(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電システムであって、
石油化学精製システムの複数のサブユニットから複数の熱源に熱的に結合された第１の加熱流体回路と；
前記石油化学精製システムの前記複数のサブユニットから前記複数の熱源に熱的に結合された第２の加熱流体回路と；
前記石油化学精製システムの前記複数のサブユニットから前記複数の熱源に熱的に結合された第３の加熱流体回路と；
前記石油化学精製システムの前記複数のサブユニットから前記複数の熱源に熱的に結合された第４の加熱流体回路であって、前記複数のサブユニットは水素化分解プラント、芳香族化合物プラント、及び、ディーゼル水素処理プラントを含み、
前記複数の熱源の第１のサブセットが前記芳香族化合物プラント内の流れに結合された複数の芳香族化合物プラント熱交換器を含み、
前記複数の熱源の第２のサブセットが前記水素化分解プラント内の流れに結合された複数の水素化分解プラント熱交換器を含み、
前記複数の熱源の第３のサブセットが前記ディーゼル水素処理プラント内の流れに結合された複数のディーゼル水素処理プラント熱交換器を含む、第４の加熱流体回路と；
第１の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）、第２の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）及び第３の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）をそれぞれ含む第１の発電システム、第２の発電システム、及び、第３の発電システムであって、
前記第１の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）は、（ｉ）第１の作動流体を加熱するために前記第１の加熱流体回路及び前記第２の加熱流体回路に熱的に結合された前記第１の作動流体と、（ｉｉ）加熱された前記第１の作動流体から電力を発生するように構成された第１の膨張機とを含み、
前記第２の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）は、（ｉ）第２の作動流体を加熱するために前記第３の加熱流体回路に熱的に結合された前記第２の作動流体と、（ｉｉ）加熱された前記第２の作動流体から電力を発生するように構成された第２の膨張機とを含み、
前記第３の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）は、（ｉ）前記第４の加熱流体回路に熱的に結合された第３の作動流体と、（ｉｉ）加熱された前記第３の作動流体から電力を発生するように構成された第３の膨張機とを含む、ように構成された、第１、第２、及び、第３の発電システムと；
１セットの制御弁を作動させて前記第１の加熱流体回路、前記第２の加熱流体回路、前記第３の加熱流体回路、及び、前記第４の加熱流体回路の各々を前記複数の熱源の少なくとも一部に選択的に熱的に結合させるように構成された制御システムと；を備える、
発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の発電システムであって、
前記第１の作動流体は、前記第１のＯＲＣの第１の予熱器内において前記第１の加熱流体回路に熱的に結合され、更に、前記第１のＯＲＣの第１の蒸発器内にて前記第２の加熱流体回路に熱的に結合され、
前記第２の作動流体は、前記第２のＯＲＣの第２の蒸発器内において前記第３の加熱流体回路に熱的に結合され、
前記第３の作動流体は、前記第３のＯＲＣの第３の蒸発器内において前記第４の加熱流体回路に熱的に結合された、
発電システム。
【請求項３】
請求項２に記載の発電システムであって、
前記第１の作動流体、前記第２の作動流体、又は、前記第３の作動流体の各々はイソブタンを含む、
発電システム。
【請求項４】
請求項１に記載の発電システムであって、
前記第１の加熱流体回路、前記第３の加熱流体回路、及び、前記第４の加熱流体回路は、第１の加熱流体タンクに流体的に結合され、前記第２の加熱流体回路は、第２の加熱流体タンクに流体的に結合された、
発電システム。
【請求項５】
請求項１に記載の発電システムであって、
前記第１の加熱流体回路内の前記複数の熱源は流体的に並列に結合され、前記第２の加熱流体回路内の前記複数の熱源は流体的に並列に結合され、前記第３の加熱流体回路内の前記複数の熱源は流体的に並列に結合され、前記第４の加熱流体回路内の前記複数の熱源は流体的に並列に結合された、
発電システム。
【請求項６】
請求項１に記載の発電システムであって、
前記水素化分解プラント熱交換器の各々は、前記水素化分解プラントを通って循環するそれぞれの流れと前記加熱流体の一部とを含み、
前記芳香族化合物プラント熱交換器の各々は、前記芳香族化合物プラントを通って循環するそれぞれの流れと前記加熱流体の一部とを含み、
前記ディーゼル水素処理プラント熱交換器の各々は、前記ディーゼル水素処理プラントを通って循環するそれぞれの流れと前記加熱流体の一部とを含む、
発電システム。
【請求項７】
請求項６に記載の発電システムであって、
前記芳香族化合物プラントはパラキシレン分離ユニットを含み、
前記第１の加熱流体回路内の第１の芳香族化合物プラント熱交換器が、前記パラキシレン分離ユニット内のＰＸ（パラキシレン）精製カラム底部生成物流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第１の加熱流体回路内の第２の芳香族化合物プラント熱交換器が、前記パラキシレン分離ユニット内のＰＸ（パラキシレン）精製カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第１の加熱流体回路内の第３の芳香族化合物プラント熱交換器が、前記芳香族化合物プラント内のＣ９＋芳香族化合物ユニットと前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第１の加熱流体回路内の第４の芳香族化合物プラント熱交換器が、前記芳香族化合物プラント内の重質ラフィネートスプリッタカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第１の加熱流体回路内の第５の芳香族化合物プラント熱交換器が、前記芳香族化合物プラント内のキシレン異性化反応器出口流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第１の加熱流体回路内の第６の芳香族化合物プラント熱交換器が、前記芳香族化合物プラント内のキシレン異性化脱へプタン塔内の脱へプタン塔カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第１の加熱流体回路内の第７の芳香族化合物プラント熱交換器が、前記芳香族化合物プラント内の芳香族化合物ベンゼン抽出ユニット内のベンゼンカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第１の加熱流体回路内の第８の芳香族化合物プラント熱交換器が、前記芳香族化合物プラント内の芳香族化合物コンプレックス抽出蒸留カラムユニット内の抽出蒸留カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第１の加熱流体回路内の第９の芳香族化合物プラント熱交換器が、前記芳香族化合物プラント内の芳香族化合物コンプレックスラフィネートスプリッタ内のラフィネートスプリッタ塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、
発電システム。
【請求項８】
請求項７に記載の発電システムであって、
前記第２の加熱流体回路内の第１の芳香族化合物プラント熱交換器が、前記芳香族化合物プラント内のＰＸ（パラキシレン）抽出カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第２の加熱流体回路内の第２の芳香族化合物プラント熱交換器が、前記芳香族化合物プラント内のラフィネートカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、  発電システム。
【請求項９】
請求項８に記載の発電システムであって、
前記第３の加熱流体回路内の第１の水素化分解プラント熱交換器が、前記水素化分解プラント内の第２段の冷高圧分離器への第２段の反応部供給流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第３の加熱流体回路内の第２の水素化分解プラント熱交換器が、前記水素化分解プラント内の第１段の冷高圧分離器への第１段の反応部供給流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第３の加熱流体回路内の第３の水素化分解プラント熱交換器が、前記水素化分解プラント内の水素化分解生成物ストリッパ塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第３の加熱流体回路内の第４の水素化分解プラント熱交換器が、前記水素化分解プラント内の水素化分解主分留器塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第３の加熱流体回路内の第５の水素化分解プラント熱交換器が、前記水素化分解プラント内の水素化分解主分留器灯油生成物流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第３の加熱流体回路内の第６の水素化分解プラント熱交換器が、前記水素化分解プラント内の水素化分解主分留器灯油ポンプアラウンド流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第３の加熱流体回路内の第７の水素化分解プラント熱交換器が、前記水素化分解プラント内の水素化分解主分留器ディーゼル生成物流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う；
発電システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の発電システムであって、
前記第４の加熱流体回路内の第１のディーゼル水素処理プラント熱交換器が、前記ディーゼル水素処理プラント内の冷分離器への軽質流出流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第４の加熱流体回路内の第２のディーゼル水素処理プラント熱交換器が、前記ディーゼル水素処理プラント内のディーゼルストリッパ塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行い；
前記第４の加熱流体回路内の第３のディーゼル水素処理プラント熱交換器が、前記ディーゼル水素処理プラント内のディーゼルストリッパ生成物流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う；
発電システム。
【請求項１１】
前記加熱流体回路が水または油を含む、請求項１に記載の発電システム。
【請求項１２】
前記発電システムは、前記石油化学精製システムにおいてオンサイトである、請求項１に記載の発電システム。
【請求項１３】
前記発電システムは、約７５ＭＷの電力を発生するように構成される、請求項１に記載の発電システム。
【請求項１４】
石油化学精製システムによって生成された熱エネルギーを回収する方法であって、
石油化学精製システムの複数のサブユニットを配置するために地理的レイアウトを特定するステップであって、該地理的レイアウトは前記複数のサブユニットがそれぞれ配置されるための複数のサブユニット位置を含み、前記複数のサブユニットは水素化分解プラント、芳香族化合物プラント、及び、ディーゼル水素処理プラントを含む、ステップと；
前記石油化学精製システムの前記複数のサブユニットの第１のサブセットを特定するステップであって、該第１のサブセットは前記水素化分解プラント内の流れに結合された複数の水素化分解プラント熱交換器と、前記芳香族化合物プラント内の流れに結合された複数の芳香族化合物プラント熱交換器と、前記ディーゼル水素処理プラント内の流れに結合された複数のディーゼル水素処理プラント熱交換器とを含み、電力を生成するために前記第１のサブセットから熱エネルギーが回収可能である、ステップと；
前記地理的レイアウトにおいて、前記複数のサブユニット位置の第２のサブセットを特定するステップであって、該第２のサブセットは前記第１のサブセット内の前記サブユニットがそれぞれ配置されるためのサブユニット位置を含む、ステップと；
第１の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）、第２の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）及び第３の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）をそれぞれ含む第１の発電システム、第２の発電システム、及び、第３の発電システムを特定するステップであって、
前記第１の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）は、（ｉ）第１の作動流体を加熱するために第１の加熱流体回路及び第２の加熱流体回路に熱的に結合された前記第１の作動流体と、（ｉｉ）加熱された前記第１の作動流体から電力を発生するように構成された第１の膨張機とを含み、
前記第２の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）は、（ｉ）第２の作動流体を加熱するために第３の加熱流体回路に熱的に結合された前記第２の作動流体と、（ｉｉ）加熱された前記第２の作動流体から電力を発生するように構成された第２の膨張機とを含み、
前記第３の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）は、（ｉ）第４の加熱流体回路に熱的に結合された第３の作動流体と、（ｉｉ）加熱された前記第３の作動流体から電力を発生するように構成された第３の膨張機とを含み、
前記第１乃至第４の加熱流体回路は、前記複数のサブユニットから複数の熱源に結合されるものであり、
更に、１セットの制御弁を作動させて前記第１の加熱流体回路、前記第２の加熱流体回路、前記第３の加熱流体回路及び前記第４の加熱流体回路の各々を前記複数の熱源の少なくとも一部に選択的に熱的に結合させるように構成された制御システムと、を含む、ステップと；
更に、前記地理的レイアウトにおいて、前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムの各々を配置するために発電システム位置を特定するステップであって、該発電システム位置における熱エネルギー回収効率は、前記地理的レイアウトにおける他の位置における熱エネルギー回収効率よりも大きい、ステップと；
を備える、
方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記複数のサブユニットを前記複数のサブユニット位置に配置することにより前記地理的レイアウトに従って前記石油化学精製システムを構築するステップと；
前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムの各々を前記発電システム位置にそれぞれ配置するステップと；
前記複数のサブユニットを相互接続するステップであって、該相互接続された複数のサブユニットが石油化学物質を精製するように構成されている、ステップと；
