CN1116230C - 氨的制备方法 - Google Patents
氨的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1116230C CN1116230C CN97113028A CN97113028A CN1116230C CN 1116230 C CN1116230 C CN 1116230C CN 97113028 A CN97113028 A CN 97113028A CN 97113028 A CN97113028 A CN 97113028A CN 1116230 C CN1116230 C CN 1116230C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ammonia
- reaction gas
- gas flow
- circulation
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 115
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 58
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000004087 circulation Effects 0.000 claims description 21
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 claims description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 2
- 238000010010 raising Methods 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005915 ammonolysis reaction Methods 0.000 claims 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 9
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 9
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000004176 ammonification Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 235000019628 coolness Nutrition 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000003701 inert diluent Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及从含有氢和氮的氨合成气制备氨的方法的改进。具体来说，本发明公开了一种以高产率在至少2个设置在并联回路中的氨反应器中合成氨的方法，其中并联的合成回路共用一个合并的合成气压缩步骤。本发明的方法特别适用于提高现有氨合成回路的生产能力，可以通过把另一条氨合成回路连接到现有回路中而提高现有回路的生产能力。而且由于压缩步骤的合并，可以降低能耗，提高生产的经济性。
Description
本发明涉及从含有氢和氮的氨合成气制备氨的方法的某种改进。
更具体地说，本发明涉及以高产率在至少二个设置在并联合成回路的氨反应器中合成氨，其中的一个合成回路联合了合成循环气的压缩步骤。
氨的合成一般是采用把含有大体上按照氨的组成化学计量的氮和氢的合成气的反应气流通过装载在反应器内一个或多个催化床的催化剂来进行的。
从热力学方面看，氢和氮反应成氨要求该反应在高温和高压下，通常在100个大气压以上和在300-600℃之间进行。在上述反应条件下，按化学计量的合成气组成中氨的平衡浓度在从反应器出来的合成气流中低于20％体积，而该气流必需与新加入的合成气一起循环回到反应器中以便提供合理的氨产率。在循环之前，该气流被冷却以便把氨与未反应的氢、氮和在合成气中的惰性稀释剂分离，该循环气流的一部分用来吹扫惰性气体。该提取过的气体然后被送至压缩阶段，由此进入循环进行反应。
该合成气压缩和循环的费用通常在氨生产的经济性中是一个重要因素，以及特别当现有的氨合成回路生产能力必需提高的时候。
因此本发明总的目的是在制备氨的方法中，通过在至少二个氨合成回路合成气循环中采用联合有的氨合成回路压缩步骤来提供改进。
本发明是一种从含有氢和氮的氨合成气制备氨的方法，包括以下的步骤：(a)把从氨分离步骤(f)和(g)出来的循环气与合成气混合；(b)把从步骤(a)出来的混合气体加压；(c)把从步骤(b)出来的气体分成第一补充气流和第二补充气流；(d)把第一补充气流加入到第一氨反应器中并提取出富含氨的第一反应气流；(e)把第二补充气流加入到第二氨反应器中并提取出富含氨的第二反应气流；(f)从第一反应气流中分离氨并把剩余的反应气流送至步骤(a)循环；(g)从第二反应气流中分离氨并把剩余的反应气流送至步骤(a)循环；(h)把从步骤(f)和步骤(g)分离出来的氨合在一起并提取出氨成品流。
上述方法还可以含有一种或多种以下的其它步骤：
在步骤(a)之前压缩氨合成气；
通过除去水和二氧化碳提纯该加压的氨合成气；和
进一步压缩该提纯过了的氨合成气。
如前文所述，当要求现有的氨合成回路提高生产能力的时候本发明特别有用。当修改现有合成回路时，可以把另一条氨合成回路并联到现有的合成回路上。作为本发明的一个优点，现有的合成气循环压缩机在任选改动之后可循环现有回路和联结的另一条回路出来的两种循环合成气流。因此，在该合成环路中仅需要有二个连接，上游的和下游的循环压缩机。
