RU2376537C1 - Способ ожижения диоксида углерода - Google Patents

Способ ожижения диоксида углерода Download PDF

Info

Publication number
RU2376537C1
RU2376537C1 RU2008137902/06A RU2008137902A RU2376537C1 RU 2376537 C1 RU2376537 C1 RU 2376537C1 RU 2008137902/06 A RU2008137902/06 A RU 2008137902/06A RU 2008137902 A RU2008137902 A RU 2008137902A RU 2376537 C1 RU2376537 C1 RU 2376537C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon dioxide
mpa
condenser
compressor
liquid
Prior art date
Application number
RU2008137902/06A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Николаевич Махлай (RU)
Владимир Николаевич Махлай
Сергей Васильевич Афанасьев (RU)
Сергей Васильевич Афанасьев
Георгий Константинович Лавренченко (UA)
Георгий Константинович Лавренченко
Алексей Валериевич Копытин (UA)
Алексей Валериевич Копытин
Сергей Гаврилович Швец (UA)
Сергей Гаврилович Швец
Original Assignee
ОАО "Тольяттиазот"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ОАО "Тольяттиазот" filed Critical ОАО "Тольяттиазот"
Priority to RU2008137902/06A priority Critical patent/RU2376537C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2376537C1 publication Critical patent/RU2376537C1/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/063—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream
    • F25J3/067—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream separation of carbon dioxide
    • 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
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/80—Separating impurities from carbon dioxide, e.g. H2O or water-soluble contaminants
    • 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
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/80—Separating impurities from carbon dioxide, e.g. H2O or water-soluble contaminants
    • F25J2220/82—Separating low boiling, i.e. more volatile components, e.g. He, H2, CO, Air gases, CH4
    • 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
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/04—Compressor cooling arrangement, e.g. inter- or after-stage cooling or condensate removal
    • 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
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30—Compression of the feed stream
    • 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
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/80—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being carbon dioxide
    • 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
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
    • 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
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/902—Details about the refrigeration cycle used, e.g. composition of refrigerant, arrangement of compressors or cascade, make up sources, use of reflux exchangers etc.
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Способ ожижения диоксида углерода включает его компримирование в двухступенчатом компрессоре и сжатие в насосе, влагоотделение, осушку и охлаждение. Ожижение и переохлаждение выходящего из второй ступени компрессора диоксида углерода производится в двухсекционном конденсаторе-переохладителе за счет холода жидкого аммиака низкого давления, подаваемого в левую секцию конденсатора-переохладителя, и затрат тепла на газификацию диоксида углерода в правой секции конденсатора-переохладителя, в которую жидкий низкотемпературный диоксид углерода перекачивается насосом из изотермической емкости под давлением 15 МПа. Достигаемый технический результат - снижение энергозатрат на ожижение диоксида углерода. 1 ил.

