FR2671338A1 - Process for obtaining a gaseous nitrogen/hydrogen mixture for the synthesis of ammonia - Google Patents

Process for obtaining a gaseous nitrogen/hydrogen mixture for the synthesis of ammonia Download PDF

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Mikhail Khaimovich Sosna
July Kivovich Baichtok
Aleftina Leonidov Lobanovskaya
Marina Petrovna Shilkina
Vladimir Zalmanovic Mordkovich
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis

Abstract

L'invention concerne un procédé d'obtention d'un mélange gazeux azote-hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac. Selon l'invention, on effectue une conversion catalytique en deux phases d'hydrocarbures en présence de vapeur d'eau et d'un excès d'air comprimé, qui fournit un mélange azote-hydrogène contenant de l'oxyde de carbone et une conversion ultérieure, par la vapeur d'eau, de l'oxyde de carbone en anhydride carbonique et hydrogène; le procédé comporte, successivement, la séparation de l'anhydride carbonique, une méthanisation des restes d'oxyde de carbone, la séparation de l'azote excédentaire du mélange azote-hydrogène sous une pression voisine de celle du mélange de départ et, simultanément, la séparation de l'hydrogène sous une pression dont la valeur est située dans l'intervalle entre la pression sensiblement égale à celle du mélange azote-hydrogène de départ et la pression à laquelle s'effectue la synthèse de l'ammoniac, produit final. L'invention trouvera des applications dans les industries chimique et pétrochimique.The invention relates to a process for obtaining a nitrogen-hydrogen gas mixture for the synthesis of ammonia. According to the invention, a two-phase catalytic conversion of hydrocarbons is carried out in the presence of water vapor and an excess of compressed air, which provides a nitrogen-hydrogen mixture containing carbon monoxide and a conversion subsequent, by water vapor, from carbon monoxide to carbon dioxide and hydrogen; the process comprises, successively, the separation of carbon dioxide, methanization of the carbon monoxide residues, the separation of the excess nitrogen from the nitrogen-hydrogen mixture under a pressure close to that of the starting mixture and, simultaneously, the separation of hydrogen under a pressure the value of which is situated in the interval between the pressure substantially equal to that of the starting nitrogen-hydrogen mixture and the pressure at which the synthesis of ammonia, the final product, takes place. The invention will find applications in the chemical and petrochemical industries.

Description

i La présente invention concerne des procédés d'obtention de mélangesThe present invention relates to processes for obtaining mixtures

gazeux de départ pour la synthèse de l'ammoniac, et plus spécialement un procédé d'obtention d'un mélange gazeux azot-hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac L'invention trouvera des applications dans les industries chimique et pétro-chimique. A l'heure actuelle, on connaît une multitude de procédés d'obtention d'un mélange azote-hydrogène utilisables pour la synthèse de l'ammoniac Ainsi, selon le procédé décrit dans le US, A, 3441393, le mélange de départ, formé d'un mélange de vapeur d'eau et d'hydrocarbures, est chauffé par la chaleur cédée par des produits de combustion, une conversion primaire est effectuée au moyen de la vapeur, en présence d'un catalyseur, à des températures dont les limites inférieure et supérieure sont, respectivement, situées entre 400 et 5400 C et entre 750 et 8500 C, ces températures étant atteintes grâce à la chaleur cédée par les produits de combustion, la conversion primaire provoquant la réaction de 70 % des hydrocarbures de départ; on effectue ensuite une conversion secondaire, également catalytique, en admettant de l'air, la température des produits issus de la conversion secondaire étant comprise entre 920 et 10500 C; ensuite, on procède, à des températures moyennes et basses, à une conversion de l'oxyde de carbone conduisant à l'anhydrique carbonique, cette conversion étant efectuée catalytiquement à des températures comprises entre 450 et 1900 C, puis on effectue l'épuration du gaz converti de ses traces d'oxyde et de bioxyde de carbone, avec  The invention will find applications in the chemical and petrochemical industries. At present, a multitude of processes are known for obtaining a nitrogen-hydrogen mixture that can be used for the synthesis of ammonia. Thus, according to the process described in US Pat. No. 3,443,993, the starting mixture formed of a mixture of water vapor and hydrocarbons, is heated by the heat transferred by combustion products, a primary conversion is carried out by means of the steam, in the presence of a catalyst, at temperatures whose limits are lower and upper are respectively between 400 and 5400 C and between 750 and 8500 C, these temperatures being reached thanks to the heat ceded by the products of combustion, the primary conversion causing the reaction of 70% of the starting hydrocarbons; secondary conversion, also catalytic, is then carried out admitting air, the temperature of the products resulting from the secondary conversion being between 920 and 10500 C; then, at medium and low temperatures, a conversion of the carbon monoxide leading to the carbonic anhydride is carried out, this conversion being effected catalytically at temperatures of between 450 and 1900 ° C., and then the purification of the carbon monoxide is carried out. converted gas from its traces of oxide and carbon dioxide, with

formation de méthane.methane formation.

Le mélange azote-hydrogène résultant présente un rapport H 2 IN 2 qui est voisin du rapport  The resulting nitrogen-hydrogen mixture has an H 2 IN 2 ratio which is close to the ratio

stoechiométrique égal à 3.stoichiometric equal to 3.

La réalisation du procédé ci-dessus implique une consommation considérable d'hydrocarbures et d'énergie En outre, la conversion primaire est effectuée  The realization of the above process involves a considerable consumption of hydrocarbons and energy. In addition, the primary conversion is carried out

dans des conditions technologiques dures.  in harsh technological conditions.

Un procédé d'obtention d'un mélange azote-hydrogène est connu, pour la synthèse de l'ammoniac (US, A, 3442613), qui comporte un réchauffement du mélange vapeur-hydrocarbures par la chaleur cédée par les produits de combustion, une conversion primaire par la vapeur, effectuée en présence d'un catalyseur à une températeur dont les limites inférieure et supérieure varient, respectivement, entre 400 et 5400 C et entre 650 et 7500 C, cette conversion se déroulant grâce à l'apport de la chaleur fournie par les produits de combustion, la conversion primaire faisant entrer en réaction jusqu'à % des hydrocarbures de départ; une conversion secondaire effectuée en admettant une quantité d'air excédentaire, la température des produits issus de la conversion secondaire étant comprise entre 820 et 10500 C; une conversion de l'oxyde de carbone effectuée à de moyennes et basses températures, qui conduit à de l'anhydride carbonique, cette conversion étant effectuée en présence de catalyseurs à des températures s'échelonnant entre 450 et 1900 C; une épuration du gaz converti, le débarrassant de l'anydride carbonique; une épuration du gaz converti le débarrassant des traces d'oxyde de carbone et d'anhydride carbonique avec formation de méthane, le gaz converti présentant alors un rapport H 2/N 2 compris entre 2 et 2, 2, chiffre inférieur au rapport stoechiométrique requis pour la synthèse de l'ammoniac, et enfin une séparation à basse température du gaz converti afin d'en séparer l'azote excédentaire et  A process for obtaining a nitrogen-hydrogen mixture is known, for the synthesis of ammonia (US Pat. No. 3442613), which comprises a heating of the vapor-hydrocarbon mixture by the heat yielded by the products of combustion. primary conversion by steam, carried out in the presence of a catalyst at a temperature, the lower and upper limits of which vary respectively between 400 and 5400 C and between 650 and 7500 C, this conversion taking place thanks to the contribution of heat supplied by the combustion products, the primary conversion reacting up to% of the starting hydrocarbons; a secondary conversion carried out admitting an excess amount of air, the temperature of the products resulting from the secondary conversion being between 820 and 10500 C; a conversion of carbon monoxide carried out at medium and low temperatures, which leads to carbon dioxide, this conversion being carried out in the presence of catalysts at temperatures ranging between 450 and 1900 C; a purification of the converted gas, ridding it of carbonic anhydride; a purification of the converted gas removing traces of carbon monoxide and carbon dioxide with methane formation, the converted gas then having a ratio H 2 / N 2 of between 2 and 2, 2, less than the required stoichiometric ratio for the synthesis of ammonia, and finally a low temperature separation of the converted gas to separate excess nitrogen and

le méthane inerte.inert methane.

