[发明专利]具有较少的废气排放的烃热解

说明书

提供了方法、系统和设备，以便将共同的工作流体用于一个或多个用于加工工艺气体的涡轮机和用于热解方法的炉子，所述热解方法用于产生工艺气体。基于改进的Allam循环操作涡轮机(一个或多个)，以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和/或制冷机的功率，同时产生减少量或最少量的作为低压气相产物释放的CO₂。将热解炉与工作流体回路集成可以提供进一步的益处。

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62/954,783和于2020年4月6日提交的欧洲专利申请号20168291.1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

本发明涉及减少来自烃热解的废气排放，涉及以较少的废气排放进行烃热解的方法，涉及进行这种方法的集成系统，涉及烃热解的某些废气产物，并且涉及某些烃热解产物。

背景技术

烃热解方法，例如蒸汽裂化，产生商业上重要量的有用产物和共产物，例如饱和烃和不饱和烃。某些热解产物，例如C_4-烯烃，特别可用作石油化工工艺，例如聚合工艺的原料，热解工艺如蒸汽裂化使用相当大量的能量。因为烃热解是高度吸热的，所以需要能量来裂化大的烃分子，以产生包含分子氢和期望的烃产物如轻质烯烃的热解流出物。通常将热解流出物压缩和冷却以促进从热解流出物中分离和回收所需产物和共产物，这需要更多的能量，例如用于涡轮机和制冷设备。当这种能量的至少一部分由烃燃烧产生时，排放相当大量的废气(通常包含CO₂)，通常作为烟道气。

在处理废气排放物的尝试中遇到了困难。例如，已经发现烃热解所需的高温(通常至少700℃)限制了从燃烧废气回收和使用热量的机会。经由可再生手段(例如可再生电力)供应能量的替代方法尚未具有供应世界需求的能力，更不用说这样做的技术解决方案。

因此，热解方法如蒸汽裂化可以产生不期望量的废气排放物，特别是含有CO₂的废气排放物。此外，某些烃热解方法，例如蒸汽裂化，产生本身含有相当大量的CO₂的热解流出物。已经尝试减少由热解方法和相关燃烧过程排放的CO₂及其它温室气体(GHG)的量。除了谨慎的效率步骤之外，减少这些排放物的唯一现有技术方法是通过使用气体处理技术如胺处理来从燃烧废气(例如，从蒸汽裂化炉烟道气)和从热解流出物中除去CO₂。虽然这种技术对于从热解流出物中除去CO₂是有效且成本划算的，但对于从由热解设施如蒸汽裂化设施排放的燃烧废气中除去CO₂是不切实际的。已经发现，例如，废气(例如烟道气)的稀释性质导致胺处理对应于生产所需热解产物的总成本的相当大的部分。因此，需要具有较少废气排放，特别是较少CO₂废气排放的热解方法。特别需要具有较少CO₂废气排放的蒸汽裂化方法。

轻质烯烃例如乙烯通常在烯烃装置(例如，蒸汽裂化器装置)中制造，所述烯烃装置包括生产(热解)设施和回收设施。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。常规上，辐射管位于辐射段中加热炉管外表面的一个或多个燃烧加热器(例如燃烧器)附近。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。