DE3841619A1 - Verfahren zur erzeugung eines ammoniaksynthesegases - Google Patents
Verfahren zur erzeugung eines ammoniaksynthesegasesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines
Ammoniaksynthesegases, indem Kohle oder Kohlenwasserstoffe
durch partielle Oxidation zu einem H2/CO-Syntheserohgas
umgesetzt werden, welches nachfolgend einer
CO-Konvetierung sowie einer Sauergasentfernung unterzogen
wird und zur Auswaschung restlicher Verunreinigungen in
einer Stickstoff-Wäsche mit flüssigem Stickstoff
beauschlagt wird, unter Bildung eines für die
Ammoniaksynthese geeigneten H2/N2-Gemisches und eines
die Verunreinigungen enthaltenden Restgasstromes.
Für die Erzeugung von Ammoniaksynthesegas werden als
Einsatz fossile Brennstoffe, wie Kohle, Erdöl oder Erdgas,
oder Kohlenwasserstoffe verschiedenster Provenienz, z. B.
Raffinerierückstände, zu einem hauptsächlich Wasserstoff
und Kohlenmonoxid enthaltenden Syntheserohgas umgesetzt.
Die Umsetzung kann durch Dampfreformierung und/oder
partielle Oxidation des Einsatzes vorgenommen werden.
In Linde-Berichte aus Technik und Wissenschaft, Heft 57,
1985, ist auf den Seiten 14 bis 20, unter dem Titel
"Synthesegas aus Raffinerierückständen, Konzeption und
Betriebsergebnisse von Linde-Anlagen auf der Basis
partieller Oxidation" ein Verfahren zur Herstellung von
Ammoniaksynthesegas beschrieben. Das bekannte Verfahren
bedient sich der partiellen Oxidation zur H2/CO-
Syntheserohgas-Herstellung. Dieses Syntheserohgas wird im
folgenden einer CO-Konvertierung und Sauergasentfernung
unterzogen. Je nach verwendetem Katalysator für die CO-
Konvertierung muß das Syntheserohgas von vorhandenem
H2S/COS gereinigt werden oder nicht. Im geschilderten
speziellen Fall wird das H2/CO-Syntheserohgas ohne
Zwischenreinigung der CO-Konvertierung zugeführt, wo CO
und H2O unter Bildung von H2 und CO2 umgesetzt und
der Wasserstoffanteil des Syntheserohgases erhöht wird.
Nachfolgend werden die Sauergase H2S, COS und CO2
entfernt, wonach ein, bis auf einen geringen Gehalt an CO
und Inerten, nahezu vollständig aus H2 bestehendes
Rohgas anfällt. Zur Entfernung der noch verbliebenen
Verunreinigungen und zur gleichzeitigen Konditionierung
für die Ammoniaksynthese wird das Rohgas in einer
Flüssigstickstoffwäsche gereinigt. Über Kopf fällt dabei
das für die Ammoniaksynthese geeignete H2/N2-Gemisch
an, während vom Sumpf der Waschsäule ein Stickstoff sowie
die Verunreinigungen CO, CH4 und Ar und geringe Mengen
H2 enthaltender Restgasstrom abgezogen wird. Diesem
Restgasstrom kann der darin vorhandene Wasserstoff
entzogen und in den Prozeß zurückgeführt werden. Der
verbleibende Restgasstrom findet als Heizgas Verwendung.
Die Verwerfung des Restgasstromes als Heizgas ist insofern
nachteilig als er noch beträchtliche Mengen Kohlenmonoxid
enthält, die der Synthesegasherstellung verloren gehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das eingangs
genannte Verfahren in einer Weise abzuwandeln, die eine
bessere Nutzung des Restgasstromes ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der
Restgasstrom der Stickstoff-Wäsche in Teilströme zerlegt
wird, von denen ein Teil vor die CO-Konvertierung des
H2/CO-Syntheserohgases zurückgeführt wird.
Dazu wird vorteilhaft ein Teilstrom des sich im Sumpf der
Stickstoffwaschsäule sammelnden Restgasstromes ohne
weitere Zerlegungsschritte vor die CO-Konvertierung
zurückgeführt und zweckmäßigerweise dem zu konvertierenden
H2/CO-Syntheserohgas zugemischt. Bei dieser
erfindungsgemäßen Vorgehensweise steigt zwar der
Inertenanteil (Ar, CH4) im Einsatzgas zur Stickstoff-
Wäsche an, doch bleibt er wegen deren niedriger
Gesamtkonzentration unbedenklich. Der übrige Teilstrom des
Restgasstromes dient beim erfindungsgemäßen Verfahren der
Ausschleusung der Inerten, wodurch deren Akkumulierung im
Prozeß vermieden wird. Das im Sumpf der Stickstoff-Wäsche
anfallende und mit dem Restgasstrom abgezogene
Kohlenmonoxid kann nunmehr zur Ausbeuteerhöhung an
Wasserstoff beitragen.
