Абсорбционно-холодильная установка производства аммиака

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Огурцов Николай Константинович Ярмоловский Сергей Геннадьевич Семидоцкий Владимир Иванович Пугач Федор Владимирович Лакомкин Александр Андреевич Сурус Леонид Иванович Олехнович Сергей Николаевич Свентицкий Сергей Иванович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(57) Абсорбционно-холодильная установка производства аммиака, содержащая генераторректификатор, подключенный в нижней части к линии слабого водноаммиачного раствора, а в верхней части к линиям газообразного аммиака и крепкого водноаммиачного раствора, на линии слабого водноаммиачного раствора последовательно установлены рекуператор и абсорбер, на линии крепкого водноаммиачного раствора, подключенной также к нижней зоне абсорбера, последовательно установлены сборник, насос и рекуператор, на линии газообразного аммиака последовательно установлены дефлегматор, конденсатор и сборник жидкого аммиака, линию выдачи жидкого аммиака из изотермического 17980 1 2014.02.28 хранилища, линию охлаждающей воды, подключенную к абсорберу, отличающаяся тем,что на линии слабого водноаммиачного раствора перед абсорбером установлен холодильник, подключенный к линии выдачи жидкого аммиака из изотермического хранилища,при этом холодильник снабжен байпасной линией, на которой установлена запорнорегулирующая арматура. Изобретение относится к установкам химической технологии и может применяться для осуществления утилизационных теплообменных процессов в химической и нефтехимической промышленности, например, в производстве аммиака при осуществлении процессов получения аммиака в абсорбционно-холодильной установке и выдачи жидкого аммиака потребителям из изотермического хранилища. Известна установка переработки жидкого аммиака, содержащая линию жидкого аммиака, на которой установлен подогреватель, подключенный к линии греющего теплоносителя 1. Недостатком известной установки являются повышенные энергетические затраты,обусловленные необходимостью подогрева входного сырья (т.е. жидкого аммиака), что снижает экономичность установки. Известна абсорбционно-холодильная установка производства аммиака, содержащая генератор-ректификатор подключенный в нижней части к линии слабого водноаммиачного раствора, а в верхней части к линиям газообразного аммиака и крепкого водноаммиачного раствора, на линии слабого водноаммиачного раствора последовательно установлены рекуператор и абсорбер, на линии крепкого водноаммиачного раствора, подключенной также к нижней зоне абсорбера, последовательно установлены сборник, насос и рекуператор, на линии газообразного аммиака последовательно установлены дефлегматор, конденсатор и сборник жидкого аммиака, хранилища, линию охлаждающей воды,подключенную к абсорберу 2. Недостатком известной установки является снижение производительности установки,особенно, в теплое время года, что обусловлено следующим. Так как в абсорбере в качестве охлаждающей воды используется оборотная вода, то в теплое время работы происходит интенсивное зарастание поверхности теплопередачи отложениями в виде солей жесткости. Это снижает эффективность теплоотдачи со стороны охлаждающей воды за счет появления теплового сопротивления и вызывает необходимость существенного увеличения расхода охлаждающей воды для обеспечения заданной тепловой нагрузки. Так,конструктивные параметры установки являются неизменяемыми, а режимные параметры имеют ограничения (например, по расходу охлаждающей воды), то по мере увеличения слоя отложений происходит снижение производительности абсорбера и, как следствие, снижение производительности абсорбционно-холодильной установки и всего производства аммиака в целом. Прототипом изобретения выбрана абсорбционно-холодильная установка производства аммиака, содержащая генератор-ректификатор, подключенный в нижней части к линии слабого водноаммиачного раствора, а в верхней части к линиям газообразного аммиака и крепкого водноаммиачного раствора, на линии слабого водно-аммиачного раствора последовательно установлены рекуператор и абсорбер, на линии крепкого водноаммиачного раствора, подключенной также к нижней зоне абсорбера, последовательно установлены сборник, насос и рекуператор, на линии газообразного аммиака последовательно установлены дефлегматор, конденсатор и сборник жидкого аммиака, линию выдачи жидкого аммиака из изотермического хранилища, линию охлаждающей воды, подключенную к абсорберу 3. 17980 1 2014.02.28 Основным недостатком известной установки является высокое энергопотребление и снижение производительности установки, особенно в теплое время года, что обусловлено следующим. Так как в абсорбере в качестве охлаждающей воды используется оборотная вода, то в теплое время работы происходит интенсивное зарастание поверхности теплопередачи отложениями в виде солей жесткости. Это снижает эффективность теплоотдачи со стороны охлаждающей воды за счет появления теплового сопротивления и вызывает необходимость существенного увеличения расхода охлаждающей воды для обеспечения заданной тепловой нагрузки. Так, конструктивные параметры установки являются неизменяемыми, а режимные параметры имеют ограничения (например, по расходу охлаждающей воды), то по мере увеличения слоя отложений происходит снижение производительности абсорбера и, как следствие, снижение производительности абсорбционнохолодильной установки и всего производства аммиака в целом. При этом в известной установке по линии выдачи жидкого аммиака потребителям из изотермического хранилища выдается поток жидкого аммиака с низкой температурой(ниже 0 С), который в дальнейшем подогревают греющим паром давлением более 6 атм для использования в технологическом процессе (например, перед синтезом карбамида). Это увеличивает энергетические затраты и снижает экономичность установки. Задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение экономичности установки за счет снижения энергопотребления, а также стабилизация производительности установки, особенно в теплое время года. Поставленная задача решается в абсорбционно-холодильной установке производства аммиака, содержащей генератор-ректификатор подключенный в нижней части к линии слабого водноаммиачного раствора, а в верхней части к линиям газообразного аммиака и крепкого водноаммиачного раствора, на линии слабого водно-аммиачного раствора последовательно установлены рекуператор и абсорбер, на линии крепкого водноаммиачного раствора, подключенной также к нижней зоне абсорбера, последовательно установлены сборник, насос и рекуператор, на линии газообразного аммиака последовательно установлены дефлегматор, конденсатор и сборник жидкого аммиака, линию выдачи жидкого аммиака из изотермического хранилища, хранилища, линию охлаждающей воды,подключенную к абсорберу, в которой, согласно изобретению, на линии слабого водноаммиачного раствора перед абсорбером установлен холодильник, подключенный к линии выдачи жидкого аммиака из изотермического хранилища, при этом холодильник снабжен байпасной линией, на которой установлена запорно-регулирующая арматура. Существенность отличий изобретения заключается в следующем. На линии слабого водноаммиачного раствора перед абсорбером установлен холодильник. Такое решение обеспечивает дополнительное охлаждение раствора. Это снижает расход охлаждающей воды в установке, что повышает ее экономичность. Также это решение увеличивает температурный напор в абсорбере и снижает в нем температуру выхода охлаждающей (оборотной) воды, что снижает интенсивность образования отложений солей жесткости и позволяет обеспечивать (стабилизировать) заданную тепловую нагрузку установки (и ее производительность) в теплое время года. Холодильник подключен к линии выдачи жидкого аммиака из изотермического хранилища. Такое решение обеспечивает снижение энергопотребления, т.к. исключаются затраты на подогрев жидкого аммиака, что повышает экономичность установки. Холодильник снабжен байпасной линией, на которой установлена запорнорегулирующая арматура. Такое решение обеспечивает работоспособность изобретения,т.к. позволяет обеспечивать требуемую температуру жидкого аммиака, направляемого потребителям, путем перепуска части раствора (или аммиака) мимо холодильника. Сущность изобретения поясняется фигурами. На фиг. 1 показана установка с байпасной линией на жидком аммиаке, на фиг. 2 показана установка с байпасной линией на слабом водноаммиачном растворе. 3 17980 1 2014.02.28 Абсорбционно-холодильная установка производства аммиака содержит генераторректификатор 1, обогреваемый греющим теплоносителем, подключенный в нижней части к линии 2 слабого водноаммиачного раствора, а в верхней части к линии 3 газообразного аммиака и линии 4 крепкого водноаммиачного раствора. На линии 2 последовательно установлены рекуператор 5, холодильник 6 и абсорбер 7, подключенный к линии охлаждающей воды 8 для отвода реакционного тепла в теплообменнике 9. В качестве охлаждающей воды используется вода оборотного водоснабжения предприятия. На линии 3 последовательно установлены дефлегматор 10, конденсатор 11 и сборник жидкого аммиака 12. На линии 4, подключенной также к нижней зоне абсорбера 7, последовательно установлены сборник 13, насос 14, дефлегматор 10 и рекуператор 5. Линия 15 выдачи жидкого аммиака из изотермического хранилища 16 подключена к холодильнику 6. Линия 2 или линия 15, подключенные к холодильнику 6, содержат байпасную линию 17, на которой установлена запорно-регулирующая арматура 18, входящая в контур 19 регулирования температуры жидкого аммиака, выдаваемого потребителям. Абсорбционно-холодильная установка производства аммиака работает следующим образом. Крепкий водноаммиачный раствор из абсорбера 6 стекает по линии 4 в сборник 13 и насосом 14 подается в дефлегматор 10 и затем в рекуператор 5, где последовательно нагревается и поступает в генератор-ректификатор 1, где происходит термическое выделение аммиака из крепкого водноаммиачного раствора за счет тепла греющего теплоносителя (на схеме не указан) и образование слабого водноаммиачного раствора. Из верхней части генератора-ректификатора 1 поток паров воды и преимущественно аммиака по линии 3 выводится из него и поступает в дефлегматор 3 где происходит конденсация паров воды и их гравитационное сток обратно в генератор-ректификатор 1 по линии 3. Из дефлегматора 10 поток паров аммиака поступает в конденсатор 11, где происходит их перевод в жидкую фазу, которая стекает в сборник жидкого аммиака и используется затем в технологическом процессе производства аммиака. В нижней части генератораректификатора 1 накапливается слабый водноаммиачный раствор и выводится из него по линии 2, проходит через рекуператор 5, где охлаждается, нагревая крепкий водноаммиачный раствор, направляемый в генератор-ректификатор 1. Затем слабый водноаммиачный раствор поступает по линии 2 в холодильник 6, где происходит его более глубокое охлаждение, нагревая при этом поток жидкого аммиака, поступающий в холодильник 6 по линии 15, до требуемой температуры. Необходимая температура нагрева жидкого аммиака обеспечивается контуром 19 путем пропускания необходимого количества аммиака или слабого водноаммиачного раствора мимо холодильника 6 по байпасной линии 17. Необходимое количество аммиака или слабого водноаммиачного раствора в байпасную линию 17 обеспечивается запорно-регулирующей арматурой 18 в автоматическом или ручном режиме. Нагрев жидкого аммиака до заданной температуры исключает дополнительные затраты тепла при выдаче жидкого аммиака потребителям, что повышает экономичность установки. Охлажденный водноаммиачный раствор поступает в абсорбер 7, где поглощает газообразный аммиак (на фигурахе не показан) и превращается в крепкий водноаммиачный раствор. Отвод тепла абсорбции осуществляется в теплообменнике 9 охлаждающей водой, поступающей по линии 8. Так как слабый водноаммиачный раствор поступает в абсорбер 7 более глубоко охлажденным за счет холодильника 6, это снижает расход охлаждающей воды в теплообменник 9, что повышает экономичность установки. Также при этом снижается температура выхода охлаждающей (оборотной) воды из теплообменника 9, что снижает в нем интенсивность образования отложений солей жесткости и обеспечивает стабилизацию заданной тепловой нагрузки установки (и ее производительность) в теплое время года. Использование изобретения обеспечивает снижение потребления охлаждающей воды в установке на 2,4 м 3 на 1 тонну продукционного аммиака и снижение потребления тепла 4 17980 1 2014.02.28 на подогрев жидкого аммиака в количестве 1,5 Гкал/ч в условиях обеспечения стабилизированной заданной нагрузки установки, в том числе и в теплое время года. Источники информации 1. Справочник азотчика производство азотных удобрений. - М. Химия, 1987. - Рис. 56 на с. 268 и рис. -57 на с. 269. 2. Производство аммиака / Под ред. В.П. Семенова. - М. Химия, 1985. - Рис. 3.55 на с. 276. 3. Справочник азотчика. Производство технологических газов. - М. Химия. 1986. С. 391-398. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5