EA045792B1 - METHOD FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS Download PDFInfo
- Publication number
- EA045792B1 EA045792B1 EA202292369 EA045792B1 EA 045792 B1 EA045792 B1 EA 045792B1 EA 202292369 EA202292369 EA 202292369 EA 045792 B1 EA045792 B1 EA 045792B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- synthesis gas
- steam
- stripper
- condensate
- hydrocarbon
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 32
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 25
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 22
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 20
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 20
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 18
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 9
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 6
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 24
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 238000002453 autothermal reforming Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Description
Изобретение относится к способу получения синтез-газа.The invention relates to a method for producing synthesis gas.
Синтез-газ обычно получают посредством риформинга углеводородного сырья либо паровым риформингом (SMR), вторичным риформингом, таким как автотермический риформинг (ATR), и двухстадийный риформинг с последовательным применением стадий SMR и ATR.Synthesis gas is typically produced by reforming hydrocarbon feedstocks either by steam reforming (SMR), secondary reforming such as autothermal reforming (ATR), and two-stage reforming using SMR and ATR stages in sequence.
Синтез-газ, выходящий из процесса риформинга, содержит водород, монооксид углерода и диоксид углерода вместе с неконвертированными углеводородами, как правило, с метаном.Synthesis gas leaving the reforming process contains hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide along with unconverted hydrocarbons, typically methane.
Кроме того, синтез-газ содержит небольшое количество азота, происходящего из углеводородного сырья или воздуха, используемого в установке вторичного или автотермического риформинга.In addition, the synthesis gas contains a small amount of nitrogen originating from the hydrocarbon feedstock or air used in the secondary or autothermal reformer.
Азот вызывает образование аммиака в секции риформинга, что соответствует условиям последней стадии риформинга. Образование аммиака является равновесной реакцией.Nitrogen causes the formation of ammonia in the reforming section, which corresponds to the conditions of the last stage of reforming. The formation of ammonia is an equilibrium reaction.
В ряде технологических областей применения монооксид углерода и диоксид углерода, содержащиеся в синтез-газе, полученном в результате процесса риформинга, необходимо удалить до того, как синтез-газ будет введен в процесс. Это, в частности, относится и к получению аммиака и водорода.In a number of process applications, carbon monoxide and carbon dioxide contained in the synthesis gas resulting from the reforming process must be removed before the synthesis gas is introduced into the process. This, in particular, applies to the production of ammonia and hydrogen.
Для данной цели монооксид углерода преобразуют в диоксид углерода, который может быть удален с помощью известных химических или физических процессов с участием диоксида углерода.For this purpose, carbon monoxide is converted to carbon dioxide, which can be removed using known chemical or physical processes involving carbon dioxide.
Монооксид углерода преобразуют в диоксид углерода посредством пропускания синтез-газа через секцию сдвига, где монооксид углерода преобразуют в диоксид углерода с использованием процесса конверсии водяного газа.Carbon monoxide is converted to carbon dioxide by passing the synthesis gas through a shift section where the carbon monoxide is converted to carbon dioxide using a water gas shift process.
Известно, что реакция конверсии не может осуществляться без образования побочных продуктов. Большинство катализаторов реакции конверсии содержат медь. Для этих катализаторов одним важным побочным продуктом, образующимся в ходе реакции конверсии, является метанол. Метанол вступает в реакцию с аминами вместе с аммиаком, образующимся в процессе риформинга из азота, который, как упоминалось выше, присутствует в углеводородном сырье и/или в воздухе.It is known that the conversion reaction cannot be carried out without the formation of by-products. Most conversion reaction catalysts contain copper. For these catalysts, one important byproduct produced during the conversion reaction is methanol. Methanol reacts with amines along with ammonia formed during the reforming process from nitrogen, which, as mentioned above, is present in hydrocarbon feedstocks and/or air.
Синтез-газ, прошедший конверсию, охлаждают после секции сдвига и направляют в конденсатор, где технологический конденсат отделяют от синтез-газа, прошедшего конверсию.The converted synthesis gas is cooled after the shift section and sent to a condenser, where the process condensate is separated from the converted synthesis gas.
Аммиак и амины, содержащиеся в синтез-газе, прошедшем конверсию, после секции сдвига конденсируют вместе с технологическим конденсатом.The ammonia and amines contained in the converted synthesis gas are condensed together with the process condensate after the shift section.
Как правило, технологический конденсат направляют в отпарную колонну среднего давления (СД), где растворенные газы, содержащие аммиак и амины, отгоняют паром, чтобы обеспечить возможность направления отпарного конденсата на очистку подпиточной воды для котла (ПВК).Typically, process condensate is sent to a medium-pressure stripping column (MP), where dissolved gases containing ammonia and amines are stripped off with steam to allow the stripping condensate to be sent to boiler makeup water (BW) treatment.
Под средним давлением понимается давление, которое на 0,5 бар, предпочтительно на 1 бар, выше, чем давление на входе в секцию риформинга.By medium pressure is meant a pressure that is 0.5 bar, preferably 1 bar, higher than the inlet pressure to the reforming section.
