CS258273B1 - Method of ammonia production - Google Patents

Method of ammonia production 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
production
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 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

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: synthesis 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: argoh content: 0,36 % mol. 0.36 mol%

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. %:

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 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 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 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:

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 vented gases: 73.83 69,29 69.29 69,11 69,11 složení odpouštěných plynů composition of vented 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 content of ammonia 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.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

úspora el. energie (kWh/den) saving el. energy (kWh / day) 4 538 4 538 6 636 6 636 6 959 6 959 úspora mazutu (t/den) savings of black oil (t / day) 2,5 2.5 3,82 3.82 3,86 3.86 ztráta na výhřevnosti plynů (GJ/den) loss on calorific value (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 el. energy at oxygen plant (for production of better 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 (%) energy cost savings 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 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)

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 Method of ammonia production CS258273B1 (en)

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)

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