Компресорно-насосна установка зрідження діоксиду вуглецю і подачі його з високим тиском на виробництво карбаміду

Компресорно-насосна установка зрідження діоксиду вуглецю і подачі його з високим тиском на виробництво карбаміду, що містить з'єднані між собою системою технологічних трубопроводів компресор, вихід якого з'єднаний з першим входом 3 38275 Відомі установки призначені для стискання газоподібного диоксиду вуглецю до 15МПа або зрідження його. Жодна з відомих установок не призначена для зрідження диоксиду вуглецю і подавання його з високим тиском на виробництво карбаміду. У зв’язку з цим, жодна з відомих установок не вирішує поставлену задачу, а тому не може бути обраною прототипом установки, що заявляється. В основу корисної моделі поставлено задачу створити установку, в якій шляхом нової схеми сполучення вузлів і елементів забезпечити ефективне поєднання процесів одержання рідкого диоксиду вуглецю й подавання його з необхідним тиском (15МПа) за допомогою низькотемпературного насоса в агрегат синтезу карбаміду. Поставлена задача вирішена в компресорнонасосній установці зрідження диоксиду вуглецю і подавання його з високим тиском на виробництво карбаміду, що містить сполучені між собою системою технологічних тр убопроводів компресор, вихід якого сполучений з першим входом рекупераційного теплообмінника, перший вихід якого сполучений з першим входом конденсатора, перший вихід якого сполучений зі входом сепаратора, перший вихід сепаратора через низькотемпературний насос сполучений з другим входом рекупераційного теплообмінника, другий вихід якого сполучений з магістраллю подавання газоподібного диоксиду вуглецю високого тиску для синтезу карбаміду, другий вхід конденсатора сполучений з виходом низькотемпературного насоса, вхід якого сполучений з першим виходом аміачної холодильної установки, другий вихід якої сполучений з водяним теплообмінником, вихід якого сполучений з магістраллю подавання рідкого аміаку на стискання його до тиску синтезу карбаміду, а другий вихід конденсатора також сполучений з магістраллю подавання рідкого аміаку на стискання його до тиску синтезу карбаміду. Заявлена установка - це компресорно-насосна установка принципово нового типу. В цій установці газоподібний СО2 стискається від 0,1МПа до відносно низького тиску (всього до 3,0МПа), потім конденсується при температурі нижче температури навколишнього середовища за рахунок холоду переохолодженого рідкого аміаку, який спочатку стиснутий до 1,5МПа перед подачею його після кінцевого стискання з тиском 15МПа до агрегату синтезу карбаміду. Сконденсований СO2 при тиску 3,0МПа подається низькотемпературним насосом під тиском 15МПа до агрегату синтезу карбаміду. Заявлена компресорно-насосна установка характеризується на тільки оптимальною побудовою її технологічної схеми, але також застосуванням, для зниження питомих енерговитрат, джерела холоду у вигляді 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 компресорі з 0,1МПа до 3,0МПа. Потім стиснутий до цього тиску диоксид вуглецю зріджується за рахунок холоду переохолодженого рідкого аміаку та подається низькотемпературним 4 насосом під тиском 15МПа до агрегату синтезу карбаміду. Схема компресорно-насосної установки зрідження диоксиду вуглецю й подавання його під високим тиском на виробництво карбаміду зображена на кресленні. Компресорно-насосна установка містить сполучені між собою системою технологічних трубопроводів компресор 1, рекупераційний теплообмінник 2, конденсатор 3, сепаратор 4, низькотемпературні насоси 5, 7, аміачну холодильну установу 8, водяний теплообмінник 9. На трубопроводі відведення інертів установлений вентиль 6. Перелічені елементи і вузли установки сполучені між собою за такою схемою. Вихід компресора 1 сполучений з першим входом рекупераційного теплообмінника 2, перший вихід якого сполучений з першим входом конденсатора 3. Перший вихід конденсатора 3 сполучений зі входом сепаратора 4. Перший вихід сепаратора 4 через низькотемпературний насос 5 сполучений з другим входом рекупераційного теплообмінника 2, другий вихід якого сполучений з магістраллю подавання газоподібного диоксиду вуглецю