EA013981B1 - Система утилизации тепла - Google Patents

Система утилизации тепла Download PDF

Info

Publication number
EA013981B1
EA013981B1 EA200870190A EA200870190A EA013981B1 EA 013981 B1 EA013981 B1 EA 013981B1 EA 200870190 A EA200870190 A EA 200870190A EA 200870190 A EA200870190 A EA 200870190A EA 013981 B1 EA013981 B1 EA 013981B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
reactor
liquid
refrigeration unit
absorption refrigeration
cooling
Prior art date
Application number
EA200870190A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200870190A1 (ru
Inventor
Сес Ван Гел
Элин Маргит Кристина Йосефссон
Геррит Конейн
Хуго Герардус Полдерман
Артур Виллибрордус Титус Ротс
Антон Питер Вестеринк
Original Assignee
Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
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 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. filed Critical Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Publication of EA200870190A1 publication Critical patent/EA200870190A1/ru
Publication of EA013981B1 publication Critical patent/EA013981B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/001—Controlling catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/09—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by hydrolysis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00265—Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00027—Process aspects
    • B01J2219/0004—Processes in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00054—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/0009—Coils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00103—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor in a heat exchanger separate from the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00105—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids part or all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00105—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids part or all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
    • B01J2219/00108—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids part or all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling involving reactant vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00105—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids part or all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
    • B01J2219/0011—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids part or all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling involving reactant liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00159—Controlling the temperature controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00193—Sensing a parameter
    • B01J2219/00195—Sensing a parameter of the reaction system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00193—Sensing a parameter
    • B01J2219/00204—Sensing a parameter of the heat exchange system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00209—Control algorithm transforming a sensed parameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00211—Control algorithm comparing a sensed parameter with a pre-set value
    • B01J2219/00213—Fixed parameter value
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00222—Control algorithm taking actions
    • B01J2219/00227—Control algorithm taking actions modifying the operating conditions
    • B01J2219/00238—Control algorithm taking actions modifying the operating conditions of the heat exchange system

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

Предложена система утилизации тепла для отведения реакционного тепла из реактора ЕС-1 и получения охлажденной жидкости для использования одной или более потребляющими установками в каталитическом способе получения ЕС из ЕО для конверсии в MEG, при этом система содержит устройство охлаждения реактора ЕС-1, выполненное с возможность отведения тепла из реактора ЕС-1, промежуточный контур, сообщающийся с устройством охлаждения реактора ЕС-1 и с абсорбционной холодильной установкой и выполненный с возможностью пропускания промежуточной жидкости между ними, причем абсорбционная холодильная установка выполнена с возможностью обеспечения получения охлажденной жидкости, и контур охлажденной жидкости, выполненный с возможностью пропускания охлажденной жидкости, полученной в абсорбционной холодильной установке для использования одной или более потребляющими установками, при этом система выполнена так, что абсорбционная холодильная установка использует тепло, полученное в реакторе ЕС-1, для получения охлажденной жидкости для контура охлажденной жидкости и потребляющей установки (установок), причем система дополнительно включает устройство охлаждения после остановки реактора, имеющее независимый источник охлаждения, выполненный с возможностью отведения тепла из реактора ЕС-1, в качестве альтернативы абсорбционной холодильной установке или в дополнение к ней, при этом система дополнительно содержит независимый резервный источник охлажденной жидкости, выполненный с возможностью обеспечения получения охлажденной жидкости, подаваемой в одну или более потребляющих установок, в качестве альтернативы абсорбционной холодильной установке или в дополнение к ней. Изобретение также относится к системе управления, используемой в системе утилизации тепла, двухфазному сепаратору для разделения двухфазного потока в боковом отводе из реактора ЕС-1 в первой камере, обеспечивающей рециркуляцию жидкости в реактор ЕС-1, и второй камере, обеспечивающей подачу двухфазного потока во второй ЕС реактор ЕС-2 таким образом, что двухфазный поток в реактор ЕС-2 является стабильным, при этом данный сепаратор может быть использован в способе и системе утилизации тепла, их соответствующих способах, а также применено к системе и сепаратору или системе управления для получения ЕО/этиленгликоля (EG).

