EA042341B1

EA042341B1 - PRODUCTION OF "BLUE" AMMONIA AT THE OFFSHORE NATURAL GAS FIELD

Info

Publication number: EA042341B1
Application number: EA202192445
Authority: EA
Inventors: Леонид Михайлович Сургучев; Анна Леонидовна Сургучева; Елизавета Леонидовна Сургучева
Original assignee: Леонид Михайлович Сургучев; Анна Леонидовна Сургучева; Елизавета Леонидовна Сургучева
Filing date: 2021-10-06
Publication date: 2023-02-06

Description

Производство так называемого серого аммиака осуществляется с получением синтез-газа в результате парового риформинга метана с последующим осуществлением процесса синтеза аммиака, известного как процесс Габер-Боша, в котором за счет высокого давления равновесие в каталитической реакции N₂+3H2=i2NH₃ смещается в сторону аммиака. В зависимости от способа получения синтез-газа соотношение CO:H₂ может изменяться от 1:1 до 1:3. Стоимость производства аммиака значительно снижается за счет применения автотермического риформинга, первоначально коммерциализованного космпанией Халдор Топсое. Процесс автотермического риформинга комбинируюет гомогенное парциальное окисление метана и паровой риформинг метана и позволяет получить синтез-газ с высоким содержанием СО, что дает более высокий выход водорода и снижает образование кокса. В случае производства так называемого синего аммиака с улавливанием, сепарацией и захоронением образующегося в процессе углекислого газа стоимость аммиака возрастает на 20-30%.The production of so-called gray ammonia is carried out with the production of synthesis gas as a result of steam reforming of methane, followed by the implementation of the ammonia synthesis process, known as the Haber-Bosch process, in which, due to high pressure, the equilibrium in the catalytic reaction N ₂ +3H2=i2NH ₃ is shifted towards ammonia. Depending on the method of obtaining synthesis gas, the CO:H ₂ ratio can vary from 1:1 to 1:3. The cost of ammonia production is greatly reduced by the application of autothermal reforming, originally commercialized by Haldor Topsoe. The autothermal reforming process combines homogeneous partial oxidation of methane and steam reforming of methane to produce syngas with a high CO content, resulting in a higher hydrogen yield and reduced coke formation. In the case of the production of so-called blue ammonia with capture, separation and disposal of carbon dioxide formed in the process, the cost of ammonia increases by 20-30%.

Предлагаемый способ производства синего аммиака на шельфе на месте разработки морского месторождения природного газа с одновременной сепарацией углекислого газа, его закачкой и захоронением в неглубоко залегающих пластах в районе месторождения природного газа или его закачкой в нефтяные пласты в районе месторождения природного газа для повышения нефтеотдачи пласта позволяет значительно снизить затраты на декарбонизацию продукции.The proposed method for the production of blue ammonia on the shelf at the site of the development of an offshore natural gas field with simultaneous separation of carbon dioxide, its injection and disposal in shallow formations in the area of the natural gas field or its injection into oil reservoirs in the area of the natural gas field to enhance oil recovery allows significantly reduce the cost of decarbonization of products.

В процессе производства аммиака возникают излишки тепла и образующегося в производственном цикле пара различного давления, который обычно экспортируется, используется в смежных производствах. При осуществлении предлагаемого способа производства на море пар может использоваться в турбинах для привода вращающихся машин: компрессоров синтез-газа, воздушных компрессоров и водяных насосов. Таким образом, совместно с газовыми турбинами возможно обеспечить полную энергетическую автономность производства синего аммиака на шельфе.In the process of ammonia production, there is an excess of heat and steam of various pressures generated in the production cycle, which is usually exported and used in related industries. When implementing the proposed production method at sea, steam can be used in turbines to drive rotating machines: synthesis gas compressors, air compressors and water pumps. Thus, together with gas turbines, it is possible to ensure complete energy autonomy of blue ammonia production on the shelf.

Процесс смешивающегося вытеснения нефти углекислым газом, в случае газонефтяного месторождения, может дать значительное повышение нефтеотдачи в нефтяных пластах. Порывающий в добывающие скважины углекислый газ в таком производственном цикле будет улавливаться и сепарироваться, возвращаться в пласт, не попадая в окружающую среду.The process of miscible displacement of oil with carbon dioxide, in the case of an oil and gas field, can give a significant increase in oil recovery in oil reservoirs. Carbon dioxide escaping into production wells in such a production cycle will be captured and separated, returned to the reservoir without entering the environment.

Добыващие природный газ скважины и скважины, используемые для закачки и геологического захоронения углекислого газа, выполняются с подводным заканчиванием. При этом углекислый газ может закачиваться как в газообразном виде, так и в виде карбонизированной воды, используя техническую воду производственного процесса, обеспечивая тем самым замкнутый цикл, без загрязняющих выбросов в окружающие морскую и воздушную среды.Natural gas producing wells and wells used for injection and geological storage of carbon dioxide are performed with subsea completions. At the same time, carbon dioxide can be pumped both in gaseous form and in the form of carbonized water, using industrial process water, thereby providing a closed cycle, without polluting emissions into the surrounding marine and air environments.

На фигуре приведена схема способа прозводства синего аммиака на морском месторождении природного газа.The figure shows a diagram of a blue ammonia production process at an offshore natural gas field.

Производственные устанавки на плавучем основании или судне могут быть использованы на различных морских газовых месторождениях как удаленных, так и истощенных, содержащих в составе газа парниковые и кислые газы. Создание таких производственных комплексов на плаву дает возможность их последовательного использования на нескольких вырабатываемых газовых месторождениях в разных географических районах.Floating or ship based production units can be used in a variety of offshore gas fields, both remote and depleted, containing greenhouse gases and acid gases. The creation of such industrial complexes afloat makes it possible to use them consistently in several producing gas fields in different geographical areas.

Производство аммиака на шельфе также может осуществляться с реализацией процесса внутрипластовой генерации водорода при закачке кислорода в пласт и окислительных реакциях углеводородов для достижения необходимых температур конверсии метана в водород при подаче в пласт также катализаторов парового риформинга и каталитического крекинга (процесс внутрипластового получения водорода согласно Евразийскому патенту 021444).The production of ammonia on the shelf can also be carried out with the implementation of the process of in-situ hydrogen generation during the injection of oxygen into the reservoir and oxidative reactions of hydrocarbons to achieve the required temperatures for the conversion of methane to hydrogen when steam reforming and catalytic cracking catalysts are also injected into the reservoir (in-situ hydrogen production process according to Eurasian patent 021444 ).

На плавучем основании или судне в районе разрабатываемого морского газового месторождения также размещаются установки сепарации воздуха на кислород и азот, отделения парниковых и других нежелательных газов от природного газа и водорода, используемых в процессе получения аммиака.On a floating base or vessel in the area of the developed offshore gas field, installations are also placed for separating air into oxygen and nitrogen, separating greenhouse and other unwanted gases from natural gas and hydrogen used in the ammonia production process.

Достигнутый на сегодня уровень развития технологий получения аммиака позволяет масштабировать производственные процессы, выполнять их в виде модулей с высоким уровнем автоматизации, снижать количество необходимого обслуживающего персонала для работы на шельфе.The level of development of ammonia production technologies achieved today allows scaling up production processes, implementing them in the form of modules with a high level of automation, and reducing the number of maintenance personnel required to work on the shelf.

Получаемый на шельфовом месторождении синий аммиак, являющийся жидким носителем водорода, может легко быть доставлен на рынки потребления водорода и аммиака существующим в мире флотом танкеров аммиака.The blue ammonia produced at the offshore field, which is a liquid carrier of hydrogen, can be easily delivered to the markets for the consumption of hydrogen and ammonia by the existing fleet of ammonia tankers in the world.

Реализация предлагаемого способа производственного процесса получения синего аммиака на шельфе будет способствовать сохранению природной среды на суше, устранит необходимость строительства масштабных производств, инфраструктурных объектов, отчуждения больших земельных угодий, упростит транспортные и логистические решения.The implementation of the proposed method for the production process of producing blue ammonia on the shelf will help preserve the natural environment on land, eliminate the need to build large-scale production facilities, infrastructure facilities, alienate large land areas, and simplify transport and logistics solutions.

Claims

1. A method for the production of blue ammonia on the shelf in an energy-autonomous process at the site of the development of an offshore natural gas field with simultaneous separation of carbon dioxide and its injection and geological disposal into shallow formations in the field area

- 1 042341 or by injecting it into the oil reservoirs of an oil and gas field to increase oil recovery from the reservoirs.

2. The method of claim 1, wherein autothermal reforming on a floating base or ship is used to produce synthesis gas.

3. Method for π. 1, in which hydrogen is produced using the process of its in-situ generation with oxygen injection into the reservoir to carry out oxidative reactions of hydrocarbons and achieve temperatures necessary for the conversion of methane to hydrogen when steam reforming and catalytic cracking catalysts are fed into the reservoir.

4. The method according to claim 1, in which the placement of installations for separating air into oxygen and nitrogen, separating greenhouse, acidic and other undesirable gases possibly contained in natural gas, and hydrogen used in the ammonia production process is carried out on a floating base or vessel.

5. The method of claim 1, wherein the natural gas production wells and wells used for injection and geological storage of carbon dioxide are performed with subsea completions, wherein carbon dioxide can be injected both in gaseous form and in the form of carbonated water using technical water of the production process, to enhance oil recovery from reservoirs located in the area of natural gas deposits, thereby providing a closed cycle, without polluting emissions into the surrounding marine and air environments.