Пар на выходе из отпарной колонны содержит растворенные газы и побочные продукты аммиака и аминов. Согласно изобретению часть этого так называемого потока отпарной колонны добавляют к углеводородному сырью и/или к синтез-газу по ходу процесса после секции риформинга и перед последним реактором конверсии. Оставшуюся часть пара из отпарной колонны продувают.The steam leaving the stripping column contains dissolved gases and by-products of ammonia and amines. According to the invention, a portion of this so-called stripper stream is added to the hydrocarbon feedstock and/or to the synthesis gas during the process after the reforming section and before the last shift reactor. The remaining steam from the stripping column is purged.
В секции риформинга амины вступают в реакцию с N2, CO2, CO, H2 и H2O.In the reforming section, amines react with N2, CO2, CO, H2 and H2O.
Аммиак и амины, которые добавляют по ходу процесса после секции риформинга и перед последним реактором конверсии, будут накапливаться в секции, и за счет этого в технологическом конденсате будет фиксироваться повышенный уровень аммиака и аминов. Образованный таким образом новый аммиак из секции риформинга непрерывно поступает в секцию сдвига. Образованные амины и остаточный аммиак удаляют только паром из отпарной колонны, который поступает в секцию риформинга. Пар из отпарной колонны, добавляемый по ходу процесса после секции риформинга, не способствует удалению аминов. Усовершенствование на данном этапе касается только контроля пара/сухого газа на входе в секцию сдвига.Ammonia and amines that are added during the process after the reforming section and before the last conversion reactor will accumulate in the section, and due to this, increased levels of ammonia and amines will be recorded in the process condensate. The new ammonia thus formed from the reforming section is continuously supplied to the shifting section. The formed amines and residual ammonia are removed only by steam from the stripping column, which enters the reforming section. Stripper steam added downstream of the reforming section does not remove amines. The improvement at this stage only concerns the control of steam/dry gas at the inlet of the shear section.
Проблема возникает при высоком содержании аминов в паре, который подают в секцию риформинга, поскольку это приводит к нагарообразованию в секции риформинга либо в оборудовании для предварительного нагрева, либо в слое катализатора.A problem arises when there is a high amine content in the steam supplied to the reformer section, as this results in carbon formation in the reformer section, either in the preheating equipment or in the catalyst bed.
Изобретение решает эту проблему путем продувки необходимой части пара отпарной колонны, за счет чего до приемлемого уровня снижается количество амина на входе в секцию риформинга.The invention solves this problem by purging the required portion of the steam from the stripping column, thereby reducing the amount of amine at the inlet to the reforming section to an acceptable level.
Таким образом, изобретением предусмотрен способ получения синтез-газа, включающий следующие этапы:Thus, the invention provides a method for producing synthesis gas, comprising the following steps:
a) риформинг углеводородного сырья в секции риформинга, в результате чего получают синтез-газ, содержащий CH4, CO, CO2, H2 и H2O, а также примеси, содержащие аммиак;a) reforming the hydrocarbon feedstock in the reforming section, resulting in synthesis gas containing CH 4 , CO, CO2, H2 and H2O, as well as impurities containing ammonia;
b) конверсию синтез-газа в секции сдвига, включающей один или более последовательных этапов сдвига с получением синтез-газа, прошедшего конверсию;b) converting the synthesis gas in a shift section including one or more successive shift steps to produce converted synthesis gas;
c) отделение от синтез-газа, прошедшего конверсию, технологического конденсата, образующегося при охлаждении и, при необходимости, промывка синтез-газа, прошедшего конверсию;c) separation from the converted synthesis gas of the process condensate formed during cooling and, if necessary, washing of the converted synthesis gas;
d) направление технологического конденсата в отпарную колонну для конденсата, в которой растворенные побочные продукты конверсии включающие аммиак, метанол и амины, образованные во время конверсии синтез-газа, отгоняют из технологического конденсата при помощи пара, в результате чего получают поток пара отпарной колонны;d) directing the process condensate to a condensate stripper column, in which dissolved conversion by-products including ammonia, methanol and amines formed during synthesis gas conversion are stripped from the process condensate using steam, resulting in a stripper steam stream;
- 1 045792- 1 045792
е) добавление части потока пара отпарной колонны из отпарной колонны технологического конденсата в углеводородное сырье и/или синтез-газ по ходу процесса после секции риформинга и перед последним этапом сдвига, причем оставшуюся часть пара из отпарной колонны продувают.f) adding a portion of the stripper steam stream from the process condensate stripper column to the hydrocarbon feedstock and/or synthesis gas during the process after the reforming section and before the last shift step, the remainder of the stripper steam being purged.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, в качестве отпарной колонны для продувки конденсата выступает отпарная колонна среднего давления. Под средним давлением понимается давление, которое на 0,5 бар, предпочтительно на 1 бар, выше, чем давление на входе в секцию риформинга. Это позволяет использовать пар из отпарной колонны в качестве технологического пара.According to an embodiment of the invention, the stripping column for purging the condensate is a medium pressure stripping column. By medium pressure is meant a pressure that is 0.5 bar, preferably 1 bar, higher than the inlet pressure to the reforming section. This allows the steam from the stripping column to be used as process steam.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения весь пар из отпарной колонны может подаваться по ходу процесса после секции риформинга, перед последним реактором конверсии. Накопление аммиака и аминов в секции сдвига в этом случае будет регулироваться расходом продувки пара отпарной колонны.According to yet another embodiment of the invention, all of the steam from the stripping column may be supplied downstream of the reforming section, before the last shift reactor. The accumulation of ammonia and amines in the shear section will in this case be controlled by the stripper steam purge flow rate.