Description

Настоящее изобретение относится к системе утилизации тепла (теплового интегрирования) для получения этиленкарбоната (ЕС) из этиленоксида (ЕО) для его конверсии в моноэтиленгликоль (МЕО), системе управления, используемой в системе теплового интегрирования, двухфазному сепаратору, используемому в данном способе и системе теплового интегрирования, соответствующим способам, а также применению данной системы и сепаратора в установке для получения ЕО/этиленгликоля (ЕС).
Уровень техники
ЕС получают путем взаимодействия ЕО для получения МЕС в качестве основного продукта. МЕС в основном используют для изготовления полиэфирных волокон, полиэтилентерефталата (РЕТ) и, в меньшей степени, в охлаждающих системах автомобилей, где он служит в качестве антифриза.
ЕС получают в результате осуществления объединенного процесса получения ЕО/ЕС, обеспечивающего весьма эффективное тепловое интегрирование. Интегрированный процесс обычно делят на следующие четыре стадии: взаимодействие ЕО и удаление СО2 плюс регенерация ЕО; удаление легких фракций (ЬЕ) и очистка ЕО; взаимодействие ЕС/МЕС и регенерация МЕС; а также очистка МЕС.
На участке взаимодействия ЕО последний получают реакцией газообразного этилена и кислорода на катализаторе при повышенной температуре (200-300°С) и давлении (15-20 бар). Реакции на катализаторе сопровождаются выделением значительного количества тепла, удаляемого путем образования пара в зоне кожуха реактора. Образующийся пар используют на заводе в качестве тепловой среды.
На участке для взаимодействия ЕС/МЕС ЕО подвергают взаимодействию с СО2 до получения ЕС. Согласно одной из систем такое взаимодействие осуществляют в двух расположенных последовательно реакторах ЕС-1 и ЕС-2, в которых происходит конвертирование основной массы ЕО. Остаточный ЕО при необходимости может быть конвертирован в трубчатом реакторе, чистовом реакторе для получения ЕС. В реакторе ЕС-1 выделяется приблизительно 24 ккал/гмоль (100 кДж/гмоль) реакционного тепла при температуре около 100°С. Это тепло должно быть отведено из реактора через боковой слив с последующим охлаждением и рециркуляцией в реактор. Данный процесс описан в патенте США 6080897.
В системе, описанной в патенте США 6080897, тепло, образовавшееся на стадии получения ЕС, имеет низкую температуру и не может быть преобразовано в полезную энергию, например в пар. Авторы данного изобретения обнаружили, что тепло между реактором ЕС-1 и другими установками на любом участке завода может быть интегрировано, несмотря на использование нужной температуры в реакторе ЕС-1 путем охлаждения при получении жидкого рециркулируемого продукта и охлажденной жидкости.
Сущность изобретения
Соответственно, согласно самому широкому аспекту настоящего изобретения предложена система теплового интегрирования для отведения реакционного тепла из реактора ЕС-1 и получения охлажденной жидкости для использования одной или более потребляющими установками в каталитическом способе получения ЕС из ЕО для конверсии в МЕС, при этом система содержит устройство охлаждения реактора ЕС-1, выполненное с возможностью отведения тепла из реактора ЕС-1, промежуточный контур, сообщающийся с устройством охлаждения реактора ЕС-1 и с абсорбционной холодильной установкой и выполненный с возможностью пропускания промежуточной жидкости между ними, причем абсорбционная холодильная установка выполнена с возможностью обеспечения получения охлажденной жидкости, и контур охлажденной жидкости, выполненный с возможностью пропускания охлажденной жидкости, полученной в абсорбционной холодильной установке для использования одной или более потребляющими установками, при этом система выполнена так, что абсорбционная холодильная установка использует тепло, полученное в реакторе ЕС-1, для получения охлажденной жидкости для контура охлажденной жидкости и потребляющей установки (установок), причем система дополнительно содержит устройство охлаждения после остановки реактора, имеющее независимый источник охлаждения, выполненный с возможностью отведения тепла из реактора ЕС-1 альтернативно или дополнительно абсорбционной холодильной установке, при этом система дополнительно содержит независимый резервный источник охлажденной жидкости, выполненный с возможностью обеспечения получения охлажденной жидкости, подаваемой в одну или более потребляющих установок, альтернативно или дополнительно абсорбционной холодильной установке.
Промежуточный контур обычно представляет собой замкнутый контур. Устройство охлаждения после остановки реактора предпочтительно установлено в байпасе промежуточного контура, посредством чего промежуточная жидкость может быть отведена в байпас для удаления тепла устройством охлаждения после остановки реактора или оставлена в промежуточном контуре.
Промежуточный контур предпочтительно включает байпас абсорбционной холодильной установки, посредством которого промежуточная охлаждающая жидкость может быть пропущена в абсорбционную холодильную установку для удаления тепла или может быть направлена в обход абсорбционной холодильной установки.
Независимый резервный источник охлажденной жидкости предпочтительно представляет собой независимую резервную абсорбционную холодильную установку. Под независимым резервным источником охлажденной жидкости и резервной абсорбционной холодильной установкой в данном описании подразумеваются дополнительный независимый резервный источник и установка, которая доступна в
- 1 013981 качестве резерва для работы в том случае, когда абсорбционная холодильная установка (полностью) не действует, и которая при желании может находиться в постоянном использовании или работе.
Устройство охлаждения реактора ЕС-1 может находиться внутри или снаружи реактора ЕС-1. Устройство охлаждения реактора ЕС-1 предпочтительно находится снаружи. Устройство охлаждения реактора ЕС-1 предпочтительно размещено в контуре рециркуляции жидкости реактора ЕС-1, включающем боковой отвод и контур рециркуляции жидкости из реактора ЕС-1. Рециркулируемый продукт из реактора ЕС-1 предпочтительно составляет от 50 до 99%, более предпочтительно от 80 до 95% от всего подаваемого в реактор потока. Тем самым рециркуляция обеспечивает отведение тепла реакции и контроль температуры реакции.
Система согласно настоящему изобретению предпочтительно содержит множество контроллеров, множество управляющих клапанов и один или более блоков управления, при этом контроллеры подают сигналы, относящиеся к загрузке реактора ЕС-1 и потребностям потребляющей установки (установок), на контроллеры или блоки управления либо их комбинацию, и/или на управляющие клапаны, управляющие работой устройства охлаждения после остановки реактора и абсорбционной холодильной установки.
Контроллеры предпочтительно расположены на реакторе ЕС-1; в контуре рециркуляции жидкости реактора ЕС-1, предпочтительно после устройства охлаждения реактора ЕС-1, между устройством охлаждения реактора ЕС-1 и реактором ЕС-1; на промежуточном контуре, предпочтительно между абсорбционной холодильной установкой и устройством охлаждения реактора ЕС-1, до устройства охлаждения реактора ЕС-1; и/или на контуре охлажденной жидкости, предпочтительно после абсорбционной холодильной установки и до потребляющей установки (установок). Управляющие клапаны расположены в байпасе устройства охлаждения после остановки реактора и в промежуточном контуре параллельно байпасу устройства охлаждения после остановки реактора для регулирования потока промежуточной жидкости, поступающей в устройство охлаждения после остановки реактора; и/или в контуре рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 до устройства охлаждения реактора ЕС-1; и/или в байпасе абсорбционной холодильной установки.
Каждый из контроллеров предпочтительно запрограммирован на измерение величины, относящейся к запланированной нагрузке и конверсии в реакторе ЕС-1, температуре или потоку в промежуточном контуре, потоку в контуре рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 или температуре контура охлажденной жидкости по сравнению с соответствующей заданной величиной, и подачу выходного сигнала на контроллер, блок управления и/или на управляющий клапан для регулирования нагрузки устройства охлаждения после остановки реактора, потока в байпасе промежуточного контура, потока в контуре рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 и/или работы абсорбционной холодильной установки.
Измеряемую величину, относящуюся к запланированной нагрузке и конверсии в реакторе ЕС-1, предпочтительно выбирают из температуры, скорости конверсии и потока, более предпочтительно такой величиной является температура. Поэтому контроллеры предпочтительно представляют собой регуляторы температуры или потока либо их комбинацию, более предпочтительно контроллерами для реактора ЕС-1 и контура охлажденной жидкости являются регуляторы температуры, а контроллеры для промежуточного контура представляют собой комбинацию регуляторов температуры и потока.
Система согласно настоящему изобретению включает промежуточный контур промежуточной жидкости для отведения тепла из реактора ЕС-1 и приведения в действие абсорбционной холодильной установки с возвратом промежуточной жидкости для дальнейшего отведения тепла из реактора ЕС-1, при этом промежуточный контур используют в комбинации с отдельным устройством охлаждения после остановки реактора в байпасе промежуточного контура для отведения тепла из реактора ЕС-1 в том случае, когда абсорбционная холодильная установка не способна обеспечить достаточное охлаждение промежуточной жидкости для отведения всего тепла из реактора ЕС-1. Соответственно, тепло из реактора ЕС-1 может быть использовано для получения охлажденной жидкости, которая может быть использована в любом месте в потребляющих установках в других системах без ухудшения или риска для работы реактора ЕС-1 или потребляющей установки (установок).
Описание чертежей
Далее представлены варианты осуществления настоящего изобретения, которые не ограничиваются следующими примерами и чертежами, на которых фиг. 1 представляет собой известную установку для получения ЕС/МЕС;
фиг. 2-5 и 7-10 представляют собой варианты осуществления системы интегрирования тепла и системы управления согласно настоящему изобретению;
фиг. 6 представляет собой сепаратор, используемый в системах согласно настоящему изобретению.
Подробное описание изобретения
Упоминаемая далее техническая или охлаждающая вода (С\У) может представлять собой любой вид природной воды, такой как, например, морская вода или т.п. Промежуточная жидкость и охлажденная жидкость предпочтительно представляют собой любую инертную, подвергнутую обработке жидкость, такую как деминерализованная вода или т.п. Подходящая С\У имеет температуру окружающей среды в месте ее нахождения. Подходящая промежуточная жидкость действует как теплообменная жид
- 2 013981 кость, температура которой варьируется от пониженной температуры, меньшей, чем температура содержимого реактора ЕС-1, до повышенной температуры, получаемой в результате теплообмена с содержимым реактора ЕС-1. Повышенная температура предпочтительно достаточно высока для приведения в действие абсорбционной холодильной установки. Охлажденная жидкость предпочтительно действует как теплообменная жидкость, температура которой варьируется от пониженной температуры, меньшей, чем температура окружающей среды в месте ее нахождения, до повышенной температуры, получаемой в результате теплообмена с потребляющей установкой (установками).