Les avantages du procédé ci-dessus décrit pour l'obtention d'un mélange azote-hydrogène, par rapport au procédé selon le US, A, 3441393, résident dans une réduction de 30 % de la consommation de gaz naturel utilisé pour le chauffage, une réalisation plus efficace, par rapport au procédé selon le US, A, 3441393, de la conversion primaire par la vapeur, ce qui permet de diminuer de 100 à 1500 C la température de régime par rapport à celle décrite dans le US, A, 3441393, l'obtention d'un mélange azote-hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac contenant une proportion inférieure de 80 % des gaz inertes comme Ar et CH 4, ce qui permet une réduction de 5 % de dépenses pour la compression du mélange azote-hydrogène à la pression à laquelle doit s'effectuer la synthèse ainsi qu'une réduction des investissements en matériel pour la synthèse de l'ammoniac. Toutefois, dans le procédé ci- dessus, il faut soumettre la totalité du gaz converti à une séparation afin d'obtenir une composition stoechiométrique requise pour la synthèse de l'ammoniac, d'o une dépense  The advantages of the process described above for obtaining a nitrogen-hydrogen mixture, compared to the process according to US Pat. No. 3,443,993, are a reduction of 30% in the consumption of natural gas used for heating. a more efficient embodiment, compared with the method according to US, A, 3441393, of the primary conversion by the steam, which makes it possible to reduce the operating temperature from 100 to 1500 ° with respect to that described in US Pat. 3441393, obtaining a nitrogen-hydrogen mixture for the synthesis of ammonia containing a proportion of less than 80% of the inert gases such as Ar and CH 4, which allows a reduction of 5% of expenses for the compression of the mixture nitrogen-hydrogen at the pressure to be synthesized and a reduction in investment in equipment for the synthesis of ammonia. However, in the above process, all of the converted gas must be subjected to separation in order to obtain a stoichiometric composition required for the synthesis of ammonia, hence an expense.

considérable d'énergie.considerable energy.

On connaît un procédé de synthèse de l'ammoniac selon le US, A, 4298588, qui comporte un réchauffement du mélange vapeur-hydrocarbures par la chaleur cédée par les produits de combustion, une conversion primaire par la vapeur, effectuée sous une pression pouvant atteindre 40 bars en présence d'un catalyseur, à une température dont  A process for the synthesis of ammonia according to US Pat. No. 4,289,888 is known, which comprises a heating of the vapor-hydrocarbon mixture by the heat transferred by the combustion products, a primary conversion by steam carried out under a pressure that can reach 40 bars in the presence of a catalyst, at a temperature

les limites inférieure et supérieure sont, respecti-  the lower and upper limits are, respectively,

vement, comprises entre 400 et 5400 C et entre 650 et 7500 C, cette conversion étant effectuée grâce à la chaleur cédée par les produits de combustion, la conversion primaire provoquant la réaction des hydrocarbures de départ jusqu'à 50 %; une conversion secondaire effectuée avec admission d'une quantité d'air excédentaire, la température des produits issus de cette conversion secondaire étant comprise entre 920 et 10500 C; une conversion à de moyennes et basses températures de l'oxyde de carbone, conduisant à l'anhydride carbonique, cette conversion étant effectuée en présence de catalyseurs, à des températures s'échelonnant entre 460 et 1900 C; une épuration du gaz converti pour le débarrasser des traces d'oxyde de carbone et d'anhydride carbonique avec formation de méthane; une compression du mélange azote-hydrogène présentant un rapport H 2/N 2 compris entre 2 et 2,2, jusqu'à une pression de 80 bars, et ensuite l'azote excédentaire resté après condensation de l'ammoniac est éliminé à basse température et sous une pression de 0,5 bar. L'avantage du procédé décrit par rapport à celui selon le US, A, 3442613 réside dans la réduction du volume du mélange à séparer à une basse température, donc dans une réduction de la dépense d'énergie en raison d'une moindre récupération des veines froide et chaude du mélange à séparer Toutefois, la mise en oeuvre de ce procédé implique une dépense considérable d'énergie pour la compression de la totalité du mélange azote-hydrogène de départ, ce qui limite à 80 bars la pression à laquelle s'effectue la synthèse; en outre, des pertes d'énergie sont provoquées par la circulation du mélange réactionnel au cours de la synthèse Le procédé ci-dessus permet de diminuer les températures de la conversion grâce à l'admission d'une quantité d'air excédentaire par rapport à la proportion stoechiométrique, et de réduire la  This conversion is effected by the heat transferred by the combustion products, the primary conversion causing the reaction of the starting hydrocarbons up to 50%; a secondary conversion carried out with admission of an excess amount of air, the temperature of the products resulting from this secondary conversion being between 920 and 10500 C; a conversion at medium and low temperatures of carbon monoxide, leading to carbon dioxide, this conversion being carried out in the presence of catalysts, at temperatures ranging between 460 and 1900 C; purifying the converted gas to remove traces of carbon monoxide and carbon dioxide with methane formation; a compression of the nitrogen-hydrogen mixture having an H 2 / N 2 ratio of between 2 and 2.2, up to a pressure of 80 bars, and then the excess nitrogen remaining after condensation of the ammonia is removed at a low temperature and under a pressure of 0.5 bar. The advantage of the method described with respect to that according to US Pat. No. 3,442,613 lies in the reduction of the volume of the mixture to be separated at a low temperature, thus in a reduction of the energy expenditure due to a lower recovery of Cold and hot veins of the mixture to be separated However, the implementation of this method involves a considerable expenditure of energy for the compression of all the nitrogen-hydrogen starting mixture, which limits to 80 bar the pressure at which performs the synthesis; in addition, energy losses are caused by the circulation of the reaction mixture during the synthesis. The above method makes it possible to reduce the conversion temperatures by admitting an excess amount of air with respect to the stoichiometric proportion, and reduce the

consommation d'énergie pour la synthèse de l'ammoniac.  energy consumption for the synthesis of ammonia.

