Аммиачно-холодильная установка в производстве аммиака

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Сурус Леонид Иванович Тутов Владимир Леонидович Поляков Николай Васильевич Бушланов Александр Павлович Лакомкин Александр Андреевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(56) Справочник азотчика синтез аммиака. М. Химия, 1986. - С. 365, 482.688795, 1979.1774144 1, 1992.1629709 1, 1991.2217669 2, 2003.(57) Аммиачно-холодильная установка в производстве аммиака, содержащая компрессор,подключенный к линии газообразного аммиака, на которой последовательно установлены воздушный холодильник и дроссельно-сепарационный блок, подключенный к линии вывода продувочных газов низкого давления, к линии вывода жидкого аммиака и к линии 17947 1 2014.02.28 ввода газа из цикла синтеза аммиака, линия питательной воды, подключенная к утилизационным подогревателям и деаэратору, подключенному к линии греющего агента, отличающаяся тем, что после компрессора перед воздушным холодильником на линии газообразного аммиака установлен водяной холодильник и подключен к линии питательной воды после утилизационных подогревателей перед деаэратором. Изобретение относится к установкам химической технологии и может применяться для осуществления утилизационных теплообменных процессов в производстве минеральных удобрений, например в производстве аммиака при осуществлении процессов получения жидкого аммиака в аммиачно-холодильных установках. Прототипом изобретения выбрана аммиачно-холодильная установка в производстве аммиака, содержащая компрессор, подключенный к линии газообразного аммиака, на которой последовательно установлены воздушный холодильник и дроссельно-сепарационный блок, подключенный к линии вывода продувочных газов низкого давления, к линии вывода жидкого аммиака и к линии ввода газа из цикла синтеза аммиака, линия питательной воды, подключенная к утилизационным подогревателям и деаэратору, подключенному к линии греющего агента. Основным недостатком известной установки является снижение ее производительности, особенно в летнее время работы, из-за повыщения температуры окружающей среды,вызывающее снижение производительности воздушного холодильника Это вызывает повышение температуры газообразного аммиака на входе в дроссельно-сепарационный блок и, как следствие, снижение количества выдаваемого жидкого продукционного аммиака из установки. При этом из-за возврата значительного количества газообразного аммиака из дроссельно-сепарационного блока компрессор работает в режиме предельной нагрузки,что характеризуется высоким потреблением пара турбиной компрессора, что снижает экономичность установки. Также повышенное энергопотребление имеет место в деаэраторе из-за подачи в деаэратор питательной воды существенно ниже рабочей температуры при регламентированной работе утилизационных подогревателей, что компенсируется повышением расхода греющего агента, что снижает экономичность установки. Таким образом, недостатками известной установки являются снижение ее производительности в летнее время работы, а также недостаточная экономичность. Задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение производительности и экономичности установки за счет утилизации тепла газообразного аммиака. Поставленная задача решается в аммиачно-холодильной установке в производстве аммиака, содержащей компрессор, подключенный к линии газообразного аммиака, на которой последовательно установлены воздушный холодильник и дроссельно-сепарационный блок, подключенный к линии вывода продувочных газов низкого давления, к линии вывода жидкого аммиака и к линии ввода газа из цикла синтеза аммиака, линия питательной воды, подключенная к утилизационным подогревателям и деаэратору, подключенному к линии греющего агента, в которой, согласно изобретению, после компрессора перед воздушным холодильником установлен водяной холодильник и подключен к линии питательной воды после утилизационных подогревателей перед деаэратором. Существенность отличий изобретения заключается в следующем. После компрессора перед воздушным холодильником установлен водяной холодильник. Такое решение обеспечивает стабильный дополнительный отвод тепла и позволяет разгрузить воздушный холодильник (особенно в зимнее время работы), а также стабилизировать температуру газообразного аммиака перед дроссельно-сепарационным блоком на нижнем значении, что повышает производительность установки (выдача жидкого продукционного аммиака), особенно в летнее время работы. Увеличение выдачи жидкого ам 2 17947 1 2014.02.28 миака снижает количество возвращаемого газообразного аммиака из дроссельно-сепарационного блока по линии циркуляции. Это вызывает разгрузку компрессора и снижение