В соответствии с одним из вариантов осуществления системы интегрирования тепла согласно настоящему изобретению сигнал от контроллера или блока управления регулирует работу управляющего клапана на пути к устройству охлаждения после остановки реактора и управляющего клапана, параллельного устройству охлаждения после остановки реактора, и может необязательно инициировать сигнал к блоку управления и управляющему клапану для средства подачи С\У к устройству охлаждения после остановки реактора. Один или более блоков управления предпочтительно подает сигнал на управляющие клапаны, регулируя количество промежуточной жидкости, подаваемой в устройство охлаждения после остановки реактора, а также количество промежуточной жидкости, обходящей устройство охлаждения после остановки реактора по нормальному пути промежуточного контура. Поэтому блок (блоки) управления предпочтительно определяет степень, на которую величина, измеряемая контроллерами, отклоняется от заданной величины, и регулирует степень открывания или закрывания управляющих клапанов на пути к устройству охлаждения после остановки реактора и, необязательно, на пути к средству подачи Ο\ν в устройство охлаждения после остановки реактора.
Система предпочтительно дополнительно содержит устройство регулирования охлаждения реактора ЕС-1, регулирующее температуру реактора ЕС-1. Устройство регулирования охлаждения предпочтительно является частью контура рециркуляции жидкости реактора ЕС-1. Устройство регулирования охлаждения предпочтительно расположено после устройства охлаждения реактора ЕС-1 и до реактора ЕС1 в контуре рециркуляции жидкости реактора ЕС-1. Контроллер контура рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 предпочтительно расположен после устройства регулирования охлаждения у его выпускного отверстия в контуре рециркуляции жидкости реактора ЕС-1.
В соответствии с одним из вариантов осуществления устройство регулирования охлаждения находится под контролем контроллера контура рециркуляции жидкости реактора ЕС-1, который, в свою очередь, получает сигналы от контроллера реактора ЕС-1 и посылает сигнал на управляющий клапан для подачи Ο\ν в устройство регулирования охлаждения с целью точной настройки или регулирования температуры контура рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 в рамках предпочтительного температурного интервала рециркуляции. Это позволяет системе поддерживать нужный режим охлаждения, ограничивающий повышение или понижение температуры реактора ЕС-1 выше или ниже заданной величины. Такой вариант является особенно предпочтительным в том случае, когда система установлена в месте с низкой температурой окружающей среды и низкой температурой Ο\ν (например, около 15°С), поскольку режим охлаждения устройства регулирования охлаждения может быть тщательно проконтролирован. Контроллер контура рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 также предпочтительно посылает сигнал на контроллер промежуточного контура, управляющего устройством охлаждения после остановки реактора.
Особое преимущество данного варианта заключается в том, что устройство регулирования охлаждения способно обеспечить точную настройку температуры в реакторе ЕС-1 благодаря его независимости от других узлов, в то время как устройство охлаждения реактора ЕС-1 способно обеспечить больший режим охлаждения, но с меньшей точностью по причине его зависимости от промежуточного контура охлаждения. Устройство регулирования охлаждения предпочтительно работает, по существу, с максимальным или близким к максимальному потоком Ο\ν. при этом контроллер контура рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 после устройства регулирования охлаждения сигнализирует о необходимости дальнейшего охлаждения, что ведет к использованию или повышенному режиму устройства охлаждения после остановки реактора. И, наоборот, в том случае, если контроллер сигнализирует о меньшей необходимости охлаждения, устройство охлаждения после остановки реактора используют не на полную мощность либо, при его полном отключении, устройство охлаждения после остановки реактора не используют, а охлаждение продолжают при помощи устройства регулирования охлаждения.
В соответствии с альтернативным вариантом осуществления вокруг устройства регулирования охлаждения установлен байпас, а управляющий клапан расположен в байпасе после его ответвления. Дополнительный управляющий клапан расположен возле впуска в устройство регулирования охлаждения. Управляющий клапан в байпасе устройства регулирования охлаждения регулируется контроллером потока до устройства охлаждения реактора ЕС-1. Управляющий клапан возле впуска устройства регулирования охлаждения регулируется контроллером температуры, расположенным после устройства регулирования охлаждения (после точки, в которой байпас присоединяется к потоку рециркулируемой жидкости реактора ЕС-1). В соответствии с данным вариантом необходимость в управляющем клапане для подачи Ο\ν в устройство регулирования охлаждения с целью регулирования рециркулируемой в реактор ЕС-1 жидкости отсутствует. Такой вариант является особенно предпочтительным для систем, в которых охлаждающая нагрузка на устройство регулирования охлаждения является небольшой (например, на
- 3 013981 грузка устройства регулирования охлаждения составляет 10%, а нагрузка устройства охлаждения реактора ЕС-1 составляет 90%). Это объясняется тем, что в устройстве регулирования охлаждения может быть использован относительно большой поток СА даже в том случае, когда требуется меньшая степень охлаждения (поскольку рециркулируемый в реактор ЕС-1 поток жидкости может быть направлен вокруг байпаса), что позволяет избежать коррозии, которая может возникнуть из-за накопления хлорида в том случае, если поток СА в устройство регулирования охлаждения является небольшим. При отсутствии управляющего клапана для подачи СА в устройство регулирования охлаждения предпочтительно, чтобы управляющий клапан у впуска устройства регулирования охлаждения имел минимальное отверстие во избежание низких температур и возможной кристаллизации ЕС в рециркулируемом в реактор ЕС-1 потоке жидкости у выпуска устройства регулирования охлаждения в том случае, если температура окружающей среды является низкой.
Контроллеры и блоки управления предпочтительно отслеживают измеряемую величину и посылают сигналы, рассчитанные таким образом, чтобы вернуть измеряемой величине заданное значение.
Описанный выше блок управления включает процессор и запоминающее устройство под контролем данного процессора, при этом запоминающее устройство программируется программным обеспечением, позволяющим процессору осуществлять стадии сравнения полученных результатов измерения, таких как температура или данные измерения потока, с заданной величиной, такой как температура или данные измерения потока, и, необязательно, дополнительного количественного определения любого расхождения в большую или меньшую сторону от заданной величины, и подачи сигнала для прямого или косвенного регулирования управляющего клапана, например, ввести в действие или обойти устройство охлаждения после остановки реактора либо ввести в действие устройство регулирования охлаждения, необязательно дополнительно управляющее описанным выше уровнем ее нагрузки.
В соответствии с одним из вариантов осуществления система теплового интегрирования согласно настоящему изобретению определяет избыточную температуру в реакторе ЕС-1, требующую дополнительного охлаждения в промежуточном контуре, либо в соответствии со вторым вариантом осуществления определяет нарушение или прекращение запроса охлажденной жидкости потребляющей установкой (установками), требующего пропускания промежуточной жидкости через абсорбционную холодильную установку, либо в соответствии с третьим вариантом осуществления определяет недостаточную выработку тепла в реакторе ЕС-1 для получения охлажденной жидкости, например, при включении, выключении или сокращении нагрузки, требующих введения в действие резервной подачи охлажденной жидкости в потребляющие установки.
В соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления контроллер на промежуточном контуре у впуска устройства охлаждения реактора ЕС-1 посылает цифровой сигнал блоку управления промежуточного контура, определяющему измеряемую величину как нормальную или девиантную, т. е. как соответствующую или отклоняющуюся от заданной величины, например показывает соответствующую или избыточную температуру, в то время как контроллер на промежуточном контуре до байпаса устройства охлаждения после остановки реактора также посылает цифровой сигнал блоку управления промежуточного контура, определяющему нормальную или отклоняющуюся измеряемую величину, например нормальный поток промежуточной жидкости или его отсутствие, при этом блок управления получает нормальные сигналы и не посылает дальнейшего сигнала или постоянного сигнала, либо получает девиантные сигналы и посылает результирующий сигнал на управляющий клапан в промежуточном контуре, обходящем устройство охлаждения после остановки реактора с целью уменьшения потока, а также на блок управления устройства охлаждения после остановки реактора, определяющий сигнал, включающий функцию девиантного сигнала и результирующего сигнала, и посылающий расчетный сигнал на контрольный клапан байпаса устройства охлаждения после остановки реактора с целью регулирования потока промежуточной жидкости в устройство охлаждения после остановки реактора и поддержания постоянного потока в промежуточном контуре.
Особое преимущество системы согласно настоящему изобретению в данном варианте осуществления обеспечивает непрерывное отведение тепла из реактора ЕС-1 и, более того, обеспечивает равномерное регулирование температуры реактора ЕС-1 с помощью трех устройств охлаждения. Устройство охлаждения после остановки реактора расположено в байпасе устройства охлаждения после остановки реактора от промежуточного контура с управляющими клапанами в байпасе до устройства охлаждения после остановки реактора и в промежуточном контуре. При недостаточном охлаждении, осуществляемом абсорбционной холодильной установкой и устройством регулирования охлаждения, устройство охлаждения после остановки реактора включается автоматически благодаря контроллеру в контуре рециркуляции жидкости реактора ЕС-1, например, для определения температуры. Действие объединенных контроллеров и блоков управления обеспечит постоянную циркуляцию всей промежуточной жидкости в контуре рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 и промежуточном контуре, а также обеспечит подачу большего количества СА в устройство охлаждения после остановки реактора.
В соответствии со вторым вариантом осуществления контроллер в контуре охлажденной жидкости из абсорбционной холодильной установки на пути к потребляющей установке (установкам) регулирует измеряемую величину, относящуюся к температуре контура охлажденной жидкости после абсорбцион
- 4 013981 ной холодильной установки, и определяет измеряемую величину как нормальную или девиантную, т.е. ее соответствие или отклонение от заданной величины, например, соответствующую или пониженную температуру, показывающую нормальный или девиантный расход охлажденной жидкости потребляющей установкой (установками), и посылает сигнал на управляющий клапан о поддержании уровня потока или его пропускании через абсорбционную холодильную установку. Пропускание потока через абсорбционную холодильную установку, в свою очередь, определяется как повышение температуры промежуточной контура и обеспечивает включение вышеописанного устройства охлаждения после остановки реактора. Особое преимущество пропускания потока через абсорбционную холодильную установку заключается в том, что при снижении или прекращении потребности потребляющей установки оно позволяет избежать избыточного охлаждения в абсорбционной холодильной установке, ведущего к нежелательному осаждению используемого в холодильной установке абсорбента.
В соответствии с третьим вариантом осуществления резервную абсорбционную холодильную установку, работающую от независимого источника энергии, размещают в контуре охлажденной жидкости параллельно с абсорбционной холодильной установкой вместе с контроллером после резервной абсорбционной холодильной установки и соединяют с управляющим клапаном, обеспечивая независимую подачу энергии. Контроллер определяет девиантную измеряемую величину, такую как температура, превышающая заданную величину, что означает недостаточное охлаждение охлажденной жидкости, и посылает сигнал на управляющий клапан для независимой подачи энергии, приводящей в действие резервную абсорбционную холодильную установку, для охлаждения жидкости, протекающей в контуре для охлажденной жидкости и используемой в потребляющей установке (установках). Особое преимущество этого заключается в возможности получения охлажденной жидкости, удовлетворяющей потребность потребляющей установки при отсутствии реакционного тепла из реактора ЕС-1 или при наличии недостаточного количества тепла.
