrigeración de una cualquiera de las realizaciones anteriores, en el que el sistema de refrigeración comprende además un sistema de enfriamiento para licuar el refrigerante (2561) binario del n-ésimo enfriador (H-223) interetapas para proporcionar el refrigerante (2501) que se alimentará al primer intercambiador (H-201) de calor como líquido.
La realización 8 es el sistema de refrigeración de la realización 7, en el que el sistema de refrigeración para licuar el refrigerante (2561) binario del n-ésimo enfriador (H-223) interetapas comprende una serie de enfriadores (H-215, H-216, H-217) para enfriar el refrigerante (2561) binario mediante un refrigerante de propileno, una serie de etapas (K-221,K-222,K-223) del compresor para recomprimir fracciones de vapor del refrigerante de propileno utilizado en los enfriadores, y un condensador (H-223) para condensar el refrigerante de propileno de la última etapa (K-223) del compresor que se utilizará en los enfriadores. La realización 9 es el sistema de refrigeración de una cualquiera de las realizaciones anteriores, en el que el desmetanizador (C-201) funciona a una presión inferior a 2.500.000Paa, por ejemplo inferior a 2.000.000 Paa, por ejemplo inferior a 1.800.000 Paa, por ejemplo inferior a 1.500.000 Paa. La realización 10 es el sistema de refrigeración de una cualquiera de las realizaciones anteriores, en el que el gas (2001) de carga al entrar en el primer intercambiador de calor (H-201) tiene una presión de como máximo 3.000.000 Paa, por ejemplo como máximo 2.500.000 Paa, por ejemplo como máximo 2.5000.000 Paa por ejemplo como máximo 1.800.000 Paa. La realización 11 es el sistema de refrigeración de una cualquiera de las realizaciones anteriores, en el que cada uno de los enfriadores (H-221, H-212, H-213, H-214) interetapa se enfría con agua de enfriamiento. La realización 12 es el sistema de refrigeración de una cualquiera de las realizaciones anteriores, en el que cada uno de los enfriadores (H-221, H-212, H-213, H-214) interetapa se enfría con agua fría procedente de un procedimiento de refrigeración por absorción.
La realización 13 es el sistema de refrigeración de una cualquiera de las realizaciones anteriores, en el que cada uno de los enfriadores (H-311A) interetapa es seguido por otro enfriador enfriado por agua fría de un refrigerador (H-311B) de absorción. La realización 14 es el sistema de refrigeración de una cualquiera de las realizaciones 12 y 13, en el que el calor requerido por el enfriador de absorción es el calor residual de un procedimiento de craqueo de vapor, tal como el agua de enfriamiento caliente de una columna de enfriamiento. La realización 15 es un procedimiento para enfriar un gas de carga con un refrigerante binario mediante el sistema de refrigeración de una cualquiera de las realizaciones anteriores.
El uso de la palabra "un" o "una" cuando se utiliza junto con el término "que comprende" en las reivindicaciones y/o la memoria descriptiva puede significar "uno/una", pero también es consistente con el significado de "uno/una o más", "al menos uno/una" y "uno/una o más de uno/una"
A lo largo de esta solicitud, el término "aproximadamente" se utiliza para indicar que un valor incluye la desviación estándar de error para el dispositivo o procedimiento que se emplea para determinar el valor.
El uso del término "o" en las reivindicaciones se utiliza para significar "y/o" a menos que se indique explícitamente que se refiere a las alternativas solamente o que las alternativas son mutuamente excluyentes, aunque la divulgación admite una definición que se refiere sólo a las alternativas y "y/o"
Tal y como se utilizan en esta memoria descriptiva y en la(s) reivindicación(es), las palabras "que comprende" (y cualquier forma de comprender, tal como "comprende" y "comprendiendo"), "que tiene" (y cualquier forma de tener, tal como "tienen" y "tiene"), "que incluye" (y cualquier forma de incluir, tal como "incluye" e "incluyendo") o "que contiene" (y cualquier forma de contener, tal como "contiene" y "contiendo") son inclusivas o abiertas y no excluyen elementos o pasos del procedimiento adicionales y no citados.
Tal y como se utiliza en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones, la frase "retroalimentado sucesivamente al k-ésimo al primer intercambiadores de calor" significa que la corriente se alimenta al k-ésimo, (k-1)-ésimo, ..., al segundo (2do) y al primer (1er) intercambiador de calor en este orden para proporcionar sucesivamente enfriamiento a cada uno de los intercambiadores de calor.
Tal y como se utiliza en el presente documento, el término "hidrocarburos C#", en el que "#" es un número entero positivo, pretende describir todos los hidrocarburos que tienen # átomos de carbono. Los hidrocarburos C# se indican a veces simplemente como "C#". Además, el término "hidrocarburos C#+" se refiere a todas las moléculas de hidrocarburos que tienen # o más átomos de carbono.
Otros objetos, características y ventajas de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada. Debe entenderse, sin embargo, que la descripción detallada y los ejemplos específicos, si bien indican realizaciones específicas de la invención, se dan sólo a modo de ilustración, ya que diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas se harán evidentes para los expertos en la técnica a partir de esta descripción detallada.
Descripción de los dibujos
Los siguientes dibujos forman parte de la presente memoria descriptiva y se incluyen para demostrar adicionalmente ciertos aspectos de la presente invención. La invención puede entenderse mejor por referencia a uno o más de estos dibujos en combinación con la descripción detallada de las realizaciones de la memoria descriptiva presentadas en el presente documento.
La Fig. 1 ilustra un ejemplo de un sistema de refrigeración de acuerdo con la invención,
La Fig. 2 ilustra un ejemplo de un sistema de refrigeración que no es de acuerdo con la invención y La Fig. 3 ilustra otro ejemplo de la parte del sistema de refrigeración de acuerdo con la invención para enfriar el refrigerante calentado.
