Область техники настоящего изобретения
Настоящее изобретение относится к области производства карбамида. В частности, оно относится к установке, содержащей аммиачный производственный блок и карбамидный производственный блок, содержащий газовый компрессор, паровую турбину и электрический двигатель. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу эксплуатации газового компрессора в аммиачно-карбамидной установке.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
В настоящее время карбамид представляет собой один из наиболее важных химических реагентов, которые производятся в промышленном масштабе, причем приблизительно 200 миллионов тонн карбамида производится ежегодно во всем мире. Основная часть карбамида (более 90% суммарного производства) используется в качестве источника азота для сельскохозяйственных удобрений. Карбамид производится в результате реакции аммиака (NH3) и диоксида углерода (СО2) в двухстадийном процессе: на первой стадии две молекулы аммиака реагируют с одной молекулой диоксида углерода, и при этом образуется карбамат аммония (H2N-COONH4); и на второй стадии карбамат аммония разлагается, и при этом образуются карбамид и вода.
На первой стадии процесса потоки газообразного СО2 и аммиака смешиваются в реакторе синтеза. Реакция осуществляется при высоком давлении (превышающем 100 бар), которое способствует осуществлению реакции и повышает производительность. Поток СО2 необходимо сжимать при аналогичных давлениях перед введением в реактор синтеза; эта стадия осуществляется с применением газового компрессора, представляющего собой углекислотный компрессор.
Для эксплуатации газового компрессора требуется огромное количество энергии, и эту энергию могут обеспечивать разнообразные устройства, такие как турбины и двигатели.
Зачастую установка, содержащая карбамидный производственный блок дополнительно содержит аммиачный производственный блок, поскольку для синтеза карбамида требуется аммиак. Аммиачный производственный блок является чистым экспортером пара; это означает, что он производит пар в большем количестве, чем потребляет его, и один из способов использования этого пара заключается в том, чтобы устанавливать паровые турбины для энергообеспечения углекислотного компрессора карбамидного производственного блока и направлять пар из аммиачного производственного блока в паровую турбину в целях экономии расходов на установку.
Однако аммиачный производственный блок, как правило, не производит пар в достаточном количестве для полного энергообеспечения углекислотного компрессора. Оставшийся пар, который требуется для компрессора, может быть получен различными способами, но его часто производят в процессе сжигания горючих материалов, таких как природный газ и уголь, и кипячения воды с применением энергии, высвобождаемой в процессе сжигания в так называемом работающем на природном газе бойлере. Число бойлеров зависим от сложности и требуемой гибкости оборудования на площадке.
В настоящее время воздействие промышленных производственных площадок на окружающую среду представляет собой предмет всестороннего исследования вследствие влияния применения невозобновляемых и вызывающих загрязнения источников энергии; и, таким образом, существует потребность в сокращении расхода природного газа в установке, содержащей аммиачный производственный блок и карбамидный производственный блок.
Согласно настоящему изобретению аммиачно-карбамидная установка означает установку, содержащая один аммиачный производственный блок и один карбамидный производственный блок.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Было обнаружено, что оказывается возможной замена одного или нескольких работающих на природном газе бойлеров, или по меньшей мере сокращение расхода природного газа для работающих на природном газе бойлеров, используемых в целях производства пара для паровой турбины, присоединенной к газовому компрессору, представляющему собой, например, углекислотный компрессор, посредством одного или нескольких электрических двигателей.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена установка, содержащая аммиачный производственный блок и карбамидный производственный блок, содержащий газовый компрессор, паровую турбину, присоединенную с возможностью переноса текучей среды к аммиачному производственному блоку для приема пара, производимого аммиачным производственным блоком, причем паровая турбина также присоединена к газовому компрессору и выполнена с возможностью энергообеспечения газового компрессора в течение эксплуатации карбамидного производственного блока, и электрический двигатель, причем электрический двигатель присоединен к газовому компрессору и выполнен с возможностью энергообеспечения газового компрессора в течение эксплуатации карбамидного производственного блока.
Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предложен способ эксплуатации газового компрессора в установке согласно настоящему изобретению, в частности, в течение эксплуатации установки, причем данный способ включает стадию энергообеспечения от электрического двигателя для газового компрессора, в частности, одновременно с энергообеспечением от паровой турбины для газового компрессора.
Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предложен способ уменьшения паропотребления карбамидного производственного блока, содержащего газовый компрессор, присоединенный к паровой турбине и выполненный с возможностью приема энергии от паровой турбины, причем данный способ включает следующие стадии: установка электрического двигателя; присоединение электрического двигателя к газовому компрессору; энергообеспечение от электрического двигателя для газового компрессора в течение эксплуатации карбамидного производственного блока; и одновременное энергообеспечение от паровой турбины для газового компрессора.
Краткое описание фигур
На фиг.1 представлена система, содержащая паровую турбину и углекислотный газовый компрессор согласно публикациям предшествующего уровня техники.
На фиг.2 представлена система, содержащая паровую турбину, углекислотный газовый компрессор и электрический двигатель согласно настоящему изобретению.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
Если не определены другие условия, все термины, используемые в раскрытии настоящего изобретения, в том числе технические и научные термины, имеют такие значения, которые, как правило, понимает обычный специалист в области техники, к которой принадлежит настоящее изобретение. В качестве дополнительного разъяснения определения терминов представлены в целях лучшего описания настоящего изобретения.
Все документы, процитированные в настоящем описании, считаются включенными во всей своей полноте в настоящий документ посредством ссылки.
При использовании в настоящем документе, перечисленные ниже термины имеют следующие значения.
Грамматические формы единственного числа, которые используются в настоящем документе, означают как единственное, так и множественное число, если в контексте четко не продиктовано иное условие. В качестве примера «поток» означает один или более чем один поток.
Термин «приблизительно» при использовании в настоящем документе в отношении измеряемой величины, такой как параметр, количество, продолжительность времени или другое значение, охватывает возможные вариации, составляющие +/-20% или менее, в частности, +/-10% или менее, более конкретно, +1-5% или менее, еще более конкретно, +/-1% или менее, и еще более конкретно, +/-0,1% или менее по отношению к указанному значению, при том условии, что такие вариации соответствуют осуществлению описанного настоящего изобретения. Однако следует понимать, что также считается конкретно описанным и само значение, к которому относится определение «приблизительно».
Термины «содержать», «содержащий», «содержит» и «содержащийся» при использовании в настоящем документе представляют собой синонимы термином «включать», «включающий», «включает» или «включенный» и являются включительными или неограничительными терминами, которые определяют присутствие того, что следует за ними, например, компонента, и не исключают и не запрещают присутствие дополнительных неуказанных компонентов, признаков, элементов, частей, стадий, которые известны в технике или описаны в настоящем документе.
В случае представления численных диапазонов посредством конечных точек считаются включенными все целые и дробные числа, находящиеся в пределах указанного диапазона, а также представленные конечные точки.
Выражение «массовые проценты», «проценты по массе или «мас. %» во всем тексте настоящего описания, если не определены иные условия, означает относительное массовое содержание соответствующего компонента по отношению к полной массе композиции.
В настоящей заявке описана установка, содержащая аммиачный производственный блок и карбамидный производственный блок, содержащий газовый компрессор, паровую турбину, присоединенную с возможностью переноса текучей среды к аммиачному производственному блоку для приема пара, производимого аммиачным производственным блоком, и присоединенную к газовому компрессору для энергообеспечения газового компрессора, и электрический двигатель, причем электрический двигатель присоединен к газовому компрессору и выполнен с возможностью энергообеспечения газового компрессора.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена установка, содержащая аммиачный производственный блок и карбамидный производственный блок, содержащий газовый компрессор, паровую турбину, присоединенную с возможностью переноса текучей среды к аммиачному производственному блоку для приема пара, производимого аммиачным производственным блоком, причем паровая турбина также присоединена к газовому компрессору и выполнена с возможностью энергообеспечения газового компрессора в течение эксплуатации карбамидного производственного блока, и электрический двигатель, причем электрический двигатель присоединен к газовому компрессору и выполнен с возможностью энергообеспечения газового компрессора в течение эксплуатации карбамидного производственного блока.
