JPS6289634A - エタン濃縮リサイクル流からのエネルギ回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １吐α光１ 本発明は熱分解炉に流入するエタン濃縮流からエネルギ
を回収する方法、特にエチレン−エタン分離装置の底部
から収集されたエタンリサイクル流からエネルギと回収
する方法に１系る。

劇股改韮 エチレンは石油化学産業、特にポリマー製造において重
要な１ヒ学ｔｂｗである。エチレンは、製油所の通常処
理、分解処理等の如き種々のソースに由来する炭化水素
混合物から分離処理によって得られる。エチレンを含有
する炭化水素混合物の濃度は炭化水素混合物のソース次
第で異なっている。

しかし乍ら、エチレン製造プラントで使用される炭１ヒ
水素混合物は一般に、水素、メタン、エタン。

エチレン及びその池のより重い炭化水素を３有するであ
ろう。

一般にエチレンプラントは、熱分解炉で生じる熱分解反
応によってエチレンと副生物とを生成する。装入原料と
しては、エタン、プロパン、ブタン、ナフサ、より重い
炭化水素又はこれらの混合物を使用し得る。熱分解炉を
出た流は、エチレンとより軽量の副生物とより重い副生
物と未反応原料とから成る。熱分解炉分出た流は、冷却
され圧縮され次に種々の生成物流に分離される。主生成
物流はエチレン生成物である。代表的な副生物流は、プ
ロピレン、炭化水素、ガソリン、燃料油、燃料ガス、水
素、エタン及びプロパンである。これらのうちでエタン
とプロパンとは熱分解炉装入原料として有効であり、通
常は熱分解炉に再循環され完全に分解されて追加量のエ
チレンを生成する。種々の生成物と副生物とを分離する
エチレンプラントのセクションは精留セクションと指体
される。精留セクションはほとんど常に、メタン除去装
置とエタン除去装置とエチレン−エタン分離装置（Ｃ２
５ｐｌｉｎｔｅｒ）とを含む。また、精留塔はしばしば
、プロパン除去装置、ブタン除去装置、プロパン−プロ
ピレン分離装置等を含む。エチレン１ラントに関しては
、「炭１ヒ水素処理（ＩｌｙｄｒｏｃａｒｂｏｎＰｒｏ
ｃｅｓｓｉｎｇ）　Ｊの１９８４年３月刊に所収の論文
ｒＮＧＬ原料からのエチレン（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｆｒ
ｏｍ　ＮＧＬ　ｒｅｅｄ−ｓＬｏｃｋｓ）」、８３−８
８ページに詳細に記載されている９詳論文の内容は本明
Ｒ■書に含まれるものとする。

オレフィンプラントの精留セクションは、精留を行うた
めに冷却が必要である。メタン除去装置は、還流凝縮の
ために極度の冷却が必要である。

これに関しては、米国特許第３４４３３８８号、並びに
第３９０２３２９号を参照するとよい。該特許の開示は
本明ＭＪ書に含まれるものとする。また、エタンからエ
チレンを分離するためにも還流凝縮のための冷却が必要
である。これに関しては、米国特許第３３２０７５４号
を参照するとよい。該特許の開示は本明細書に含まれる
らのとする。

エチレンプラントの精留セクション及び圧縮セクション
で必要な冷却は通常、カスケード（棚段）式冷却システ
ムによって与えられる。かかるシステムにおいてはプロ
セス冷却要件が２種以上の異なる冷却用流体によって充
足される。一方の流体はより高温に冷却し他方の流体は
より低温に冷却する。典型的エチレンプラントにおいて
、プロピレンの如きより高温の冷媒が室温〜約−４５下
の温度範囲に冷却しエチレンの如きより低温の冷媒が一
４５下〜−１５０下の温度範囲に冷却する。より低温の
冷媒によって吸収された熱はより高温の冷媒によって取
り出され、より高温の冷媒によって吸収された熱は冷却
水又は空気によって取り出される。各冷媒を冷却するた
めのエネルギは冷却装置の多段圧縮機によって与えられ
る。

典型的エチレンプラントでは、Ｃ２分離装置と通称され
る精留塔か冷却用エネルギの主たる消費源の１つである
。この塔での冷却用エネルギは、より高温の冷媒又はよ
り低温の冷媒によって供給される６低温冷媒がエチレン
でありこのエチレンがＣ２分離装置の冷却用エネルギを
供給すべく使用されるとき、エチレン冷却システムはＣ
２分離装置頂部システムに組み込まれる。Ｃ２分離装置
及びその冷却システムに関しては、［炭化水素プロセシ
ング（ｌｌｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎ
ｇ）　Ｊ、１９８４年１月刊の１０５−１０８ページに
所収の論文ｒＮＧＬ原料−原料−低圧０裂Ｌｏｗ　Ｐｒ
ｅｓＳｓｕｒｅ　Ｃ２　５ｐｌｉｔｔｅｒ）」により詳
細に記載されている。該論文の開示は本明，ｔ（Ｈ書に
含まれるしのとする。

Ｃ２分離装置が冷却用エネルギの主たる消費源なので、
ここでの冷却用エネルギの消費をかなり低減させると、
即ちこの塔又はその付属装置からの冷却用エネルギを回
収すると、プラントのエネルギ消費をかなり節約し、エ
チレンプラントのパワーコスト及び冷却装置のコストを
下げることができる。

Ｃ２分離装置の塔底生成物はエタン濃縮流でありこれは
被冷（ｃｈｉｌｌｅｄ）液体としてＣ２分離装置をでて
熱分解炉に再循環される。炉に到着するまでに熱分解炉
の入口圧力より高圧のエタン濃縮流から冷却用エネルギ
が回収される。エタン濃縮流は膨張し気化して以下のご
とく過熱される。

