Компресорно-насосна установка для забезпечення діоксидом вуглецю високого тиску процесу виробництва карбаміду

Компресорно-насосна установка для забезпечення діоксидом вуглецю високого тиску процесу виробництва карбаміду, що містить з'єднані між собою системою технологічних трубопроводів перший рекупераційний теплообмінник, перший вихід якого з'єднаний з входом сепаратора, вихід якого з'єднаний з входом відцентрового компресора, вихід якого з'єднаний з першим входом парогенератора, перший вихід парогенератора з'єднаний з першим входом другого рекупераційного теплообмінника, перший вихід якого з'єднаний з входом сепаратора, а другий вихід - з трубопроводом подання газоподібного діоксиду вуглецю високого тиску на синтез карбаміду, ви хід сепаратора з'єднаний з першим входом блока осушення, вихід U 2 38272 1 3 38272 4 стискається у багатоступінчатих компресорах до раційного теплообмінника, другий вихід конденсатиску 6,0-7,0МПа, можна отримувати рідкий диоктора-випарника сполучений з другим входом абсид вуглецю з температурою навколишнього сесорбційної водоаміачної холодильної машини, редовища або більш низкою температурою, знаперший вхід якої сполучений з другим виходом чення якої визначається тиском в ізотермічній парогенератора, другий вхід якого через насос ємності для збирання та зберігання низькотемпесполучений з першим входом абсорбційної водоратурного диоксиду вуглецю. Як правило, такий аміачної холодильної машини, другий вихід якої тиск складає 1,6-1,8МПа. сполучений через аміачний циркуляційний насос з Недоліками цих установок є: другим входом конденсатора-випарника, окрім - отримання рідкого диоксиду вуглецю з темтого, абсорбційна водоаміачна холодильна машипературою навколишнього середовища і тиском на сполучена з магістраллю подання охолоджую6,0-7,0МПа, котрий є нижчим за тиск 15МПа, необчої води. хідний для виробництва карбаміду; Заявлена установка є принципово нового типу, - отримання низькотемпературного рідкого див якій газоподібний СО2 стискається в компресорі оксиду вуглецю з тиском 1,6-1,8МПа, котрий є сутвід 0,1МПа до відносно невисокого тиску (всього тєво нижчим за тиск 15МПа, необхідний для виродо 3,0МПа), потім охолоджується за рахунок холобництва карбаміду. ду газифікації стиснутого до 15МПа рідкого диокВказані установки не забезпечують зрідження сиду вуглецю, котрий перед цим конденсується газоподібного диоксиду вуглецю при тиску 3МПа тепловикористовуючою абсорбційною водоаміачта подання його в рідкому стані при 15 МПа на ною холодильною машиною, яка використовує для виробництво карбаміду. виробництва холоду теплоту компримування СО2 У зв'язку з цим, жодна з відомих установок не у відцентровому компресорі. Заявлена компресорможе бути прототипом через те, що вони не виріно-насосна установка характеризується на тільки шують поставлену задачу. оптимальною побудовою її технологічної схеми, В основу корисної моделі поставлено задачу але також застосуванням, для зниження питомих розробити компресорно-насосну установку для енерговитрат, внутрішніх джерел холоду і тепла у забезпечення диоксидом вуглецю високого тиску вигляді потоку холодного диоксиду вуглецю, стиспроцесу виробництва карбаміду, в якій шляхом нутого до 1,5МПа, а також високотемпературної нового схемного рішення сполучення вузлів та частини стиснутого у відцентровому компресорі елементів установки забезпечити ефективне погазоподібного СО2. єднання процесів одержання рідкого диоксиду Таким чином, у заявленій компресорновуглецю й подання його з необхідним тиском (15 насосній установці стискання газоподібного СО2 МПа) за допомогою низькотемпературного насоса відбувається у відцентровому компресорі з 0,1МПа в агрегат синтезу карбаміду. до 3,0МПа, а не до 15МПа, як у відомих установПоставлена задача вирішена в компресорноках. Потім стиснутий до цього тиску (3,0МПа) дионасосній установці для забезпечення диоксидом ксид вуглецю зріджується та переохолоджується вуглецю високого тиску процесу виробництва карза рахунок