1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) B (11) 28626
(51) C02F 1/469 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
(21) 2012/1524.1
(22) 15.07.2010
(45) 16.06.2014, бюл. №6
(31) 09009444.2
(32) 21.07.2009
(33) EP
(85) 21.02.2012
(86) PCT/EP2010/004329, 15.07.2010
(72) ФАРКАШ, Лайош (HU); САЛОНТАИ, Лайош
(HU); БРАНДЕС, Штефан (DE); ОТТ, Вольфганг
(DE); ФИЛЬРАЙХЕР, Томас (DE)
(73) ЛИНДЕ АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)
(74) Тусупова Меруерт Кырыкбаевна
(56) US 2003/0059663 A1, 27.03.2003
(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТА
(57) Изобретение раскрывает способ очистки
технологического конденсата 17 со способа
парового риформинга или способа парового
крекинга. Технологический конденсат 17 для
очистки подают в способ электродеионизации 7.
(19)KZ(13)B(11)28626
2. 28626
2
Изобретение относится к способу очистки
технологического конденсата со способа парового
риформинга или способа парового крекинга.
В способах парового риформинга
углеводородсодержащее исходное сырье, такое как
природный газ, петролейный эфир или лигроин,
перемешивают с водяным паром и подвергают
реакции в установках парового риформинга для
получения синтез-газа газовой смеси, образованной
в основном из монооксида углерода (СО) и
водорода (Н2). Из синтез-газа в результате очистки и
фракционирования на дополнительных
технологических стадиях получают и отводят в
качестве продуктов вещества, такие как СО, Н2 или
оксо-газ (определенная смесь из Н2 и СО).
Данные углеводороды могут вступать в реакцию
с высокой степенью конверсии. Поэтому способ
парового риформинга обычно реализуют при
избытке водяного пара. Для удаления избыточной
воды синтез-газ, выработанный данным образом,
охлаждают до температуры, меньшей чем точка
росы для водяных паров. Следовательно, водяной
пар конденсируется, и образуется то, что называют
технологическим конденсатом, который
преимущественно образован из воды и в общем
случае включает примеси, такие как метанол,
аммиак, диоксид углерода, муравьиная кислота и
уксусная кислота.
В способах парового крекинга
углеводородсодержащее исходное сырье, такое как
длинноцепочечные углеводороды, такие как
лигроин, но также и бутан, пропан и этан или
газойли или гидровоски, перемешивают с водяным
паром и подвергают термическому крекингу для
получения короткоцепочечных углеводородов.
Получающееся в результате газообразное исходное
сырье в основном содержит водород (Н2), метан
(СН4), этилен (С2Н4) и пропилен (С3Н6).
Газообразное исходное сырье фракционируют
способом низкотемпературного фракционирования,
в результате чего в качестве ценных продуктов
получают по существу этилен и пропилен.
Способ парового крекинга обычно реализуют
при избытке водяного пара во избежание
агломерирования крекированных
короткоцепочечных углеводородов. После
реализации способа порового крекинга газообразное
исходное сырье закаливают и высушивают. Тем
самым, получают технологический конденсат,
который преимущественно образован из воды, и в
общем случае включает различные примеси, такие
как некрекированные длинноцепочечные
углеводороды, ароматические соединения или
другие тяжелые углеводородсодержащие побочные
продукты способа крекинга и некоторые
короткоцепочечные углеводороды.
В рамках настоящей заявки конденсат,
преимущественно состоящий из воды и
образованный в процессе парового риформинга или
в процессе парового крекинга, называют
технологическим конденсатом.
В соответствии с предшествующим уровнем
техники технологический конденсат перемешивают
с деминерализованной водой, которую обычно
поставляют в способ извне. Таким образом
полученную смешанную воду впоследствии
дегазируют и испаряют под действием массовых
потоков, охлаждаемых в способе парового
риформинга или парового крекинга. После
перегревания водяного пара под действием
охлаждаемых отработанных газов часть водяного
пара (технологический водяной пар) используют
внутри способа, в то время как оставшуюся часть
(отводимый на сторону водяной пар) используют не
в способе парового риформинга или парового
крекинга, а во внешнем способе. Выработка
отводимого на сторону водяного пара делает
возможными использование тепла, которое не
может быть использовано в способе парового
риформинга или способе парового крекинга, и
увеличение экономической эффективности способа
парового риформинга или парового крекинга, но во
внешнем способе.
Зачастую требования потребителя в отношении
качества отводимого на сторону водяного пара
настолько высоки, что они не могут быть
удовлетворены отводимым на сторону водяным
паром, вырабатываемым описанным выше
способом. Например, электрическая проводимость
отводимого на сторону водяного пара, который
должен быть использован в конденсационной
турбине, не должна превышать 0,3 мкСм/см -
значения, которое зачастую превышают вследствие
присутствия в технологическом конденсате
примесей. Для сохранения выработки отводимого на
сторону водяного пара существуют способы,
которые предусматривают очистку
технологического конденсата до его перемешивания
с деминерализованной водой.
В том, что касается очистки технологического
конденсата, то известны способы, в которых
примеси отделяют в результате отгонки в
отгоночных колоннах. В качестве отгоночного газа в
таких случаях используют массовые потоки
(например, природный газ), содержащие воздух или
углеводороды.
В других способах технологический конденсат
расширяют, а после этого дегазируют в скрубберной
колонне при использовании водяного пара низкого
давления, воздуха или азота. Примеси и
отгоняющие агенты выпускают из установки вовне.
Для удовлетворения требований к вырабатываемому
отводимому на сторону водяному пару по высокой
степени чистоты данные способы предусматривают
наличие дополнительной стадии очистки в
результате ионного обмена в соответствующих
реакторах.
Один альтернативный способ выработки
водяного пара в способе парового риформинга
описывается в публикации DE102006019100. В
соответствии с процессом и аппаратом, описанными
в публикации DE102006019100, вырабатывают два
потока водяного пара. Первый поток водяного пара
(технологический водяной пар) предпочтительно
полностью используют в способе парового
риформинга, в то время как второй поток водяного
3. 28626
3
пара (отводимый на сторону водяной пар) может
быть использован вовне. Отводимый на сторону
водяной пар вырабатывают предпочтительно
исключительно в результате испарения
дегазированной и деминерализованной воды
(высокочистой воды). Описываемый способ делает
возможными выработку очень чистого и
беспримесного отводимого на сторону водяного
пара и поэтому хорошее использование энергии
способа парового риформинга. Недостатком
описанного способа является необходимость
наличия второго парового барабана и второго
деаэратора для подводимой со стороны
деминерализованной воды в целях выработки
второго потока чистого водяного пара.
Цель настоящего изобретения представляет
собой альтернативный способ очистки
технологического конденсата, который мог бы быть
использован для очистки технологического
конденсата, образованного либо в процессе
парового риформинга, либо в процессе парового
крекинга.
Достижения цели добиваются в результате
подачи упомянутого технологического конденсата в
способ электродеионизации.
В соответствии с изобретением для очистки
технологического конденсата, производимого в
способе парового риформинга или парового
крекинга, используют совершенно другой способ.
Способом электродеионизации является способ
очистки воды на основе использования
электрохимической мембраны. Тем самым,
ионизируемые примеси удаляют из жидкостей при
использовании электроактивных сред и
электрического потенциала, воздействующего на
ионный транспорт. Благодаря способу
электродеионизации вырабатывают очищенную
водную фазу и жидкую фазу, содержащую
ионизированные примеси.
Полученная чистая вода могла бы быть
известным образом использована для выработки
чистого водяного пара. В соответствии с настоящим
изобретением очисткой технологического
конденсата при использовании способа
электродеионизации мог бы быть получен чистый
водяной пар, характеризующийся теоретической
проводимостью 0,06 мкСм/см. Это намного ниже
требований к чистому водяному пару для
конденсационной турбины. В соответствии с
результатами измерений в неоднократных
испытаниях при использовании способа
электродеионизации, соответствующего идее
изобретения, добиваются достижения
проводимости, меньшей, чем 0,3 мкСм/см. Данная
проводимость является достаточной с точки зрения
требований к чистому водяному пару.
Поэтому способ по изобретению является
превосходным способом выработки чистого
водяного пара из технологического конденсата,
образованного в процессе парового риформинга или
парового крекинга.
В дополнение к этому, затраты на аппарат,
необходимый для способа по изобретения,
значительно ниже по сравнению с предшествующим
уровнем техники. Затраты на отгоняющую колонну
или на формирование цикла выработки второго
водяного пара являются намного более высокими,
чем в случае простого оборудования для
электродеионизации.
В одном предпочтительном варианте
осуществления изобретения упомянутый
технологический конденсат возникает в рамках
методики высушивания технологического газа,
являющегося результатом способа парового
риформинга, в рамках методики высушивания
технологического газа, являющегося результатом
способа парового риформинга с последующим
способом реакции конверсии водяного газа, или в
рамках методики высушивания технологического
газа, являющегося результатом способа парового
крекинга. Технологический газ после печи парового
риформинга охлаждают. Тем самым, получают
поток со смешанной фазой. Данный поток со
смешанной фазой разделяют, по меньшей мере, в
одном сепараторе на газовую фазу, содержащую
продукты реакции способа парового риформинга, и
водную фазу - технологический конденсат. Данный
технологический конденсат из нижней части
сепараторов в данном варианте осуществления
изобретения подвергают обработке способом
электродеионизации. В случае разработки способа
парового риформинга для получения по
возможности большего количества водорода
технологический газ из печи парового риформинга
подают в промежуточный способ реакции
конверсии водяного газа. Монооксид углерода в
технологическом газе вступает в реакцию с водой с
образованием диоксида углерода (СO2) и водорода
(Н2) по способу реакции конверсии водяного газа.
Получающийся в результате технологический газ
охлаждают описанным выше способом, в результате
чего получают подобный технологический
конденсат за исключением некоторых отличий в
отношении уровня содержания метанола и этанола.
В данном варианте осуществления изобретения
получающийся в результате технологический
конденсат подают в способ электродеионизации.
В наиболее предпочтительном варианте
осуществления изобретения технологический
конденсат до способа электродеионизации подают в
предварительный фильтр, теплообменник, подают в
процесс механической очистки, на химическую и
каталитическую предварительную обработку и/или
в процесс обратного осмоса. В соответствии с
данным вариантом осуществления технологический
конденсат подвергают предварительной обработке
по ходу технологического потока до способа
электродеионизации. Технологический конденсат
подают в процесс предварительной очистки,
состоящий из индивидуально требуемых стадий
предварительной очистки. Предварительный фильтр
и/или способ механической очистки являются
подходящими для использования при удалении
частиц, агломератов или других твердых веществ в
технологическом конденсате. При использовании
теплообменника температура технологического
4. 28626
4
конденсата могла бы быть выгодным образом
доведена до оптимальной рабочей температуры
способа электродеионизации. Способ обратного
осмоса является подходящим, простым и дешевым
способом предварительной очистки
технологического конденсата. В случае
технологического конденсата, являющегося
результатом реакции конверсии водяного газа,
необязательное использование химической и
каталитической предварительной обработки также
выгодным образом превращает спирты в
технологическом конденсате в органические
кислоты, которые легко диссоциируют в
технологическом конденсате и поэтому могли бы
быть подвергнуты обработке способом
электродеионизации. Выгодным является
использование всех или, по меньшей мере, одного
или описанных выше способов предварительной
обработки по ходу технологического потока до
способа электродеионизации изобретения.
Чистый технологический конденсат, полученный
способом электродеионизации, выгодным образом
используют для чистого водяного пара вне способа
парового риформинга или парового крекинга.
Чистый технологический конденсат подают в
паровой барабан, где тепло печи парового
риформинга используют для выработки водяного
пара. Обычно для компенсации потерь,
обусловленных реакцией парового риформинга или
парового крекинга, добавляют определенное
количество деминерализованной воды. Чистый
технологический конденсат, полученный способом
по изобретению, не содержит каких-либо примесей
и удовлетворяет требованиям к чистому водяному
пару. Поэтому в паровом барабане вырабатывают
чистый водяной пар, который мог бы быть
использован вне способа парового риформинга или
парового крекинга, например, в конденсационной
турбине. Выработанный чистый водяной пар также
мог бы быть с выгодой использован во внешних
паровых сетях, включая парогенераторные
установки, паровые турбины, такие как
противодавленческие турбины или
конденсационные турбины. Такие технологические
паровые сети в общем случае требуют наличия
определенной степени качества водяного пара для
обеспечения надежности большой паровой системы
и во избежание возникновения сбоев в ходе
эксплуатации.
В соответствии с еще одним вариантом
осуществления изобретения чистый
технологический конденсат, полученный способом
электродеионизации, отправляют на рецикл в виде
части потока подаваемого материала способа
парового риформинга или парового крекинга. В
зависимости от потребностей в способах вне
способа парового риформинга или парового
крекинга часть чистого технологического
конденсата могла бы быть использована в качестве
водяного пара для способа парового риформинга
или парового крекинга. Количество отправляемого
на рецикл технологического конденсата в данном
варианте осуществления изобретения зависит от
количества чистого водяного пара, требующегося
вне способа парового риформинга или парового
крекинга.
Настоящее изобретение включает содержит
различные преимущества. Настоящее изобретение
предлагает выработку очень чистого водяного пара
из технологического конденсата с процесса
парового риформинга или парового крекинга.
Капитальные затраты на аппарат, необходимый для
выработки чистого водяного пара из такого
технологического конденсата, кардинально
уменьшаются по сравнению с предшествующим
уровнем техники. Требуемый аппарат для процесса
электродеионизации является намного более
простым и дешевым в сравнении с отгоночной
колонной или вторым паровым барабаном с
соответствующим циклом питания.
Для дополнительного иллюстрирования
изобретения один вариант осуществления,
продемонстрированный на фигурах, описывается
более подробно.
Фиг.1 демонстрирует один вариант
осуществления изобретения в отношении очистки
технологического конденсата со способа парового
риформинга.
Фиг.2 подробно демонстрирует один вариант
осуществления необязательной предварительной
обработки в способе электродеионизации.
Фиг.1 демонстрирует один вариант
осуществления способа по изобретению в
отношении очистки технологического конденсата со
способа парового риформинга.
Углеводородсодержащий подаваемый материал 2
через теплообменники 10 перепускают в секцию
предварительного нагревания 11а печи парового
риформинга 11. Углеводородсодержащий
подаваемый материал перемешивают с
технологическим потоком 14 в секции
предварительного нагревания 11а печи парового
риформинга. Смесь из подаваемого материала и
водяного пара перепускают через канал 15 в секцию
риформинга 11b печи парового риформинга 11.
Технологический газ через определенные емкости
16 и последовательность из теплообменников 10
перепускают в сепаратор 9. Технологический газ
непрерывно охлаждают при использовании
теплообменников 10 и, тем самым, вырабатывают
двухфазную смесь. Двухфазную смесь в сепараторе
9 разделяют на газообразный продукт, который
перепускают на дополнительную обработку 5, и
водную фазу 17, собираемую из нижней части
сепаратора 9. Водная фаза 17 представляет собой
технологический конденсат, который должен быть
очищен. Технологический конденсат 17
перепускают в способ электродеионизации 7. В
качестве продукта способа электродеионизации
производят чистый технологический конденсат 18.
Чистый технологический конденсат 18 подают в
деаэратор 8 совместно с определенным количеством
деминерализованной воды 1 для компенсации
потерь, обусловленных способом парового
риформинга. Деаэрированную чистую водную фазу
19 из деаэратора 8 через теплообменник 10
5. 28626
5
перепускают в паровой барабан 12, который в
результате теплообмена в секции предварительного
нагревания 11а печи парового риформинга 11
вырабатывает чистый водяной пар для отвода на
сторону 6. Печь парового риформинга 11 нагревают
в результате сжигания углеводородсодержащего
топлива 4 с использованием воздуха 3. Топливный
газ перепускают через дымовую трубу 13 в
атмосферу.
Фиг.2 демонстрирует один вариант
осуществления способа электродеионизации 7
совместно со всей необязательной предварительной
обработкой. Технологический конденсат 17
перепускают на электродеионизацию 7 через
предварительный фильтр 20, теплообменник 21,
механическую очистку 22,
химическую/каталитическую обработку 23 и способ
обратного осмоса 24. Предварительный фильтр 20
используют для удаления из технологического
конденсата 17 твердых частиц и более крупных
примесей. В теплообменнике 21 температуру
технологического конденсата 17 доводят до
оптимальной рабочей температуры
электродеионизации. В результате механической
очистки 22 удаляют примеси, такие как сажа и пыль.
При химической/каталитической предварительной
обработке 23 примеси, такие как спирты,
превращают в органические кислоты, которые
диссоциируют и поэтому могут быть подвергнуты
обработке следующим далее процессом
электродеионизации. Процесс обратного осмоса 24
производит деминерализованную и обессоленную
водную фазу. Для достижения требований к чистому
водяному пару технологический конденсат 17, в
заключение, очищают способом
электродеионизации 7, в результате чего удаляют
оставшиеся примеси, такие как диссоциированные
органические кислоты или карбонатные ионы. Со
способа электродеионизации 7 чистый
технологический конденсат 18 перепускают в
деаэратор 8.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ очистки технологического конденсата
(17) со способа парового риформинга или способа
парового крекинга, где упомянутый
технологический конденсат подвергают способу
электродеионизации (7), отличающийся тем, что
указанный технологический конденсат (17) до
способа электродеионизации (7) подают на процесс
обратного осмоса (24) и, где чистый
технологический конденсат (18), полученный
способом электродеионизации (7), используют в
качестве чистого водяного пара (6) вне способа
парового риформинга или парового крекинга,
предпочтительно в паровых сетях, включая
парогенераторные установки и паровые турбины.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что
упомянутый технологический конденсат (17)
возникает в рамках методики высушивания
технологического газа, являющегося результатом
способа парового риформинга, в рамках методики
высушивания технологического газа, являющегося
результатом способа парового риформинга с
последующим способом реакции конверсии
водяного газа, или в рамках методики высушивания
технологического газа, являющегося результатом
способа парового крекинга.
3. Способ по п.п.1 или 2, отличающийся тем,
что упомянутый технологический конденсат (17) до
способа электродеионизации (7) подают в
предварительный фильтр (20), теплообменник (21),
на процесс механической очистки (22), на
химическую и каталитическую предварительную
обработку (23).
4. Способ по любому из п.п.1-3, отличающийся
тем, что чистый технологический конденсат (18),
полученный способом электродеионизации (7),
отправляют на рецикл в виде части
технологического водяного пара (14) способа
парового риформинга или парового крекинга.
