Способ отвода выделяющегося в результате утечек газа из выпарного аппарата и устройство для его осуществления

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в промышленных технологических процессах при производстве муравьиной или уксусной кислоты, а также при производстве поликарбонатов или полиуретанов. Предложены способ и устройство для отвода выделяющегося в результате утечек газа из выпарного аппарата, через который по системе трубопроводов пропускается жидкость, которая при этом испаряется. Выделяющийся из неплотностей газ предлагается улавливать в напорном резервуаре, а затем осуществлять его регулируемый сброс на факел для уничтожения. При этом предлагается осуществлять контроль давления и температуры улавливаемого газа для прекращения его подачи в случае превышения граничного значения давления или температуры. Изобретение позволит обеспечить надежный отвод ядовитого газа с соблюдением всех норм защиты окружающей среды. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение касается способа отвода выделяющегося в результате утечек газа из выпарного аппарата, через который по системе трубопроводов пропускается жидкость, которая при этом испаряется.

Далее, изобретение касается устройства для осуществления способа.

Под выделяющимся в результате утечек газом следует в дальнейшем понимать газ, который образуется в выпарном аппарате в то время, когда испаряющаяся или испарившаяся жидкость через неплотности выходит из системы трубопроводов, в которую она поступает через выпарной аппарат.

Во многих промышленных технологических процессах, таких как производство муравьиной кислоты или уксусной кислоты, а также, например, при производстве поликарбонатов или полиуретанов расходуется большое количество монооксида углерода. Доминирующая часть этого монооксида углерода производится в установках, предназначенных для производства синтез-газа, и выдается непосредственно потребителю.

Обычно подобная установка, предназначенная для производства синтез-газа, включает в себя криогенную секцию, в которой, например, во время технологического процесса конденсации или промывки метана из синтез-газа, содержащего водород и монооксид углерода, отделяется продукт монооксида углерода, после чего он подается одному потребителю или же нескольким потребителям. Всевозможные неполадки или неисправности, такие как, например, выход из строя потребителя, приводят к колебаниям давления и к мгновенному перепроизводству монооксида углерода, происходящим в установке, предназначенной для производства синтез-газа. А с другой стороны, всевозможные неполадки или неисправности, имеющие место в самой установке, предназначенной для производства синтез-газа, приводят к тому, что производится недостаточное количество монооксида углерода.

Установки, предназначенные для производства синтез-газа, могут менять свою производительность или могут быть адаптированы к новым требованиям в части производительности, предъявляемым потребителем или потребителями, только с умеренной скоростью. Однако на практике этого оказывается недостаточно для того, чтобы в любой момент времени можно было бы привести предоставленную в распоряжение мощность в соответствие с той, в которой есть необходимость. Кроме того, адаптация производительности невозможна в тех случаях, если в установке, предназначенной для производства синтез-газа, возникают всевозможные неполадки или неисправности.

Требования, предъявляемые к стабильности давления монооксида углерода, под которым он поступает потребителю, соответственно, потребителям, являются зачастую настолько высокими, что нельзя допускать колебаний давления, возникающих даже при нормальном режиме эксплуатации.

Для решения этой проблемы можно сослаться, например, на способ, приведенный в выложенном описании изобретения к неакцептованной заявке ФРГ - DE 102005003497, согласно которому жидкий монооксид углерода, который в качестве побочного продукта получают в криогенной секции установки, предназначенной для производства синтез-газа, отводится в накопительный резервуар. Из данного накопительного резервуара упомянутый монооксид углерода в случае слишком малого количества или слишком низкого давления окисно-углеродного продукта вновь забирается в жидкой форме, испаряется в выпарном аппарате и в соответствующих количествах и при соответствующем давлении примешивается к потоку продукта.

Для того чтобы испарить жидкий монооксид углерода, в соответствии с уровнем техники его пропускают по системе трубопроводов через наполненный водой резервуар. Необходимая энтальпия испарения обеспечивается за счет пара низкого давления, который вводится в воду и поддерживает ее постоянную температуру на уровне приблизительно 40°С.

Если в трубопроводе возникает утечка, то охлажденный до очень низкой температуры жидкий монооксид углерода может перейти в воду, причем она начинает испаряться, а ее объем - мгновенно увеличиваться. Как правило, водяной резервуар открыт по направлению к атмосфере и в случае возникновения повреждений выпускает газообразный монооксид углерода в атмосферу, но происходит это обычно в безопасном месте. Однако было бы желательно иметь возможность для сжигания ядовитого монооксида углерода, например, в факеле, т.е. для его уничтожения. Однако из-за низкой температуры монооксида углерода сделать это не всегда возможно. Выбор материалов, используемых в факельных системах, определяется сжигаемой средой (факельным газом). Поэтому существуют «теплые» и «холодные» линии сброса газа на факел, материал для которых выбирается в соответствии с ожидаемой температурой факельного газа. По этой причине невозможно вводить низкоохлажденный монооксид углерода в «теплую» линию сброса газа на факел, так как имеющаяся прочность материала окажется при этом недостаточной. Невозможен также и ввод низкоохлажденного монооксида углерода в «холодную» линию сброса газа на факел, потому что в этом случае захваченные им частицы воды или конденсат будут вымораживаться, что, в свою очередь, может стать причиной закупорки.

Поэтому в основе изобретения лежит задача предоставить в распоряжение способ рассмотренного вначале рода, а также устройство для его осуществления, которые создадут возможность для надежного отвода из выпарного аппарата выделяющегося в результате утечек газа, при этом с соблюдением всех норм защиты окружающей среды.

Поставленная задача решается с помощью способа отвода выделяющегося в результате утечек газа из выпарного аппарата, через который по системе трубопроводов пропускается жидкость, которая при этом испаряется, за счет того, что выделяющийся в результате утечек газ улавливается в напорном резервуаре, а затем планомерно сбрасывается на факел для уничтожения.

При этом напорный резервуар используется в качестве накопителя для выделяющегося в результате утечек газа, откуда он забирается в таком количестве и при такой температуре, которые позволяют производить его беспроблемное уничтожение в факеле.

Газ, образующийся в выпарном аппарате в результате утечек, приводит к повышению давления в напорном резервуаре, которое используется для обнаружения этого выделяющегося в результате утечек газа. Поэтому в способе согласно изобретению предлагается проводить непрерывный контроль давления в напорном резервуаре, при этом в случае превышения заданного граничного значения этого давления выдается сигнал, который используется для того, чтобы прервать подачу в выпарной аппарат жидкости, подлежащей испарению.

Другая форма выполнения способа согласно изобретению предусматривает вариант, когда для обнаружения утечки и для генерирования соответствующего сигнала, предназначенного для прерывания подачи к выпарному аппарату испаряемой жидкости, производится контроль температуры, которая меняется под воздействием выходящего из неплотностей газа. Пригодной для этой цели является, например, температура среды теплоносителя, с помощью которой энергия переносится на испаряемую жидкость, как следствие того, что среда теплоносителя находится в непосредственном контакте с системой трубопроводов. Пригодной для этой цели является, соответственно, и температура потока, выше или, соответственно, ниже клапана, предохраняющего от избыточного давления, при этом через упомянутый клапан выделяющийся в результате утечек газ может начать стекать из выпарного аппарата и сбрасываться на факел в случае, если произойдет превышение заданного граничного значения давления. В обоих случаях выходящий из неплотностей газ приводит к быстрому и существенному падению значения величины контролируемой температуры. Если же значение величины контролируемой температуры будет ниже заданного граничного значения, то генерируется сигнал, с помощью которого можно прервать подачу испаряемой жидкости к выпарному аппарату.

Способ согласно изобретению может использоваться для отвода выделяющегося в результате утечек газа из самых разных выпарных аппаратов. Однако особое преимущество состоит в возможности отвода монооксида углерода, который может образовываться как выделяющийся в результате утечек газ в выпарных аппаратах, в которых происходит испарение жидкого и охлажденного до очень низкой температуры монооксида углерода в поверхностном теплообменнике.

Далее, изобретение касается устройства для отвода выделяющегося в результате утечек газа из выпарного аппарата, через который по системе трубопроводов может проходить жидкость, которая в нем же может и испаряться.

Поставленная задача в соответствии с изобретением решается с помощью соответствующего устройства за счет того, что это устройство включает в себя напорный резервуар, который окружает выпарной аппарат и который соединен с линией сброса газа на факел.

Предпочтительный вариант выполнения устройства согласно изобретению предусматривает наличие устройства для контроля давления в напорном резервуаре, которое находится в активной связи с запорным элементом, размещенным в трубопроводе, подводящем испаряемую жидкость. При этом активная связь осуществляется таким образом, что запорный элемент перекрывает подводящий трубопровод, как только давление в напорном резервуаре превысит граничное значение.

Следующая предпочтительная форма выполнения устройства согласно изобретению предусматривает его оснащение автоматическими выключателями, которые срабатывают в условиях очень низких температур (Temperatur-Tief-Schaltern) и могут осуществлять контроль температурных значений в линии сброса газа на факел и в выпарном аппарате. Данные автоматические выключатели находятся в активной связи с запорным элементом, размещенным в трубопроводе, подводящем испаряемую жидкость. При этом активная связь осуществляется таким образом, что запорный элемент перекрывает подводящий трубопровод, как только температура в напорном резервуаре опускается ниже величины граничного значения.

Далее изобретение более подробно поясняется на основе примера выполнения, схематично изображенного на фиг.1.

В примере выполнения показан выпарной аппарат установки, предназначенной для производства синтез-газа, в которой жидкий, охлажденный до очень низкой температуры монооксид углерода испаряется в процессе косвенного теплообмена с теплой водой.

По трубопроводу 1 жидкий монооксид углерода подают в выпарной аппарат V, который конструктивно выполнен с напорным резервуаром D. Напорный резервуар D наполнен водяной баней W, выше которой находится азот N. С помощью пара 2 низкого давления, количество которого регулируется посредством регулирующего органа b, температура водяной бани W поддерживается на постоянном уровне и составляет приблизительно 40°С. Вода переносит необходимую для испарения энтальпию на монооксид углерода, протекающий через нагревательный змеевик H, в результате чего газообразный монооксид углерода покидает выпарной аппарат V по трубопроводу 3. Если в нагревательном змеевике H возникает утечка, то жидкий монооксид углерода может переходить в теплую воду W, где он мгновенно испаряется, охлаждает воду W, а также приводит к повышению давления в напорном резервуаре D. Это повышение давления регистрируется с помощью реле DS давления, которое в случае превышения заданного граничного значения давления выдает соответствующий сигнал. С помощью этого сигнала закрывается запорный элемент 'a', который оборудован сервоприводом и размещен в трубопроводе 1, а также прерывается подача жидкого монооксида углерода к выпарному аппарату V. Для предотвращения замерзания воды W и для подогрева окисно-углеродного газа, находящегося в напорном резервуаре D, до температуры, которая является достаточно высокой для того, чтобы можно было безопасно ввести газ в линию сброса на факел, с помощью регулирующего органа b повышают количество пара 2 низкого давления и увеличивают производительность нагрева. После этого через регулирующий орган 'с' под контролем производят выпуск подогретого окисно-углеродного газа из напорного резервуара D и по трубопроводу 4 сбрасывают его на факел (не изображен) для сжигания.

1. Способ отвода выделяющегося в результате утечек газа из выпарного аппарата, через который по системе трубопроводов пропускается жидкость, которая при этом испаряется, отличающийся тем, что выделяющийся в результате утечек газ улавливают в напорном резервуаре, а затем осуществляют регулируемый сброс на факел для уничтожения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление в напорном резервуаре непрерывно контролируется, а в случае превышения заданного граничного значения давления выдается сигнал, который используется для того, чтобы прервать подачу в выпарной аппарат испаряемой жидкости.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что осуществляют контроль температуры, значение величины которой меняется под воздействием выходящего из неплотностей газа, и в том случае, если это значение ниже заданного граничного значения температуры, то генерируется сигнал, который используется для того, чтобы прервать подачу в выпарной аппарат испаряемой жидкости.

4. Устройство для отвода выделяющегося в результате утечек газа из выпарного аппарата, через который по системе трубопроводов может проходить жидкость, которая в нем же и испаряется, отличающееся тем, что оно включает в себя напорный резервуар, который окружает выпарной аппарат и который соединен с линией сброса газа на факел.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно содержит устройство для контроля давления в напорном резервуаре, которое находится в активной связи с запорным элементом, размещенным в трубопроводе, подводящем испаряемую жидкость, причем эта активная связь осуществляется таким образом, что запорный элемент запирается, как только давление в напорном резервуаре превысит граничное значение.

6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что оно оснащено автоматическими выключателями, которые срабатывают в условиях очень низких температур и могут осуществлять контроль температурных значений в линии сброса газа на факел и в выпарном аппарате, причем они находятся в активной связи с запорным элементом, размещенным в трубопроводе для подачи испаряемой жидкости, причем эта активная связь осуществляется таким образом, что запорный элемент перекрывает подводящий трубопровод, как только температура в напорном резервуаре опускается ниже величины граничного значения.