холоду киплячого аміаку, що поступає баміду, що містить сполучені між собою системою до конденсатора-випарника з абсорбційної водотехнологічних тр убопроводів перший рекупераційаміачної холодильної машини. Після цього рідкий ний теплообмінник, перший вихід якого сполучедиоксид вуглецю подається низькотемпературним ний зі входом сепаратора, вихід якого сполучений насосом під тиском 15МПа у агрегат синтезу карзі входом відцентрового компресора, вихід якого баміду. сполучений з першим входом парогенератора, Схема установки для забезпечення диоксидом перший вихід парогенератора сполучений з первуглецю високого тиску процесу виробництва каршим входом другого рекупераційного теплообмінбаміду зображена на кресленні. ника, перший вихід якого сполучений зі входом Установка містить перший рекупераційний тесепаратора, а другий вихід - з тр убопроводом для плообмінник 1, сепаратор 2, відцентровий компреподання газоподібного диоксиду вуглецю високого сор 3, парогенератор 4, водяний насос 5, абсорбтиску на синтез карбаміду, вихід сепаратора споційну водоаміачну холодильну машину 6, др угий лучений з першим входом блока осушки, вихід рекупераційний теплообмінник 7, сепаратор 8, якого сполучений з першим входом третього рекублок осушки 9, третій рекупераційний теплообмінпераційного теплообмінника, перший вихід якого ник 10, конденсатор-випарнику 11, аміачний цирсполучений зі входом електропідігрівача, вихід куляційний насос 12, накопичувальну ємність 13, якого сполучений з другим входом блока осушки, електропідігрівач 15 і насос 16. другий вихід третього рекупераційного теплообНа технологічному трубопроводі, що сполучає мінника сполучений з першим входом конденсатонакопичувальну ємність 13 і третій рекупераційний ра-випарника, перший вихід якого сполучений з теплообмінник 10, установлений дросельний веннакопичувальною ємністю, перший вихід накопитиль 14. чувальної ємності сполучений через дросельний Вказані елементи і вузли установки сполучені вентиль з другим входом третього рекупераційноміж собою за такою схемою. го теплообмінника, а другий вихід накопичувальної Перший вихід рекупераційного теплообмінника ємності сполучений через насос з третім входом 1 сполучений зі входом сепаратора 2, вихід якого третього рекупераційного теплообмінника, третій сполучений зі входом відцентрового компресора 3, вихід якого сполучений з другим входом першого вихід якого сполучений з першим входом парогерекупераційного теплообмінника, другий ви хід нератора 4. Перший вихід парогенератора 4 споякого сполучений з другим входом другого рекупелучений з першим входом другого рекупераційного 5 38272 6 теплообмінника 7, перший вихід якого сполучений рахунок холоду киплячого аміаку у конденсаторізі входом сепаратора 8, а другий вихід - з тр убовипарнику 11, в який аміак подається з абсорбційпроводом подання газоподібного диоксиду вугленої водоаміачної холодильної машини 6 аміачним цю високого тиску на синтезу карбаміду. Вихід циркуляційним насосом 12. Після цього СО2 у висепаратора 8 сполучений з першим входом блока гляді переохолодженої низькотемпературної рідиосушки 9, вихід якого сполучений з першим вхони поступає у накопичувальну ємність 13. Пара дом третього рекупераційного теплообмінника 10. СО2 та гази з накопичувальної ємності 13, що не Перший вихід третього рекупераційного теплообконденсуються, використовуються для виконання мінника 10 сполучений з входом електропідігрівапроцесів регенерації та охолодження адсорберів ча 15, вихід якого сполучений з другим входом блока осушки 9, що перемикаються. При цьому блока осушки 9. Другий вихід третього рекуперавони дроселюються до тиску 0,6МПа через венційного теплообмінника 10 сполучений з першим тиль 14 та послідовно проходять третій рекуперавходом конденсатора-випарника 11, перший вихід ційний теплообмінник 10 та електропідігрівач 15, якого сполучений з накопичувальною ємністю 13. котрий у режимі регенерації адсорбера блока осуПерший вихід накопичувальної ємності 13 через шки 9 вмикається, а у режимі охолодження вимидросельний вентиль 14 сполучений з другим вхокається. Після блоку осушки 9 пара СО2 та гази з дом третього рекупераційного теплообмінника 10, накопичувальної ємності 13, що не конденсуються, а другий вихід накопичувальної ємності 13 сполувикидаються у атмосферу. Рідкий низькотемперачений через насос 16 з третім входом третього турний диоксид вуглецю з накопичувальної ємносрекупераційного теплообмінника 10. Третій вихід ті 13 компримується насосом 16 до тиску 15МПа третього рекупераційного теплообмінника 10 спота, пройшовши послідовно три рекупераційних лучений з другим ви ходом першого рекупераційнотеплообмінника 10, 7 та 1, в останньому з них гаго теплообмінника 1, другий ви хід якого сполучезифікується та подається у колону синтезу карбаний з другим входом другого рекупераційного міду. теплообмінника 7. Другий ви хід конденсатораКомпресорно-насосна вуглекислотна установвипарника 11 сполучений з другим входом абсорка для забезпечення диоксидом вуглецю високого бційної водоаміачної холодильної машини 6, пертиску процесу виробництва карбаміду по запропоший вхід якої сполучений з другим виходом паронованій схемі має нижчі питомі енерговитрати на генератора 4. Другий вхід парогенератора 4 через виробництво диоксиду вуглецю високого тиску насос 5 сполучений з першим входом абсорбційпорівняно з відомими установками, а також харакної водоаміачної холодильної машини 6, другий теризується високою надійністю. Наприклад, при вихід якої сполучений через аміачний циркуляційкомпримуванні диоксиду вуглецю у кількості ний насос 12 з другим входом конденсатора28800нм 3/г у турбокомпресорі до 15МПа, як це випарника 11. Окрім того, абсорбційна водоаміачздійснюється у відомих установках, електроенерна холодильна машина 6 сполучена з магістраллю гія, що споживається компресором, складає подання охолоджуючої води. 7,2МВт. Питомі витрати у відомих установках на Принцип роботи установки полягає у наступкомпримування СО2 до тиску 15МПа доходять до ному. Газоподібний диоксид вуглецю подається 0,136кВт·г/кг. У компресорно-насосній вуглекислопри температурі 45°С в перший рекупераційний тній установці, що пропонується, сумарні витрати теплообмінник 1, в якому він охолоджується до електроенергії на компримування СО2 у кількості 24°С. Там із нього конденсується волога, яка відо28800нм 3/г у турбокомпресорі до 3МПа, його осушкремлюється у сепараторі 2. Після цього він компку і конденсацію у випарнику абсорбційної водоримується у відцентровому компресорі 3 до тиску аміачної холодильної машини та наступне його 3МПа та поступає з температурою 190-200°С у стискання у насосі до 15МПа, після чого він нагріпарогенератор 4, в якому охолоджується до 140вається і газифікується в рекуперативних тепло150°С, витрачаючи тепло на виробництво пари з обмінниках та подається в колону синтезу карбатемпературою 120-130°С. Пара подається у тепміду, складає 5,5МВт, з яких 5,35МВт припадає на ловикористовуючу абсорбційну водоаміачну холотурбокомпресор та 0,15МВт - на привод насосу та дильну машину 6. Конденсат з холодильної машизабезпечення роботи абсорбційної водоаміачної ни повертається у парогенератор 4 водяним холодильної машини. Питомі витрати електроененасосом 5. ргії на виробництво СО2 з тиском 15МПа будуть Газоподібний СО2 потім охолоджується у друдорівнювати 0,104кВт·г/кг. Таким чином, економія гому рекупераційному теплообміннику 7 до 35°С. електроенергії на виробництво такої ж самої кільКонденсована волога відокремлюється у сепаракості СО2 з тиском 15МПа складе близько 24% або торі 8. Після цього газоподібний диоксид вуглецю 1,7МВт. За умов роботи установки у безперервноосушується у блоці осушки 9 та охолоджується у му режимі можна зекономити до 13,6ГВт·г електтретьому рекупераційному теплообміннику 10. роенергії за рік. Потім він конденсується та переохолоджується за 7 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 38272 8 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