CN116981640A - 第一氨合成塔的吹扫气体用于还原第二氨合成塔的催化剂的用途及其方法和系统 - Google Patents

第一氨合成塔的吹扫气体用于还原第二氨合成塔的催化剂的用途及其方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116981640A
CN116981640A CN202280017439.8A CN202280017439A CN116981640A CN 116981640 A CN116981640 A CN 116981640A CN 202280017439 A CN202280017439 A CN 202280017439A CN 116981640 A CN116981640 A CN 116981640A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ammonia
production unit
ammonia production
unit
hydrogen
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.)
Pending
Application number
CN202280017439.8A
Other languages
English (en)
Inventor
费萨尔·加富尔
汉内·德格斯特
阿明·拉米科
弗雷德里克·瓦埃斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yara International ASA
Original Assignee
Yara International ASA
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 Yara International ASA filed Critical Yara International ASA
Publication of CN116981640A publication Critical patent/CN116981640A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J38/00—Regeneration or reactivation of catalysts, in general
    • B01J38/04—Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst
    • B01J38/10—Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst using elemental hydrogen
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/002—Avoiding undesirable reactions or side-effects, e.g. avoiding explosions, or improving the yield by suppressing side-reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/245—Stationary reactors without moving elements inside placed in series
    • 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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00018—Construction aspects
    • B01J2219/00024—Revamping, retrofitting or modernisation of existing plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00245—Avoiding undesirable reactions or side-effects
    • 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
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0255—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a non-catalytic partial oxidation 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
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/047—Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
    • 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
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane
    • 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
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1258—Pre-treatment of the feed
    • C01B2203/1264—Catalytic pre-treatment of the feed
    • C01B2203/127—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
