BR112020001492A2 - método para aumentar a eficiência de uma usina de gás de síntese de amônia - Google Patents

método para aumentar a eficiência de uma usina de gás de síntese de amônia Download PDF

Info

Publication number
BR112020001492A2
BR112020001492A2 BR112020001492-3A BR112020001492A BR112020001492A2 BR 112020001492 A2 BR112020001492 A2 BR 112020001492A2 BR 112020001492 A BR112020001492 A BR 112020001492A BR 112020001492 A2 BR112020001492 A2 BR 112020001492A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
synthesis gas
gas
oxygen
electrolysis
ammonia synthesis
Prior art date
Application number
BR112020001492-3A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112020001492B1 (pt
Inventor
Pat A. Han
Annette E. Krøll Jensen
Original Assignee
Haldor Topsøe A/S
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 Haldor Topsøe A/S filed Critical Haldor Topsøe A/S
Publication of BR112020001492A2 publication Critical patent/BR112020001492A2/pt
Publication of BR112020001492B1 publication Critical patent/BR112020001492B1/pt

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382—Multi-step processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/48—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents followed by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C01C1/0417—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst characterised by the synthesis reactor, e.g. arrangement of catalyst beds and heat exchangers in the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/02—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/12—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon dioxide with hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435—Catalytic purification
    • C01B2203/0445—Selective methanation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0455—Purification by non-catalytic desulfurisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/068—Ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0816—Heating by flames
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/141—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in parallel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/146—At least two purification steps in series
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

A presente invenção se refere a um método para aumentar a eficiência de uma usina de gás de síntese de amônia existente ou uma nova usina de gás de síntese de amônia, estabelecendo uma combinação de reforma a vapor secundária com o uso de oxigênio a partir da eletrólise da água para a produção de gás de síntese de amônia.

Description

MÉTODO PARA AUMENTAR A EFICIÊNCIA DE UMA USINA DE GÁS DE SÍNTESE DE AMÔNIA
[001] A presente invenção se refere à preparação do gás de síntese de amônia. Mais particularmente, a invenção é um método para aumentar a eficiência de uma usina de gás de síntese de amônia convencional, combinando a eletrólise da água e a reforma a vapor primária e secundária convencional de uma matéria-prima de hidrocarbonetos para a preparação de gás de síntese de amônia contendo hidrogênio e nitrogênio.
[002] O gás de síntese de amônia é convencionalmente preparado submetendo-se a matéria-prima de hidrocarbonetos normalmente de gás natural e/ou de hidrocarbonetos superiores a reações endotérmicas de reforma a vapor em um reformador de vapor primário tubular com queima por contato com um catalisador de reforma a vapor. O gás reformado primário é, então, alimentado para dentro de um reformador de vapor adiabático secundário, no qual parte do hidrogênio formado na reforma a vapor primária e quantidades residuais de hidrocarbonetos no gás da reforma a vapor primária são parcialmente oxidados com ar e vapor, e subsequentemente reformados na presença de um catalisador de reforma secundário. A partir do reformador secundário, gás de síntese bruto é retirado contendo hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono formados durante a reação da matéria-prima nas reações de reforma a vapor acima e nitrogênio introduzidos ao gás através da adição de ar na etapa de reforma secundária.
[003] A desvantagem do processo de reforma primária e secundária é uma relativamente alta matéria-prima de hidrocarbonetos e consumo de combustível para uso no aquecimento da reforma a vapor primária endotérmica no reformador de vapor primário com queima e, consequentemente, uma grande emissão de CO2 nos queimadores de gás de combustão usados para aquecer o reformador. O produto CO2 pode ser capturado do processo usado para processos a jusante, como a produção de ureia ou maior recuperação de óleo.
[004] No entanto, as reformas a vapor primária e secundária ainda são frequentemente empregadas na indústria, em particular em usinas de reforma existentes para a produção do gás de síntese de amônia.
[005] A reforma a vapor secundária compreende a oxidação parcial, usando atmosfera contendo oxigênio, de um gás de alimentação reformado primário para CO, CO2, H2, H2O e hidrocarbonetos restantes e, posteriormente, a reforma a vapor dos hidrocarbonetos para formar gás de síntese bruto.
[006] Recentemente, uma combinação de eletrólise da água para a produção de hidrogênio e separação de ar para a produção de nitrogênio foi prevista para a preparação do gás de síntese de amônia, pelo menos na literatura de patentes. O hidrogênio e o nitrogênio assim produzidos são combinados em razões estequiométricas para formar o gás de síntese para a produção de amônia. A desvantagem da combinação da eletrólise e a separação de ar é, no entanto, que o oxigênio é produzido como subproduto tanto na eletrólise quanto na separação de ar, o qual não tem nenhum uso na síntese da amônia e pode ser considerado como perda de energia.
[007] Normalmente, as usinas industriais de gás de síntese de amônia existentes, a chamada interface frontal de uma usina de amônia, compreendem, como já mencionado acima, um reformador de vapor primário com queima, um reformador de vapor secundário com um queimador de gás no lado de entrada de gás e um leito do catalisador de reforma a vapor no lado de saída de gás. O queimador é normalmente operado com ar.
[008] O gás de síntese de amônia bruto retirado do reformador de vapor secundário é subsequentemente tratado em uma unidade de deslocamento água-gás para a produção de hidrogênio e a conversão de monóxido de carbono em dióxido de carbono pela conhecida reação de deslocamento água-gás.
[009] O dióxido de carbono contido no gás de síntese de amônia mudado é, então, removido em um processo de remoção de dióxido de carbono.
[010] Quantidades restantes de dióxido de carbono e/ou monóxido de carbono no gás de síntese de amônia a partir do processo de remoção de dióxido de carbono são removidas por metanação em uma reação química que converte o monóxido de carbono e/ou dióxido de carbono em metano.
[011] O gás de síntese de amônia assim preparado é introduzido a um compressor de gás de amônia e enviado para dentro da unidade de produção de amônia.
[012] A presente invenção se baseia no estabelecimento de uma combinação do processo de reforma a vapor primário com queima e o processo de reforma secundária usando ar ou ar enriquecido com oxigênio no funcionamento do queimador reformador secundário e uma nova etapa implementada de eletrólise da água para a produção do gás de síntese de amônia.
[013] Assim, a presente invenção fornece métodos para aumentar a eficiência de uma usina de gás de síntese de amônia, a usina de gás de síntese de amônia compreende um reformador de vapor primário com queima e um reformador de vapor secundário operados com uma atmosfera contendo oxigênio, uma unidade de deslocamento água-gás, uma unidade de remoção de dióxido de carbono, uma etapa de metanação e um compressor de gás de síntese de amônia, o método compreende as etapas de: (a) estabelecer uma unidade de eletrólise e preparar uma corrente contendo gás hidrogênio separado e uma corrente contendo gás oxigênio separado por eletrólise da água; (b) estabelecer um gasoduto para transportar a corrente contendo gás hidrogênio separado a partir da unidade de eletrólise para o compressor de gás de síntese e/ou à etapa de metanação; e (c) estabelecer um gasoduto para transportar pelo menos uma parte da corrente de gás oxigênio separado da unidade de eletrólise para um queimador no reformador secundário.
[014] O método da invenção pode ser usado para melhorar a eficiência de uma usina existente de gás de síntese de amônia, operada com as reformas primária e secundária, ou em uma nova usina com as reformas primária e secundária. A melhora de uma usina de gás de síntese de amônia existente ou nova pelo método da invenção tem o objetivo de aumentar a capacidade de produção da usina e/ou economizar combustível no reformador de vapor primário com queima a uma capacidade fixa, visto que o oxigênio da eletrólise da água fornece calor para a reação de reforma no reformador secundário. Assim, o trabalho do reformador primário é diminuído, quando o teor de oxigênio na atmosfera contendo oxigênio no reformador secundário é aumentado com o oxigênio preparado na eletrólise da água. Como resultado, o escape de hidrocarbonetos no gás do reformador primário aumenta e a temperatura de saída do gás diminui, o que, mais uma vez, resulta em menor consumo de combustível para queima do reformador primário. Devido ao menor consumo de combustível, a temperatura da parede do tubo do reformador é reduzida, resultando em um tempo de vida significativamente mais longo para o tubo.
[015] Outra vantagem é que a saída de escape de hidrocarbonetos em geral do reformador secundário pode ser a mesma que em usinas convencionais sem eletrólise, ou pode ser reduzida para obter a melhor composição do gás de síntese devido à redução do conteúdo de substâncias inertes, resultando em redução da purga do circuito de amônia e, assim, um uso mais eficiente da matéria-prima.
[016] O método de acordo com a invenção oferece ainda a vantagem de menor emissão de CO2 a partir da chaminé de gás de combustão primária.
[017] Outra vantagem é que a pressão parcial de CO2 é aumentada na entrada para a unidade de remoção de dióxido de carbono, o que melhora a eficiência de remoção do dióxido de carbono, reduzindo o consumo de energia.
[018] Em comparação com os métodos da técnica anterior que usam a eletrólise da água para a produção de hidrogênio e a separação de ar para a produção de nitrogênio, o produto oxigênio da eletrólise da água é vantajosamente usado para oxidação parcial no reformador secundário,
resultando em um tamanho reduzido do reformador primário em uma nova usina, ou redução da carga em uma usina já existente, que é uma unidade e um processo dispendiosos e de grande consumo de energia.
[019] Outra vantagem da invenção é que a energia para operar a unidade de eletrólise pode ser a energia renovável gerada por moinhos de vento, células solares, energia hidráulica ou outras fontes de energia renováveis.
[020] Assim, em uma forma de realização preferida da invenção, a unidade de eletrólise é alimentada por energias renováveis.
[021] Preferencialmente, a eletrólise da água é realizada a elevados níveis de pressão de acordo com a pressão de descarga do compressor de ar do processo, que entrega a corrente de oxigênio preparada à alta pressão para o queimador do reformador secundário, e a corrente de hidrogênio ao compressor de gás de síntese e/ou à etapa de metanação.
[022] Assim, em uma forma de realização preferida da invenção, a unidade de eletrólise é pressurizada.
[023] A sinergia na combinação da eletrólise da água com a tecnologia de reforma secundária para produção do gás de síntese de amônia resulta em economias gerais da matéria-prima de hidrocarbonetos e combustível para o processo de reforma.
[024] Na Tabela 1 abaixo, são apresentadas figuras essenciais da preparação do gás de síntese de amônia para uma usina de amônia MTPD 2200 para comparação das tecnologias convencionais de gás de síntese e a tecnologia convencional de gás de síntese em combinação com a eletrólise da água.
Tabela 1 Tecnologia Consumo Consumo do Energia CO2 no gás Trabalho para da combustível para de do preparação de corrente de gás eletrólise, combustão, reformador gás de síntese de gás natural, MW Nm3/h primário, natural, Nm3/h Gcal/h Nm3/h Convencional 57.408 19.273 0 21.899 108,82
Convencional 57.108 14.072 54 16.438 82,34 com eletrólise da água (25% de oxigênio no ar)

Claims (5)

REIVINDICAÇÕES
1. Método para aumentar a eficiência de uma usina de gás de síntese de amônia, caracterizado pelo fato de que a usina de gás de síntese de amônia compreende um reformador de vapor primário de queima e um reformador de vapor secundário operados com uma atmosfera contendo oxigênio, uma unidade de deslocamento água-gás, uma unidade de remoção de dióxido de carbono, uma etapa de metanação e um compressor de gás de síntese de amônia, o método compreende as etapas de: (a) estabelecer uma unidade de eletrólise e preparar uma corrente contendo gás hidrogênio separado e uma corrente contendo gás oxigênio separado por eletrólise da água; (b) estabelecer um gasoduto para transportar a corrente contendo gás hidrogênio separado a partir da unidade de eletrólise para o compressor de gás de síntese e/ou à etapa de metanação; e (c) estabelecer um gasoduto para transportar pelo menos uma parte da corrente de gás oxigênio separado a partir da unidade de eletrólise para um queimador no reformador secundário.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de eletrólise é alimentada por energias renováveis.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a atmosfera contendo oxigênio é ar enriquecido com oxigênio da corrente de gás oxigênio separado.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a unidade de eletrólise é pressurizada.
5. Usina de gás de síntese de amônia aperfeiçoada, caracterizada pelo fato de que compreende um reformador de vapor primário de queima e um reformador de vapor secundário operados com uma atmosfera contendo oxigênio, uma unidade de deslocamento água-gás, uma unidade de remoção de dióxido de carbono, um reator de metanação e um compressor de gás de síntese de amônia, em que a usina de gás de síntese de amônia compreende ainda uma unidade de eletrólise que fornece uma corrente contendo hidrogênio separado e uma corrente contendo gás oxigênio separado por eletrólise da água e um gasoduto para transportar a corrente contendo gás hidrogênio separado a partir da eletrólise para o compressor de gás de síntese e/ou para o reator de metanação e um gasoduto para transportar pelo menos uma parte da corrente de gás oxigênio separado a partir da unidade de eletrólise a montante ou para dentro de um queimador no reformador secundário.
BR112020001492-3A 2017-07-25 2018-07-11 Método para aumentar a eficiência de uma usina de gás de síntese de amônia BR112020001492B1 (pt)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201700425 2017-07-25
DKPA201700425 2017-07-25
DKPA201700522 2017-09-25
DKPA201700522 2017-09-25
PCT/EP2018/068806 WO2019020377A1 (en) 2017-07-25 2018-07-11 METHOD FOR ENHANCING THE EFFICIENCY OF AN AMMONIA SYNTHESIS GAS INSTALLATION

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112020001492A2 true BR112020001492A2 (pt) 2020-07-21
BR112020001492B1 BR112020001492B1 (pt) 2024-06-25

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
PE20200687A1 (es) 2020-06-11
KR20200031623A (ko) 2020-03-24
IL271943B (en) 2022-10-01
US20230257275A1 (en) 2023-08-17
IL271943A (en) 2020-02-27
PL3658490T3 (pl) 2024-09-09
WO2019020377A1 (en) 2019-01-31
US20200172406A1 (en) 2020-06-04
CN110958988A (zh) 2020-04-03
AU2018305811A1 (en) 2020-01-23
CA3069871A1 (en) 2019-01-31
ZA201908115B (en) 2023-04-26
PT3658490T (pt) 2024-07-26
KR102599452B1 (ko) 2023-11-08
NZ760482A (en) 2023-10-27
IL271943B2 (en) 2023-02-01
UA126924C2 (uk) 2023-02-22
EP3658490A1 (en) 2020-06-03
ES2982501T3 (es) 2024-10-16
CL2020000152A1 (es) 2020-07-31
DK3658490T3 (da) 2024-07-22
EP3658490B1 (en) 2024-07-03
AU2018305811B2 (en) 2023-11-23
FI3658490T3 (fi) 2024-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI812634B (zh) 自熱性氨裂解製程
US20220194789A1 (en) Atr-based hydrogen process and plant
KR102599461B1 (ko) 암모니아 합성 가스 제조 방법
CN110799452B (zh) 用于制备合成气的方法
WO2022038089A1 (en) Atr-based hydrogen process and plant
KR102599452B1 (ko) 암모니아 합성 가스 플랜트의 효능을 개선하는 방법
JP2008512336A (ja) 水素および／または一酸化炭素の製造方法
RU2011106035A (ru) Каталитический риформинг с частичным окислением для обработки синтез-газа
US20230294985A1 (en) Low carbon hydrogen fuel
KR20210103677A (ko) 수소 개질 시스템
CN110869314A (zh) 用于制备氨合成气的方法
CN117177936A (zh) 蓝氨生产方法
TW202319334A (zh) 氫製造結合co2捕捉的方法
RU2664526C2 (ru) Энергосберегающий унифицированный способ генерации синтез-газа из углеводородов
EP4045457A1 (en) Atr-based hydrogen process and plant
WO2023242536A1 (en) Process for producing hydrogen
CN116761774A (zh) 用于制备合成气的方法
BR112020001492B1 (pt) Método para aumentar a eficiência de uma usina de gás de síntese de amônia
EA040550B1 (ru) Способ повышения эффективности установки для получения синтез-газа для производства аммиака
NZ760482B2 (en) Method for improving efficiency of an ammonia synthesis gas plant
BR112020001487B1 (pt) Método para a preparação de gás de síntese de amônia e uso do método para renovar e/ou aumentar a capacidade de produção de usina de gás de síntese de amônia
WO2023217804A1 (en) Process and plant for producing synthesis gas
WO2023148469A1 (en) Low-carbon hydrogen process
CN116963993A (zh) 具有轴功率产生的烃重整方法
BR112020001494B1 (pt) Método para a preparação do gás de síntese de amônia e uso desse método

Legal Events

Date Code Title Description
B350 Update of information on the portal [chapter 15.35 patent gazette]
B06W Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 11/07/2018, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS