CS258273B1 - Process for producing ammonia - Google Patents

Process for producing ammonia Download PDF

Info

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
oxygen
Prior art date
Application number
CS8610257A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS1025786A1 (en
Inventor
Vaclav Dolejs
Jan Konrad
Jaroslav Kropacek
Miroslav Malina
Viktor Martinovic
Josef Uhlir
Original Assignee
Vaclav Dolejs
Jan Konrad
Jaroslav Kropacek
Miroslav Malina
Viktor Martinovic
Josef Uhlir
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 Vaclav Dolejs, Jan Konrad, Jaroslav Kropacek, Miroslav Malina, Viktor Martinovic, Josef Uhlir filed Critical Vaclav Dolejs
Priority to CS8610257A priority Critical patent/CS258273B1/en
Publication of CS1025786A1 publication Critical patent/CS1025786A1/en
Publication of CS258273B1 publication Critical patent/CS258273B1/en

Links

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 relates to the production of ammonia from a synthesis nitrogen-hydrogen mixture, in which hydrogen is obtained by gasifying a hydrocarbon raw material with oxygen and steam, after which it is mixed with pure nitrogen to form a synthesis mixture, which leads to the synthesis of ammonia, consisting in the hydrocarbon raw material being gasified with technical oxygen containing at most 1.25 mol%, preferably 0.25 to 0.8 mol%, of 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.The invention relates to the production of ammonia from a synthesis nitrogen-hydrogen mixture, which is obtained by mixing technically pure hydrogen and nitrogen, the hydrogen being obtained by gasification of a hydrocarbon feedstock with an oxygen-vapor 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, while nitrogen is separated and about 3 mol% of argon usually remains in the oxygen. When producing hydrogen by gasifying oil residues with oxygen and steam, argon remains in the hydrogen in an amount of 0.41 to 1 mol%, which is reflected in the values of 0.31 to 0.75 mol% in the synthesis nitrogen-hydrogen mixture.

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, originating from the gasification of hydrocarbon feedstock in the production of hydrogen, which also has the character of an inert gas under the synthesis conditions, accumulates in the ammonia synthesis circulation gas, causing a part of the circulation gas to be vented and replaced with fresh hydrogen. The amount of circulation gas to be vented is directly proportional to the amount of inert gases present in the fresh synthesis nitrogen-hydrogen 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 circulation gas from ammonia production is therefore additionally processed in order to separate the accumulated inert components and hydrogen, possibly nitrogen, so that they can be returned to the synthesis. Several methods are known for this purpose, e.g. cryogenic using low temperatures, separation of components on molecular sieves or semi-permeable membranes or finally additional conversion of hydrogen and nitrogen from the discharged circulation gas in a 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 these known methods have the disadvantage that they require the construction of new facilities and additional energy expenditure to utilize part of the hydrogen and nitrogen from the discharged circulating gases from ammonia synthesis. They are used especially when, in addition to nitrogen and hydrogen, some other components forming inert gases are obtained from the circulating gas, which compensate for these additional 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.A method for producing ammonia has now been found which newly solves the problem of the quality of the circulating gas for ammonia synthesis. A method for producing ammonia from hydrogen and nitrogen, in which hydrogen is obtained by gasifying a hydrocarbon feedstock with oxygen and steam, after which it is mixed with pure nitrogen to form a synthesis mixture, which is used for ammonia synthesis and circulated as a circulating gas, consists according to the invention in that the hydrocarbon feedstock for hydrogen production is gasified with technical oxygen containing at most 1.25 mol % 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 normal conditions of rectification of liquefied air, oxygen containing 1.5 to 3 mol % argon is usually obtained. The rectification conditions are mainly determined by the requirement of an optimal energy regime of rectification, with less attention being paid to the quality of oxygen, which 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.However, in the ammonia production method according to the invention, the improvement in oxygen quality will translate into savings in the following technologies, namely in the production of hydrogen and nitrogen and in the production of ammonia, by reducing the consumption of oxygen for the gasification of hydrocarbon fractions for the production of hydrogen, thereby reducing the energy consumption for its production and compression, and by reducing the consumption of hydrogen and nitrogen for the production of ammonia, thus reducing the energy consumption for the production of hydrogen and nitrogen and their compression.

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.Another benefit will be the reduction in the amount of discharged circulation gas, which is usually used for heating purposes, which is uneconomical in terms of the components it contains, especially hydrogen. The lower hydrogen consumption will have a positive effect on the reduction of the amount of hydrocarbon fractions, e.g. fuel 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.As regards improving the oxygen quality to an argon content of no more than 1.25 mol %, this can be achieved in the existing plant in several ways, e.g. by increasing the reflux ratio in the overhead product of the rectification columns, reducing the oxygen recovery from air and increasing the hydraulic load on the columns. Although this will somewhat reduce the economic efficiency of the rectification of liquefied air, the savings in subsequent technological processes will significantly exceed these losses. Improving the oxygen quality can also be achieved by reconstructing the rectification columns or building a new plant. In this case, it is possible to reduce the argon content in oxygen to up to 0.25 mol %.