前記発電システムの各々を前記第１のサブセット内の前記サブユニットに相互接続するステップであって、該発電システムの各々は前記第１のサブセット内の前記サブユニットから熱エネルギーを回収し、前記回収された熱エネルギーを前記発電システムの各々に提供するように構成され、該発電システムの各々は前記回収された熱エネルギーを用いて発電するように構成された、ステップと；を備える、
方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、
前記石油化学精製システムを運転して石油化学物質を精製するステップと；
前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムを運転するステップであって、
前記第１の加熱流体回路、前記第２の加熱流体回路、前記第３の加熱流体回路及び前記第４の加熱流体回路を介して前記第１のサブセット内の前記サブユニットから熱エネルギーを回収し；
前記回収された熱エネルギーを前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムに供給し；
前記回収された熱エネルギーを用いて発電する、ステップと；をさらに備える、
方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記第１の作動流体を、前記第１のＯＲＣの第１の予熱器内において前記第１の加熱流体回路に熱的に結合し、更に、前記第１のＯＲＣの第１の蒸発器内において前記第２の加熱流体回路に熱的に結合する、ステップと；
前記第２の作動流体を、前記第２のＯＲＣの第２の蒸発器内において前記第２の加熱流体回路に熱的に結合する、ステップと；
前記第３の作動流体を、前記第３のＯＲＣの第３の蒸発器内において前記第３の加熱流体回路に熱的に結合する、ステップと；をさらに備える、
方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、
前記芳香族化合物プラント熱交換器の各々は、前記芳香族化合物プラントを通って循環される各流れと前記加熱流体の一部とを含み、前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムを運転するステップは、
前記第１の加熱流体回路内の第１の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内のパラキシレン分離ユニット内のＰＸ（パラキシレン）精製カラム底部生成物流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第２の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記パラキシレン分離ユニット内のＰＸ（パラキシレン）精製カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第３の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内のＣ９＋芳香族化合物ユニットと前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第４の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内の重質ラフィネートスプリッタカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第５の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内のキシレン異性化反応器出口流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第６の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内のキシレン異性化脱へプタン塔内の脱へプタン塔カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第７の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内の芳香族化合物ベンゼン抽出ユニット内のベンゼンカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第８の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内の芳香族化合物コンプレックス抽出蒸留カラムユニット内の抽出蒸留カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第９の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内の芳香族化合物コンプレックスラフィネートスプリッタ内のラフィネートスプリッタ塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；を備える、
方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムを運転するステップは、
前記第２の加熱流体回路内の第１の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内のＰＸ（パラキシレン）抽出カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第２の加熱流体回路内の第２の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内のラフィネートカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；を備える、
方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、
前記水素化分解プラント熱交換器の各々は、前記水素化分解プラントを通って循環される各流れと前記加熱流体の一部とを含み、前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムを運転するステップは、
前記第３の加熱流体回路内の第１の水素化分解プラント熱交換器を運転して、前記水素化分解プラント内の第２段の冷高圧分離器への第２段の反応部供給流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第３の加熱流体回路内の第２の水素化分解プラント熱交換器を運転して、前記水素化分解プラント内の第１段の冷高圧分離器への第１段の反応部供給流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第３の加熱流体回路内の第３の水素化分解プラント熱交換器を運転して、前記水素化分解プラント内の水素化分解生成物ストリッパ塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第３の加熱流体回路内の第４の水素化分解プラント熱交換器を運転して、前記水素化分解プラント内の水素化分解主分留器塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第３の加熱流体回路内の第５の水素化分解プラント熱交換器を運転して、前記水素化分解プラント内の水素化分解主分留器灯油生成物流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第３の加熱流体回路内の第６の水素化分解プラント熱交換器を運転して、前記水素化分解プラント内の水素化分解主分留器灯油ポンプアラウンド流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第３の加熱流体回路内の第７の水素化分解プラント熱交換器を運転して、前記水素化分解プラント内の水素化分解主分留器ディーゼル生成物流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；を備える、
方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、
前記ディーゼル水素処理プラント熱交換器の各々は、前記ディーゼル水素処理プラントを通って循環される各流れと前記加熱流体の一部とを含み、前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムを運転するステップは、
前記第４の加熱流体回路内の第１のディーゼル水素処理プラント熱交換器を運転して、前記ディーゼル水素処理プラント内の冷分離器への軽質流出流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第４の加熱流体回路内の第２のディーゼル水素処理プラント熱交換器を運転して、前記ディーゼル水素処理プラント内のディーゼルストリッパ塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第４の加熱流体回路内の第３のディーゼル水素処理プラント熱交換器を運転して、前記ディーゼル水素処理プラント内のディーゼルストリッパ生成物流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；を備える、
方法。
【請求項２２】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムを運転して、約７５ＭＷの電力を発生するステップを備える、
方法。
【請求項２３】
運転可能な石油化学精製システムによって生成された熱エネルギーを再利用する方法であって、
運転可能な石油化学精製システムの複数のサブユニットの配置を含む地理的レイアウトを特定するステップであって、該地理的レイアウトは複数のサブユニットを含み、前記複数のサブユニットの各々はそれぞれサブユニット位置に配置される、ステップと；
前記石油化学精製システムの前記複数のサブユニットの第１のサブセットを特定するステップであって、該第１のサブセットは芳香族化合物プラント内の流れに結合された複数の芳香族化合物プラント熱交換器と、水素化分解プラント内の流れに結合された複数の水素化分解プラント熱交換器と、ディーゼル水素処理プラント内の流れに結合された複数のディーゼル水素処理プラント熱交換器とを含み、電力を生成するために前記第１のサブセットから熱エネルギーが回収可能である、ステップと；
前記地理的レイアウトにおいて、前記複数のサブユニット位置の第２のサブセットを特定するステップであって、該第２のサブセットは前記第１のサブセット内の前記サブユニットがそれぞれ配置されたサブユニット位置を含む、ステップと；
第１の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）、第２の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）及び第３の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）をそれぞれ含む第１の発電システム、第２の発電システム、及び、第３の発電システムを特定するステップであって、
前記第１の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）は、（ｉ）第１の作動流体を加熱するために第１の加熱流体回路及び第２の加熱流体回路に熱的に結合された前記第１の作動流体と、（ｉｉ）加熱された前記第１の作動流体から電力を発生するように構成された第１の膨張機とを含み、
前記第２の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）は、（ｉ）第２の作動流体を加熱するために第３の加熱流体回路に熱的に結合された前記第２の作動流体と、（ｉｉ）加熱された前記第２の作動流体から電力を発生するように構成された第２の膨張機とを含み、
前記第３の有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）は、（ｉ）第４の加熱流体回路に熱的に結合された第３の作動流体と、（ｉｉ）加熱された前記第３の作動流体から電力を発生するように構成された第３の膨張機とを含み、
前記第１乃至第４の加熱流体回路は、前記複数のサブユニットから複数の熱源に結合されるものであり、
更に、１セットの制御弁を作動させて前記第１の加熱流体回路、前記第２の加熱流体回路、前記第３の加熱流体回路及び前記第４の加熱流体回路の各々を前記複数の熱源の少なくとも一部に選択的に熱的に結合させるように構成された制御システムと、を含む、ステップと；
更に、前記地理的レイアウトにおいて、前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムの各々を配置するために発電システム位置を特定するステップであって、該発電システム位置における熱エネルギー回収効率は、前記地理的レイアウトにおける他の位置における熱エネルギー回収効率よりも大きい、ステップと；を備える、
方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法であって、
前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムを前記第１の加熱流体回路、前記第２の加熱流体回路、前記第３の加熱流体回路及び前記第４の加熱流体回路を介して前記第１のサブセット内の前記サブユニットに相互接続するステップであって、該発電システムは前記第１のサブセット内の前記サブユニットから熱エネルギーを回収し、前記回収された熱エネルギーを前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムに提供するように構成され、前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムは前記回収された熱エネルギーを用いて発電するように構成された、ステップを備える、
方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載の方法であって、前記発電システムを運転するステップであって、
前記第１の加熱流体回路、前記第２の加熱流体回路、前記第３の加熱流体回路及び前記第４の加熱流体回路を介して前記第１のサブセット内の前記サブユニットから熱エネルギーを回収し；
前記回収された熱エネルギーを前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムに供給し；
前前記回収された熱エネルギーを用いて発電する、ステップをさらに備える、
方法。
【請求項２６】
請求項２３に記載の方法であって、
前記芳香族化合物プラント熱交換器の各々は、前記芳香族化合物プラントを通って循環される各流れと前記加熱流体の一部とを含み、前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムを運転するステップは、