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/84—Energy production
    • 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)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本公开涉及基本上不含一氧化碳和二氧化碳并且包含氮气、氢气和氨气的吹扫气体(7)在用于还原第二氨生产单元的合成塔(2)的催化剂的方法中的用途，所述吹扫气体直接从第一氨生产单元的合成塔(1)生产。本公开进一步涉及一种用于改进包括至少两个氨生产单元(100，200)的系统的方法，每个单元均包括氨合成塔(1，2)，每个氨合成塔均具有用于接收工艺气体(8)的入口(5)和用于释放吹扫气体(7)的出口(3)，用于改进的所述方法包括以下步骤：将第一氨生产单元(200)的所述合成塔(2)的所述入口(5)流体连接至第二氨生产单元(100)的所述合成塔(1)的所述出口(3)，以用于将由所述第二氨生产单元(4)的所述合成塔(1)生产的所述吹扫气体(7)传输至所述第一氨生产单元(200)的所述合成塔(2)。最后，本公开描述了一种用于在包括至少两个氨生产单元(100，200)的氨生产系统(9)中还原氨合成塔(1，2)中的催化剂的方法，以及一种系统，在所述系统中可以执行用于还原所述催化剂的所述方法。

Description

第一氨合成塔的吹扫气体用于还原第二氨合成塔的催化剂的 用途及其方法和系统
技术领域
本公开涉及通过使用另一个氨合成塔的吹扫气体来对氨合成塔的催化剂进行化学还原，并且涉及其方法和系统。
背景技术
氨为具有分子式NH3的氮和氢的化合物。作为稳定的二元氢化物以及最简单的氮氢化物，氨为无色气体，具有独特的刺激性气味。它是一种常见的含氮废物，特别是在水生生物中，并且它通过充当食物和肥料的前体，极大地满足了陆地生物的营养需求。氨直接地或间接地也是用于合成许多医药产品的基本要素，并且用于许多商业清洁产品。它主要通过向下排放空气和水两者来进行收集。
典型的现代氨生产装置首先将天然气(即，甲烷)或LPG(液化石油气，诸如丙烷和丁烷)或石脑油转换为气态氢。用于从烃中生产氢气的方法称为蒸汽转化。然后，将氢气与氮气经由Haber-Bosch工艺结合以生产氨。
从天然气原料开始，用于生产氢气的工艺的第一步骤为：从原料中脱除硫化合物，因为硫会使在后续步骤中使用的催化剂失去活性。脱硫需要催化加氢，以将原料中的硫化合物转换为气态硫化氢：
H2+RSH→RH+H2S(气体)
然后，通过将气态硫化氢通过氧化锌床而使气态硫化氢被吸附并脱除，在该氧化锌床中该气态硫化氢转换为固体硫化锌：
H2S+ZnO→ZnS+H2O
然后使用无硫原料的催化蒸汽转化以形成氢气加一氧化碳：
CH4+H2O→CO+3H2
然后，下一步骤使用催化变换以将一氧化碳转换为二氧化碳和更多的氢气：
CO+H2O→CO2+H2
然后，二氧化碳通过以下方式来进行脱除：在乙醇胺水溶液中吸附，或使用专有固体吸附介质在变压吸附器(PSA)中吸附。
生产氢气的最终步骤为：使用催化甲烷化，以从氢气中脱除任何微小残留量的一氧化碳或二氧化碳：
CO+3H2→CH4+H2O
CO2+4H2→CH4+2H2O
为了生产所需的最终产品氨，然后氢气与氮气(衍生自工艺空气)进行催化反应，以形成无水液氨。该步骤称为氨合成回路，也称为Haber-Bosch工艺或氨合成塔：
3H2+N2→2NH3
氨的合成是在高达160巴至290巴的压力下实现的。这意味着氢气和氮气在气体压缩机中被压缩。通常，氨合成塔至少包括压缩机，该压缩机既可以在范围为60巴至140巴的压力下在低压模式下进行操作，也可以在范围为140巴以上至290巴的压力下在高压模式下进行操作。操作这些压缩机的传统方式为通过蒸汽涡轮机。通常，氨合成塔包括在范围为90巴至110巴的供应压力和范围为490℃至510℃的供应温度下工作的高压蒸汽涡轮机，以及在范围为35巴至40巴的供应压力下工作的低压蒸汽涡轮机。低压蒸汽涡轮机的操作使得压缩机能够在低压模式下进行操作，而高压蒸汽涡轮机的操作允许压缩机在高压模式下进行操作。
由于氨合成反应中使用的(通常是多促进磁铁矿(multi-promoted magnetite))催化剂的性质，在合成(氢气和氮气混合物)气体中仅可以容忍非常低水平的含氧(尤其是CO、CO2和H2O)化合物。相对纯的氮气可以通过空气分离来获得，但可能需要额外的脱氧。
由于单程转换率相对较低(通常小于20％)，因此需要大量循环流。这可能导致惰性气体在回路气体中积聚。
为了使氢气与氨气之间的反应为有效的，氨合成反应中使用的催化剂被还原是必要的。
蒸汽转化步骤、变换步骤、脱二氧化碳步骤和甲烷化步骤各自在约25巴至35巴的绝对压力下进行操作，并且氨合成回路在范围为60巴至290巴的绝对压力下进行操作，这取决于所使用的专有设计。
蒸汽转化或蒸汽甲烷转化是一种用于通过烃与水进行反应来生产合成气(氢气和一氧化碳)的方法。通常以天然气为原料。天然气通常称为转化单元的进料。该技术的主要目的为氢气生产。该反应由该平衡表示：
该反应为强吸热的(ΔHr＝206kJ/mol)并且消耗热量。
1998年，天然气的蒸汽转化生产了5000亿m3的世界氢气产量的95％，或者到2018年生产7000万吨。氢气用于氨的工业合成并且用于大量其他化学品的生产。
该反应在转化炉容器中进行，其中蒸汽和甲烷的高压混合物与镍催化剂接触。由于因高操作温度导致的扩散限制，优选具有高表面积与体积比的催化剂。所使用的催化剂形状的实例为辐条轮、齿轮和带孔的环。此外，这些形状具有低压降，这对于该应用为有利的。催化剂通常包含在构成转化炉的管部分的管中，在该转化炉中天然气被转化以便生产包含一氧化碳和氢气的混合物的被转化的气体。典型的蒸汽甲烷转化炉可以含有180个至325个管。如上所述，蒸汽甲烷转化是吸热反应，因此必须向围绕管部分的管的炉室供应燃料气体，以便在燃料气体燃烧时，在管内侧以蒸汽形式向天然气和水供应热量。燃料气体的燃烧会导致产生烟道气，该烟道气具有范围为1000℃至1200℃的温度。