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 facility is justifiable provided that the produced oxygen will be used mainly for oxygen steam cracking of hydrocarbon feedstock and with the aim of producing hydrogen intended 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 current 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:To produce 1 ton of ammonia, the following parameters are used in a normal technological mode:

Složení kyslíku:Composition of oxygen:

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:By oxy-fuel gasification using this technical oxygen, hydrogen with the following composition was produced:

Složeni vodíku:Composition of hydrogen:

směsmixture

obsah vodíku: hydrogen content: 97,96 % mol. 97.96% mol. obsah argonu: argon content: 0,47 % mol. 0.47 mol % obsah metanu: methane content: 0,77 4 mol. 0.77 4 mol. obsah dusíku: nitrogen content: 0,80 i mol. 0.80 i mol. Smísením tohoto By mixing this vodíku s dusíkem hydrogen with nitrogen Složení dusíku: Nitrogen composition: obsah dusíku: nitrogen content: 99 % 99% obsah vodíku: hydrogen content: 1 % 1% Složení získané Composition obtained syntézní směsi: synthetic mixtures: obsah dusíku: nitrogen content: 24,77 % mo. 24.77% mo. obsah vodíku: hydrogen content: 74,29 % mol. 74.29% mol. obsah metanu: methane content: 0,58 % mol. 0.58 mol% obsah argohu: slang content: 0,36 % mol. 0.36 mol %

Při průchodu této směsi syntézní smyčkou a pro výrobu 1 t amoniaku byly zjištěny tyto výsledky:When passing this mixture through a synthesis loop and producing 1 t of ammonia, the following results were found:

spotřeba syntézní směsi:consumption of synthetic 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 gases released: 83.12 m

Složení odpouštěných plynů mol. %:Composition of discharged gases mol. %:

obsah dusíku: nitrogen content: 18,08 % mol 18.08% mol obsah vodíku: hydrogen content: 54,20 % mol 54.20% mol obsah metanu: methane content: 14,75 % mol 14.75% mol obsah argonu: argon content: 10,65 % mol 10.65% mol obsah amoniaku: ammonia content: 2,32 % mol 2.32% 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 oxygen production, which led to a reduction 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 kyslíku (mol. %) oxygen composition (mol %) obsah kyslíku oxygen content 97,35 97.35 97,70 97.70 98,13 98.13 obsah argonu argon content 1,35 1.35 1,20 1.20 1,12 1.12 obsah dusíku nitrogen content 1,30 1.30 1,10 1.10 0,75 0.75

složení vodíku (mol. S)hydrogen composition (mol. S)

obsah vodíku hydrogen content 98,06 98.06 98,11 98.11 98,11 98.11 obsah argonu argon content 0,37 0.37 0,33 0.33 0,30 0.30 obsah metanu methane content 0,77 0.77 0,79 0.79 0,78 0.78 obsah dusíku nitrogen content 0,80 0.80 0,80 0.80 0,80 0.80 složení syntézní směsi composition of the synthesis mixture (mol. %) (mol. %) obsah dusíku nitrogen content 24,79 24.79 24,79 24.79 24,80 24.80 obsah vodíku hydrogen content 74,35 74.35 74,35 74.35 74,38 74.38 obsah metanu methane content 0,58 0.58 0,60 0.60 0,59 0.59 obsah argonu argon content 0,28 0.28 0,26 0.26 0,23 0.23

Dusík pro vytvoření syntézní směsi měl stejné složení, jako při normálním technologickém režimu.The nitrogen for creating the synthesis mixture had the same composition as in the normal technological mode.

Při průchodu syntézní směsi syntézní smyčkou a pro výrobu 1 t amoniaku byly zjištěny tyto výsledky:When passing the synthesis mixture through the synthesis loop and for the production of 1 t of ammonia, the following results were found:

Případ 1 Případ 2 Případ 3 spotřeba syntézní směsi (m^)Case 1 Case 2 Case 3 consumption of synthesis mixture (m^)

720,12720.12

715,74715.74

715,60 z toho:715.60 of which:

spotřeba vodíku 2 hydrogen consumption 2 055,48 055.48 2 051,90 2,051.90 2 051,79 2,051.79 spotřeba dusíku nitrogen consumption 664,64 664.64 663,84 663.84 663,81 663.81 množství odpouštěných plynů: 73,83 amount of gases released: 73.83 69,29 69.29 69,11 69.11 složení odpouštěných plynů composition of released gases (mol. %) (mol. %) obsah dusíku nitrogen content 18,08 18.08 18,08 18.08 18,08 18.08 obsah vodíku hydrogen content 54,20 54.20 54,20 54.20 54,20 54.20 obsah metanu methane content 16,24 16.24 16,80 16.80 17,40 17.40 obsah argonu argon content 9,16 9.16 8,60 8.60 8,00 8.00 obsa amoniaku ammonia concentration 2,32 2.32 2,32 2.32 2,32 2.32

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.These savings were achieved across the entire production section from the oxygen production node to the synthesis loop (compared to normal technology) - with a daily production of 1,000 tons of ammonia.

