JPH03115117A - Substance application of residual gas in rare gas apparatus - Google Patents

Substance application of residual gas in rare gas apparatus

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JPH03115117A
JPH03115117A JP2087629A JP8762990A JPH03115117A JP H03115117 A JPH03115117 A JP H03115117A JP 2087629 A JP2087629 A JP 2087629A JP 8762990 A JP8762990 A JP 8762990A JP H03115117 A JPH03115117 A JP H03115117A
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synthesis
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hydrogen
ammonia
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JP2087629A
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Holger Behrends
ホルガ ベーレンツ
Horst Bendix
ホルスト ベンディクス
Dieter Johannes
ディーター ヨハネス
Jens Kaatz
イエンヌ カーツ
Bodo Lakenmacher
ボード ラーケンマツハー
Winfried Lausch
ヴインフリート ラウシュ
Klaus SCHUEBEL
クラウス シューベル
Horst Wischnewski
ホルスト ヴイシュネヴスキー
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VEB AGROCHEM PIESTERITZ
Toyo Engineering Corp
Original Assignee
VEB AGROCHEM PIESTERITZ
Toyo Engineering Corp
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    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

PURPOSE: To use the remaining gas produced under a low pressure for an ammonia plant without requiring any extra compression cost by feeding the remaining gas from the rare gas device to an ejector and using the gas flow as a driving medium, performing compression to the pressure of a refoaming process, and returning the gas to a production part for synthetic gas.
CONSTITUTION: Hydrogen for synthesis is manufactured by a steam reforming method from a raw material containing hydrocarbon and the product ammonia is separated from the synthetic circulating gas by partial condensation. Then, circulating flash gas is further processed by a downstream hydrogen recovery device and/or the rare gas device and a gas flow having a pressure higher than the pressure of the refoaming process is sent as the raw material of the refoaming process in this ammonia plant. Namely, the remaining gas from the rare gas device is sent to the ejector, where the gas flow having higher pressure than the pressure of the refoaming process is used as the driving medium for compression to the pressure of the reforming process. Then, it is returned to the synthetic gas production part before the refoaming process.
COPYRIGHT: (C)1991,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、アンモニアプラントの下流にある稀ガス装置
において低圧で生産されて主として水素、窒素、メタン
などの成分ならびに少量のアルゴンを含有するガスを物
質用する方法に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] The present invention relates to a gas that is produced at low pressure in a rare gas equipment downstream of an ammonia plant and contains mainly hydrogen, nitrogen, methane, and other components as well as a small amount of argon. Concerning how to use substances.

この方法は、循還フラッシュガスを下流の水素回収装置
で処理し、残りのガス留分は稀ガス装置に送られるアン
モニアプラントに適用することができる。
This method can be applied to an ammonia plant where the recycled flash gas is processed in a downstream hydrogen recovery unit and the remaining gas fraction is sent to a rare gas unit.

[従来の技術] 現在生産されているアンモニアの大部分は、炭化水素の
スチームリフオーミンクまたは部分酸化によって得られ
る合成ガスをベースとしている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Most of the ammonia currently produced is based on syngas obtained by steam re-forming or partial oxidation of hydrocarbons.

主流は60年代と70年代に開発された天然ガスペース
のアンモニアプラントである。従って下記の説明は天然
ガスペースのプラントについて述べるが、他の炭化水素
ベースのアンモニアプラントにも同じように適用できる
The mainstream is the natural gas space ammonia plant developed in the 1960s and 1970s. The following description therefore refers to a natural gas space plant, but is equally applicable to other hydrocarbon-based ammonia plants.

スチームリフオーミンク法によるアンモニアの生産は、
通常次のプロセス段階に分けられる。
The production of ammonia by the steam re-forming process is
Usually divided into the following process steps:

l、原料天然ガスの圧縮、 2、天然ガスの脱硫 3、−次すフオ〜マーで水蒸気を加えて天然ガス中の炭
化水素の大部分を水素、−酸化炭素と二酸化炭素に転換
、 4、二次リフオーマ−でプロセス空気を加えてメタンを
更に水素、−酸化炭素、二酸化炭素に転換、 5 通常2段の一酸化炭素転化装置で一酸化炭素を二酸
化炭素に転換、 6、特殊な吸収塔で化学的および/または物理的洗滌液
を用いて、生成した二酸化炭素を除去、 7 メタン化工程でガス中に含まれる残存−酸化炭素と
二酸化炭素をメタンに変換、 8、合成ガスを所要合成圧に圧縮、 9、合成循還ガス中の水素と窒素をアンモニアに部分変
換。
1. Compression of raw natural gas; 2. Desulfurization of natural gas; 3. - Adding water vapor with the next former to convert most of the hydrocarbons in natural gas into hydrogen, - carbon oxide and carbon dioxide; 4. A secondary reformer adds process air to further convert methane into hydrogen, carbon oxide, and carbon dioxide. 5. A two-stage carbon monoxide converter usually converts carbon monoxide into carbon dioxide. 6. A special absorption tower. 7. Convert the remaining carbon oxides and carbon dioxide contained in the gas into methane in the methanation process. 8. Synthesize the synthesis gas as required. 9. Partial conversion of hydrogen and nitrogen in the synthetic recycle gas to ammonia.