Ｃ２分離装置の底部をてなエタン濃縮流は一般には弁か
ら膨張することによって熱分解炉の入口圧力より少し高
い圧力まで膨張する。この膨張によってエタン濃縮流が
熱分解炉の入口圧力より少し高い圧力で沸点まで冷却さ
れる。エタン濃縮流は次にプロセス流即ち冷媒流を冷却
することによって気化し、ここで冷却用エネルギの大部
分が回収される．エタン濃縮流は次に過熱され、ここで
残りの冷却用エネルギが回収される。エタン濃縮流は次
に熱分解炉に流入する。

別のソースからの液体エタン濃縮流が熱分解炉への供給
のために使用されるときも同様の冷却用エネルギ回収シ
ステムが使用される。流は熱分解炉の圧力よりやや高い
圧力まで膨張し、次にプロセス流即ち冷媒流を冷却する
ことによって気化する。ここで冷却用エネルギの大部分
が回収される。

流は次に過熱される。ここで残りの冷却用エネルギが回
収される。流は次に熱分解炉に流入する。

従って、Ｃ２分離装置の底部からでるエタン濃縮流から
の冷却用エネルギの回収を向上させ、かつ熱分解炉への
供給に使用されるその他の液体エタン濃縮流からの冷却
用エネルギの回収を向上させると、エチレンプラントに
おける冷却用エネルギ及び冷却装置のコストを実質的に
低減し得る。

発Ｕと塾カ一 本発明は、熱分解炉に流入するエタン濃縮流からエネル
ギを回収する方法において、エネルギの回収が炉の入口
圧力より低圧て行なわれる方法に係る。本発明の方法に
よれば、エタン流がｌｌ５ｊ張し気化し再圧縮される。

液状又は２相状のエタン濃縮流が膨張によって冷却され
得る温度は膨張した流の圧力によって決まる。即ち、こ
の圧力が低いほど低い温度に冷却される。現在の技術で
は膨張プロセスで熱分解炉の入口圧力より低い圧力を使
用することはできないが、本発明によれば膨張プロセス
で熱分解炉の入口圧力よりもかなり低い圧力に到達し得
る。この低圧のためエタン濃縮流は従来よりもかなり低
い温度まで冷却され得る。従ってより低温でのエタンの
気化、即ちより低温での冷却用エネルギの回収が可能に
なる。より低温で冷却用エネルギが回収できるので冷即
用エネルギの消費量がかなり減少する。冷却用エネルギ
の消費が節約されるので、膨張したエタン濃縮流が次に
熱分解炉に導入できる十分な圧力まで圧縮される必要が
あっても正味のエネルギ損益はプラスになる。例えば、
冷却用エネルギの消費量の減少によって設備コスト及び
運転コストがかなり節約できる。エチレンプラントの設
計に本発明を使用することによってこのようなコスト低
下が達成される。

本発明の別の特徴によれば、エタン濃縮流を炉に導入す
る前に再圧縮ステップで予熱する。この予熱によって熱
分解炉の加熱所要量が減少する。

従って炉熱を別の目的、例えばボイラー給水の予熱に使
用し得る。このため熱分解炉の廃熱ボイラーでの蒸気発
生量が増加する。

本発明はまた以下の如き別の特徴を有する。エチレンプ
ラントはしばしばテールガス膨張装置を有する。該膨張
装置の機能はテールガス生成物を膨張させることである
。エネルギはこの膨張装置で回収されるが、多くの場合
このエネルギは有効利用できずにしばしば廃棄される。

エタン再圧縮装置はこのエネルギを有効利用する。従っ
て追加量のエネルギが回収される。膨張装置−再圧縮装
置のシステムを使用すると、再圧縮装置と膨張装置とが
潤滑油及びシールオイルのシステムを共有し得るので、
再圧縮装置の設備コストが更に節約できる。

本発明の上記及びその他の目的及び利点は添叶図面に示
す好適具体例に基づく以下の記載より明らかにされるで
あろう。

妨１」Ｕ仁舅− エチレンプラントの設計に関連して本発明の好適具体例
を以下に説明する。本発明はエチレンブランＩ・での使
用に特に好適であるが、エチレン濃縮流が原料流又は生
成物流又は中間物質流として存在するようなその他のプ
ラント例えばＮＧＬ回収プラントにも使用できる。この
記載では、第１図に示す如き本発明の譲受人によって建
設された現存のエチレンプラントの設計との比敦によっ
て本発明を説明する。しかし乍ら、本発明の使用かこの
特定設計めエチレンプラントに限定されないことは当業
者に明らかであろう。従来方法の記載は、従来技術と本
発明との差を比較する基準として提示されたものである
。本文中に示すプロセスパラメータは、年間１０億ポン
ドのエチレン生産能力をもつエチレンプラントを基準と
した値である。

第１図は従来技術のエチレンブラントの概略流れ図であ
る。種々の組成の原料７０が気化エタン濃縮リサイクル
流７１とき流してフィード流７２を形成し熱分解炉６１
に流入する。

エチレンプラントは一般に、並列動作する複数の熱分解
炉を有する。エタン濃縮リサイクル流はプラント装入原
料の残分と混合されてもよく又は該残分と混合されずに
別の熱分解炉に導入されてもよい。フィード流７２の入
口圧力は典型的には約９０ｐｓｉａである。フィード流
７２は熱分解炉６１で分解され分解ガス７３を形成する
。ガス７３は全体が符号５００で示される処理プロセス
に導入される。エチレン及びエタンの流７４はＣ２分離
装置６３に導入される。エチレン生成流７５はＣ２分離
装置６３の塔頂流とし回収され、全体が符号５０２で示
されるエチレン冷却システムに入る。エチレン生成流７
５とエチレン冷却システム５０２との熱交換及び／又は
プロセシング後にエチレン生成流を０８がエチレン冷却
システム５０２から回収される。ある種のプラントでは
、Ｃ２分離装置の塔頂システムが冷却システムに組み込
まれていない。このような場合、エチレン生成流７５が
エチレン分配用ヘッダに直接流入する。エタン濃縮リサ
イクル流７６はＣ２分離装置６３の塔底流として回収さ
れる。Ｃ２分離装置の塔底流７６の圧力は常に熱分解炉
６１の入口圧力以上であり、一般には約５０ｐｓｉａ〜
約４００ｐｓｉａの範囲、多くの場合７０ｐｓｉａ〜３
００ｐｓｉａの範囲である。Ｃ２分離装置の圧力が熱分
解炉の入口圧力よりも低いときは、Ｃ２分離装置の塔底
流が炉に流入できるようにポンプを使用して塔底流の圧
力を炉の入口圧力よりも高くする。

