Установка переработки продувочных и танковых газов

Предложена установка выделения аммиака из попутных газов аммиачного производства с использованием холода, вырабатываемого за счет работы расширения, совершаемой продувочными и топливными газами в турбодетандерах. Достигаемый технический результат - получение жидкого аммиака и воздуха, используемого в печи риформинга.

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).

Продувочные газы, содержащие до 7% об. NН₃, 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 NH₃ не более 1,1% направляются обратным потоком в регенеративный теплообменник 3, в котором подогреваются перед подачей в мембранную установку 2 на выделение водорода.

Для отделения аммиака из танковых газов с содержанием NН₃, 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.

В случае реализации заявляемой полезной модели, например в составе аммиачного агрегата, можно переработать 4170 нм³/ч продувочных и 2120 нм³/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 нм³/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%.

1. Установка переработки продувочных и танковых газов с целью извлечения жидкого аммиака, включающая регенеративные теплообменники, турбодетандеры, турбокомпрессор и мембранный модуль, отличающаяся тем, что необходимое количество холода производится за счет расширения продувочных и топливных газов в двух турбодетандерах.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что 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.