При использовании в настоящем документе термин «в течение эксплуатации» в отношении блока или установки, в частности, карбамидного производственного блока, означает эксплуатацию в непрерывном режиме, в котором блок или установка производит продукт, в частности, карбамид. В производственном цикле блока или установки присутствует начальная фаза, в течение которой инициируются различные процессы, непрерывная и практически постоянная фаза или эксплуатационная фаза, в течение которой процессы осуществляются при заданной рабочей нагрузке, которая обычно сохраняется на постоянном уровне в течение производственного цикла; и заключительная фаза, в течение которой процессы медленно останавливаются безопасным образом.
Согласно настоящему изобретению предложены установка и способ, в котором уменьшается паропотребление установки в течение эксплуатации в непрерывном режиме, т.е. в течение второй фазы, которая разъясняется выше.
Бойлеры, которые потребляют газ, давно используются в аммиачно-карбамидных установках для производства пара, который требуется для различных процессов в установке. Для производства аммиака требуется газообразный водород, который часто производится в результате парового риформинга, представляющего собой процесс, в котором природный газ превращается в водород и диоксид углерода. Таким образом, для аммиачно-карбамидной установки требуется установка, которая принимает и содержит природный газ в больших количествах, а также в установке должны присутствовать дополнительные бойлеры, расположенные экономически целесообразно, чтобы производить дополнительный пар. Аммиачно-карбамидные установки часто располагаются на месторождениях, где добывают природный газ, чтобы использовать преимущество крупных поставок природного газа по конкурентоспособным ценам и иметь возможность применения этого газа в некотором количестве для производства пара.
В карбамидном производственном блоке часто присутствуют три паровых сети, которые эксплуатируются при различных давлениях: паровая сеть высокого давления, содержащая пар при давлении, составляющем от 100 до 120 бар, в частности, 110 бар; паровая сеть среднего давления, содержащая пар при давлении, составляющем от 30 до 50 бар, в частности, 40 бар; и паровая сеть низкого давления, содержащая пар при давлении, составляющем от 1 до 5 бар.
Согласно одному варианту осуществления паровая турбина, присоединенная к газовому компрессору, эксплуатируется с применением пара при давлении, составляющем 40 бар. Давление и количество пара, который принимает турбина, определяют максимальную мощность, которую может производить турбина.
Однако при сжигании природного газа для производства пара также образуется в большом количестве СО2, который представляет собой естественный продукт реакции. Разумеется, диоксид углерода в качестве парникового газа создает значительный эффект, и в целях сокращения выбросов СО2 достигнут значительный консенсус в политических, промышленных и научных кругах.
Другой источник, который несет ответственность за значительные выбросы СО2, представляют собой тепловые электростанции. На многочисленных указанных электростанциях находят применение невозобновляемые источники тепла, такие как природный газ и/или уголь. В этом секторе также предпринимаются попытки в целях сокращения воздействия парниковых газов, и во всем мире с ускоренными темпами строятся электростанции на основе возобновляемых источников энергии, такие как ветровые, солнечные и гидроэлектрические станции. Таким образом, существует возможность модификации профиля энергопотребления аммиачно-карбамидной установки в целях сокращения соответствующих выбросов СО2.