参看附图，唯一的附图表示本发明方法的简化流程图。氨合成气2在第一阶段的合成气压缩机4中加压至940psig。被压缩气体通过一个分子筛装置6除去H2O和CO2。然后干燥和纯化的合成气8被送至一个第二阶段的合成气压缩机10，在那里首先被压缩至1967psig，随后与循环气20混合，循环气20由从第二分离器32出来的循环气22和从第一分离器26出来的循环气24共同组成。循环气22和24在相互混合之前用一个或多个热交换器(未示出)加热。合成气与组合的循环气的混合气体在第三压缩阶段11进一步压缩至2122psig。88.1％的离开合成气压缩阶段11的合成气12以气流14的方向通过一个热气体交换器(未示出)并到第一氨合成器16，后者按照专利US-4181 701所描述的那样间接冷却并且适合用于径向气流。从反应器16出来的气体流出物18经传统的热交换器序列(未示出)被冷却，并且在分离出来的未转化气体24与未转化的气流22混合之前，在分离器26内从该气流中分离出来1591 STPD的液态氨。
离开合成气体压缩阶段11的剩余11.9％合成气以气流30的方向被送至第二间接径流冷却氨合成反应器28中。从反应器28出来的气流29在一个串联热交换器(未示出)中冷却，并且在分离器32内从该气流中分离出218 STPD液态氨。离开分离器32的未转化气体分成一小股吹扫气流34和剩余未转化气流22。气流22与从分离器26出来的未转化合成气相混合并被送到合成气体压缩段11的循环部位，如上文所述。另一种可供选择的方法是，吹扫气流34可以取自气流24，如图中虚线所示。
在吹扫气流34中的一部分氢气用传统的氢回收器36回收并按气流38的方向回到合成气流8中循环。从分离器26出来的液氨产品39与从分离器32出来的液氨产品40合并在一起按产品流42的方向被提取出来。另一种可供选择的方法是，从氢回收器36出来的循环流38可以回到气流2中进行循环，或者(对于在二步法回收装置中的情形)，可以循环到气流8和气流2中，如图中虚线所示。
上述各种气流的组成总括在下表1中。
| 气流号 | 2 | 14 | 18 | 20 | 22 | 24 | 29 | 30 | 34 | 38 |
| 组份mol％ | ||||||||||
| H2 | 73.6 | 66.3 | 54.0 | 66.3 | 63.3 | 63.3 | 53.9 | 66.3 | 63.3 | 88.3 |
| N2 | 25.4 | 22.1 | 18.0 | 22.1 | 21.1 | 21.1 | 18.0 | 22.1 | 21.1 | 9.7 |
| NH3 | 0 | 1.4 | 16.3 | 1.4 | 1.9 | 1.9 | 16.4 | 1.4 | 1.9 | 0.0 |
| Ar | 0.3 | 3.7 | 4.3 | 3.7 | 5.0 | 5.0 | 4.3 | 3.7 | 5.0 | 1.4 |
| CH4 | 0.7 | 6.5 | 7.4 | 6.5 | 8.7 | 8.7 | 7.4 | 6.5 | 8.7 | 0.6 |
Claims (3)
1从含有氢和氮的合成气制备氨的方法，包括以下的步骤：(a)把从第一和第二平行氨分离步骤出来的循环气进行混合；(b)把从步骤(a)出来的混合循环气体加压；(c)把从步骤(b)出来的气体分成第一补充气流和第二补充气流；(d)把第一补充气流加入到第一氨反应器中并提取出富含氨的第一反应气流；(e)把第二补充气流加入到第二氨反应器中并提取出富含氨的第二反应气流；(f)从第一反应气流中分离氨并把剩余的反应气流送至步骤(a)循环；(g)从第二反应气流中分离氨并把剩余的反应气流送至步骤(a)循环；(h)把从步骤(f)和步骤(g)分离出来的氨合在一起并提取出氨产品流。
2根据权利要求1的方法，它还可以包括如下的1或多个步骤：
-在步骤(a)之前压缩氨合成气；
-通过除去水和二氧化碳提纯该加压的氨合成气；和
-进一步压缩该提纯的氨合成气。
3提高从含氢和氮的合成气出发的现有氨合成工艺回路生产能力的方法，通过把包括下列设备的现有合成回路连接起来进行：
-一个循环压缩机(11)；
-循环从该压缩机出来的第一补充气流至一个氨反应器(16)的装置(12，14)；
-把富含氨的第一反应气流从该反应器提取出来的装置(18)；
-把第一反应气流分开成为氨产品流(39，42)和剩余第一反应流(24)的装置(26)；
-循环剩余的第一反应气流至该循环压缩机(11)的装置(24)，并且该方法包括以下步骤：
-增加一套包括以下装置的第二合成回路：
-第二氨反应器(28)；
-循环从该压缩机出来的第二补充气流至第二氨反应器的装置(30)；
-把富含氨的第二反应气流从第二反应器提取出来的装置(29)；
-把第二反应气流分成第二反应的氨产品流(40)和剩余的第二反应流(34)的装置(32)；和
-将剩余的第二反应气流循环至压缩机(11)的装置(20)，
-把剩余的第二反应气流循环装置(20)连接到现有的环路上，从而使剩余的反应气流(34，24)在再循环压缩机(11)的上游合并；
-把第二补充气流循环装置(30)连接到现有环路中的第一补充气流循环的装置(14)上，从而使补充气流(14，30)在再循环压缩机(11)的下游被分开。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US017283 | 1993-02-16 | ||
| US1728396P | 1996-05-13 | 1996-05-13 | |
| US017,283 | 1996-05-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1174169A CN1174169A (zh) | 1998-02-25 |
| CN1116230C true CN1116230C (zh) | 2003-07-30 |
Family
ID=21781749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN97113028A Expired - Fee Related CN1116230C (zh) | 1996-05-13 | 1997-05-13 | 氨的制备方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5997834A (zh) |
| EP (1) | EP0807602A1 (zh) |
| JP (1) | JPH10114517A (zh) |
| CN (1) | CN1116230C (zh) |
| CA (1) | CA2205105C (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10057863C2 (de) * | 2000-11-21 | 2002-10-24 | Uhde Gmbh | Mehrdruckverfahren zur Herstellung von Ammoniak |
| DE10116150A1 (de) * | 2001-03-31 | 2002-10-10 | Mg Technologies Ag | Verfahren zum katalytischen Erzeugen von Ammoniak aus Synthesegas |
| US7892511B2 (en) * | 2004-07-02 | 2011-02-22 | Kellogg Brown & Root Llc | Pseudoisothermal ammonia process |
| US7435401B2 (en) * | 2004-07-02 | 2008-10-14 | Kellogg Brown & Root Llc | Pseudoisothermal ammonia process |
| DE102016119226A1 (de) * | 2016-10-10 | 2018-04-12 | Thyssenkrupp Ag | Sequentielle NH3-Synthese-Kreisläufe mit einem nahezu identischen Druckniveau |
| EP3336061A1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-20 | Casale SA | A process for the synthesis of ammonia |
| DE102017011601A1 (de) * | 2017-12-14 | 2019-06-19 | Linde Aktiengesellschaft | Ammoniaksynthese mit internem Kühlkreislauf |
| CN109737037A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-05-10 | 陈良明 | 合成氨生产时对压缩功进行补偿的方法及系统 |
| IT202100028049A1 (it) * | 2021-11-04 | 2023-05-04 | Nuovo Pignone Tecnologie Srl | Impianto e metodo per la sintesi di ammoniaca |
| CN117509671B (zh) * | 2024-01-08 | 2024-03-22 | 华电曹妃甸重工装备有限公司 | 一种新能源制氢动态合成绿氨的系统及其运行方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4180543A (en) * | 1977-04-18 | 1979-12-25 | Imperial Chemical Industries Limited | Ammonia synthesis reactor having parallel feed to plural catalyst beds |
| EP0075056A1 (en) * | 1981-09-23 | 1983-03-30 | The M. W. Kellogg Company | Synthesis system and process for the production of ammonia |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2046478A (en) * | 1931-12-02 | 1936-07-07 | Atmospheric Nitrogen Corp | Process and apparatus for the syntheses of compounds |
| US1931678A (en) * | 1931-12-02 | 1933-10-24 | Atmospheric Nitrogen Corp | Process for the synthetic production of compounds |
| GB1574723A (en) * | 1976-03-10 | 1980-09-10 | Haldor Topsoe As | Apparatus for the synthesis of ammonia |
| DE2705151A1 (de) * | 1977-02-08 | 1978-08-10 | Josef Gail | Pflasterformstueck und verfahren zur herstellung desselben |
| DE2705141C2 (de) * | 1977-02-08 | 1984-09-13 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verfahren zur Herstellung von Methan oder Methanol |
| US4298589A (en) * | 1980-06-17 | 1981-11-03 | The M. W. Kellogg Company | Split axial flow converter in ammonia synthesis |
-
1997
- 1997-04-25 EP EP97106856A patent/EP0807602A1/en not_active Withdrawn