La Fig. 1 ilustra un sistema de refrigeración para enfriar un gas (2001) de carga mediante un refrigerante (2501) binario.
Descripción detallada
Es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema de refrigeración y un procedimiento en el que se resuelvan los problemas mencionados anteriormente y/o otros. En particular, el propósito de la presente invención es proporcionar la refrigeración necesaria para que el gas de carga proporcione una alimentación para el desmetanizador. En consecuencia, la presente invención proporciona un sistema de refrigeración para enfriar un gas de carga mediante un refrigerante binario, que comprende:
- n intercambiadores de calor para enfriar progresivamente el gas de carga mediante el refrigerante binario, en el que n es un número entero de al menos 2, en el que el refrigerante se alimenta sucesivamente del primero al n-ésimo intercambiador de calor, en el que una porción del refrigerante se expande para bajar la temperatura después de cada uno de los n intercambiadores de calor para proporcionar del primero al n-ésimo refrigerantes expandido, en el que cada uno de los refrigerantes expandidos se retroalimenta a la serie de intercambiadores de calor de manera que el k-ésimo refrigerante expandido se retroalimenta sucesivamente al k-ésimo al primer intercambiadores de calor para proporcionar refrigeración y dar lugar al k-ésimo refrigerante calentado, en el que k es un número entero de 1 a n, en el que los refrigerantes calentados tienen temperaturas de 0 °C a 25 °C; - n etapas de compresión para comprimir los refrigerantes calentados, dispuestas de tal manera que la salida de la m-ésima etapa de compresión se alimenta a la (m+1)-ésima etapa de compresión después de ser enfriada por un respectivo enfriador interetapas, en el que m es un número entero de 1 a (n-1), y la salida de la n-ésima etapa de compresión se alimenta al n-ésimo enfriador interetapas, - al menos un separador a continuación de uno de los intercambiadores de calor para separar el gas de carga enfriado del intercambiador de calor para producir una sobrecarga que se alimentará al intercambiador de calor posterior y una parte inferior y
- un desmetanizador (C-201) para separar las partes inferiores del al menos un separador en una sobrecarga que comprende metano y una parte inferior que comprende hidrocarburos C2+.
De acuerdo con la invención, el refrigerante expandido se retroalimenta sucesivamente a todos los intercambiadores de calor anteriores de la serie para proporcionar enfriamiento. Por ejemplo, cuando el sistema comprende al menos cuatro intercambiadores de calor, el cuarto refrigerante expandido del cuarto intercambiador de calor se retroalimenta al cuarto intercambiador de calor, luego al tercer intercambiador de calor, luego al segundo intercambiador de calor y finalmente al primer intercambiador de calor. Se entenderá que el primer refrigerante expandido del primer intercambiador de calor se retroalimenta únicamente al primer intercambiador de calor. Un total de n refrigerantes calentados de esta manera salen del primer intercambiador de calor.
El paso por los intercambiadores de calor para proporcionar enfriamiento a estos intercambiadores de calor aumenta gradualmente la temperatura de los refrigerantes expandidos, proporcionando refrigerantes calentados que salen del primer intercambiador de calor. Los refrigerantes calentados tienen temperaturas de al menos 0 °C. Esto permite que los refrigerantes calentados se enfríen, por ejemplo, con agua de enfriamiento después de ser comprimidos, como se describe a continuación. Cuando los refrigerantes calentados están más fríos, el enfriamiento interetapas no será posible con agua de enfriamiento. Los refrigerantes calentados tienen preferentemente una temperatura máxima de 25 °C. Cuando los refrigerantes calentados están más calientes, la potencia requerida del compresor es demasiado alta. Los refrigerantes calentados tienen preferentemente temperaturas de 0-25 °C, por ejemplo de 1-20 °C, de 2-15 °C, de 3-10 °C o de 4-7 °C.
Antes de alimentar las etapas del compresor, cualquier líquido que pueda estar todavía presente en los refrigerantes calentados se separa preferentemente por medio de recipientes para asegurar que sólo se alimenta vapor a las etapas del compresor.
Cada uno de los refrigerantes calentados es alimentado a una etapa de compresor respectiva. El sistema de acuerdo con la invención comprende una serie de n etapas de compresor, cada una de ellas seguida de un enfriador interetapas. Esto está dispuesto de tal manera que la salida de una etapa del compresor se alimenta a la siguiente etapa del compresor (si está presente) después de ser enfriado por un respectivo enfriador interetapas. En este caso, el término "enfriador interetapa" se entiende que incluye el enfriador que sigue a la n-ésima (última) etapa del compresor. El refrigerante comprimido de la etapa de compresor puede tener una temperatura de, por ejemplo, 99 °C y es enfriado por el respectivo enfriador interetapa a una temperatura de, por ejemplo, 30 °C.
Preferentemente, el k-ésimo refrigerante calentado se alimenta a la (n-k+1)-ésima etapa del compresor, respectivamente. En consecuencia, cuando n es 4, el cuarto refrigerante calentado se alimenta a la primera etapa del compresor, el tercer refrigerante calentado se alimenta a la segunda etapa del compresor, el segundo refrigerante calentado se alimenta a la tercera etapa del compresor y el primer refrigerante se alimenta a la cuarta etapa del compresor. El refrigerante de la primera etapa del compresor es enfriado por el primer enfriador interetapas y posteriormente alimentado al segundo compresor al que también se alimenta el tercer refrigerante calentado. La mezcla del refrigerante del primer enfriador interetapa y el tercer refrigerante calentado se comprime en la segunda etapa del compresor. La compresión y el enfriamiento se realizan de la misma manera en los pares posteriores de la etapa del compresor y el enfriador interetapa. Por último, se proporciona el refrigerante enfriado del n-ésimo enfriador intermedio, que puede reciclarse de nuevo al primer intercambiador de calor tras un posible enfriamiento adicional.
De acuerdo con la invención, los refrigerantes expandidos se retroalimentan sucesivamente a todos los intercambiadores de calor anteriores para proporcionar enfriamiento y los refrigerantes usados que se alimentan a las etapas del compresor tienen temperaturas de 0-25 °C. Dichas temperaturas son lo suficientemente altas como para ser enfriadas por enfriadores interetapas utilizando, por ejemplo, agua de enfriamiento. Esto disminuye sustancialmente la energía total requerida por las etapas del compresor para proporcionar el refrigerante necesario para el sistema. En cambio, en el sistema del documento US5979177los refrigerantes expandidos no se retroalimentan a todos los intercambiadores de calor anteriores, como indican los flujos de los refrigerantes expandidos después de las válvulas 78, 98 y 114 en la Fig. 1. Por ejemplo, en el sistema del documento US5979177el flujo después de la válvula 78 se utiliza únicamente para enfriar el intercambiador 6 de calor y no para enfriar el intercambiador 2 de calor, y tiene una temperatura de -65 °C. Después del aumento de temperatura debido a la compresión, la temperatura de salida de la etapa del compresor aún no será lo suficientemente alta como para ser enfriada por un enfriador interetapa que utilice agua de enfriamiento. El enfriamiento interetapas sólo podría lograrse con otro refrigerante, por lo que la aplicación del enfriamiento interetapas no aportaría ningún beneficio global. En el sistema del documento US5979177 los refrigerantes son comprimidos por una unidad 18 de compresión que no incluye refrigeradores interetapas.
El sistema comprende al menos un separador a continuación de uno de los intercambiadores de calor para separar el gas de carga enfriado del intercambiador de calor. El separador produce una sobrecarga y una parte inferior. La sobrecarga se introduce en el intercambiador de calor posterior. Las partes inferiores se introducen en el desmetanizador. El desmetanizador separa las partes inferiores en una sobrecarga de metano y una parte inferior de hidrocarburos C2+. Así, los hidrocarburos C2+ se separan del gas de carga de acuerdo con la invención. Preferentemente, el al menos un separador comprende un separador que sigue al (n-1)-ésimo intercambiador de calor. Preferentemente, el al menos un separador comprende (n-1) separadores que siguen respectivamente del segundo al (n-1)-ésimo intercambiador de calor.
Preferentemente, el gas de carga del n-ésimo intercambiador de calor se retroalimenta sucesivamente al n-ésimo al primer intercambiadores de calor . Preferentemente, el gas de carga del n-ésimo intercambiador de calor se enfría antes de ser alimentado al n-ésimo intercambiador de calor. El gas de carga del n-ésimo intercambiador de calor puede separarse en una corriente de H2 y una corriente de metano antes de ser alimentado al n-ésimo intercambiador de calor o puede ser alimentado al n-ésimo intercambiador de calor sin separación.
En consecuencia, en algunas realizaciones, el gas de carga del n-ésimo intercambiador de calor se retroalimenta sucesivamente al n-ésimo al primer intercambiadores de calor sin separación, después de ser enfriado. En algunas realizaciones, el gas de carga del n-ésimo intercambiador de calor se separa en una corriente de H2 y una corriente de metano y cada una de las corrientes se retroalimenta sucesivamente al n-ésimo al primer intercambiadores de calor, preferentemente después de que la corriente de H2 y/o la corriente de metano se enfríen.
Preferentemente, el sistema comprende además un intercambiador de calor de gas de carga para enfriar el gas de carga del n-ésimo intercambiador de calor y un separador para separar el gas de carga enfriado del intercambiador de calor de gas de carga en una corriente de H2 y una corriente de metano que se retroalimentara al intercambiador de calor de gas de carga y sucesivamente al n-ésimo al primer intercambiador de calor, en el que la corriente de metano se expande para bajar la temperatura antes de ser retroalimentada al intercambiador de calor de gas de carga.
En esta realización, el gas de carga del n-ésimo intercambiador de calor es enfriado por un intercambiador de calor de gas de carga. El gas enfriado se separa mediante un separador en una corriente de H2 y otra de metano. La corriente de H2 se devuelve al intercambiador de calor de gas de carga y, posteriormente, de forma sucesiva, al nésimo al primer intercambiador de calor. Por consiguiente, la corriente de H2 proporciona un enfriamiento adicional a la serie de n intercambiadores de calor. La corriente de metano se expande para bajar la temperatura y posteriormente al intercambiador de calor de gas de carga para proporcionar enfriamiento al intercambiador de calor de gas de carga. La corriente de metano procedente del intercambiador de calor de gas de carga se alimenta sucesivamente en el nésimo al primer intercambiador de calor. Por consiguiente, la corriente de metano proporciona un enfriamiento adicional a la serie de n intercambiadores de calor.
Preferentemente, el sistema comprende además un intercambiador de calor de refrigerante para enfriar y condensar parcialmente la sobrecarga del desmetanizador mediante el refrigerante del n-ésimo intercambiador de calor que ha sido expandido para bajar la temperatura antes de ser alimentado,
en el que una fracción de vapor de la sobrecarga enfriada se retroalimenta sucesivamente al n-ésimo al primer intercambiador de calor y una fracción líquida de la sobrecarga enfriada se retroalimenta al desmetanizador como reflujo.
en el que el refrigerante calentado procedente del intercambiador de calor de refrigerante se retroalimenta sucesivamente al n-ésimo al primer intercambiador de calor y, posteriormente, a la primera etapa del compresor.
En esta realización, la sobrecarga del desmetanizador (H2 y metano) se enfrían mediante un intercambiador de calor de refrigerante para proporcionar una fracción de vapor y una fracción líquida. El enfriamiento es proporcionado por el refrigerante del n-ésimo intercambiador de calor que ha sido expandido para bajar la temperatura antes de ser alimentado. La fracción de vapor de la sobrecarga enfriada se retroalimenta sucesivamente al n-ésimo al primer intercambiador de calor. Por consiguiente, la fracción de vapor de la sobrecarga enfriada proporciona un enfriamiento adicional a la serie de n intercambiadores de calor. El refrigerante que ha proporcionado el enfriamiento a la sobrecarga del desmetanizador se retroalimenta de manera posterior sucesivamente al n-ésimo al primer intercambiador de calor. En consecuencia, el refrigerante del intercambiador de calor de refrigerante proporciona enfriamiento adicional a la serie de n intercambiadores de calor. El refrigerante calentado resultante del primer intercambiador de calor se dirige posteriormente a la primera etapa del compresor.
Preferentemente, el sistema comprende además un sistema de enfriamiento para licuar el refrigerante binario del nésimo enfriador interetapas para proporcionar el refrigerante que se alimentará al primer intercambiador de calor como un líquido.
Preferentemente, el sistema de enfriamiento para licuar el refrigerante binario del n-ésimo enfriador interetapas comprende una serie de enfriadores para enfriar el refrigerante binario mediante un refrigerante de propileno, una serie de etapas del compresor para recomprimir fracciones de vapor del refrigerante de propileno utilizadas en los enfriadores y un condensador para condensar el refrigerante de propileno de la última etapa del compresor para ser utilizado por los enfriadores.
Preferentemente, n es 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10, más preferentemente n es 3, 4 o 5, más preferentemente 4.
Preferentemente, el desmetanizador funciona a una presión inferior a 2.500.000 Paa, por ejemplo inferior a 2.000.000 Paa, por ejemplo inferior a 1.800.000 Paa, por ejemplo inferior a 1.500.000 Paa.
Preferentemente, el gas de carga, al entrar en el primer intercambiador de calor, tiene una presión de como máximo 3.000.000 Paa, por ejemplo de como máximo 2.500.000 Paa, por ejemplo de como máximo 2.000.000 Paa, por ejemplo de como máximo 1.800.000 Paa. El gas de carga puede estar parcialmente licuado.
El refrigerante binario de la presente invención comprende metano y etileno o metano y etano, preferentemente metano y etileno. La relación entre el metano y el etileno o el etano puede estar típicamente en el intervalo de 10:90 a 50:50 y más probablemente en el intervalo de 20:80 a 40:60.
Preferentemente, los enfriadores interetapa se enfrían con agua de enfriamiento.
Preferentemente, los enfriadores interetapas se enfrían con agua fría procedente de un refrigerador de absorción.
Preferentemente, cada uno de los enfriadores interetapas va seguido de otro enfriador enfriado por agua fría procedente de un enfriador de absorción.
Preferentemente, el calor requerido por el enfriador de absorción es el calor residual de un procedimiento de craqueo de vapor, tal como el agua de enfriamiento rápido caliente de una columna de enfriamiento rápido.
La invención se refiere además a un procedimiento para enfriar un gas de carga mediante un refrigerante binario por el sistema de acuerdo con la invención.
Se señala que la invención se refiere a todas las posibles combinaciones de características descritas en el presente documento, prefiriéndose en particular aquellas combinaciones de características que están presentes en las reivindicaciones. Por lo tanto, se apreciará que todas las combinaciones de características relativas a la composición de acuerdo con la invención; todas las combinaciones de características relativas al procedimiento de acuerdo con la invención y todas las combinaciones de características relativas a la composición de acuerdo con la invención y las características relativas al procedimiento de acuerdo con la invención se describen en el presente documento.
Se señala además que el término "que comprende" no excluye la presencia de otros elementos. Sin embargo, también debe entenderse que una descripción sobre un producto/composición que comprende ciertos componentes también divulga un producto/composición que consiste en estos componentes. El producto/composición que consiste en estos componentes puede ser ventajoso porque ofrece un procedimiento más sencillo y económico para la preparación del producto/composición. Del mismo modo, también debe entenderse que una descripción de un procedimiento que comprende ciertos pasos también divulga un procedimiento que consiste en estos pasos. El procedimiento que consiste en estos pasos puede ser ventajoso en el sentido de que ofrece un procedimiento más sencillo y económico.
Cuando se mencionan los valores de un límite inferior y de un límite superior de un parámetro, se entiende que también se divulgan los intervalos formados por las combinaciones de los valores del límite inferior y de los valores del límite superior.
La invención se aclara mediante los siguientes dibujos, sin que ello suponga una limitación de los mismos.
Como se muestra en la Fig. 1, el sistema comprende cuatro intercambiadores (H-201,H-202,H-203,H-204) de calor para enfriar progresivamente el gas (2001) de carga mediante el refrigerante (2501) binario. El refrigerante (2501) se introduce sucesivamente en el primer al cuarto intercambiador (H-201,H-202,H-203,H-204) de calor para subenfriarlo. Una porción (2501A,2501B,2501C,2501D) del refrigerante se expande para bajar la temperatura después de cada uno de los cuatro intercambiadores (H-201,H-202,H-203,H-204) de calor para proporcionar del primero al cuarto refrigerantes (2502,2503,2504,2505) expandidos.
Cada uno de los refrigerantes expandidos se retroalimenta a la serie de intercambiadores de calor. El cuarto refrigerante (2505) expandido se retroalimenta sucesivamente al cuarto al primer intercambiadores de calor para proporcionar enfriamiento y da lugar a un cuarto refrigerante (2410) calentado. El tercer refrigerante (2504) expandido se retroalimenta sucesivamente al tercer al primer intercambiadores de calor para proporcionar enfriamiento y da lugar a un tercer refrigerante (2308)calentado. El segundo refrigerante (2503) expandido se retroalimenta sucesivamente al segundo al primer intercambiadores de calor para proporcionar enfriamiento y da lugar a un segundo refrigerante (2206) calentado. El primer refrigerante (2502) expandido se retroalimenta a los primeros intercambiadores de calor para proporcionar enfriamiento y da lugar a un primer refrigerante (2104) calentado.