В результате объединения абсорбционной холодильной установки и резервной абсорбционной холодильной установки в одну охлаждающую систему подача охлажденной жидкости может быть осуществлена независимо от реактора ЕС-1, под контролем системы теплового интегрирования. Резервная абсорбционная холодильная установка предпочтительно приводится в движение паром при низком давлении.
Поэтому настоящее изобретение касается системы охлаждения, обеспечивающей независимый контроль температуры реактора ЕС-1, независимый контроль температуры охлажденной жидкости и разъединение двух систем при низкой производительности, например, при включении, выключении или сокращении нагрузки, т.е. при использовании менее 50% мощности реактора ЕС-1. Более конкретно, настоящее изобретение обеспечивает интегрированное отведение тепла, как части системы теплового интегрирования, и включает две различные холодильные установки, абсорбционную холодильную установку, нагреваемую отработанным теплом и соединенную с независимой резервной абсорбционной холодильной установкой, нагреваемой паром. Последняя работает самостоятельно при включении, выключении или сокращении нагрузки на основную установку при отсутствии отработанного тепла из реактора ЕС-1, при этом первая также работает при наличии отработанного тепла из реактора ЕС-1.
Особое преимущество настоящего изобретения заключается в том, что резервная холодильная установка способна обеспечивать приблизительно 50% мощности системы охлаждения, например от 40 до 60% мощности. Абсорбционная холодильная установка предпочтительно функционирует в том случае, когда реактор ЕС-1 работает с нагрузкой более приблизительно 50%, независимо от резервной холодильной установки или вместе с ней, а резервная холодильная установка функционирует, по меньшей мере, в том случае, когда реактор ЕС-1 работает с нагрузкой менее приблизительно 50%. В таком случае устройство охлаждения после остановки реактора способно удовлетворить любые существенные требования по отведению тепла. Энергия может быть рационализирована оператором вручную путем снижения нагрузки на резервную холодильную установку в исключительном случае при одновременном осуществлении охлаждения после остановки реактора, что позволяет избежать ненужных затрат запасов независимой энергии на охлаждение. Поэтому ЕС и потребляющие установки могут быть разъединены, по крайней мере, что касается интегрирования тепла при производительности, составляющей до 50% от проектной мощности.
По мере того как производительность реактора ЕС-1 возрастает и приближается к 50%, производительность остальной части установки подобным образом возрастает и приближается к 50%, и резервная абсорбционная холодильная установка более не способна справляться с нагрузкой, контроллер охлажденного контура после абсорбционной холодильной установки показывает повышение температуры охлажденного контура, и абсорбционная холодильная установка приводится в движение благодаря работе управляющего клапана после промежуточного контура абсорбционной холодильной установки. Соответственно, описанные выше системы управления устройства охлаждения после остановки реактора постепенно снижают нагрузку на устройство охлаждения после остановки реактора.
При нагрузке до 50% оператор предпочтительно устанавливает вручную заданное значение контроллера контура охлажденной жидкости после абсорбционной холодильной установки выше заданного значения резервной абсорбционной холодильной установки после контроллера с целью воздействия на
- 5 013981 нагрузку охлажденной жидкости, переносимую резервной абсорбционной холодильной установкой. При 50%-ной нагрузке ручная коррекция заданного значения снижает скорость повышения воздействия резервной абсорбционной холодильной установки.
В том случае, если нагрузка реактора ЕС-1 превышает 50% и возрастающая потребность в охлажденной жидкости вынуждает систему ввести в действие абсорбционную холодильную установку, между устройством охлаждения после остановки реактора и абсорбционной холодильной установкой происходит переходное и окончательное переключение путем постепенного снижения нагрузки на контроллер контура охлажденной жидкости после заданной для абсорбционной холодильной установки величины.
Система согласно настоящему изобретению может быть использована в любом каталитическом процессе получения ЕС из ЕО для конверсии в МЕС. Данная система предназначена для использования в каталитическом процессе получения МЕС, включающем стадию, на которой происходит взаимодействие ЕО с СО2 в присутствии катализатора и получение содержащего ЕС реакционного раствора, стадию гидролиза, на которой реакционный раствор превращают в водный раствор МЕС путем гидролиза ЕС в реакционном растворе, и стадию дистилляции, на которой очищенный МЕС и содержащий катализатор раствор получают из водного раствора МЕС путем дистилляции. Катализатор предпочтительно присутствует в реакторе с барботажной колонной вместе с ЕО, СО2, водой и МЕС. Во время работы данной системы температура процесса предпочтительно составляет 50-200°С, более предпочтительно 70-170°С, более предпочтительно 90-150°С, наиболее предпочтительно 100-127°С.
Во время работы реактора ЕС-1 температура у впуска предпочтительно составляет 70-110°С. В реактор ЕС-1 предпочтительно подают чистый ЕО или водную смесь ЕО при помощи насоса, обеспечивая требуемую скорость жидкости, СО2 из рециркуляционного компрессора для СО2, раствор катализатора из насоса, обеспечивая требуемую скорость жидкости и рециркуляцию жидкости реактора ЕС-1 (от теплообмена с промежуточным охлаждающим контуром и устройством регулирования охлаждения), а также из насоса, обеспечивая требуемую скорость жидкости. Соответственно, поток рециркулируемой жидкости реактора ЕС-1 составляет от 50 до 95%, например 80-92% от общего подаваемого в реактор потока, при этом он способен обеспечивать охлаждение реактора и температурный контроль над экзотермической реакцией ЕС. Как описано выше, устройство регулирования охлаждения регулирует повышение температуры в реакторе ЕС-1, обеспечивая высокую селективность МЕС. Устройство охлаждения после остановки реактора и устройство регулирования охлаждения предпочтительно способны совместно выдержать по меньшей мере 50% нагрузки реактора ЕС-1.
Особое преимущество системы теплового интегрирования заключается в том, что она может работать как система закрытого контура, включающая устройство охлаждения реактора ЕС-1, промежуточный охлаждающий контур и абсорбционную холодильную установку. Однако необходимо убедиться в том, что реактор ЕС-1 или потребляющая охлажденную жидкость установка (установки) способна работать независимо, что определяет необходимость работы различных установок для охлаждения и холодильных установок в виде тесно интегрированной системы, включающей, как описано выше, две абсорбционные холодильные установки в системе теплового интегрирования. Система теплового интегрирования согласно настоящему изобретению обеспечивает технологическую гибкость при включении и выключении реактора ЕС-1 путем разъединения участков ЕО и МЕС.
Авторы данного изобретения обнаружили, что система согласно настоящему изобретению впервые обеспечивает три описанных выше различных режима работы плюс общую гибкость, включая тепловое интегрирование само по себе. Особое преимущество применения закрытого промежуточного контура заключается в том, что он обеспечивает равномерное тепловое интегрирование. Равномерное тепловое интегрирование является важным для поддержания конкурентоспособного общего уровня потребления пара.
Система теплового интегрирования согласно настоящему изобретению может включать любую подходящую известную в данной области техники абсорбционную холодильную установку, работа которой основана на принципе испарения охлаждающей жидкости при низком давлении и абсорбции в абсорбенте для жидкости. Охлаждающей жидкостью предпочтительно является вода, а абсорбентом является раствор бромида лития, представляющий собой сильный абсорбент для воды. Каждая абсорбционная холодильная установка имеет два корпуса, установленных на различной высоте. Нижний корпус разделен на абсорбер и секцию испарителя, в то время как верхний корпус состоит из генератора и конденсатора. Установки, предназначенные для использования в системе согласно настоящему изобретению, предпочтительно включают всего лишь один десорбер, а не множество, например двухстадийный десорбер. Теплоту для испарения охлаждающей жидкости обеспечивает охлаждаемая жидкость. Градиент давления достигается путем абсорбции. Отводимое из реактора ЕС-1 тепло и/или внешнюю энергию используют для приведения в действие генераторов холодильных установок.
Систему теплового интегрирования предпочтительно используют в комбинации с двухфазным сепаратором для разделения двухфазного потока в боковом сливе из реактора ЕС-1 в первой камере, обеспечивающей рециркуляцию жидкости в реактор ЕС-1, и во второй камере, обеспечивающей поступление двухфазного потока во второй ЕС реактор ЕС-2 таким образом, что двухфазный поток в реактор ЕС-2 является стабильным. Сепаратор предпочтительно работает при таком уровне жидкости во второй каме
- 6 013981 ре, который не вызывает поступления двухфазного потока в реактор ЕС-2, тем самым предотвращая вероятность повышения уровня жидкости и переполнения разделительной емкости, а также сбоя процесса отведения газа из рециркулируемой жидкости. Отделение пара от рециркулируемой жидкости является важным для предотвращения кавитации в циркуляционном насосе реактора, используемом для рециркуляции жидкости в реактор ЕС-1.
Двухфазный сепаратор предпочтительно расположен в боковом сливе из реактора ЕС-1 и включает средство для разделения двухфазного, выходящего из реактора ЕС-1 бокового потока газа-жидкости на первый жидкофазный компонент для охлаждения и рециркуляции в реактор ЕС-1, второй двухфазный поток газа-жидкости в качестве сырья для дальнейшей реакции в реакторе ЕС-2 и газофазный компонент в качестве сырья для дальнейшей реакции в реакторе ЕС-1 или ЕС-2.
Двухфазный сепаратор предпочтительно включает, по существу, горизонтальную емкость, образующую пространство для жидкости и пространство для газа над пространством для жидкости, при этом емкость включает впускное концевое пространство с впуском для подачи и выпускное концевое пространство с отдельными выпусками для компонентов жидкой фазы, газожидкостной фазы и газовой фазы, при этом емкость дополнительно содержит впускное устройство, содержащее первичный сепаратор газа и жидкости, установленный в пространстве для газа, и наклонный возвратный лоток, установленный в пространстве для газа под первичным сепаратором, имеющим нижний конец, расположенный рядом с впускной концевой стенкой емкости, по которой осуществляется подача в пространство для жидкости таким образом, что между нижним концом и впускной концевой стенкой образуется проход, при этом в емкости дополнительно установлена распределительная стабилизирующая перегородка. Распределительная стабилизирующая перегородка служит для отделения любого газа, захваченного с жидкостью из впускного устройства, при этом жидкость, выходящая из выпуска для жидкой фазы, свободна от газа. Водослив в выпускном концевом пространстве гарантирует, что уровень жидкости не поднимется выше выпуска газожидкостной фазы, посредством чего газ выходит вместе с жидкостью в виде двухфазного газожидкостного потока, например в результате эффекта циклона, который может быть достигнут благодаря выпускной насадке специальной формы, такой как коническая. Двухфазный сепаратор может включать стабилизатор потока, установленный в выпуске для жидкой фазы.
Двухфазный сепаратор может представлять собой сепаратор, описанный в патенте США 6537458, приводимом здесь в качестве ссылки и описывающем трехфазный сепаратор, работающий на таком же принципе. Такой сепаратор предпочтительно представляет собой горизонтальный газожидкостный сепаратор, включающий множество перегородок и множество стабилизирующих секций для создания режимов течения, обеспечивающих удаление жидкости из двухфазной смеси потоков.
Рециркулируемый поток СО2 во время операции сокращения нагрузки на реактор ЕС-1 предпочтительно снижают, чтобы обеспечить хорошее отделение газа в сепараторах.
Другой аспект настоящего изобретения касается нового сепаратора для разделения двухфазного потока в боковом сливе из реактора ЕС-1 в первой камере, обеспечивающей рециркуляцию жидкости в реактор ЕС-1, и второй камере, обеспечивающей подачу двухфазного потока во второй ЕС реактор ЕС-2 таким образом, чтобы, как упомянуто выше, обеспечить стабильность двухфазного потока в реактор ЕС2.
Еще один аспект настоящего изобретения касается системы управления для управления вышеописанной системой теплового интегрирования, при этом система управления содержит множество контроллеров, блоков управления и/или управляющих клапанов, причем контроллеры подают сигналы, относящиеся к загрузке реактора ЕС-1 и потребности потребляющей установки (установок), на контроллеры блоков управления или их комбинацию, и/или на управляющие клапаны, управляющие работой устройства охлаждения после остановки реактора и абсорбционной холодильной установки. Контроллеры предпочтительно расположены согласно вышеприведенному описанию.
Дальнейшие преимущества и отличительные признаки системы управления соответствуют преимуществам и отличительным признакам соответствующих компонентов, упоминаемых в контексте вышеописанной системы теплового интегрирования.
Другой аспект настоящего изобретения касается способа теплового интегрирования и способа управления, соответствующих системе теплового интегрирования и системе управления, как описано выше.
Следующий аспект настоящего изобретения касается компьютерной программы, обеспечивающей выполнение системой теплового интегрирования и системой управления или любым их компонентом вышеописанных стадий.
Другой аспект настоящего изобретения касается применения системы теплового интегрирования, сепаратора, системы управления или программы в процессе получения ЕС из ЕО, как описано выше, для конверсии в МЕО.
Подробное описание чертежей
На фиг. 1 реактор ЕС-1 (1) имеет впуски для водного СО2 (2а) и ЕО (2Ь) и выпуск (3) в сепаратор (6) для получаемого ЕС и непрореагировавших газов и жидкостей, проходящих через сепаратор (6), который подает получаемые текучие среды и непрореагировавшие текучие среды в питающую линию, ведущую в
- 7 013981 реактор ЕС-2 (4), и рециркулирует реакционную жидкость как контур (5) рециркуляции жидкости при помощи насоса (7) через теплообменник (8) для отведения тепла до ее возвращения в реактор ЕС-1 (1). Подобная линия показана около реактора ЕС-2 (4), однако в данном случае рециркулируемую жидкость нагревают.
На фиг. 2 контур (5) рециркуляции жидкости реактора ЕС-1, разделенный сепаратором (6), проходит к устройству (8а) охлаждения реактора ЕС-1. Устройство (8а) охлаждения реактора ЕС-1 находится в теплообмене с промежуточным контуром (9), который, в свою очередь, находится в теплообмене с абсорбционной холодильной установкой (10). Устройство (8Ь) охлаждения после остановки реактора, расположенное в байпасе (11) устройства охлаждения после остановки реактора в виде байпаса из промежуточного контура (9), снабжается независимой С\У. Устройство (12) регулирования охлаждения реактора ЕС-1 расположено после устройства охлаждения (8а) реактора ЕС-1 в контуре (5) рециркуляции жидкости реактора ЕС-1.
Температурный контроллер ТС-1 расположен на реакторе ЕС-1 (1), ТС-2 расположен на контуре (5) рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 после устройства (12) регулирования охлаждения, а ТС-3 расположен на промежуточном контуре (9) до устройства охлаждения (8а) реактора ЕС-1.
Управляющий клапан СУ-1 расположен на линии подачи С\У в устройство (12) регулирования охлаждения реактора ЕС-1, СУ-2 - на промежуточном контуре (9), параллельном байпасу, к устройству (8Ь) охлаждения после остановки реактора, СУ-3 - на байпасе (11) устройства охлаждения после остановки реактора, СУ-4 - у впуска для С\У в устройство (8Ь) охлаждения после остановки реактора, а СУ-5 - на контуре (5) рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 до устройства (8а) охлаждения реактора.
Контроллер потока ЕС-1 расположен на промежуточном контуре (9) до байпаса устройства (8Ь) охлаждения после остановки реактора, а ЕС-2 расположен на контуре (5) рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 до устройства (8а) охлаждения реактора.
ТС-1 сообщается с реактором ЕС-1 и посылает сигналы на ТС-2. ТС-2 сообщается с контуром рециркуляции жидкости реактора ЕС-1, а ТС-1 посылает сигналы на ТС-3 и СУ-1. ТС-3 сообщается с промежуточным контуром (9) и посылает сигналы на три блока управления Υ-1, Υ-2 и Υ-3. Блок управления Υ-1 сообщается с ЕС-1 и ТС-3 и посылает сигналы на СУ-2, Υ-2 сообщается с ЕС-1 и ТС-3 через Υ-1 и посылает сигналы на СУ-3, а Υ-3 сообщается с ТС-3 и посылает сигналы на СУ-4. ЕС-2 сообщается с контуром (5) рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 и посылает сигналы на СУ-5.
В системе теплового интегрирования температуру реактора ЕС-1 всегда регулируют. В том случае, когда ТС-1 показывает температуру выше заданной величины, обычно вначале, он включает устройство (12) регулирования охлаждения, открывающее управляющий клапан СУ-1 до требуемого уровня до тех пор, пока при открытии, составляющем приблизительно 90%, не включатся устройство (8а) охлаждения реактора и устройство (8Ь) охлаждения после остановки реактора путем открывания или закрывания управляющих клапанов СУ-2, СУ-3 и СУ-4, принимающих часть охлаждающей нагрузки.
Блоки управления Υ-1, Υ-2 и Υ-3 гарантируют, что поток в промежуточном контуре (9) останется постоянным благодаря запрограммированным алгоритмам, при этом, если контроллеры ТС-3 и ЕС-1 получают сигналы и расценивают их как нормальные, они посылают сигнал частично открыть СУ-2, а если ЕС-1 получает сигнал и расценивает его как слишком высокий, он посылает сигнал частично закрыть СУ-2. Например, Υ-1 оценивает сигнал (а), равный 0, дроби или 1, от ЕС-1, и сигнал (Ь), равный 0, дроби или 1, от ТС-3, чтобы определить сигнал (а.Ь), равный 0, дроби или 1, посылаемый на СУ-2, а Υ-2 получает такие же сигналы и рассчитывает их коэффициент (1-а(1-к.Ь)), чтобы определить сигнал, равный 0, дроби или 1, на СУ-3, регулирующий открывание СУ-3.
Контроллер потока ЕС-2 гарантирует, что поток в контуре реактора ЕС-1 останется постоянным. Если ЕС-2 получает сигнал и определяет, что поток слишком велик, он посылает сигнал частично закрыть СУ-5; и наоборот, если сигнал показывает, что поток слишком мал, он посылает сигнал частично открыть СУ-5.
На фиг. 7 показана работа системы теплового интегрирования согласно настоящему изобретению по регулированию температуры в реакторе ЕС-1. ТС-1 получает температурные данные из реактора ЕС1, сравнивает их с заданной температурой для реактора ЕС-1 и посылает сигнал на ТС-2. ТС-2 получает температурные данные из контура рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 и сигнал от ТС-1 и посылает сигнал на ТС-3 и сигнал на СУ-1, открывая поток С\У в том случае, если сигнал требует охлаждения при помощи устройства регулирования охлаждения (12). ТС-3 получает температурные данные от промежуточного контура (9) и сигнал из ТС-2 и посылает сигнал на СУ-3, открывая клапан СУ-3 для регулирования промежуточного контура, в байпас устройства (8Ь) охлаждения после остановки реактора, а также посылает сигнал в СУ-4, открывая поступление С\У в устройство охлаждения после остановки реактора. Одновременно ТС-3 посылает сигнал на СУ-2, регулируя поток в промежуточном контуре, параллельном байпасу устройства охлаждения после остановки реактора, а ЕС-1 получает данные о скорости потока в промежуточном контуре, сравнивает их с заданной величиной и посылает сигнал на СУ-3, в результате чего поток в промежуточном контуре остается постоянным. ЕС-2 получает данные о скорости потока в контуре рециркуляции, сравнивает их с заданной величиной и посылает сигнал на СУ-5, в результате чего поток в контуре рециркуляции остается постоянным.
- 8 013981
На фиг. 3 показана абсорбционная холодильная установка (10), в которую подают С\У (20) для отведения тепла реакции от промежуточной жидкости, протекающей в промежуточном контуре (9). Охлажденная жидкость, получаемая в абсорбционной холодильной установке (10), поступает по контуру (21) охлажденной жидкости в. потребляющую установку (26а). Температурный контроллер (ТС-4) на контуре (21) охлажденной жидкости подает сигналы на 3-путевой управляющий клапан (СУ-6) на промежуточном контуре (9) до абсорбционной холодильной установки (10) и возле байпаса (22) абсорбционной холодильной установки (10). Резервная абсорбционная холодильная установка (23) приводится в действие независимым паром (24) и снабжается С\У (25). Температурный контроллер ТС-5 расположен на контуре (21) охлажденной жидкости после резервной абсорбционной холодильной установки (23) и сообщается с контрольным клапаном СУ-7 на впуске для независимого пара (24). Резервная абсорбционная холодильная установка (23) приводится в действие паром (24) и обеспечивает получение охлажденной жидкости для контура (21) охлажденной жидкости.
Температурный контроллер ТС-6, расположенный на выпуске рабочей стороны потребляющей установки (26а), посылает сигналы на управляющий клапан СУ-8, расположенный на контуре (21) охлажденной жидкости после потребляющей установки (26а). На контуре (21) охлажденной жидкости параллельно потребляющей установке (26а) может быть размещено множество потребляющих установок (26Ь и т.д.). Дополнительные потребляющие установки соединены с соответствующими температурными контроллерами и управляющими клапанами.
Охлаждающая нагрузка абсорбционных холодильных установок (10, 23) настолько велика, что каждая из них может включать множество отдельных субблоков, вместе функционирующих как одна установка, например, любое количество машин, для того, чтобы выдерживать большую нагрузку на потребляющую установку.
При включении, сокращении нагрузки или выключении резервная холодильная установка (23) работает полностью, а устройство (8Ь, фиг. 2) охлаждения после остановки реактора работает частично или полностью.
При более чем приблизительно 50%-ной нагрузке реактора ЕС-1 абсорбционная холодильная установка (10) работает на полную мощность, а устройство (8а, фиг. 2) охлаждения реактора и устройство (12, фиг. 2) регулирования охлаждения работают вместе.
На фиг. 8 показана работа системы теплового интегрирования согласно настоящему изобретению по регулированию температуры абсорбционной холодильной установки (10). ТС-6 получает температурные данные от выпуска рабочей стороны потребляющей установки (26а), сравнивает их с заданным для выпуска значением рабочей температуры потребляющей установки и посылает сигнал на СУ-7, направляющий или управляющий потоком охлажденной жидкости, подаваемым в потребляющую установку (26а). СУ-7 может быть расположен до или после потребляющей установки (26а).
ТС-4 получает температурные данные от выпуска абсорбционной холодильной установки (10), сравнивает их с заданным значением температуры выпуска абсорбционной холодильной установки и посылает сигнал на СУ-5, открывая 3-путевой управляющий клапан (СУ-5) в байпас (22) в том случае, если ТС-4 показывает температуру соответственно выше или ниже заданного значения.