しかし乍ら、一般には遠心ポンプが使用されるので、ポ
ンプの吐出圧力は一般に、熱分解炉６１の導入に必要な
圧力より高くなるであろう。エタン濃縮リサイクル流７
６は次に制御弁６６からのフラッシュによって膨張し、
被冷エタン濃縮リサイクル流７８を形成する。被冷エタ
ン濃縮リサイクル流７８は次に気化器５０１に流入し、
熱分解炉６１の入口圧力より高い圧力で気ｆヒする。プ
ロセス流又は冷媒流との熱交換によって気化が生じる。

この温度及び圧力範囲での被冷エタン濃縮リサイクル流
７８の気化による冷却用エネルギの回収は一５０″Ｆよ
り高温の冷媒の節約と等価である。多くの場合、節約さ
れる冷却用エネルギは−４５”Ｆ〜２５下のレベルでは
プロピレンである。プロピレン冷却システムは全体が符
号５０３で示されている。気化後のエタン濃縮リサイク
ル流７１は、別のプロセス流との熱交換又は熱分解炉６
１の対流セクションにおいて更に過熱される。

第２図は本発明を用いたエチレンプラントの好適具体例
の概略流れ図である。原料７０は、圧縮されたエタン濃
縮リサイクル流７７と合流してフィード流１７２を形成
し、これは熱分解炉６１に流入する。

エチレンプラントは一般に、並列動作する複数の熱分解
炉を有する。従って以後の記載での熱分解炉なる用語は
、１つ以上の熱分解炉を念珠し得る。

圧縮されたエタン濃縮リサイクル流は、プランｌ−原料
の残分と混合されてもよく、又は該残分と混合されずに
別の熱分解炉に導入されてもよい。フィード流１７２の
入口圧力は典型的には約９０ｐｓｉａであるが約５０ｐ
ｓｉａ〜約１３０ｐｓｉａの範囲であればよい。

フィード流１７２は熱分解炉６１て分解されて分解流７
３を形成し、全体が符号５００で示される処理プロセス
に導入される。該プロセスから出たエチレン及びエタン
から成る流７４はＣ２分離装置６３に導入される。エチ
レン及びエタンから成る流は典型的には、９０モル％以
上のエチレン及びエタンを含有する。エチレン生成流７
５は分離装置６３の塔頂液として回収され全体が符号６
０２で示されるエチレン冷却システムに導入される。処
理プロセス５００ではカスケード式冷却システムを使用
して冷却してもよい。エチレン生成流７５とエチレン冷
却システム６０２との熱交換後にエチレン冷却システム
６０２からエチレン生成流４０８が回収される。ある種
のプラントでは、冷却システムにＣ２分階装置の塔頂シ
ステムが組み込まれていない。かかる場合、エチレン生
成流７５はエチレン分配ヘッダに直接流入する。

エタン濃縮リサイクル？ａ７６はＣ２分離装置６３から
塔底流として回収される。エタン濃縮リサイクル流７６
は典型的には、８０モル％以上のエタンを含有し約５０
〜約３００ｐｓｉａの範囲の圧力である。この記載では
、熱分解炉を内蔵するエチレンプラントのＣ２分階装置
から回収されるエタン濃縮リサイクル流７６に関して説
明したが、エタン濃縮リサイクル流が、熱分解炉を内蔵
するプラント以外のプラントから回収されてもよく、又
は１つ以上のエタン濃縮フィード流が合流してエタン濃
縮リサイクル流７６を形成してもよい。エタン濃縮リサ
イクル流７６は制御弁６６を通過する。制御弁６６はエ
タン濃縮リサイクル流７６の圧力を熱分解炉６１の入口
圧力より低い値に減圧する。減圧された圧力は一般に約
１４ρｓｉａ〜約９０ｐｓｉａの範囲になりこれにより
エタン濃縮リサイクル流７６の温度が低下して被冷エタ
ン濃縮リサイクル流１７８が形成される。被冷エタン濃
縮リサイクル流１７８は次に気化器６０１に導入されプ
ロセス流との熱交換によって気化して気化エタン濃縮流
と被冷プロセス流とを形成する。プロセス流は（図示し
ない）冷媒流でもよい。プロセス流の好適具体例は、メ
タン除去装置のフィード流から成り得る。被冷プロセス
流は、約−５０°Ｆより低温である。第１図に示すシス
テムの温度及び圧力よりもかなり低い温度及び圧力の被
冷エタンリサイクル流１７８の気化による冷却用エネル
ギの回収は一１３０丁〜−５０’Ｆの範囲の温度の冷媒
の節約と等価である。多くの場合、節約される冷媒は一
１００丁〜−７０Ｔのレベルのエチレンである。気化し
たエタン濃縮流７９は、任意に別のフィード流と混合さ
れてもよく、圧縮機６８によって熱分解炉６１の入口圧
力まで圧縮されて熱分解炉６１の入口圧力より少し高い
圧力の圧縮エタン濃縮流７７を形成する。

圧縮エタン濃縮流７７は次に熱分解炉６１に流入し、ン
皮冷プロセス流はプロセスの総エネルギ消費を節約する
ために利用される。第２図には図示しないが、気１ヒし
たエタン濃縮流は第２プロセス流との熱交換によって過
熱されて被過熱エタン濃縮リサイクル流と第２の被冷プ
ロセス流とを形成してもよい。第２のプロセス流は冷媒
流でもよい。更に第１及び第２のプロセス流が同じでも
よい。

