[go: up one dir, main page]

RU2380629C1 - Carbon dioxide liquefaction plant - Google Patents

Carbon dioxide liquefaction plant Download PDF

Info

Publication number
RU2380629C1
RU2380629C1 RU2008137900/06A RU2008137900A RU2380629C1 RU 2380629 C1 RU2380629 C1 RU 2380629C1 RU 2008137900/06 A RU2008137900/06 A RU 2008137900/06A RU 2008137900 A RU2008137900 A RU 2008137900A RU 2380629 C1 RU2380629 C1 RU 2380629C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon dioxide
pump
absorption water
compression
mpa
Prior art date
Application number
RU2008137900/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Махлай (RU)
Владимир Николаевич Махлай
Сергей Васильевич Афанасьев (RU)
Сергей Васильевич Афанасьев
Георгий Константинович Лавренченко (UA)
Георгий Константинович Лавренченко
Алексей Валериевич Копытин (UA)
Алексей Валериевич Копытин
Сергей Гаврилович Швец (UA)
Сергей Гаврилович Швец
Original Assignee
ОАО "Тольяттиазот"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ОАО "Тольяттиазот" filed Critical ОАО "Тольяттиазот"
Priority to RU2008137900/06A priority Critical patent/RU2380629C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2380629C1 publication Critical patent/RU2380629C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: proposed plant comprises radial-flow compressor, pump, steam generator, condenser-evaporator and absorption water-ammonia refrigerator. Proposed pre-cooled carbon dioxide liquefaction process comprises two-stage compression of carbon dioxide in aforesaid radial-flow compressor and pump and chill of aforesaid absorption water-ammonia refrigerator, and steam production in steam generator. The latter process exploits heat resulted from compression of carbon dioxide in aforesaid radial-flow compressor to be fed into absorption water-ammonia refrigerator.
EFFECT: reduced power consumption.
1 dwg

Description

Изобретение относится к технологическим линиям ожижения диоксида углерода и может найти применение на крупнотоннажных производствах, связанных с технологией получения карбамида.The invention relates to technological lines for liquefying carbon dioxide and may find application in large-scale industries associated with the technology for producing urea.

Известны [Справочник азотчика. Т.2. - М.: Химия, 1969. - 444 с.]. установки компримирования газообразного диоксида углерода до давления 15 МПа перед подачей его в агрегат синтеза карбамида. Они создаются на базе поршневых или центробежных компрессоров, но могут быть комбинированными и использовать компрессоры разных типов, например, вначале для сжатия СO2 от 0,1 МПа до 3 МПа - центробежный компрессор, а затем для его окончательное сжатия от 3 МПа до 15 МПа - поршневой компрессор.Known [Reference nitrogen. T.2. - M.: Chemistry, 1969. - 444 p.]. carbon dioxide gas compression unit to a pressure of 15 MPa before feeding it to the urea synthesis unit. They are created on the basis of reciprocating or centrifugal compressors, but can be combined and use different types of compressors, for example, first, for the compression of СО 2 from 0.1 MPa to 3 MPa, a centrifugal compressor, and then for its final compression from 3 MPa to 15 MPa - piston compressor.

Недостатками известных установок являются высокие удельные затраты энергии на компримирование CO2. При его сжатии в одном компрессоре или группе компрессоров до 15 МПа они составляют 0,135-0,145 кВт·ч/кг СO2.The disadvantages of the known installations are the high specific energy consumption for compression of CO 2 . When it is compressed in one compressor or group of compressors up to 15 MPa, they amount to 0.135-0.145 kW · h / kg CO 2 .

Наиболее близки по технической сущности к заявляемому изобретению компрессорно-холодильные установки для ожижения диоксида углерода [Пименова Т.Ф. // Производство и применение сухого льда, жидкого и газообразного диоксида углерода. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - С.79-80]. При их использовании из газообразного СО2 можно получать жидкий диоксид углерода с температурой окружающей среды либо с более низкой, значение которой определяется давлением в изотермической емкости, предназначенной для сбора и хранения жидкого диоксида углерода.The closest in technical essence to the claimed invention, compressor-refrigeration units for liquefying carbon dioxide [Pimenova TF // Production and use of dry ice, liquid and gaseous carbon dioxide. - M .: Light and food industry, 1982. - S.79-80]. When used from gaseous CO 2 , liquid carbon dioxide can be obtained with an ambient temperature or with a lower temperature, the value of which is determined by the pressure in an isothermal tank designed to collect and store liquid carbon dioxide.

Недостатками этих установок являются:The disadvantages of these settings are:

- получение жидкого диоксида углерода с температурой окружающей среды и давлениями 6,0-7,0 МПа, которые ниже давления 15 МПа, необходимого для производства карбамида;- obtaining liquid carbon dioxide with an ambient temperature and pressures of 6.0-7.0 MPa, which are lower than the pressure of 15 MPa required for the production of urea;

- получение низкотемпературного жидкого диоксида углерода с давлением 1,6-1,8 МПа, которое требует дополнительного компримирования перед подачей в реактор синтеза карбамида.- obtaining a low-temperature liquid carbon dioxide with a pressure of 1.6-1.8 MPa, which requires additional compression before feeding the urea synthesis reactor.

Технической задачей заявляемого изобретения является установка компримирования углекислого газа, позволяющая вырабатывать углекислый газ с параметрами, необходимыми для производства карбамида при пониженных энергозатратах.The technical task of the invention is the installation of carbon dioxide compression, which allows to produce carbon dioxide with the parameters necessary for the production of urea at low energy consumption.

Поставленная задача достигается с помощью компрессорно-насосной установки, в которой газообразный СО2 вначале сжимается центробежным компрессором до 3,0 МПа, конденсируется за счет холода абсорбционной водоаммиачной холодильной машины, компримируется затем насосом до давления 15 МПа, после чего газифицируется с поглощением тепла в рекуперативном теплообменнике и подается на агрегат карбамида. Компрессорно-насосная установка, соответствующая заявляемому изобретению, характеризуется не только оптимальным построением ее технологической схемы, но также применением двух источников холода - абсорбционной водоаммиачной холодильной машины.The task is achieved by means of a compressor-pump installation in which gaseous CO 2 is first compressed by a centrifugal compressor to 3.0 MPa, condensed by the cold of an absorption water-ammonia refrigeration machine, then compressed by a pump to a pressure of 15 MPa, and then gasified with heat absorption in a regenerative heat exchanger and fed to the urea unit. The compressor-pumping unit corresponding to the claimed invention is characterized not only by the optimal construction of its technological scheme, but also by the use of two sources of cold - an absorption water-ammonia refrigeration machine.

Сущностью предлагаемого технического решения является установка ожижения диоксида углерода, включающая центробежный компрессор, насос, парогенератор, конденсатор-испаритель и абсорбционную водоаммиачную холодильную машину, причем процесс ожижения предварительно охлажденного диоксида углерода производится за счет двухступенчатого сжатия диоксида углерода в центробежном компрессоре и насосе, а также холода абсорбционной водоаммиачной холодильной машины и с одновременным производством пара в парогенераторе путем использования теплоты сжатия диоксида углерода в центробежном компрессоре с его подачей в абсорбционную водоаммиачную холодильную машину.The essence of the proposed technical solution is the installation of carbon dioxide liquefaction, including a centrifugal compressor, pump, steam generator, condenser-evaporator and absorption water-ammonia refrigeration machine, and the process of liquefaction of pre-cooled carbon dioxide is carried out by two-stage compression of carbon dioxide in a centrifugal compressor and pump, as well as cold absorption water-ammonia refrigeration machine and with the simultaneous production of steam in the steam generator by using those carbon dioxide compression rafts in a centrifugal compressor with its supply to an absorption water-ammonia refrigeration machine.

Технологическая схема компрессорно-насосной установки для обеспечения диоксидом углерода высокого давления производства карбамида изображена на чертеже.The technological scheme of the compressor-pumping unit for providing high pressure carbon dioxide with the production of urea is shown in the drawing.

Принцип ее действия иллюстрируется следующим примером.The principle of its action is illustrated by the following example.

ПримерExample

Газообразный диоксид углерода подается при температуре 45°С в рекуперативный теплообменник 1, в котором он охлаждается до 24°С. Там из него конденсируется влага, отделяемая в сепараторе 2. После этого он компримируется в центробежном компрессоре 3 до давления 3 МПа и поступает с температурой 190-200°С в парогенератор 4, в котором охлаждается до 140-150°С, расходуя тепло на производство пара с температурой 120-130°С. Пар подается в теплоиспользующую абсорбционную водоаммиачную холодильную машину 6, а конденсат из нее возвращается в парогенератор 4 водяным насосом 5.Gaseous carbon dioxide is supplied at a temperature of 45 ° C in a regenerative heat exchanger 1, in which it is cooled to 24 ° C. There moisture condenses from it, separated in the separator 2. After that, it is compressed in a centrifugal compressor 3 to a pressure of 3 MPa and enters a steam generator 4 with a temperature of 190-200 ° C, in which it is cooled to 140-150 ° C, spending heat on production steam with a temperature of 120-130 ° C. Steam is supplied to a heat-utilizing absorption water-ammonia refrigeration machine 6, and condensate from it is returned to the steam generator 4 by the water pump 5.

Газообразный СО2 охлаждается в рекуперативном теплообменнике 7 до 35°С, а сконденсированная влага отделяется в сепараторе 8. После этого газообразный диоксид углерода направляется в блок осушки 9 и охлаждается в рекуперативном теплообменнике 10. Затем он конденсируется и переохлаждается за счет холода кипящего аммиака в конденсаторе-испарителе 11, в который аммиак подается из абсорбционной водоаммиачной холодильной машины 6 аммиачным циркуляционным насосом 12. Далее СO2 в виде переохлажденной низкотемпературной жидкости поступает в накопительную емкость 13. Пары диоксида углерода и неконденсирующиеся газы из накопительной емкости 13 используются для осуществления процессов регенерации и охлаждения переключающихся адсорберов блока осушки 9. При этом они дросселируются до давления 0,6 МПа через вентиль 14 и последовательно проходят рекуперативный теплообменник 9 и электроподогреватель 15, который в режиме регенерации адсорбера блока осушки включен, а в режиме охлаждения его выключен. После блока осушки 9 пары диоксида углерода и неконденсирующиеся примеси выбрасываются в атмосферу. Жидкий низкотемпературный диоксид углерода из накопительной емкости 13 компримируется насосом 16 до давления 15 МПа и, пройдя последовательно три рекуперативных теплообменника 10, 7 и 1, газифицируется и подается в колонну синтеза карбамида.Gaseous CO 2 is cooled in a recuperative heat exchanger 7 to 35 ° C, and condensed moisture is separated in a separator 8. After that, gaseous carbon dioxide is sent to the drying unit 9 and cooled in a recuperative heat exchanger 10. Then it condenses and is cooled due to the cold boiling ammonia in the condenser -isparitele 11, in which ammonia is supplied from the water-ammonia absorption chiller 6 ammoniacal circulation pump 12. Next, the CO 2 in the form of the supercooled liquid of low temperature enters the accumulation the tank 13. Carbon dioxide vapors and non-condensable gases from the storage tank 13 are used to regenerate and cool the switching adsorbers of the drying unit 9. At the same time, they are throttled to a pressure of 0.6 MPa through valve 14 and pass through a regenerative heat exchanger 9 and an electric heater 15, which in the regeneration mode of the adsorber of the drying unit is on, and in the cooling mode it is off. After the drying unit 9, carbon dioxide vapors and non-condensable impurities are released into the atmosphere. The liquid low-temperature carbon dioxide from the storage tank 13 is compressed by the pump 16 to a pressure of 15 MPa and, after passing successively three recuperative heat exchangers 10, 7 and 1, is gasified and fed to the urea synthesis column.

Компрессорно-насосная углекислотная установка для обеспечения диоксидом углерода высокого давления процесса производства карбамида имеет более низкие удельные энергозатраты по сравнению с установкой-прототипом, а также характеризуется высокой надежностью. Например, по прототипу при компримировании диоксида углерода в количестве 28800 нм3/ч в центробежном компрессоре до давления 15 МПа потребляемая электроэнергия составляет 7,2 МВт, а удельные затраты достигают 0,136 кВт·ч/кг СO2.The compressor-pumping carbon dioxide plant for providing a high pressure carbon dioxide with a urea production process has lower specific energy consumption compared to the prototype installation, and is also characterized by high reliability. For example, according to the prototype, when compressing carbon dioxide in an amount of 28800 nm 3 / h in a centrifugal compressor to a pressure of 15 MPa, the energy consumption is 7.2 MW, and the unit cost reaches 0.136 kW · h / kg CO 2 .

В предлагаемой компрессорно-насосной углекислотной установке суммарные расходы электроэнергии на компримировании CO2 в количестве 28800 нм3/ч в турбокомпрессоре до 3 МПа, его осушку и конденсацию в испарителе абсорбционной водоаммиачной холодильной машины и последующее его сжатия в насосе до 15 МПа, после чего он нагревается и газифицируется в рекуперативных теплообменниках, составляют 5,5 МВт, из которых 5,35 МВт приходится на турбокомпрессор и 0,15 МВт на привод насоса и обеспечение работы абсорбционной водоаммиачной холодильной машины. Удельный расход электроэнергии на производство CO2 с давлением 15 МПа будет равняться 0,104 кВт·ч/кг. Таким образом, экономия электроэнергии на производство одного и того же количества CO2 с давлением 15 МПа составит около 24% или 1,7 МВт.In the proposed compressor-pumping carbon dioxide installation, the total energy consumption for compression of CO 2 in the amount of 28800 nm 3 / h in a turbocharger up to 3 MPa, its drying and condensation in the evaporator of an absorption water-ammonia refrigeration machine and its subsequent compression in the pump up to 15 MPa, after which it Heated and gasified in recuperative heat exchangers, make up 5.5 MW, of which 5.35 MW falls on the turbocharger and 0.15 MW on the pump drive and the operation of the absorption water-ammonia refrigeration machine. The specific energy consumption for the production of CO 2 with a pressure of 15 MPa will be 0.104 kWh / kg. Thus, energy savings for the production of the same amount of CO 2 with a pressure of 15 MPa will be about 24% or 1.7 MW.

Claims (1)

Установка ожижения диоксида углерода, включающая центробежный компрессор, насос, парогенератор, конденсатор-испаритель и абсорбционную водоаммиачную холодильную машину, отличающаяся тем, что процесс ожижения предварительно охлажденного диоксида углерода производится за счет двухступенчатого сжатия диоксида углерода в центробежном компрессоре и насосе, а также холода абсорбционной водоаммиачной холодильной машины и с одновременным производством пара в парогенераторе путем использования теплоты сжатия диоксида углерода в центробежном компрессоре с его подачей в абсорбционную водоаммиачную холодильную машину. Installation of carbon dioxide liquefaction, including a centrifugal compressor, pump, steam generator, condenser-evaporator and absorption water-ammonia refrigeration machine, characterized in that the process of liquefaction of pre-cooled carbon dioxide is carried out by two-stage compression of carbon dioxide in a centrifugal compressor and pump, as well as cold absorption water-ammonia refrigeration machine and with the simultaneous production of steam in a steam generator by using the heat of compression of carbon dioxide in a centrob intermeshing with the compressor being fed to the water-ammonia absorption chiller.
RU2008137900/06A 2008-09-22 2008-09-22 Carbon dioxide liquefaction plant RU2380629C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008137900/06A RU2380629C1 (en) 2008-09-22 2008-09-22 Carbon dioxide liquefaction plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008137900/06A RU2380629C1 (en) 2008-09-22 2008-09-22 Carbon dioxide liquefaction plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2380629C1 true RU2380629C1 (en) 2010-01-27

Family

ID=42122198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008137900/06A RU2380629C1 (en) 2008-09-22 2008-09-22 Carbon dioxide liquefaction plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2380629C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104142043A (en) * 2014-08-06 2014-11-12 中国成达工程有限公司 Ammonia and carbon separation device and ammonia and carbon separation technology

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU44257A1 (en) * 1934-10-15 1935-09-30 И.Ц. Бадылькес Method for producing liquid carbon dioxide from flue gases
US4639262A (en) * 1983-07-06 1987-01-27 Heichberger Albert N Method and apparatus for carbon dioxide liquefaction and evaporation
RU2237615C1 (en) * 2003-05-28 2004-10-10 Харин Владимир Михайлович Low-temperature carbon dioxide production process
FR2869404A1 (en) * 2004-04-27 2005-10-28 Inst Francais Du Petrole PROCESS FOR LIQUEFACTING CARBON DIOXIDE GAS.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU44257A1 (en) * 1934-10-15 1935-09-30 И.Ц. Бадылькес Method for producing liquid carbon dioxide from flue gases
US4639262A (en) * 1983-07-06 1987-01-27 Heichberger Albert N Method and apparatus for carbon dioxide liquefaction and evaporation
RU2237615C1 (en) * 2003-05-28 2004-10-10 Харин Владимир Михайлович Low-temperature carbon dioxide production process
FR2869404A1 (en) * 2004-04-27 2005-10-28 Inst Francais Du Petrole PROCESS FOR LIQUEFACTING CARBON DIOXIDE GAS.

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПИМЕНОВА Т.Ф. Производство и применение сухого льда, жидкого и газообразного диоксида углерода. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982, с.79-80. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104142043A (en) * 2014-08-06 2014-11-12 中国成达工程有限公司 Ammonia and carbon separation device and ammonia and carbon separation technology
CN104142043B (en) * 2014-08-06 2016-04-20 中国成达工程有限公司 A kind of ammonia carbon separator and separating technology thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6629431B2 (en) Conversion of waste heat of gas processing plant to electric power based on organic Rankine cycle
CA2805336C (en) Energy efficient production of co2 using single stage expansion and pumps for elevated evaporation
JP2006513391A (en) Refrigeration method and production of liquefied natural gas
MX2013014870A (en) Process for liquefaction of natural gas.
CN103629854A (en) Ammonia and lithium bromide integrated absorption refrigeration device driven by heating medium water and method
CN103438598B (en) Based on folding type cooling system and the method for just inverse circulation coupling
CN114279254B (en) Flue gas waste heat utilization and carbon dioxide capturing and recycling process
JP3640023B2 (en) Emission CO2 recovery system
JP2005134036A (en) Air separator, and its operating method
CN107683397B (en) Liquefaction of industrial and hydrocarbon gases
CN106958987A (en) A kind of air pre-dehumidified separated for air and chilldown system
CN117308171A (en) Air compression-heating combined system based on absorption heat pump precooling
RU2378590C1 (en) Carbon dioxide liquefaction line
RU2380629C1 (en) Carbon dioxide liquefaction plant
RU2376537C1 (en) Carbon dioxide liquefying method
RU2380628C1 (en) Carbon dioxide liquefaction plant
CN113339696A (en) Carbon dioxide pressurizing storage device and method
RU96416U1 (en) COMPLEX FOR AUTONOMOUS PRODUCTION OF LIQUID LOW-TEMPERATURE CARBON DIOXIDE AND GAS-NITROGEN, AND ALSO LIQUID OXYGEN OR NITROGEN
CN203572091U (en) Heating-medium-water-driving ammonia and lithium bromide integrated absorption refrigeration device
CN113883739B (en) A CO2 pressurized storage device with combined absorption refrigeration and organic Rankine cycle
CN118031530A (en) A device for producing liquid using flue gas with low energy consumption and a method for using the same
CN102997617A (en) Method and device for production of pressurized oxygen by low-temperature fractionation of air
CN116878218A (en) Method and device for purifying liquefied carbon dioxide from industrial tail gas
CA3224829A1 (en) Integrated refrigeration system of a liquefied natural gas production plant comprising a carbon capture unit
US11408674B2 (en) System for treating and cooling a hydrocarbon stream