On connaît par ailleurs un procédé d'obtention d'un mélange gazeux contenant de l'hydrogène selon le EP, A, 106076, qui comporte un mélange des hydrocarbures de départ avec de la vapeur, la division de la veine conjointe en deux parties, dont l'une est soumise à une conversion primaire par la vapeur en présence de catalyseurs puis est amenée à une conversion catalytique secondaire par de la vapeur et de l'air o l'on admet également la seconde partie de la veine initiale vapeurhydrocarbures La conversion secondaire fournit un gaz converti (mélange azote-hydrogène) ayant, à la sortie, une température de 920 à 10500 C, la chaleur de ce produit étant ultérieurement utilisée pour le chauffage indirect de la veine conjointe du mélange d'hydrocarbures de départ au stade de la conversion par la vapeur Le procédé comporte également une conversion, à de moyennes et basses températures, de l'oxyde de carbone contenu dans le mélange azote-hydrogène obtenu, conversion qui conduit à de l'anhydride carbonique et qui s'effectue en présence d'un catalyseur à une température comprise entre 450 et 1900 C; une épuration du gaz converti qui le débarrasse des traces d'oxyde de carbone et d'anhydride carbonique avec formation de méthane; une séparation du gaz converti à basse température ( 1900 C), qui fournit un mélange azote-hydrogène d'une composition stoechiométrique et une fraction d'azote ayant une pression de 0,5 atm et qui est à rejeter; ainsi qu'une compression du mélange azote-hydrogène et la synthèse de l'ammoniac Pour réchauffer l'air utilisé à des fins technologiques, on met la chaleur des fumées sortant de la turbine à gaz utilisée comme actionneur du compresseur  There is also known a process for obtaining a gaseous mixture containing hydrogen according to EP, A, 106076, which comprises a mixture of the starting hydrocarbons with steam, the division of the two-part joint vein, one of which is subjected to a primary conversion by the steam in the presence of catalysts and is then brought to a secondary catalytic conversion by steam and air where the second part of the initial vein is also allowed. Hydrocarbons The conversion secondary supply a converted gas (nitrogen-hydrogen mixture) having, at the exit, a temperature of 920 to 10500 C, the heat of this product being subsequently used for the indirect heating of the joint vein of the starting hydrocarbon mixture at the stage The process also involves conversion at medium and low temperatures of the carbon monoxide contained in the resulting nitrogen-hydrogen mixture, conversion of which leads to carbon dioxide and which is carried out in the presence of a catalyst at a temperature between 450 and 1900 C; a purification of the converted gas which removes traces of carbon monoxide and carbon dioxide with formation of methane; a separation of the converted low temperature gas (1900 C), which provides a nitrogen-hydrogen mixture of a stoichiometric composition and a nitrogen fraction having a pressure of 0.5 atm and which is to be rejected; as well as a compression of the nitrogen-hydrogen mixture and the synthesis of ammonia To heat the air used for technological purposes, we put the heat of the fumes coming out of the gas turbine used as actuator of the compressor

de cet air à contribution.from this air to contribution.

Le procédé ci-dessus implique une dépense considérable d'énergie au stade de la séparation à basse température lors de l'obtention du mélange  The above process involves a considerable expenditure of energy at the stage of the separation at low temperature when obtaining the mixture

azote-hydrogène ayant une composition stoechiométrique.  nitrogen-hydrogen having a stoichiometric composition.

La dépense d'énergie se chiffre à 0,77 GJ par tonne de NH 3. L'invention a pour but, en modifiant les conditions au stade de séparation de l'azote excédentaire et du mélange azote-hydrogène, de fournir un procédé d'obtention d'un mélange gazeux azote-hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac, permettant de réduire la dépense  The energy expenditure amounts to 0.77 GJ per tonne of NH 3. The purpose of the invention is to provide, by modifying the conditions at the stage of separation of the excess nitrogen and of the nitrogen-hydrogen mixture, to provide a process of obtaining a gaseous nitrogen-hydrogen mixture for the synthesis of ammonia, making it possible to reduce the expense

d'énergie nécessaire à la réalisation de ce procédé.  of energy necessary for carrying out this process.

Le problème ainsi posé est résolu avec un procédé d'obtention d'un mélange gazeux azote-hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac, qui comporte une conversion catalytique d'hydrocarbures en deux phases, effectuée en présence de vapeur d'eau et d'un excès d'air comprimé, cette conversion fournissant un mélange azote-hydrogène; une conversion ultérieure, par la vapeur, de l'oxyde de carbone contenu dans le mélange obtenu, en anhydride carbonique et hydrogène, puis séparation de l'anhydride carbonique; une méthanisation des restes d'oxyde de carbone et une séparation subséquente de l'azote excédentaire et du mélange gazeux azote-hydrogène obtenu, procédé dans lequel, selon l'invention, la séparation de l'azote excédentaire et du malange azote-hydrogène est effectuée sous une pression voisine de celle du mélange azote- hydrogène de départ et en outre on en récupère de l'hydrogène sous une pression dont la valeur est comprise entre la pression sensiblement égale à celle du mélange azote-hydrogène de départ et la pression à laquelle s'effectue la synthèse  The problem thus posed is solved with a process for obtaining a nitrogen-hydrogen gas mixture for the synthesis of ammonia, which comprises a catalytic conversion of hydrocarbons in two phases, carried out in the presence of steam and water. an excess of compressed air, this conversion providing a nitrogen-hydrogen mixture; a subsequent conversion, by steam, of the carbon monoxide contained in the mixture obtained, into carbon dioxide and hydrogen, and then separation of the carbon dioxide; a methanization of the carbon monoxide residues and a subsequent separation of the excess nitrogen and the nitrogen-hydrogen gas mixture obtained, in which, according to the invention, the separation of the excess nitrogen and the nitrogen-hydrogen malange is carried out under a pressure close to that of the starting nitrogen-hydrogen mixture and furthermore hydrogen is recovered under a pressure whose value is between the pressure substantially equal to that of the starting nitrogen-hydrogen mixture and the pressure at which is the synthesis

de l'ammoniac.ammonia.

La réduction totale de la dépense d'énergie par rapport au procédé connu (EP, A, 106076), se chiffre à  The total reduction in energy expenditure compared to the known process (EP, A, 106076) amounts to

0,82 GJ par tonne de NH 3 environ.0.82 GJ per tonne of NH 3 approximately.

Conformément à l'invention, on a intérêt à effectuer la récupération de l'hydrogène du mélange azote-hydrogène à l'aide de composés intermétalliques, ce qui s'explique par la présence, dans le schéma technologique, d'une chaleur libre à faible potentiel ( 60 à 800 C) qui suffit à la récupération de la plus grande  According to the invention, it is advantageous to perform the recovery of hydrogen from the nitrogen-hydrogen mixture using intermetallic compounds, which is explained by the presence, in the technological scheme, of a free heat to low potential (60 to 800 C) which is sufficient for the recovery of the largest

quantité possible d'hydrogène.possible amount of hydrogen.

Etant donné que le schéma technologique prévoit la présence de vapeur d'eau sous une pression égale ou supérieure à celle du mélange azotehydrogène de départ, il est avantageux, selon l'invention, d'effectuer la récupération de l'hydrogène de son mélange  Since the technological scheme provides for the presence of water vapor under a pressure equal to or greater than that of the starting nitrogen-hydrogen mixture, it is advantageous, according to the invention, to carry out the recovery of hydrogen from its mixture.

azote-hydrogène à l'aide d'éléments de diffusion.  nitrogen-hydrogen using diffusion elements.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la  Other features and advantages of the invention will be better understood when reading the

description détaillée qui va suivre d'un procédé  detailed description which will follow of a process

d'obtention d'un mélange gazeux azote-hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac ainsi que d'exemples détaillés non  obtaining a nitrogen-hydrogen gas mixture for the synthesis of ammonia, as well as detailed non-ammonia

limitatifs de sa réalisation.limiting its realization.

Le procédé selon l'invention pour l'obtention d'un mélange gazeux azotehydrogène pour la synthèse de l'ammoniac repose sur la séparation de l'azote excédentaire et du mélange azote-hydrogène, séparation effectuée sous une pression comprise entre 5 et 50 bars, et une récupération supplémentaire de l'hydrogène en opérant sous une pression voisine ou supérieure à celle  The process according to the invention for obtaining a nitrogen-hydrogen gas mixture for the synthesis of ammonia is based on the separation of the excess nitrogen and the nitrogen-hydrogen mixture, separation carried out under a pressure of between 5 and 50 bar. , and additional recovery of hydrogen operating under a pressure close to or greater than that

du mélange azote-hydrogène de départ.  starting nitrogen-hydrogen mixture.

Le procédé selon l'invention prévoit d'utiliser, comme produits de départ, des hydrocarbures bruts tels que le méthane, l'éthane, le propane et leurs mélanges, des hydrocarbures supérieurs qui sont, dans les  The process according to the invention provides for the use, as raw materials, of crude hydrocarbons such as methane, ethane, propane and their mixtures, higher hydrocarbons which are, in the

conditions normales, à l'état gazeux ou liquide.  normal conditions, in the gaseous or liquid state.

Selon l'invention, les hydrocarbures de départ cités ci-dessus, de préférence comprimés sous une pression comprise entre 10 et 100 bars, sont mélangés à de la vapeur d'eau à une proportion assurant un rapport  According to the invention, the starting hydrocarbons mentioned above, preferably compressed under a pressure of between 10 and 100 bar, are mixed with water vapor in a ratio ratio ratio

égal à 2,52.equal to 2.52.

Le mélange vapeur-gaz qui en résulte est chauffé, après mélange, à une température de 4500 C puis est soumis à une conversion catalytique primaire par de la vapeur, en augmentant la température du mélange réactionnel entre 621 et 7490 C. La conversion par de la vapeur s'effectue, dans ce cas, comme une réaction endothermique en présence notamment d'un catalyseur de nickel Le mélange réactionnel gazeux, a une température comprise entre 621 et 7490 C, subit une conversion catalytique secondaire par de la vapeur, effectuée en présence d'air porté à une température ne dépassant pas 9000 C. A l'issue de la conversion catalytique secondaire par la vapeur et l'air, un mélange azote-hydrogène est obtenu dont la température est comprise entre 980 et 10100 C, lequel est recyclé au stade de conversion primaire o il est refroidi à une température de 520 à 8000 C, en cédant sa chaleur à la conversion endothermique du méthane par la vapeur,  The resulting steam-gas mixture is heated, after mixing, to a temperature of 4500 C and then subjected to a primary catalytic conversion by steam, increasing the temperature of the reaction mixture to 621-790 ° C. the steam is carried out, in this case, as an endothermic reaction in the presence, in particular, of a nickel catalyst. The gaseous reaction mixture, at a temperature of between 621 and 7490 ° C., undergoes a secondary catalytic conversion by steam carried out in presence of air brought to a temperature not exceeding 9000 C. At the end of the secondary catalytic conversion by steam and air, a nitrogen-hydrogen mixture is obtained whose temperature is between 980 and 10100 C, which is recycled at the primary conversion stage where it is cooled to a temperature of 520 to 8000 C, giving up its heat to the endothermic conversion of methane by steam,

conversion qui se déroule à ce stade.  conversion taking place at this stage.

Le mélange azote-hydrogène qui en résulte est refroidi à 3600 C et l'oxyde de carbone qu'il contient est soumis à une conversion par de la vapeur, qui fournit de  The resulting nitrogen-hydrogen mixture is cooled to 3600 C and the carbon monoxide it contains is subjected to conversion by steam, which provides

l'anhydride carbonique et de l'hydrogène.  carbon dioxide and hydrogen.

L'anhydride carbonique ainsi formé est déparé du mélange azote-hydrogène par n'importe lequel des procédés connus, notamment à l'aide d'absorbants L'oxyde de carbone résiduel ( 0,5 %) subit une méthanisation à une température de 200 à 4000 C. En procédant de la sorte, on arrive à épurer le mélange azote-hydrogène de l'anhydride carbonique et de l'oxyde de carbone jusqu'à ce que leur taux dans le  The carbon dioxide thus formed is separated from the nitrogen-hydrogen mixture by any of the known processes, in particular using absorbents. The residual carbon monoxide (0.5%) undergoes anaerobic digestion at a temperature of 200.degree. to 4000 C. In doing so, we can purify the nitrogen-hydrogen mixture of carbon dioxide and carbon monoxide until their rate in the

mélange ne dépasse pas 50 ppm.mixture does not exceed 50 ppm.

Pour obtenir, à partir de ce produit, un mélange azote-hydrogène utilisable pour la synthèse de l'ammoniac, l'azote excédentaire est éliminé de ce produit, qui est sous une pression de 5 à 90 bars; en outre, conformément à l'invention, de l'hydrogène est également récupéré à des pressions s'échelonnant de 5 à  To obtain, from this product, a nitrogen-hydrogen mixture that can be used for the synthesis of ammonia, the excess nitrogen is removed from this product, which is under a pressure of 5 to 90 bar; in addition, according to the invention, hydrogen is also recovered at pressures ranging from 5 to

500 bars.500 bars.

Selon l'invention, la récupération de l'hydrogène est effectuée soit à l'aide de composés intermétalliques, notamment La Ni 5, Fe Ti, Fe Ti Mn, soit par diffusion à travers des membranes métalliques, notamment à travers des membranes contenant du palladium Le mélange appauvri qui reste après récupération de l'hydrogène (en une quantité allant jusqu'à 92 % en poids) est divisé en deux veines dont l'une est évacuée du cycle technologique (avec utilisation ultérieure de son énergie) et dont l'autre, à teneur réduite en azote, est mélangée à l'hydrogène préalablement récupéré pour obtenir un mélange gazeux azote hydrogène utilisable pour la synthèse de l'ammoniac La division du mélange azotehydrogène en deux veines peut s'effectuer avant séparation de l'hydrogène excédentaire On récupère alors, de l'une des veines, de l'hydrogène, et on le mélange avec l'autre veine en obtenant un mélange gazeux azote-hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac alors que la veine à l'azote excédentaire restée après récupération de l'hydrogène est évacuée du cycle technologique avec  According to the invention, the recovery of hydrogen is carried out either with the aid of intermetallic compounds, in particular Ni 5, Fe Ti, Fe Ti Mn, or by diffusion through metal membranes, in particular through membranes containing palladium The depleted mixture which remains after recovery of hydrogen (in an amount up to 92% by weight) is divided into two veins, one of which is removed from the technological cycle (with subsequent use of its energy) and whose other, reduced nitrogen content, is mixed with the previously recovered hydrogen to obtain a gaseous nitrogen gas hydrogen used for the synthesis of ammonia The division of the nitrogen-hydrogen mixture into two veins can be carried out before separation of hydrogen excess is then recovered from one of the veins, hydrogen, and mixed with the other vein obtaining a gas mixture nitrogen-hydrogen for the synthesis of ammonia a when the excess nitrogen vein remaining after recovery of hydrogen is removed from the technological cycle with

utilisation ultérieure de son énergie.  subsequent use of its energy.

Une variante de réalisation du procédé consiste à diviser le mélange azote-hydrogène à une température ne dépassant pas moins 1700 C, en deux veines, après récupération de l'hydrogène Avec cette façon de procéder, la veine qui est mélangée à l'hydrogène préalablement récupéré pour former le mélange gazeux azote-hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac est évacuée sous une pression voisine de celle du mélange azote-hydrogène de départ alors que la seconde veine est  An alternative embodiment of the process consists in dividing the nitrogen-hydrogen mixture at a temperature of not less than 1700 C, in two veins, after recovery of the hydrogen With this method, the vein which is mixed with the hydrogen beforehand recovered to form the gaseous mixture nitrogen-hydrogen for the synthesis of the ammonia is evacuated under a pressure close to that of the starting nitrogen-hydrogen mixture while the second vein is

évacuée à une pression réduite.evacuated at a reduced pressure.