10、合成循還ガスから製品アンモニアを分離、11、
不活性なメタンと稀ガスを除くために合成循環ガスを分
離、 12、分離合成循還ガスから水素と稀ガスの回収、13
、合成循還ガスの再圧縮、 合成ガスの発生は通常的2.5から5MPaの圧力で行
なわれる。原料天然ガスはしばしばバッテリリミットで
かなり高い圧をもっており、従って合成ガス発生部の圧
力まで、膨張させることが知られている。原料天然ガス
は殆んど少量の硫黄を含有しており、この硫黄が次の諸
工程で触媒毒として作用するので、脱硫装置で硫黄を除
去する必要がある。この目的のために、例えば100m
g/Nm3までの範囲の少量の硫黄含量の場合は、酸化
亜鉛を用いるのが通例であり、この酸化亜鉛は硫化亜鉛
を生成して硫化水素を捕捉する。しかし全部の硫黄が硫
化水素として存在するのではなく、部分的にはまた有機
硫黄として、例えばメルカプタンの形で結合しているの
で、水素で先づ硫化水素に変換しておかなければならな
い。このために必要な水素は通常、よ(知られているよ
うに、約75容量%の水素を含有する合成ガスの分流を
、通常5からl0MPaの圧の合成ガス圧縮機の中間段
から循還することによって供給する。このガスは合成ガ
ス発生部に返送されるので、間部の圧にまで膨張させね
ばならない。この膨張は存在する圧力差をエネルギーと
して利用することなしに行われる。天然ガスに含まれる
炭化水素を転換してメタン残量をlOないし12容量%
にすることは、約800℃の温度で燃料加熱の管状炉、
すなわち所謂−次リフオーマ−で過剰のプロセススチー
ムと混合して行われる。下流の二次リフオーマ−で未転
化のメタンは転換してその残量が約0.5容量%になる
が、この転換は約1000℃でアンモニア合成に必要な
窒素成分を導入するためのプロセス空気を利用して行わ
れる。下流の通常2段の一酸化炭素転化工程で、ガスに
含まれる一酸化炭素は2[)0℃から450℃で水蒸気
によって水素と二酸化炭素に転化し、その残量は0.2
から0.5容量%となる。二酸化炭素の除去は特殊な塔
の中で化学的および/または物理的に作用する洗滌液を
用いて洗滌することによって行われ、その残量は約0.
1容量%になる。
10. Separation of product ammonia from synthetic recycle gas, 11.
Separation of synthetic recycle gas to remove inert methane and rare gas, 12, Recovery of hydrogen and rare gas from separated synthetic recycle gas, 13
, recompression of synthesis recycle gas, and generation of synthesis gas are typically carried out at pressures of 2.5 to 5 MPa. It is known that the raw natural gas often has a fairly high pressure at the battery limit and is therefore allowed to expand up to the pressure of the synthesis gas generator. Most raw natural gas contains a small amount of sulfur, and since this sulfur acts as a catalyst poison in the subsequent steps, it is necessary to remove the sulfur with a desulfurization device. For this purpose, e.g.
For small sulfur contents in the range up to g/Nm3, it is customary to use zinc oxide, which forms zinc sulfide and scavenges hydrogen sulfide. However, not all the sulfur is present as hydrogen sulfide, but some of it is also bound as organic sulfur, for example in the form of mercaptans, so that it must first be converted to hydrogen sulfide with hydrogen. The hydrogen required for this is usually recycled from an intermediate stage of the synthesis gas compressor at a pressure of usually 5 to 10 MPa (as is known). Since this gas is returned to the synthesis gas generator, it must be expanded to intermediate pressure.This expansion takes place without using the existing pressure difference as energy.Natural gas The remaining amount of methane is reduced from 1O to 12% by volume by converting the hydrocarbons contained in the
To do this, use a fuel-heated tube furnace at a temperature of approximately 800°C.
That is, it is mixed with excess process steam in a so-called next reformer. In the downstream secondary reformer, unconverted methane is converted to a residual amount of approximately 0.5% by volume. It is done using. In the downstream usually two-stage carbon monoxide conversion process, the carbon monoxide contained in the gas is converted into hydrogen and carbon dioxide by water vapor at 2[)0°C to 450°C, and the remaining amount is 0.2
0.5% by volume. The removal of carbon dioxide is carried out in special columns by washing with a chemically and/or physically acting washing liquid, the residual amount of which is approximately 0.
It becomes 1% by volume.