经由水煤气变换反应，可以通过用水处理蒸汽转化所生成的一氧化碳来获得额外的氢气：
后一个反应为轻微放热的(产生热量，ΔHr＝-41kJ/mol)。以这种方式每生产一吨氢气，也会生产9吨CO2。天然气的蒸汽转化的效率为大约65％至75％。
从烃类气体(例如天然气)中生产H2和CO可以通过两个众所周知的“一段”转化炉和“二段”转化炉来执行。蒸汽甲烷转化(SMR)和自热转化炉(ATR)分别为一段转化炉和二段转化炉的两个工业示例。联合转化的工艺利用一段工具和二段工具中的两者以用于生产合成气体，这在氨制造中是常见的做法。
自热转化(ATR)使用氧气和二氧化碳或蒸汽与甲烷进行反应，以形成氢气。该反应发生在单个室中，在该单个室中甲烷被部分氧化。由于氧化，该反应为放热的。当ATR使用二氧化碳时，所生产的H2:CO比率为1:1；当ATR使用蒸汽时，所生产的H2:CO比率为2.5:1。使用CO2，该反应可以在以下方程式中描述：
2CH4+O2+CO2→3H2+3CO+H2O
并且使用蒸汽，该反应可以在以下方程式中描述：
4CH4+O2+2H2O→10H2+4CO
氢气的出口温度在950℃至1100℃之间，并且出口压力可以高达100巴。
SMR与ATR之间的主要差异在于SMR对于燃烧仅使用空气作为热源以形成蒸汽，而ATR使用经纯化的氧气。
结果是，可以由氨生产工艺的转化步骤所生成的热量来生产蒸汽。
脱硫单元、一段转化炉和二段转化炉、变换反应器、脱CO2单元以及甲烷化单元形成氨生产单元的所谓前端部，而氨合成塔形成氨生产单元的所谓后端部。
本公开涉及与氨合成塔中的催化剂的还原相关联的步骤。实际上，前端部一直进行操作，直到合成气体在氨合成塔中的压缩机吸入水平处可用，并且直到高压蒸汽可用于驱动涡轮机以用于在范围为140巴以上至290巴的高压下操作压缩机。合成机开始进行操作，并且在合成回路中引入压力，其中合成气体的负载通常为催化剂被充分还原后操作负载的30％至40％。在整个还原工艺中，氨合成塔中的合成气体的负载逐渐增加至80％以实现充分催化剂还原。在此类标准催化剂还原过程中，大量合成气体被排出该工艺。此外，增加前端部或任何辅助锅炉处的生产，以满足高压蒸汽涡轮机的蒸汽需求，以便使压缩机在范围为140巴以上至290巴的高压下进行操作。为了使催化剂被充分还原，需要3天至5天，这取决于所选择的催化剂的类型。因此，氨合成塔的催化剂的还原涉及大量合成气体的排出，这对环境不友好。其次，该工艺通过合成气体在氨合成塔中的实际压缩以及通过合成气体的生产来消耗大量能量。本公开的目的为提供一种工艺和对应的系统，其允许在更环境友好的条件下并且以更低的能量成本对氨合成塔的催化剂进行化学还原。
现有技术
US4148866A(Pullman Incorporated,1979)的一个方面公开了一种用于生产氨的经改善的合成回路，具有低压，即小于100个大气压。
US3787335A(Wyeth Holdings LLC,1971)公开了一种用于还原在氨合成中可用的氧化铁催化剂材料的工艺，该工艺采用基本上由氢气组成并且基本上不含将在还原条件下、至少450℃的温度下和至少45psig的压力下反应的气态组分的气体。
发明内容
在一方面，本公开描述了基本上不含一氧化碳和二氧化碳并且包含氮气、氢气和氨气以及任选的氩气的吹扫气体在用于还原第二氨生产单元的合成塔的催化剂的方法中的用途，该吹扫气体直接从第一氨生产单元的合成塔生产，该第一氨生产单元的合成塔包括活性且被还原的催化剂，该第二氨生产单元的合成塔包括失活且被氧化的催化剂。
令人惊讶的是，发明人已经发现，为了实现氨合成塔的催化剂的还原，这对于生产合成气体来说不是必需的。离开第一氨合成塔装置的吹扫气体可以用于进料至第二氨合成塔，同时氨合成塔的催化剂被还原。以这种方式，包含呈还原形式的活性催化剂的活性氨生产单元的吹扫气体不会被浪费，而是用于还原包含呈氧化形式的催化剂的非活性氨生产单元的催化剂，并且可以在一个生产单元生产氨，同时另一个氨生产单元正在被还原，从而将氨的生产最大化。这是本公开的第一个优点。根据本发明的用途的又一个优点在于，不仅活性氨生产单元的合成塔的吹扫气体没有被浪费，而且还不需要生产额外的合成气体以用于操作非活性氨生产单元的合成塔，而该非活性单元的合成塔被被还原。因此，本公开允许还原氨合成塔的催化剂，同时将该工艺所浪费和必需的气体量最小化，这对环境和用于还原工艺的对应能量消耗具有积极影响。
在另一方面，本公开描述了一种用于改进氨生产系统的方法。氨生产系统包括至少两个氨生产单元，每个单元均包括氨合成塔，每个氨合成塔均具有用于接收工艺气体的入口和用于释放吹扫气体的出口，并且该方法包括以下步骤：将第一氨生产单元的合成塔的入口流体连接至第二氨生产单元的合成塔的出口，以用于将从第二氨生产单元的合成塔生产的吹扫气体传输至第一氨生产单元的合成塔，该第一氨生产单元的合成塔包括失活且被氧化的催化剂，该第二氨生产单元的合成塔包括活性且被还原的催化剂。
在另一方面，本公开描述了一种用于在氨生产系统中还原氨合成塔中的催化剂的方法。氨生产系统包括至少两个氨生产单元，每个单元均至少包括：
·氨合成塔，其生成在范围为140巴至290巴，例如150巴至170巴的压力下的吹扫气体，并且包括：
ο低压蒸汽涡轮机，其用于在范围为35巴至40巴的压力下操作气体压缩机；以及
ο气体压缩机，其在范围为60巴至90巴的压力下可操作；
其中该方法的特征在于，其包括以下步骤：a)将在范围为350℃至390℃的温度下并且在范围为35巴至40巴的压力下的低压蒸汽进料至第一氨生产单元的氨合成塔的低压蒸汽涡轮机，从而在范围为60巴至90巴的压力下操作压缩机，该第一氨生产单元的氨合成塔包括失活且被氧化的催化剂；以及b)将第二氨生产单元的吹扫气体以范围为9000Nm3/h至16500Nm3/h的流量进料至第一氨生产单元的合成塔的压缩机，该第二氨生产单元包括活性且被还原的催化剂。
在另一方面，本公开提供了一种用于在包括至少两个氨生产单元的氨生产系统中还原氨合成塔中的催化剂的系统，每个氨合成塔均具有用于接收工艺气体的入口和用于释放吹扫气体的出口，每个氨生产单元均包括：
·氨合成塔，其生成在范围为140巴至290巴，例如150巴至170巴的压力下的吹扫气体，并且包括：
