【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及用于将热能(热)输入流体的系统和方法。特别地，本专利技术涉及在高温和极高温下进行的与炼油和/或石化工业相关的热消耗工业过程中用于优化能量效率和减少温室气体和颗粒排放的工具和工艺。
技术介绍
1、业界和政府一直在努力寻找大幅减少温室气体(ghg)排放的技术。将原油和天然气转化为目标产品或中间体的精炼和石化操作传统上代表排放密集型行业，因此在实现公司、政府和国际组织设定的低排放目标方面发挥着关键作用。
2、燃烧加热器通常被称为熔炉，广泛用于石油和石化精炼中，用于加热气体和液体以及蒸发液体流。燃烧加热器通常用于高热负荷和高温过程。这种加热器的一个实例是直燃式过程加热器(熔炉)，用于加热和汽化原油常减压蒸馏原料(400-450℃)。利用燃烧加热器的典型炼油厂和/或石化操作包括但不限于气体再生、润滑油生产、延迟焦化、催化重整、用于烯烃生产的烃原料的热解(蒸汽裂解)以及相关流体(例如蒸汽)的产生和/或过热的过程。
3、传统的燃烧加热器或熔炉101如图4a所示。传统的燃烧加热器通常具有耐火材料衬里的空间，在空间的墙壁或地板上放置多个燃烧器，以便根据加热应用优化空间的各个部分的温度。天然气或其他燃料被送入燃烧器，在那里与鼓风机提供的空气一起燃烧。焚烧后的燃料加热安装在熔炉(燃烧室)辐射段中的管(称为加热盘管)的表面，因此在管内流动的流体通过(辐射)热传递被加热。大多数熔炉设计还包括放置在燃烧室上方的对流段(未示出)，在那里通过对流进行附加的热传递。燃料焚烧产生的烟道气通过通常位于熔炉顶部的烟道气烟囱离
4、历史上，类似的熔炉设计也被用于烯烃裂解技术。在传统的裂解炉中，对流段是炉的一部分，烃进料在其中经历预热、与稀释蒸汽混合和其他操作，从而为裂解(热解)准备进料。后者发生在下游辐射段，通常由一堆反应器管(盘管)表示。对流段所需的热量主要从热解过程中排出的烟道气中回收。尽管自20世纪50年代初以来，通常被称为烯烃裂解炉的管式燃料燃烧反应器经历了重大发展，但这些熔炉仍然受到高能量需求、低热效率(高燃料气体消耗)和产品产量限制的影响。所有这些原因促使工厂所有者寻找利用可再生能源技术的解决方案。
5、电气化通常被认为是减少排放的解决方案；然而，在大多数工业过程中使用电气化的障碍之一是电气化加热器不能达到这些过程所需的高温。举例来说，将烃裂解成散装化学品的核心工艺需要非常高的温度，例如在大约850至1600摄氏度(℃)的范围内。这对能源和利用的技术提出了严格的要求。虽然被认为是减少ghg排放的合适解决方案，但工业过程的电气化仍然受到阻碍，因为目前的技术和现有的设施基础建设无法满足实现足够高温度的需求。
6、已经提出了许多用于加热目的的旋转解决方案。因此，us11,098,725b2(sanger等人)公开了一种可用于选择性地产生加热流体和/或加压流体流的流体动力加热器泵装置。上述流体动力加热器泵被设计成结合在汽车冷却系统中，以提供用于加热车辆乘客舱的热量，并提供其他功能，例如车窗除冰和发动机冷却。所公开的装置还可以提供用于冷却发动机的加压流体流。所公开的技术基于摩擦；并且，由于待加热的流体是液体，所提出的设计不适用于涉及气体空气动力学的极端湍流的条件。
7、us 7,614,367 b1(frick)公开了一种通过将旋转动能转化为热量来无焰加热、浓缩或蒸发流体的系统和方法。配置用于流体加热，所述系统可以包括旋转动能发生器、旋转加热装置和主热交换器，所有这些都在闭环流体连通中。旋转加热装置可以是水制动测功机。该文件公开了所述系统在海上钻井或生产平台中用于加热水的用途。然而，所提出的系统不适用于加热气态介质，也不适用于高温和极高温(由于液体稳定性、蒸汽压等)。
8、此外，已知一些旋转涡轮机型装置实施烃(蒸汽)裂解过程，并旨在最大化目标产品如乙烯和丙烯的产量。
9、在这方面，为了以高效和环境友好的方式应对与提高流体物质温度相关的挑战，仍然需要与高效加热系统的设计和制造相关的
的更新，特别是那些适用于炼油和高温及极高温下的石化应用的技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决或至少减轻由相关技术的局限性和缺点引起的至少一些问题。通过本文描述的用于产生加热的流体介质的方法、旋转设备和本文定义的相关用途的各种实施方案来实现一个或多个目标。
2、在一个方面，提供了一种用于将热能输入到精炼和/或石化设施中与炼油和/或石化工业相关的一个或多个过程中的方法。
3、在实施方案中，所述方法包括通过集成到所述精炼和/或石化设施中的至少一个旋转设备产生加热的流体介质，所述至少一个旋转设备包括：具有至少一个入口和至少一个出口的外壳；转子，所述转子包括布置在转子轮毂的圆周上的至少一排转子叶片，所述转子轮毂安装在转子轴上；以及在所述至少一排转子叶片的至少上游布置成组件的多个固定叶(stationary vane)。所述方法还包括：将所述至少一个旋转设备集成到所述精炼和/或石化设施中，所述精炼和/或石化设施被配置为在基本上等于或超过约500摄氏度(℃)的温度下执行与炼油和/或生产石化产品相关的一个或多个热消耗过程；将一定量的输入能量传导到集成到所述精炼和/或石化设施中的所述至少一个旋转设备中，所述输入能量包括电能；以及操作集成到所述精炼和/或石化设施中的所述至少一个旋转设备，使得通过当所述流体介质流分别穿过所述固定叶和所述至少一排转子叶片时发生的一系列能量转换，将一定量的热能赋予沿着在所述外壳内部在所述入口和所述出口之间形成的流动路径引导的流体介质流，由此产生加热的流体介质流。
4、在实施方案中，所述方法包括在所述精炼和/或石化设施中，将所述至少一个旋转设备连接到至少一个热消耗单元，所述至少一个热消耗单元被配置为反应器或熔炉，并且适于在所述精炼和/或石化设施中执行与炼油和/或生产石化产品相关的一个或多个热消耗过程。在实施方案中，所述热消耗单元还被配置为以下任何一种：加热器、燃烧器、焚烧炉、锅炉、干燥器、输送装置或其组合。
5、在实施方案中，所述方法包括通过至少一个旋转设备产生加热到基本上等于或超过约500摄氏度(℃)的温度，或基本上等于或超过约1200℃的温度，或基本上等于或超过约1700℃的温度的所述流体介质。
6、在实施方案中，所述方法包括调节通过所述旋转设备传播的所述流体介质流的速度和/或压力，以得到产生所述加热的流体介质流的条件。
7、在实施方案中，在所述方法中，所述加热的流体介质由至少一个旋转设备产生，所述至少一个旋转设备包括沿所述转子轴按顺序布置的两排或更多排转子叶片。
8、在一个实施方案中，在所述方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于将热能输入到精炼和/或石化设施中与炼油和/或石化工业相关的一个或多个过程中的方法，所述方法包括通过集成到所述精炼和/或石化设施中的至少一个旋转设备产生加热的流体介质，所述至少一个旋转设备包括：
2.根据权利要求1所述的方法，包括在所述精炼和/或石化设施中，将所述至少一个旋转设备连接到至少一个热消耗单元，所述至少一个热消耗单元被配置为反应器或熔炉，并且适于在所述精炼和/或石化设施中执行与炼油和/或生产石化产品相关的一个或多个热消耗过程。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热消耗单元还被配置为以下任何一种：加热器、燃烧器、焚烧炉、锅炉、干燥器、输送装置或其组合。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括产生加热到以下温度的所述流体介质：基本上等于或超过约500摄氏度(℃)的温度，优选基本上等于或超过约1200℃的温度，仍然优选基本上等于或超过约1700℃的温度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括调节通过所述旋转设备传播的所述流体介质流的速度和/或压力，以得到产生所述加热的流体介质流的条件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述加热的流体介质由至少一个旋转设备产生，所述至少一个旋转设备还包括布置在所述至少一排转子叶片下游的扩散器区域，所述方法包括操作集成到所述精炼和/或石化设施中的所述至少一个旋转设备，使得通过当所述流体介质流分别连续穿过所述固定叶、所述转子叶片和所述扩散器区域时发生的一系列能量转换，将一定量的热能赋予沿着在所述外壳内部在所述入口和所述出口之间形成的流动路径引导的流体介质流，由此产生加热的流体介质流。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述旋转设备中，所述扩散器区域配置有固定的扩散器叶片或者没有配置固定的扩散器叶片。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过调节传导到集成到所述精炼和/或石化设施中的所述至少一个旋转设备中的输入能量的量来控制添加到通过所述旋转设备传播的所述流体介质流中的热能的量。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在所述至少一个旋转设备的下游布置附加加热设备，并将反应性化合物或反应性化合物的混合物引入到通过所述附加加热设备传播的所述流体介质流中，由此通过放热反应将所述量的热能添加到所述流体介质流中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，将所述反应性化合物或反应性化合物的混合物引入预热到预定温度的所述流体介质流中。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述反应性化合物或反应性化合物的混合物引入预热到基本上等于或超过约1700℃的温度的所述流体介质流中。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，所述流体介质流预热到预定温度是在所述旋转设备中实现。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过集成到所述精炼和/或石化设施中的至少两个旋转设备产生所述加热的流体介质，其中，所述至少两个旋转设备并联或串联连接。
15.根据权利要求14所述的方法，包括通过至少两个按顺序连接的旋转设备产生所述加热的流体介质，其中，所述流体介质流在序列中的至少第一旋转设备中被预热到预定温度，并且其中，通过将附加量的热能输入到通过所述序列中的至少第二旋转设备传播的预热的流体介质流，所述流体介质流在所述第二旋转设备中被进一步加热。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述序列中的至少所述第一旋转设备中，所述流体介质流被预热到基本上等于或超过约1700℃的温度。
