[發明專利]用于操作氨和尿素工廠設備中的氣體壓縮機的方法和系統

在審

• 申請號: 202180031522.6
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN115485460A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 利諾·喬瓦尼·波羅;彼得·維特斯;尼爾斯·杜克爾
• 申請（專利權）人: 雅苒國際集團
• 主分類號: F01K13/00
• 分類號: F01K13/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張瀾;張啟程

用于操作氨和尿素工廠設備中的氣體壓縮機的方法和系統。本公開提供了一種包括氨生產裝置和尿素生產裝置的工廠設備。尿素生產裝置包括氣體壓縮機、蒸汽輪機和電動機，蒸汽輪機與氨生產裝置流體連接以用于接收由氨生產裝置產生的蒸汽，并且與氣體壓縮機連接以向氣體壓縮機提供動力，其中電動機連接至氣體壓縮機并被配置為向氣體壓縮機提供動力。本公開還提供了一種操作氨和尿素工廠設備的方法，以及一種改造氨和尿素工廠設備的方法。

技術領域

本公開涉及尿素生產領域。具體地，本公開涉及一種工廠設備，該工廠設備包括氨生產裝置和尿素生產裝置，該尿素生產裝置包括氣體壓縮機、蒸汽輪機和電動機。此外，本公開提供了一種操作在氨和尿素工廠設備中的氣體壓縮機的方法。

背景技術

尿素是當今工業生產的最重要的化學品之一，全世界每年生產約2億噸尿素。大部分尿素(占總產量的90％以上)作為氮源用作農業中的化肥。尿素通過以兩步工藝反應氨(NH₃)和二氧化碳(CO₂)來生成：首先，將兩個氨分子與一個二氧化碳分子反應生成氨基甲酸銨(H₂N-COONH₄)；其次，使氨基甲酸銨分解為尿素和水。

在第一步工藝中，氣態CO₂和氨氣流在合成反應器中混合。該反應在高壓(100bar以上)下進行，以推動反應并提高生產率。CO₂流在被注入合成反應器之前需要在類似壓力下進行壓縮：該步驟由氣體壓縮機執行，即CO₂壓縮機。

氣體壓縮機需要大量的能量來運行，而這些能量可以由各種裝置(諸如汽輪機和電機)提供。

包括尿素生產裝置的工廠設備通常也包括氨生產裝置，因為尿素合成需要氨。氨生產裝置是蒸汽的凈出口裝置，這意味著它生產的蒸汽比它消耗的蒸汽多，使用該蒸汽的一種方式是安裝蒸汽輪機，所述蒸汽輪機為尿素生產裝置的CO₂壓縮機提供動力，并將蒸汽從氨生產裝置引至蒸汽輪機，以節省工廠設備成本。

然而，氨生產裝置通常不會產生足夠的蒸汽來為CO₂壓縮機提供全部動力。壓縮機所需的其余蒸汽可能以不同的方式獲得，但通常是通過燃燒可燃物(諸如天然氣和煤)，以及利用在所謂的燃氣鍋爐中的燃燒所釋放的能量使水沸騰而產生。鍋爐數量取決于場地的復雜性和所需的靈活性。

當今，由于使用不可再生和污染性能源的影響，工業生產場地的環境足跡正在受到審查，因此需要減少包括氨生產裝置和尿素生產裝置的工廠設備中的天然氣消耗。

在本公開中，氨和尿素工廠設備是指包括一個氨生產裝置和一個尿素生產裝置的工廠設備。

發明內容

已經發現，通過一個或多個電動機，可以替換一個或多個天然氣鍋爐，或至少降低天然氣鍋爐的天然氣消耗量，所述天然氣鍋爐用于為連接到氣體壓縮機(例如，二氧化碳壓縮機)的蒸汽輪機產生蒸汽。

在第一方面，本公開提供了一種工廠設備，該工廠設備包括氨生產裝置和尿素生產裝置，尿素生產裝置包括氣體壓縮機、蒸汽輪機以及電動機，蒸汽輪機與氨生產裝置流體連接以用于接收由氨生產裝置產生的蒸汽，蒸汽輪機也與氣體壓縮機連接并且被配置為在尿素生產裝置的運行期間向氣體壓縮機提供動力，其中電動機連接至氣體壓縮機并且被配置為在尿素生產裝置的運行期間向氣體壓縮機提供動力。

在另一方面，本公開提供了一種操作根據本公開的工廠設備中的氣體壓縮機的方法，特別是在工廠設備運行期間，該方法包括從電動機向氣體壓縮機提供動力，特別地同時從蒸汽輪機向氣體壓縮機提供動力的步驟。

在另一方面，本發明提供了一種降低尿素生產裝置的蒸汽消耗的方法，該尿素生產裝置包括連接至蒸汽輪機并被配置為從蒸汽輪機接收動力的氣體壓縮機，該方法包括以下步驟：安裝電動機；將電動機連接至氣體壓縮機；在尿素生產裝置的運行期間，從電動機向氣體壓縮機提供動力；并且同時從蒸汽輪機向氣體壓縮機提供動力。

附圖說明