CN215049786U - 一种尿素装置联产二氧化碳制品的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种尿素装置联产二氧化碳制品的系统，该系统包括第一引导机构，用于将合成氨系统中产生的全部二氧化碳引导至尿素装置包含的二氧化碳压缩机组；第二引导机构，用于由所述二氧化碳压缩机组抽出一部分满足液化压力要求的二氧化碳进入二氧化碳液化系统中。本申请提供的系统中，利用尿素装置自身的二氧化碳压缩机组对合成氨工序形成的二氧化碳进行增压，使二氧化碳的压力可以达到液化的压力要求，在对二氧化碳进行液化的过程中，无需重新提供增压设备。同时通过该系统无需引进价格昂贵的电机驱动的容积式压缩机，可以减少设备的投入，达到进一步降低生产成本的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及二氧化碳制备技术领域，特别是涉及一种尿素装置联产二氧化碳制品的系统。
背景技术
合成氨需用氮气和氢气。在制备氮气和氢气的工业过程中产生大量二氧化碳。N2的制备：将焦炭、煤或天然气在空气中燃烧生成CO2，除去CO2后得N2。这一步骤中会产生大量二氧化碳。H2制备：用水和焦炭(或煤、石油、天然气等)(中国主要以煤生产氨)在高温下制取。合成气中的一氧化碳，可与水蒸气作用生成氢和二氧化碳，这个过程称一氧化碳变换。然后脱碳脱除二氧化碳。这一步骤用于制取氢气。以天然气为原料的合成氨厂，在产品氨的天然气消耗中，约有三分之一是作为燃料烧掉，其产生的CO2通常随一段炉烟道气经引风机抽出直接排入大气。以一套年产20万吨的合成氨装置为例，经一段炉烟道气年排CO2达10.3万吨以上，其排放量是比较大的。
为了解决合成氨二氧化碳排放问题，现有技术中比较常用处理比较彻底的方式是，将合成氨产生的二氧化碳一部分(其量根据尿素制备系统所需二氧化碳量确定)引入尿素制备系统中，加压至13.5-15兆帕作为制备尿素用原料气使用，但是由于制备尿素所需的二氧化碳有限。剩余的二氧化碳(合成氨过程产生的二氧化碳量远大于尿素生产所需二氧化碳量)则可以引入液体二氧化碳制备系统中，将气态二氧化碳液化或进一步减压闪蒸形成干冰等二氧化碳产品用于市场销售。
由于合成氨系统排出的二氧化碳的压力通常在20-30千帕左右，而二氧化碳液化需要将二氧化碳压缩到2兆帕左右，因此，现有技术中通常采用电机驱动的容积式压缩机用于对来自合成氨系统的二氧化碳进行压缩后冷凝形成液态二氧化碳。这种方式虽然可以很好的解决二氧化碳商品化制备，减少二氧化碳排放，但是在对二氧化碳进行压缩时，具有电耗高，维修工作量大等缺点。
实用新型内容
本实用新型提供了一种尿素装置联产二氧化碳制品的系统。
本实用新型提供了如下方案：
一种尿素装置联产二氧化碳制品的系统，包括：
第一引导机构，用于将合成氨系统中产生的全部二氧化碳引导至尿素装置包含的二氧化碳压缩机组；
第二引导机构，用于由所述二氧化碳压缩机组抽出一部分满足液化压力要求的二氧化碳进入二氧化碳液化系统中，以便所述二氧化碳液化系统将接收到的满足液化压力要求的二氧化碳进行液化处理形成二氧化碳制品。
优选地：所述二氧化碳液化系统包括冷凝机构，所述液化压力为1.8-2.2兆帕。
优选地：所述冷凝机构包括相连的第一冷却器以及第二冷却器，所述第一冷却器与所述第二冷却器各自连接有独立的制冷循环系统。
优选地：所述第一冷却器连接有溴化锂吸收式制冷循环系统。
优选地：所述第二冷却器连接有使用氨或丙烷液化气体制冷剂的压缩冰箱和氨吸收冰箱中的任一个可实现等压冷却的制冷循环系统。
优选地：所述二氧化碳压缩机组为离心压缩机。
优选地：所述离心压缩机采用冷凝式蒸汽透平驱动。
优选地：将液化处理得到的液态二氧化碳经减压闪蒸后形成二氧化碳制品。
根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：
通过本实用新型，可以实现一种尿素装置联产二氧化碳制品的系统，在一种实现方式下，该系统可以包括第一引导机构，用于将合成氨系统中产生的全部二氧化碳引导至尿素装置包含的二氧化碳压缩机组；第二引导机构，用于由所述二氧化碳压缩机组抽出一部分满足液化压力要求的二氧化碳进入二氧化碳液化系统中，以便所述二氧化碳液化系统将接收到的满足液化压力要求的二氧化碳进行液化处理形成二氧化碳制品。本申请提供的系统中，利用尿素装置自身的二氧化碳压缩机组对合成氨工序形成的二氧化碳进行增压，使二氧化碳的压力可以达到液化的压力要求，在对二氧化碳进行液化的过程中，无需重新提供增压设备。由于尿素装置采用的是透平驱动离心压缩机，将初始压力温度一致的相同体积的二氧化碳压缩至一定压力，使用透平驱动离心压缩机所消耗的能量远远低于采用电机驱动的容积式压缩机所消耗的能量，同时通过该系统无需引进价格昂贵的电机驱动的容积式压缩机，可以减少设备的投入，达到进一步降低生产成本的目的。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型实施例提供的一种尿素装置联产二氧化碳制品的系统各机构的连接示意图；
图2是本实用新型实施例提供的冷凝机构的结构示意图。
图中：合成氨系统1、尿素装置2、二氧化碳压缩机组21、二氧化碳液化系统3、第一冷却器31、第二冷却器32、溴化锂吸收式制冷循环系统41、等压冷却的制冷循环系统42、第一引导机构51、第二引导机构52。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例
参见图1、图2，为本实用新型实施例提供的一种尿素装置联产二氧化碳制品的系统，如图1所示，该系统可以包括：
第一引导机构51，用于将合成氨系统1中产生的全部二氧化碳引导至尿素装置2包含的二氧化碳压缩机组21；在实际应用中，通常合成氨与合成尿素均在一个企业进行，因此在具体实现时，可以将合成氨产生的副产品二氧化碳全部引导至尿素装置的二氧化碳压缩机组内进行压缩。进一步的，所述二氧化碳压缩机组为离心压缩机。所述离心压缩机采用冷凝式蒸汽透平驱动。采用透平驱动的离心压缩机无论是工作效率还是能耗均优于电机驱动的容积式压缩机。通常该离心压缩机为多段压缩机，在实际使用时，可以在压缩机的二段出口处将一部分二氧化碳抽出。当然，也可以根据现场管路的布局选择合适的位置将二氧化碳抽出即可。
第二引导机构52，用于由所述二氧化碳压缩机组21抽出一部分满足液化压力要求的二氧化碳进入二氧化碳液化系统3中，以便所述二氧化碳液化系统3将接收到的满足液化压力要求的二氧化碳进行液化处理形成二氧化碳制品。所述一部分的量为进入所述二氧化碳压缩机组内的二氧化碳总量减去所述尿素装置所需二氧化碳的量。由于合成氨系统中形成的二氧化碳副产品的量无法被尿素装置全部消耗掉，因此，在本申请提供的系统中经过二氧化碳压缩机组压缩后的二氧化碳的量要高于尿素装置所需的二氧化碳的量，因此，抽出一部份压缩后的二氧化碳不会对后续尿素合成工序造成影响。在实际应用中，可以选择在二氧化碳压缩机组的进气口处设置第一流量计，第一流量计以检测来自合成氨系统中二氧化碳气体的量，同时在抽出部位安装第二流量计以及流量可调的电磁阀，第二流量计用于检测抽出二氧化碳的量，以便通过流量可调的电磁阀调节抽出二氧化碳的量，保证供给尿素装置的二氧化碳满足自身消耗的需求。
