Анализ эффективности использования тепловых ВЭР на основе органического цикла Ренкина в производстве азотной кислоты

В работе показан энергосберегающий эффект на основе органического цикла Ренкина (ОЦР) при использовании тепловых вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) производства неконцентрированной азотной кислоты.
Производство неконцентрированной азотной кислоты в Российской Федерации осуществляется на двух типах агрегатов: УКЛ-7 и АК-72. Каждый агрегат имеет в настоящем времени модернизированные варианты: УКЛ-7М и АК-72М, в которых увеличена проектная производственная мощность. Производство азотной кислоты на агрегате УКЛ-7 осуществляется под единым давлением 0.716 МПа на стадиях конверсии аммиака и абсорбции нитрозных газов водой. Производство кислоты на агрегате АК-72 осуществляется под различными давлениями на стадиях конверсии аммиака и абсорбции. Конверсия аммиака на агрегате АК-72 протекает под давлением 0.42 МПа, процесс абсорбции производится под давлением 1.1 МПа. В данной работе, для примера, рассматривается агрегат УКЛ-7.
Полезное использование ВЭР на основе ОЦР заключается в использовании теплоты сжатого воздуха после осевого компрессора, которая выбрасывается в окружающую среду. В данном случае теплота сжатого воздуха используется на нагревание и испарение фреона в испарителе цикла, нагревании питательной воды перед деаэратором с целью сокращения потребления пара. Также предлагается использовать теплоту конденсации фреона после турбодетандера для испарения аммиака, что также приводит к сокращению потребления пара. В ОЦР предлагается использовать фреон R600a.
Результаты расчётов показывают, что при использовании теплоты сжатого воздуха и теплоты, выделяемой в конденсаторе ОЦР, возможно выработать около 2 613 600 кВт∙ч/год электроэнергии, а также сэкономить 39 630 тонн пара в год.

1. Промышленное производство в России. 2021: Стат. сб./Росстат. – П 81 М. 2021;: 305.

2. Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС-2-2019. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Москва, Бюро НДТ 2019.

3. Атрощенко В. И., Каргин С. И. Технология азотной кислоты. Издание 3-е, переработанное и дополненное. – М.: Химия 1970;: 496.

4. Справочник азотчика. Производство разбавленной и концентрированной азотной кислоты: Производство азотных удобрений: Материалы, компрессоры и газгольдеры производств азотной кислоты и удобрений: Энергоснабжение производств связанного азота и органических продуктов: Техника безопасности производств связанного азота и органических продуктов. 2-е изд. Перераб. – М.: Химия. 1987;: 464 с.

5. Газотурбинная установка «Салют» для производства азотной кислоты по схеме УКЛ-7. В. Е. Беляев, С. О. Беляева, В. С. Багдасарян, С. В. Багдасарян: пат. RU95370 Рос. Федерация: МПК F04D 29/00. 2009.

6. Способ утилизации тепла в процессе производства азотной кислоты. М. Л. Ферд, А. Ф. Рубинчик, С. М. Кононов, В. Я. Кайль: пат. RU2220097 Рос. Федерация: МПК C 01 B 21/26, 21/38. 2003.

7. Способ производства азотной кислоты и агрегат для производства азотной кислоты Б. П. Шайдак, Б. И. Юдовин, Г. И. Богорадовский, Л. Г. Кореневский, В. В. Поярков, В. И. Титенский, М. Л. Ферд, Н. В. Юргенсон пат. RU2248322 Рос. Федерация: МПК C 01 B 21/40, 21/26. 2005.

8. Производство азотной кислоты в агрегатах большой единичной мощности / Под. ред. В. М. Олевского. – М.: Химия 1985;: 400