La particularité de la récupération de l'hydrogène à l'aide de composés intermétalliques ou de membranes métalliques de diffusion offre la possibilité d'une compression simultanée jusqu'à une pression à laquelle s'effectue la synthèse, ce qui assure une  The particularity of the recovery of hydrogen using intermetallic compounds or diffusion metal membranes offers the possibility of simultaneous compression up to a pressure at which the synthesis takes place, which ensures

économie d'énergie mécanique de compression.  mechanical energy saving compression.

Le choix de la variante de séparation de l'azote excédentaire avec récupération supplémentaire de l'hydrogène en présence de composés intermétalliques est déterminé par le bilan de la chaleur excédentaire à faible potentiel à un niveau de température compris entre et 1300 C, chaleur disponible dans le schéma technologique, ou par le bilan général des veines de véhicules d'énergie tels que la vapeur d'eau sous une pression de 5 à 100 bars. L'invention sera mieux comprise à l'aide des  The choice of the excess nitrogen separation variant with additional recovery of hydrogen in the presence of intermetallic compounds is determined by the balance of excess heat at low potential at a temperature level of between 1300 C and 1300 C, heat available in the technological scheme, or by the general balance of veins of energy vehicles such as steam under a pressure of 5 to 100 bar. The invention will be better understood by means of

exemples non limitatifs de réalisation qui vont suivrent.  non-limiting examples of embodiments that will follow.

EXEMPLE 1EXAMPLE 1

Un gaz naturel hydrocarboné ayant la composition suivante, o les parties s'entendent en volume: 82,2 % de CH 4; 4,47 % de C 2 H 6; 1,36 % de C 3 H 8; 0,49 % de C H; 0,29 % de C H 6,98 % de N 2; 0,03 % de  A hydrocarbon natural gas having the following composition, where the parts are by volume: 82.2% of CH 4; 4.47% C 2 H 6; 1.36% C 3 H 8; 0.49% C H; 0.29% of C H 6.98% of N 2; 0.03% of

410 512 '2410 512 '2

Ar; 0,03 % de C 02; 4,2 % de H 2, est mélangé sous une pression de 4,3 M Pa, à de la vapeur d'eau à une proportion vapeur: carbone égale à 2, 52:1, puis il est chauffé à 4500 C puis est porté au stade de conversion primaire par de la vapeur, qui fournit un mélange réactionnel à une température de 7270 C et ayant un taux  Ar; 0.03% C 02; 4.2% of H 2, is mixed under a pressure of 4.3 M Pa, with steam at a vapor: carbon ratio equal to 2, 52: 1, then it is heated to 4500 C and then is brought to the primary conversion stage by steam, which provides a reaction mixture at a temperature of 7270 C and having a

de CH 4 dans le gaz converti sec égal à 28,08 % en volume.  of CH 4 in the converted dry gas equal to 28.08% by volume.

Le gaz converti issu du stade de conversion primaire par la vapeur est amené au stade de conversion secondaire par la vapeur et l'air On y admet également un mélange vapeur-air porté à 8000 C, le rapport H 0/air étant égal à 0,1. La température du mélange azote- hydrogène à la sortie du stade de conversion secondaire par la vapeur et l'air est de 10100 C; le taux de méthane est de 0,33 % en  The converted gas resulting from the primary conversion stage by the steam is brought to the secondary conversion stage by steam and air. A vapor-air mixture is also allowed at 8000 C, the H 0 / air ratio being equal to 0 1. The temperature of the nitrogen-hydrogen mixture at the exit of the secondary conversion stage by steam and air is 10100 C; the methane level is 0.33% in

volume et le rapport H 2 +CO/N est égal à 1,85 %.  volume and the ratio H 2 + CO / N is equal to 1.85%.

A l'issue de la conversion secondaire, le mélange azote-hydrogène est retourné au stade de la conversion primaire o il est refroidi à 5800 C, cédant sa chaleur à la conversion endothermique du méthane par la  At the end of the secondary conversion, the nitrogen-hydrogen mixture is returned to the primary conversion stage where it is cooled to 5800 C, yielding its heat to the endothermic conversion of methane by the

vapeur, qui se déroule à ce stade.  steam, which takes place at this stage.

il Le mélange azote-hydrogène obtenu est refroidi à 3600 C puis est amené à la conversion de l'oxyde de carbone par la vapeur en vue d'obtenir de l'anhydride carbonique en une quantité de 16,88 % en volume et de l'hydrogène en une quantité de 53,02 % en volume. L'anhydride carbonique et l'oxyde de carbone sont extraits du mélange azote- hydrogène jusqu'à ce que  The nitrogen-hydrogen mixture obtained is cooled to 3600 ° C. and is then converted to carbon monoxide by steam in order to obtain carbon dioxide in an amount of 16.88% by volume. hydrogen in an amount of 53.02% by volume. Carbon dioxide and carbon monoxide are extracted from the nitrogen-hydrogen mixture until

leur taux résiduel dans le mélange ne dépasse pas 5 ppm.  their residual rate in the mixture does not exceed 5 ppm.

A partir du mélange azote-hydrogène épuré ayant la composition en volume qui suit: 62,95 % de H 2; 35 '9 % de N 2, 0,42 % de Ar; 3,04 % de CH 4 sous une pression de 2,99 M Pa, on sépare de l'hydrogène en une quantité de 85 % en volume en présence d'un composé intermétallique, La Ni 5 La séparation de l'hydrogène est effectuée sous  From the purified nitrogen-hydrogen mixture having the following volume composition: 62.95% H 2; 35% N 2, 0.42% Ar; 3.04% of CH 4 under a pressure of 2.99 M Pa, 85% by volume of hydrogen are separated in the presence of an intermetallic compound, La Ni 5 The separation of hydrogen is carried out under

une pression de 2,95 M Pa.a pressure of 2.95 M Pa.

Le mélange enrichi en azote, resté après la séparation de l'hydrogène, est divisé en deux veines à un rapport de 0,58:0,42, dont la première est mélangée à l'hydrogène séparé pour obtenir le mélange gazeux azote-hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac ayant la composition suivante, en volume: 74,22 % de H 2; 24,72 % de N 2, 0,29 % de Ar; 0,7 % de CH avec un rapport stoechiométrique entre l'hydrogène et l'azote égale à 3:1 La seconde veine, avec de l'azote excédentaire, ayant la composition suivante, en volume: 76,55 % de N 2 ,31 % de H 2, 0,91 % de Ar; 2,23 % de CH 4, sous une pression de 2,87 M Pa, est évacuée du schéma technologique  The nitrogen-enriched mixture, remaining after separation of the hydrogen, is divided into two veins at a ratio of 0.58: 0.42, the first of which is mixed with the separated hydrogen to obtain the nitrogen-hydrogen gas mixture for the synthesis of ammonia having the following composition, by volume: 74.22% H 2; 24.72% N 2, 0.29% Ar; 0.7% of CH with a stoichiometric ratio between hydrogen and nitrogen equal to 3: 1 The second vein, with excess nitrogen, having the following composition, by volume: 76.55% of N 2, 31% H 2, 0.91% Ar; 2.23% of CH 4 under a pressure of 2.87 M Pa is removed from the technological scheme

en utilisant son énergie.using his energy.

EXEMPLE 2EXAMPLE 2

Un gaz naturel hydrocarboné de la composition suivante en volume: 82,11 % de CH 4; 4,47 % de C 2 H 6; 3 8;;,48 % de C H; 0,25 % de C H; 0,03 % 1, 3 %e CH 3 0,48 % de C 5 12 de CO 2; 4,20 % de H 2; 7, 07 % de N 2; 0,03 % de Ar, sous une pression de 4,3 M Pa, est mélangé à de la vapeur d'eau au rapport vapeur/carbone égal à 2,52:1, puis est chauffé à 4500 C et est porté au stade de conversion primaire par la vapeur, qui fournit un mélange réactionnel à une température de 729,10 C Le taux de CH 4 dans le gaz converti sec est de 27,80 % en volume le gaz converti issu du stade de conversion primaire par la vapeur est porté au stade de conversion secondaire par de la vapeur et de l'air On y admet également un mélange vapeur-air porté à une température de 7000 C, le rappport H 20/air  A hydrocarbon natural gas of the following composition by volume: 82.11% of CH 4; 4.47% C 2 H 6; 38%, 48% C H; 0.25% C H; 0.03% 1, 3% e CH 3 0.48% C 5 12 CO 2; 4.20% H 2; 7.07% N 2; 0.03% of Ar, under a pressure of 4.3 M Pa, is mixed with steam at the steam / carbon ratio equal to 2.52: 1, then is heated to 4500 C and is brought to the stage primary conversion by steam, which provides a reaction mixture at a temperature of 729.10 C The rate of CH 4 in the converted dry gas is 27.80% by volume the converted gas from the primary conversion stage by the steam is brought to the secondary conversion stage by steam and air It is also allowed a vapor-air mixture heated to a temperature of 7000 C, the ratio H 20 / air

étant égal à 0,1.being equal to 0.1.

La température du mélange azote hydrogène à la sortie de la conversion secondaire par la vapeur et l'air est de 10100 C, le taux de méthane est de 0,31 % en volume,  The temperature of the hydrogen nitrogen mixture at the outlet of the secondary conversion by steam and air is 10100 C, the methane level is 0.31% by volume,

le rapport H 2 +CO/N 2 est de 1,77.the ratio H 2 + CO / N 2 is 1.77.

A l'issue du stade de conversion secondaire, le mélange azote-hydrogène est porté au stade de conversion primaire o il est refroidi jusqu'à une température de 5800 C, cédant sa chaleur à la conversion endothermique du  At the end of the secondary conversion stage, the nitrogen-hydrogen mixture is brought to the primary conversion stage where it is cooled to a temperature of 5800 C, giving up its heat to the endothermic conversion of the

méthane par la vapeur, laquelle se déroule à ce stade.  methane by steam, which takes place at this stage.

Le mélange azote-hydrogène obtenu est refroidi à 3600 C et est amené à la conversion de l'oxyde de carbone par la vapeur en vue de l'obtention de l'anhydride carbonique en une quantité de 16,8 % en volume  The nitrogen-hydrogen mixture obtained is cooled to 3600 ° C. and is converted to carbon monoxide by steam in order to obtain carbon dioxide in an amount of 16.8% by volume.

et d'hydrogène en une quantité de 52,29 % en volume.  and hydrogen in an amount of 52.29% by volume.

Du mélange azote-hydrogène, on sépare de l'anhydride carbonique et de l'oxyde de carbone jusqu'à ce que leur taux résiduel dans le mélange ne soit pas  From the nitrogen-hydrogen mixture, carbon dioxide and carbon monoxide are separated until their residual rate in the mixture is not

supérieur à 5 ppm.greater than 5 ppm.

Le mélange azote-hydrogène épuré ayant la composition suivante, en volume: 62,02 % de H 2; 36,55 % de N 2, 0,44 % de Ar; 0,99 % de CH 4, à une pression de 2,99 M Pa, est divisé en deux veines à un rapport égal à 0,55:0,45 De la seconde veine, on sépare, en présence de Fe Ti, de l'hydrogène sous une pression de 12,00 M Pa en une quantité de 85 % en volume, lequel est mélangé à la première veine séparée du mélange azote-hydrogène, pour obtenir un mélange gazeux azote-hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac ayant la composition suivante, en volume: 75,5 % de H 2; 24,55 % de N 2, 0,29 % de Ar; 0,66 % de CH 4 avec un rapport stoechiométrique entre l'hydrogène et l'azote égal à 3:1 La veine restée après séparation de l'hydrogène, contenant de l'azote excédentaire et présentant la composition suivante, en volume: 77,3 % de N 2; 19,68 % de H 2, 0,92 % de Ar; 2,10 % de CH 4 sous une pression de 2, 81 M Pa, est évacuée du schéma  The purified nitrogen-hydrogen mixture having the following composition, by volume: 62.02% H 2; 36.55% N 2, 0.44% Ar; 0.99% of CH 4, at a pressure of 2.99 M Pa, is divided into two veins at a ratio equal to 0.55: 0.45 From the second vein, in the presence of Fe Ti, hydrogen at a pressure of 12.00 M Pa in an amount of 85% by volume, which is mixed with the first vein separated from the nitrogen-hydrogen mixture, to obtain a gaseous nitrogen-hydrogen mixture for the synthesis of ammonia having the following composition, by volume: 75.5% H 2; 24.55% N 2, 0.29% Ar; 0.66% of CH 4 with a stoichiometric ratio of hydrogen to nitrogen equal to 3: 1 The vein remaining after separation of hydrogen, containing excess nitrogen and having the following composition, by volume: 3% of N 2; 19.68% H 2, 0.92% Ar; 2.10% of CH 4 under a pressure of 2.81 M Pa, is removed from the diagram

technologique, avec récupération de son énergie.  technological, with recovery of its energy.

EXEMPLE 3EXAMPLE 3

Un gaz naturel hydrocarboné ayant la composition suivante, en volume: 82, 36 % de CH 4; 4,49 % de C H; 1,37 % de C 3 H 8; 0,49 % de C H; 0,24 % de  A hydrocarbonaceous natural gas having the following composition, by volume: 82.36% of CH 4; 4.49% C H; 1.37% C 3 H 8; 0.49% C H; 0.24% of

26 841026 8410

C 5 H 12; 4,2 % de H 2; 6,80 % de N 2; 0,03 % de Ar; 0,03 % de C 02, sous une pression de 4,3 M Pa, est mélangé à de la vapeur d'eau au rapport vapeur:carbone égal à 2,52:1, puis est chauffé à 4500 C et est porté au stade de la conversion primaire par la vapeur, qui fournit un mélange réactionnel à une température de 748,70 C Le taux de CH 4 dans le gaz converti sec est de 25,04 % en volume Le gaz converti à la sortie du stade de conversion primaire par la vapeur est porté au stade de conversion secondaire par la vapeur et l'air Un mélange vapeur-air est également admis, qui est porté à une température de 8000 C, son  C 5 H 12; 4.2% H 2; 6.80% of N 2; 0.03% of Ar; 0.03% of C 02, under a pressure of 4.3 M Pa, is mixed with steam at a steam: carbon ratio of 2.52: 1, then is heated to 4500 C and is heated to stage of the primary steam conversion, which provides a reaction mixture at a temperature of 748.70 C The CH 4 content in the dry converted gas is 25.04% by volume The converted gas at the end of the conversion stage primary steam is carried to the secondary conversion stage by steam and air A vapor-air mixture is also admitted, which is heated to a temperature of 8000 C, its

rapport H 20/air étant de 0,1.ratio H 20 / air being 0.1.

La température du mélange azote-hydrogène à la sortie de la conversion secondaire par la vapeur et l'air et de 10100 C, le taux de méthane étant de 0,38 % en  The temperature of the nitrogen-hydrogen mixture at the outlet of the secondary conversion by the vapor and the air and of 10100 C, the rate of methane being of 0.38% in

volume.volume.

