EA032809B1 - Способ совместного производства аммиака и метанола - Google Patents

Способ совместного производства аммиака и метанола Download PDF

Info

Publication number
EA032809B1
EA032809B1 EA201791320A EA201791320A EA032809B1 EA 032809 B1 EA032809 B1 EA 032809B1 EA 201791320 A EA201791320 A EA 201791320A EA 201791320 A EA201791320 A EA 201791320A EA 032809 B1 EA032809 B1 EA 032809B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
methanol
section
fed
ammonia
stream
Prior art date
Application number
EA201791320A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201791320A1 (ru
Inventor
Пер Юл Дал
Original Assignee
Хальдор Топсёэ А/С
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 Хальдор Топсёэ А/С filed Critical Хальдор Топсёэ А/С
Publication of EA201791320A1 publication Critical patent/EA201791320A1/ru
Publication of EA032809B1 publication Critical patent/EA032809B1/ru

Links

Classifications

    • 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
    • C01C1/0488—Processes integrated with preparations of other compounds, e.g. methanol, urea or with processes for power generation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/1516—Multisteps
    • C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C31/00—Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C31/02—Monohydroxylic acyclic alcohols
    • C07C31/04—Methanol
    • 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
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/12—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/02—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/04—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/02—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/12—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon dioxide with hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/32—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from compounds containing hetero-atoms other than or in addition to oxygen or halogen
    • C07C1/321—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from compounds containing hetero-atoms other than or in addition to oxygen or halogen the hetero-atom being a non-metal atom
    • C07C1/322—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from compounds containing hetero-atoms other than or in addition to oxygen or halogen the hetero-atom being a non-metal atom the hetero-atom being a sulfur atom
    • 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)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

В соответствии со способом совместного получения аммиака и метанола выходящий поток из риформера разделяют на две части, одну из которых подвергают реакции сдвига, удалению диоксида углерода, метанации, компрессии и синтезу аммиака, в то время как вторую часть подвергают компрессии и подают в прямоточную секцию синтеза метанола. Метанол отводят из секции синтеза метанола, а оставшийся выходящий поток из указанной секции разделяют на два потока, содержащих водород, один из которых подают в секцию реакции сдвига, а второй рециркулируют в блок десульфуризации. При этом обеспечивается предпочтительный способ совместного получения аммиака и метанола, так как для десульфуризации предусматривается рециркуляция водорода, а также исключается этап компрессии.