На фиг. 4 контур (5) рециркуляции жидкости реактор ЕС-1, разделенный сепаратором (6), проходит в устройство (8а) охлаждения реактора ЕС-1. Устройство (8а) охлаждения реактора ЕС-1 находится в теплообмене с промежуточным контуром (9), который, в свою очередь, находится в теплообмене с абсорбционной холодильной установкой (10). Устройство (8Ь) охлаждения после остановки реактора, расположенное в байпасе (11) устройства охлаждения после остановки реактора в виде байпаса из промежуточного контура (9), снабжается независимой Ο\ν. Устройство (12) регулирования охлаждения реактора ЕС-1 расположено после устройства (8а) охлаждения реактора ЕС-1 в контуре (5) рециркуляции жидкости реактора ЕС-1.
Температурный контроллер ТС-10 расположен на реакторе ЕС-1 (1), ТС-20 расположен на контуре (5) рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 после устройства (12) регулирования охлаждения, а ТС-30 расположен на промежуточном контуре (9) до устройства (8а) охлаждения реактора ЕС-1.
Управляющий клапан СУ-10 расположен на байпасе вокруг устройства (12) регулирования охлаждения, СУ-20 - на промежуточном контуре (9), параллельном байпасу, ведущему к устройству (8Ь) охлаждения после остановки реактора, СУ-30 расположен на байпасе (11) устройства охлаждения после остановки реактора, а СУ-40 расположен на контуре (5) рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 между устройством (8а) охлаждения реактора и устройством (12) регулирования охлаждения (после ответвления байпаса у впуска устройства регулирования охлаждения).
Контроллер потока ЕС-10 расположен на промежуточном контуре (9) до байпаса устройства (8Ь) охлаждения после остановки реактора, а ЕС-20 расположен на контуре (5) рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 до устройства (8а) охлаждения реактора.
ТС-10 сообщается с реактором ЕС-1 и посылает сигналы на ТС-20. ТС-20 сообщается с контуром (5) рециркуляции жидкости реактора ЕС-1, а ТС-10 посылает сигналы на СУ-40 и контроллер ХС положения клапана. ТС-30 сообщается с промежуточным контуром (9), а ХС посылает сигналы на СУ-3. ЕС10 сообщается с промежуточным контуром (9) и посылает сигналы на СУ-20. ЕС-20 сообщается с конту
- 9 013981 ром (5) рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 и посылает сигналы на СУ-10.
В системе теплового интегрирования температуру в реакторе ЕС-1 всегда регулируют. В том случае, когда ТС-10 показывает температуру выше заданной величины, он сообщается с ТС-20, воздействующим на клапан СУ-40, увеличивая поток через устройство (12) регулирования охлаждения. В том случае, когда ЕС-20 показывает поток выше заданной величины, он посылает сигнал открыть СУ-10, увеличивающий поток через байпас устройства регулирования охлаждения (уменьшая поток через устройство регулирования охлаждения).
Поток в промежуточном контуре (9) всегда регулируют. В том случае, если величина определяемого ЕС-10 потока превышает заданное значение, он посылает сигнал частично закрыть СУ-20.
Температуру в промежуточном контуре (9) также регулируют. В том случае, если величина температуры, определяемая ТС-30, превышает заданное значение, он посылает сигнал частично открыть СУ30, что увеличивает поток через устройство (8Ь) охлаждения после остановки реактора.
Для обеспечения постоянного контроля, осуществляемого ТС-20, заданное значение ТС-30 устанавливают при помощи контроллера ХС положения клапана. Для сохранения диапазона действия ТС-20 и ТС-30 устанавливают пределы пропускной способности данных контроллеров.
На фиг. 9 показана работа системы теплового интегрирования согласно настоящему изобретению по регулированию температуры в реакторе ЕС-1. ТС-10 получает температурные данные из реактора ЕС1, сравнивает их с заданной температурой для реактора ЕС-1 и посылает сигнал на ТС-20. ТС-20 получает температурные данные из контура рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 и сигнал от ТС-10 и посылает сигнал на СУ-40, открывая поток в том случае, если сигнал требует усиления охлаждения в устройстве (12) регулирования охлаждения. ТС-30 получает температурные данные от промежуточного контура (9) и посылает сигнал на СУ-30, открывая клапан СУ-30 для регулирования промежуточного контура, в байпас устройства (8Ь) охлаждения после остановки реактора. ЕС-10 получает данные о скорости потока в промежуточном контуре, сравнивает их с заданной величиной и посылает сигнал на СУ-20, в результате чего поток в промежуточном контуре остается постоянным. ЕС-20 получает данные о скорости потока в контуре рециркуляции, сравнивает их с заданной величиной и посылает сигнал на СУ-10, в результате чего поток в контуре рециркуляции остается постоянным.
На фиг. 5 показана абсорбционная холодильная установка (10), в которую подают С\У (20) для отведения тепла реакции от промежуточной жидкости, протекающей в промежуточном контуре (9). Охлажденная жидкость, получаемая в абсорбционной холодильной установке (10), поступает по контуру (21) охлажденной жидкости в потребляющую установку (26а). Температурный контроллер (ТС-40) на промежуточном контуре (9) после абсорбционной холодильной установки (10) передает сигналы на управляющий клапан (СУ-50) на промежуточном контуре (9) до абсорбционной холодильной установки (10). Байпас (22) абсорбционной холодильной установки (10) подвергается контролю дифференциального давления со стороны блока управления (Υ) для поддержания постоянного потока в случае поломки любой из холодильных установок.
Резервная абсорбционная холодильная установка (23) приводится в действие независимым паром (24) и снабжается С\У (25). Температурный контроллер ТС-50 расположен на контуре (21) охлажденной жидкости после резервной абсорбционной холодильной установки (23) и сообщается с управляющим клапаном СУ-7 на впуске для независимого пара (24). Резервная абсорбционная холодильная установка (23) приводится в действие паром (24) и обеспечивает получение охлажденной жидкости для контура (21) охлажденной жидкости.
Температурный контроллер ТС-60, расположенный на выпуске рабочей стороны потребляющей установки (26а), посылает сигналы на управляющий клапан СУ-70, расположенный на контуре (21) охлажденной жидкости после потребляющей установки (26а). На контуре (21) охлажденной жидкости параллельно потребляющей установке (26а) может быть размещено множество потребляющих установок (26Ь и т.д.). Дополнительные потребляющие установки соединены с соответствующими температурными контроллерами и управляющими клапанами.
Охлаждающая нагрузка абсорбционных холодильных установок (10, 23) настолько велика, что каждая из них может включать множество отдельных субблоков, функционирующих вместе как одна установка, например любое количество машин, для того, чтобы выдерживать большую нагрузку на потребляющую установку. Контроль дифференциального давления в байпасе обеспечивает равномерную работу и подачу постоянного потока в субблоки абсорбционной холодильной установки (10).
При включении, сокращении нагрузки или выключении резервная холодильная установка (23) работает полностью, а устройство (8Ь, фиг. 4) охлаждения после остановки реактора работает частично или полностью.
При более чем приблизительно 50%-ной нагрузке реактора ЕС-1 абсорбционная холодильная установка (10) работает на полную мощность, а устройство (8а, фиг. 4) охлаждения реактора и устройство (12, фиг. 4) регулирования охлаждения работают вместе.
На фиг. 10 показана работа системы теплового интегрирования согласно настоящему изобретению по регулированию температуры абсорбционной холодильной установки (10). ТС-60 получает температурные данные от выпуска рабочей стороны потребляющей установки (26а), сравнивает их с заданным
- 10 013981 для выпуска значением рабочей температуры потребляющей установки и посылает сигнал на СУ-70, направляющий или управляющий потоком охлажденной жидкости, подаваемым в потребляющую установку (26а). СУ-70 может быть расположен до или после потребляющей установки (26а).
ТС-40 получает температурные данные от промежуточного контура (9) до холодильной установки (10), сравнивает их с заданным значением температуры промежуточного контура и посылает сигнал на СУ-50 открыть управляющий клапан в абсорбционную холодильную установку (10) в том случае, если ТС-40 показывает температуру выше заданного значения.
На фиг. 6 показан двухфазный сепаратор (30), включающий боковой впуск (31) для газа/жидкости реактора ЕС-1, впускное устройство (32) газа/жидкости, пространство (33) для жидкости, пространство (34) для газа, выпуск (35) контура рециркуляции жидкости реактора ЕС-1, выпуск (36) для восстановленного двухфазного потока в реактор ЕС-2 (не показан), водослив (37) и стабилизирующую перегородку (38). Отверстие (39) для стравливания предотвращает скопление застойного газа. Большую часть газа из впуска (31), отделяемого во впускном устройстве (32), выпускают непосредственно через выпуск (36). Некоторое количество газа захватывается в виде пузырьков с жидкостью из впускного устройства (32) и проходит через стабилизирующую перегородку (38) в пространство (33) для жидкости, где газ поднимается, отделяется от жидкости и поступает в пространство (34) для газа. Поэтому жидкость, выходящая из выпуска (35), дегазирована и, по существу, представляет собой однофазный жидкий поток. Водослив (37) гарантирует, что уровень жидкости не поднимается выше выпуска (36), при этом газ выходит вместе с жидкостью в виде двухфазного газожидкостного потока, например, благодаря эффекту циклона. Такой эффект может быть достигнут благодаря насадке на выпускное отверстие, имеющей специальную форму (например, коническую). Уровень жидкости над выпуском (36) предотвращает затягивание газа в выпуск (36).
Примеры
Пример 1. Эффективность использования энергии.
Режим работы устройства охлаждения реактора ЕС-1 переходит на охлажденную жидкость, в ином случае эта энергия будет потеряна. Система теплового интегрирования согласно настоящему изобретению обеспечивает экономию, равную нагрузке на устройство охлаждения реактора ЕС-1. В масштабе заводов по всему миру она составляет порядка 12 М\Е
Пример 2. Безопасность.
Настоящее изобретение позволяет обеспечить автономную независимую работу реактора ЕС-1 и потребляющих установок в особых условиях. Так, отсутствует вероятность выхода из-под контроля реактора ЕС-1 по причине недостаточной потребности в охлажденной воде у потребляющей установки (установок), также отсутствует вероятность возникновения проблем у потребителей из-за недостатка охлажденной воды при включении, сокращении нагрузки или выключении реактора ЕС-1.
Пример 3. Сепаратор.
Известный в данной области техники сепаратор (6), показанный на фиг. 1, представляет собой обычный газожидкостный сепаратор, работающий на жидкостном уровне в своей нижней части, имеющей площадь поверхности разделения, а над ней - двухфазную зону для газа-жидкости в верхней части сепаратора. Поэтому высота сепаратора должна быть достаточной для разделения, а приведенная скорость в нижней части сепаратора - низкой. Для того чтобы обеспечить требуемую пропускную способность, впуск (31) контура рециркуляции жидкости реактора ЕС-1 должен увеличиваться. Требования к конструкции емкости включают определенное максимальное время пребывания и определенную максимальную приведенную скорость жидкости, обеспечивающие отделение пара в нижней части сепаратора. Выполнение таких требований к конструкции приведет к созданию очень плоской емкости в виде диска с очень высокой степенью турбулентности, обеспечивающего очень плохое отделение пара в нижней части сепаратора.
Представленный на фиг. 6 сепаратор (6) удовлетворяет требованию по времени пребывания в жидкой фазе и обеспечивает требуемое удаление газа через впуск (31) и впускное устройство (32), при этом отделенный газ выходит непосредственно через выпуск (36). Поэтому жидкость, выходящая из выпуска (35) , является, по существу, дегазированной и выходит в виде однофазного жидкого потока, что обеспечивает отсутствие кавитации при работе насоса контура рециркуляции жидкости реактора ЕС-1. Вместе с жидкостью в виде двухфазной смеси газа-жидкости через выпуск (36) выходит, по существу, 100% газа.

Claims (12)

1. Система утилизации тепла для отведения реакционного тепла из реактора (ЕС-1) и получения охлажденной жидкости для использования одной или более потребляющими установками в каталитическом способе получения этиленкарбоната (ЕС) из этиленоксида (ЕО) для конверсии в моноэтиленгликоль (МЕО), при этом система содержит реактор (ЕС-1), устройство охлаждения реактора, выполненное с возможностью отведения тепла из реактора;
промежуточный контур, сообщающийся с устройством охлаждения реактора и с абсорбционной холодильной установкой и выполненный с возможностью пропускания промежуточной жидкости между ними, причем абсорбционная холодильная установка выполнена с возможностью получения охлажденной жидкости;
контур охлажденной жидкости, выполненный с возможностью пропускания охлажденной жидкости, полученной в абсорбционной холодильной установке для использования ее в одной или более потребляющих установках, при этом система дополнительно содержит устройство охлаждения после остановки реактора, имеющее независимый источник охлаждения, выполненный с возможностью отведения тепла из реактора (ЕС-1), причем система дополнительно содержит независимый резервный источник охлажденной жидкости, выполненный с возможностью получения охлажденной жидкости для одной или более потребляющих установок.
2. Система по п.1, в которой устройство охлаждения после остановки реактора содержит независимый источник охлаждения, выполненный с возможностью отведения тепла из реактора (ЕС-1) альтернативно или дополнительно абсорбционной холодильной установке; а независимый резервный источник охлажденной жидкости выполнен с возможностью получения охлажденной жидкости для одной или более потребляющих установок альтернативно или дополнительно абсорбционной холодильной установке.
3. Система по п.2, в которой промежуточный контур включает байпас абсорбционной холодильной установки, посредством которого промежуточная охлаждающая жидкость может быть пропущена в абсорбционную холодильную установку для отведения тепла или может быть направлена в обход абсорбционной холодильной установки.
4. Система по любому из пп.1-3, в которой устройство охлаждения реактора (ЕС-1) расположено в контуре рециркуляции жидкости реактора, содержащем боковой отвод и контур рециркуляции жидкости из реактора.
5. Система по любому из пп.1-4, содержащая множество контроллеров, множество управляющих клапанов и один или более блок управления, при этом контроллеры выполнены с возможностью подачи сигналов, относящихся к загрузке реактора (ЕС-1) и потребностям потребляющей установки(установок), на контроллеры или блоки управления либо их комбинацию, и/или на управляющие клапаны, регулирующие работу устройства охлаждения после остановки реактора и абсорбционной холодильной установки.
6. Система по любому из пп.1-5, дополнительно содержащая устройство регулирования охлаждения реактора (ЕС-1) для регулирования температуры реактора, расположенное после устройства охлаждения реактора и до реактора в контуре рециркуляции жидкости реактора.
7. Система по п.6, в которой устройство регулирования охлаждения находится под контролем контроллера контура рециркуляции жидкости реактора (ЕС-1), который, в свою очередь, получает сигналы от контроллера реактора и посылает сигнал на управляющий клапан подачи охлаждающей воды (С\У) устройства регулирования охлаждения для регулирования температуры контура рециркуляции жидкости реактора в предпочтительном интервале температур рециркуляции.
8. Система по п.6, в которой вокруг устройства регулирования охлаждения установлен байпас, а управляющий клапан расположен в байпасе, при этом управляющий клапан, расположенный в байпасе, регулируется контроллером потока, расположенным до устройства охлаждения реактора (ЕС-1); управляющий клапан также расположен у впуска в устройство регулирования охлаждения, причем управляющий клапан, расположенный у впуска в устройство регулирования охлаждения, регулируется температурным контроллером, расположенным после устройства регулирования охлаждения и после точки, в которой байпас присоединяется к потоку контура рециркуляции жидкости реактора.
9. Система по любому из пп.1-8, дополнительно содержащая двухфазный сепаратор для разделения двухфазного потока в боковом отводе из реактора (ЕС-1) в первой камере, обеспечивающей рециркуляцию жидкости в реактор (ЕС-1), и во второй камере, обеспечивающей подачу двухфазного потока во второй реактор (ЕС-2) таким образом, что двухфазный поток в реактор (ЕС-2) является стабильным, при этом сепаратор предпочтительно выполнен с возможностью работы при таком уровне жидкости во второй камере, который не вызывает поступления двухфазного потока в реактор (ЕС-2), тем самым предотвращая вероятность повышения уровня жидкости и переполнения разделительной емкости, а также сбоя процесса удаления газа из рециркулируемой жидкости.
- 12 013981
10. Система по п.1, в которой независимый резервный источник охлажденной жидкости представляет собой резервную абсорбционную холодильную установку.
11. Применение системы утилизации тепла по любому из пп.1-9 в способе получения ЕС из ЕО или в способе получения МЕС из ЕО через ЕС.
12. Способ отведения реакционного тепла из реактора (ЕС-1) и получения охлажденной жидкости для использования одной или более потребляющими установками в каталитическом способе получения этиленкарбоната (ЕС) и этиленоксида (ЕО) для конверсии в моноэтиленгликоль (МЕС), при этом способ включает использование системы утилизации тепла по п.1, а также этапы, на которых отводят тепло из реактора посредством устройства охлаждения реактора;
пропускают промежуточную жидкость в промежуточном контуре между устройством охлаждения реактора и абсорбционной холодильной установкой;
получают охлажденную жидкость в абсорбционной холодильной установке и пропускают охлажденную жидкость, полученную в абсорбционной холодильной установке, в контур охлажденной жидкости к одной или более потребляющим установкам так, что абсорбционная холодильная установка использует тепло, полученное в реакторе, для получения охлажденной жидкости для контура охлажденной жидкости и потребляющей установки(установок).
EA200870190A 2006-01-25 2007-01-25 Система утилизации тепла EA013981B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06250416 2006-01-25
PCT/EP2007/050743 WO2007085635A2 (en) 2006-01-25 2007-01-25 Heat integration

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200870190A1 EA200870190A1 (ru) 2009-02-27
EA013981B1 true EA013981B1 (ru) 2010-08-30

Family

ID=38038572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200870190A EA013981B1 (ru) 2006-01-25 2007-01-25 Система утилизации тепла

Country Status (13)

Country Link
US (1) US8695367B2 (ru)
EP (1) EP1976624B1 (ru)
JP (1) JP2009524625A (ru)
KR (1) KR101375932B1 (ru)
CN (1) CN101405075B (ru)
AR (1) AR059164A1 (ru)
AT (1) ATE523246T1 (ru)
AU (1) AU2007209372A1 (ru)
BR (1) BRPI0707237B1 (ru)
CA (1) CA2639935A1 (ru)
EA (1) EA013981B1 (ru)
TW (1) TWI388541B (ru)
WO (1) WO2007085635A2 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2939693B1 (fr) * 2008-12-16 2011-12-23 Inst Francais Du Petrole Nouveau procede de recuperation du co2 issu des fumees de regeneration d'une unite de craquage catalytique
US8745995B2 (en) * 2010-10-07 2014-06-10 Basf Se Process for heat integration by means of a refrigeration system
CN104549089A (zh) * 2013-10-09 2015-04-29 宁夏琪凯节能设备有限公司 一种反应釜节能温控系统
US10815176B2 (en) * 2017-05-19 2020-10-27 Shell Oil Company Heat integration in a process for the preparation of ethylene carbonate and ethylene glycol

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1031285B (de) * 1957-03-06 1958-06-04 Basf Ag Verfahren zur weitgehenden Abscheidung des Reaktionsproduktes bei der Ausfuehrung chemischer Verfahren
US4143521A (en) * 1977-02-08 1979-03-13 Stone & Webster Engineering Corporation Process for the production of ethylene
US4530826A (en) * 1980-12-03 1985-07-23 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Method for recovering and utilizing waste heat
WO1998023351A1 (en) * 1996-11-29 1998-06-04 Kvaerner Paladon Limited Separator
US6080897A (en) * 1998-03-19 2000-06-27 Mitsubishi Chemical Corporation Method for producing monoethylene glycol
WO2001017935A1 (de) * 1999-09-07 2001-03-15 Krupp Uhde Gmbh Verfahren und anlage zur methanolsynthese aus wasserstoff, kohlenmonoxid und kohlendioxid unter druck
US6537458B1 (en) * 1999-03-05 2003-03-25 Shell Oil Company Three-phase separator

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6025403A (en) * 1997-07-07 2000-02-15 Mobil Oil Corporation Process for heat integration of an autothermal reformer and cogeneration power plant

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1031285B (de) * 1957-03-06 1958-06-04 Basf Ag Verfahren zur weitgehenden Abscheidung des Reaktionsproduktes bei der Ausfuehrung chemischer Verfahren
US4143521A (en) * 1977-02-08 1979-03-13 Stone & Webster Engineering Corporation Process for the production of ethylene
US4530826A (en) * 1980-12-03 1985-07-23 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Method for recovering and utilizing waste heat
WO1998023351A1 (en) * 1996-11-29 1998-06-04 Kvaerner Paladon Limited Separator
US6080897A (en) * 1998-03-19 2000-06-27 Mitsubishi Chemical Corporation Method for producing monoethylene glycol
US6537458B1 (en) * 1999-03-05 2003-03-25 Shell Oil Company Three-phase separator
WO2001017935A1 (de) * 1999-09-07 2001-03-15 Krupp Uhde Gmbh Verfahren und anlage zur methanolsynthese aus wasserstoff, kohlenmonoxid und kohlendioxid unter druck

Also Published As

Publication number Publication date
AR059164A1 (es) 2008-03-12
BRPI0707237A2 (pt) 2011-04-26
WO2007085635A2 (en) 2007-08-02
BRPI0707237B1 (pt) 2016-08-23
JP2009524625A (ja) 2009-07-02
EA200870190A1 (ru) 2009-02-27
KR101375932B1 (ko) 2014-03-18
EP1976624A2 (en) 2008-10-08
ATE523246T1 (de) 2011-09-15
CN101405075B (zh) 2012-02-08
TWI388541B (zh) 2013-03-11
WO2007085635A3 (en) 2007-10-11
US20070169492A1 (en) 2007-07-26
CN101405075A (zh) 2009-04-08
CA2639935A1 (en) 2007-08-02
TW200734292A (en) 2007-09-16
KR20080091494A (ko) 2008-10-13
US8695367B2 (en) 2014-04-15
AU2007209372A1 (en) 2007-08-02
EP1976624B1 (en) 2011-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1390445B1 (en) Fischer-tropsch synthesis process
US6647930B2 (en) Ammonia vapor generation
EA013981B1 (ru) Система утилизации тепла
CN103769008B (zh) 浆态床内环流反应器
WO2016063872A1 (ja) メタノール製造方法及びメタノール製造装置
CN110591763A (zh) 一种煤间接液化的智能强化控制系统及工艺
US8273299B2 (en) Reactor cooling system
US20190152885A1 (en) Method for producing methanol and apparatus for producing methanol
US5486339A (en) High-pressure melamine reactor
AU2020288027B2 (en) Carbon-based fuel gasification system
EP1951768B1 (en) An apparatus and method for the production of polyethylene and ethylene copolymers
MX2008009499A (es) Integracion de calor
CN106641721A (zh) 一种热含蜡原油管道恒压启动方法
EP3039337B1 (en) A shell-and-tube apparatus for heat recovery from a hot process stream
CN111604016A (zh) 一种柔性配置的循环反应系统及循环反应工艺
US6864293B2 (en) Production of liquid and, optionally, gaseous products from gaseous reactants
RU2380149C2 (ru) Способ регулирования температуры экзотермических каталитических реакций
CN113121306B (zh) 氯丁二烯提浓系统及其冷媒控制方法
RU2817818C1 (ru) Управление контуром синтеза аммиака при неполной нагрузке
CN115449398B (zh) 费托合成产物分离系统
CN106824014A (zh) 浆态床反应系统
GB2617450A (en) Apparatus and methods for gas-liquid separation
CN104402768B (zh) 一种用低纯度液氨为原料生产尿素的工艺
JP2587201B2 (ja) 高圧メラミン反応器
CN104312651A (zh) 无循环甲烷化系统

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

QB4A Registration of a licence in a contracting state
QB4A Registration of a licence in a contracting state