потребления пара его турбиной, что повышает экономичность установки. Водяной холодильник подключен к линии питательной воды после утилизационных подогревателей перед деаэратором. Такое решение обеспечивает повышение температуры питательной воды на входе в деаэратор за счет утилизации тепла газообразного аммиака,что снижает необходимый расход греющего агента в деаэратор и повышает экономичность установки. Сущность изобретения поясняется фигурой (схема установки). Аммиачно-холодильная установка в производстве аммиака содержит компрессор 1 с турбиной 2, подключенной к линии 3 водяного пара, например, давлением 4 МПа, используемого для привода. Компрессор 1 подключен к линии 4 газообразного аммиака, на которой последовательно установлены водяной холодильник 5, воздушный холодильник 6 и дроссельно-сепарационный блок 7. Дроссельно-сепарационный блок 7 подключен к линии 8 вывода продувочных газов низкого давления, к линии 9 вывода жидкого аммиака и к линии 10 ввода газа из цикла синтеза аммиака. Линия 11 питательной воды подключена последовательно к утилизационным подогревателям 12, водяному холодильнику 6 и деаэратору 13. Деаэратор 13 подключен к линии 14 греющего агента, в качестве которого используется водяной пар, например давлением 0,4 МПа. Аммиачно-холодильная установка в производстве аммиака работает следующим образом. В компрессор 1 поступает газообразный аммиак по линии 4 циркуляции газообразного аммиака, сжимается в нем за счет турбины 2, приводимой в работу водяным паром,подводимым по линии 3, и при этом нагревается. Нагретый газообразный аммиак из компрессора 1 поступает по линии 4 в водяной холодильник 5, где существенно охлаждается питательной водой. Далее частично охлажденный газообразный аммиак поступает в воздушный холодильник 6, где охлаждается за счет принудительного движения воздуха при температуре окружающей среды. Охлажденный газообразный аммиак поступает по линии 4 в дроссельно-сепарационный блок 7, куда также подается по линии 10 газ из цикла синтеза аммиака, содержащий целевой компонент - аммиак. В дроссельно-сепарационном блоке 7 происходит снижение давления газов (дросселирование), сопровождаемое понижением температуры (т.н. дроссель-эффект). Это обуславливает частичную конденсацию аммиака, определяемую условиями термодинамического парожидкостного равновесия (температура, давление и состав). Жидкий аммиак в виде продукта по линии 9 выводится из установки. Продувочные газы низкого давления, содержащие в основном водород, азот и метан, выводятся из установки по линии 8. Несконденсировавшийся газообразный аммиак из дроссельно-сепарационного блока 7 поступает по линии 4 в компрессор 1 и цикл повторяется. Питательная вода для паровых котлов, вырабатывающих энерготехнологический пар, по линии 11 проходит утилизационные подогреватели 12, где нагревается за счет тепла технологических потоков различных стадий производства и поступает в водяной холодильник 6, где дополнительно нагревается за счет тепла газообразного аммиака и после этого поступает в деаэратор 13. Для нагрева питательной воды и осуществления процесса удаления из нее кислорода в деаэратор 13 подается греющий агент в виде острого водяного пара. Обескислороженная питательная вода выводится из нижней зоны деаэратора 13. За счет установки водяного холодильника 5, работающего на питательной воде, обеспечена стабильная низкая температура газообразного аммиака перед дроссельносепарационным блоком 7 независимо от времени года, что повышает производительность установки - выдачи жидкого продукционного аммиака, особенно в летнее время работы. Это снижает количество возвращаемого в компрессор 1 газообразного аммиака из дроссельно-сепарационного блока 7 по линии циркуляции 4, что вызывает разгрузку компрессора 1 и снижение потребления пара по линии 3 в турбину 2, что повышает экономичность установки. 3 17947 1 2014.02.28 За счет подключения водяного холодильника 5 к линии 11 питательной воды после утилизационных подогревателей 12 перед деаэратором 13 обеспечивается повышение температуры питательной воды на входе в деаэратор 13 за счет утилизации тепла газообразного аммиака в водяном холодильнике 6, что снижает необходимый расход греющего агента в деаэратор 13 и повышает экономичность установки. Использование изобретения обеспечивает снижение потребления топливного газа на 1 м 3 на 1 т продукционного аммиака (или эквивалентное снижение потребления тепла на 0,016 Гкал на 1 т продукционного аммиака) за счет утилизации тепла газообразного аммиака и увеличение выпуска продукции на 1,3 . Источник информации 1. Синтез аммиака Справочник азотчика. - М. Химия, 1986. - С. 365, 482. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4