In Ausgestaltung der Erfindung wird der rückzuführende
Teil des Restgasstromes auf den Druck der CO-Konvertierung
gepumpt.
Dies ist besonders günstig, da der rückzuführende
Teilstrom gegen abzukühlende Verfahrensströme verdampft
wird, bevor er der CO-Konvertierung zugespeist wird. Da
jedoch die Stickstoff-Wäsche auf einem niedrigeren
Druckniveau als die Konvertierung betrieben wird, ist eine
Druckanhebung des Teilstromes erforderlich. Sie wird
zweckmäßigerweise an dem noch flüssigen Teilstrom
vorgenommen, so daß kein aufwendiger und energetisch
ungünstiger Gas-Rückverdichter notwendig ist.
Der übrige Teil des Restgasstromes, welcher für die
Ausschleusung der Inerten herangezogen wird, dient, durch
seine kälteleistende Entspannung und anschließende
Erwärmung gegen abzukühlende Verfahrensströme der
Stickstoff-Wäsche, dazu den Kältebedarf der Stickstoff-
Wäsche mindestens teilweise zu decken. Zum Ausgleich eines
eventuellen Kältedefizits kann flüssiger Stickstoff oder
eine Restgasturbine eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich besonders
vorteilhaft durchführen, wenn bis zu 2/3 des
Restgasstromes zurückgeführt werden, d. h. daß der
rückzuführende Teil bis zu 2/3 der Gesamtmenge des
Restgasstromes ausmacht.
Das erfindungsgemäße Verfahren sei im folgenden anhand der
Fig. 1 und 2 beispielhaft beschrieben.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Ammoniaksynthese
anlage, auf der Basis partieller Oxidation des Einsatzes,
mit der erfindungsgemäßen Rückführung eines Teilstromes
des Restgasstroms der Stickstoff-Wäsche.
Ein Einsatz 1, Kohle oder Kohlenwasserstoffe, wird unter
Zugabe von Sauerstoff 2, der einer Luftzerlegung B
entstammt, einer partiellen Oxidation A unterzogen. Das
dabei entstehende H2/CO-Syntheserohgas 3, welches noch
Verunreinigungen wie H2S, COS, CH4 und Ar, enthält,
wird einer CO-Konvertierung C zugeführt, in der CO mit
H2O katalytisch zu H2 und CO2 umgesetzt wird. Das an
H2 und CO2 angereicherte konvertierte Rohgas 4 wird
von den Gasen CO2 5 und H2S/COS 6 in einer Sauergas
entfernungsanlage D befreit. Das H2-Syntheserohgas 7
wird zur Entfernung der noch verbliebenen Anteile CO,
CH4 und Ar und gleichzeitigen Konditionierung für die
Ammoniaksynthese einer Stickstoffwäsche E zugeleitet. Dort
wird es mit Stickstoff 8 beaufschlagt und ein für die
Ammoniaksynthese F geeignetes H2/N2-Gemisch 9 erzeugt,
welches zu Ammoniak 10 umgesetzt wird. Der in der
Stickstoff-Wäsche E anfallende CO-haltige Restgasstrom
wird in Teilströme 11, 12 geteilt, von denen der eine Teil
11 zur Verwertung des darin enthaltenen CO vor die CO-
Konvertierung zurückgeführt wird, während der andere Teil
12 der Ausschleusung der Inerten (CH4, Ar) dient.
Fig. 2 zeigt im Detail die erfindungsgemäße Ausführung
der Stickstoff-Wäsche. Der Übersichtlichkeit wegen sind
die einzelnen Verfahrensströme analog zu denen der Fig. 1
numeriert. Stoffangaben beziehen sich im folgenden auf
Mol-%.