El cuarto refrigerante (2410) calentado se alimenta a la primera etapa (K-211) del compresor, el tercer refrigerante (2308) calentado se alimenta a la segunda etapa (K-212) del compresor, el segundo refrigerante (2206) calentado se alimenta a la tercera etapa (K-213) del compresor y el primer refrigerante (2104) se alimenta a la cuarta etapa (K-214) del compresor . Antes de alimentar las etapas (K-211,K-212,K-213,K-214) del compresor, los líquidos que puedan estar todavía presentes en los vapores (2410,2308,2206,2104) refrigerantes calentados se separan mediante recipientes (V-211,V-212,V-213,V-214) para garantizar que sólo se alimenta vapor a las etapas del compresor.
El refrigerante de la primera etapa (K-211) del compresor es enfriado por el primer enfriador (H-211) interetapas y el refrigerante (2552) enfriado es posteriormente alimentado a la segunda etapa (K-212) del compresor a la cual el tercer refrigerante (2308) calentado también es alimentado. La mezcla del refrigerante (2552) enfriado y el tercer refrigerante (2308) calentado se comprime en la segunda etapa (K-212) del compresor. La compresión y el enfriamiento se realizan de la misma manera en los pares (K-213 y H-213; K-214 y H-214) siguientes de la etapa del compresor y el enfriador interetapas. Por último, se suministra el refrigerante (2561) enfriado procedente del cuarto enfriador (H-214) interetapa.
El sistema comprende además un sistema de enfriamiento para licuar el refrigerante (2561) enfriado desde el cuarto enfriador (H-214) interetapas para proporcionar el refrigerante (2501) que se alimentará al primer intercambiador (H-201) de calor.
El sistema de enfriamiento para licuar el refrigerante (2561) binario del n-ésimo enfriador (H-223) interetapas comprende una serie de enfriadores(H-215, H-216, H-217) para enfriar el refrigerante (2561) binario mediante un refrigerante de propileno, una serie de etapas (K-221,K-222,K-223) del compresor para recomprimir fracciones de vapor del refrigerante de propileno utilizado en los enfriadores y un condensador (H-223) para condensar el refrigerante de propileno de la última etapa (K-223) del compresor que se utilizará en los enfriadores.
El sistema comprende además tres separadores (V-201,V-202,V-203) a continuación de los intercambiadores (H-202,H-203,H-204) de calor segundo, tercero y cuarto, respectivamente. El sistema comprende además un desmetanizador (C-201).
El sistema comprende además un intercambiador (H-205) de calor de gas de carga para enfriar el gas de carga procedente del cuarto intercambiador (H-204) de calor y un separador (V-204).
El sistema comprende además un intercambiador (H-206) de calor de refrigerante para enfriar y condensar parcialmente la sobrecarga del desmetanizador (C-201).
El primer separador (V-201) separa el gas de carga enfriado del segundo intercambiador de calor para producir una sobrecarga (2005) que se alimentará al tercer intercambiador (H-203) de calor y una parte (2004) inferior que se alimentará al desmetanizador (C-201). Asimismo, el segundo separador (V-202) separa el gas de carga enfriado del tercer intercambiador de calor para producir una sobrecarga (2008) que se alimenta al cuarto intercambiador (H-204) de calor y una parte (2007) inferior que se alimenta al desmetanizador (C-201). El tercer separador (V-203) separa el gas de carga enfriado del cuarto intercambiador de calor para producir una sobrecarga (2011) y una parte (2010) inferior que se alimentan al desmetanizador (C-201).
La sobrecarga (2011) del cuarto intercambiador de calor se alimenta al intercambiador (H-205) de calor de gas de carga para ser enfriado. El gas de carga enfriado procedente del intercambiador (H-205) de calor de gas de carga es separado por el separador (V-204) en una corriente de H2 y una corriente de metano. La corriente de H2 se retroalimenta al intercambiador (H-205) de calor de gas de carga y, posteriormente, sucesivamente, al cuarto al primer intercambiador (H-204,H-203,H-202,H-201) de calor . La corriente de metano se expande para bajar la temperatura y posteriormente al intercambiador (H-205) de calor de gas de carga para proporcionar enfriamiento al intercambiador (H-205) de calor de gas de carga. La corriente de metano procedente del intercambiador (H-205) de calor de gas de carga se alimenta sucesivamente al cuarto al primer intercambiador (H-204,H-203,H-202,H-201) de calor.
Las partes (2004, 2007,2010) inferiores de los separadores (V-201, V-202, V-203) son separadas por el desmetanizador (C-201) en una sobrecarga de H2 y metano y una parte (2030) inferior de hidrocarburos C2+.
La sobrecarga del desmetanizador (C-201) es enfriada por el intercambiador (H-206) de calor del refrigerante. El enfriamiento es proporcionado por el refrigerante del cuarto intercambiador de calor que ha sido expandido para bajar la temperatura antes de ser alimentado. La sobrecarga enfriada se separa mediante un separador (V-205) y una parte de la sobrecarga enfriada se retroalimenta sucesivamente al cuarto al primer intercambiador (H-204,H-203,H-202,H-201) de calor. El resto de la sobrecarga enfriada se retroalimenta al desmetanizador (C-201) como reflujo. El refrigerante que ha proporcionado enfriamiento a la sobrecarga del desmetanizador se retroalimenta de manera posterior sucesivamente al cuarto al primer intercambiador (H-204,H-203,H-202,H-201) de calor . El refrigerante (2510) calentado resultante del primer intercambiador (H-201) de calor se alimenta posteriormente a la primera etapa (K-211) del compresor.
La Fig. 2 ilustra un ejemplo de sistema de refrigeración que no es de acuerdo con la invención. La Fig. 2 es idéntica a la Fig. 1, salvo que la porción del refrigerante procedente de los intercambiadores (H-101,H-102,H-103,H-104) de calor que se expande (1502,1503,1504,1505) y se retroalimenta para enfriar el intercambiador de calor no se alimenta a todos los intercambiadores de calor anteriores de la serie. El refrigerante (1506) procedente del intercambiador (H-206) de calor de refrigerante tampoco se retroalimenta a todos los intercambiadores de calor. Además, el sistema no comprende enfriadores interetapas después de las etapas (K-111,K-112,K-113,K-114) del compresor.
En este ejemplo, el refrigerante (1503) expandido procedente del segundo intercambiador (H-102) de calor se retroalimenta únicamente al segundo intercambiador (H-102) de calor. El refrigerante (1504) expandido procedente del tercer intercambiador (H-103) de calor se retroalimenta únicamente al tercer intercambiador (H-103) de calor. El refrigerante (1505) expandido del cuarto intercambiador (H-104) de calor se retroalimenta sólo al cuarto intercambiador (H-104) de calor y al tercer intercambiador (H-103) de calor. El refrigerante (1506) procedente del intercambiador (H-206) de calor de refrigerante se retroalimenta únicamente al cuarto intercambiador (H-104) de calor y al tercer intercambiador (H-103) de calor. En consecuencia, los refrigerantes que se alimentan a las etapas (1410,1308,1206,1104,1510) del compresor no se han utilizado ampliamente para el enfriamiento y todavía tienen bajas temperaturas. Estos refrigerantes no pueden ser enfriados por el agua de enfriamiento debido a sus bajas temperaturas. Esto es similar al sistema de la Fig. 1 del documento US5979177.
Se ha realizado una simulación utilizando los sistemas de las Figs. 1 y 2, en la que la corriente 2001 o 1001 de gas de carga contiene 100 t/h de etileno y 130,1 t/h de hidrógeno, metano, acetileno, etano, metilacetileno, propadieno, propileno y propano. Las cantidades respectivas se indican en las Tablas1 y 4.
El gas de carga que tiene una temperatura de -37 °C se enfría en la serie de intercambiadores de calor como se muestra en la Tabla 1 y 4. El enfriamiento del gas de carga de -37 °C a -72 °C, y luego a -91 °C, y luego a -132 °C es el mismo que el enfriamiento del gas de carga en el sistema del documento US5979177.
Los datos calculados sobre el refrigerante binario y el refrigerante de propileno necesarios para proporcionar dicho enfriamiento mediante el sistema de la Fig. 1 se muestran en las Tablas 2 y 3. Los datos calculados sobre el refrigerante binario y el refrigerante de propileno necesarios para proporcionar dicho enfriamiento mediante el sistema de la Fig. 2 se muestran en las tablas 5 y 6
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000011_0001
Fracción de masa de etileno: 0,77 Fracción de masa de metano: 0,23
Tabla 3 Datos del refrigerante propileno
Figure imgf000012_0001
El servicio de las etapas K-211 a 214 del compresor de refrigerante binario es de 11,1 MWmech y para las etapas K-221 a K-223 del compresor de propileno es de 7,2 MWmech, en conjunto 18,3 MWmech
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000014_0001
Fracción de masa de etileno: 0,77 Fracción de masa de metano: 0,23
Tabla 6 Datos del sistema de refrigeración de propileno
Figure imgf000015_0001
La potencia del compresor requerida por el sistema de refrigerante binario es de 11,5 MWmech y la del compresor de propileno de 8,7 MWmech, lo que da un servicio total de 20,2 MWmech requerido para la refrigeración.
El sistema de la Fig. 1 difiere del sistema de la Fig. 2 y del sistema descrito en el documentoUS5979177 por:
- Una mayor temperatura de entrada del refrigerante binario que entra en las etapas (K-211,K-212,K-213,K-214) del compresor;
- La presencia de refrigeradores interetapas (H-211,H-212,H-213) del compresor en el sistema de refrigeración binario;
- Una menor demanda de refrigerante por parte de los intercambiadores (H-201,H-202,H-203,H-204, H-205) de calor.
- Una mayor fracción de calor eliminada en el sistema de refrigerante binario por los enfriadores (H-211,H-212,H-213) interetapas del compresor , lo que se traduce en una menor necesidad de energía por parte de los compresores (K-221,K222,K-223) de refrigerante de propileno.
En consecuencia, comparando el sistema de las Figuras 1 y 2, hay un ahorro del 9 % de la potencia del compresor por el sistema de la Fig. 1 según la invención (18,3 MWmech frente a 20,2 MWmech).
La Fig. 3 ilustra un ejemplo de la parte del sistema de refrigeración binario de acuerdo con la invención para enfriar el refrigerante calentado.
La Fig. 3 corresponde a la parte de la Fig. 1 que incluye V-211, K-211, H-211, V-212 y K-212, en la que la relación entre los elementos de la Fig. 3 y la Fig. 1 son: V-311 = V-211, K-311 = K-211, H-211 = K-311A, V-212 = V-312 y K-212 = K-312. En este ejemplo de la Fig. 3, hay un elemento adicional que es un enfriador H-311B secundario interetapas que utiliza agua fría generada por una máquina de enfriamiento por absorción. En este ejemplo, el refrigerante (3551) procedente del tambor (V-311) de succión del compresor entra en la etapa (K-311) del compresor y es enfriado por un enfriador (H-311A) primario interetapas utilizando agua de enfriamiento y, posteriormente, es enfriado aún más por un enfriador (H-311B) secundario interetapas utilizando agua enfriada, antes de ser alimentado a la siguiente etapa del compresor. Se pueden hacer adiciones similares después de los otros enfriadores interetapas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de refrigeración para enfriar un gas (2001) de carga mediante un refrigerante (2501) binario, que comprende:
n intercambiadores (H-201, H-202, H-203, H-204, H-205) de calor para enfriar progresivamente el gas (2001) de carga mediante el refrigerante (2501) binario, siendo n un número entero de al menos 2,
en el que el refrigerante se alimenta sucesivamente del primero al n-ésimo intercambiador de calor, en el que una porción del refrigerante se expande para bajar la temperatura después de cada uno de los n intercambiadores (H-201, H-202, H-203, H-204) de calor para proporcionar del primero al n-ésimo refrigerante (2502, 2503, 2504, 2505) expandido,
en el que cada uno de los refrigerantes expandidos se retroalimenta a la serie de intercambiadores (H-201, H-202, H-203, H-204) de calor de manera que el k-ésimo refrigerante (2502, 2503, 2504, 2505) expandido se retroalimenta sucesivamente al k-ésimo a al primer intercambiadores (H-204, H-203, H-202, H-201) de calor para proporcionar enfriamiento y dar lugar al k-ésimo refrigerante (2410, 2308, 2206, 2104) calentado, siendo k un número entero de 1 a n,
en el que los refrigerantes (2410, 2308, 2206, 2104) calentados tienen temperaturas de 0 °C a 25 °C, n etapas (K-211, K-212, K-213, K-214) del compresor para comprimir los refrigerantes (2410, 2308, 2206, 2104) calentados, dispuestas de tal manera que la salida de la m-ésima etapa (K-211, K-212, K-213) del compresor se alimenta a la (m+1)-esima etapa (K-212, K-213, K-214) del compresor después de ser enfriada por un respectivo enfriador (H-211, H-212, H-213) interetapa, en el que m es un número entero de 1 a (n-1), y la salida de la n-ésima etapa del compresor se alimenta al n-ésimo enfriador (H-214) interetapa, al menos un separador (V-201, V-202, V-203) a continuación de uno de los intercambiadores (H-202, H-203, H-204) de calor para separar el gas (2001) de carga enfriado de dicho intercambiador de calor para producir una sobrecarga (2005, 2008, 2011) que se alimentará al intercambiador de calor posterior y una parte (2004, 2007, 2010) inferior, y
un desmetanizador (C-201) para separar las partes (2004, 2007, 2010) inferiores del al menos un separador en una sobrecarga que comprende metano y una parte inferior que comprende hidrocarburos C2+; en el que el gas (2001) de carga del n-ésimo intercambiador (H-204) de calor se separa en una corriente de H2 y una corriente de metano y cada una de las corrientes se retroalimenta sucesivamente a los intercambiadores de calor n-ésimo a 1ro después de que la corriente de H2 se enfríe.
2. El sistema de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el k-ésimo refrigerante (2410, 2308, 2206, 2104) calentado se alimenta directamente a la (n-k+1)-ésima etapa r (K-211, K-212, K-213, K-214) del compresor, respectivamente.
3. El sistema de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el gas (2001) de carga procedente del n-ésimo intercambiador (H-204) de calor se retroalimenta sucesivamente al n-ésimo al primer intercambiadores de calor sin separación, preferentemente después de ser enfriado.
4. El sistema de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende además un intercambiador (H-205) de calor de gas de carga para enfriar el gas (2001) de carga desde el n-ésimo intercambiador (H-204) de calor y un separador (V-204) para separar el gas (2001) de carga enfriado desde el intercambiador (H-205) de calor de gas de carga en una corriente de H2 y una corriente de metano que se retroalimentará al intercambiador (H-205) de calor de gas de carga y sucesivamente al n-ésimo al primer intercambiadores de calor, en el que la corriente de metano se expande para reducir la temperatura antes de ser retroalimentada al intercambiador (H-205) de calor de gas de carga.
5. El sistema de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende además un intercambiador (H-206) de calor de refrigerante para enfriar y condensar parcialmente la sobrecarga del desmetanizador (C-201) mediante el refrigerante del n-ésimo intercambiador (H-204) de calor que ha sido expandido para reducir la temperatura antes de ser alimentado, en el que una fracción de vapor de la sobrecarga enfriada se retroalimenta sucesivamente al n-ésimo al primer intercambiadores de calor y una fracción líquida de la sobrecarga enfriada se devuelve al desmetanizador (C-201) como reflujo, en el que el refrigerante calentado procedente del intercambiador (H-206) de calor de refrigerante se retroalimenta sucesivamente al n-ésimo intercambiador de calor y, posteriormente, a la primera etapa (K-211) del compresor.
6. El sistema de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende además un sistema de enfriamiento para licuar el refrigerante (2501) binario del n-ésimo enfriador (H-223) interetapas para proporcionar el refrigerante (2501) que se alimentará al primer intercambiador (H-201) de calor como líquido.
7. El sistema de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el sistema de refrigeración para licuar el refrigerante (2561) binario del n-ésimo enfriador (H-223) interetapas comprende una serie de enfriadores (H-215, H-216, H-217) para enfriar el refrigerante (2561) binario mediante un refrigerante de propileno, una serie de etapas (K-221, K-222, K-223) del compresor para recomprimir fracciones de vapor del refrigerante de propileno utilizado en dichos enfriadores y un condensador (H-223) para condensar el refrigerante de propileno de la última etapa (K-223) del compresor que se utilizará en dichos enfriadores.
8. El sistema de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el desmetanizador (C-201) funciona a una presión inferior a 2.500.000 Paa, por ejemplo inferior a 2.000.000 Paa, por ejemplo inferior a 1.800.000 Paa, por ejemplo inferior a 1.500.000 Paa.