ο用于接收在范围为350℃至390℃的温度下并且在范围为35巴至40巴的压力下的低压蒸汽以用于供应低压蒸汽涡轮机的装置；
ο低压蒸汽涡轮机，其用于在范围为60巴至90巴的压力下操作气体压缩机；以及
ο压缩机，其用于将基本上不含一氧化碳和二氧化碳并且包含氢气、氮气和氨气的混合物的工艺气体，或者吹扫气体，压缩至范围为60巴至90巴的压力；
其中将第一氨生产单元的合成塔的入口流体连接至第二氨生产单元的合成塔的出口，该第一氨生产单元的合成塔包括失活且被氧化的催化剂，该第二氨生产单元的合成塔包括活性且被还原的催化剂。
附图说明
图1示出了根据本公开的两个氨合成塔的配置的示意图
图2示出了包括根据本公开配置的氨合成塔的氨生产单元的示意图。
附图编号说明
具体实施方式
贯穿本申请文件的描述和权利要求，词语“包括”及其变型意指“包括但不限于”，并且其不旨在(并且也不)排除其他部分、添加物、部件、整体或步骤。贯穿本公开的描述和权利要求书，除非上下文另有要求，否则所提及的单数包含复数。特别地，在使用不定冠词的情况下，除非上下文另有要求，否则本公开将被理解为考虑复数以及单数。
结合本公开的特定方面、实施方式或示例一起描述的特征、整体、特性、化合物、化学部分或组将理解为适用于本文中所述的任何其他方面、实施方式或示例，除非与其不相容。本公开(包括描述、权利要求、摘要和附图)中所公开的特征中的所有特征和/或由此公开的任何方法或过程的步骤中的所有步骤可通过任何组合进行组合，除所述特征和/或步骤中的至少一些特征和/或步骤互相排斥的组合外。本公开不限于任何前述实施方式的细节。本公开扩展到本公开(包括描述、权利要求、摘要和附图)中所公开特征中的任何新颖特征或任何新颖特征的组合，或者扩展到由此公开的任何方法或过程的步骤中的任何新颖步骤或任何新颖步骤的组合。
借助于附图范围列举的数值包括这些范围内的所有值和分数，以及所引用的端点值。如当提到可测量值(比如参数、数量、时间段和类似值)的范围时使用的术语“从...到...”，旨在包括与所公开的范围相关的限制。
使用
参照图1。在一方面，本公开描述了基本上不含一氧化碳和二氧化碳并且包含氮气、氢气和氨气以及任选的氩气的吹扫气体(7)在用于还原第二氨生产单元的合成塔(2)的催化剂的方法中的用途，该吹扫气体直接从第一氨生产单元生产。
令人惊讶的是，发明人已经发现，为了实现氨合成塔的催化剂的还原，这对于生产合成气体来说不是必需的。离开生成氨并且包含被还原(即，呈还原形式)的催化剂的氨合成塔装置(特别是活性氨合成塔)的吹扫气体可以用于进料至另一个氨合成塔，该另一个氨合成塔的催化剂正在被还原(即，呈氧化形式)。因此，根据本公开，当生产站点包括至少两个氨生产单元时，离开积极地生产氨的第一生产单元的合成塔(该第一生产单元的合成塔的催化剂被还原)的吹扫气体可以进料至另一个非活性氨生产单元的氨合成塔(该另一个非活性氨生产单元的氨合成塔中的催化剂需要被还原或处于正在被还原的工艺中)。以这种方式，活性氨生产单元的吹扫气体不会被浪费，而是用于还原非活性氨生产单元的催化剂，并且可以在一个生产单元中生产氨，同时另一个氨生产单元正在被还原，从而将氨的生产最大化。这是本公开的第一个优点。
根据本发明的用途的又一个优点在于，不仅从具有活性催化剂的氨合成塔出来的吹扫气体没有被浪费，而且还不需要生产额外的合成气体以用于操作氨生产单元的合成塔，该合成塔的催化剂将被还原。由于不需要生产合成气体，因此不会生成与所生产的合成气体相关联的排放。
本领域技术人员将理解，在第一生产单元的合成塔被还原并且第二生产单元的合成塔正在被还原的同时，被还原的催化剂最终将需要新的还原，而正在被还原的催化剂将变得充分还原。因此，其催化剂被还原的合成塔变成以下合成塔：来自该合成塔的吹扫气体可以用于还原正在被使用的吹扫气体所来自的合成塔的先前活性的催化剂，以还原先前氧化的催化剂。因此，结果为：可以始终以最少的来自氨合成塔的吹扫气体浪费和最少的合成气体生产来生产氨。
用于改进的方法
参照图1。在另一方面，本公开描述了一种用于改进系统的方法。该系统包括至少两个氨生产单元(100，200)，每个单元均包括氨合成塔(1，2)，每个氨合成塔均具有用于接收工艺气体(8)的入口(5)和用于释放吹扫气体(7)的出口(3)，并且该方法包括以下步骤：将第一氨生产单元(200)的合成塔(2)的入口(5)流体连接至第二氨生产单元(100)的合成塔(1)的出口(3)，以用于将从第二氨生产单元(100)的合成塔(1)生产的吹扫气体(7)传输至第一氨生产单元(200)的合成塔(2)，该第二氨生产单元的合成塔包括活性且被还原的催化剂，该第一氨生产单元的合成塔包括失活且被氧化的催化剂。
因此，本公开提供了一种用于改进包括两个氨生产单元的系统的方法，例如以将第一生产单元的氨合成塔的出口连接至第二生产单元的入口，从而提供一种系统，用户可以从该系统中受益于本公开的优点。
用于还原催化剂的方法
参照图1。在另一方面，本公开描述了一种用于在氨生产系统中还原氨合成塔中的催化剂的方法。氨生产系统包括至少两个氨生产单元，每个单元均至少包括：
·氨合成塔(1，2)，其生成在范围为140巴至290巴，例如150巴至170巴的压力下的吹扫气体(7)，并且包括：
ο低压蒸汽涡轮机(57，58)，其用于在范围为35巴至40巴的压力下操作气体压缩机(59，60)；以及
ο气体压缩机(59，60)，其在范围为60巴至90巴的压力下可操作。
该方法的特征在于，其包括以下步骤：a)将在范围为350℃至390℃的温度下并且在范围为35巴至40巴的压力下的低压蒸汽(61)进料至第一氨生产单元(200)的氨合成塔(2)的低压蒸汽涡轮机(58)，从而操作压缩机(60)，该第一氨生产单元的氨合成塔包括失活且被氧化的催化剂；以及b)将第二氨生产单元的吹扫气体以范围为9,000Nm3/h至16,500Nm3/h的流量进料至第一氨生产单元(200)的合成塔(2)的压缩机(60)，该第一氨生产单元的合成塔包括失活且被氧化的催化剂。
应当理解，在根据本公开的方法中，氨合成塔(1，2)各自包含催化剂。特别地，第一氨生产单元(200)的氨合成塔(2)包含需要还原的催化剂或处于正在被还原的工艺中的催化剂，而第二氨生产单元(100)的氨合成塔(1)包含被还原且活性的催化剂。在本公开中，第二氨生产单元(100)的吹扫气体与第一氨生产单元(200)的催化剂接触。
此外，本领域技术人员将理解，由于吹扫气体(7)具有与典型合成气体不同的化学组成，为了确保合成塔(2)的安全操作，压缩机(60)的典型的防喘振控制配置应当进行对应调整。
本公开的又一优点在于，氨合成塔不仅可以用离开另一个氨合成塔的吹扫气体进行操作，特别是对于催化剂的化学还原：在此类催化剂还原期间，不需要在处于高压下的氨合成塔中操作压缩机，这意味着不需要操作高压蒸汽涡轮机，并且不需要生产用于在高达140巴以上至290巴的压力下操作压缩机的蒸汽。因此，不仅不需要生产用于操作氨合成塔(该氨合成塔的催化剂正在被还原)的合成气体，也不需要生产高压蒸汽。因此，非常清楚地，本公开相当节能，进而节省成本，这与用于还原氨催化剂的方法有关。
根据一个实施例，吹扫气体(7)基本上不含一氧化碳和二氧化碳并且包含氮气、氢气和氨气。
根据用于还原催化剂的方法的一个实施例，吹扫气体(7)包含氮气、氢气、氨气和氩气。该组成对应于离开氨合成塔的气体的典型组成。因此，本公开可以应用于常见的、可用的氨生产单元。
根据用于还原催化剂的方法的一个实施例，吹扫气体(7)流量的范围为10,000Nm3/h至15,500Nm3/h。此类流量特别适用于操作氨合成塔的压缩机，同时合成塔的催化剂正在被还原。
根据用于还原催化剂的方法的一个实施例，吹扫气体(7)流量的范围为12,000Nm3/h至13,500Nm3/h。
参照图2。根据用于还原催化剂的方法的一个实施例，第一氨生产单元(200)进一步包括：
·前端部(300)，其包括：
ο脱硫单元(11)，其用于从天然气的进料中脱硫；
ο一段转化炉(19)，其用于将基本上不含硫的天然气的进料转换为一氧化碳和氢气的混合物；
ο任选地，二段转化炉(53)，其用于提高在一段转化炉(19)中实现的基本上不含硫的天然气的进料转换为一氧化碳和氢气的混合物的转换率；以及
ο变换单元(24)，其用于将在一段转化炉(19)中或任选地在二段转化炉(53)中生产的一氧化碳和氢气的混合物转换为氢气和二氧化碳混合物；
ο脱二氧化碳单元(28)，其用于将在变换单元(24)中生产的氢气和二氧化碳混合物中的氢气与二氧化碳分离；以及
ο甲烷化单元(32)，其用于将剩余量的一氧化碳和二氧化碳转换为甲烷；
并且第一氨生产单元(200)的氨合成塔(2)进一步包括高压蒸汽涡轮机(62)，以用于在范围为140巴以上至290巴的高压下操作压缩机(60)。
该方法的特征在于，其还包括以下步骤：c)在脱硫单元(11)中从天然气的进料中脱硫，以用于生产基本上不含硫的天然气的进料；d)在一段转化炉(19)中，使用蒸汽将在步骤c)中获得的基本上不含硫的天然气的进料转换为一氧化碳和氢气的混合物；e)任选地，在二段转化炉(53)中，使用氧气来提高步骤d)中的在一段转化炉(19)中实现的基本上不含硫的天然气的进料转换为一氧化碳和氢气的混合物的转换率；f)在变换单元(24)中，将在步骤d)中或任选地在步骤h)中获得的一氧化碳和氢气的混合物转换为二氧化碳和氢气的混合物；g)将在步骤f)中生成的二氧化碳和氢气的气态混合物进料至脱二氧化碳单元(28)，从而生产基本上不含二氧化碳的氢气；以及h)将在步骤g)中生产的氢气进料至甲烷化单元(32)，以用于将剩余量的一氧化碳和二氧化碳转换为甲烷；以及i)从步骤f)和g)中以及任选地从步骤e)中回收热量，从而生产适用于进料至高压蒸汽涡轮机(62)的高压蒸汽。
根据本公开，压缩机在范围为140巴以上至290巴的高压下的操作、高压涡轮机、生成合成气体的前端部的操作以及生产合成气体所生成的热量的回收(以用于生产蒸汽)不需要与生产单元连接，在该生产单元中氨合成塔的催化剂正在被还原。尽管如此，可以执行这些非必需的方法步骤以用于生产合成气体和蒸汽，该合成气体和蒸汽可以用于除操作氨合成塔之外的其他目的。
参考图1和图2。根据用于还原催化剂的方法的一个实施例，第二氨生产单元(100)包括第一氨生产单元(200)的所有元件，并且在第二氨生产单元(100)中对应地执行步骤c)至i)。以这种方式并且参考已经结合本公开的用途所描述的内容，两个氨生产单元均可以作为氨生产单元来进行操作，该氨生产单元包括具有被还原的催化剂的合成塔。换句话说，两个单元均具有生产氨的能力，并且因此，即使当两个单元中的一个单元的合成塔的催化剂必须被还原时，也可以生产氨。
系统
参照图1。在另一方面，本公开提供了一种用于在包括至少两个氨生产单元(100，200)的氨生产系统(9)中还原氨合成塔(1，2)中的催化剂的系统，每个氨合成塔均具有用于接收工艺气体(8)的入口(5)和用于释放吹扫气体(7)的出口(3)，每个氨生产单元均包括：
·氨合成塔(1，2)，其生成在范围为140巴至290巴，例如150巴至170巴的压力下的吹扫气体(7)，并且包括：
·用于接收在范围为350℃至390℃的温度下并且在范围为35巴至40巴的压力下的低压蒸汽(64，65)以用于供应低压蒸汽涡轮机(57，58)的装置；
·低压蒸汽涡轮机(57，58)，其用于在范围为60巴至90巴的压力下操作气体压缩机(59，60)；以及
·压缩机(59，60)，其用于将基本上不含一氧化碳和二氧化碳并且包含氢气、氮气和氨气以及任选的氩气的混合物的工艺气体(8)，或者吹扫气体(7)，压缩至范围为60巴至90巴的压力；
其中将第一氨生产单元(200)的合成塔(2)的入口(5)流体连接至第二氨生产单元(100)的合成塔(1)的出口(3)，该第一氨生产单元的合成塔包括失活且被氧化的催化剂，该第二氨生产单元的合成塔包括活性且被还原的催化剂。
应当理解，在根据本公开的系统中，氨合成塔(1，2)各自包含催化剂。催化剂接收由压缩机(59，60)压缩的气体并且生成包含氨的气流，该气流随后被处理以生成氨气流和在合成塔(1，2)的出口(3)处排出的吹扫气体(7)。特别地，第一氨生产单元(200)的氨合成塔(2)包含需要还原的催化剂或处于正在被还原的工艺中的催化剂，而第二氨生产单元(100)的氨合成塔(1)包含被还原且活性的催化剂。在本公开中，第二氨生产单元(100)的吹扫气体与第一氨生产单元(200)的催化剂接触。
本公开的系统的优点在于生产单元不需要供应合成气体，在该生产单元中氨催化剂正在被还原。由于不需要生产合成气体，因此不会生成与所生产的合成气体相关联的排放。此外，在催化剂还原过程中，在氨合成塔中压缩机不需要在范围为140巴以上至290巴的高压下进行操作，这意味着也不需要高压蒸汽涡轮机和用于生产蒸汽的装置的存在。
因此，系统不仅不需要包括用于生产合成气体的前端部，也不需要用于生产蒸汽的装置。因此，非常清楚地，与用于还原氨合成塔的催化剂的系统相比，本公开的系统呈现出显着的设备简化和占地面积减少，进而节省成本。
参照图2。根据本公开的系统的一个实施例，第一氨生产单元(200)进一步包括：
·前端部(300)，其包括：
ο脱硫单元(11)，其用于从天然气的进料中脱硫；
ο一段转化炉(19)，其用于将基本上不含硫的天然气的进料转换为一氧化碳和氢气的混合物，该一段转化炉与脱硫单元(11)流体连通；
ο任选地，二段转化炉(53)，其用于提高在一段转化炉(19)中实现的基本上不含硫的天然气的进料转换为一氧化碳和氢气的混合物的转换率，该二段转化炉与一段转化炉(19)流体连通；以及
ο变换单元(24)，其用于将在一段转化炉(19)中或任选地在二段转化炉(53)中生产的一氧化碳和氢气的混合物转换为氢气和二氧化碳混合物，该变换单元在不存在二段转化炉(53)的情况下与一段转化炉(19)流体连通，或在存在二段转化炉(53)的情况下与二段转化炉(53)流体连通；
ο脱二氧化碳单元(28)，其用于将在变换单元(26)中生产的氢气和二氧化碳混合物中的氢气与二氧化碳分离，该脱二氧化碳单元与变换单元(24)流体连通；以及
ο甲烷化单元(32)，其用于将在变换单元(24)中生产的混合物中的剩余量的一氧化碳和二氧化碳转换为甲烷，该甲烷化单元与变换单元(24)流体连通；
并且第一氨生产单元(200)的氨合成塔(2)进一步包括高压蒸汽涡轮机(62)，以用于在范围为140巴以上至290巴的高压下操作压缩机(60)。
根据本公开，压缩机在范围为140巴以上至290巴的高压下的操作、高压蒸汽涡轮机、生成合成气体的前端部以及用于由热量来生产蒸汽的装置(该热量从合成气体的生产所生成)不需要与生产单元连接，在该生产单元中氨合成塔的催化剂正在被还原。尽管如此，这些非必需的元件可以存在以用于生产合成气体和蒸汽，该合成气体和蒸汽可以用于除操作氨合成塔之外的其他目的。
参照图1。根据本公开的系统的一个实施例，第一氨生产单元(200)的合成塔(2)进一步包括喷射器(66)，以便避免高压蒸汽涡轮机(62)的转子过热或变形。事实上，考虑到低压蒸汽涡轮机和高压蒸汽涡轮机为机械连接的，以便在如果仅有低压蒸汽涡轮机进行操作的情况下避免高压蒸汽涡轮机的损坏，热量的排出为有益的。喷射器的存在实现了排出热量这一目的。
参考图1和图2。根据本公开的系统的一个实施例，第二生产单元(100)包括第一生产单元(200)的所有元件。以这种方式并且参考已经结合本公开的用途所描述的内容，两个氨生产单元均适合作为活性氨生产单元。换句话说，两个单元均适用于生产氨，并且因此，即使当两个单元中的一个单元的合成塔的催化剂必须被还原时，也可以生产氨。

Claims (13)

1.基本上不含一氧化碳和二氧化碳并且包含氮气、氢气和氨气以及任选的氩气的吹扫气体在用于还原第二氨生产单元的合成塔的失活且被氧化的催化剂的方法中的用途，所述吹扫气体直接从第一氨生产单元的合成塔生产，所述第一氨生产单元的合成塔包括活性且被还原的催化剂。
2.一种用于改进包括至少两个氨生产单元的系统的方法，每个单元均包括氨合成塔，每个氨合成塔均具有用于接收工艺气体的入口和用于释放吹扫气体的出口，所述方法包括以下步骤：将第一氨生产单元的所述合成塔的所述入口流体连接至第二氨生产单元的所述合成塔的所述出口，以用于将由所述第二氨生产单元的所述合成塔生产的所述吹扫气体传输至所述第一氨生产单元的所述合成塔，所述第一氨生产单元的所述合成塔包括失活且被氧化的催化剂，所述第二氨生产单元的所述合成塔包括活性且被还原的催化剂。
3.一种用于在氨生产系统中还原氨合成塔中的催化剂的方法，所述氨生产系统至少包括第一氨生产单元和第二氨生产单元，每个氨生产单元均至少包括：
·氨合成塔，其生成在范围为140巴以上至290巴的压力下的吹扫气体，并且包括：
ο低压蒸汽涡轮机，其用于在范围为35巴至40巴的压力下操作气体压缩机；以及
ο气体压缩机，其在范围为60巴至90巴的压力下可操作；
所述方法的特征在于，其包括以下步骤：
a)将在范围为350℃至390℃的温度下并且在范围为35巴至40巴的压力下的低压蒸汽进料至第一氨生产单元的氨合成塔的所述低压蒸汽涡轮机，从而操作所述压缩机，所述第一氨生产单元的所述氨合成塔包括活性且被还原的催化剂；以及
b)将所述第二氨生产单元的所述吹扫气体以范围为9,000Nm3/h至16,500Nm3/h的流量进料至所述第一氨生产单元的所述合成塔的所述压缩机，所述第一氨生产单元的所述合成塔包括失活且被氧化的催化剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述吹扫气体基本上不含一氧化碳和二氧化碳并且包含氮气、氢气和氨气。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述吹扫气体包含氮气、氢气、氨气和氩气。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中吹扫气体流量的范围为10,000Nm3/h至15,500Nm3/h。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述吹扫气体流量的范围为12,000Nm3/h至13,500Nm3/h。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其中所述第一氨生产单元进一步包括：
·前端部，其包括：
ο脱硫单元，其用于从天然气的进料中脱硫；
ο一段转化炉，其用于将基本上不含硫的天然气的进料转换为一氧化碳和氢气的混合物；
ο任选地，二段转化炉，其用于提高在所述一段转化炉中实现的所述基本上不含硫的天然气的进料转换为一氧化碳和氢气的混合物的转换率；以及
ο变换单元，其用于将在所述一段转化炉中或任选地在所述二段转化炉中生产的所述一氧化碳和氢气的混合物转换为氢气和二氧化碳混合物；
ο脱二氧化碳单元，其用于将在所述变换单元中生产的所述氢气和二氧化碳混合物中的氢气与二氧化碳分离；以及
ο甲烷化单元，其用于将剩余量的一氧化碳和二氧化碳转换为甲烷；以及
·所述第一氨生产单元的所述氨合成塔，其进一步包括：
ο高压蒸汽涡轮机，其用于在范围为140巴以上至290巴的高压下操作所述压缩机；
所述方法进一步包括以下步骤：
c)在脱硫单元中从天然气的进料中脱硫，以用于生产基本上不含硫的天然气的进料；
d)在所述一段转化炉中，使用蒸汽将在步骤c)中获得的所述基本上不含硫的天然气的进料转换为一氧化碳和氢气的混合物；
e)任选地，在所述二段转化炉中，使用氧气来提高步骤d)中的在所述一段转化炉中实现的所述基本上不含硫的天然气的进料转换为一氧化碳和氢气的混合物的转换率；
f)在所述变换单元中，将在步骤d)中或任选地在步骤h)中获得的所述一氧化碳和氢气的混合物转换为二氧化碳和氢气的混合物；
g)将在步骤f)中生成的二氧化碳和氢气的气态混合物进料至所述脱二氧化碳单元，从而生产基本上不含二氧化碳的氢气；以及
h)将在步骤g)中生产的所述氢气进料至甲烷化单元，以用于将剩余量的一氧化碳和二氧化碳转换为甲烷；以及
i)从步骤f)和g)中以及任选地从步骤e)中回收热量，从而生产适用于被进料至所述高压蒸汽涡轮机的高压蒸汽。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二氨生产单元包括所述第一氨生产单元的所有元件，并且其中在所述第二氨生产单元中对应地执行步骤c)至i)。
10.一种用于在氨生产系统中还原氨合成塔中的催化剂的系统，所述氨生产系统至少包括第一氨生产单元和第二氨生产单元，每个氨生产单元均包括：
·氨合成塔，其具有用于接收工艺气体的入口和用于释放吹扫气体的出口，
·所述氨合成塔，其生成在范围为140巴至290巴的压力下的所述吹扫气体，并且包括：
ο用于接收在范围为350℃至390℃的温度下并且在范围为35巴至40巴的压力下的低压蒸汽以用于供应低压蒸汽涡轮机的装置；
ο低压蒸汽涡轮机，其用于在范围为60巴至90巴的压力下操作气体压缩机；以及
ο所述压缩机，其用于将基本上不含一氧化碳和二氧化碳并且包含氢气、氮气和氨气以及任选的氩气的混合物的工艺气体、或者所述吹扫气体压缩至范围为60巴至90巴的压力；
其中将第一氨生产单元的所述合成塔的所述入口流体连接至第二氨生产单元的所述合成塔的所述出口，所述第一氨生产单元的所述合成塔包括失活且被氧化的催化剂，所述第二氨生产单元的所述合成塔包括活性且被还原的催化剂。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一氨生产单元进一步包括：
·前端部，其包括：
ο脱硫单元，其用于从天然气的进料中脱硫；
ο一段转化炉，其用于将基本上不含硫的天然气的进料转换为一氧化碳和氢气的混合物，所述一段转化炉与所述脱硫单元流体连通；
ο任选地，二段转化炉，其用于提高在所述一段转化炉中实现的所述基本上不含硫的天然气的进料转换为一氧化碳和氢气的混合物的转换率，所述二段转化炉与所述一段转化炉流体连通；以及
ο变换单元，其用于将在所述一段转化炉中或任选地在所述二段转化炉中生产的所述一氧化碳和氢气的混合物转换为氢气和二氧化碳混合物，所述变换单元在不存在所述二段转化炉的情况下与所述一段转化炉流体连通，或在存在所述二段转化炉的情况下与所述二段转化炉流体连通；
ο脱二氧化碳单元，其用于将在所述变换单元中生产的所述氢气和二氧化碳混合物中的氢气与二氧化碳分离，所述脱二氧化碳单元与所述变换单元流体连通；以及
ο甲烷化单元，其用于将在所述变换单元中生产的所述混合物中的剩余量的一氧化碳和二氧化碳转换为甲烷，所述甲烷化单元与所述变换单元流体连通；以及
·所述第一氨生产单元的所述氨合成塔，其进一步包括：
ο高压蒸汽涡轮机，其用于在范围为140巴以上至290巴的高压下操作所述压缩机。
12.根据权利要求10至11中任一项所述的系统，其中所述第一氨生产单元的所述合成塔进一步包括喷射器，以便避免所述高压蒸汽涡轮机的转子的过热或变形。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的系统，其中第二生产单元包括第一生产单元的所有元件。
CN202280017439.8A 2021-03-29 2022-03-29 第一氨合成塔的吹扫气体用于还原第二氨合成塔的催化剂的用途及其方法和系统 Pending CN116981640A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21165492.6 2021-03-29
EP21165492.6A EP4067308A1 (en) 2021-03-29 2021-03-29 Use of the purge gas of a first ammonia converter for reducing the catalyst of a second ammonia converter and method and system thereof
PCT/EP2022/058208 WO2022207604A1 (en) 2021-03-29 2022-03-29 Use of the purge gas of a first ammonia converter for reducing the catalyst of a second ammonia converter and method and system thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116981640A true CN116981640A (zh) 2023-10-31

