[发明专利]使用CO2

说明书

提供了用于生产包含轻质烯烃如乙烯的经压缩工艺气体的方法、系统和设备。所述方法利用热解反应器来生产工艺气体。发电机使用基于Allam循环工作的涡轮机来产生用于操作工艺气体的加工中涉及的一个或多个压缩机的轴功率，同时产生减少量或最少量的作为低压气相产物释放的CO₂。使用轴功率加工工艺气体的实例可以包括通过由所产生的轴功率提供功率的工艺气体压缩机压缩工艺气体，以及使用由所产生的轴功率提供功率的制冷压缩机冷却所述工艺气体。

优先权

本申请要求于2019年12月30日提交的美国临时申请号62/954,775和于2020年4月6日提交的欧洲专利申请号20168288.7的优先权和利益，它们的公开内容通过引用整体引入本文。

技术领域

本发明涉及使用发电机中产生的轴功率的热解产物压缩，同时减少或最小化例如CO₂的废气排放。本发明还涉及用于进行热解、发电和压缩的方法、系统和设备。

背景技术

烯属化合物是一类烃化合物，其在两个碳原子之间具有至少一个含四个共享电子的双键。部分地由于它们用作生产所需产物的进料，烯烃需求持续增长，特别是对于轻质烯烃如乙烯、丙烯和丁烯。

轻质烯烃通常在包括生产和回收设施的烯烃装置(例如乙烯装置)中制造。在某些常规烯烃装置中，烯烃生产设施包括用于蒸汽裂化含烃进料的一个或多个蒸汽裂化炉。蒸汽裂化炉一般包括对流段和辐射段。辐射段包括通常称为辐射管的多个管状构件。辐射管位于辐射段中的一个或多个燃烧加热器(例如燃烧器)附近，其加热炉管的外表面。热燃烧气体离开辐射段并被引入对流段中。对流段还包括管状构件，通常称为对流管。来自辐射段的热气体加热对流管的外表面，然后离开对流段。

常规的蒸汽裂化方法通常在热解模式期间通过烃热解产生轻质烯烃。在热解模式期间形成的焦炭及其它沉积物在再生(脱焦)模式期间从炉子内部去除。在热解模式期间，将含烃进料引入到对流管中用于进料预加热。进料预加热在位于对流段上部区域的对流管段中进行。将蒸汽与经预热进料组合，并且将所述蒸汽-进料混合物在位于对流段的下部区域中的对流管段中进一步加热。将经加热的进料-蒸汽混合物引入到辐射段中的经加热的炉管中，并且从炉管传递到混合物的热量导致所述进料的至少一部分热解以产生包含轻质烯烃的工艺气体。在再生模式期间，用含有含氧化合物(oxygenate)的脱焦流体(例如，气态蒸汽-空气混合物)的流代替含烃进料，并且燃烧器继续加热辐射段和对流段。引导脱焦流体穿过经加热的对流管、经加热的辐射管和相关联的炉管道、内部构件等，以至少部分地除去沉积的焦炭。在实现足够的焦炭去除之后，将蒸汽裂化炉恢复到热解模式操作。

在某些蒸汽裂化工艺中，例如在美国专利申请公开号2007-0261991中公开的那些，通过在一个或多个转移管线换热器(TLE)中将热量从工艺气体间接传递到水来冷却工艺气体。将来自TLE的饱和蒸汽引导至蒸汽鼓。将蒸汽鼓中的冷凝水循环到TLE，通常经由热虹吸。可以从蒸汽鼓将饱和蒸汽带离到位于烯烃装置和其它地方的加工设备，其中冷凝水补充从合适的来源获得。例如，可以从蒸汽鼓带离饱和蒸汽，以便在位于对流盘管的区段之间的一个或多个过热器管中过度加热。

为了减少与从工艺气体中分离产物例如乙烯相关的困难，通常在位于烯烃工厂的回收设施中的工艺气体压缩机中压缩经冷却的工艺气体。美国专利申请公开号2008-0210598公开了使用源自蒸汽涡轮机的轴功率来为工艺气体压缩机提供功率。离开对流段的过热器盘管的过热蒸汽用作蒸汽涡轮机的蒸汽源。