A l'issue du stade de conversion secondaire, le mélange azote-hydrogène est porté au stade de conversion primaire o il est refroidi à 5200 C, en cédant sa chaleur à la conversion endothermique du méthane par la vapeur, qui se déroule à ce stade. Le mélange azote-hydrogène obtenu est refroidi à 3600 C est envoyé à la conversion, par la vapeur de l'oxyde de carbone, en vue d'obtenir de l'anhydride carbonique en une quantité de 16,99 % en volume et de  At the end of the secondary conversion stage, the nitrogen-hydrogen mixture is brought to the primary conversion stage where it is cooled to 5200 C, yielding its heat to the endothermic conversion of methane by steam, which takes place at this stage . The nitrogen-hydrogen mixture obtained is cooled to 3600 C. It is sent to the conversion, by the steam of the carbon monoxide, in order to obtain carbon dioxide in a quantity of 16.99% by volume and of

l'hydrogène en une quantité de 54,39 % en volume.  hydrogen in an amount of 54.39% by volume.

On sépare, du mélange azote-hydrogène, l'anhydride carbonique et l'oxyde de crbone jusqu'à ce que leur taux résiduel dans le mélange ne dépasse pas 5 ppm. A partir du mélange azote-hydrogène épuré ayant la composition suivante, en volume: 64,67 % de H 2; 33,79 % de N 2 9 0, 40 % de Ar; 1,17 % de CH 04 sous une pression de 2,99 M Pa, on sépare, à l'aide de membranes de diffusion contenant du palladium et en présence de vapeur d'eau sous une pression de 30 M Pa, de l'hydrogène en une quantité de 90 % en volume, cet hydrogène s'associant à la vapeur La vapeur est condensée, la chaleur de condensation étant utilisée à des fins technologiques, alors que l'hydrogène ainsi dégagé, sous une pression de 3,0 M Pa, est mélangé à l'une des parties du mélange divisé au préalable en deux parties à un rapport de 0,6:0,4, à savoir la partie qui est restée après récupération de l'hydrogène et qui présente la composition suivante, en volume: 15,47 % de H 2; 80,8 % de N 2; 0, 96 % de Ar; 2,72 % de CH 4 On obtient ainsi un mélange gazeux azote- hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac, ce mélange ayant la composition suivante, en volume: 74,09 % de H 12; 24,78 % de N 2, 0,29 % de Ar 0,84 % de CH 4, le rapport stoechiométrique entre  Carbon dioxide and crone oxide are separated from the nitrogen-hydrogen mixture until their residual level in the mixture does not exceed 5 ppm. From the purified nitrogen-hydrogen mixture having the following composition, by volume: 64.67% H 2; 33.79% N 2 90, 40% Ar; 1.17% of CH 4 under a pressure of 2.99 M Pa, is separated, using diffusion membranes containing palladium and in the presence of steam under a pressure of 30 M Pa, the hydrogen in an amount of 90% by volume, this hydrogen associating with the vapor The vapor is condensed, the condensation heat being used for technological purposes, while the hydrogen thus released, under a pressure of 3.0 M Pa, is mixed with one of the parts of the mixture previously divided into two parts at a ratio of 0.6: 0.4, namely the part which has remained after recovery of the hydrogen and which has the following composition, by volume: 15.47% H 2; 80.8% of N 2; 0.96% of Ar; 2.72% of CH 4 is thus obtained a nitrogen-hydrogen gas mixture for the synthesis of ammonia, this mixture having the following composition, by volume: 74.09% H 12; 24.78% of N 2, 0.29% of Ar 0.84% of CH 4, the stoichiometric ratio between

l'hydrogène et l'azote étant égal à 3.  the hydrogen and the nitrogen being equal to 3.

La seconde partie du mélange divisé après récupération de l'hydrogène, partie contenant de l'azote excédentaire, est évacuée du cycle technologique, avec  The second part of the divided mixture after recovery of hydrogen, part containing excess nitrogen, is removed from the technological cycle, with

récupération de son énergie.recovery of his energy.

EXEMPLE 4EXAMPLE 4

Un mélange de départ ayant la composition suivante, en volume: 82,28 % de CH 4; 4,48 % de C 2 H 6 1,36 % de C H 0,49 % de C 4 H 10; 0,24 % de C H; O 03 % 38 e '512 de Ar; 6,89 % de N 2; 4,20 % de H 2, à une pression de 4,3 M Pa, est mélangé à de la vapeur d'eau à un rapport vapeur:carbone égal à 25,2:1, puis est chauffé à une température de 4500 C et est porté au stade de conversion primaire par la vapeur, qui fournit un mélange réactionnel à une température de 725,40 C et à un taux de CH 4 de gaz converti sec égal à 28,37 % en volume Le gaz converti issu de la conversion primaire par la vapeur est porté au stade de conversion secondaire par la vapeur et l'air On y admet également un mélange vapeur-air porté à  A starting mixture having the following composition, by volume: 82.28% CH 4; 4.48% C 2 H 6 1.36% C H 0.49% C 4 H 10; 0.24% C H; O 03% 38 e '512 from Ar; 6.89% of N 2; 4.20% H 2, at a pressure of 4.3 M Pa, is mixed with steam at a steam: carbon ratio equal to 25.2: 1, then is heated to a temperature of 4500 C. and is brought to the primary conversion stage by steam, which provides a reaction mixture at a temperature of 725.40 C and a dry converted gas CH 4 content of 28.37% by volume. The converted gas from the primary conversion by steam is carried to the secondary conversion stage by steam and air. A vapor-air mixture

9000 C, le rapport H 0/air étant de 0,1.  9000 C, the ratio H 0 / air being 0.1.

La température du mélange azote-hydrogène à la sortie du stade de conversion secondaire par la vapeur et l'air est de 10100 C, le taux de méthane est de 0,32 % en  The temperature of the nitrogen-hydrogen mixture at the exit of the secondary conversion stage by steam and air is 10100 C, the methane level is 0.32% in

volume, le rapport (H 2 +CO)/N 2 est de 1,92.  volume, the ratio (H 2 + CO) / N 2 is 1.92.

A l'issue du stade de conversion secondaire, le mélange azote- hydrogène est porté au stade de conversion primaire o il est refroidi à 5800 C, cédant sa chaleur à la conversion endothermique du méthane par la vapeur, qui  At the end of the secondary conversion stage, the nitrogen-hydrogen mixture is brought to the primary conversion stage where it is cooled to 5800 C, yielding its heat to the endothermic conversion of methane by the steam, which

se déroule à ce stade.takes place at this stage.

Le mélange azote-hydrogène obtenu est refroidi à 3600 C puis est envoyé à la conversion de l'oxyde de carbone par la vapeur en vue de l'obtention d'anhydride carbonique en une quantité de 16,93 % en volume et  The nitrogen-hydrogen mixture obtained is cooled to 3600 C and then sent to the conversion of carbon monoxide by the steam to obtain carbon dioxide in an amount of 16.93% by volume and

d'hydrogène en une quantité de 53,72 % en volume.  of hydrogen in an amount of 53.72% by volume.

L'anhydride carbonique et l'oxyde de carbone sont séparés du mélange azote-hydrogène jusqu'à ce que  Carbon dioxide and carbon monoxide are separated from the nitrogen-hydrogen mixture until

leur taux résiduel dans le mélange ne dépasse pas 10 ppm.  their residual rate in the mixture does not exceed 10 ppm.