9. El sistema de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el gas (2001) de carga al entrar en el primer intercambiador (H-201) de calor tiene una presión de como máximo 3.000.000 Paa, por ejemplo como máximo 2.500.000 Paa, por ejemplo como máximo 2.000.000 Paa, por ejemplo como máximo 1.800.000 Paa.
10. El sistema de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que cada uno de los enfriadores (H-221, H-212, H-213, H-214) interetapas se enfría con agua de refrigeración.
11. El sistema de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que cada uno de los enfriadores (H-221, H-212, H-213, H-214) interetapas se enfría con agua fría procedente de un procedimiento de refrigeración por absorción.
12. El sistema de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que cada uno de los enfriadores (H-311A) intermedios va seguido de otro enfriador enfriado por agua fría procedente de un enfriador (H-311B) de absorción.
13. El sistema de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el calor requerido por el enfriador de absorción es calor residual de un procedimiento de craqueo al vapor, tal como agua de enfriamiento rápido caliente de una columna de enfriamiento rápido.
ES17823228T 2017-01-02 2017-12-14 Sistema de refrigeración de la planta de etileno Active ES2882206T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17150017 2017-01-02
PCT/IB2017/057970 WO2018122662A1 (en) 2017-01-02 2017-12-14 Ethylene plant refrigeration system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2882206T3 true ES2882206T3 (es) 2021-12-01

Family

ID=57681523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES17823228T Active ES2882206T3 (es) 2017-01-02 2017-12-14 Sistema de refrigeración de la planta de etileno

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11313619B2 (es)
EP (1) EP3563107B1 (es)
CN (1) CN110312907B (es)
ES (1) ES2882206T3 (es)
SA (1) SA519402099B1 (es)
WO (1) WO2018122662A1 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114832410A (zh) * 2022-05-31 2022-08-02 广州市心德实业有限公司 一种mvr串联分压蒸发方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4143521A (en) * 1977-02-08 1979-03-13 Stone & Webster Engineering Corporation Process for the production of ethylene
US4900347A (en) * 1989-04-05 1990-02-13 Mobil Corporation Cryogenic separation of gaseous mixtures
US5979177A (en) * 1998-01-06 1999-11-09 Abb Lummus Global Inc. Ethylene plant refrigeration system
US20020174679A1 (en) * 2001-05-22 2002-11-28 Wei Vitus Tuan Ethylene plant refrigeration system
US6560989B1 (en) 2002-06-07 2003-05-13 Air Products And Chemicals, Inc. Separation of hydrogen-hydrocarbon gas mixtures using closed-loop gas expander refrigeration
AU2006229877B2 (en) * 2005-03-30 2009-04-23 Fluor Technologies Corporation Integrated of LNG regasification with refinery and power generation
US8256243B2 (en) * 2006-12-16 2012-09-04 Kellogg Brown & Root Llc Integrated olefin recovery process
US7716930B2 (en) * 2007-01-29 2010-05-18 General Electric Company Integrated plant cooling system
CA2731560C (en) * 2008-08-06 2014-12-23 Lummus Technology Inc. Method of cooling using extended binary refrigeration system
EP4242171A3 (en) * 2011-05-06 2023-11-29 Stamicarbon B.V. acting under the name of MT Innovation Center Zero emissions sulphur recovery process with concurrent hydrogen production
CN102767936A (zh) * 2012-07-18 2012-11-07 重庆耐德工业股份有限公司 含氮天然气中氮-甲烷分离生产气相天然气以及液相天然气的工艺
US10766836B2 (en) * 2013-03-14 2020-09-08 Kellogg Brown & Root Llc Methods and systems for separating olefins

Also Published As

Publication number Publication date
US20190331415A1 (en) 2019-10-31
EP3563107B1 (en) 2021-05-05
EP3563107A1 (en) 2019-11-06
CN110312907B (zh) 2021-07-09
SA519402099B1 (ar) 2022-03-16
CN110312907A (zh) 2019-10-08
US11313619B2 (en) 2022-04-26
WO2018122662A1 (en) 2018-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2307990C2 (ru) Объединенный многоконтурный способ охлаждения для сжижения газа
CN108955084B (zh) 混合制冷剂***和方法
RU2702829C2 (ru) Способ сжижения сырьевого потока природного газа и удаления из него азота и устройство (варианты) для его осуществления
US10345039B2 (en) Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method
US6763680B2 (en) Liquefaction of natural gas with natural gas recycling
CN106066116B (zh) 用于使天然气液化的集成甲烷制冷***
RU2502026C2 (ru) Улучшенное удаление азота в установке для получения сжиженного природного газа
RU2307297C2 (ru) Объединенный многоконтурный способ охлаждения для сжижения газа
US20130199238A1 (en) Liquefied natural gas plant with ethylene independent heavies recovery system
US20110036120A1 (en) Method and apparatus for recovering and fractionating a mixed hydrocarbon feed stream
RU2734933C2 (ru) Система и способ охлаждения смешанным хладагентом с несколькими уровнями давления
RU2009105108A (ru) Способ для сжижения потока углеводородов и устройство для его осуществления
RU2009115189A (ru) Способ и устройство для сжижения потока углеводородов
JP2010507771A (ja) 炭化水素流を液化する方法及び装置
ES2882206T3 (es) Sistema de refrigeración de la planta de etileno
CN118009629A (zh) 具有混合制冷剂冷却的脱氢分离装置
KR20230074241A (ko) 액화 수소를 생산하기 위한 공정
KR101357130B1 (ko) 기액 분리기 및 이를 이용한 냉동장치
CN117029377A (zh) 一种级联式制冷循环lng液化***和方法
CN115993043A (zh) 用混合制冷剂来冷却气体的方法
US20210140710A1 (en) Systems and methods for removing nitrogen during liquefaction of natural gas
RU2597700C1 (ru) Способ переработки природного углеводородного газа с варьируемым содержанием азота
US10072889B2 (en) Liquefaction system using a turboexpander