С продуктом продувки пара из отпарной колонны можно поступать по-разному.The steam purge product from the stripping column can be handled in different ways.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, продуваемый пар отпарной колонны направляют на этап сжигания углеводородов.In accordance with an embodiment of the invention, the purge steam from the stripping column is sent to the hydrocarbon combustion stage.
В этом варианте осуществления изобретения предпочтительно, что этап сжигания углеводородов представляет собой топливную сторону установки парового риформинга, или что этап сжигания углеводородов представляет собой топливную сторону огневого нагревателя.In this embodiment, it is preferred that the hydrocarbon combustion step is the fuel side of the steam reformer, or that the hydrocarbon combustion step is the fuel side of the fired heater.
Кроме того, предпочтительно, что продуваемый пар отпарной колонны смешивают с воздухом для горения или с углеводородным топливом перед его подачей на этап сжигания углеводородов.It is further preferred that the purge steam from the stripper is mixed with combustion air or hydrocarbon fuel before it is supplied to the hydrocarbon combustion step.
Количество продуваемого пара отпарной колонны можно регулировать для удаления всех или части аминов из потока отпарной колонны, который добавляют к углеводородному сырью и/или к синтез-газу на этапе (е). В случае лишь частичного удаления оставшиеся амины могут быть удалены путем подачи приемлемого количества аминов в секцию риформинга через пар отпарной колонны из отпарной колонны для конденсата.The amount of stripper steam purge can be adjusted to remove all or a portion of the amines from the stripper stream that is added to the hydrocarbon feedstock and/or synthesis gas in step (e). In the case of only partial removal, the remaining amines can be removed by feeding a suitable amount of amines to the reformer section via stripper steam from the condensate stripper.
Отпарной конденсат выходит из нижней части отпарной колонны для конденсата и направляется на водообработку.Stripping condensate exits the bottom of the condensate stripper column and is sent to water treatment.
Пример.Example.
Ссылка приведена на фигуре.The link is provided in the figure.
Номера потоков, указанные в таблицах ниже, относятся к ссылочным номерам на фигуре.The thread numbers shown in the tables below refer to the reference numbers in the figure.
В табл. 1 показан случай удаления образовавшегося аммиака и аминов путем их конверсии в секции риформинга посредством добавления в эту установку 8,4% отогнанного пара. В табл. 2 показан случай удаления образовавшегося аммиака и аминов путем их конверсии в секции риформинга посредством добавления в эту установку 8% отогнанного пара.In table 1 shows the case of removing the resulting ammonia and amines by converting them into the reforming section by adding 8.4% distilled steam to this unit. In table Figure 2 shows the case of removing the resulting ammonia and amines by converting them into the reforming section by adding 8% distilled steam to this unit.
В обоих случаях в секции сдвига отмечаются одинаковые объемы накопления аммиака и аминов. Это накопление может быть уменьшено или полностью устранено путем направления всего отогнанного пара в секцию риформинга или в секцию продувки технологического конденсата.In both cases, similar amounts of ammonia and amine accumulation are observed in the shear section. This accumulation can be reduced or eliminated by directing all of the stripped steam to the reformer or process condensate purge section.
Таблица 1Table 1
Таблица 2table 2
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DKPA202000270 | 2020-03-03 | ||
| IN202011055200 | 2020-12-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA045792B1 true EA045792B1 (en) | 2023-12-27 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2707088C2 (en) | Method and system for producing methanol using partial oxidation | |
| CN110831893A (en) | Combined production of methanol and ammonia | |
| US11597691B2 (en) | Process for synthesising methanol | |
| US20230098920A1 (en) | Process for the production of synthesis gas | |
| US20150152019A1 (en) | Process for conversion of natural gas to hydrocarbon products and a plant for carrying out the process | |
| KR102662931B1 (en) | A new method for methanol synthesis | |
| WO1992015524A1 (en) | Method for manufacture of high purity carbon monoxide | |
| EA045792B1 (en) | METHOD FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS | |
| EA044269B1 (en) | METHOD FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS | |
| EP4114793B1 (en) | Process for the production of synthesis gas | |
| EA034497B1 (en) | Method for revamping a urea production complex | |
| CN117049475A (en) | Hydrogen production process and apparatus | |
| JP2023515192A (en) | Co-production of methanol, ammonia, and urea | |
| EA042839B1 (en) | AMMONIA PRODUCTION METHOD USING IMPROVED SHEAR PROCESS | |
| EA042659B1 (en) | METHANOL SYNTHESIS METHOD | |
| JPWO2021175784A5 (en) |