Description

Настоящее изобретение относится к новому способу совместного производства аммиака и метанола.
Известен стандартный способ совместного производства аммиака и метанола, показанный на фиг. 1, при этом указанный стандартный способ включает следующие этапы:
десульфуризацию исходного углеводородного газа в присутствии компрессированного рециркулируемого водорода;
добавление пара в природный газ, прошедший десульфуризацию, за которым следует риформинг, реакция сдвига, удаление CO2 и метанация технологического потока, рециркуляцию части потока, прошедшего метанацию, на этап десульфуризации, в результате чего обеспечивается подача рециркулируемого компрессированного водорода на этот этап, и компрессию оставшейся части потока, прошедшего метанацию, после которой следует синтез аммиака.
Углеводородное сырье представляет собой смесь пара и углеводородов, при необходимости прошедших предварительный риформинг. Такие углеводороды могут быть получены из любого источника углеводородов, который может использоваться в качестве исходного потока для подачи в риформер, такого как природный газ.
Новый способ по настоящему изобретению, показанный на фиг. 2, охватывает следующие модификации вышеуказанного стандартного способа:
рециркуляцию части потока, прошедшего метанацию, на этап десульфуризации не осуществляют, поток, прошедший этап риформинга, разделяют на две части: (a) первый поток, прошедший этап риформинга, который подвергают реакции сдвига, удалению CO2 и метанации в соответствии со стандартным способом, и (b) второй поток, прошедший этап риформинга, который подвергают компрессии и используют для синтеза метанола в прямоточной секции синтеза метанола, включающей от одного до трех последовательно соединенных реакторов, удаление потока газовых компонентов из секции синтеза метанола и разделение этого потока на два потока, содержащих водород, подачу первого потока, содержащего водород, в секцию реакции сдвига, как правило, в точку, расположенную между высокотемпературным сдвигом и низкотемпературным сдвигом, и подачу второго потока, содержащего водород, на этап десульфуризации, в результате чего получают рециркулируемый водород для десульфуризации и, таким образом, обеспечивается замена рециркулируемого водорода, который в соответствии со стандартным способом получали с использованием потока, прошедшего метанацию.
Основной целью настоящего изобретения по сравнению со стандартным способом является использование части синтетического газа с этапа синтеза метанола в качестве рециркулируемого водорода. Таким образом, возможно использовать специализированный компрессор для рециркулируемого потока. Аналогично в существующих установках по производству аммиака, в которых требуется незначительное количество метанола, компрессор, используемый для получения компрессированного водорода, рециркулируемого на этап десульфуризации, также может использоваться как компрессор для синтеза метанола.
Комплексные способы совместного производства аммиака и метанола известны специалистам. Так документ WO 2011/020618 относится к способу совместного производства метанола и аммиака, при котором смесь синтетического газа, состоящая в основном из CO, CO2 и H2, сначала частично вступает в реакцию в прямоточном реакторе синтеза метанола, непрореагировавший синтетический газ разделяют на первый и второй поток, при этом первый поток подвергают очистке и подают в секцию синтеза аммиака, а второй поток подают в секцию синтеза метанола и очистки. Указанный способ обеспечивает высокоэффективное производство метанола и аммиака в едином комплексном процессе с использованием отдельных операций, не выходя за пределы ограничений текущей практической производственной мощности.
Комплексный способ совместного производства метанола и аммиака также описан в документе US 6333014, где указанный способ включает следующие этапы: риформинг углеводородов, прошедших этап десульфуризации, с использованием пара и воздуха в первичном и вторичном риформере с получением смеси синтетического газа, разделение смеси синтетического газа на первый и второй потоки синтетического газа, охлаждение первого потока синтетического газа с удалением водяного потока и подачу оставшегося синтетического газа в прямоточный реактор синтеза метанола для получения метанолсодержащей смеси, сепарацию метанолсодержащей смеси на неочищенный метанол и газ, не содержащий метанол, подачу второго потока синтетического газа в высокотемпературный конвертер CO, подачу выходящего потока из высокотемпературного конвертера CO, газа, не содержащего метанола, и водяного потока в низкотемпературный конвертер CO и подачу выходящего потока из низкотемпературного конвертера CO в секцию синтеза аммиака для получения аммиака.
В документе US 5180570 описан комплексный способ производства метанола и аммиака, схожий со способом по настоящему изобретению. Этот способ включает рециркуляцию двух потоков: первую часть непрореагировавшего синтез-газа для производства метанола рециркулируют в реактор синтеза метанола, а вторую часть непрореагировавшего синтез-газа для производства метанола отводят в виде потока продувочного газа, содержащего помимо прочего H2 (70-90 мол.%), CO (1-7 мол.%) и CO2 (1-7 мол.%).
- 1 032809
Производство аммиака может быть увеличено, если CO, входящий в состав отводящегося в виде потока продувки потока непрореагировавшего синтез-газа для производства метанола, в секции сдвига вступает в каталитическую реакцию с паром. Затем за этим следует удаление CO2, и, таким образом, содержание водорода еще более увеличивается. Дальнейшая обработка включает промывку, компрессию и синтез аммиака; в указанном документе метанация не упоминается. В соответствии с описанным способом исключается необходимость в этапах парового сдвига и метанации, если не требуется увеличение производства аммиака.
В документе US 3598527 описан способ производства аммиака и метанола, до некоторой степени схожий со способом по настоящему изобретению. Часть потока синтез-газа для производства метанола подают в зону конверсии водяного газа при низком давлении для конверсии CO в CO2. Кроме того, продувочные газы из контура синтеза метанола подают на этап высокотемпературного сдвига. В способе, описанном в патенте США, используют одиночную технологическую цепочку, в результате чего обеспечивается существенная экономия за счет сокращения эксплуатационных затрат на компрессию диоксида углерода, и дополнительная экономия обеспечивается при использовании одиночной технологической цепочки вместо использования независимых установок по производству метанола и по производству аммиака.
В известном уровне техники, как указано выше, не описывается способ, в ходе которого подвергают компрессии и используют в синтезе метанола лишь второй поток, прошедший риформинг. Кроме того, в известном уровне техники не описывается подача второго потока, содержащего водород, на этап десульфуризации, в результате чего получают рециркулируемый водород для десульфуризации, а также исключается этап компрессии.
Таким образом, в соответствии с фиг. 2 настоящее изобретение относится к новому способу совместного производства аммиака и метанола, включающему этап десульфуризации углеводородного сырья, такого как природный газ (ПГ), в присутствии водорода, добавление пара к природному газу, прошедшему десульфуризацию, за которым следует риформинг, реакция сдвига, удаление диоксида углерода (удаление CO2) и метанация, при этом:
выходящий поток из риформера разделяют на две части, одну из которых подвергают реакции сдвига, удалению диоксида углерода, метанации, компрессии и синтезу аммиака (синтез NH3), в то время как вторую часть подвергают компрессии и подают в прямоточную секцию синтеза метанола (синтез CH3OH), метанол (CH3OH) отводят из секции синтеза метанола, а оставшийся выходящий поток из указанной секции разделяют на два потока, содержащих водород, один из двух потоков, содержащих водород, подают в секцию реакции сдвига и второй поток, содержащий водород, рециркулируют в блок десульфуризации.
Указанным углеводородным сырьем предпочтительно является природный газ, но им также может являться любая смесь пара и углеводородов, при необходимости прошедших предварительный риформинг, при этом такие углеводороды могут быть получены из любого источника углеводородов, который может использоваться для подачи в риформер.
Часть потока, выходящего из риформера, которую подвергают компрессии и подают в секцию синтеза метанола, предпочтительно компрессируют до давления 40-100 бар, наиболее предпочтительно около 80 бар.
Секция синтеза метанола включает один реактор синтеза метанола или два или три таких последовательно соединенных реактора.
Далее способ по изобретению поясняется следующим примером.
Пример.
Газ, выходящий из риформера, полученный путем десульфуризации исходного углеводородного газа в присутствии водорода, имеет следующий процентный состав (сухой газ):
Аг 0.22
СН4 0.56
СО 12.76
со2 7.81
Н2 59.73
n2 18.92
Скорость потока такого сухого газа составляет 22996 нм3/ч.
Указанный газ разделяют на два потока, и один из этих потоков (43,5%) пропускают через секцию синтеза метанола, где его подвергают компрессии до давления свыше 80 бар и где происходит его конверсия с получением метанола (18950 кг/ч.) и богатого водородом газа (56763 нм3/ч) со следующим процентным составом (сухой газ):
- 2 032809
Аг 0.38
СН3ОН 0.05
СН4 0.97
СО 3.43
СО2 8.38
Н2 53.58
n2 33.31
Для десульфуризации углеводородного исходного газа в присутствии водорода богатый водородом сухой газ со скоростью потока 3275 нм3/ч при давлении свыше 45 бар и.д. должен рециркулироваться в секцию десульфуризации.
Производство аммиака из выходящего потока из объединенных риформера и секции синтеза метанола составляет 60854 кг/ч.

