EA039172B1 - Process for the co-production of methanol and ammonia - Google Patents
Process for the co-production of methanol and ammonia Download PDFInfo
- Publication number
- EA039172B1 EA039172B1 EA202090363A EA202090363A EA039172B1 EA 039172 B1 EA039172 B1 EA 039172B1 EA 202090363 A EA202090363 A EA 202090363A EA 202090363 A EA202090363 A EA 202090363A EA 039172 B1 EA039172 B1 EA 039172B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- stream
- hydrogen
- ammonia
- gas
- methanol
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
-
- 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
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/382—Multi-step processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
- C01C1/024—Purification
-
- 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
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
- C01B2203/0211—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a non-catalytic reforming step
- C01B2203/0216—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a non-catalytic reforming step containing a non-catalytic steam reforming step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
- C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
- C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/046—Purification by cryogenic separation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/06—Integration with other chemical processes
- C01B2203/061—Methanol production
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/06—Integration with other chemical processes
- C01B2203/068—Ammonia synthesis
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к совместному производству метанола и аммиака. В частности, изобретение основано на электролизе воды и паровом риформинге газообразного углеводородного сырья при получении оксида углерода, водорода и азотсодержащего синтез-газа, который на первой стадии способа подвергают синтезу метанола, а на второй стадии подвергают синтезу аммиака.The present invention relates to the co-production of methanol and ammonia. In particular, the invention is based on the electrolysis of water and steam reforming of gaseous hydrocarbon feedstock to produce carbon monoxide, hydrogen and nitrogen-containing synthesis gas, which is subjected to the synthesis of methanol in the first stage of the process, and is subjected to the synthesis of ammonia in the second stage.
В ходе обычного процесса синтеза метанола синтез-газ, как правило, получают с использованием так называемого процесса двухэтапного риформинга. В ходе процесса двухэтапного риформинга десульфуризованное углеводородное сырье, как правило, природный газ, подвергают первичному риформингу в реакторе первичного парового риформинга метана (ПРМ), а затем в адиабатическом реакторе вторичного парового риформинга путем частичного окисления водорода и углеводородов и адиабатического парового риформинга остаточных количеств углеводородов с этапа частичного окисления. Адиабатический вторичный риформер работает с использованием практически чистого кислорода на этапе частичного окисления. Практически чистый кислород, как правило, поступает из воздухоразделительной установки (ВРУ).In a conventional methanol synthesis process, synthesis gas is typically produced using a so-called two-stage reforming process. During the two-stage reforming process, a desulfurized hydrocarbon feedstock, typically natural gas, is subjected to primary reforming in a primary methane steam reforming (SRM) reactor and then in an adiabatic secondary steam reforming reactor by partial oxidation of hydrogen and hydrocarbons and adiabatic steam reforming of the residual hydrocarbons with partial oxidation step. The adiabatic secondary reformer operates using virtually pure oxygen in the partial oxidation step. Practically pure oxygen, as a rule, comes from an air separation unit (ASU).
В качестве альтернативы для получения синтез-газа с помощью процесса двухэтапного риформинга может быть использован отдельный реактор ПРМ или отдельный реактор автотермического риформинга.Alternatively, a separate SFP reactor or a separate autothermal reformer can be used to produce synthesis gas using a two-stage reforming process.
Независимо от того, используют ли отдельный реактор ПРМ, двухэтапный риформинг или отдельный АТР, полученный газ будет содержать водород, монооксид углерода и диоксид углерода, а также другие компоненты, обычно включающие метан и пар.Whether a separate SFP reactor, a two-stage reformer, or a separate ATR is used, the resulting gas will contain hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide, as well as other components, typically including methane and steam.
Традиционный способ получения синтез-газа для производства аммиака заключается в том, что углеводородное сырье, представляющее собой природный газ или высшие углеводороды, подвергают реакциям эндотермического парового риформинга в трубчатом паровом риформере с огневым подогревом путем контактирования с катализатором парового риформинга. Затем газ, прошедший первичный риформинг, подают во вторичный адиабатический риформер, где происходит частичное окисление части водорода и остаточных количеств углеводородов в газе, прошедшем первичный риформинг, с использованием технологического воздуха, обогащенного кислородом, в присутствии катализатора вторичного риформинга. Из вторичного риформера отводят неочищенный синтез-газ, содержащий водород, азот, монооксид углерода и диоксид углерода, образовавшийся в ходе вышеуказанных реакций парового риформинга сырья, и азот, который вводят в газ посредством добавления воздуха на стадии вторичного риформинга.The conventional method for producing synthesis gas for ammonia production is that the hydrocarbon feedstock, which is natural gas or higher hydrocarbons, is subjected to endothermic steam reforming reactions in a fired tubular steam reformer by contacting a steam reforming catalyst. The primary reformed gas is then fed to a secondary adiabatic reformer where a portion of the hydrogen and residual hydrocarbons in the primary reformed gas are partially oxidized using oxygen-enriched process air in the presence of a secondary reformer catalyst. Raw synthesis gas containing hydrogen, nitrogen, carbon monoxide and carbon dioxide formed during the above steam reforming reactions of the feedstock is removed from the secondary reformer, and nitrogen is introduced into the gas by adding air in the secondary reforming stage.
В последнее время для получения синтез-газа для производства аммиака рассматривается возможность использования сочетания электролиза воды для получения водорода и разделения воздуха для получения азота. Полученные таким образом водород и азот смешивают в стехиометрических отношениях с образованием синтез-газа для производства аммиака. Однако проблема с сочетанием электролиза и разделения воздуха заключается в том, что кислород образуется в качестве побочного продукта как при электролизе, так и при разделении воздуха, что бесполезно при синтезе аммиака и может рассматриваться как энергопотеря.Recently, to obtain synthesis gas for the production of ammonia, the possibility of using a combination of water electrolysis to produce hydrogen and air separation to produce nitrogen has been considered. The hydrogen and nitrogen thus obtained are mixed in stoichiometric ratios to form synthesis gas for the production of ammonia. However, a problem with the combination of electrolysis and air separation is that oxygen is produced as a by-product of both electrolysis and air separation, which is useless in ammonia synthesis and can be considered as a waste of energy.
Современные способы совместного производства метанола и аммиака включают, как правило, параллельные процессы, в которых используют общую секцию риформинга для получения синтез-газа, который разделяют на отдельные параллельные потоки, один из которых используют для синтеза метанола, а другой - для синтеза аммиака. Совместное производство метанола и аммиака может также осуществляться последовательно или поэтапно, когда вначале осуществляют конверсию синтез-газа, полученного в секции риформинга, в метанол, а непрореагировавший газ, содержащий оксиды углерода и водород, затем используют для синтеза аммиака. В зависимости от необходимого соотношения метанольного продукта и аммиачного продукта требуется реакция сдвига водяного газа и/или удаление диоксида углерода потока синтез-газа, в результате чего происходит выброс CO2 в атмосферу, а также необходимость инвестиций в дорогостоящее и сложное оборудование для осуществления реакции конверсии оксида углерода в диоксид углерода и/или удаления диоксида углерода.Current methanol and ammonia co-production processes typically involve parallel processes that use a common reformer to produce synthesis gas, which is separated into separate parallel streams, one of which is used for methanol synthesis and the other for ammonia synthesis. Co-production of methanol and ammonia can also be carried out sequentially or in stages, when the synthesis gas obtained in the reformer section is first converted into methanol, and the unreacted gas containing carbon oxides and hydrogen is then used for ammonia synthesis. Depending on the desired ratio of methanol product to ammonia product, a water gas shift reaction and/or removal of carbon dioxide from the synthesis gas stream is required, resulting in CO2 emissions to the atmosphere, as well as the need to invest in expensive and complex equipment to carry out the carbon monoxide shift reaction. to carbon dioxide and/or removal of carbon dioxide.
Настоящее изобретение основано на сочетании первичного и вторичного парового риформинга с использованием кислорода, полученного путем электролиза воды при частичном окислении углеводородного сырья в ходе процесса вторичного парового риформинга. Водород, полученный в ходе электролиза, используют для регулирования молярного отношения водород/азот в газе, выходящем с этапа синтеза метанола, чтобы получить синтез-газ для производства аммиака приблизительно в стехиометрическом отношении, необходимом для производства аммиака, а также для получения дополнительных количеств синтез-газа.The present invention is based on a combination of primary and secondary steam reforming using oxygen produced by the electrolysis of water from the partial oxidation of a hydrocarbon feedstock in a secondary steam reforming process. Hydrogen produced by electrolysis is used to control the hydrogen/nitrogen molar ratio of the gas leaving the methanol synthesis stage to produce ammonia synthesis gas at approximately the stoichiometric ratio required for ammonia production, as well as to obtain additional amounts of synthesis gas. gas.
По сравнению со способами, известными из уровня техники, в которых используют электролиз воды для получения водорода и воздухоразделение для получения азота, в настоящем изобретении для частичного окисления во вторичном риформере предпочтительно используют кислородный продукт, полученный в результате электролиза воды, таким образом, отсутствует необходимость в использовании затратной и энергоемкой ВРУ в способе согласно изобретению.Compared to prior art processes that use water electrolysis to produce hydrogen and air separation to produce nitrogen, the present invention preferably uses the oxygen product obtained from water electrolysis for partial oxidation in the secondary reformer, thus eliminating the need for using a costly and energy-intensive ASP in the method according to the invention.
Таким образом, настоящее изобретение относится к способу совместного производства метанола и аммиака, включающему следующие этапы:Thus, the present invention relates to a process for the co-production of methanol and ammonia, comprising the following steps:
(a) предоставление углеводородного сырья;(a) provision of hydrocarbon feedstock;
- 1 039172 (b) приготовление отдельного потока водорода и отдельного потока кислорода путем электролиза воды;- 1 039172 (b) preparing a separate stream of hydrogen and a separate stream of oxygen by electrolysis of water;
(c) первичный паровой риформинг углеводородного сырья, предоставленного на этапе (а), с получением газа, прошедшего первичный паровой риформинг;(c) primary steam reforming of the hydrocarbon feedstock provided in step (a) to produce a primary steam reformed gas;
(d) предоставление технологического воздуха для использования на этапе вторичного риформинга путем обогащения атмосферного воздуха с использованием отдельного потока кислорода с этапа (b);(d) providing process air for use in the secondary reforming step by enriching the ambient air using a separate oxygen stream from step (b);
(e) вторичный риформинг газа, прошедшего первичный паровой риформинг на этапе (с), с использованием обогащенного кислородом воздуха, с получением потока технологического газа, содержащего водород, азот, оксиды углерода;(e) secondary reforming the primary steam reformed gas in step (c) using oxygen-enriched air to produce a process gas stream containing hydrogen, nitrogen, oxides of carbon;
(f) подача по меньшей мере части отдельного потока водорода с этапа (b) в поток технологического газа, полученный на этапе (е), или, при необходимости, в поток технологического газа после реакции сдвига и/или удаления диоксида углерода;(f) feeding at least a portion of the separate hydrogen stream from step (b) into the process gas stream obtained in step (e) or, optionally, into the process gas stream after the shift reaction and/or removal of carbon dioxide;
(g) каталитическая конверсия оксидов углерода и части водорода, содержащегося в потоке технологического газа, на прямоточном этапе синтеза метанола и отвод выходящего потока, содержащего метанол, и газового выходящего потока, содержащего непрореагировавшие оксиды углерода, водород и азот;(g) catalytically converting carbon oxides and a portion of the hydrogen contained in the process gas stream in the co-current methanol synthesis step and withdrawing an effluent stream containing methanol and a gaseous effluent stream containing unreacted carbon oxides, hydrogen and nitrogen;
(h) очистка выходящего газового потока с этапа (g) и получение синтез-газа для производства аммиака, содержащего водород и азот;(h) purifying the effluent gas stream from step (g) and obtaining synthesis gas for ammonia production containing hydrogen and nitrogen;
(i) каталитическая конверсия азота и водорода в синтез-газе для производства аммиака на этапе синтеза аммиака и отвод выходящего потока, содержащего аммиак.(i) catalytically converting nitrogen and hydrogen in the ammonia synthesis gas in the ammonia synthesis step and withdrawing the ammonia containing effluent.
Синтез метанола в условиях отсутствия диоксида углерода осуществляют в соответствии со следующей реакцией:The synthesis of methanol in the absence of carbon dioxide is carried out in accordance with the following reaction:
СО + 2 Н2 # СНзОН.CO + 2 H 2 # CH3OH.
С другой стороны, в условиях присутствия диоксида углерода метанол получают в соответствии со следующей реакцией:On the other hand, in the presence of carbon dioxide, methanol is produced according to the following reaction:
СО2 + 3 Н2 # СНзОН + Н2О.CO 2 + 3 H 2 # CH3OH + H 2 O.
Как видно из последней реакции синтеза метанола, из-за более низкого молярного отношения СО/СО2 в синтез-газе для синтеза метанола требуется большее количество водорода.As can be seen from the last methanol synthesis reaction, due to the lower CO/CO 2 molar ratio in the synthesis gas, more hydrogen is required for methanol synthesis.
Таким образом, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения количество водорода в технологическом газе повышается за счет того, что по меньшей мере часть потока технологического газа, полученного на этапе (е), подвергают одной или более реакциям сдвига водяного газа, при этом монооксид углерода реагирует с диоксидом углерода и водородом в соответствии со следующей реакцией:Thus, in accordance with one embodiment of the invention, the amount of hydrogen in the process gas is increased by subjecting at least a portion of the process gas stream obtained in step (e) to one or more water gas shift reactions, wherein the carbon monoxide reacts with carbon dioxide and hydrogen according to the following reaction:
СО + Н2О # со2 + н2.CO + H 2 O # co 2 + n 2 .
В идеальном случае технологический газ для синтеза метанола представляет собой газ с наибольшим возможным молярным отношением CO/CO2.Ideally, the methanol synthesis process gas is the gas with the highest CO/CO2 molar ratio possible.
Таким образом, в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения осуществляют удаление по меньшей мере части диоксида углерода из потока технологического газа, полученного на этапе (е), или из потока технологического газа, прошедшего реакцию сдвига водяного газа.Thus, according to another embodiment of the invention, at least a portion of the carbon dioxide is removed from the process gas stream obtained in step (e) or from the process gas stream that has undergone a water gas shift reaction.
Удаление диоксида углерода может осуществляться с использованием физических или химических способов, известных из уровня техники.Removal of carbon dioxide can be carried out using physical or chemical methods known in the art.
Стадию синтеза метанола предпочтительно проводят с использованием обычных способов путем прохождения технологического газа при высоком давлении и высоких температурах, например при 60150 бар и при 150-300°C, через по меньшей мере один реактор синтеза метанола, содержащий по меньшей мере один неподвижный слой катализатора синтеза метанола. Особенно предпочтительно применяют реактор синтеза метанола, представляющий собой реактор с неподвижным слоем, охлаждение которого осуществляют с помощью соответствующего охладителя, такого как кипящая вода, например с использованием кипящего водяного реактора (КВР).The methanol synthesis step is preferably carried out using conventional methods by passing the process gas at high pressure and high temperatures, for example at 60150 bar and at 150-300°C, through at least one methanol synthesis reactor containing at least one fixed bed of synthesis catalyst methanol. Particular preference is given to using a methanol synthesis reactor which is a fixed bed reactor cooled by a suitable coolant such as boiling water, for example using a boiling water reactor (BWR).
Для обеспечения необходимого давления синтеза метанола технологический газ сжимают с помощью компрессора, расположенного перед по меньшей мере одним реактором синтеза метанола.To provide the necessary methanol synthesis pressure, the process gas is compressed using a compressor located before at least one methanol synthesis reactor.
Соответственно в соответствии с настоящим изобретением секция синтеза метанола и аммиака может работать при одинаковом давлении, например при 130 бар, что подразумевает, что сжатие технологического газа необходимо лишь для обеспечения давления синтеза перед этапом синтеза метанола, а дальнейшее сжатие после синтеза метанола не требуется.Accordingly, in accordance with the present invention, the methanol and ammonia synthesis section can be operated at the same pressure, for example at 130 bar, which implies that the process gas compression is only necessary to provide the synthesis pressure before the methanol synthesis step, and further compression after the methanol synthesis is not required.
Поток газообразного водорода, полученного в ходе электролиза воды, подают во всасывающую секцию компрессора технологического газа перед реактором синтеза метанола в количестве, обеспечивающем молярное отношение водорода к азоту 2,7-3,3 в выходящем газообразном потоке с этапа синтеза метанола.The flow of gaseous hydrogen obtained during the electrolysis of water is fed into the suction section of the process gas compressor before the methanol synthesis reactor in an amount that provides a molar ratio of hydrogen to nitrogen of 2.7-3.3 in the outgoing gaseous stream from the methanol synthesis stage.
Перед тем, как выходящий газообразный поток проходит через контур синтеза аммиака, предпочтительно осуществляют очистку выходящего газообразного потока путем удаления оставшихся количеств монооксида углерода и диоксида углерода, предпочтительно путем метанирования в соответствии со следующими реакциями:Before the effluent gaseous stream passes through the ammonia synthesis loop, the effluent gaseous stream is preferably cleaned by removing the remaining amounts of carbon monoxide and carbon dioxide, preferably by methanation according to the following reactions:
- 2 039172- 2 039172
CO + 3H2 # CH4 + H2O; иCO + 3H 2 # CH 4 + H 2 O; and
CO2 + 4H2 # CH4 + 2 H2O.CO2 + 4H 2 # CH 4 + 2 H 2 O.
Этап очистки также может быть основан на криогенных методах, как, например, так называемый cold-box-процесс (холодный ящик), который также может быть использован для регулирования молярного отношения N2/H2 путем удаления избыточного N2.The purification step can also be based on cryogenic methods, such as the so-called cold-box process, which can also be used to control the N2/H2 molar ratio by removing excess N2.
Преимуществами способа по настоящему изобретению являются существенно меньшее потребление углеводородного сырья (природного газа) и технологического воздуха, а также меньшая эмиссия СО2 в газообразных продуктах горения при огневом подогреве первичного парового риформера при той же скорости производства метанола и более высокой скорости производства аммиака по сравнению с обычным способом без электролиза, как показано в сравнительной таблице ниже.The advantages of the method according to the present invention are significantly lower consumption of hydrocarbon feedstock (natural gas) and process air, as well as lower CO2 emissions in combustion gases during fire heating of the primary steam reformer at the same methanol production rate and a higher ammonia production rate compared to conventional method without electrolysis, as shown in the comparison table below.
Сравнительная таблицаcomparison table
Эффективность электролиза составляет 60%.The electrolysis efficiency is 60%.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DKPA201800352 | 2018-07-06 | ||
| PCT/EP2018/069793 WO2019020522A1 (en) | 2017-07-25 | 2018-07-20 | Process for the co-production of methanol and ammonia |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA202090363A1 EA202090363A1 (en) | 2020-05-19 |
| EA039172B1 true EA039172B1 (en) | 2021-12-14 |
Family
ID=70847657
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA202090363A EA039172B1 (en) | 2018-07-06 | 2018-07-20 | Process for the co-production of methanol and ammonia |
| EA202090367A EA202090367A1 (en) | 2018-07-06 | 2018-07-20 | METHOD FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS |
| EA202090362A EA202090362A1 (en) | 2018-07-06 | 2018-07-20 | METHOD AND AMMONIA JOINT PARALLEL PRODUCTION METHOD |
Family Applications After (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA202090367A EA202090367A1 (en) | 2018-07-06 | 2018-07-20 | METHOD FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS |
| EA202090362A EA202090362A1 (en) | 2018-07-06 | 2018-07-20 | METHOD AND AMMONIA JOINT PARALLEL PRODUCTION METHOD |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (3) | EA039172B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090165459A1 (en) * | 2004-11-15 | 2009-07-02 | Niels Henriksen | Method and an apparatus for producing and regulating electrical power |
| US20090314994A1 (en) * | 2008-06-20 | 2009-12-24 | Ammonia Casale S.A. | Process for the Production of Syngas for Ammonia Synthesis |
| US20120100062A1 (en) * | 2009-05-05 | 2012-04-26 | Norihiko Nakamura | Combined plant |
| US20140357736A1 (en) * | 2012-01-04 | 2014-12-04 | Haldor Topsøe A/S | Co-production of methanol and urea |
-
2018
- 2018-07-20 EA EA202090363A patent/EA039172B1/en unknown
- 2018-07-20 EA EA202090367A patent/EA202090367A1/en unknown
- 2018-07-20 EA EA202090362A patent/EA202090362A1/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090165459A1 (en) * | 2004-11-15 | 2009-07-02 | Niels Henriksen | Method and an apparatus for producing and regulating electrical power |
| US20090314994A1 (en) * | 2008-06-20 | 2009-12-24 | Ammonia Casale S.A. | Process for the Production of Syngas for Ammonia Synthesis |
| US20120100062A1 (en) * | 2009-05-05 | 2012-04-26 | Norihiko Nakamura | Combined plant |
| US20140357736A1 (en) * | 2012-01-04 | 2014-12-04 | Haldor Topsøe A/S | Co-production of methanol and urea |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA202090367A1 (en) | 2020-05-21 |
| EA202090362A1 (en) | 2020-05-18 |
| EA202090363A1 (en) | 2020-05-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11053130B2 (en) | Process for the co-production of methanol and ammonia | |
| AU2018308587B2 (en) | Method for the preparation of ammonia synthesis gas | |
| US11370660B2 (en) | Method for the preparation of synthesis gas | |
| US11370658B2 (en) | Method for the preparation of ammonia synthesis gas | |
| US20140357736A1 (en) | Co-production of methanol and urea | |
| US20110168948A1 (en) | Process for Producing Ammonia Synthesis Gas | |
| EA039172B1 (en) | Process for the co-production of methanol and ammonia | |
| EA041629B1 (en) | METHOD OF JOINT PARALLEL PRODUCTION OF METHANOL AND AMMONIA | |
| US20230073089A1 (en) | Co-production of methanol, ammonia and urea | |
| EA041393B1 (en) | METHOD FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS | |
| EA040478B1 (en) | METHOD FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS FOR AMMONIA PRODUCTION |