第１図と第２図との比軸から明らかなごとく、従来技術
のエタン濃縮流７６の気化を生じる熱交換はプロピレン
冷却の典型たる一５０下を上回る温度レベルでの冷却用
エネルギの回収のために使用された。対照的に、本発明
のエタン濃縮流７６の気化を生じる熱交換はエチレン冷
却の典型たる一１３０丁〜−５０’Ｆの温度範囲で使用
され得る。エチレン冷却システムは符号６０２で図式的
に示されている。

熱分解炉の入口圧力よりも低い圧力でエタン濃縮リサイ
クル流１７８を気化させる結果得られる利点は、プロピ
レン冷却システム５０３．６０３及びエチレン冷却シス
テム５０２．６０２に間するより詳細な記載によって十
分に理解されよう。

第３図は第１図に符号５０２で示し、第２図に符号６０
２で示す典型的エチレン冷却システムの流れ図である。

エチレン第１圧縮段吸引ドラム１からでた流を００はエ
チレン第１圧縮段１０の入口に送られる。

第１段１０の出口からでた流を旧はエチレン第２圧縮段
ドラム４からでた流を０２と合流して流を０３を形成す
る。流を０３はエチレン第２圧縮段９の入口に送られる
。第２段９の出口からでた流を０４はエチレン第３圧縮
段ドラム１１からでた流を４４と合流して流を０６を形
成する。流を０６はエチレン第３圧縮段８の入口に送ら
れる。第３段８の出口からでた流を０７はエチレン過熱
除去装置７及びエチレン凝縮器６に入る。凝縮器６から
でた流を１１はエチレン蓄積装置５に入る。

流を１１は流を０８と流を０９とに分割される。流を０
８は弁１４によって制御され熱交換器内１５で気化する
。熱交換器１５をでた蒸気流を１５はエチレン第３圧縮
段ドラム１１に送られる。流を０８は複数の並列流でも
よく各法が別々の弁と熱交換器とを使用する。流を０９
はエチレン第３圧縮３段ドラム１１に膨張する。

エチレン第３圧縮段ドラム１１をでた液体は流を１２を
形成する。流を１２は流を１３及び流を４５に分割され
る。流を４５は弁１２によって制御され熱交換器１３内
で気化する。流を４５は複数の並列流でもよく、各法が
別々の弁と熱交換器とを使用する。熱交換器１３をでた
流を１８は第２段ドラム４に入る。流を１３は第２段ド
ラム４に膨張する。第２段ドラム４からでた液体は流を
１４を形成し弁３によって制御され熱交換器２内で気１
ヒする。熱交換：（＝２からでた流を１７は第１段吸引
ドラム１に入る。流を１４は複数の並列流でもよく各法
が別々の弁と熱交換器とを使用する。

上記のエチレン冷却システムは、しばしばＣ２分離装置
頂部システムを組み込んでいる。このシステムが組み込
まれているとＣ２分離装置からの塔項流は通常、第１段
ドラム１の冷却システムに入るか又は第２段ドラム４に
入るか又はこれらのドラムのいずれか１つからでた蒸気
流と合流する。次にＣ２分離装置の還流はエチレン蓄積
装置５又は第３圧縮段ドラム１１又は第２圧縮段ドラム
４又はこれらのドラムの１つを通過した液体流から取出
される。エチレン生成流は、第３圧縮段の送出流を０７
又は蓄積装置の液体流を１１又は蓄積装置５から取出さ
れる。

Ｃ２分離装置の再沸騰は、第３圧縮段の吸引流を０６又
は第３圧縮段の送出流を０７又は過熱戻し装置７を出た
第３圧縮段の過熱を除去した送出流から取出された蒸気
流によって生起される。この蒸気流はＣ２分離装置の再
沸騰装置で凝縮され、蓄積装置５に戻るか又は第３圧縮
段ドラム１１に戻るか、又はこれらドラムの１つを離れ
た液体流と合流する。

エチレン冷却用システムに時には液体サブクーラーを組
み込んでもよい。このようなサブクーラーが組み込まれ
ているとき、液体流は蓄積装置５から取出され、プロセ
ス流との熱交換によって冷却され、冷却された液体は第
２圧縮段ドラム４に戻るか、又は第３段ドラムに戻るか
、またはこれらのドラムの１つをでた液体流と合流する
。

第４図は第２図に示す代表的プロピレン冷却システム５
０１の流れ図である。プロピレンは閉鎖システムで再循
環される。流を１９はプロピレン第１圧縮段吸引ドラム
３１からプロピレン第１圧縮段３８の入口に送られる。

流を２０は第１圧縮段３８の出口からでる。プロピレン
第２圧縮段吸引ドラム４０からの流を２３は流を２１と
３２２とに分割される。流を２１は熱回収用熱交換器３
９に入る。流を２１は複数の並列流でもよくその場合各
法が別々の熱交換器を使用する。

流を２２は流を２０と合流して流を２４を形成しこれは
プロピレン第２圧縮段３７の入口に送られる。プロピレ
ン第３圧縮段吸引ドラム４１からでた流を２７は流を４
４と３４５とに分離される。流を４４は熱回収用熱交換
器４５に入る。流を４４は複数の並列流でもよく各法が
別々の熱交換器を使用する。流を２５は第２段３７の出
口をでて流を４５と合流し流を２６を形成する。流を２
８はプロピレン第３圧縮段３６の出口がらでてプロピレ
ン凝縮器３５内で凝縮されてプロピレン蓄積装置３４を
通過する流を２９を形成する。プロピレン蓄積装置３４
をでた流を２９は流を３０と３３１とに分割される。流
を３１はサブクーラー３３に入る。流を３１は複数の並
列流でもよく各法が別々の熱交換器を使用する。サブク
ーラーで冷却された液体はこれらの種々の熱交換器から
冷却システムの種々の場所に返還され得る。流を３０は
流を４２と３４３とに分割される。