A partir du mélange azote-hydrogène épuré ayant la composition suivante, en volume: 63,83 % de H 2; 34,67 % de N 2; 0,41 % de Ar; 1,09 % de CH 4, sous une pression de 2,99 M Pa, on sépare l'hydrogène en une quantité de 90 % en volume en présence d'un composé  From the purified nitrogen-hydrogen mixture having the following composition, by volume: 63.83% H 2; 34.67% N 2; 0.41% of Ar; 1.09% of CH 4 under a pressure of 2.99 M Pa, the hydrogen is separated in an amount of 90% by volume in the presence of a compound

intermétallique, Fe Ti Mn. La séparation de l'hydrogène est effectuée sousintermetallic, Fe Ti Mn. The separation of hydrogen is carried out under

une pression de 30,0 M Pa.a pressure of 30.0 M Pa.

On sépare, du mélange azote-hydrogène resté après la récupération de l'hydrogène ayant la composition en volume qui suit: 14,99 % de H 2; 81, 49 % de N 2; 0,97 % de Ar; 2,55 % de CH 4, à une température de moins 1800 C, l'azote excédentaire avec une teneur en impuretés de H 2 de 1,13 % en volume, de Ar de 2,51 % en volume, de CH 4 de 7,18 % en volume, en opérant sous une pression de 0,7 M Pa puis on évacue du cycle technologique, avec récupération de l'énergie L'azote technologique présent dans le mélange azote-hydrogène ayant la composition en volume qui suit: 77,25 % de N 2; 22,61 % de H 2 y 0,13 % de Ar; 0,01 % de CH 4, est mélangé à l'hydrogène séparé, obtenant ainsi un mélange gazeux azote- hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac dont la composition en volume est la suivante: 74,96 % de H 2; 24,989 % de N 2 ' 0,04 % de Ar 0, 007 % de CH 4, avec un rapport stoechiométrique entre  From the nitrogen-hydrogen mixture remaining after the recovery of hydrogen, the following volume composition is separated: 14.99% H 2; 81, 49% of N 2; 0.97% of Ar; 2.55% of CH 4, at a temperature of minus 1800 ° C., the excess nitrogen with an impurity content of H 2 of 1.13% by volume, Ar of 2.51% by volume, CH 4 of 7.18% by volume, operating under a pressure of 0.7 M Pa and then removed from the technological cycle, with recovery of energy The technological nitrogen present in the nitrogen-hydrogen mixture having the following volume composition: 77.25% N 2; 22.61% H 2 y 0.13% Ar; 0.01% of CH 4 is mixed with the separated hydrogen, thus obtaining a nitrogen-hydrogen gas mixture for the synthesis of ammonia whose volume composition is as follows: 74.96% of H 2; 24.989% of N 2 '0.04% of Ar 0.07% of CH 4, with a stoichiometric ratio between

hydrogène et azote égal à 3.hydrogen and nitrogen equal to 3.

Claims (3)

R E V E N D I C A T I O N SR E V E N D I C A T IO N S 1 Procédé d'obtention d'un mélange gazeux azote-hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac, du type comportant une conversion catalytique en deux phases d'hydrocarbures, effectuée en présence de vapeur d'eau et d'un excès d'air comprimé, et fournissant un mélange azote-hydrogène, une conversion ultérieure, par la vapeur d'eau, de l'oxyde de carbone dans le mélange ainsi obtenu, en anhydride carbonique et hydrogène, la séparation de l'anhydride carbonique, la méthanisation de l'oxyde de carbone résiduel, et finalement la séparation de l'azote excédentaire, du mélange gazeux azote-hydrogène obtenu, caractérisé en ce que la séparation de l'azote excédentaire du mélange azote-hydrogène est effectuée sous une pression voisine de celle du mélange azote-hydrogène de départ, l'hydrogène étant séparé de ce mélange sous une pression dont la valeur est comprise entre une pression sensiblement égale à celle du mélange azote-hydrogène de départ et une pression à laquelle s'effectue la synthèse  1 Process for obtaining a nitrogen-hydrogen gas mixture for the synthesis of ammonia, of the type comprising a catalytic conversion into two hydrocarbon phases, carried out in the presence of water vapor and an excess of air compressed, and providing a nitrogen-hydrogen mixture, a subsequent conversion, by water vapor, carbon monoxide in the mixture thus obtained, carbon dioxide and hydrogen, the separation of carbon dioxide, the methanization of the residual carbon monoxide, and finally the separation of the excess nitrogen, of the gaseous nitrogen-hydrogen mixture obtained, characterized in that the separation of the excess nitrogen from the nitrogen-hydrogen mixture is carried out under a pressure close to that of the starting nitrogen-hydrogen mixture, the hydrogen being separated from this mixture under a pressure whose value is between a pressure substantially equal to that of the starting nitrogen-hydrogen mixture and a pressure at which the synthesis takes place de l'ammoniac.ammonia. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la séparation de l'hydrogène est  Process according to Claim 1, characterized in that the separation of hydrogen is effectuée à l'aide de composés intermétalliques.  performed using intermetallic compounds. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la séparation de l'hydrogène est  3. Process according to claim 1, characterized in that the separation of hydrogen is effectuée à l'aide d'éléments de diffusion.  performed using broadcast elements.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2065337A1 (en) * 2007-11-27 2009-06-03 Ammonia Casale S.A. Process for producing ammonia synthesis gas

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3206514A1 (en) * 1982-02-24 1983-09-01 Didier Engineering Gmbh, 4300 Essen Process for the production of ammonia synthesis gas
GB2155456A (en) * 1984-01-23 1985-09-25 Toyo Engineering Corp Process for refining an ammonia synthesis gas
EP0289419A1 (en) * 1987-04-28 1988-11-02 Compagnie Francaise D'etudes Et De Construction "Technip" Process for production of ammonia synthesis gas and plant therefor
GB2219948A (en) * 1988-06-27 1989-12-28 Japan Metals & Chem Co Ltd A method for refining hydrogen gas using a storage alloy

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3335087A1 (en) * 1983-09-28 1985-04-11 Didier Engineering Gmbh, 4300 Essen Process for the production of ammonia synthesis gas
US4725380A (en) * 1984-03-02 1988-02-16 Imperial Chemical Industries Plc Producing ammonia synthesis gas
SU1527155A1 (en) * 1987-08-24 1989-12-07 Государственный научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза Method of ammonia synthesis

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3206514A1 (en) * 1982-02-24 1983-09-01 Didier Engineering Gmbh, 4300 Essen Process for the production of ammonia synthesis gas
GB2155456A (en) * 1984-01-23 1985-09-25 Toyo Engineering Corp Process for refining an ammonia synthesis gas
EP0289419A1 (en) * 1987-04-28 1988-11-02 Compagnie Francaise D'etudes Et De Construction "Technip" Process for production of ammonia synthesis gas and plant therefor
GB2219948A (en) * 1988-06-27 1989-12-28 Japan Metals & Chem Co Ltd A method for refining hydrogen gas using a storage alloy

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2065337A1 (en) * 2007-11-27 2009-06-03 Ammonia Casale S.A. Process for producing ammonia synthesis gas
WO2009068159A1 (en) * 2007-11-27 2009-06-04 Ammonia Casale S.A. Process for producing ammonia synthesis gas
RU2478564C2 (en) * 2007-11-27 2013-04-10 Аммония Касале С.А. Method of producing synthesis gas for ammonia synthesis
US9040011B2 (en) 2007-11-27 2015-05-26 Casale Sa Process for producing ammonia synthesis gas

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