Было обнаружено, что можно заменить один или нескольких работающих на природном газе бойлеров, которые используются в целях производства пара для паровой турбины, присоединенной к газовому компрессору карбамидного производственного блока, или по меньшей мере сократить потребление природного газа для работающих на природном газе бойлеров посредством установки электрического двигателя, который будет обеспечивать энергией газовый компрессор. Паровая турбина принимает меньше пара и передает меньшую мощность компрессору, но это энергетическое различие компенсируется электрическим двигателем. Присутствие электрического двигателя и паровой турбины, которые присоединены одновременно к одному устройству, представляющему собой углекислотный газовый компрессор, увеличивает сложность установки, потому что два источника энергии должны постоянно находиться в состоянии баланса, чтобы осуществлять устойчивое энергообеспечение газового компрессора. Таким образом, такая конфигурация обычно оказывается невыгодной по сравнению с более простой конфигурацией, в которой энергообеспечение углекислотного газового компрессора осуществляет единственная (паровая) турбина или единственный (электрический) двигатель. Кроме того, для этой конфигурации также может потребоваться более значительное обслуживание и пространство для установки, что увеличивает стоимость создания установки и эксплуатации установки.
Как электрический двигатель, так и паровая турбина одновременно осуществляют энергообеспечение газового компрессора в течение эксплуатации карбамидного производственного блока. Величина мощности, которую обеспечивают электрический двигатель и паровая турбина, разумеется, может варьироваться в процессе производства в карбамидном производственном блоке в зависимости от таких параметров, как количество пара, доступное для установки, количество электроэнергии, доступной для установки, или стоимость электроэнергии.
Как упомянуто выше, представляет интерес присутствие паровой турбины в карбамидном производственном блоке для потребления пара, который производят другие производственные блоки, такие как аммиачный производственный блок. Кроме того, карбамидная установка также производит пар при менее высоком давлении, составляющем, например, 4 бар. Этот пар низкого давления находит применение в карбамидном производственном блоке или в других технологических блоках, для эксплуатации которых требуется пар, таких как теплообменники. Избыточный пар может быть введен в паровую турбину для производства дополнительной мощности.
Электрические двигатели представляют собой хорошо известный класс оборудования и могут находить применение в целях производства энергии для газовых компрессоров, таких как углекислотный компрессор, в карбамидном производственном блоке. Электрический двигатель может получать электроэнергию от электрической сети, к которой присоединена данная установка, но эту энергию также могут обеспечивать электростанции, расположенные в составе установки. Например, может быть предусмотрено размещение солнечных панелей и/или ветровых турбин в составе установки для обеспечения электрического двигателя электроэнергией. Хорошо известно, что возобновляемые источники энергии являются нерегулярными, и, таким образом, электрический двигатель часто присоединяется к местной электрической сети для компенсации нерегулярного производства электроэнергии из возобновляемых источников.
Электрический двигатель для энергообеспечения газового компрессора оказывается особенно благоприятным в такой стране, в которой основная доля электроэнергия производится с использованием источников, не производящий выбросов СО2. Возобновляемые источники, такие как ветер, солнечное излучение и водопады, представляют собой источники, не производящий выбросов СО2. Ядерные энергетические установки основаны на невозобновляемом источнике, представляющем собой уран; однако они не производят выбросы СО2. Даже если местную электрическую сеть обеспечивают энергией установки, в которых используются невозобновляемые источники энергии, применение электрического двигателя может обеспечивать некоторое сокращение выбросов СО2, поскольку крупные электростанции обычно оказываются более эффективными, чем небольшие бойлеры, размещенные на установках по производству удобрений установках, таких как аммиачно-карбамидная установка.
При использовании в настоящем документе термин «электрический двигатель» означает устройство, которое способно преобразовывать электроэнергию в механическую энергию. В контексте настоящего изобретения электрический двигатель присоединен к валу, который передает энергию, производимую электрическим двигателем, газовому компрессору. Электрический двигатель, описанный в настоящем документе, как правило, не преобразует механическую энергию обратно в электроэнергию.
Электрический двигатель может иметь размеры в зависимости от мощности, которая требуется для компрессора, и потери мощности, производимой паровой турбиной, в результате чего удаляются работающие на природном газе бойлеры, или уменьшается производительность бойлеров.
Согласно одному варианту осуществления электрический двигатель выполнен с возможностью обеспечения от 20 до 80% энергии, требуемой для газового компрессора. Согласно одному варианту осуществления электрический двигатель выполнен с возможностью обеспечения от 20 до 50% энергии, требуемой для газового компрессора. Согласно одному варианту осуществления электрический двигатель выполнен с возможностью обеспечения от 50 до 80% энергии, требуемой для газового компрессора. Согласно одному варианту осуществления электрический двигатель выполнен с возможностью обеспечения от 30 до 70% энергии, требуемой для газового компрессора. Энергия, которую должен обеспечивать электрический двигатель, зависит от количества пара, которое должно быть отведено. Чем больше количество пара, которое должно быть отведено от потребления в установке, тем больше энергия, которую должен обеспечивать электрический двигатель.
Согласно одному варианту осуществления паровая турбина только принимает пар от аммиачного производственного блока. Может оказаться так, что аммиачный производственный блок производит достаточное количество пара, чтобы обеспечивать паровую турбину и достигать требуемое производство энергии с применением турбины. В таком случае никакие работающие на природном газе бойлеры не требуются, чтобы производить дополнительный пар. Кроме того, может оказаться так, что установка содержит множество аммиачных производственных блоков, т.е. более чем один аммиачный производственный блок, и что все аммиачные производственные блоки из этого множества производят пар для паровой турбины карбамидных производственных блоков. Когда установка содержит более чем один аммиачный производственный блок, существует более высокая вероятность того, что работающие на природном газе бойлеры не требуются для обеспечения паром паровой турбины карбамидного производственного блока.
Согласно одному варианту осуществления установка, содержащая аммиачный производственный блок и карбамидный производственный блок, дополнительно содержит еще один паровой производственный блок. Производящие удобрения установки могут содержать другие производственные блоки, которые связаны или не связаны с производством удобрений. Указанные блоки могут производить пар, который не расходуется в пределах блока и может быть направлен в паровую турбину в карбамидном производственном блоке.
Согласно одному варианту осуществления установка, содержащая аммиачный производственный блок и карбамидный производственный блок, дополнительно содержит азотнокислотный производственный блок. Азотная кислота представляет собой еще один важный химический реагент для производства удобрений. Она реагирует с основанием, таким как аммиак или фосфатная горная порода, и при этом получаются твердые композиции удобрений. Для изготовления азотной кислоты требуется аммиак, и, таким образом, установка, содержащая аммиачный производственный блок, также может содержать азотнокислотный производственный блок, в котором используется аммиак, произведенный в установке. Азотнокислотный производственный блок содержит множество предметов оборудования, таких как реакторы, теплообменники и другие. Азотнокислотный производственный блок также представляет собой чистого экспортера пара, который может быть введен в паровую турбину газового компрессора карбамидного производственного блока.
Согласно одному варианту осуществления азотнокислотный производственный блок производит пар для паровой турбины, присоединенной к газовому компрессору аммиачно-карбамидной установки согласно настоящему изобретению.
Согласно одному варианту осуществления паровая турбина только принимает пар от аммиачного производственного блока и азотнокислотного производственного блока.
Согласно одному варианту осуществления газовый компрессор, присоединенный к электрическому двигателю, представляет собой углекислотный компрессор.
Настоящее изобретение также описывает способ эксплуатации газового компрессора в установке согласно настоящему изобретению, причем данный способ включает следующие стадии: энергообеспечение от электрического двигателя для газового компрессора. Настоящее изобретение также описывает способ эксплуатации газового компрессора в установке согласно настоящему изобретению, в частности, в течение непрерывной эксплуатации установки или карбамидного производственного блока согласно настоящему изобретению, причем данный способ включает следующие стадии: энергообеспечение от электрического двигателя для газового компрессора и одновременное энергообеспечение от паровой турбины для газового компрессора.
Было обнаружено, что оказывается предпочтительным присоединение газового компрессора карбамидного производственного блока к паровой турбине и электрическому двигателю. Аммиачный производственный блок и необязательно азотнокислотный производственный блок, которые присутствуют в установке, производят пар для паровой турбины. Пар также могут производить работающие на природном газе бойлеры.
Электрический двигатель может получать электроэнергию от местных электростанций, в частности, электростанций, работающих на основе возобновляемых источников энергии, а также от национальной электроэнергетической сети. Двигатель обеспечивает уменьшение потребления природного газа в установке посредством энергообеспечения газового компрессора. Этот способ оказывается особенно предпочтительным в тех странах, в которых основная доля электроэнергии производится с применением способов, не производящих выбросов СО2.
В этом аспекте настоящего изобретения могут проявляться идентичные или аналогичные признаки и технические эффекты, как в первом аспекте, представляющем собой установку согласно настоящему изобретению, и наоборот.
В течение непрерывного производства карбамида в карбамидном производственном блоке как электрический двигатель, так и паровая турбина непрерывно и одновременно производят энергию для газового компрессора. Мощность, которую обеспечивает каждый блок, может варьироваться в течение производственного процесса.
Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предложен способ уменьшения паропотребления карбамидного производственного блока, содержащего газовый компрессор, присоединенный к паровой турбине и выполненный с возможностью приема энергии от паровой турбины, причем данный способ включает следующие стадии: установка электрического двигателя; присоединение электрического двигателя к газовому компрессору; энергообеспечение от электрического двигателя для газового компрессора в течение эксплуатации карбамидного производственного блока; и одновременное энергообеспечение от паровой турбины для газового компрессора.
Электрический двигатель установлен и присоединен к газовому компрессору. В течение эксплуатации карбамидного производственного блока электрический двигатель получает электроэнергию, которая может быть произведена из возобновляемых источников энергии, таких как гидроэлектрические, ветровые, солнечные и приливные источники, и производит механическую энергию для газового компрессора. В результате этого существующая паровая турбина не должна обязательно производить такое же большое количество энергии для газового компрессора, как в системах предшествующего уровня техники, т.е. при отсутствии электрического двигателя, и, таким образом, может уменьшаться количество пара, производимого для паровой турбины. В таких карбамидных производственных блоках пар обычно производится в процессе сжигания природного газа и нагревания воды полученным в результате теплом. Таким образом, уменьшение требуемого количества пара для установки или блока позволяет уменьшать количество природного газа, сжигаемого для производства пара, а также сокращает выбросы диоксида углерода, создаваемые в процессе производства пара.
Газовый компрессор может представлять собой сингазовый компрессор, углекислотный компрессор или аммиачный компрессор.
Согласно одному варианту осуществления аммиачный производственный блок обеспечивает пар для паровой турбины карбамидного производственного блока.
Согласно одному варианту осуществления установка содержит азотнокислотный производственный блок, и азотнокислотный производственный блок обеспечивает пар для паровой турбины карбамидного производственного блока.
Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предложен способ модернизации установки, содержащей аммиачный производственный блок и карбамидный производственный блок, содержащий газовый компрессор и паровая турбина, присоединенная с возможностью переноса текучей среды к аммиачному производственному блоку для приема пара, производимого аммиачным производственным блоком, который присоединен к газовому компрессору для энергообеспечения газового компрессора, и работающий на природном газе бойлер, присоединенный к паровой турбине. Этот способ включает следующие стадии: установка электрического двигателя, присоединенного к газовому компрессору и выполненного с возможностью энергообеспечения газового компрессора; и необязательно, отсоединение работающего на природном газе бойлера от паровой турбины.
В этом аспекте настоящего изобретения могут проявляться идентичные или аналогичные признаки и технические эффекты, как в первом аспекте, представляющем собой установку согласно настоящему изобретению, и наоборот.
Оказывается возможным приспособление существующей аммиачно-карбамидной установки, в которой паровая турбина для газового компрессора карбамидного производственного блока получает пар от одного или нескольких работающий на природном газе бойлеров. Действительно, оказывается возможной и относительно простой установка электрического двигателя для обеспечения энергией газового компрессора. Существуют доступные двигатели, имеющие разнообразные конструкции, размеры и эксплуатационные характеристики, и, таким образом, оказывается возможным нахождение подходящих двигателей для большинства существующих аммиачно-карбамидных установок. После того, как двигатель установлен, уменьшается необходимое количество пара для паровой турбины. Это уменьшение может приводить к ситуации, в которой больше не требуется никакая эксплуатация одного или нескольких работающих на природном газе бойлеров, и, таким образом, они могут быть отсоединены от паровой турбины. Они могут быть затем переназначены для выполнения другой задачи в пределах установка или просто выведены из эксплуатации. В качестве альтернативы, уменьшение требуемого количества пара может приводить только к уменьшению интенсивности использования в случае работающих на природном газе бойлеров. Вместо эксплуатации бойлеров на уровне 90% мощности оказывается возможной их эксплуатация на уровне, составляющем менее чем 80% мощности, в частности, менее чем 70% мощности, и, таким образом, увеличивается продолжительность их срока эксплуатации, и/или упрощается их обслуживание.
Согласно одному варианту осуществления электрический двигатель установлен и присоединен к углекислотному компрессору карбамидного производственного блока.
Пример 1
В установке, содержащей аммиачный производственный блок, карбамидный производственный блок и азотнокислотный производственный блок, карбамидный производственный блок содержит паровую турбину (1), которая производит энергию для углекислотного компрессора (2).
На фиг.1 представлена исходная система предшествующего уровня техники: паровая турбина принимает 215 тонн в час (т/ч) пара при давлении 40 бар (поток (10)) и производит 19,7 МВт мощности для углекислотного компрессора. Из этих 215 т/ч пара 145 т/ч пара производят аммиачный производственный блок и азотнокислотный производственный блок, и 70 т/ч пара производят работающие на природном газе бойлеры. Кроме того, 18 т/ч пара при давлении 4 бар (поток (11)), который избыточно производит карбамидный производственный блок, поступает в паровую турбину, в то время как 138 т/ч пара при давлении 20 бар (поток (12)) отводится от паровой турбины и используется в карбамидном производственном блоке.
На фиг.2 представлена система согласно настоящему изобретению. Электрический двигатель (3) установлен и присоединен к углекислотному компрессору (2). Электрический двигатель выполнен с возможностью производства 10,2 МВт мощности и обеспечения этой мощностью углекислотного компрессора (2). Паровая турбина (1) должна производить только 9,5 МВт мощности, и, таким образом, поступление пара уменьшается до 175 т/ч (поток (13), из которых 145 т/ч пара по-прежнему производят аммиачный производственный блок и азотнокислотный производственный блок. Теперь только 30 т/ч из 40 бар пара, вместо 70 т/ч, производят работающие на природном газе бойлеры, что представляет собой эквивалент сокращения выбросов СО2, составляющее 5,4 тонн в час. Паровая турбина по-прежнему принимает 18 т/ч пара при давлении 4 бар (поток (14)), и 138 т/ч пара при давлении 20 бар (поток 15) отводится из турбины.
Согласно настоящему изобретению предложена установка, содержащая аммиачный производственный блок и карбамидный производственный блок. Карбамидный производственный блок содержит газовый компрессор, паровую турбину, присоединенную с возможностью переноса текучей среды к аммиачному производственному блоку для приема пара, производимого аммиачным производственным блоком, и присоединенную к газовому компрессору для энергообеспечения газового компрессора, и электрический двигатель, причем электрический двигатель присоединен к газовому компрессору и выполнен с возможностью энергообеспечения газового компрессора. Кроме того, согласно настоящему изобретению предложены способ эксплуатации аммиачно-карбамидной установки и способ модернизации аммиачно-карбамидной установки. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
1. Аммиачно-карбамидная установка, содержащая аммиачный производственный блок и карбамидный производственный блок, содержащий газовый компрессор, паровую турбину, присоединенную с возможностью переноса текучей среды к аммиачному производственному блоку для приема пара, производимого аммиачным производственным блоком, причем паровая турбина присоединена к газовому компрессору и выполнена с возможностью энергообеспечения газового компрессора в течение непрерывной эксплуатации карбамидного производственного блока, что представляет собой непрерывную фазу в производственном цикле, в котором блок производит карбамид и эксплуатируется при заданной рабочей нагрузке, и электрический двигатель, отличающаяся тем, что электрический двигатель присоединен к газовому компрессору и выполнен с возможностью энергообеспечения газового компрессора в течение непрерывной эксплуатации карбамидного производственного блока, что представляет собой непрерывную фазу в производственном цикле, в котором блок производит карбамид и эксплуатируется при заданной рабочей нагрузке.
2. Установка по п. 1, в которой электрический двигатель выполнен с возможностью обеспечения от 20 до 80% энергии, требуемой для газового компрессора в течение непрерывной эксплуатации карбамидного производственного блока, что представляет собой непрерывную фазу в производственном цикле, в котором блок производит карбамид и эксплуатируется при заданной рабочей нагрузке.
3. Установка по п. 1 или 2, причем установка содержит азотнокислотный производственный блок.
4. Установка по любому из пп. 1-3, в которой газовый компрессор представляет собой углекислотный компрессор.
5. Способ эксплуатации газового компрессора в установке по любому из пп. 1-4, включающий стадию энергообеспечения от электрического двигателя для газового компрессора в течение непрерывной эксплуатации карбамидного производственного блока, что представляет собой непрерывную фазу в производственном цикле, в котором блок производит карбамид и эксплуатируется при заданной рабочей нагрузке, и одновременного энергообеспечения от паровой турбины для газового компрессора.
6. Способ уменьшения паропотребления карбамидного производственного блока, содержащего газовый компрессор, присоединенный к паровой турбине и выполненный с возможностью приема энергии от паровой турбины, включающий следующие стадии: установка электрического двигателя, присоединение электрического двигателя к газовому компрессору, энергообеспечение от электрического двигателя для газового компрессора в течение непрерывной эксплуатации карбамидного производственного блока, что представляет собой непрерывную фазу в производственном цикле, в котором блок производит карбамид и эксплуатируется при заданной рабочей нагрузке, и одновременное энергообеспечение от паровой турбины для газового компрессора.
7. Способ по п. 5 или 6, в котором аммиачный производственный блок обеспечивает пар для паровой турбины карбамидного производственного блока.
8. Способ по любому из пп. 5-7, в котором установка содержит азотнокислотный производственный блок, и азотнокислотный производственный блок обеспечивает пар для паровой турбины карбамидного производственного блока.
9. Способ модернизации установки, содержащей аммиачный производственный блок и карбамидный производственный блок, содержащий газовый компрессор и паровую турбину, присоединенную с возможностью переноса текучей среды к аммиачному производственному блоку для приема пара, производимого аммиачным производственным блоком, который присоединен к газовому компрессору для энергообеспечения газового компрессора, и работающий на природном газе бойлер, присоединенный к паровой турбине, причем способ включает следующие стадии: установка электрического двигателя, присоединенного к газовому компрессору и выполненного с возможностью энергообеспечения газового компрессора в течение непрерывной эксплуатации карбамидного производственного блока, что представляет собой непрерывную фазу в производственном цикле, в котором блок производит карбамид и эксплуатируется при заданной рабочей нагрузке.
10. Способ по п. 9, дополнительно включающий стадию отсоединения работающего на природном газе бойлера от паровой турбины.
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АММИАКА И ПРОИЗВОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, В ЧАСТНОСТИ МОЧЕВИНЫ | 2015 |
|
RU2682601C2 |
| СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБАМИДА | 2010 |
|
RU2440977C1 |
| CN 104829494 B, 24.08.2016. | |||