本申请提供的系统中，利用尿素装置自身的二氧化碳压缩机组对合成氨工序形成的二氧化碳进行增压，使二氧化碳的压力可以达到液化的压力要求，在对二氧化碳进行液化的过程中，无需重新提供增压设备。由于尿素装置采用的是透平驱动离心压缩机，将初始压力温度一致的相同体积的二氧化碳压缩至一定压力，使用透平驱动离心压缩机所消耗的能量远远低于采用电机驱动的容积式压缩机所消耗的能量，同时通过该系统无需引进价格昂贵的电机驱动的容积式压缩机，可以减少设备的投入，达到进一步降低生产成本的目的。
进一步的，所述二氧化碳液化系统包括冷凝机构，所述液化压力为1.8-2.2兆帕。为了进一步提高冷凝系统的效率，如图2所示，所述冷凝机构包括相连的第一冷却器31以及第二冷却器32，所述第一冷却器31与所述第二冷却器32各自连接有独立的制冷循环系统。所述第一冷却器连接有溴化锂吸收式制冷循环系统41。所述第二冷却器连接有使用氨或丙烷液化气体制冷剂的压缩冰箱和氨吸收冰箱中的任一个可实现等压冷却的制冷循环系统42。
本申请提供冷凝机构，第一冷却器用于使由二氧化碳压缩机组抽出的二氧化碳接触到溴化锂吸收式制冷循环中进行一次冷却，第二冷却器用于使通过第一冷却器的二氧化碳与制冷循环接触；第二冷却器还包括膨胀阀，用于进行绝热膨胀二氧化碳使通过第二冷却器的二氧化碳液化。第一冷却器为溴化锂吸收式制冷循环系统，并与蒸发器产生的冷水接触。第一冷却器可以实现将高压的二氧化碳冷却到5到20℃。第二冷却器与制冷循环的蒸发器的冷却剂接触，对第一冷却器排出的二氧化碳进行二次冷且冷却到-56到-10℃。与第二冷却器接触的制冷循环选自以下组对于使用氨或丙烷液化气制冷剂的压缩式制冷机，溴化锂吸收式制冷循环再生器的热源可以来自工厂或工厂产生的余热，溴化锂吸收式制冷循环回热器的热源介意是太阳能或地热。
本申请提供的第一冷却器用于使二氧化碳与溴化锂吸收式制冷循环接触并进行等压冷却；第二冷却器用于通过使等压冷却的二氧化碳与单独的制冷循环接触而对其进行平衡冷却。该冷凝机构可以减少冷却液化过程所需的冷却热量，从而提高二氧化物碳冷却效率并且大大降低了维护成本。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种尿素装置联产二氧化碳制品的系统，其特征在于，所述系统包括：
第一引导机构，用于将合成氨系统中产生的全部二氧化碳引导至尿素装置包含的二氧化碳压缩机组；
第二引导机构，用于由所述二氧化碳压缩机组抽出一部分满足液化压力要求的二氧化碳进入二氧化碳液化系统中，以使所述二氧化碳液化系统将接收到的满足液化压力要求的二氧化碳进行液化处理形成二氧化碳制品。
2.根据权利要求1所述的尿素装置联产二氧化碳制品的系统，其特征在于，所述二氧化碳液化系统包括冷凝机构，所述液化压力为1.8-2.2兆帕。
3.根据权利要求2所述的尿素装置联产二氧化碳制品的系统，其特征在于，所述冷凝机构包括相连的第一冷却器以及第二冷却器，所述第一冷却器与所述第二冷却器各自连接有独立的制冷循环系统。
4.根据权利要求3所述的尿素装置联产二氧化碳制品的系统，其特征在于，所述第一冷却器连接有溴化锂吸收式制冷循环系统。
5.根据权利要求3所述的尿素装置联产二氧化碳制品的系统，其特征在于，所述第二冷却器连接有使用氨或丙烷液化气体制冷剂的压缩冰箱和氨吸收冰箱中的任一个可实现等压冷却的制冷循环系统。
6.根据权利要求1所述的尿素装置联产二氧化碳制品的系统，其特征在于，所述二氧化碳压缩机组为离心压缩机。
7.根据权利要求6所述的尿素装置联产二氧化碳制品的系统，其特征在于，所述离心压缩机采用冷凝式蒸汽透平驱动。
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