Ein H2-Ammoniaksyntheserohgas der Zusammensetzung H2
90 bis 96%, N2 1 bis 4,5%, CO 1,4 bis 4%, CH4 0,7
bis 1,5% und Ar 0,3 bis 1,5% wird mit einem Druck von 42
bis 75 bar in Leitung 7 herangeführt, in Wärmetauscher E 1
abgekühlt und partiell kondensiert und in den unteren
Bereich einer Stickstoff-Waschsäule W eingespeist. Ein
Stickstoffstrom der Leitung 8, nach Durchgang der
Wärmetauscher E 2 und E 1 vollständig verflüssigt, wird am
Kopf der Waschsäule W aufgegeben und wäscht die im Rohgas
enthaltenen Verunreinigungen aus, so daß über Kopf eine
H2/N2-Fraktion abgezogen wird, der über einen Abstich
aus Leitung 8 Stickstoff zugemischt wird, um das für die
Ammoniaksynthese geeignete Molekularverhältnis zu
erzeugen. Nach Anwärmung in den Wärmetauschern E 1 und E 2
verläßt das konditionierte H2/N2-Gemisch in Leitung 9
den Abschnitt der Stickstoff-Wäsche. Die sich im Sumpf der
Stickstoff-Waschsäule W sammelnde Restgasfraktion,
bestehend aus H2 3 bis 10%, N2 25 bis 55%, CO 20 bis
30%, CH4 10 bis 15%, Ar 2 bis 30%, wird ohne weitere
Behandlung in zwei Teilströme 11 und 12 zerlegt. Teilstrom
11, der etwa 2/3 des Gesamtrestgasstromes ausmacht, wird
mittels Pumpe P auf den Druck der CO-Konvertierung von 50
bis 85 bar komprimiert und nach Anwärmung und Verdampfung
in den Wärmetauschern E 1 und E 2 vor die Konvertierung
zurückgeführt. Der übrige Teilstrom 12 wird kälteleistend
auf einen Druck von 2,5 bar entspannt und in den
Wärmetauschern E 1 und E 2 erwärmt und verdampft. Er dient
damit einerseits der Kälteerzeugung für die
Stickstoff-Wäsche und andererseits der Ausschleusung der
Inerten CH4 und Ar. Um ein eventuelles Kältedefizit
auszugleichen kann in Leitung 13 flüssiger Stickstoff als
Kältemedium herangeführt und im Wärmetauscher E 1 gegen
abzukühlende Verfahrensströme verdampft werden.
Claims (4)
1. Verfahren zur Erzeugung eines Ammoniaksynthesegases,
indem Kohle oder Kohlenwasserstoffe durch partielle
Oxidation zu einem H2/CO-Syntheserohgas umgesetzt
werden, welches nachfolgend einer CO-Konvertierung
sowie einer Sauergasentfernung unterzogen wird und zur
Auswaschung restlicher Verunreinigungen in einer
Stickstoff-Wäsche mit flüssigem Stickstoff
beaufschlagt wird, unter Bildung eines für die
Ammoniaksynthese geeigneten H2/N2-Gemisches und
eines die Verunreinigungen enthaltenden
Restgasstromes, dadurch gekennzeichnet, daß der
Restgasstrom der Stickstoff-Wäsche in Teilströme
zerlegt wird, von denen ein Teil vor die
CO-Konvertierung zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der rückzuführende Teil des Restgasstromes auf den
Druck der CO-Konvertierung gepumpt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der übrige Teil des Restgasstromes
kälteleistend entspannt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß bis zu 2/3 des Restgasstromes vor
die CO-Konvertierung zurückgeführt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883841619 DE3841619A1 (de) | 1988-12-10 | 1988-12-10 | Verfahren zur erzeugung eines ammoniaksynthesegases |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883841619 DE3841619A1 (de) | 1988-12-10 | 1988-12-10 | Verfahren zur erzeugung eines ammoniaksynthesegases |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3841619A1 true DE3841619A1 (de) | 1990-06-21 |
Family
ID=6368866
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883841619 Withdrawn DE3841619A1 (de) | 1988-12-10 | 1988-12-10 | Verfahren zur erzeugung eines ammoniaksynthesegases |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3841619A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2392795A1 (de) * | 2010-04-26 | 2011-12-07 | General Electric Company | Wasser-Gas-Shift-Reaktorsystem für GuD-Prozess-Systeme mit integrierter Kohlevergasung |
-
1988
- 1988-12-10 DE DE19883841619 patent/DE3841619A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2392795A1 (de) * | 2010-04-26 | 2011-12-07 | General Electric Company | Wasser-Gas-Shift-Reaktorsystem für GuD-Prozess-Systeme mit integrierter Kohlevergasung |
US8268023B2 (en) | 2010-04-26 | 2012-09-18 | General Electric Company | Water gas shift reactor system for integrated gasification combined cycle power generation systems |
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