Claims (5)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ совместного производства аммиака и метанола, включающий десульфуризацию углеводородного исходного газа в присутствии водорода, добавление пара к природному газу, прошедшему десульфуризацию, за которым следует риформинг, реакция сдвига, удаление диоксида углерода и метанация, отличающийся тем, что выходящий поток из риформера разделяют на две части, одну из которых подвергают реакции сдвига, удалению диоксида углерода, метанации, компрессии и синтезу аммиака, в то время как вторую часть подвергают компрессии и подают в прямоточную секцию синтеза метанола, метанол отводят из секции синтеза метанола, а оставшийся выходящий поток из указанной секции разделяют на два потока, содержащих водород, один из двух потоков, содержащих водород, подают в секцию реакции сдвига и второй поток, содержащий водород, рециркулируют в блок десульфуризации.
  2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что секция синтеза метанола содержит один реактор синтеза метанола или два или три таких последовательно соединенных реактора.
  3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть потока, выходящего из риформера, которую подвергают компрессии и подают в секцию синтеза метанола, компрессируют до давления 40-100 бар.
  4. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что часть потока, выходящего из риформера, которую подвергают компрессии и подают в секцию синтеза метанола, компрессируют до давления около 80 бар.
  5. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток, содержащий водород, который подают в секцию реакции сдвига, подают в точку, расположенную между высокотемпературным сдвигом и низкотемпературным сдвигом.
EA201791320A 2014-12-15 2015-12-02 Способ совместного производства аммиака и метанола EA032809B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14197991.4A EP3034488B1 (en) 2014-12-15 2014-12-15 A process for co-production of ammonia and methanol
PCT/EP2015/078272 WO2016096410A1 (en) 2014-12-15 2015-12-02 A process for co-production of ammonia and methanol

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201791320A1 EA201791320A1 (ru) 2017-11-30
EA032809B1 true EA032809B1 (ru) 2019-07-31

Family

ID=52023368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201791320A EA032809B1 (ru) 2014-12-15 2015-12-02 Способ совместного производства аммиака и метанола

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10259718B2 (ru)
EP (1) EP3034488B1 (ru)
CN (2) CN107001200A (ru)
EA (1) EA032809B1 (ru)
PL (1) PL3034488T3 (ru)
WO (1) WO2016096410A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201721126D0 (en) 2017-12-18 2018-01-31 Johnson Matthey Plc Process for producing methanol and ammonia
MX2023013657A (es) * 2021-05-28 2023-12-05 Topsoe As Metanol azul.

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011020618A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 Saudi Basic Industries Corporation Process for methanol and ammonia co-production

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3598527A (en) 1968-10-11 1971-08-10 Pullman Inc Ammonia and methanol production
US5180570A (en) 1992-01-23 1993-01-19 Lee Jing M Integrated process for making methanol and ammonia
CA2229609A1 (en) * 1995-09-11 1997-03-20 Methanol Casale S.A. Process for the ammonia and methanol co-production
JP5355062B2 (ja) * 2008-12-15 2013-11-27 東洋エンジニアリング株式会社 メタノール及びアンモニアの併産方法
CN102050699B (zh) * 2010-11-04 2013-07-24 茌平信祥化工有限公司 利用电石尾气联合生产甲醇和氨的工艺
JP2014125383A (ja) * 2012-12-26 2014-07-07 Showa Denko Kk 高純度アンモニア及びその製造方法並びに高純度アンモニア製造装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011020618A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 Saudi Basic Industries Corporation Process for methanol and ammonia co-production

Also Published As

Publication number Publication date
EP3034488A1 (en) 2016-06-22
PL3034488T3 (pl) 2018-03-30
US20170327383A1 (en) 2017-11-16
CN107001200A (zh) 2017-08-01
EA201791320A1 (ru) 2017-11-30
WO2016096410A1 (en) 2016-06-23
US10259718B2 (en) 2019-04-16
CN117865068A (zh) 2024-04-12
EP3034488B1 (en) 2017-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK3205622T3 (en) METHOD OF SYNTHESIS OF METHANOL
KR101304652B1 (ko) 수소 및 일산화탄소의 동시적 제조 방법
US7879919B2 (en) Production of hydrocarbons from natural gas
US20050150820A1 (en) Novell integration of gasification, hydrocarbon synthesis unit, and refining processes
US20150299594A1 (en) Process for the preparation of hydrocarbons
JP2012514039A (ja) メタンリッチガスの生成方法
US9062257B1 (en) Enhanced GTL process
CN110869314A (zh) 用于制备氨合成气的方法
CN105883851A (zh) 一种新型气化与热解耦合煤气多联产工艺
JP2019521119A (ja) 合成ガスからのオレフィン生産の改善プロセス
RU2676688C2 (ru) Способ и установка для получения диметилового эфира из синтез-газа
EA032809B1 (ru) Способ совместного производства аммиака и метанола
US20020143219A1 (en) Natural gas conversion to hydrocarbons and ammonia
WO2012130450A1 (en) Method for the purification of raw gas
KR20120074869A (ko) 반응효율이 향상된 합성천연가스의 제조방법
US9890098B2 (en) Process for the production of synthesis gas
KR101628661B1 (ko) 합성천연가스 제조장치 및 제조방법
CN110669542A (zh) 一种利用焦炉煤气制备费托蜡的方法及其装置
US11697628B2 (en) Method for the preparation of methanol
WO2019043875A1 (ja) 高窒素含有天然ガスを用いたアンモニアの製造方法
EA044783B1 (ru) Способ и установка для получения метанола из обогащенного водородом синтез-газа

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