високого тиску для синтезу карбаміду. Другий вхід конденсатора 3 сполучений з виходом низькотемпературного насоса 7, вхід якого сполучений з першим виходом аміачної холодильної установки 8. Другий ви хід аміачної холодильної установки 8 сполучений зводяним теплообмінником 9, вихід якого сполучений з магістраллю подавання рідкого аміаку на стискання його до тиску синтезу карбаміду. Другий вихід конденсатора 3 також сполучений з магістраллю подавання рідкого аміаку на стискання його до тиску синтезу карбаміду. Робота установки організована у такий спосіб. Газоподібний диоксид вуглецю стискається у компресорі 1 до тиску 3,0МПа, охолоджується у рекупераційному теплообміннику 2, конденсується та переохолоджується відносно своєї рівноважної температури у конденсаторі 3 за рахунок холоду рідкого аміаку, стиснутого у низькотемпературному насосі 7. Після цього він поступає у сепаратор 4. Із сепаратора 4 невелика кількість пари СО2 та газів, що не конденсуються, викидаються у атмосферу через вентиль 6. Рідкий СО2, що відводиться з сепаратора, стискається у низькотемпературному насосі 5 до тиску 15МПа, потім газифікується у рекупераційному теплообміннику 2 за рахунок тепла компримування газоподібного СО2 у першому компресорі 1 і далі подається на виробництво карбаміду. Рідкий холодний аміак з температурою -30°С після стискання до 1,5МПа у насосі 7, який входить до складу аміачної холодильної установки 8, нагрівається у конденсаторі СО2 3 до температури 10°С. Рідкий теплий аміак з температурою 49°С, що поступає з конденсатора аміачної холодильної установки 8, охолоджується у водяному теплообміннику 9, після якого змішується з рідким холодним аміаком, який має температур у -10°С, і подається на стискання у аміачний насос високого 5 38275 тиску карбамідного виробництва (на кресленні не показаний). У такий спосіб здійснюється компримування газоподібного СО2 до тиску 3МПа, його конденсація за рахунок холоду рідкого аміаку, який при цьому нагрівається від -30°С до -10°С при тиску 1,5МПа та змішується далі з рідким теплим аміаком, який попередньо охолоджується від 49°С до 36°С при тому ж тиску 1,5МПа. У результаті температура змішування холодного і теплого рідкого аміаку становить 15...20°С. Рідкий аміак після змішування при температурі 15...20°С при тиску 1,5МПа подається у агрегат синтезу карбаміду, у якому остаточно стискається насосом до тиску 15МПа. Отриманий рідкий СО2 переохолоджується на кілька градусів відносно рівноважної температури конденсації за рахунок холоду аміаку для попередження кавітації у низькотемпературному насосі 5. Після цього рідкий СО2 стискається у низькотемпературному насосі 5 до тиску 15МПа та через рекуперативний теплообмінник 2 також подається у агрегат синтезу карбаміду. Запропонована схема компримування СО2 має наступні переваги. По-перше, газоподібний СО2 стискається тільки до 3МПа у компресорі (поршневому, гвинтовому Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 6 або відцентровому). По-друге, конденсація СО2 здійснюється за рахунок використання холоду переохолодженого рідкого аміаку, який подається на виробництво карбаміду, тобто без енерговитрат на виробництво холоду. По-третє, після конденсації СО2 з сепаратора видаляються у атмосферу гази, що не конденсуються (інерти). Це сприяє одержанню чистого СО2 без домішок та зниженню роботи стискання. По-четверте, подальше стискання рідкого СО2 здійснюється у насосі до тиску синтезу карбаміду. Робота стискання насоса менше більш ніж на порядок роботи стискання компресора від 3МПа до 15МПа. По-п’яте, знижуються на 50% витрати води на охолодження вуглекислотного компресора. Така компресорно-насосна установка, яка створюється на базі агрегатів синтезу аміаку та карбаміду, дає змогу при нагріванні холодного аміаку від -30°C до -10°С при тиску 1,5МПа у кількості 14т/г виробити 5,5т/г рідкого диоксиду вуглецю з тиском 15МПа, що відповідає 3000нм 3/г. Питомі витрати електроенергії на зрідження та компримування СO2 до тиску 15МПа складуть 0,103кВт·г/кг, що виявляється нижчим за витрати енергії у відомих установках на 24%. 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