流を４２は弁によって制御され熱交換器４４において気
化する。流を４２は複数の並列流でもよく名流は別々の
弁及び熱交換器を使用する。熱交換器４４からでた気化
流を４２は第３段吸引ドラム４１に入る。流を４３も第
３段吸引ドラム４１に入る。第３段吸引ドラム４１から
の流を４１は熱回収用熱交換器４５からの流を４６と合
流し、流を３８と３３９と３４０とに分割される。

流を３９は弁４３によって制御され熱交換器４２で気化
する。流を３９は複数の並列流でもよく名流は別々の弁
と熱交換器とを使用する。気化した流を３９は熱交換器
４２から第２段ドラム４０に移る。流を４０は弁４８に
よって制御されエチレン過熱戻し装置７で気化し、気化
した流を４０は第２段吸引ドラム４０に流入する。流を
３８は弁５０によって制御され第２吸引ドラム４０に入
る。第２段吸引ドラム４０からでた流を３７はサブクー
ラー３３からの流を３２及び熱回収用熱交換器３９から
の流を３６と合流し流を３５を形成する。流を３５は流
を４７と流を４９とに分割される。流を４７は弁３１に
よって制御され熱交換器８で気化する。流を４７は複数
の並列流でもよく名流は別々の弁と熱交換器とを使用す
る。気化流を４８は熱交換器８から第１段ドラム３１に
移る。流を４９は弁３２によって制御されエチレン凝縮
器６で気化して流を３４を形成する。流を３４は第１段
吸引ドラム３１に入る。

本発明の理解を更に容易にするために従来技術による設
計例と本発明の設計例との比較を以下に説明する。これ
らの設計はエタン装入原料から１０億ポンド／年のエチ
レンを製造するプラントに基づく。表１は従来技術を使
用したＣ２分離装置から熱分解炉までのエタンリサイク
ル流の経路に沿った処理条件を定義する。第１図によれ
ば、この設計ではＣ２分離装置６３の底部流７６が熱分
解炉より高い圧力で吐出され次に弁６６から膨張する０
次に符号５０１に示す気化器及び過熱器で気化され過熱
される。冷却用エネルギは双方で回収される。エタ゛　
ン除去装置の頂部流との熱交換によって気化が生じ、こ
れにより−４０下プロピレン冷却レベルでプロピレン冷
却エネルギが回収される。−４０’Ｆ以上のプロピレン
冷却レベルでプロピレン冷却エネルギを回収することに
よって過熱が行なわれる。表３は、ｒｃｈｅｍｉｃａｌ
　ＥｎＨｉｎｅｅｒｉｎｇ」、１部〜３部（１９７８年
１２月１８日刊、ページ９７．１９７９年１月１５日刊
、ページ１３１．１９７９年２月１２日刊、ページ９５
）中のＹ、Ｒ，Ｍｅｈｒａによって示されている計算手
順を用い冷却用エネルＡ：の回収によって節約された冷
却用馬力を計算したものである。該刊行物の開示は本明
１１１Ｉ書に含まれるものとする。過熱エタンリサイク
ル流７１は熱分解炉に流入する。

表２は本発明を使用したＣ２分離装置の底部から熱分解
炉までのエタンリサイクル流の経路に沿った処理条件を
定義する。第２図によれば、この設計では、Ｃ２分離装
置１６３の底部流７６が弁６６を通って膨張する０次に
符号６０１で示される気化器及び過熱器で気化及び過熱
される。冷却用エネルギは双方で回収される。メタン除
去装置フィード流との熱交換によって気化が生じる。こ
れにより−７５’Ｆのエチレン冷却用エネルギと全ての
プロピレン冷却温度レベルのプロピレン冷却用エネルギ
とが回収される。表３は上記方法による冷却用エネルギ
の回収によって節約された冷却用馬力を計算したもので
ある。次に過熱エタンリサイクル流７８は再圧縮ＩＭ６
８によって圧縮されて再圧縮エタンリサイクル流７７に
なり、この流７７が熱分解炉６１に流入する。

上記実施例で再圧縮ｖ１６８を駆動するための所要エネ
ルギは１２９０馬力と算出される。しかし乍らこの消費
馬力のかなりの部分が熱分解炉に流入するエタンリサイ
クル流の予熱エネルギとして回収される。従って、蒸気
発生又は水子熱のために熱分解炉で利用できる熱量が増
加する。上記実施例では毎時約３．６８ＭＢＴＵの予熱
エネルギが回収される。

エチレンプラントの設計に本発明を使用することによっ
て資本及び運転コストがかなり節約できることは前記の
記載より当業者に明らかであろう。

低圧でエタンリサイクル流７６を気化させることによっ
て年間１０億ボンドを製造するエチレンプラントを基準
とすると一７７°Ｆのエチレン冷媒を使用するプロセス
で毎時約２０８ＨＢＴＵの冷却能力（ｄｕｔｙ）が節約
されると算出される。プロセスの熱交換媒体としては、
常用の高圧で気化するエタンリサイクル流７６の代わり
に一４０″Ｆプロピレン冷媒が使用される。この代替の
正味の結果として合計では冷媒圧縮機が約２２００ＢＩ
ＩＰ（ブレーキ馬力）節約されたと算出できる。この節
約は燃料費を＄　４．０／ＭＭＢＴｔｌと仮定すると３
年間で＄　２，３００，０００の運転コストの節約とほ
ぼ等価である。この実施例はｆ＆適条件を想定したもの
ではないから、より以上の節約が可能であろう。運転コ
ストのこの節約以外にもエチレン凝縮器の能力を毎時的
２０８ＭＢＴＵ減少させ得る。

このためより小形の凝縮器を使用できるので設備費が節
約できる。更に、圧縮機［１１１Ｐが低いため、２つの
冷却用圧ｍ機、その運転者、冷却回路中の熱交換器とド
ラムとの数に関しても設備資金を更に節約できる。

上記の如き節約以外にも更に、本発明方法において圧縮
機６８を駆動するために処理プロセス５００からの膨張
装置を使用するとより経済的になる。

このような場合の代表例を第５図及び第６図に基づいて
以下に記載するが、圧縮機６８を駆動するために別のＩ
ｌｊ張装置又はタービン又は両者の組み合わせを使用し
得ることも当業者には明らかであろう。

第５図は第１図に示す処理プロセス５００の一部の流れ
図である。メタン除去装置フィード流８０はメタン除去
装置６２に流入し、エチレンとエタンとの流７４がメタ
ン除去装置底部流として回収され、メタン除去装置頂部
流８１はメタン除去装置６２から回収されて全体が符号
５０３で示される水素分離プロセスに入る。ここで水素
生成流８２が回収されテールガス８３は膨張発電装置６
７に流入して電気と膨張テールガス流８５になる。第６
図は本発明による第２図の処理プロセス５００の一部の
好適具体例の流れ図である。この具体例では処理プロセ
ス５００で使用される膨張装置６７が圧縮ｖ１６８の駆
動装置として利用される。

本発明に関しては以上で十分に説明した。従って本文の
記載及び添付の図面より本発明の範囲内で方法の種々の
変形が可能であることは明らかであろう。本発明は特許
請求の範囲の適法範囲のみによって限定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術のエチレンプラントの概略流れ図、第
２図は本発明のエチレンプラントの概略流れ図、第３図
は第１図に符号５０２で示し第２図に符号６０２で示す
エチレン冷却システムの流れ図、第４図は第１図に符号
５０３で示し第２図に符号６０３で示すプロピレン冷却
システムの流れ図、第５図は第１図に示す処理プロセス
５００の一部の流れ図、第６図は第２図に示す処理プロ
セス５００の一部の流れ図であり、第６図の処理プロセ
ス５００の膨張装置６７は処理プロセス５００の一部を
構成しない圧縮機６８の駆動装置として使用される。 ６１・・・熱分解炉、６３・・・Ｃ２分離装置、６６・
・・制御弁、６８・・・圧縮機、５００・・・処理プロ
セス、５０１，８０１・・・気化器、５０２．６０２・
・・エチレン冷却システム、５０３，６０３・・・プロ
ピレン冷却システム。 図面の浄ぶ、白Ｊｉ：μ更なし） 手続ネ市正書（方式） 昭和６１年１り月／コ日 ２、発明の名称　　　エタン濃縮リサイクル流からのエ
ネルギ回収方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　　　サンタ・フエ・ブラウン・インコーホレ
イテッド ４、代　理　人　　　東京都新宿区新宿１丁目１番１４
号　山田ビル５、補正指令の日付　昭和６１年１０月８
日６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　　願書中、出願人の代表者の欄、図面
及び委任状８、補正の内容 （１）黒色で鮮明に描いた適正な図面を別紙の通り補充
する。 （内容に変更なし）

