Проекты по снижению эмиссии парниковых газов

Модернизация теплообменников на рекуперативные и замена системы компримирования на коденсаторно-насосную в производстве карбамида.

Для производства карбамида в настоящее время применяется газообразный диоксид углерода, сжимаемый в поршневых либо лопаточных компрессорах или комбинированно, до давления 20 МПа и подаётся в агрегат по производству карбамида. Удельный расход электроэнергии на сжатие СО₂ таким способом на различных предприятиях лежит в интервале 0,13 - 0,16 кВтч/кг.

Для снижения удельных энергозатрат, улучшения чистоты СО₂ и повышения надежности снабжения СО₂ предлагается технологическая схема подачи СО₂ с использованием рекуперации низкопотенциального тепла NH 3 и насосной системы подачи СО₂ (рис.1).

Процесс многоступенчатого компримирования газообразного СО₂ до давления 22 МПа можно заменить на более экономичный способ его сжатия до промежуточного среднего давления 2 МПа (или получения от поставщика с этими параметрами), с последующей конденсацией и дальнейшим повышением давления насосом до конечного значения 15-22 МПа. Удельный расход электроэнергии на увеличение давления насосом СО₂ в этом случае снижается на 30% и составит 0,1 кВтч/кг.

Поскольку в реактор синтеза карбамида нужно подавать подогретый аммиак, то можно его холод использовать для конденсации СО₂ , что энергетически более выгодно.

Газообразный диоксид углерода компримируется до давления 1,8 МПа и охлаждается в рекуперативных теплообменниках ТО1 и ТО2 1-ой и 2-ой ступени, осушается в блоке осушки (условно не показан). Далее частично конденсируется переохладителем ТО3 и окончательно конденсируется в конденсаторе ТО4 ниже равновесной температуры на 2-5 °С. Далее поступает в резервуар, являющийся одновременно и сепаратором и накопителем. Жидкий СО₂ накапливается в РДХ, а неконденсирующиеся примеси собираются в верхней части резервуара и периодически отводятся в атмосферу, а из нижней — жидкий низкотемпературный диоксид углерода подается на насос Н1, который повышает давление до 20-25 МПа и СО₂ переходит в сверхкритическое состояние, проходя через рекуперативные теплообменники ТО3, ТО2, ТО1 нагревается до +30 ÷ +100 0 С. и подаётся на производство карбамида через догреватель ТО5, в котором нагревают до необходимой температуры. Аммиак подается по традиционной схеме с учетом отдачи части тепловой энергии в рекуперативном конденсаторе ТО4.

При этом вода для охлаждения углекислотного компрессора не используется.

Предлагаемая схема подачи СО₂ обладает преимуществами:

1. Экономия электроэнергии составляет до 30 %.
2. Не требуется вода для охлаждения сжатого СО₂ в Ι и ΙΙ ступенях.
3. Конденсация СО₂ осуществляется за счёт рекуперации холода аммиака и двуокиси углерода, одновременно снижая расход тепла на подогрев жидкого аммиака.
4. После конденсации СО₂ из сепаратора удаляются неконденсирующиеся газы. Это способствует получению чистого СО₂ , позволяющего повысить качество карбамида.
5. Подогревается аммиак в рекуперативных теплообменниках, подающийся в реактор, снижая теплозатраты.
6. Подогревается СО₂ в рекуперативных теплообменниках, подающийся в реактор, снижая теплозатраты.
7. Появляется возможность существенно (до 25 МПа) повысить давление подаваемого в реактор СО₂ без значительных затрат.
8. Повышается надежность работы всей системы за счет насосной подачи СО₂ и наличия базы хранения сжиженной углекислоты в РДХ.

(рис.1)