Description

Изобретение относится к технологии производства аммиака и карбамида, а конкретно к способам ожижения и подачи сжатого до 15 МПа диоксида углерода в реактор синтеза карбамида.
Известны компрессорные установки для сжатия газообразного диоксида углерода до 15 МПа перед подачей его в агрегат синтеза карбамида (см. Справочник азотчика. В 2-х томах. Т. 2. - М.: Химия, 1969. - 444 с.). Они создаются на базе поршневых или центробежных компрессоров, но могут быть комбинированными и использовать компрессоры разных типов, например, вначале для сжатия СО2 от 0,1 МПа до 3 МПа - центробежный компрессор, а затем для его окончательного сжатия от 3 МПа до 15 МПа - поршневой компрессор.
Недостатками известных установок являются высокие удельные затраты энергии на компримирование СО2. При его сжатии в одном компрессоре или группе компрессоров до 15 МПа они достигают 0,135-0,145 кВт·ч/кг СО2.
Наиболее близким по технической сущности является способ ожижения диоксида углерода, описанный в работе Пименова Т.Ф. Производство и применение сухого льда, жидкого и газообразного диоксида углерода. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 208 с. Он предусматривает компримирование газообразного СО2 в многоступенчатых компрессорах до давления 1,6-7,0 МПа, причем температура производимого жидкого диоксида углерода определяется его давлением в изотермической емкости, предназначенной для сбора и хранения СО2.
Недостатками указанного способа и применяемых для его осуществления установок являются
- получение жидкого диоксида углерода с температурой окружающей среды и давлениями 6,0-7,0 МПа, которые ниже давления 15 МПа, необходимого для производства карбамида;
- получение низкотемпературного жидкого диоксида углерода с давлениями 1,6-1,8 МПа, что обусловливает необходимость его дополнительного компримирования перед подачей в реактор синтеза карбамида.
Технической задачей заявляемого изобретения является способ компримирования углекислого газа, позволяющий вырабатывать углекислый газ с параметрами, необходимыми для производства карбамида при пониженных энергозатратах.
Поставленная техническая задача решается с помощью компрессорно-насосной установки принципиально нового типа, в которой газообразный СО2 сжимается от 0,1 МПа до 3,0 МПа, затем конденсируется и переохлаждается за счет энергии газификации низкотемпературного жидкого диоксида углерода и сжатого до 1,5 МПа жидкого переохлажденного аммиака. Этот диоксид углерода постоянно накапливается в изотермической емкости, откуда насосом направляется в агрегат синтеза карбамида. Компрессорно-насосная установка, соответствующая заявленному изобретению, характеризуется не только оптимальным построением ее технологической схемы, но также применением для снижения удельных энергозатрат источника холода в виде переохлажденного жидкого аммиака и потока холодного жидкого диоксида углерода, сжатого до давления 15 МПа.
Сущностью предлагаемого технического решения является способ ожижения диоксида углерода, включающий его компримирование в двухступенчатом компрессоре и сжатие в насосе, влагоотделение, осушку и переохлаждение, причем ожижение и переохлаждение выходящего из второй ступени компрессора диоксида углерода производится в двухсекционном конденсаторе-переохладителе за счет холода жидкого аммиака низкого давления, подаваемого в левую секцию конденсатора-переохладителя, и затрат тепла на газификацию диоксида углерода в правой секции конденсатора-переохладителя, в которую жидкий низкотемпературный диоксид углерода перекачивается насосом из изотермической емкости под давлением 15 МПа.
Предлагаемый способ ожижения СО2 иллюстрируется примером.
Газообразный диоксид углерода проходит влагоотделитель 1 и подается в компрессор, в котором последовательно сжимается в первой 2 и второй 4 ступенях до давления 3 МПа и охлаждается в холодильниках-влагоотделителях 3 и 5. Далее поток СО2 направляется в блок осушки 6 и в конденсатор-переохладитель 9, после которого жидкий диоксид углерода сливается в изотермическую емкость 11 через вентиль 10.
Неконденсирующиеся газы и в небольшом количестве пары СО2 из верхней части емкости 11 дросселируются через вентиль 8 до давления 0,11 МПа и через электроподогреватель 7 поступают на регенерацию блока осушки 6. Затем они сбрасываются в атмосферу.
Жидкий переохлажденный диоксид углерода из нижней части изотермической емкости 11 сжимается низкотемпературным насосом 12 до давления 15 МПа, что соответствует давлению синтеза карбамида, и подается в правую секцию конденсатора-переохладителя 9, в котором подогревается и направляется в холодильник-влагоотделитель 5 и далее на установку по производству карбамида.
Поступающий по трубопроводу жидкий холодный аммиак с температурой -27…-30°С сжимается в два этапа: вначале аммиачным насосом низкого давления 13 до 1,5 МПа с последующим подогревом в левой секции конденсатора-переохладителя 9, и далее насосом высокого давления 14 до давления 15 МПа. После этого он подогревается в холодильнике-влагоотделителе 3 и подается на установку синтеза карбамида.
Указанная компрессорно-насосная установка, создаваемая на базе агрегатов синтеза аммиака и карбамида, позволяет при нагреве холодного аммиака от -30°С до -10°С при давлении 1,5 МПа в количестве 14 т/ч произвести 5,5 т/ч жидкого диоксида углерода с давлением 15 МПа, что соответствует объемному расходу
3000 нм2/ч. Удельный расход электроэнергии на ожижение и компримирование СО2 до давления 15,0 МПа составляет 0,1 кВт·ч/кг, что оказывается ниже затрат энергии в установке-прототипе на 25%.

Claims (1)

  1. Способ ожижения диоксида углерода, включающий его компримирование в двухступенчатом компрессоре и сжатие в насосе, влагоотделение, осушку и охлаждение, отличающийся тем, что ожижение и переохлаждение выходящего из второй ступени компрессора диоксида углерода производится в двухсекционном конденсаторе переохладителе за счет холода жидкого аммиака низкого давления, подаваемого в левую секцию конденсатора-переохладителя, и затрат тепла на газификацию диоксида углерода в правой секции конденсатора-переохладителя, в которую жидкий низкотемпературный диоксид углерода перекачивается насосом из изотермической емкости под давлением 15 МПа.
RU2008137902/06A 2008-09-22 2008-09-22 Способ ожижения диоксида углерода RU2376537C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008137902/06A RU2376537C1 (ru) 2008-09-22 2008-09-22 Способ ожижения диоксида углерода

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008137902/06A RU2376537C1 (ru) 2008-09-22 2008-09-22 Способ ожижения диоксида углерода

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2376537C1 true RU2376537C1 (ru) 2009-12-20

Family

ID=41625745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008137902/06A RU2376537C1 (ru) 2008-09-22 2008-09-22 Способ ожижения диоксида углерода

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2376537C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269509A (zh) * 2011-07-14 2011-12-07 华北电力大学 与余热驱动制冷相结合的co2压缩液化系统
CN103925204A (zh) * 2013-08-25 2014-07-16 贵州兴化化工股份有限公司 一种二氧化碳压缩机的节能控制方法
EP4375602A1 (fr) * 2022-11-28 2024-05-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et appareil de liquéfaction et éventuellement de séparation de co2 par distillation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269509A (zh) * 2011-07-14 2011-12-07 华北电力大学 与余热驱动制冷相结合的co2压缩液化系统
CN103925204A (zh) * 2013-08-25 2014-07-16 贵州兴化化工股份有限公司 一种二氧化碳压缩机的节能控制方法
EP4375602A1 (fr) * 2022-11-28 2024-05-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et appareil de liquéfaction et éventuellement de séparation de co2 par distillation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO20072837L (no) Kryogenisk flytendegjorings/kjole-metode og system
CA2805336C (en) Energy efficient production of co2 using single stage expansion and pumps for elevated evaporation
US20090193817A1 (en) Method for refrigerating a thermal load
NO20054128L (no) Superkritisk trykkregulering av dampkompresjonssystem
RU2009137758A (ru) Способ и установка образования газа из воздуха в газообразной и жидкой форме высокой гибкости методом криогенной дистилляции
CN105324616A (zh) 制冷系统的油料回收
EP2068099A3 (en) Refrigeration cycle system, natural gas liquefaction plant, heat pump system, and method for retrofitting refrigeration cycle system
CN102165274A (zh) 降温期间的容量增加
RU2376537C1 (ru) Способ ожижения диоксида углерода
KR102281315B1 (ko) 산업용 및 탄화수소 가스 액화
CN205102448U (zh) 压缩机及制冷系统
CN104949372B (zh) 具有气液分离器的新型压缩辅助喷射制冷系统
CN103881781A (zh) 一种沼气膜分离甲烷提纯技术
RU2378590C1 (ru) Линия ожижения диоксида углерода
CN103900346A (zh) 一种高效气源热泵冷热联产二氧化碳液化方法及装置
RU2380628C1 (ru) Установка ожижения диоксида углерода
CN102829569A (zh) 新型制冷设备
RU2380629C1 (ru) Установка ожижения диоксида углерода
RU2563948C2 (ru) Способ переработки нефтяного газа
FR2967485A1 (fr) Installation de purification d'un flux gazeux comprenant au moins 50% de co2, avec fonctions de compression integrees.
CN102721223A (zh) 新型制冷机
RU90544U1 (ru) Установка компримирования диоксида углерода
RU2659114C2 (ru) Способ работы теплового насоса
CN102853589B (zh) 制冷机及其循环
CA2874135C (en) Transcritical r744 refrigeration system for skating rinks with total condensation and without flash-gas bypass