前記第１の加熱流体回路内の第１の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内のパラキシレン分離ユニット内のＰＸ（パラキシレン）精製カラム底部生成物流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第２の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記パラキシレン分離ユニット内のＰＸ（パラキシレン）精製カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第３の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内のＣ９＋芳香族化合物ユニットと前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第４の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内の重質ラフィネートスプリッタカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第５の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内のキシレン異性化反応器出口流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第６の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内のキシレン異性化脱へプタン塔内の脱へプタン塔カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第７の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内の芳香族化合物ベンゼン抽出ユニット内のベンゼンカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第８の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内の芳香族化合物コンプレックス抽出蒸留カラムユニット内の抽出蒸留カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第１の加熱流体回路内の第９の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内の芳香族化合物コンプレックスラフィネートスプリッタ内のラフィネートスプリッタ塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；を備える、
方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、
前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムを運転するステップは、
前記第２の加熱流体回路内の第１の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内のＰＸ（パラキシレン）抽出カラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第２の加熱流体回路内の第２の芳香族化合物プラント熱交換器を運転して、前記芳香族化合物プラント内のラフィネートカラム塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；を備える、
方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、
前記水素化分解プラント熱交換器の各々は、前記水素化分解プラントを通って循環される各流れと前記加熱流体の一部とを含み、前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムを運転するステップは、
前記第３の加熱流体回路内の第１の水素化分解プラント熱交換器を運転して、前記水素化分解プラント内の第２段の冷高圧分離器への第２段の反応部供給流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第３の加熱流体回路内の第２の水素化分解プラント熱交換器を運転して、前記水素化分解プラント内の第１段の冷高圧分離器への第１段の反応部供給流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第３の加熱流体回路内の第３の水素化分解プラント熱交換器を運転して、前記水素化分解プラント内の水素化分解生成物ストリッパ塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第３の加熱流体回路内の第４の水素化分解プラント熱交換器を運転して、前記水素化分解プラント内の水素化分解主分留器塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第３の加熱流体回路内の第５の水素化分解プラント熱交換器を運転して、前記水素化分解プラント内の水素化分解主分留器灯油生成物流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第３の加熱流体回路内の第６の水素化分解プラント熱交換器を運転して、前記水素化分解プラント内の水素化分解主分留器灯油ポンプアラウンド流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第３の加熱流体回路内の第７の水素化分解プラント熱交換器を運転して、前記水素化分解プラント内の水素化分解主分留器ディーゼル生成物流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；を備える、
方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、
前記ディーゼル水素処理プラント熱交換器の各々は、前記ディーゼル水素処理プラントを通って循環される各流れと前記加熱流体の一部とを含み、前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムを運転するステップは、
前記第４の加熱流体回路内の第１のディーゼル水素処理プラント熱交換器を運転して、前記ディーゼル水素処理プラント内の冷分離器への軽質流出流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第４の加熱流体回路内の第２のディーゼル水素処理プラント熱交換器を運転して、前記ディーゼル水素処理プラント内のディーゼルストリッパ塔頂流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；
前記第４の加熱流体回路内の第３のディーゼル水素処理プラント熱交換器を運転して、前記ディーゼル水素処理プラント内のディーゼルストリッパ生成物流と前記加熱流体の一部との間で熱交換を行う、ステップと；を備える、
方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法であって、
前記第１の発電システム、前記第２の発電システム、及び、前記第３の発電システムを運転して、約７５ＭＷの電力を発生するステップを備える、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年３月３１日に出願された米国特許出願番号１５／０８７，５０３、２０１５年８月２４日に出願された米国仮特許出願番号６２／２０９，２１７、２０１５年８月２４日に出願された米国仮特許出願番号６２／２０９，１４７、２０１５年８月２４日に出願された米国仮特許出願願号６２／２０９，１８８、及び、２０１５年８月２４日に出願された米国仮特許出願番号６２／２０９，２２３に基づく優先権を主張するものである。各先行出願の内容全体を参照してその全体を本明細書に組み入れる。
【０００２】
本明細書は、産業施設における発電に関する。
【背景技術】
【０００３】
石油精製プロセスは、原油を製品に、例えば、液化石油ガス（ＬＰＧ）、ガソリン、灯油、ジェット燃料、軽油、燃料油、及びその他の製品に変換するために石油精製所で使用される化学工学プロセス及び他の設備である。石油精製所は、多くの異なる処理ユニットおよび付属設備、例えば、ユーティリティユニット、貯蔵タンク、および他の補助設備を含む大型の工業コンプレックス（複合施設）である。各製油所は、それ自体の独自の配置と精製プロセスの組合せとを有することができ、それらは、例えば、精油所の場所、所望の製品、経済的考慮事項、または他の要因によって決定することができる。原油を先に挙げた製品に変換するために実施される石油精製プロセスは、熱と副産物を発生させることができる。その熱は、再利用されない可能性がある。副産物、例えば、温室効果ガス（ＧＨＧ）は大気を汚染する可能性がある。世界の環境は、地球温暖化によって負の影響を受けていると考えられ、その一部は、雰囲気中へのＧＨＧの放出のためであると考えられている。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書は、産業施設において廃エネルギーから発電を行うことに関する技術を記載する。本願による開示は、以下の表１に示すように、対応する省略形を有する以下の測定単位の１つ以上を含む。
【表１】
0006797899.tif 000002
【０００５】
本明細書に記載された主題の１つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載されている。本発明の他の特徴、態様、および利点は、本願の明細書の記載、図面および特許請求の範囲から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】図１Ａは、２個の加熱流体回路に亘って分布する１１個の熱源から廃熱を回収するための例示的なネットワークの一部分の概略図である。
【０００７】
【図１Ｂ】図１Ｂは、加熱流体回路における７個の熱源から廃熱を回収するための例示的なネットワークの一部分の概略図である。
【０００８】
【図１Ｃ】図１Ｃは、加熱流体回路における３個の熱源から廃熱を回収するための例示的なネットワークの一部分の概略図である。
【０００９】
【図１Ｄ】図１Ｄは、芳香族化合物プラントにおける熱源の概略図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、芳香族化合物プラントにおける熱源の概略図である。
【図１Ｆ】図１Ｆは、芳香族化合物プラントにおける熱源の概略図である。
【図１Ｇ】図１Ｇは、芳香族化合物プラントにおける熱源の概略図である。
【図１Ｈ】図１Ｈは、芳香族化合物プラントにおける熱源の概略図である。
【図１Ｉ】図１Ｉは、芳香族化合物プラントにおける熱源の概略図である。
【図１Ｊ】図１Ｊは、芳香族化合物プラントにおける熱源の概略図である。
【図１Ｋ】図１Ｋは、芳香族化合物プラントにおける熱源の概略図である。
【図１Ｌ】図１Ｌは、芳香族化合物プラントにおける熱源の概略図である。
【図１Ｍ】図１Ｍは、芳香族化合物プラントにおける熱源の概略図である。
【００１０】
【図１Ｎ】図１Ｎは、水素化分解プラントにおける熱源の概略図である。
【図１Ｏ】図１Ｏは、水素化分解プラントにおける熱源の概略図である。
【図１ＰＡ】図１ＰＡは、水素化分解プラントにおける熱源の概略図である。
【図１ＰＢ】図１ＰＢは、水素化分解プラントにおける熱源の概略図である。
【００１１】
【図１Ｑ】図１Ｑは、ディーゼル水素処理プラントにおける熱源の概略図である。
【図１Ｒ】図１Ｒは、ディーゼル水素処理プラントにおける熱源の概略図である。
【００１２】
【図１ＳＡ】図１ＳＡは、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃのネットワークの運転中の各凝縮器における管側流体温度とシェル側流体温度を示すグラフを示す図である。
【図１ＳＢ】図１ＳＢは、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃのネットワークの運転中の各凝縮器における管側流体温度とシェル側流体温度を示すグラフを示す図である。
【図１ＳＣ】図１ＳＣは、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃのネットワークの運転中の各凝縮器における管側流体温度とシェル側流体温度を示すグラフを示す図である。
【００１３】
【図１ＴＡ】図１ＴＡは、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃのネットワークの運転中の各蒸発器における管側流体温度とシェル側流体温度を示すグラフを示す図である。
【図１ＴＢ】図１ＴＢは、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃのネットワークの運転中の各蒸発器における管側流体温度とシェル側流体温度を示すグラフを示す図である。
【図１ＴＣ】図１ＴＣは、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃのネットワークの運転中の各蒸発器における管側流体温度とシェル側流体温度を示すグラフを示す図である。
【００１４】
【図１Ｕ】図１Ｕは、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃのネットワークの運転中の予熱器における管側流体温度とシェル側流体温度を示すグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
産業廃熱は、多くの産業施設、例えば、原油製油所、石油化学及び化学複合施設、及び他の産業設備において、潜在的な炭素フリー発電のための供給源である。例えば、４，０００ＭＭＢｔｕ／ｈまでの芳香族化合物（ａｒｏｍａｔｉｃｓ）施設を備えた中サイズの統合型原油精製は、原油及び芳香族化合物サイトに沿って延びる空気冷却器のネットワークに対して無駄になる可能性がある。廃熱の一部は、有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）に動力を供給するために使用することができる。該サイクルは、水の代わりに有機流体、例えば、冷媒又は炭化水素（又は両方）を使用して電力を生成する。ＯＲＣ機械は、低温熱源（例えば、約２３２℃又はそれ以下）と組み合わせて、発電システムとして実現されている。ＯＲＣ機械の最適化、例えば、発電サイクル（すなわち、ランキンサイクル）の最適化又はＯＲＣ機械によって実施される有機流体の最適化（又は両方）によって、回収された廃熱からの発電を改善することができる。
【００１６】
石油製油所のような産業施設は、いくつかの廃熱源を含む。１個または複数のＯＲＣ機械は、そのような廃熱源の１個または複数または全てから廃熱を受け取ることができる。いくつかの実施態様では、各熱源からの熱を共通の中間熱伝達媒体（例えば、水または他の流体）に伝達することにより、２以上の低品位の熱源を統合化することができる。更に、中間伝熱媒体を使用して、ＯＲＣ機械の作動流体を蒸発させて電力を生成することができる、例えば、タービン又は他の発電機を作動させる。このような低品位の熱源の統合化によって、ＯＲＣ機械をより大きな効率とスケールの経済性を実現することができるサイズにすることを可能にすることができる。さらに、各熱源は発電機に近接している必要はないから、このような統合運転によって、石油精製設計およびプロットスペース計画における柔軟性を改善することができる。提案した熱源の統合化は特に、芳香族化合物コンプレックス（複合施設）を含み、エコ産業パークの寸法であるサイトワイド（広い）原油精製所のようなメガサイト（巨大現場）において、廃熱を回収して発電する工程を改善するという課題の過度の単純化を表すことができる。
【００１７】
本願の開示は、廃熱から、例えば、１６０℃又はそれ以下の温度である低品位の熱から、大型産業施設（例えば、数個の、時には５０個を超えるホットソース（温熱源）流を備えた石油精製所または他の大型の産業用製油所）において、部分的に、例えば、資本コスト、運転の容易さ、発電のスケール経済性、運転するＯＲＣ機械の数、各ＯＲＣ機械の運転条件、それらの組合せ、または他の考慮事項に基づいて選択された全ての利用可能なホットソース流のサブセット（下位の副セット、下位の一群の設備又は流れ）を利用することにより、発電を最適化することを記載している。大石油精製所の利用可能なホットソースの中から、ホットソースのいくつかのサブセットを特定することができることを認識することにより、本願の開示は、発電のための１個または複数のＯＲＣ機械に廃熱を提供するように最適化されたホットソースのサブセットを選択することを記述する。さらに、石油精製及び芳香族化合物コンプレックスのようなメガサイトの全ての利用可能なホットソースからの廃熱の利用が必ずしも又は常に最良のオプション（選択肢）ではないことを認識することにより、本願による開示は、１つ以上のＯＲＣ機械に動力を供給するために廃熱を統合することができる石油精製所におけるホットソースユニット（温熱源装置）を特定する。
【００１８】
本願による開示はまた、現在の設計と比較してエネルギー効率を向上させるために、中品位原油精製半転化設備と統合型中品位原油精製半転化及び芳香族化合物施設プラント設計を修正することを記載する。これを行うために、新たな設備を設計し、または既存の設備を再設計（例えば、機器をレトロフィット）することにより、熱源から廃熱、例えば、低品位廃熱を回収し、ＯＲＣ機械へ動力を供給する。特に、プラントの既存の設計は、ここで説明される発電技術に対応するように大幅に変更される必要はない。生成された電力は、部分的に、設備に供給されて使用されるか、または電力グリッドに輸送されて他の場所に配電されるか、（又は両方）である。
【００１９】
産業施設における１個又は複数のプロセスまたは設備（又は両方）によって生成される廃熱の全部または一部を回収し、回収した廃熱を電力に変換することにより、炭素フリーパワー（例えば、電力の形態）が生成され、コミュニティにより使用される。廃熱回収プロセスで使用される最小の接近温度は、３℃と低くすることができ、生成される電力は、８０ＭＷのように高くすることができる。いくつかの実施態様では、初期段階で、より少ない廃熱／エネルギー回収費用により、より高い最小の接近温度を使用することができると同時に、後続段階で、特定のホットソースの使用に対して最小の接近温度を使用することにより、比較的良好な発電（例えば、スケール設計の経済性及び効率に関して）が実現される。このような状況では、次の段階で、初期段階の設計トポロジ（設計理論）、又は、初期段階で使用した低品位廃熱ホットソースのサブセット（又は両方）を変更する必要なしに、より多くの発電を実現することができる。
【００２０】
発電に伴う汚染のみならず、コストを低減することができる。更に、カスタム化されたホットソースのグループから廃熱を回収して１個又はそれ以上のＯＲＣ機械に動力を供給することにより、全ての利用可能なホットソースから廃熱を回収するよりも最適である。ＯＲＣ機械を最適化する代わりに、またはそれに加えて、カスタム化されたグループ内のホットソースを選択することにより、回収した廃熱から発電する処理を改善、又は、最適化（又は両方）することができる。少数のホットソースが発電に使用される場合、ホットソースは、流体、例えば、温油又は高圧温水システム、又はこれらの混合物を使用する、幾つかの、（例えば、１又は２個の）バッファー流（緩衝流、介在する媒体の流れ）に統合されることができる。
【００２１】
要約すると、本願による開示は、特定の条件下で動作する基本ＯＲＣ機械を用いた効率的な発電のための、いくつかの石油精製、広範囲の分離／蒸留ネットワーク、構成および処理スキーム（処理案）を提供する。発電は、廃熱、例えば、複数の散在した低品位のエネルギー品質プロセス流によって搬送される低品位の廃熱の全部又は一部を得ることにより、促進される。いくつかの実施態様では、ＯＲＣ機械は、別の有機原料を使用して、熱交換器および蒸発器を予熱し、他の有機流体、例えば、イソブタンを、特定の運転条件で使用する。
【００２２】
石油精製プラントの例
【００２３】
産業廃熱は、多くの産業施設、例えば、原油製油所、石油化学及び化学複合体、及び他の産業設備において、潜在的な炭素フリー発電のための供給源である。例えば、４，０００ＭＭＢｔｕ／ｈまでの芳香族化合物施設を備えた中サイズの統合型原油精製は、原油及び芳香族化合物サイトに沿って延びる空気冷却器のネットワークに浪費される可能性がある。廃熱の一部は、有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）に動力を供給するために使用することができる。該サイクルは、水の代わりに有機流体、例えば、冷媒又は炭化水素（又は両方）を使用して電力を生成する。ＯＲＣ機械は、低温熱源（例えば、約２３２℃又はそれ以下）と組み合わせて、発電システムとして実現されている。ＯＲＣ機械の最適化、例えば、発電サイクル（すなわち、ランキンサイクル）の最適化又はＯＲＣ機械によって実施される有機流体の最適化（又は両方）によって、回収された廃熱からの発電を改善することができる。
【００２４】
石油製油所のような産業施設は、いくつかの廃熱源を含む。１個または複数のＯＲＣ機械は、そのような廃熱源の１個または複数または全てから廃熱を受け取ることができる。いくつかの実施態様では、各熱源からの熱を共通の中間熱伝達媒体（例えば、水または他の流体）に伝達することにより、２以上の低品位の熱源を統合化することができる。更に、中間伝熱媒体を使用して、ＯＲＣ機械の作動流体を蒸発させて電力を生成することができる、例えば、タービン又は他の発電機を作動させる。このような低品位の熱源の統合化によって、ＯＲＣ機械をより大きな効率とスケールの経済性を実現することができるサイズにすることを可能にすることができる。さらに、各熱源は発電機に近接している必要はないから、このような統合運転によって、石油精製設計およびプロットスペース計画における柔軟性を改善することができる。提案した熱源の統合化は特に、芳香族化合物コンプレックスを含み、エコ産業パークの寸法であるサイトワイド原油精製所のようなメガサイトにおいて、廃熱を回収して発電する工程を改善するという課題の過度の単純化を表すことができる。
【００２５】
本願の開示は、廃熱から、例えば、１６０℃又はそれ以下の温度である低品位の熱から、大型産業施設（例えば、数個の、時には５０個を超えるホットソース流を備えた石油精製所または他の大型の産業用製油所）において、部分的に、例えば、資本コスト、運転の容易さ、発電のスケール経済性、運転するＯＲＣ機械の数、各ＯＲＣ機械の運転条件、それらの組合せ、または他の考慮事項に基づいて選択された全ての利用可能なホットソース流のサブセットを利用することにより、発電を最適化することを記載している。大石油精製所の利用可能なホットソースの中から、ホットソースのいくつかのサブセットを特定することができることを認識することにより、本願の開示は、発電のための１個または複数のＯＲＣ機械に廃熱を提供するように最適化されたホットソースのサブセットを選択することを記述する。さらに、石油精製及び芳香族化合物コンプレックスのようなメガサイトの全ての利用可能なホットソースからの廃熱の利用が必ずしも又は常に最良のオプションではないことを認識することにより、本願による開示は、１つ以上のＯＲＣ機械に動力を供給するために廃熱を統合することができる石油精製所におけるホットソースユニットを特定する。
【００２６】
本願による開示はまた、現在の設計と比較してエネルギー効率を向上させるために、中品位原油精製半転化設備と統合型中品位原油精製半転化及び芳香族化合物施設プラント設計を修正することを記載する。これを行うために、新たな設備を設計し、または既存の設備を再設計（例えば、機器をレトロフィット）することにより、熱源から廃熱、例えば、低品位廃熱を回収し、ＯＲＣ機械へ動力を供給する。特に、プラントの既存の設計は、ここで説明される発電技術に対応するように大幅に変更される必要はない。生成された電力は、部分的に、設備に供給されて使用されるか、または電力グリッドに輸送されて他の場所に配電されるか、（又は両方）である。
【００２７】
産業施設における１個又は複数のプロセスまたは設備（又は両方）によって生成される廃熱の全部または一部を回収し、回収した廃熱を電力に変換することにより、炭素フリーパワー（例えば、電力の形態）が生成され、コミュニティにより使用される。廃熱回収プロセスで使用される最小の接近温度は、３℃と低くすることができ、生成される電力は、８０ＭＷのように高くすることができる。いくつかの実施態様では、初期段階で、より少ない廃熱／エネルギー回収の犠牲のもとに、より高い最小の接近温度を使用することができると同時に、後続段階で、特定のホットソースの使用に対して最小の接近温度を使用することにより、比較的良好な発電（例えば、スケール設計の経済性及び効率に関して）が実現される。このような状況では、次の段階で、初期段階の設計トポロジ（設計理論）、又は、初期段階で使用した低品位廃熱ホットソースのサブセット（又は両方）を変更する必要なしに、より多くの発電を実現することができる。
【００２８】
発電に伴う汚染のみならず、コストを低減することができる。更に、カスタム化されたホットソースのグループから廃熱を回収して１個又はそれ以上のＯＲＣ機械に動力を供給することにより、全ての利用可能なホットソースから廃熱を回収するよりも最適である。ＯＲＣ機械を最適化する代わりに、またはそれに加えて、カスタム化されたグループ内のホットソースを選択することにより、回収した廃熱から発電する処理を改善、又は、最適化（又は両方）することができる。少数のホットソースが発電に使用される場合、ホットソースは、流体、例えば、温油（高温油）又は高圧温水システム（又は両方）を使用する、幾つかの（例えば、１又は２個の）バッファー流に統合されることができる。
【００２９】
要約すると、本願による開示は、特定の条件下で動作する基本ＯＲＣ機械を用いた効率的な発電のための、いくつかの石油精製、広範囲の分離／蒸留ネットワーク、構成および処理スキームを提供する。発電は、廃熱、例えば、複数の散在した低品位のエネルギー品質プロセス流によって搬送される低品位の廃熱の全部又は一部を得ることにより、促進される。いくつかの実施態様では、ＯＲＣ機械は、別の有機原料を使用して、熱交換器および蒸発器を予熱し、他の有機流体、例えば、イソブタンを、特定の運転条件で使用する。
【００３０】
石油精製プラントの例
【００３１】
１．  水素化分解プラント
【００３２】
水素化分解は、接触分解と水素化とを組み合わせた２段階プロセスである。このプロセスでは、重質原料は水素の存在下で分解され、より望ましい生成物が生成される。この方法は、圧力、温度、触媒、および水素を使用する。水素化分解は、接触分解または改質のいずれかによって処理することが困難な原料に使用される、これらの原料は、通常、高多環式芳香族化合物含量または高濃度の２種の主触媒毒、硫黄及び窒素化合物（又は両方）によって特徴付けられる。
【００３３】
水素化分解プロセスは、原料の性質および２つの競合反応、即ち、水素化および分解の相対速度に依存する。重質芳香族化合物原料は、水素および特別の触媒の存在下で、広範囲の高圧および高温下でより軽質の生成物に変換される。原料が高いパラフィン含有量を有する場合、水素は多環式芳香族化合物の形成を防止する。水素は、また、タール形成を低減し、触媒上のコークスの蓄積を防止する。水素化は、更に、原料中に存在する硫黄および窒素化合物を硫化水素およびアンモニアに変換する。水素化分解は、アルキル化原料に対してはイソブタンを製造し、また、流動点制御及び煙点制御のための異性化も行う、両方とも高品質のジェット燃料で重要である
【００３４】
２．  ディーゼル水素処理プラント
【００３５】
水素処理は、セタン価、密度及び煙点を向上させながら、硫黄、窒素及び芳香族化合物を還元するための精製プロセスである。水素処理は、厳しいクリーンな燃料仕様のための地球的な傾向を満たすべく精製産業の努力、輸送用燃料の増大する需要及びディーゼルへの移行を助ける。このプロセスでは、新鮮な供給物が加熱され、水素と混合される。反応器流出物は、組み合わされた供給物と熱交換し、リサイクルガスおよびストリッパー（分離器、除去器）チャージを加熱する。次いで、硫化物（例えば、硫化アンモニウムおよび硫化水素）を供給物から除去する。
【００３６】
３．  芳香族化合物コンプレックス
【００３７】
典型的な芳香族化合物コンプレックスは、連続触媒再生（ＣＣＲ）技術を用いるナフサの接触改質を用いるベンゼン、トルエンおよびキシレン（ＢＴＸ）の塩基性石油化学中間体の製造のためのプロセスユニットの組合せを含む。
【００３８】
４．  ナフサ水素処理プラントおよび連続接触改質プラント
【００３９】
ナフサ水素処理装置（ＮＨＴ）は、ガソリンプール中の配合原料として、最大０．２８ｋｇｆ／ｃｍ２（４．０ｐｓｉ）のレイド蒸気圧（ＲＶＰ）を有する１０１リサーチオクタン価（ＲＯＮ）の改質油を生成する。通常、原油ユニット、ガス凝縮液スプリッタ、水素化分解装置、軽質直動ナフサ（ＬＳＲＮ）及びビスブレーカープラントからのナフサのブレンドを処理する柔軟性を有する。ナフサ水素処理装置（ＮＨＴ）はナフサを処理して、連続触媒再生（ＣＣＲ）プラットフォーマー及びガソリンブレンドのために脱硫された供給物を生成する。
【００４０】
５．  原油蒸留プラント
【００４１】
通常、２段蒸留プラントは、異なる生成物に分画された種々の原油を処理し、これは下流設備でさらに処理されて液化石油ガス（ＬＰＧ）、ナフサ、モータガソリン、灯油、ジェット燃料、ディーゼル、燃料油及びアスファルトを生成する。原油蒸留プラントは、典型的には大量の原油、例えば、１日当たり、数百万のバレルの原油を処理することができる。夏季の間、最適な処理能力は減少することがある。プラントは、原油の混合物を処理することができる。また、プラントは、アスファルト製造設備を有することもできる。原油蒸留プラントからの生成物はＬＰＧ、安定化された全ナフサ、灯油、ディーゼル、重質ディーゼル及び真空残油である。大気塔は、原油チャージを受け取り、それを塔頂生成物、灯油、ディーゼル、及び還元された原油に分離する。ナフサスタビライザは、大気塔頂流を受け、それをＬＰＧと安定化ナフサとに分離する。還元された原油は真空塔に充填され、そこでさらに重質ディーゼル、真空ガス油および真空残油に分離される。
【００４２】
６．  サワー水ストリッピングユーティリティプラント（ＳＷＳＵＰ）
【００４３】
ＳＷＳＵＰは、酸性ガス除去、硫黄回収及びフレヤ装置からサワー水流を受け取りサワーガスを除去し、煤水フラッシュ容器から放出される。ＳＷＳＵＰは、サワー水流から、主に二酸化炭素（ＣＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）及びアンモニア（ＮＨ３）を含むサワー成分をストリップ（除去）する（取り除く）。
【００４４】
先に記載した製油プラントの一つ以上は、例えば、低品位の廃熱の形態で熱を、合理的なスケール経済性にて、例えば数十メガワットの動力で、ＯＲＣ機械に供給することができる。研究によると、特定の精製プラント、例えば、水素化分解プラントが、電力を生成するための良好な廃熱源として機能することを示している。しかし、ナフサ水素処理（ＮＨＴ）プラントからのホットソース（温熱源）のみを使用する研究では、例えば、約１１１℃で約２７．６ＭＷの利用可能な廃熱から、約６．２％の低効率で１．７ＭＷの電力が生成された。この低効率は、高資本及びスケール経済性に起因する廃熱の発生のため、ＮＨＴプラント単独からのホットソースは推奨されないことを示唆している。原油蒸留プラントから約９７℃の１つの低品位ホットソースを使用する他の研究では、約６４．４ＭＷの利用可能な廃熱から３．５ＭＷの電力を、５．３％の低効率で製造した。サワー水ストリッピング（除去）プラントから約１２０℃の低品位のホットソースを使用する別の研究では、２．２ＭＷの電力が約３２．７ＭＷの利用可能な廃熱から６．７％の低い効率で製造された。これらの研究から、電力を生成するために特定の製油所プラントからの廃熱回収が有益であると判定されたとしても、どの精製プラントからの廃熱回収も有益であるとは限らないことが分かる。
【００４５】
別の研究では、芳香族化合物コンプレックス内の全てのホットソース（合計１１個のホットソース流）から利用可能な全ての廃熱を収集して、約２４１ＭＷの利用可能な廃熱から約１３ＭＷの電力を発生させた。この研究は、全ての利用可能なホットソースを使用することは、理論的には効率的であっても、実際には、必ずしも、利用可能な廃熱から効率的な発電に変換することではない、ことを示す。更に、全ての利用可能なホットソースを使用することができる発電プラントを組み合わせることは、（他の構成要素および相互接続網の中でも）関連する熱交換器、ポンプ、および有機ベースのタービンの量を考慮して非常に困難である可能性がある。このような発電プラントを収容するために既存の製油所を改造することは困難であるばかりでなく、このような発電プラントを草の根段階から構築することも困難であろう。以下のセクションでは、本願による開示は、異なる精製プラントから選択されたホットソースの組み合わせによって、利用可能な廃熱から電力を生成する際に高い効率をもたらすことができることを説明する。
【００４６】
メガサイズのサイト（現場）の発電に使用する特定のホットソースを特定した後であっても、特定の条件下で動作する特定のＯＲＣ機械を使用して最適な発電のために統合することができるホットソースのいくつかの組合せがあり得る。以下のセクションの各々は、ホットソースの特定の組み合わせと、該特定の組み合わせによって、必要最小限の資本の利用にて、廃熱から最適に電力を生成するために、実施することができるバッファシステムの構成とを記述する。また、以下のセクションは、廃熱回収のための１バッファ方式が適用不可能の場合に、低品位の廃熱回収用の２個のバッファシステムを説明する。各セクションは、ホットソースの特定の組合せを構成する異なるプラント間の相互接続および関連する処理スキームを記述し、その構成は、廃熱回収及び発電を最適化するために、特定のプラントに、特定の場所に、プロセスの特定のストリーム（流れ）に付加された熱交換器のような構成要素を含む。後述するように、現在のレイアウト又は異なるプラントによって実現されるプロセスを変更することなく、異なる構成を実施することができる。以下のセクションに記載された新しい構成によると、廃熱から約３４ＭＷから約８０ＭＷの電力を生成することが可能であり、それによって、石油精製所におけるＧＨＧ排出量の比例的な減少を可能にする。以下のセクションに記載された構成は、バッファシステムを使用して所望のエネルギー回収を達成するための１つ以上の方法を実証する。これらの構成は、関連する処理スキームに影響を与えず、将来の潜在的なインプラント（プラント内）エネルギー節約の取り組み、例えば、低圧蒸気発生と統合化することができる。構成および処理スキームは、低品位廃熱からＯＲＣ機械への発電について１０％より多くの第１の法則効率を提供することができる。
【００４７】
熱交換器
【００４８】
本願による開示に記載の構成において、熱交換器は、１個の媒体（原油精製設備内のプラントを通って流れる流れ、バッファ流体または他の媒体）から別の媒体（例えば、原油設備内のプラントを流れるバッファ流体又は異なる流れ）に熱を移送する。熱交換器は、典型的には、相対的に高温の流体流から相対的に低温の流体流に熱を伝達（交換）する装置である。熱交換器は、例えば冷蔵庫、空調機又は他の冷却装置のように、加熱及び冷却用途に使用することができる。熱交換器は、液体が流れる方向に基づいて互いに区別することができる。例えば、熱交換器には、並列流、クロス流又は向流式が可能である。並列流式熱交換器では、両方の流体が同一方向に移動する、即ち、熱交換器に横並びに入り且つ出る。クロス流式熱交換器では、流体通路は互いに垂直に走る。向流式熱交換器では、流体経路は反対方向に流れる、即ち、一方の流体が流出するなら他方の流体は流入する。向流式熱交換器は、他のタイプの熱交換器よりも効果的であることがある。
【００４９】
流体方向に基づいて熱交換器を分類することに加えて、熱交換器をそれらの構造に基づいて分類することもできる。ある熱交換器は複数の管から構成される。ある熱交換器は、複数のプレートを含み、それらの間に流体が流れるための空間がある。ある熱交換器は、液体から液体への熱交換を可能にし、一方、幾つかの熱交換器は、他の媒体を使用して熱交換を可能にする。
【００５０】
原油精製及び石油化学施設における熱交換器は、液体が流れる複数の管を含む缶胴及び管型（シェルアンドチューブ型）熱交換器であることが多い。管は２個のセットに分割され、第１のセットは、加熱または冷却される液体を含み、第２のセットは、熱交換をトリガする（引き起こす）役割を果たす液体を含む、換言すれば、熱を吸収して搬送することによって第１のセットの管から熱を除去するか、又は、またはそれ自身の熱を内部の液体に伝達することによって第１のセットを暖める流体を含む。この種の交換器を設計する際に、最適な熱交換を可能にするために、管の直径だけでなく、正しい管壁厚さを決定する際に注意を払わなければならない。流れに関して、シェルアンドチューブ型熱交換器は、３個の流路パターンのいずれかを想定することができる。
【００５１】
原油精製及び石油化学施設における熱交換器は、プレート及びフレーム型熱交換器であってもよい。プレート型熱交換器は、結合された複数の薄板を含み、薄板間に少量の空間が形成され、多くの場合、薄板はゴムガスケットによって維持される。表面積が大きく、各矩形板の隅部は、流体がプレート間で流れることができる開口を形成し、流体が流れるとプレートから熱を抜き出す。流体チャネル自体は、熱い液体と冷たい液体を交互に流す、これは、熱交換器が流体を効果的に冷却すると同時に加熱できることを意味する。プレート式熱交換器は大きな表面積を有するので、シェルアンドチューブ型熱交換器よりも効率的であることがある。
【００５２】
他の種類の熱交換器は、再生熱交換器及び断熱ホイール（回転盤）熱交換器を含むことができる。再生式熱交換器では、同じ流体が熱交換器の両側に沿って通過する。この熱交換器は、プレート式熱交換器またはシェルアンドチューブ型熱交換器のいずれであってもよい。流体は非常に高温になり得るので、流出する流体は、流入する流体を暖めるために使用され、そのためほぼ一定の温度を維持する。再生式熱交換器では、プロセスが周期的であり、殆ど全ての相対熱が流出流体から流入流体に移送されるため、エネルギーが保存される。一定の温度を維持するために、全体の流体温度を上昇及び下降させるために少量の余分なエネルギーが必要とされる。断熱ホイール式熱交換器では、熱を蓄える中間液体が用いられ、これは熱交換器の反対側に移送される。断熱ホイール式熱交換器は、トレッド（溝）を有する大型のホイールから構成され、これは液体−熱い流体と冷たい流体−を通って回転し、熱を抽出または移送する。本願による開示に記載された熱交換器は、前述した熱交換器のいずれかを含むことができるが、他の熱交換器、又はそれらの組み合わせを含むことができる。
【００５３】
各構成における各熱交換器は、それぞれの熱デューティ（又はヒートデューティ）に関連付けることができる。熱交換器の熱デューティは、熱交換器によってホットストリーム（温流）からコールドストリーム（冷流）に伝達されることができる熱量として定義することができる。熱量は、ホットストリームおよびコールドストリームの両方の条件および熱特性から計算することができる。ホットストリームの観点からは、熱交換器の熱デューティは、ホットストリームの流量と、ホットストリームの比熱と、熱交換器へのホットストリーム入口温度と熱交換器からのホットストリーム出口温度との間の温度差の積である。コールドストリームの観点からは、熱交換器の熱デューティは、コールドストリームの流量と、コールドストリームの比熱と、熱交換器へのコールドストリーム入口温度と熱交換器からのコールドストリーム出口温度との間の温度差の積である。いくつかの用途では、装置が良好に断熱され、装置から周囲への熱損失がないと仮定して、２個の量を均しいと考えることができる。熱交換器の熱デューティはワット（Ｗ）、メガワット（ＭＷ）、１時間当たり百万英国熱単位（Ｂｔｕ／ｈｒ）、又は１時間当たり百万キロカロリー（Ｋｃａｌ／ｈ）で測ることができる。ここで説明される構成では、熱交換器の熱デューティは、「約ＸＭＷ」として提供される。ただし、「Ｘ」は数値熱デューティ値を表す。数値熱デューティ値は絶対的ではない。すなわち、熱交換器の実際の熱デューティは、Ｘにほぼ等しいか、Ｘよりも大きいか、又は、Ｘよりも小さいことがあり得る。
【００５４】
流量制御システム
【００５５】
後に説明する構成の各々において、プロセス流（「ストリーム」とも呼ばれる）は、原油精製設備内の各プラント内で、及び、原油精製設備内のプラント間で流動させられる。プロセス流は、原油精製設備全体にわたって実施される１つ以上の流量制御システムを使用して流すことができる。流量制御システムは、プロセス流をポンプ移送するための１個又は複数の流量ポンプ、プロセス流が流れる１個又は複数の管、及び、管を通る流れの流量を調節するための１個又は複数の弁とを含む。
【００５６】
いくつかの実施形態では、流量制御システムを手動で操作することができる。例えば、オペレータは、各ポンプの流量を設定し、弁を開位置又は閉位置に設定することにより、流量制御システムの管を通るプロセス流の流れを調節することができる。一旦、オペレータが、原油精製設備に渡って分散された全ての流量制御システムの流量及び弁開度又は閉位置を設定すると、流量制御システムは、一定の流れ条件下で、例えば、一定の体積流量または他の流れ条件下で、プラント内又はプラント間にストリームを流すことができる。流量条件を変更するために、オペレータは手動で流量制御システムを操作することができる、例えば、ポンプ流量又は弁開閉位置を変更する。
【００５７】
いくつかの実施形態では、流量制御システムを自動的に作動させることができる。例えば、流量制御システムは、流量制御システムを作動させるためにコンピュータシステムに接続され得る。コンピュータシステムは、（流量制御操作のような）操作を実行するために１個又は複数のプロセッサによって実行可能な（流量制御命令および他の命令のような）命令を格納するコンピュータ可読媒体を含むことができる。オペレータは、コンピュータシステムを使用して、原油精製設備に分散された全ての流量制御システムの流量及び弁開閉位置を設定することができる。そのような実施形態では、オペレータは、コンピュータシステムを介して入力を提供することによって、流量条件を手動で変更することができる。また、このような実施形態では、コンピュータシステムは自動的に（すなわち手動の介入なしに）、例えば、コンピュータシステムに接続され１個又は複数のプラントで実施されるフィードバックシステムを使用することにより、１個又は複数の流量制御システムを制御する。例えば、センサ（圧力センサ、温度センサ、または他のセンサなど）を、プロセス流が流れる管に接続することができる。センサは、プロセス流の流量条件（圧力、温度、または他の流れ状態など）を監視し、コンピュータシステムに供給することができる。流量条件が閾値（例えば、閾値圧力値、閾値温度値、または他の閾値）を超えるとそれに応答して、コンピュータシステムは、自動的に動作を行うことができる。例えば、管内の圧力又は温度が、それぞれ、閾値圧力値又は閾値温度値を超える場合には、コンピュータシステムは、流量を減少させるためにポンプに信号を提供し、圧力を軽減するために弁を開くための信号、プロセス流の流れを停止するための信号、または他の信号を提供する。
【００５８】
本願による開示は、石油化学精製システムのデイーゼル水素処理プラントサブユニット（下位の副ユニット、全体設備中の下位の設備）、水素化分解プラントサブユニット及び芳香族化合物プラントサブユニットから熱を回収するために実施することができる廃熱回収ネットワークを説明する。後述するように、廃熱回収ネットワークから回収された熱を使用して約７５ＭＷの電力を生成し、それによって、石油化学精製システムの発電効率を約１２．３％増加させることができる。ここに記載された廃熱回収ネットワークは、その全体または段階のいずれかで実施することができる。各段階（ｐｈａｓｅ）は、過去に実施された段階又は将来の段階を妨げることなく、別個に実施することができる。本明細書に記載の廃熱回収ネットワークで使用される最小接近温度は、３℃程度に低くすることができる。逆に、開始時に、より高い最小接近温度を使用することより、より低い廃熱回収を達成することができる。最小接近温度を経時的に減少させることにより、スケールの合理的な発電経済性を利用することができ、より高い発電効率を実現することができる。また、このネットワークで使用される廃熱流のサブセットを用いることにより、効率を高めることができる。廃熱回収ネットワークは、既存の石油化学精製システムのレイアウトにレトロフィット（後付け、改造）されることができ、それによって石油化学精製システムの既存の設計トポロジー（設計理論）を変更するのに必要な作業量を減少させることができる。
【００５９】
廃熱回収ネットワークは４個の加熱流体回路を含み、各加熱流体回路は石油化学精製システムの複数のサブユニットから複数の熱源に熱的に結合されている。複数のサブユニットは、デイーゼル水素処理プラント、水素化分解プラント及び芳香族化合物プラントを含む。芳香族化合物プラントは分離部、例えば、パラキシレン分離部、キシレン異性化部、又は、他の分離部を含むことができる。廃熱回収ネットワークを用いて回収された熱は、３個の発電システムに提供することができる。各発電システムは有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）を含むことができる。第１の発電システムは約３０ＭＷの電力を発生させることができる。第２の発電システムは約３２ＭＷの電力を発生させることができる。第３の発電システムは約１３ＭＷの電力を発生させることができる。廃熱回収ネットワークの設計構成及び廃熱回収ネットワークを用いて実現されるプロセスは、エネルギー効率を高めるために個々のプラント内において、将来的な努力により変更する必要はない。設計構成およびプロセスはまた、石油化学精製システムにおける廃熱回収に対する他の改善に応答して変更する必要はない。
【００６０】
図１Ａは２個の加熱流体回路に亘って分布する１１個の熱源から廃熱を回収する例示的なネットワークの一部分の概略図である。図１Ｂは加熱流体回路において７個の熱源から廃熱を回収する例示的なネットワークの一部分の概略図である。図１Ｃは加熱流体回路において３個の熱源から廃熱を回収する例示的なネットワークの一部分の概略図である。図１Ｄ〜図１Ｍは芳香族化合物プラントにおける熱源の概略図である。図１Ｎ〜図１Ｐは水素化分解プラントにおける熱源の概略図である。図１Ｑ及び図１Ｒはディーゼル水素処理プラントにおける熱源の概略図である。
【００６１】
図１Ａは、２個の加熱流体回路に亘って分布する１１個の熱源から廃熱を回収する例示的なネットワークの一部分の概略図である。いくつかの実施形態では、このネットワークは複数の熱源に結合された第１の加熱流体回路１０２を有することができる。例えば、この複数の熱源は９個の熱交換器（第１の熱交換器１０２ａ、第２の熱交換器１０２ｂ、第３の熱交換器１０２ｃ、第４の熱交換器１０２ｄ、第５の熱交換器１０２ｅ、第６の熱交換器１０２ｆ、第７の熱交換器１０２ｇ、第８の熱交換器１０２ｈ、及び、第９の熱交換器１０２ｉ）を有することができる。第１の加熱流体回路１０２内の全ての熱交換器は、芳香族化合物プラント、特に、芳香族化合物プラントの抽出カラム、精製カラム塔頂部、ラフィネートカラム塔頂部、重質改質スプリッタ、パラキシレン反応部又は脱へプタン塔のうちの１個に結合することができる。第１の加熱流体回路１０２内の９個の熱交換器は、並列に結合することができる。
【００６２】
このネットワークは複数の熱源に結合された第２の加熱流体回路１０３を有することができる。例えば、この複数の熱源は２個の熱交換器（第１の熱交換器１０３ａ、及び、第２の熱交換器１０３ｂ）を有することができる。第２の加熱流体回路１０３内の両方の熱交換器は、芳香族化合物プラントに結合することができる。第２の加熱流体回路１０３内の両方の熱源は、並列に結合することができる。
【００６３】
この例示的なネットワークの一部分は、有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）を含む第１の発電システム１０４を有することができる。このＯＲＣは、第１の加熱流体回路１０２及び第２の加熱流体回路１０３に熱的に結合された作動流体を含み、該加熱流体回路によって作動流体を加熱することができる。いくつかの実施形態では、作動流体は、イソブタンとすることができる。このＯＲＣは、加熱された作動流体から電力を発生するように構成されたガス膨張機１０４ｃを含むことができる。図１Ａに示すように、このＯＲＣは、付加的に蒸発器１０４ｂ、ポンプ１０４ｅ、凝縮器１０４ｄ、及び、予熱器１０４ａを有することができる。いくつかの実施形態では、作動流体は、予熱器１０４ａにおいて第１の加熱流体回路１０２に熱的に結合され、蒸発器１０４ｂにおいて第２の加熱流体回路１０３に熱的に結合することができる。
【００６４】
図１Ｂは、７個の熱源から廃熱を回収する例示的なネットワークの一部分の概略図である。いくつかの実施形態では、このネットワークは複数の熱源に結合された第３の加熱流体回路１０５を有することができる。例えば、この複数の熱源は７個の熱交換器（第１の熱交換器１０５ａ、第２の熱交換器１０５ｂ、第３の熱交換器１０５ｃ、第４の熱交換器１０５ｄ、第５の熱交換器１０５ｅ、第６の熱交換器１０５ｆ、及び、第７の熱交換器１０５ｇ）を有することができる。第３の加熱流体回路１０５内の全ての熱交換器は、水素化分解プラントに結合することができる。第３の加熱流体回路１０５内の７個の熱源は、並列に結合することができる。
【００６５】
この例示的なネットワークの一部分は、有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）を含む第２の発電システム１０６を有することができる。このＯＲＣは、第３の加熱流体回路１０５に熱的に結合された作動流体を含み、該加熱流体回路によって作動流体を加熱することができる。いくつかの実施形態では、作動流体は、イソブタンとすることができる。このＯＲＣは、加熱された作動流体から電力を発生するように構成されたガス膨張機１０６ｂを含むことができる。図１Ｂに示すように、このＯＲＣは、付加的に蒸発器１０６ａ、ポンプ１０６ｄ、及び、凝縮器１０６ｃを有することができる。いくつかの実施形態では、作動流体は、蒸発器１０６ａにおいて第３の加熱流体回路１０５に熱的に結合することができる。更に図１Ｂに示すように、空気冷却器１１４は、第３の加熱流体回路１０５における加熱流体が加熱流体タンク１１６に循環される前に、蒸発器１０６ａを出る熱回収回路１０５を冷却する。
【００６６】
図１Ｃは、３個の熱源から廃熱を回収する例示的なネットワークの一部分の概略図である。いくつかの実施形態では、このネットワークは複数の熱源に結合された第４の加熱流体回路１０７を有することができる。例えば、この複数の熱源は３個の熱交換器（第１の熱交換器１０７ａ、第２の熱交換器１０７ｂ、及び、第３の熱交換器１０７ｃ）を有することができる。第４の加熱流体回路１０７内の全ての熱交換器は、ディーゼル水素処理プラントに結合することができる。第４の加熱流体回路１０７内の３個の熱源は、並列に結合することができる。
【００６７】
この例示的なネットワークの一部分は、有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）を含む第３の発電システム１０８を有することができる。このＯＲＣは、第４の加熱流体回路１０７に熱的に結合された作動流体を含み、該加熱流体回路によって作動流体を加熱することができる。いくつかの実施形態では、作動流体は、イソブタンとすることができる。このＯＲＣは、加熱された作動流体から電力を発生するように構成されたガス膨張機１０８ｂを含むことができる。図１Ｃに示すように、このＯＲＣは、付加的に蒸発器１０８ａ、ポンプ１０８ｄ、及び、凝縮器１０８ｃを有することができる。いくつかの実施形態では、作動流体は、蒸発器１０８ａにおいて第４の加熱流体回路１０７に熱的に結合することができる。更に図１Ｃに示すように、空気冷却器１１４は、第４の加熱流体回路１０７における加熱流体が加熱流体タンク１１６に循環される前に、蒸発器１０８ａを出る熱回収回路１０７を冷却する。
【００６８】
運転において、加熱流体（例えば、水、油、または他の流体）は、各加熱流体回路を通って循環される。例えば、加熱流体の一部は、第１の加熱流体回路１０２において９個の熱交換器を通って循環される。第１の加熱流体回路１０２内の９個の熱交換器の各々の入口に循環される加熱流体の入口温度は、加熱流体がそれぞれの入口を通って流れるときに温度変化があっても（温度の違いがあっても）同一又は実質的に同一である。第１の加熱流体回路１０２内の各熱交換器は、加熱流体を入口温度よりも高い温度に加熱する。第１の加熱流体回路１０２内の９個の熱交換器からの加熱された加熱流体は結合され、第１の発電システム１０４のＯＲＣの予熱器１０４ａを通って流れる。予熱器１０４ａを通って流れる加熱流体は、その後、加熱流体タンク１１６に集められ、第１の加熱流体回路１０２内の９個の熱交換器を介してポンプ輸送により戻され、第１の加熱流体回路１０２を用いて廃熱回収サイクルを再開することができる。
【００６９】
同様に、例えば、加熱流体の一部は、第２の加熱流体回路１０３において２個の熱交換器を通って循環される。第２の加熱流体回路１０３内の熱交換器の各々の入口に循環される加熱流体の入口温度は、加熱流体がそれぞれの入口を通って流れるときに温度変化があっても（温度の違いがあっても）同一又は実質的に同一である。第２の加熱流体回路１０３内の各熱交換器は、加熱流体を入口温度よりも高い温度に加熱する。第２の加熱流体回路１０３内の両方の熱交換器からの加熱された加熱流体は結合され、第１の発電システム１０４のＯＲＣの蒸発器１０４ｂを通って流れる。蒸発器１０４ｂを通って流れる加熱流体は、その後、加熱流体タンク１１８に集められ、第２の加熱流体回路１０３内の２個の熱交換器を介してポンプ輸送により戻され、第２の加熱流体回路１０３を用いて廃熱回収サイクルを再開することができる。
【００７０】
同様に、例えば、加熱流体の一部は、第３の加熱流体回路１０５において７個の熱交換器を通って循環される。第３の加熱流体回路１０５内の熱交換器の各々の入口に循環される加熱流体の入口温度は、加熱流体がそれぞれの入口を通って流れるときに温度変化があっても（温度の違いがあっても）同一又は実質的に同一である。第３の加熱流体回路１０５内の各熱交換器は、加熱流体を入口温度よりも高い温度に加熱する。第３の加熱流体回路１０５内の７個の熱交換器からの加熱された加熱流体は結合され、第２の発電システム１０６のＯＲＣの蒸発器１０６ａを通って流れる。蒸発器１０６ａを通って流れる加熱流体は、その後、加熱流体タンク１１６に集められ、第３の加熱流体回路１０５内の７個の熱交換器を介してポンプ輸送により戻され、第３の加熱流体回路１０５を用いて廃熱回収サイクルを再開することができる。
【００７１】
同様に、例えば、加熱流体の一部は、第４の加熱流体回路１０７において３個の熱交換器を通って循環される。第４の加熱流体回路１０７内の熱交換器の各々の入口に循環される加熱流体の入口温度は、加熱流体がそれぞれの入口を通って流れるときに温度変化があっても（温度の違いがあっても）同一又は実質的に同一である。第４の加熱流体回路１０７内の各熱交換器は、加熱流体を入口温度よりも高い温度に加熱する。第４の加熱流体回路１０７内の３個の熱交換器からの加熱された加熱流体は結合され、第３の発電システム１０８のＯＲＣの蒸発器１０８ａを通って流れる。蒸発器１０８ａを通って流れる加熱流体は、その後、加熱流体タンク１１６に集められ、第４の加熱流体回路１０７内の３個の熱交換器を介してポンプ輸送により戻され、第４の加熱流体回路１０７を用いて廃熱回収サイクルを再開することができる。
【００７２】
上述のように、加熱流体を、４個の加熱流体回路に亘って分布する２１個の熱交換器を介してループ化（閉回路化）させることにより、デイーゼル水素処理プラント、水素化分解プラント及び芳香族化合物プラントにおいて、そうでなければ廃棄されるであろう熱を回収し、回収された廃熱を利用して３個の発電システムを運転することができる。これにより、発電システムの運転に必要なエネルギー量を低減することができると同時に、３個の発電システムから同一又は実質的に同様な電力出力を得ることができる。例えば、廃熱回収ネットワークを実施する発電システムからの電力出力を、廃熱回収ネットワークを実施しない発電システムからの電力出力より高くなり得る、または低くなり得る。該電力出力がより低い場合、差は統計的に有意でないかもしれない。結局、石油化学精製システムの発電効率を高めることができる。
【００７３】
第１の加熱流体回路内の９個の熱交換器から受けた加熱流体は、メインヘッダ内で混合され、温度約１０５℃の加熱流体となる。第１の加熱流体回路１０２からの加熱された流体、は第１の発電システム１０４のＯＲＣの予熱器１０４ａを通って循環される。第２の加熱回路内の２個の熱交換器から受けた加熱流体は、メインヘッダ内で混合され、温度約１４１℃の加熱流体となる。第２の加熱流体回路１０３からの加熱された加熱流体は、第１の発電システム１０４のＯＲＣの蒸発器１０４ｂを通って循環される。いくつかの実施形態では、予熱器１０４ａと蒸発器１０４ｂは、それぞれ、約１１７ＭＷ及び約１２４ＭＷの熱デューティにて、作動流体（例えば、イソブタン、又は、他の作動流体）の温度を、それぞれ、約２０バール（ｂａｒ）で約３１℃から約２０バールで約９８℃に上昇させる。ガス膨張機１０４ｃは、高温高圧の作動流体を膨張させ、例えば、約８５％の効率で約３０ＭＷを発電する。この膨張によって、作動流体の温度と圧力は、例えば、約５２℃と約４．３バールに、それぞれ、低下する。作動流体は凝縮器１０４ｄを通って流れる。この凝縮器１０４ｄは、約２１３ＭＷの熱デューティにて、作動流体の温度及び圧力を更に低下させる。例えば、冷却流体は、より低い温度で、例えば、約２０℃で、凝縮器１０４ｄを通って流れ、作動流体との間で熱交換を行い、より高い温度で、例えば、約３０℃で、凝縮器１０４を出る。冷却された作動流体（例えばイソブタン液）は、例えば、約７５％の効率、及び、例えば、約２ＭＷの入力電力にて、ポンプ１０４ｅによってポンプ輸送される。ポンプ１０４ｅは、作動流体の温度を約３１℃に上昇させ、約５９１ｋｇ／ｓの質量流量にて、作動流体を予熱器１０４ａへポンプ輸送し、それによってランキンサイクルを繰り返して発電を行う。
【００７４】
図１Ｄ〜図１Ｍは、芳香族化合物プラントにおける熱源の概略図である。図１Ｄは石油化学精製システムの芳香族化合物プラントにおける第２の加熱流体回路１０３内の第１の熱交換器１０３ａを示す。抽出カラム塔頂からの流れ（ストリーム）と加熱流体は、第１の熱交換器１０３ａを通って同時に流れる。第１の熱交換器１０３ａは、この流れを、より高い温度、例えば約１５６℃から、より低い温度、例えば約１３３℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば約１０５℃から、より高い温度、例えば約１５１℃に上昇させる。この熱交換を実施する第１の熱交換器１０３ａの熱デューティは約３３ＭＷである。第１の熱交換器１０３ａを出る約１５１℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第２の加熱流体回路１０３内の他の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００７５】
図１Ｅは、石油化学精製システムの芳香族化合物プラントにおける第１の加熱流体回路１０２内の第１の熱交換器１０２ａを示す。芳香族化合物プラントは、パラキシレン分離プラントを含むことができる。パラキシレン精製カラム底部生成物からの流れと加熱流体は、第１の熱交換器１０２ａを通って同時に流れる。第１の熱交換器１０２ａは、この流れを、より高い温度、例えば約１５５℃から、より低い温度、例えば約６０℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば約５０℃から、より高い温度、例えば約１５０℃に上昇させる。この熱交換を実施する第１の熱交換器１０２ａの熱デューティは約５ＭＷである。第１の熱交換器１０２ａを出る約１５０℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第１の加熱流体回路１０２内の他の８個の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００７６】
図１Ｆは、石油化学精製システムの芳香族化合物プラントにおける第１の加熱流体回路１０２内の第２の熱交換器１０２ｂを示す。芳香族化合物プラントは、パラキシレン分離プラントを含むことができる。パラキシレン精製カラム塔頂からの流れと加熱流体は、第２の熱交換器１０２ｂを通って同時に流れる。第２の熱交換器１０２ｂは、この流れを、より高い温度、例えば約１２７℃から、より低い温度、例えば約８４℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば約５０℃から、より高い温度、例えば約１２２℃に上昇させる。この熱交換を実施する第２の熱交換器１０２ｂの熱デューティは約１４ＭＷである。第２の熱交換器１０２ｂを出る約１２２℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第１の加熱流体回路１０２内の他の８個の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００７７】
図１Ｇは、石油化学精製システムの芳香族化合物プラントにおける第２の加熱流体回路１０３内の第２の熱交換器１０３ｂを示す。芳香族化合物プラントは、パラキシレン分離プラントを含むことができる。ラフィネートカラム塔頂からの流れと加熱流体は、第２の熱交換器１０３ｂを通って同時に流れる。第２熱交換器１０３ｂは、この流れを、より高い温度、例えば約１６２℃から、より低い温度、例えば約１３０℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば約１０５℃から、より高い温度、例えば約１５７℃に上昇させる。この熱交換を実施する第２の熱交換器１０３ｂの熱デューティは約９１ＭＷである。第２の熱交換器１０３ｂを出る約１５７℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第２の加熱流体回路１０３内の他の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００７８】
図１Ｈは、石油化学精製システムの芳香族化合物プラントにおける第１の加熱流体回路１０２内の第３の熱交換器１０２ｃを示す。芳香族化合物プラントは、Ｃ９＋芳香族化合物ユニットを含むことができる。Ｃ９＋芳香族化合物ユニットからの流れと加熱流体は、第３の熱交換器１０２ｃを通って同時に流れる。第３の熱交換器１０２ｃは、この流れを、より高い温度、例えば、約１６９℃から、より低い温度、例えば約６０℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば約５０℃から、より高い温度、例えば約１６４℃に上昇させる。この熱交換を実施する第３の熱交換器１０２ｃの熱デューティは約７ＭＷである。第３の熱交換器１０２ｃを出る約１６４℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第１の加熱流体回路１０２内の他の８個の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００７９】
図１Ｈは、更に、石油化学精製システムの芳香族化合物プラントにおける第１の加熱流体回路１０２内の第４の熱交換器１０２ｄを示す。芳香族化合物プラントは、重質ラフィネートカラムスプリッタを含むことができる。重質ラフィネートスプリッタカラム塔頂からの流れと加熱流体は、第４の熱交換器１０２ｄを通って同時に流れる。第４の熱交換器１０２ｄは、この流れを、より高い温度、例えば、約１２６℃から、より低い温度、例えば約１１３℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば約５０℃から、より高い温度、例えば約１２１℃に上昇させる。この熱交換を実施する第４の熱交換器１０２ｄの熱デューティは約３２ＭＷである。第４の熱交換器１０２ｄを出る約１２１℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第１の加熱流体回路１０２内の他の８個の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００８０】
図１Ｉは、石油化学精製システムの芳香族化合物プラントにおける第１の加熱流体回路１０２内の第５の熱交換器１０２ｅを示す。芳香族化合物プラントは、キシレン異性化反応器を含むことができる。キシレン異性化反応器出口からの流れと加熱流体は、第５の熱交換器１０２ｅを通って同時に流れる。第５の熱交換器１０２ｅは、この流れを、より高い温度、例えば約１１４℃から、より低い温度、例えば約４７℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば約５０℃から、より高い温度、例えば、約１０９℃に上昇させる。この熱交換を実施する第５の熱交換器１０２ｅの熱デューティは約１６ＭＷである。第５の熱交換器１０２ｅを出る約１０９℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第１の加熱流体回路１０２内の他の８個の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００８１】
図１Ｊは、石油化学精製システムの芳香族化合物プラントにおける第１の加熱流体回路１０２内の第６の熱交換器１０２ｆを示す。芳香族化合物プラントは、キシレン異性化脱へプタン塔を含むことができる。キシレン異性化脱へプタン塔カラム塔頂からの流れと加熱流体は、第６の熱交換器１０２ｆを通って同時に流れる。第６の熱交換器１０２ｆは、この流れを、より高い温度、例えば約１１２℃から、より低い温度、例えば約５９℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば約５０℃から、より高い温度、例えば約１０７℃に上昇させる。この熱交換を実施する第６の熱交換器１０２ｆの熱デューティは約２１ＭＷである。第６の熱交換器１０２ｆを出る約１０７℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第１の加熱流体回路１０２内の他の８個の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００８２】
図１Ｋは、石油化学精製システムの芳香族化合物プラントにおける第１の加熱流体回路１０２内の第７の熱交換器１０２ｇを示す。芳香族化合物プラントは、芳香族化合物ベンゼン抽出ユニットを含むことができる。ベンゼンカラム塔頂からの流れと加熱流体は、第７の熱交換器１０２ｇを通って同時に流れる。第７の熱交換器１０２ｇは、この流れを、より高い温度、例えば約１０４℃から、より低い温度、例えば約１００℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば約５０℃から、より高い温度、例えば約９９℃に上昇させる。この熱交換を実施する第７の熱交換器１０２ｇの熱デューティは約５ＭＷである。第７の熱交換器１０２ｇを出る約９９℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第１の加熱流体回路１０２内の他の８個の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００８３】
図１Ｌは、石油化学精製システムの芳香族化合物プラントにおける第１の加熱流体回路１０２内の第８の熱交換器１０２ｈを示す。芳香族化合物プラントは、芳香族化合物コンプレックス抽出蒸留カラムユニットを含むことができる。抽出蒸留カラム塔頂からの流れと加熱流体は、第８の熱交換器１０２ｈを通って同時に流れる。第８の熱交換器１０２ｈは、この流れを、より高い温度、例えば約９２℃から、より低い温度、例えば約７３℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば約５０℃から、より高い温度、例えば約８７℃に上昇させる。この熱交換を実施する第８の熱交換器１０２ｈの熱デューティは約８ＭＷである。第８の熱交換器１０２ｈを出る約８７℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第１の加熱流体回路１０２内の他の８個の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００８４】
図１Ｍは、石油化学精製システムの芳香族化合物プラントにおける第１の加熱流体回路１０２内の第９の熱交換器１０２ｉを示す。芳香族化合物プラントは、芳香族化合物コンプレックスラフィネートスプリッタを含むことができる。ラフィネートスプリッタ塔頂からの流れと加熱流体は、第９の熱交換器１０２ｉを通って同時に流れる。第９の熱交換器１０２ｉは、この流れを、より高い温度、例えば約７６℃から、より低い温度、例えば約６０℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば約５０℃から、より高い温度、例えば約７１℃に上昇させる。この熱交換を実施する第９の熱交換器１０２ｉの熱デューティは約９ＭＷである。第９の熱交換器１０２ｉを出る約７１℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第１の加熱流体回路１０２内の他の８個の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００８５】
第３の加熱回路内の７個の熱交換器から受けた加熱流体は、メインヘッダ内で混合され、温度約１５６℃の加熱流体となる。第３の加熱流体回路１０５からの加熱された加熱流体は、第２の発電システム１０６のＯＲＣの蒸発器１０６ａを通って循環される。いくつかの実施形態では、蒸発器１０６ａは、約２５７ＭＷの熱デューティにて、作動流体（例えばイソブタン又は他の作動流体）の温度を、約２０バールで約３１℃から約２０バールで約９９℃に上昇させる。ガス膨張機１０６ｂは、高温高圧の作動流体を膨張させ、例えば、約８５％の効率で約３２ＭＷを発電する。この膨張によって作動流体の温度と圧力は、例えば、約５２℃と約４．３バールに、それぞれ低下する。作動流体は、凝縮器１０６ｃを通って流れ、この凝縮器１０６ｃは、約２２８ＭＷの熱デューティにて、作動流体の温度及び圧力をさらに低下させる。例えば、冷却流体は、より低い温度、例えば約２０℃で、凝縮器１０６ｃを通って流れ、作動流体と熱交換し、より高い温度、例えば約３０℃で、凝縮器１０６ｃを出る。冷却された作動流体（例えばイソブタン液体）は、例えば、約７５％の効率、及び、例えば、約３ＭＷの入力電力で、ポンプ１０６ｄによってポンプ輸送される。ポンプ１０６ｄは、作動流体の温度を約３１℃に上昇させ、約６３０ｋｇ／ｓの質量流量にて、作動流体を蒸発器１０６ａへポンプ輸送し、それによって、ランキンサイクルを繰り返して発電を行う。
【００８６】
図１Ｎ、図１Ｏ、図１ＰＡ及び図１ＰＢ（集合的に図１Ｐ）は、水素化分解プラントにおける熱源の概略図である。図１Ｎは、石油化学精製システムの水素化分解プラントにおける第３の加熱流体回路１０５内の第１の熱交換器１０５ａを示す。第２段の冷高圧分離器（ｃｏｌｄ  ｈｉｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｅｐａｒａｔｏｒ）への水素化分解第２段の反応部供給流と加熱流体は、第１の熱交換器１０５ａを通って同時に流れる。第１の熱交換器１０５ａは、この流れを、より高い温度、例えば、約１５７℃から、より低い温度、例えば、約６０℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば、約５０℃から、より高い温度、例えば、約１５２℃に上昇させる。この熱交換を実施する第１の熱交換器１０５ａの熱デューティは約２６ＭＷである。第１の熱交換器１０５ａを出る約１５２℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第３の加熱流体回路１０５内の他の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００８７】
図１Ｏは、石油化学精製システムの水素化分解プラントにおける第３の加熱流体回路１０５内の第２の熱交換器１０５ｂを示す。第１段の冷高圧分離器への水素化分解第１段の反応部供給流と加熱流体は、第１の熱交換器１０５ａを通って同時に流れる。第２の熱交換器１０５ｂは、この流れを、より高い温度、例えば、約１５９℃から、より低い温度、例えば、約６０℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば、約５０℃から、より高い温度、例えば、約１５４℃に上昇させる。この熱交換を実施する第２の熱交換器１０５ｂの熱デューティは約８２ＭＷである。第２の熱交換器１０５ｂを出る約１５４℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第３の加熱流体回路１０５内の他の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００８８】
図１Ｐは、石油化学精製システムの水素化分解プラントにおける第３の加熱流体回路１０５内の第５の熱交換器１０５ｅを示す。蒸気発生後の水素化分解主分留器灯油生成物からの流れと加熱流体は、第５の熱交換器１０５ｅを通って同時に流れる。第５の熱交換器１０５ｅは、この流れを、より高い温度、例えば、約１６０℃から、より低い温度、例えば、約６０℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば、約５０℃から、より高い温度、例えば、約１５５℃に上昇させる。この熱交換を実施する第５の熱交換器１０５ｅの熱デューティは約２０ＭＷである。第５の熱交換器１０５ｅを出る約１５５℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第３の加熱流体回路１０５内の他の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００８９】
図１Ｐは、また、石油化学精製システムの水素化分解プラントにおける第３の加熱流体回路１０５内の第７の熱交換器１０５ｇを示す。蒸気発生後の水素化分解主分留器ディーゼル生成物からの流れと加熱流体は、第７の熱交換器１０５ｇを通って同時に流れる。第７の熱交換器１０５ｇは、この流れを、より高い温度、例えば、約１６０℃から、より低い温度、例えば、約１２１℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば、約５０℃から、より高い温度、例えば、約１５５℃に上昇させる。この熱交換を実施する第７の熱交換器１０５ｇの熱デューティは約６ＭＷである。第７の熱交換器１０５ｇを出る約１５５℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第３の加熱流体回路１０５内の他の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００９０】
図１Ｐは、更に、石油化学精製システムの水素化分解プラントにおける第３の加熱流体回路１０５内の第３の熱交換器１０５ｃを示す。水素化分解生成物ストリッパ塔頂からの流れと加熱流体は、第３の熱交換器１０５ｃを通って同時に流れる。第３の熱交換器１０５ｃは、この流れを、より高い温度、例えば、約１６９℃から、より低い温度、例えば、約６０℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば、約５０℃から、より高い温度、例えば、約１６４℃に上昇させる。この熱交換を実施する第３の熱交換器１０５ｃの熱デューティは約３７ＭＷである。第３の熱交換器１０５ｃを出る約１６４℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第３の加熱流体回路１０５内の他の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００９１】
図１Ｐは、更に、石油化学精製システムの水素化分解プラントにおける第３の加熱流体回路１０５内の第４の熱交換器１０５ｄを示す。水素化分解主分留器塔頂からの流れと加熱流体は、第４の熱交換器１０５ｄを通って同時に流れる。第４の熱交換器１０５ｄは、この流れを、より高い温度、例えば、約１３６℃から、より低い温度、例えば、約６０℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば、約５０℃から、より高い温度、例えば、約１３１℃に上昇させる。この熱交換を実施する第４の熱交換器１０５ｄの熱デューティは約８９ＭＷである。第４の熱交換器１０５ｄを出る約１３１℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第３の加熱流体回路１０５内の他の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００９２】
図１Ｐは、石油化学精製システムの水素化分解プラントにおける第３の加熱流体回路１０５内の第６の熱交換器１０５ｆを示す。水素化分解主分留器灯油ポンプアラウンド（中間還流、循環還流）からの流れと加熱流体は、第６の熱交換器１０５ｆを通って同時に流れる。第６の熱交換器１０５ｆは、この流れを、より高い温度、例えば、約１６０℃から、より低い温度、例えば、約１３０℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば、約５０℃から、より高い温度、例えば、約１５５℃に上昇させる。この熱交換を実施する第６の熱交換器１０５ｆの熱デューティは約５ＭＷである。第６の熱交換器１０５ｆを出る約１５５℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第３の加熱流体回路１０５内の他の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００９３】
図１Ｑ及び図１Ｒは、ディーゼル水素処理プラントにおける熱源の概略図である。図１Ｑは、石油化学精製システムのディーゼル水素処理プラントにおける第４の加熱流体回路１０７内の第１の熱交換器１０７ａを示す。冷分離器への軽質流出物からの流れと加熱流体は、第１の熱交換器１０７ａを通って同時に流れる。第１の熱交換器１０７ａは、この流れを、より高い温度、例えば約１２７℃から、より低い温度、例えば約６０℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば約５０℃から、より高い温度、例えば約１２２℃に上昇させる。この熱交換を実施する第１の熱交換器１０７ａの熱デューティは約２３ＭＷである。第１の熱交換器１０７ａを出る約１２２℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第４の加熱流体回路１０７内の他の２個の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００９４】
図１Ｒは、石油化学精製システムのディーゼル水素処理プラントにおける第４の加熱流体回路１０７内の第２の熱交換器１０７ｂを示す。ディーゼルストリッパ塔頂からの流れと加熱流体は、第２の熱交換器１０７ｂを通って同時に流れる。第２の熱交換器１０７ｂは、この流れを、より高い温度、例えば約１６０℃から、より低い温度、例えば約６０℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば約５０℃から、より高い温度、例えば約１５５℃に上昇させる。この熱交換を実施する第２の熱交換器１０７ｂの熱デューティは約３４ＭＷである。第２の熱交換器１０７ｂを出る約１５５℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第４の加熱流体回路１０７内の他の２個の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００９５】
図１Ｒは、更に、石油化学精製システムのディーゼル水素処理プラントにおける第４の加熱流体回路１０７内の第３の熱交換器１０７ｃを示す。ディーゼルストリッパ生成物からの流れと加熱流体は、第３の熱交換器１０７ｃを通って同時に流れる。第３の熱交換器１０７ｃは、この流れを、より高い温度、例えば、約１６２℃から、より低い温度、例えば約６０℃に冷却し、加熱流体の温度を、より低い温度、例えば、約５０℃から、より高い温度、例えば、約１５７℃に上昇させる。この熱交換を実施する第３の熱交換器１０７ｃの熱デューティは約６１ＭＷである。第３の熱交換器１０７ｃを出る約１５７℃の加熱流体は、主ヒータに循環され、第４の加熱流体回路１０７内の他の２個の熱交換器からの加熱された加熱流体と混合される。
【００９６】
第４の加熱流体回路１０７内の３個の熱交換器から受けた加熱流体は、メインヘッダ内で混合され、温度約１４７℃の加熱流体となる。第４の加熱流体回路１０７からの加熱された加熱流体は、第３の発電システム１０８のＯＲＣの蒸発器１０８ａを通って循環される。いくつかの実施形態では、蒸発器１０８ａは、約１０５ＭＷの熱デューティにて、作動流体（例えばイソブタン又は他の作動流体）の温度を、約２０バールで約３１℃から約２０バールで約９９℃に上昇させる。ガス膨張機１０８ｂは、高温高圧の作動流体を膨張させ、例えば、約８５％の効率で約１３ＭＷを発電する。この膨張によって作動流体の温度及び圧力は、例えば、約５２℃及び約４．３バールに、それぞれ低下する。作動流体は、凝縮器１０８ｃを通って流れ、この凝縮器１０８ｃは、約９３ＭＷの熱デューティにて、作動流体の温度及び圧力をさらに低下させる。例えば、冷却流体は、より低い温度、例えば約２０℃で、凝縮器１０８ｃを通って流れ、作動流体と熱交換し、より高い温度、例えば約３０℃で、凝縮器１０６ｃを出る。冷却された作動流体（例えばイソブタン液）は、例えば、約７５％の効率、及び、例えば、約１ＭＷの入力電力で、ポンプ１０８ｄによってポンプ輸送される。ポンプ１０８ｄは、作動流体の温度を約３１℃に上昇させ、約２５８ｋｇ／ｓの質量流量にて、作動流体を蒸発器１０８ａへポンプ輸送し、それによって、ランキンサイクルを繰り返して発電を行う。
【００９７】
図１ＳＡ〜図１ＳＣは、システム１００の運転中の凝縮器１０４ｄ、１０６ｃ、及び、１０８ｃの各々における管側の流体温度（例えば、冷却流体又は凝縮器流体の流れの温度）とシエル側の流体温度（例えば、ＯＲＣの作動流体の流れの温度）のグラフを示す図である。これらのグラフは、ｘ軸上の流体間の熱流量に対するｙ軸上の流体間の温度差を示す。例えば、図示のように、流体間の温度差が減少すると、流体間の熱流量は増加することができる。いくつかの実施形態では、冷却流体媒体は、丁度又は約２０℃、又は、それ以上であってよい。そのような場合、ガス膨張機出口圧力（例えば、ガス膨張機を出るＯＲＣの作動流体の圧力）は、利用可能な冷却流体の温度にてＯＲＣの作動流体の凝縮を可能とするのに十分なほど高くなるであろう。
【００９８】
これらの図に示すように、（凝縮器１０４ｄ、１０６ｃ、及び、１０８ｃの管に入る）凝縮器の水（冷却水）は、約２０℃で凝縮器に入り、約２５〜２７℃で凝縮器を出る。（凝縮器のシエル側に入る）ＯＲＣの作動流体は、約５２℃で蒸気として凝縮器に入り、次いで約３０℃で凝結し、そして約３０℃で液体として凝縮器を出る。
【００９９】
図１ＴＡ〜図１ＴＣは、システム１００の運転中の蒸発器１０４ｂ、１０６ａ、及び、１０８ａの各々における管側流体温度（例えば、加熱流体の流れの温度）とシエル側流体温度（例えば、ＯＲＣの作動流体の流れの温度）のグラフを示す図である。これらのグラフは、ｘ軸上の流体間の熱流量に対するｙ軸上の流体間の温度差を示す。例えば、これらのグラフに示すように、流体間の温度差が減少すると、流体間の熱流量は増加することができる。これらのグラフの各々は、ｘ軸上の流体間の熱流量に対するｙ軸上の流体間の温度差を示す。例えば、図１ＴＡに示すように、管側流体（例えば、加熱流体回路１０３における温油又は温水）が、蒸発器１０４ｂを通って循環されると、その流体からシエル側流体（例えば、ＯＲＣの作動流体）に熱が移動する。このようにして、管側流体は約１４１℃で蒸発器１０４ｂに入り、約１０５℃で蒸発器１０４ｂを出る。シエル側流体は約９９℃で（例えば、液体として又は混相の液体として）予熱器１０４ａから蒸発器１０４ｂに入り、約９９℃で（例えば、いくらか過熱気味の蒸気として）蒸発器１０４ｂを出る。
【０１００】
図１ＴＢに示すように、管側流体（例えば、加熱流体回路１０５における温油又は温水）が、蒸発器１０６ａを通って循環されると、その流体からシエル側流体（例えば、ＯＲＣの作動流体）に熱が移動する。このようにして、管側流体は約１６０℃で蒸発器１０６ａに入り、約５３℃で蒸発器１０６ａを出る。シエル側流体は約３０℃で（例えば、液体として）蒸発器１０６ａに入り、約９９℃で（例えば、蒸気として）蒸発器１０６ａを出る。
【０１０１】
図１ＴＣに示すように、管側流体（例えば、加熱流体回路１０７における温油又は温水）が、蒸発器１０８ａを通って循環されると、その流体からシエル側流体（例えば、ＯＲＣの作動流体）に熱が移動する。このようにして、管側流体は約１４７℃で蒸発器１０８ａに入り、約６０℃で蒸発器１０８ａを出る。シエル側流体は約３０℃で（例えば、液体として）蒸発器１０８ａに入り、約９９℃で（例えば、蒸気として）蒸発器１０８ａを出る。
【０１０２】
図１ＴＢ及び図１ＴＣに示すグラフの各々は、シェル側流体（例えば、ＯＲＣの作動流体）に対する“ピンチポイント”を有する。ピンチポイントは流体が約９９℃に達したときに起こり、シェル側流体が蒸発する温度を表す。シェル側流体は蒸発器をそれぞれ継続して通過するので、流体温度は、流体が完全に蒸発する際には実質的に一定（即ち、約９９℃）であるが、いくつかの態様では、過熱状態となる。
【０１０３】
図１Ｕは、システム１００の運転中の予熱器１０４ａにおける管側流体温度（例えば、加熱流体の流れの温度）とシエル側流体温度（例えば、ＯＲＣの作動流体の流れの温度）のグラフを示す図である。このグラフは、ｘ軸上の流体間の熱流量に対するｙ軸上の流体間の温度差を示す。例えば、図示のように、流体間の温度差が減少すると、流体間の熱流量は増加する。このグラフは、ｘ軸上の流体間の熱流量に対するｙ軸上の流体間の温度差を示す。例えば、図１Ｕに示すように、管側流体（例えば、加熱流体回路１０２における温油又は温水）が、予熱器１０４ａを通って循環されると、その流体からシエル側流体（例えば、ＯＲＣの作動流体）に熱が移動する。このようにして、管側流体は約１０５℃で予熱器１０４ａに入り、約５０℃で予熱器１０４ａを出る。シエル側流体は約３０℃で（例えば、液体として）予熱器１０４ａに入り、約９９℃で（例えば、液体として又は混相の液体として）予熱器１０４ａを出る。
【０１０４】
先に説明した石油化学精製システムによって生成された熱エネルギーを回収する技術は、２つの例示的なシナリオのうちの少なくとも１つ又は両方で実施することができる。第１のシナリオでは、この技術は、構築される予定の石油化学精製システムで実施することができる。例えば、石油化学精製システムの複数のサブユニットを配置するための地理的レイアウトを特定することができる。地理的レイアウトは、各サブユニットが配置されるべき複数のサブユニット位置を含むことができる。地理的レイアウトを特定することは、特定の技術データ、例えば、原油から出発し精製された石油を得るサブユニットを通る石油化学物質流、に基づいて、石油化学精製システムにおける各サブユニットの位置を積極的に決定または計算することを含むことができる。地理的レイアウトの特定は、代替的に又は追加的に、複数の予め生成された地理的レイアウトの中から１つのレイアウトを選択することを含むことができる。石油化学精製システムのサブユニットの第１のサブセットを特定することができる。第１のサブセットは、電力を発生させるために熱エネルギーが回収可能な少なくとも２個の（または２個を超える）発熱サブユニットを含むことができる。地理的レイアウトでは、複数のサブユニット位置の第２のサブセットを特定することができる。第２のサブセットは少なくとも２個のサブユニット位置を含み、該サブユニット位置に第１のサブセット内の各サブユニットが配置される。第１のサブセット内のサブユニットから熱エネルギーを回収する発電システムが特定される。発電システムは、上述した発電システムと実質的に同様であることができる。地理的レイアウトでは、発電システムを配置するために、発電システムの位置を特定することができる。特定された発電システムの位置では、熱エネルギー回収効率は、地理的レイアウトの他の場所における熱エネルギー回収効率よりも大きい。石油化学精製システムのプランナー及び建築者は、モデリング及び又はコンピュータベースのシミュレーション実験を行い、発電システムの最適な位置を特定し、例えば、少なくとも２個の発熱サブユニットから回収された熱エネルギーを発電システムに輸送するときに熱損失を最小限に抑えることにより、熱エネルギー回収効率を最大化することができる。石油化学精製システムは、地理的レイアウトに従って建設される。即ち、複数のサブユニットを複数のサブユニット位置に配置し、発電システムを発電システム位置に配置し、複数のサブユニットを互いに相互接続することにより該相互接続された複数のサブユニットが石油化学物質を精製するように構成し、発電システムを第１のサブセット内のサブユニットに相互接続することによって該発電システムが第１のサブセット内のサブユニットから熱エネルギーを回収し、該回収された熱エネルギーを発電システムに提供するように構成する。発電システムは、回収された熱エネルギーを用いて電力を生成するように構成されている。
【０１０５】
第２のシナリオでは、この技術は、運転されている石油化学精製システムで実施することができる。換言すれば、先に説明した発電システムは、既に構築されて運転されている石油化学精製システムにレトロフィットすることができる。
【０１０６】
以上のようにして、ここに記載した３個の発電システムから７５ＭＷの合成電力が得られる。本明細書に記載の主題を実施することにより、石油化学精製システムのエネルギー出力を、約６９ＭＷだけ増加させ、その地域での利用または送電系統への送り出しに供することができる。このようにして、プラントの炭素消費量及びＧＨＧ排出量を減少させることができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１００  システム
１０２  熱回収回路（加熱流体回路）
１０２ａ〜１０２ｉ  熱交換器
１０３  熱回収回路（加熱流体回路）
１０３ａ、１０３ｂ  熱交換器
１０４  有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）
１０４ａ  予熱器
１０４ｂ  蒸発器
１０４ｃ  ガス膨張機
１０４ｄ  凝縮器
１０５  熱回収回路（加熱流体回路）
１０５ａ〜１０５ｇ  熱交換器
１０６  有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）
１０６ａ  蒸発器
１０６ｂ  ガス膨張機
１０６ｃ  凝縮器
１０６ｄ  ポンプ
１０７  熱回収回路（加熱流体回路）
１０７ａ〜１０７ｃ  熱交換器
１０８  有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）
１０８ａ  蒸発器
１０８ｂ  ガス膨張機
１０８ｃ  凝縮器
１０８ｄ  ポンプ
１１４  空気冷却器
１１６  加熱流体タンク
１１８  加熱流体タンク
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図１Ｉ】
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【図１Ｊ】
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【図１Ｋ】
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【図１Ｌ】
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【図１Ｍ】
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【図１Ｎ】
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【図１Ｏ】
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【図１ＰＡ】
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【図１ＰＢ】
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【図１Ｑ】
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【図１Ｒ】
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【図１ＳＡ】
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【図１ＳＢ】
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【図１ＳＣ】
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【図１ＴＡ】
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【図１ＴＢ】
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【図１ＴＣ】
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【図１Ｕ】
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