Компресорно-насосна установка зрідження діоксиду вуглецю і подачі його з високим тиском в агрегат синтезу карбаміду

Компресорно-насосна установка зрідження діоксиду вуглецю і подачі його з високим тиском в агрегат синтезу карбаміду, що містить з'єднані між собою системою технологічних трубопроводів перший компресор, вихід якого з'єднаний з першим входом рекупераційного теплообмінника, перший вихід якого з'єднаний з першим входом пластинча 3 38274 тєво нижчим за тиск 15МПа, необхідний для виробництва карбаміду. Відомі установки забезпечують тільки стискання газоподібного СО2 до певного тиску або зрідження його. Жодна з відомих установок не забезпечує зрідження діоксиду вуглецю і подання його під високим тиском в агрегат синтезу карбаміду. У зв'язку з цим, заявлена установка не має прототипу. В основу корисної моделі поставлено задачу створити компресорно-насосну установку зрідження діоксиду вуглецю й подачі його з високим тиском в агрегат синтезу карбаміду, в якій шляхом нової схеми сполучення елементів і вузлів установки забезпечити ефективне поєднання процесів отримання рідкого діоксиду вуглецю й подачі його з необхідним тиском за допомогою низькотемпературного насоса в агрегат синтезу карбаміду. Поставлена задача вирішена в компресорнонасосній установці зрідження діоксиду вуглецю й подачі його з високим тиском в агрегат синтезу карбаміду, яка містить сполучені між собою системою технологічних тр убопроводів перший компресор, перший вихід якого сполучений з першим входом рекупераційного теплообмінника, перший вихід якого сполучений з першим входом пластинчатого конденсатора-випарника, перший вихід якого сполучений з входом сепаратора. Вихід сепаратора через насос сполучений з другим входом рекупераційного теплообмінника, другий вихід якого сполучений з трубопроводом подання газоподібного діоксиду вуглецю високого тиску для синтезу карбаміду, другий вихід пластинчатого конденсатора-випарника сполучений з входом другого компресора, вихід якого через конденсатор сполучений з першим входом переохолоджувача, перший вихід якого через дросельний вентиль сполучений з другим входом пластинчатого конденсаторавипарника, другий ви хід переохолоджувача через насос сполучений з першим виходом аміачного агрегату, др угий ви хід якого сполучений з входом водяного теплообмінника, а вихід водяного теплообмінника і другий вихід переохолоджувача сполучені з трубопроводом подання рідкого аміаку на остаточне стискання його до тиску синтезу карбаміду. Заявлена установка є принципово нового типу, в якій газоподібний діоксид вуглецю стискається в компресорі від 0,1МПа до відносно низького тиску 1,5МПа і зріджується за рахунок холоду киплячого аміаку, що подається з компресорної аміачної холодильної машини. Зріджений таким чином СО2 стискається у низькотемпературному насосі від 1,5МПа до тиску 15МПа та подається в агрегат синтезу карбаміду. Для підвищення ефективності компресорної аміачної холодильної машини рідкий аміак після її конденсатора переохолоджується перед дроселюванням за рахунок холоду переохолодженого рідкого аміаку, який спочатку стиснутий до 1,5МПа, перед поданням його, після остаточного стискання до 15МПа, в агрегат синтезу карбаміду. Заявлена компресорно-насосна установка характеризується на тільки оптимальною побудовою її технологічної схеми, але також за 4 стосуванням, для зниження питомих енерговитрат, по-перше, стискання СО2 у вуглекислотному компресорі до низького тиску, по-друге, використання джерела холоду у ви гляді переохолодженого рідкого аміаку, який попередньо стиснутий до 1,5МПа перед подаванням його в агрегат синтезу карбаміду з тиском 15МПа. Таким чином, у заявленій компресорнонасосній установці стискання газоподібного СО2 виконується у вуглекислотному компресорі з 0,1МПа до 1,5МПа, як у відомих установках. Стискання від 1,5МПа до 15МПа рідкого СО2 здійснюється у низькотемпературному насосі, робота якого більш ніж на порядок нижче за роботу компресора у відомих установках. У заявленій установці ефективно використовується холод переохолодженого рідкого аміаку для зниження енерговитрат у компресорній аміачній холодильній машині. Схема компресорно-насосної установки зрідження діоксиду вуглецю й подання його під високим тиском в агрегат синтезу карбаміду зображена на кресленні. Компресорно-насосна установка містить перший компресор 1, рекупераційний теплообмінник 2, пластинчатий конденсатор-випарник 3, сепаратор 4, насос 5, компресор 7, конденсатор 8, переохолоджувач 10, насос 11, водяний теплообмінник 12, аміачний агрегат 13. На технологічних трубопроводах (окремими позиціями не перенумеровані) установлені вентилі 6 та 9. Перелічені вузли та елементи установки сполучені між собою системою технологічних трубопроводів за такою схемою. Вхід першого компресора 1 сполучений з трубопроводом подання газоподібного діоксиду вуглецю, а вихід - з першим входом рекупераційного теплообмінника 2, перший вихід якого сполучений з першим входом пластинчатого конденсаторавипарника 3. Перший вихід рекупераційного конденсатора-випарника 3 сполучений з входом сепаратора 4, вихід якого через насос 5 сполучений з другим входом рекупераційного теплообмінника 2. Другий вихід рекупераційного теплообмінника 2 сполучений з трубопроводом подання газоподібного діоксиду вуглецю високого тиску для синтезу карбаміду, другий вихід пластинчатого конденсатора-випарника 3 сполучений з входом другого компресора 7. Вихід другого компресора 7 через конденсатор 8 сполучений з першим входом переохолоджувача 10, перший вихід якого сполучений через дросельний вентиль 9 з другим входом пластинчатого конденсатора-випарника 3. Другий вхід переохолоджувача 10 через насос 11 сполучений з першим виходом аміачного агрегату 13. Др угий вихід аміачного агрегату 13 сполучений зі входом водяного теплообмінника 12. Вихід водяного теплообмінника 12 і другий вихід перохолоджувача 10 сполучені з трубопроводом подавання рідкого аміаку на остаточне стискання його до тиску синтезу карбаміду. Працює компресорно-насосна установка наступним чином. Газоподібний СО2 стискається у першому компресорі 1 до 1,5МПа, охолоджується у рекупера 5 38274 ційному теплообміннику 2 за рахунок холоду газифікації СO2 високого тиску та зріджується у пластинчато-ребристому компактному конденсаторівипарнику 3 з використанням холоду киплячого рідкого аміаку, який поступає з компресорної аміачної холодильної машини. Переохолодження рідкого аміаку перед дроселем у цій машині здійснюється за рахунок холоду рідкого холодного аміаку, що подається насосом 11 з аміачного агрегату 13 з попереднім стисканням до 1,5МПа перед подачею на виробництво карбаміду. Кількість холоду, що відводиться від холодного рідкого аміаку, компенсується охолодженням теплого аміаку оборотною водою у водяному теплообміннику 12 з метою забезпечення постійної температури змішування холодного і теплого аміаку, який іде на виробництво карбаміду. Рідкий переохолоджений діоксид вуглецю після конденсатора-випарника 3 поступає у сепаратор 4. Із сепаратора 4 невелика кількість пари СО2 та газів, що конденсуються, викидаються у атмосферу через вентиль 6. Рідкий СО2 стискається насосом 5 та газифікується у рекупераційному теплообміннику 2 за рахунок тепла компримування газоподібного СО2 у першому компресорі 1. Далі у газоподібному стані СО2 при тиску 15МПа подається на виробництво карбаміду. Компресорна аміачна холодильна машина працює по простому циклу з переохолодженням рідкого аміаку перед дроселюванням у конденсаторі-випарнику 3. У ній газоподібний аміак при температурі -30°С поступає на всмоктування у другий компресор 7, в якому він стискається до тиску, що відповідає температурі конденсації +30°С. Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 6 Конденсація аміаку здійснюється у конденсаторі 8 за допомогою оборотної води. Після конденсатора 8 аміак переохолоджується в переохолоджувачі 10 за рахунок холоду, що підведений від рідкого холодного аміаку, який іде на виробництво карбаміду. В результаті такого переохолодження рідкого аміаку перед дроселюванням у дроселі 9, холодопродуктивність компресорної аміачної холодильної машини зростає на 25%. Це сприяє більшому виходу рідкого СО2 з конденсатора-випарника 3. Підігрітий рідкий холодний аміак після переохолоджувана 10 змішується з рідким теплим аміаком, котрий перед тим охолоджується водою у водяному теплообміннику 12 до температури, при якій забезпечується постійна температура змішування цих потоків, яка відповідає 15...20°С. Далі рідкий аміак направляється до карбамідного виробництва для наступного компримування у насосі (на схемі не показаний) до тиску 15МПа. При охолодженні рідкого холодного аміаку від -30°С до +10°С у кількості 19т/г у переохолоджувані аміачної холодильної машини, котра, в свою чергу, виробляє близько 5МВт холоду на рівні температури кипіння аміаку -30°С, можна сконденсувати СО2 у кількості 60т/г при тиску 1,5 МПа. Після цього його можна стиснути до тиску 15МПа у насосі, споживаючи при цьому сумарно близько 4МВт електроенергії. Питома витрата електроенергії складе 0,07кВтг/кг, що дозволить, у порівнянні з відомими установками, зменшити витрати електроенергії на зрідження та компримування СО2 у низькотемпературному насосі до високого тиску 15МПа на 40%. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601