17.根据权利要求15或16中任一项所述的方法，其中，通过将反应性化合物或化合物混合物引入所述流中，将所述附加量的热能添加到通过所述序列中的所述至少第二旋转设备传播的所述流体介质流中。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括将反应性化合物或反应性化合物的混合物引入到与炼油和/或生产石化产品相关的一个或多个热消耗过程中。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，由所述至少一个旋转设备产生的所述加热的流体介质选自由进料气体、再循环气体、补充气体和工艺流体组成的组。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，进入所述旋转设备的所述流体介质基本上是气态介质。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括在所述旋转设备中产生所述加热的流体介质。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于将热能输入到精炼和/或石化设施中与炼油和/或石化工业相关的一个或多个过程中的方法，所述方法包括通过集成到所述精炼和/或石化设施中的至少一个旋转设备产生加热的流体介质，所述至少一个旋转设备包括：
2.根据权利要求1所述的方法，包括在所述精炼和/或石化设施中，将所述至少一个旋转设备连接到至少一个热消耗单元，所述至少一个热消耗单元被配置为反应器或熔炉，并且适于在所述精炼和/或石化设施中执行与炼油和/或生产石化产品相关的一个或多个热消耗过程。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热消耗单元还被配置为以下任何一种：加热器、燃烧器、焚烧炉、锅炉、干燥器、输送装置或其组合。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括产生加热到以下温度的所述流体介质：基本上等于或超过约500摄氏度(℃)的温度，优选基本上等于或超过约1200℃的温度，仍然优选基本上等于或超过约1700℃的温度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括调节通过所述旋转设备传播的所述流体介质流的速度和/或压力，以得到产生所述加热的流体介质流的条件。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述加热的流体介质由至少一个旋转设备产生，所述至少一个旋转设备包括沿所述转子轴按顺序布置的两排或更多排转子叶片。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述加热的流体介质由至少一个旋转设备产生，所述至少一个旋转设备还包括布置在所述至少一排转子叶片下游的扩散器区域，所述方法包括操作集成到所述精炼和/或石化设施中的所述至少一个旋转设备，使得通过当所述流体介质流分别连续穿过所述固定叶、所述转子叶片和所述扩散器区域时发生的一系列能量转换，将一定量的热能赋予沿着在所述外壳内部在所述入口和所述出口之间形成的流动路径引导的流体介质流，由此产生加热的流体介质流。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述旋转设备中，所述扩散器区域配置有固定的扩散器叶片或者没有配置固定的扩散器叶片。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过调节传导到集成到所述精炼和/或石化设施中的所述至少一个旋转设备中的输入能量的量来控制添加到通过所述旋转设备传播的所述流体介质流中的热能的量。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在所述至少一个旋转设备的下游布置附加加热设备，并将反应性化合物或反应性化合物的混合物引入到通过所述附加加热设备传播的所述流体介质流中，由此通过放热反应将所述量的热能添加到所述流体介质流中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，将所述反应性化合物或反应性化合物的混合物引入预热到预定温度的所述流体介质流中。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述反应性化合物或反应性化合物的混合物引入预热到基本上等于或超过约1700℃的温度的所述流体介质流中。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，所述流体介质流预热到预定温度是在所述旋转设备中实现。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过集成到所述精炼和/或石化设施中的至少两个旋转设备产生所述加热的流体介质，其中，所述至少两个旋转设备并联或串联连接。
15.根据权利要求14所述的方法，包括通过至少两个按顺序连接的旋转设备产生所述加热的流体介质，其中，所述流体介质流在序列中的至少第一旋转设备中被预热到预定温度，并且其中，通过将附加量的热能输入到通过所述序列中的至少第二旋转设备传播的预热的流体介质流，所述流体介质流在所述第二旋转设备中被进一步加热。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述序列中的至少所述第一旋转设备中，所述流体介质流被预热到基本上等于或超过约1700℃的温度。
17.根据权利要求15或16中任一项所述的方法，其中，通过将反应性化合物或化合物混合物引入所述流中，将所述附加量的热能添加到通过所述序列中的所述至少第二旋转设备传播的所述流体介质流中。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括将反应性化合物或反应性化...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦利·马蒂·普罗拉，T·欧尼，
申请(专利权)人：酷布鲁克公司，
类型：发明
国别省市：
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