Family

ID=75277807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280017439.8A Pending CN116981640A (zh) 2021-03-29 2022-03-29 第一氨合成塔的吹扫气体用于还原第二氨合成塔的催化剂的用途及其方法和系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240165601A1 (zh)
EP (2) EP4067308A1 (zh)
CN (1) CN116981640A (zh)
WO (1) WO2022207604A1 (zh)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3787335A (en) 1971-06-02 1974-01-22 American Cyanamid Co Pre-reduction of ammonia synthesis catalyst using hydrogen
US4148866A (en) 1976-10-04 1979-04-10 Pullman Incorporated Low energy ammonia synthesis process
US4568531A (en) * 1984-10-16 1986-02-04 The M. W. Kellogg Company Ammonia purge gas conversion
US5523483A (en) * 1995-06-16 1996-06-04 The M. W. Kellogg Company Integrated urea/ammonia process
EP2354092A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-10 Ammonia Casale S.A. A method for modernizing the synthesis loop of an ammonia plant
US10040692B2 (en) * 2014-03-04 2018-08-07 Kellogg Brown & Root Llc Systems and methods for increasing ammonia production
JP2015193571A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 三菱重工業株式会社 芳香族化合物の製造システム及びその製造方法
CN105435861A (zh) * 2015-11-12 2016-03-30 河南中宏清洁能源股份有限公司 一种合成氨预还原催化剂的制备方法及其制备装置
WO2017220570A1 (en) * 2016-06-20 2017-12-28 Haldor Topsøe A/S Interstage removal of ammonia
CN108499492B (zh) * 2018-05-31 2023-07-14 南京聚拓化工科技有限公司 三床五段可拆卸式氨合成反应器及催化剂的还原方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4067308A1 (en) 2022-10-05
WO2022207604A1 (en) 2022-10-06
EP4313865A1 (en) 2024-02-07
US20240165601A1 (en) 2024-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10464818B2 (en) Process for producing ammonia synthesis gas
EP3378832B1 (en) Methof for enhancing the production of urea
AU2018308586B2 (en) Method for the preparation of ammonia synthesis gas
US20090074644A1 (en) Reduced temperature calcining method for hydrogen generation
CN107250106B (zh) 用于生产甲醛稳定化的尿素的整合方法
EP2723676B1 (en) Process for producing ammonia and urea
CN105820036B (zh) 使用部分氧化生产甲醇的方法和系统
CN110177772B (zh) 甲醇、氨和尿素的联合生产
EA024553B1 (ru) Совместное получение метанола и мочевины
EA036440B1 (ru) Способ получения стабилизированной формальдегидом мочевины
CN110958988A (zh) 用于改善氨合成气装置的效率的方法
CN113896197B (zh) 一种烃类二氧化碳重整制取一氧化碳的方法
WO2014019610A1 (en) A method for increasing the capacity of an ammonia plant
CN116981640A (zh) 第一氨合成塔的吹扫气体用于还原第二氨合成塔的催化剂的用途及其方法和系统
EP3974378A1 (en) Method for heating a feed of natural gas to a steam reformer and system and use thereof
JP7122042B1 (ja) パージ方法およびシステム
CN117586098A (zh) 用于生产甲醇和合成气的方法和设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination