CS258273B1 - Method of ammonia production - Google Patents
Method of ammonia production Download PDFInfo
- Publication number
- CS258273B1 CS258273B1 CS8610257A CS1025786A CS258273B1 CS 258273 B1 CS258273 B1 CS 258273B1 CS 8610257 A CS8610257 A CS 8610257A CS 1025786 A CS1025786 A CS 1025786A CS 258273 B1 CS258273 B1 CS 258273B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- hydrogen
- mol
- nitrogen
- content
- production
- Prior art date
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 54
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 61
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 41
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 8
- 238000002309 gasification Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 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
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Řešení se týká výroby amoniaku ze syntézní dusíkovodíková směsi, při níž se vodik získává zplyňováním uhlovodíkové suroviny kyslíkem a vodní párou, načež se mísí s čistým dusíkem na syntézní směs, která se vede k syntéze amoniaku spočívající v tom, že uhlovodíková surovina se zplyňuje technickým kyslíkem obsahujícím nejvýše 1,25 % mol., výhodně 0,25 až 0,8 % mol., argonu.The solution concerns the production of ammonia from a nitrogen synthesis synthesis mixture at which hydrogen is obtained by hydrocarbon gasification raw materials with oxygen and steam, whereupon is mixed with pure nitrogen to synthesize a mixture that results in ammonia synthesis the hydrocarbon feedstock is gasified by technical oxygen containing not more than 1.25 mol%, preferably 0.25 mol% 0.8 mol%, argon.
Description
Vynález se týká výroby amoniaku ze syntézní dusíkovodíkové směsi, která se získává smísením technicky čistého vodíku a dusíku, přičemž vodík se získává zplyňováním uhlovodíkové 'suroviny kyslíkoparní směsí.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the production of ammonia from a hydrogen synthesis synthesis mixture which is obtained by mixing technically pure hydrogen and nitrogen, wherein hydrogen is obtained by gasifying the hydrocarbon feedstock with an oxygen-steam mixture.
Kyslík pro zplyňování se obvykle získává rektifikaci zkapalněného vzduchu, přičemž se odděluje dusík a v kyslíku obvykle zůstává okolo 3 % molových argonu, při výrobě vodíku zplyňováním ropných zbytků kyslíkem a vodní parou pak argon zůstává ve vodíku a to v množství 0,41 až 1 % molových, což se v syntézní dusíkovodíkové směsi projeví hodnotami 0,31 až 0,75 % molových.Oxygen for gasification is usually obtained by rectification of liquefied air, where nitrogen is separated and oxygen is usually about 3 mol% of argon, in hydrogen production by gasification of petroleum residues with oxygen and water vapor argon remains in hydrogen in the amount of 0.41 to 1% mole, which is reflected in the nitrogen synthesis mixture values of 0.31 to 0.75 mole%.
Argon je inertní plyn, který se spolu s metanem, pocházejícím ze zplyňování uhlovodíkové suroviny při výrobě vodíku, který má rovněž při podmínkách'syntézy charakter inertního plynu, hromadí v cirkulačním plynu syntézy amoniaku, a způsobuje, že část cirkulačního plynu je nutno odpouštět a nahradit čerstvým vodíkem. Množství cirkulačního plynu, které je nutno odpouštět, je přímo úměrné množství inertních plynů přítomných v čerstvé syntézní dusíkovodíkové směsi, která tak přímo ovlivňuje měrnou spotřebu vodíku a dusíku pro výrobu amoniaku.Argon is an inert gas which, together with methane from the gasification of a hydrocarbon feedstock in the production of hydrogen, which also has the character of an inert gas under synthesis conditions, accumulates in the ammonia synthesis gas in the circulating gas, causing part of the circulating gas to be vented and replaced fresh hydrogen. The amount of circulating gas to be discharged is directly proportional to the amount of inert gases present in the fresh synthesis nitrogen gas mixture, which thus directly affects the specific consumption of hydrogen and nitrogen for ammonia production.
Pro snížení spotřeby vodíku a dusíku pro výrobu amoniaku se proto odpouštěný cirkulační plyn z výroby amoniaku dodatečně zpracovává, aby se oddělily nahromaděné inertní složky a vodík, případně i dusík se mohly vracet zpět do syntézy. K tomuto účelu je známo několik způsobů, např. kryogenní za využití nízkých teplot, oddělování složek na molekulových sítech nebo polopropustnýoh membránách nebo konečně dodatečná konverze vodíku a dusíku z odpuštěného cirkulačního plynu v samostatné syntéze amoniaku při zhoršených reakčních podmínkách.To reduce the consumption of hydrogen and nitrogen for ammonia production, the discharged circulating gas from the ammonia production is therefore post-treated to separate the accumulated inert constituents and the hydrogen or possibly nitrogen can be returned to the synthesis. Several methods are known for this purpose, for example cryogenic at low temperatures, separation of components on molecular sieves or semipermeable membranes, or, finally, the additional conversion of hydrogen and nitrogen from the purged circulating gas in separate ammonia synthesis under deteriorated reaction conditions.
Všechny tyto známé způsoby mají nevýhodu v tom, že pro využití části vodíku a dusíku z odpouštěných cirkulačních plynů ze syntézy amoniaku vyžadují vybudování nových zařízeni a další vynakládání energií. Využívají se zejména tehdy, když se z cirkulačního plynu kromě dusíku a vodíku získávají i některé další složky tvořící inertní plyny, které tyto vícenáklady uhradí.All of these known methods have the disadvantage that in order to utilize a portion of the hydrogen and nitrogen from the discharged circulating gases from the ammonia synthesis, they require the construction of new equipment and further energy use. They are used in particular when, in addition to nitrogen and hydrogen, some other inert gas constituents are recovered from the circulating gas to cover these extra costs.
Nyní byl nalezen způsob výroby amoniaku, který nově řeší problematiku kvality cirkulačního plynu syntézy amoniaku. Způsob výroby amoniaku z vodíku a dusíku, při němž se vodík získává zplyňováním uhlovodíkové suroviny kyslíkem a vodní parou, načež se mísí s čistým dusíkem na syntézní·směs, která se vede k syntéze amoniaku a cirkuluje jako cirkulační plyn spočívá podle vynálezu v tom, že uhlovodíková surovina pro výrobu vodíku se zplyňuje technickým kyslíkem obsahujícím nejvýše 1,25 % mol. argonu, výhodně až 0,8 % mol. argonu.We have now found a method for the production of ammonia, which newly solves the issue of the quality of the circulating gas of ammonia synthesis. A process for the production of ammonia from hydrogen and nitrogen, wherein hydrogen is obtained by gasifying a hydrocarbonaceous feed with oxygen and steam, then mixed with pure nitrogen to form a synthesis mixture which leads to the synthesis of ammonia and circulates as a circulating gas according to the invention The hydrocarbon feedstock for hydrogen production is gasified with technical oxygen containing not more than 1.25 mol%. % of argon, preferably up to 0.8 mol%. argon.
Při obvyklých podmínkách rektifikace zkapalněného vzduchu se zpravidla získává kyslík obsahující 1,5 až 3 % mol. argonu. Podmínky rektifikace určuje hlavně požadavek optimálního energetic kého režimu rektifikace, přičemž se méně přihlíží ke kvalitě kyslíku, která je pro požadované účely dostatečná.Under the usual conditions of rectification of liquefied air, oxygen containing 1.5 to 3 mol% is generally obtained. argon. The rectification conditions are mainly determined by the requirement for an optimum energy mode of rectification, taking less account of the oxygen quality that is sufficient for the desired purposes.
Při způsobu výroby amoniaku podle vynálezu se však zlepšení kvality kyslíku promítne do úspor v následujících technologiích a to ve výrobě vodíku i dusíku a ve výrobě amoniaku a to tak, že se sníži spotřeba kyslíku ke zplyňování uhlovodíkových frakcí pro výrobu vodíku a tím dojde i ke snížení spotřeby energií pro jeho výrobu a kompresi, sníží se spotřeba vodíku a dusíku pro výrobu amoniaku a tudíž i zde dojde ke snížení spotřeby energií pro výrobu vodíku a dusíku a jejich kompresi.In the ammonia production process according to the invention, however, the improvement in oxygen quality results in savings in the following technologies, both in the production of hydrogen and nitrogen, and in the production of ammonia, by reducing the oxygen consumption to gasify the hydrocarbon fractions for hydrogen production. the consumption of energy for its production and compression, the consumption of hydrogen and nitrogen for the production of ammonia is reduced, and hence the consumption of energy for the production of hydrogen and nitrogen and their compression is also reduced.
Další přínos se projeví ve snížení množství odpouštěného cirkulačního plynu, který se obvykle používá pro topné účely, což je z hlediska složek které obsahuje, zejména vodíku, nehospodárné. Menší spotřeba vodíku se projeví kladně ve sniženi množství uhlovodíkových frakcí, např. mazutu, pro zplyňování.A further benefit will be in reducing the amount of circulating gas discharged, which is usually used for heating purposes, which is uneconomical in terms of the components it contains, especially hydrogen. The lower hydrogen consumption results in a positive reduction in the amount of hydrocarbon fractions, eg black oil, for gasification.
Pokud se týká zlepšení kvality kyslíku na obsah argonu nejvýše 1,25 % mol., lze ho na stávajícím zařízení dosáhnout několika způsoby, např. zvýšením poměru zpětného toku v hlavovém produktu rektifikačních kolon, snížením výtěžnosti kyslíku ze vzduchu a zvýšením hydraulického zatížení kolon. Tím se sice poněkud sníží ekonomická efektivnost rektifikace zkapalněného vzduchu, úspory v následných technologických procesech však tyto ztráty značně převýší. Zlepšení kvality kyslíku lze také dosáhnout rekonstrukcí rektifikačních kolon nebo výstavbou nového zařízení. Přitom lze dosáhnout snížení obsahu argonu v kyslíku až na 0,25 % mol.With regard to improving the oxygen quality to an argon content of not more than 1.25 mol%, it can be achieved on existing equipment in several ways, eg by increasing the backflow ratio in the overhead column rectification product, reducing the oxygen recovery from air and increasing the column hydraulic load. While this will somewhat reduce the economic efficiency of rectification of liquefied air, the savings in subsequent technological processes, however, greatly exceed these losses. Improvement of oxygen quality can also be achieved by reconstruction of rectification columns or by construction of new equipment. A reduction in the argon content of oxygen of up to 0.25 mol% can be achieved.
Tato rekonstrukce nebo výstavba nového zařízení je zdůvodnitelná za předpokladu, že vyrobený kyslík se bude využívat převážně pro kyslíkoparní štěpení uhlovodíkové suroviny a cílem výroby vodíku, určeného pro výrobu amoniaku.This reconstruction or construction of a new plant is justifiable, provided that the oxygen produced is used predominantly for the oxy-steam cleavage of the hydrocarbon feedstock and for the production of hydrogen for the production of ammonia.
Způsob výroby amoniaku podle vynálezu je dále popsán v příkladu, který porovnává současný stav se způsobem podle vynálezu a demonstruje dosahované účinky.The process for producing ammonia according to the invention is further described in an example which compares the present state of the art with the process according to the invention and demonstrates the effects achieved.
PříkladExample
Pro výrobu 1 t amoniaku se pracuje při normálním technologickém režimu s těmito parametry:For the production of 1 t ammonia, the following parameters are used in the normal technological regime:
Složení kyslíku:Oxygen composition:
obsah kyslíku: obsah argonu: obsah dusíku:oxygen content: argon content: nitrogen content:
96,75 % mol. 1,75 » mol. 1,50 % inol.96.75 mol%. 1.75 »mol. 1.50% inol.
Kyslíkoparnim zplyňováním mazutu byl za použití tohoto technického kyslíku vyroben vodík o tomto složení:Hydrogen gasification of the black oil using the following technical oxygen produced hydrogen of the following composition:
Složeni vodíku:Hydrogen composition:
směsmixture
Při průchodu této směsi syntézní smyčkou a pro výrobu 1 t amoniaku byly zjištěny tyto výsledky:Passing this mixture through the synthesis loop and producing 1 ton of ammonia gave the following results:
spotřeba syntézní směsi:consumption of synthesis mixture:
z toho:of which:
spotřeba vodíku: spotřeba dusíku:hydrogen consumption: nitrogen consumption:
729,05 m729,05 m
062,78 mJ 666,27 m3 množství odpouštěných plynů: 83,12 m062.78 m J 666.27 m 3 Amount of discharged gases: 83.12 m
Složení odpouštěných plynů mol. %:Composition of vented gases mol. %:
Po úpravě technologického režimu ve výrobě kyslíku, který vedl ke snížení obsahu argonu byl technologický režim ve sledovaných hodnotách následující:After adjusting the technological regime in the production of oxygen, which led to a decrease in the argon content, the technological regime in the monitored values was as follows:
Případ 1 Případ 2 Případ 3Case 1 Case 2 Case 3
složení vodíku (mol. S)hydrogen composition (mol. S)
Dusík pro vytvoření syntézní směsi měl stejné složení, jako při normálním technologickém režimu.The nitrogen to form the synthesis mixture had the same composition as in the normal process mode.