Claims (56)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱分解炉に流入するエタン濃縮流からエネルギを
   回収するための方法であって、 エタン濃縮流の圧力を熱分解炉の入口圧力よりも低い値
   に減圧してエタン濃縮流の温度を低下させ被冷エタン濃
   縮流を形成するステップと、 被冷エタン濃縮流をプロセス流との熱交換によって気化
   させて気化エタン濃縮流と被冷プロセス流とを形成する
   ステップと、 化エタン濃縮流を圧縮して圧縮エタン濃縮流を形成する
   ステップと、 圧縮エタン濃縮流を熱分解炉に導入するステップと、 エタン濃縮流に関するプロセスの冷却用エネルギ消費を
   節約するために被冷プロセス流を利用するステップとを
   含むことを特徴とする方法。
2. （２）プロセス流が冷媒流であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）エタン濃縮流の圧力が、約５０ｐｓｉａ〜約３５
   ０ｐｓｉａの範囲であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。
4. （４）更にエタン濃縮流をＣ２分離装置から回収するス
   テップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の方法。
5. （５）被冷プロセス流の温度が−５０°Ｆ未満であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
6. （６）気化したエタン濃縮流が膨張装置を駆動装置とし
   て利用する圧縮機によって圧縮されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。
7. （７）エタン濃縮流が熱分解炉を内蔵するプラントから
   でたものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。
8. （８）エタン濃縮流が熱分解炉を内蔵するプラント以外
   のプラントからでたものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。
9. （９）エタン濃縮流が８０モル％以上のエタンを含有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法
   。
10. （１０）エタン濃縮流が気化以前に少なくとも１つのフ
    ィード流と混合されることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項に記載の方法。
11. （１１）エタン濃縮流が気化以後に少なくとも１つのフ
    ィード流と混合されることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項に記載の方法。
12. （１２）エタン濃縮流が気化以後に第２のプロセス流と
    の熱交換によって過熱されることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項に記載の方法。
13. （１３）第２プロセス流が冷媒流であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１２項に記載の方法。
14. （１４）第１プロセス流と第２プロセス流とが同じであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の方
    法。
15. （１５）熱分解炉の入口圧力が、一般に５０ｐｓｉａ〜
    約１３０ｐｓｉａの範囲であることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項に記載の方法。
16. （１６）エタン濃縮流が約１４ｐｓｉａ〜約９０ｐｓｉ
    ａの範囲の圧力に減圧されることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項に記載の方法。
17. （１７）プロセス流がメタン除去装置フィード流から成
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法
    。
18. （１８）エタン濃縮流が８０％以上のエタンを含有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の方法
    。
19. （１９）エタン濃縮流からエネルギを回収するための方
    法であって、 熱分解炉の入口圧力でフィード流を熱分解炉に導入する
    ステップと、 熱分解炉でフィード流を分解して分解流を形成するステ
    ップと、 分解流を処理プロセスに導入してエチレンとエタンとか
    ら成る流を形成するステップと、 エチレンとエタンとから成る流をＣ２分離装置に導入す
    るステップと、 Ｃ２分離装置からエチレン生成流を回収するステップと
    、 Ｃ２分離装置からエタン濃縮リサイクル流を回収するス
    テップと、 エタン濃縮リサイクル流の圧力を熱分解炉の入口圧力よ
    りも低い値に減圧してエタン濃縮リサイクル流の温度を
    低下させ被冷エタン濃縮リサイクル流を形成するステッ
    プと、 被冷エタン濃縮リサイクル流をプロセス流との熱交換に
    よって気化させて気化エタン濃縮リサイクル流と被冷プ
    ロセス流とを形成するステップと、気化エタン濃縮リサ
    イクル流を熱分解炉の入口圧力に圧縮して圧縮エタン濃
    縮リサイクル流を形成するステップと、 圧縮エタン濃縮リサイクル流を熱分解炉に導入するステ
    ップとを含むことを特徴とする方法。
20. （２０）プロセス流が冷媒流であることを特徴とする特
    許請求の範囲第１９項に記載の方法。
21. （２１）エチレン生成流を生成するための総エネルギ消
    費を節約するために、被冷プロセス流が利用されること
    を特徴とする特許請求の範囲第１９項に記載の方法。
22. （２２）熱分解炉の入口圧力が一般に約５０ｐｓｉａ〜
    約１３０ｐｓｉａの範囲であることを特徴とする特許請
    求の範囲第１９項に記載の方法。
23. （２３）エタン濃縮リサイクル流が約１４．０ｐｓｉａ
    〜約９０ｐｓｉａの範囲の圧力に減圧されることを特徴
    とする特許請求の範囲第２２項に記載の方法。
24. （２４）処理プロセスでの冷却用のためにカスケード式
    冷却システムが使用されることを特徴とする特許請求の
    範囲第１９項に記載の方法。
25. （２５）被冷プロセス流が−５０°Ｆ未満の温度である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１９項に記載の方法
    。
26. （２６）気化エタン濃縮リサイクル流が膨張装置を駆動
    装置として利用する圧縮機によって圧縮されることを特
    徴とする特許請求の範囲第１９項に記載の方法。
27. （２７）膨張装置が処理プロセスでも利用されることを
    特徴とする特許請求の範囲第２６項に記載の方法。
28. （２８）気化エタン濃縮リサイクル流が第２プロセス流
    との熱交換によって過熱されることを特徴とする特許請
    求の範囲第１９項に記載の方法。
29. （２９）第２プロセス流が冷媒流であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第２８項に記載の方法。
30. （３０）第１プロセス流と第２プロセス流とが同じであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第２８項に記載の方
    法。
31. （３１）エチレンとエタンとから成る流が９０モル％以
    上のエチレンとエタンとを含有することを特徴とする特
    許請求の範囲第１９項に記載の方法。
32. （３２）エタンリサイクル流が８０モル％以上のエタン
    を含有することを特徴とする特許請求の範囲第１９項に
    記載の方法。
33. （３３）プロセス流がメタン除去装置フィード流から成
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１９項に記載の方
    法。
34. （３４）エタンリサイクル流を気化以前に少なくとも１
    つのエタン濃縮フィード流と混合することを特徴とする
    特許請求範囲第１９項に記載の方法。
35. （３５）エタンリサイクル流を気化以後に少なくとも１
    つの熱分解炉フィード流と混合することを特徴とする特
    許請求の範囲第１９項に記載の方法。
36. （３６）冷却用エネルギの消費を節約するために被冷プ
    ロセス流を処理プロセスで使用することを特徴とする特
    許請求の範囲第１９項に記載の方法。
37. （３７）フィード流を熱分解炉で分解し、処理プロセス
    に導入してエチレンとエタンとから成る流を形成し、こ
    れをＣ２分離装置に導入してエチレン生成流とエタン濃
    縮リサイクル流とを形成するエチレン製造方法において
    、 エタン濃縮リサイクル流の圧力を減圧してエタン濃縮リ
    サイクル流の温度を低下させ被冷エタン濃縮リサイクル
    流を形成するステップと、 被冷エタン濃縮リサイクル流を第１プロセス流との熱交
    換によって気化させて気化エタンリサイクル流と第１被
    冷プロセス流とを形成するステップと、 気化したエタン濃縮リサイクル流を第２プロセス流との
    熱交換によって過熱して過熱エタン濃縮リサイクル流と
    第２被冷冷媒流とを形成するステップと、 過熱エタン濃縮リサイクル流を熱分解炉の入口圧力に圧
    縮して圧縮エタン濃縮リサイクル流を形成するステップ
    と、 圧縮エタン濃縮リサイクル流を熱分解炉に導入するステ
    ップとを含むエチレン製造のための改良方法。
38. （３８）第１及び第２のプロセス流が同じであることを
    特徴とする特許請求の範囲第３７項に記載の改良方法。
39. （３９）第１プロセス流と第２プロセス流との少なくと
    も１つが冷媒流であることを特徴とする特許請求の範囲
    第３７項に記載の改良方法。
40. （４０）被冷エタン濃縮リサイクル流が約１４．０ｐｓ
    ｉａ〜約９０ｐｓｉａの範囲の圧力であることを特徴と
    する特許請求の範囲第３７項に記載の方法。
41. （４１）気化したエタン濃縮リサイクル流が膨張装置を
    駆動装置として利用する圧縮機によって圧縮されること
    を特徴とする特許請求の範囲第３７項に記載の方法。
42. （４２）膨張装置が改良プロセスにおいても利用される
    ことを特徴とする特許請求の範囲第３７項に記載の方法
    。
43. （４３）被冷プロセス流が−５０°Ｆ未満の温度である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第３７項に記載の方法
    。
44. （４４）エタン濃縮流が８０モル％以上のエタンを含有
    することを特徴とする特許請求の範囲第３７項に記載の
    方法。
45. （４５）冷却用エネルギの消費を節約するために第１被
    冷プロセス流を処理プロセスで使用することを特徴とす
    る特許請求の範囲第３７項に記載の方法。
46. （４６）エタン濃縮流を気化以前に少なくとも１つの熱
    分解炉フィード流と混合することを特徴とする特許請求
    の範囲第３７項に記載の方法。
47. （４７）エタン濃縮流を気化以後に少なくとも１つの熱
    分解炉フィード流と混合することを特徴とする特許請求
    の範囲第３７項に記載の方法。
48. （４８）熱分解炉の入口圧力が一般に約５０ｐｓｉａ〜
    約１３０ｐｓｉａの範囲であることを特徴とする特許請
    求の範囲第３７項に記載の方法。
49. （４９）熱分解炉の入口圧力でフィード流を熱分解炉に
    導入し、 フィード流を熱分解炉で分解して分解流を形成し、カス
    ケード式冷却システムとメタン除去装置とＣ２分離装置
    とを利用する処理プロセスに分解流を導入して少なくと
    も１つのメタン除去装置フィード流を含む複数の精留流
    を形成し、 前記少なくとも１つのメタン除去装置フィード流をメタ
    ン除去装置に導入してエチレンとエタンとから成る流を
    メタン除去装置底部流として回収し、前記メタン除去装
    置底部流をＣ２分離装置に導入し、Ｃ２分離装置の頂部
    流としてエチレン生成流を収集し、Ｃ２分離装置の底部
    流としてエチレンとエタンとを９０モル％以上含有する
    エチレン及びエタン流でかつ８０モル％以上のエタン含
    有のエタン濃縮リサイクル流を形成するステップを含む
    オレフィンプラント内の熱分解によってエチレンを製造
    する改良方法において、 エタン濃縮リサイクル流の圧力を減圧しエタン濃縮リサ
    イクル流の温度を低下させ被冷エタン濃縮リサイクル流
    を形成するステップと、 被冷エタン濃縮リサイクル流を第１プロセス流との熱交
    換によって気化させて気化エタン濃縮リサイクル流と第
    １被冷プロセス流とを形成するステップと、 気化エタン濃縮リサイクル流を第２プロセス流との熱交
    換によって過熱して過熱エタン濃縮リサイクル流と第２
    被冷冷媒流とを形成するステップと、過熱エタン濃縮リ
    サイクル流を圧縮機によって熱分解炉の入口圧力に圧縮
    して圧縮エタン濃縮リサイクル流を形成するステップと
    、 圧縮エタン濃縮リサイクル流を熱分解炉に導入するステ
    ップとを含む改良方法。
50. （５０）熱分解炉の入口圧力が一般に約５０ｐｓｉａ〜
    約１３０ｐｓｉａの範囲であり、被冷エタン濃縮リサイ
    クル流の圧力が一般に約１４．０ｐｓｉａ〜約９０ｐｓ
    ｉａの範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第４
    ９項に記載の方法。
51. （５１）被冷エタン濃縮リサイクル流がメタン除去装置
    フィードチラーにおいて気化されることを特徴とする特
    許請求の範囲第４９項に記載の方法。
52. （５２）第１及び第２のプロセス流が同じであることを
    特徴とする特許請求の範囲第４９項に記載の方法。
53. （５３）第１プロセス流と第２プロセス流との少なくと
    も１つが冷媒流であることを特徴とする特許請求の範囲
    第４９項に記載の方法。
54. （５４）冷却用エネルギの消費を節約するために被冷プ
    ロセス流が処理プロセスで使用されることを特徴とする
    特許請求の範囲第４９項に記載の方法。
55. （５５）オレフィンプラントでの熱分解によってエチレ
    ンを製造するための方法であって、 一般に約５０ｐｓｉａ〜約１３０ｐｓｉａの範囲の入口
    圧力でフィード流を熱分解炉に導入するステップと、フ
    ィード流を熱分解炉で分解して分解流を形成するステッ
    プと、 カスケード式冷却システムとメタン除去装置とＣ２分離
    装置とを利用する処理プロセスに分解流を導入して少な
    くとも１つのメタン除去装置フィード流を含む複数の精
    留流を形成するステップと、少なくとも１つのメタン除
    去装置フィード流をメタン除去装置に導入して９０モル
    ％以上のエチレンとエタンとから成る流をメタン除去装
    置底部流として回収するステップと、 メタン除去装置底部流をＣ２分離装置に導入するステッ
    プと、 エチレン生成流をＣ２分離装置の頂部流として収集する
    ステップと、 ８０モル％以上のエタンから成るエタン濃縮リサイクル
    流をＣ２分離装置の底部流として収集するステップと、 エタン濃縮リサイクル流の圧力を入口圧力よりも低い値
    に減圧してエタン濃縮リサイクル流の温度を低下させ約
    １４．０ｐｓｉａ〜約９０ｐｓｉａの範囲の圧力の被冷
    エタン濃縮リサイクル流を形成するステップと、 被冷エタン濃縮リサイクル流を−５０°Ｆ未満の温度で
    プロセス流との熱交換によって気化させて気化エタン濃
    縮リサイクル流と被冷プロセス流とを形成するステップ
    と、 気化エタン濃縮リサイクル流を入口圧力に圧縮して圧縮
    エタン濃縮リサイクル流を形成するステップと、 圧縮エタン濃縮リサイクル流を熱分解炉に導入するステ
    ップと、 被冷プロセス流を処理プロセスで利用するステップとを
    含むことを特徴とするオレフィンプラントでの熱分解に
    よるエチレン製造方法。
56. （５６）プロセス流がメタン除去装置フィード流からな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第５５項に記載の方
    法。