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 водно-аммиачного раствора, а в верхней части к линиям газообразного аммиака и крепкого водно-аммиачного раствора,на линии слабого водно-аммиачного раствора последовательно установлены рекуператор и абсорбер, на линии крепкого водно-аммиачного 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, Фиг. 1 75622011.08.30 линию охлаждающей воды, подключенную к абсорберу, отличающаяся тем, что на линии слабого водно-аммиачного 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.(56) 1. Справочник азотчика производство азотных удобрений. - М. Химия, 1987 (рис. -56 на с. 68 и рис. -57 на с. 269). 2. Производство аммиака / Под ред. В.П.Семенова. - М. Химия, 1985 (рис. 3.55 на С. 276). 3. Производство технологических газов Справочник азотчика. - М. Химия. 1986. С. 391-398 (прототип). Полезная модель 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 водно-аммиачного 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 водно-аммиачного 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 как 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 полезной модели выбрана абсорбционно-холодильная установка производства аммиака, содержащая генератор-ректификатор, подключенный в нижней части к линии слабого водно-аммиачного раствора, а в верхней части к линиям газообразного аммиака и крепкого водно-аммиачного раствора, на линии слабого водно-аммиачного раст 2 75622011.08.30 вора 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 3. Основными недостатками известной установки являются 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 как 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. 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 направлена полезная модель, - 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 водно-аммиачного раствора, а в верхней части к линиям газообразного аммиака и крепкого водно-аммиачного раствора, на линии слабого водно-аммиачного раствора последовательно установлены рекуператор и абсорбер, на линии крепкого водно-аммиачного 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, линия охлаждающей воды, подключенной к абсорберу, в которой, согласно полезной модели, 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 полезной модели заключается в следующем. На линии слабого водно-аммиачного 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. 3 75622011.08.30 Холодильник снабжен байпасной линией, на которой установлена запорно-регулирующая 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 полезной модели поясняется чертежами, схемами установки. На фиг. 1 показана установка с байпасной линией на жидком аммиаке, на фиг. 2 показана установка с байпасной линией на слабом водно-аммиачном растворе. Абсорбционно-холодильная установка производства аммиака содержит генераторректификатор 1, обогреваемый греющим теплоносителем, подключенный в нижней части к линии 2 слабого водно-аммиачного раствора, а в верхней части к линии 3 газообразного аммиака и линии 4 крепкого водно-аммиачного 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 водно-аммиачный раствор из абсорбера 7 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 водно-аммиачного раствора за счет тепла греющего теплоносителя (на схеме не указан) и образование слабого водно-аммиачного раствора. Из верхней части генератора-ректификатора 1 поток паров воды и преимущественно аммиака по линии 3 выводится из него и поступает в дефлегматор 10, где происходит конденсация паров воды и их гравитационный 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 генератора-ректификатора 1 накапливается слабый водно-аммиачный раствор и выводится из него по линии 2,проходит через рекуператор 5, где охлаждается, нагревая крепкий водно-аммиачный раствор, направляемый в генератор-ректификатор 1. Затем слабый водно-аммиачный 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 водно-аммиачного 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 водно-аммиачный раствор поступает в абсорбер 7, где поглощает газообразный аммиак (на схеме не показан) и превращается в крепкий водно-аммиачный раствор. Отвод тепла абсорбции осуществляется в теплообменнике 9 охлаждающей водой, поступающей по линии 8. Так как слабый водно-аммиачный раствор поступает в абсорбер 7 более глубоко охлажденным за счет холодильника 6, это снижает расход охлаждающей воды в тепло 4 75622011.08.30 обменник 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 полезной модели обеспечивает снижение потребления охлаждающей воды в установке на 2,4 м 3 на 1 тонну продукционного аммиака и снижение потребления тепла 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. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5