Při průchodu syntézní směsi syntézní smyčkou a pro výrobu 1 t amoniaku byly zjištěny tyto výsledky:The following results were found when the synthesis mixture was passed through the synthesis loop and for the production of 1 t ammonia:
Případ 1 Případ 2 Případ 3 spotřeba syntézní směsi (m^)Case 1 Case 2 Case 3 Synthesis Consumption (m ^)
720,12720.12
715,74715.74
715,60 z toho:Of which:
Na celém úseku výroby od uzlu výroby kyslíku až po syntézní smyčku bylo dosaženo těchto úspor (ve srovnání s normální technologií) - při denní výrobě 1 000 t amoniaku.Over the entire production area, from the oxygen production node to the synthesis loop, these savings were achieved (compared to normal technology) - with 1,000 tonnes of ammonia produced daily.
Případ 1Case 1
Případ 2Case 2
Případ 3Case 3
V celkových úsporách je zahrnuta také úspora za vodní páry a chladicí vody. Tato položka není zde uváděna v hmotných jednotkách samostatně.The total savings also include savings on steam and cooling water. This item is not shown separately in weight units here.
Podíl úspor z celkových úspor za suroviny a energie jsou vztaženy na celkové náklady na celou výrobní linku od kyslíkárny až po syntézní smyčku.The share of savings in total savings on raw materials and energy is based on the total cost of the entire production line from the oxygen plant to the synthesis loop.
Případ 2 a případ 3 se málo liší, nebot v syntézní směsi je vedle poklesu obsahu argonu nepatrný přírůstek metanu oproti případu 1.Case 2 and Case 3 differ slightly, since, in addition to the decrease in argon content, there is a slight increase in methane in comparison with Case 1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS8610257A CS258273B1 (en) | 1986-12-30 | 1986-12-30 | Method of ammonia production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS8610257A CS258273B1 (en) | 1986-12-30 | 1986-12-30 | Method of ammonia production |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS1025786A1 CS1025786A1 (en) | 1987-11-12 |
CS258273B1 true CS258273B1 (en) | 1988-08-16 |
Family
ID=5448463
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS8610257A CS258273B1 (en) | 1986-12-30 | 1986-12-30 | Method of ammonia production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS258273B1 (en) |
-
1986
- 1986-12-30 CS CS8610257A patent/CS258273B1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CS1025786A1 (en) | 1987-11-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3779725A (en) | Coal gassification | |
US4211540A (en) | Process for the manufacture of fuel gas | |
US4999030A (en) | Process for producing a methane-containing fuel gas | |
CN101508922B (en) | Methanation reaction process using oven gas to prepare substitute natural gas | |
US3817723A (en) | Two-stage gasification of pretreated coal | |
US4064156A (en) | Methanation of overshifted feed | |
US4476249A (en) | Low cost method for producing methanol utilizing OTEC plantships | |
CN105462638A (en) | Method and apparatus for producing natural gas through combination of crushed coal pressurization gasification and coal water slurry gasification | |
CN102660330B (en) | Method for co-producing various chemical products by taking coal, petroleum, natural gas and salt as raw materials | |
US3944480A (en) | Production of oil and high Btu gas from coal | |
CN104877700A (en) | Novel pulverized coal pyrolytic hydrogenation reactor and pyrolytic hydrogenation reaction method | |
KR0138587B1 (en) | Novel method for the production of methanol | |
US4526903A (en) | Process for the production of synthesis gas from coal | |
US4203823A (en) | Combined coal liquefaction-gasification process | |
CN102180767A (en) | Method and device for jointly producing methanol, ammonia and acetic acid by using coal and natural gas | |
US4191700A (en) | Synthetic liquid fuels | |
WO1980000155A1 (en) | Coal liquefaction process employing multiple recycle streams | |
CN111902362B (en) | Method for producing pure and highly concentrated carbon dioxide from renewable lignocellulosic biomass feedstock | |
US3993583A (en) | Gasification of ash containing carbonaceous solids | |
CS258273B1 (en) | Method of ammonia production | |
US4595488A (en) | Multistage process for the direct liquefaction of coal | |
US3954596A (en) | Production of low sulfur heavy oil from coal | |
US4917716A (en) | Process for purifying a gaseous mixture | |
EP0089105B1 (en) | Multi stage methanation | |
US4089659A (en) | Process for producing a lean gas by the gasification of a fuel mainly in lump form |