- 1997-05-05 US US08/851,283 patent/US5997834A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-05-12 CA CA002205105A patent/CA2205105C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-05-12 JP JP9121201A patent/JPH10114517A/ja active Pending
- 1997-05-13 CN CN97113028A patent/CN1116230C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4180543A (en) * | 1977-04-18 | 1979-12-25 | Imperial Chemical Industries Limited | Ammonia synthesis reactor having parallel feed to plural catalyst beds |
| EP0075056A1 (en) * | 1981-09-23 | 1983-03-30 | The M. W. Kellogg Company | Synthesis system and process for the production of ammonia |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0807602A1 (en) | 1997-11-19 |
| US5997834A (en) | 1999-12-07 |
| CN1174169A (zh) | 1998-02-25 |
| CA2205105C (en) | 2005-08-09 |
| JPH10114517A (ja) | 1998-05-06 |
| CA2205105A1 (en) | 1997-11-13 |
| MX9703474A (es) | 1998-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1116230C (zh) | 氨的制备方法 | |
| CN100519406C (zh) | 从合成气中除去氮、甲烷和氩用低△p净化器 | |
| CN1989092B (zh) | 用于气相反应的方法 | |
| JP4065777B2 (ja) | アンモニアを製造するための多段圧縮法 | |
| EP0521784B1 (en) | Multistage cascade-sweep process for membrane gas separation | |
| EP0172703B1 (en) | Production of ammonia synthesis gas | |
| CN102007358B (zh) | 深冷分离氢气和一氧化碳的混合物的方法和设备 | |
| JP6503479B2 (ja) | アンモニア製造のための多段階圧力プロセス | |
| US7183326B2 (en) | Installation and method for producing and disaggregating synthesis gases from natural gas | |
| RU2597920C2 (ru) | Способ производства аммиака | |
| KR100573528B1 (ko) | 일산화탄소의 생성 방법 | |
| US20060266213A1 (en) | Method of treating a gas mixture comprising propane and propylene | |
| US20170267524A1 (en) | Increasing hydrogen recovery from co + h2 synthesis gas | |
| CN101434569A (zh) | 一种由环己酮肟制备己内酰胺的方法及设备 | |
| JPS60171202A (ja) | アンモニアおよび尿素の組合された製造方法 | |
| CN104411622A (zh) | 用于组合制备氨合成气和二氧化碳的方法和装置 | |
| CN102884387A (zh) | 用于在氨合成中所用吹扫气体的分离单元中回收氩的方法和装置 | |
| US5455016A (en) | Membrane-assisted process to produce ammonia | |
| CN110615404A (zh) | 用于从经变换和未变换的粗合成气生产多种气体产物的方法和设施 | |
| AU662982B2 (en) | Process for separating an intake flow consisting essentially of hydrogen, methane and C3/C4 hydrocarbons | |
| JP2002114752A (ja) | アンモニアおよび尿素の一貫生産法 | |
| CN1107028C (zh) | 制备氨的方法和反应器 | |
| US3407146A (en) | Process for the recovery of hydrogennitrogen mixtures with reduced carbon-monoxide content | |
| EP0168073B1 (en) | Method for heat and mass exchange operations | |
| US5597404A (en) | Apparatus for processing a product from catalytic reforming |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |