Установка тепло-массообменных процессов в производстве карбамида

(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Агеев Вячеслав Васильевич Бразговка Анатолий Иванович Ильяшенко Анатолий Павлович Новик Николай Александрович Лакомкин Александр Андреевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(57) Установка тепло-массообменных процессов в производстве карбамида, включающая выпарной аппарат раствора карбамида, соединенный с сепаратором и далее через конденсатор с инжектором, абсорбер с линиями ввода/вывода газа, линиями ввода/вывода орошения, подключенными к циркуляционному контуру, содержащему сборник, насос и холодильник, отличающаяся тем, что инжектор установлен в линии ввода орошения в абсорбер.(56) 1. Промышленный технологический регламент производства карбамида второй очереди ОАО Гродно Азот. (Действует с изменениями 1-4). Утвержден 02.08.1994. С. 14-17 (прототип). 1579 Установка относится к процессам и аппаратам для осуществления тепло-массообменных процессов и может применяться в производстве минеральных удобрений, в частности - для проведения процессов выпарки и абсорбции в производстве карбамида. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является установка тепло-массообменных процессов в производстве карбамида 1, включающая выпарной аппарат раствора карбамида, соединенный с сепаратором и далее через конденсатор с инжектором, абсорбер с линиями ввода/вывода газа, линиями ввода/вывода орошения, подключенными к циркуляционному контуру, содержащему сборник, насос и холодильник. Основными недостатками известной установки являются высокое энергопотребление для обеспечения вакуума на стадии выпарки и большое количество сточных вод, требующих обезвреживания. Указанные недостатки обусловлены наличием в установке инжектора, подключенного к сепаратору выпарки. Высокое энергопотребление обусловлено тем, что в инжекторе для создания вакуума используется острый водяной пар высокого потенциала (12 ати), который в дальнейшем конденсируется, затрачивая на этот процесс оборотную воду. Большое количество сточных вод образуется за счет того, что в конденсате острого водяного пара содержится карбамид, который переходит в инжектируемый пар из раствора карбамида по условиям парожидкостного равновесия в системе выпарки. Задача, на решение которой направлена полезная модель - снижение энергопотребления в производстве карбамида. Поставленная задача решается в установке тепло-массообменных процессов, включающей выпарной аппарат раствора карбамида, соединенный с сепаратором и далее через конденсатор с инжектором, абсорбер с линиями ввода/вывода газа, линиями ввода/вывода орошения, подключенными к циркуляционному контуру, содержащему сборник, насос и холодильник, в которой, согласно полезной модели, инжектор установлен в линии ввода орошения в абсорбер. Существенность отличий полезной модели состоит в том, что изменение места установки инжектора (т.е. в системе абсорбции вместо системы выпарки) решает комплекс проблем, присущих известной установке снижается энергопотребление производства карбамида за счет отключения потребления высоко потенциального пара и исключения образования сточных вод на стадии выпарки. Достижение этих технологических эффектов обеспечивается благодаря использованию в полезной модели внутреннего ресурса технологической системы энергии входного потока орошения в абсорбер (циркуляционный поток раствора аммиачной воды и карбамида). В полезной модели этот поток используется в качестве источника вакуума системы выпарки. В известной установке для этой цели используется острый высокопотенциальный водяной пар. Сущность полезной модели поясняется схемой установки. Установка содержит абсорбер 1, выполненный в виде насадочного или тарельчатого аппарата, выпарной аппарат 2, сепаратор 3, инжектор 4, холодильник 5, конденсатор 6,сборник 7 и насос 8. В кубовой зоне абсорбер 1 подключен к линиям ввода газа 9 и вывода орошения 10. Линия 10 выведена в сборник 7. Для вывода раствора из сборника 7 за пределы установки используется линия 11. Подпитка сборника 7 свежим растворителем (водой) осуществляется по линии 12. Вывод раствора из сборника 7 на циркуляцию осуществляется по линии 13 к насосу 8, от него по линии 14 через межтрубное пространство холодильника 5 к инжектору 4 и от него по линии 15 к оросителю 16 абсорбера. В верхней зоне абсорбера размещена линия 17 вывода газа. Выпарной аппарат 2 включает линию 18 подвода раствора в трубное пространство и линию 19 - вывода парогазовой смеси в сепаратор 3. Сепаратор 3 подключен в кубовой зоне к линии вывода раствора 20. В верхней зоне сепаратор подключен посредством линии 21 к межтрубному пространству конденсатора 6, а от него посредством линии 22 - к инжектору 4. В трубное пространство холодильника 5 и конденсатора 6 подается оборотная/захоложенная вода. 2 1579 Установка работает следующим образом. Газ, содержащий преимущественно аммиак и диоксид углерода, поступает в абсорбер 1 по линии ввода газа 9, проходит через массообменную зону в виде слоя насадки. На поверхности насадки происходит взаимодействие газовой и жидкой фаз в противоточном режиме, в результате чего имеет место переход растворимых компонентов из газа в жидкость с образованиемводного раствора, содержащего аммиак, диоксид углерода и карбамид. Очищенный газ выходит из абсорбера в верхней зоне по линии 17 на следующую технологическую стадию. Жидкость после прохождения массообменной насадки стекает в кубовую зону абсорбера 1 и по линии 10 выводится из него в сборник 7. Для поддержания невысокой постоянной концентрации раствора в сборнике 7 осуществляют непрерывный вывод раствора по линии 11 и ввод растворителя (воды) по линии 12. Циркулирующий раствор из сборника 7 по линии 13 поступает на насос 8 и от него по линии 14 поступает в межтрубное пространство холодильника 5, где происходит охлаждение раствора за счет холода оборотной воды из трубного пространства холодильника 5. Охлажденный раствор из холодильника 5 поступает в рабочее сопло инжектора 4 и засасывает парогазовую смесь из системы выпарки, создавая в ней разрежение (вакуум). Контактное высоко интенсивное взаимодействие раствора и парогазовой смеси в инжекторе 4 обеспечивает поглощение смеси раствором. Раствор из инжектора 4 по линии 15 поступает в ороситель 16. Из оросителя 16 раствор равномерно распределяется по поперечному сечению массообменной насадки. В системе выпарки раствор карбамида по линии 18 поступает в трубное пространство выпарного аппарата 2,обогреваемого водяным паром, выходит из него в виде парогазожидкостной смеси и по линии 19 поступает в сепаратор 3, где происходит отделение газа от жидкости в поле действия инерционных или центробежных сил. Парогазовая смесь выходит из сепаратора 3 и по линии 21 подается в межтрубное пространство конденсатора 6, где происходит конденсация основного количества пара. Несконденсированная парогазовая смесь по линии 22 поступает в инжектор 4 за счет разрежения, создаваемого высоко скоростным потоком жидкости. Часть упаренного раствора из сепаратора 3 выводится по линии 20 на следующую технологическую стадию, остальная часть раствора подается в линию 18 на циркуляцию. Использование энергии потока циркуляционного раствора стадии абсорбции применительно к стадии выпарки карбамида обеспечивает новые технологические эффекты на стадии выпарки исключает использование высоко потенциального пара для создания вакуума, а также предотвращает образование сточных вод, что обеспечивает решение задачи снижения энергопотребления производства карбамида. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.