Případ 1Case 1

Případ 2Case 2

Případ 3Case 3

úspora el. energie (kWh/den) electricity saving (kWh/day) 4 538 4,538 6 636 6,636 6 959 6,959 úspora mazutu (t/den) fuel oil savings (t/day) 2,5 2.5 3,82 3.82 3,86 3.86 ztráta na výhřevnosti plynů (GJ/den) Gas calorific value loss (GJ/day) 74,7 74.7 119,7 119.7 105,8 105.8 ztráta el. energie na kyslíkárně (pro výrobu kvalitnějšího kyslíku) (kWh/den) loss of electrical energy at the oxygen plant (for the production of higher quality oxygen) (kWh/day) 4 459 4,459 4 976 4,976 5 317 5,317 úspora z nákladů na suroviny o energii pro výrobu amoniaku (%) savings on raw material and energy costs for ammonia production (%) 0,23 0.23 0,36 0.36 0,38 0.38

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 for steam and cooling water. This item is not reported separately in physical 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 from total savings for raw materials and energy is related to the total costs 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 little, as in the synthesis mixture, in addition to a decrease in argon content, there is a slight increase in methane compared to case 1.

Claims (1)

předmEtvynálezuobject of the invention Způsob výroby amoniaku z vodíku a dusíku, při němž se vodík získává zplyňováním uhlovodíkové suroviny kyslíkem a vodní parou, načež se misí s čistým dusíkem na syntézní směs, která se vede k syntéze a cirkuluje jako cirkulační plyn, vyznačený tím, že uhlovodíková surovina pro výrobu vodíku se zplyňuje technickým kyslíkem obsahujícím nejvýše 1,25 % mol., výhodně 0,25 až 0,8 % mol., argonu.A process for producing ammonia from hydrogen and nitrogen, wherein hydrogen is obtained by gasifying a hydrocarbonaceous feedstock with oxygen and steam, followed by mixing with pure nitrogen to a synthesis mixture which leads to synthesis and circulates as a circulating gas, characterized in that the hydrocarbonaceous feedstock for production. The hydrogen is gasified with technical oxygen containing not more than 1.25 mol%, preferably 0.25 to 0.8 mol%, of argon.
CS8610257A 1986-12-30 1986-12-30 Process for producing ammonia CS258273B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS8610257A CS258273B1 (en) 1986-12-30 1986-12-30 Process for producing ammonia

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS8610257A CS258273B1 (en) 1986-12-30 1986-12-30 Process for producing ammonia

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 Process for producing ammonia

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS258273B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS1025786A1 (en) 1987-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1025217C (en) Process for producing methane synthesis gas
CN101508922B (en) Methanation reaction process using oven gas to prepare substitute natural gas
CN101508924B (en) Catalysis deoxidization process for coal bed gas of coal mine zone
US3854896A (en) Method of converting coal to pipeline quality gas
DE2535105A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING METHANE CONTAINING GASES WITH HIGH THERMAL CONTENT
CN103160296A (en) Pyrolysis gasification coupling integrated poly-generation system and process for coal chemical industry
CN102660330B (en) Method for co-producing various chemical products by taking coal, petroleum, natural gas and salt as raw materials
EP3231779A1 (en) Process and plant for manufacturing cement in the oxyfuel mode
PL84983B1 (en)
KR0138587B1 (en) Novel method for the production of methanol
CN102180767A (en) Method and device for jointly producing methanol, ammonia and acetic acid by using coal and natural gas
Liao et al. Co-pyrolysis of coal with hydrogen-rich gases. 1. Coal pyrolysis under coke-oven gas and synthesis gas
CS258273B1 (en) Process for producing ammonia
CN1114583C (en) Method for independently producing methanol by using raw coal
CN111902362B (en) Method for producing pure and highly concentrated carbon dioxide from renewable lignocellulosic biomass feedstock
CN105132056A (en) Process and system for producing natural gas through lignite steam hydrogasification
CN104830391A (en) Methanation device and process for synthesizing high-quality natural gas produced by coal
CN203159536U (en) Coal chemical industry pyrolysis and gasification coupling integrated poly-generation system
CA2117327C (en) A method for combustion of hydrocarbons
El‐Saied Liquefaction of lignohemicellulosic waste by processing with carbon monoxide and water
EP0089105B1 (en) Multi stage methanation
US4089659A (en) Process for producing a lean gas by the gasification of a fuel mainly in lump form
GB2109400A (en) Thermal conversion systems
US5069891A (en) Process for independent control of methane and rare gas contents of an ammonia-hydrogen recovery-rare gas plant complex
EP0271464A2 (en) A method of producing liquid crude iron and high-grade top gas