УСТАНОВКА ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУВОЧНЫХ И ТАНКОВЫХ ГАЗОВ

Предлагаемое техническое устройство относится к оборудованию крупнотоннажных агрегатов аммиака и предназначено для переработки газовых смесей, содержащих аммиак. Большинство разработанных методов очистки продувочных и танковых газов сегодня базируется на абсорбции водой и получении аммиачной воды, спрос на которую ограничен непродолжительным сезоном проведения посевных работ в конкретном регионе. К тому же транспортирование данного вида удобрения на дальние расстояния нерентабельно из-за низкого содержания в нем питательных веществ. Таким образом, большую часть года аммиак-содержащую воду из системы промывки продувочных газов предприятия вынуждены сбрасывать в канализацию, что приводит к потере ценного продукта и значительному ухудшению экологической ситуации.
Известен [Справочник азотчика. Изд. 2-е, перер. / М. Химия, 1986. С.385] хемосорбционный метод извлечения аммиака из продувочных и танковых газов с применением аппаратов колонного типа, предусматривающий использование непоглотившихся газов в качестве дополнительного топлива в горелках трубчатых печей. При его реализации остающийся в газах аммиак образует при сгорании оксиды азота, загрязняющие окружающую среду.
Известен (RU 2217669, 13.02.2001, F25J 3/06) способ переработки продувочных газов с целью извлечения аммиака, предусматривающий их охлаждение потоками хладагента (аммиака) за счет работы внешней холодильной машины.
К его существенным недостаткам относятся высокие удельные затраты холода, обусловленные необходимостью охлаждения больших объемов газов.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является разработка усовершенствованной установки переработки продувочных и танковых газов с целью получения аммиака в жидком виде в качестве товарного продукта.
Поставленная задача достигается с помощью установки, позволяющей использовать энергетические ресурсы продувочных и топливных газов для выработки холода после расширения их в турбодетандерах, а также для получения дополнительных количеств воздуха в турбокомпрессоре, идущего на процесс риформинга.
Таким образом, сущностью заявляемой полезной модели является установка переработки продувочных и танковых газов с целью извлечения аммиака, включающая регенеративные теплообменники, турбодетандеры, турбокомпрессор и мембранный модуль, причем необходимое количество холода производится за счет расширения продувочных и топливных газов в двух турбодетандерах, а при размещении на одном валу турбокомпрессора и двух турбодетандеров происходит сжатие воздуха до давления 3,4 МПа, направляемого на агрегат синтеза аммиака для оптимизации процесса риформинга природного газа.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом (Фиг.1).
3
3
Продувочные газы, содержащие до 7% об. NН, из коллектора производства аммиака 1 поступают на охлаждение в регенеративный теплообменник 3 и далее в турбодетандер 6, где расширяются от 21 МПа до 12 МПа. В результате этого их температура понижается и происходит конденсация аммиака, который отделяется в сепараторе 7, а продувочные газы с содержанием NH не более 1,1% направляются обратным потоком в регенеративный теплообменник 3, в котором подогреваются перед подачей в мембранную установку 2 на выделение водорода.
3
Для отделения аммиака из танковых газов с содержанием NН, до 12% об. они, поступают последовательно в регенеративный теплообменник 13 и теплообменник 10, в которых охлаждаются до температуры минус 70°С. Из них конденсируется жидкий аммиак, собираемый в сепараторе 12 и отводимый на склад. Танковые газы с содержанием аммиака до 0,6% направляются в регенеративный теплообменник 13 и далее на сжигание.
Топливные газы от мембранной установки 2 предварительно проходят рекуперативный теплообменник 8 и расширяются в турбодетандере 9 от 12 МПа до 1 МПа. При этом их температура снижается до -78°С. Далее они направляются в теплообменник 10 для конденсации паров аммиака, а затем в рекуперативный теплообменник 8 с выводом на сжигание.
За счет работы расширения продувочных и топливных газов можно получить значительные количества сжатого воздуха, если турбокомпрессорную ступень 5 разместить на одном валу с турбодетандерами 6, 9 и электрогенератором 4.
Предлагаемая установка обладает следующими преимуществами:
- она позволяет увеличить производительность агрегата синтеза аммиака, особенно в летний период времени эксплуатации, когда остро чувствуется нехватка воздуха, обусловленная высокой температурой окружающей среды.
- продувочные газы на аммиачных производствах дросселируются от 21 МПа до 12 МПа, а топливные газы - от 12 МПа до 1 МПа. В заявленной установке они расширяются в турбодетандере 6 и 9, работа которых затем используется для сжатия воздуха от атмосферного до рабочего давления процесса риформинга - 3,4 МПа, а полученный холод - для обеспечения фракционной конденсации аммиака из продувочных и танковых газов.
Данное техническое решение позволяет с высокой эффективностью перерабатывать продувочные, танковые и топливные газы для извлечения из них аммиака, который ранее сжигался с образованием высокотоксичных оксидов азота.
3
3
3
В случае реализации заявляемой полезной модели, например в составе аммиачного агрегата, можно переработать 4170 нм/ч продувочных и 2120 нм/ч танковых газов и извлечь из них 300 кг/ч жидкого аммиака (2400 т/год). Кроме этого, удается без дополнительных энергозатрат, т.е. за счет работы расширения газов в двух турбодетандерах, произвести 3000 нм/ч воздуха с давлением 3, 4 МПа, который используется в процессе риформинга природного газа и обеспечивает увеличение производительности агрегата синтеза аммиака более чем на 5%.