ガス中に残る一酸化炭素と二酸化炭素はアンモニア合成
で触媒毒として働くので、最少程度すなわち通常10n
g/Nm”以下になるまで除く必要がある。
Carbon monoxide and carbon dioxide remaining in the gas act as catalyst poisons in ammonia synthesis, so the minimum amount, usually 10N, is
g/Nm” or less.

殆んどの場合、この除去はメタン化工程で約300°C
から350℃の温度で水素を用いてこれら酸化炭素をメ
タンに転換することによって行われる。このプロセス段
階を経て合成ガスはアンモニア合成用の最終的な組成に
なる。すなわち、合成ガスは水素と窒素を3:1の比で
含有し、このほか通常0.5から1.5容量%の少量の
メタンならびに稀ガス、主としてアルゴンを0.3容量
%から0.7容量%の範囲で含有している。ここでメタ
ンは、上述のように一次すフォーミングおよび/または
二次リフ才−ミングの残留メタン、−酸化炭素転化工程
の残留−酸化炭素、及び二酸化炭素除去工程の残留二酸
化炭素に由来し、不活性ガスは主に二次リフォーミング
に供給されるプロセス空気と一部は原料天然ガスに伴っ
て導入される。メタンと稀ガスはアンモニア生成反応に
は不活性ガスとして作用するので合成循還系に蓄積する
In most cases, this removal is done at approximately 300°C during the methanation step.
This is done by converting these carbon oxides to methane using hydrogen at temperatures between 350°C and 350°C. After this process step, the synthesis gas reaches its final composition for ammonia synthesis. That is, synthesis gas contains hydrogen and nitrogen in a ratio of 3:1, as well as small amounts of methane, typically 0.5 to 1.5% by volume, and rare gases, primarily argon, from 0.3 to 0.7% by volume. It is contained in a range of % by volume. Here, methane is derived from residual methane from primary forming and/or secondary refluxing, residual carbon oxide from the carbon oxide conversion process, and residual carbon dioxide from the carbon dioxide removal process, as described above. The active gas is mainly introduced along with the process air supplied to the secondary reforming and partly along with the raw material natural gas. Methane and rare gases act as inert gases in the ammonia production reaction, so they accumulate in the synthesis circulation system.

従って合成循還系に入る不活性ガスと同量の不活性ガス
を連続的に除去する必要がある。この除去は現在行われ
ている技術的状況に応じて、例えば合成循還ガスから分
縮によってアンモニアを分離する場合には、一方には製
品アンモニアに溶解することにより行われ、この溶解に
よって合成圧と合成循還ガス中の不活性ガスの許容濃度
に応じて不活性ガスが50%まで除去できる。更にこの
除去は他方には合成循還ガスの一部、すなわち所謂循還
フラッシュガスを分岐することにより行われる。この循
還フラッシュガス量は一般に合成ループに供給される合
成ガスの5%以下である。この循還フラッシュガスは通
常アンモニア含量をできるだけ少なくするため先ず冷却
する。過去にはこのガスを一部リフォーミンクで燃料ガ
スとしてエネルギー的にのみ利用することが通例であっ
た。
Therefore, it is necessary to continuously remove the same amount of inert gas as enters the synthesis circulation system. This removal depends on the current technical situation, for example in the case of separating ammonia from the synthesis recycle gas by partial condensation, on the one hand by dissolving it in the product ammonia, which dissolves the synthesis pressure Depending on the permissible concentration of inert gas in the synthesis recycle gas and the inert gas concentration, up to 50% of the inert gas can be removed. Furthermore, this removal is carried out by diverting a portion of the synthesis recycle gas, the so-called recycle flash gas, to the other side. This amount of recycled flash gas is generally less than 5% of the synthesis gas fed to the synthesis loop. This recycled flash gas is usually first cooled to minimize its ammonia content. In the past, it was customary to partially utilize this gas for energy purposes only as fuel gas in reforming.

しかしその後大部分のアンモニアプラントはガス中に含
まれる水素の回収のために下流に少なくとも何らかの装
置をもうけている。大部分のこれらの装置の原理は処理
すべき循還フラッシュガスを、例えば冷却して凝縮アン
モニアを分離しおよび/または水洗後ガスを乾燥するこ
とによって、含まれていた残留アンモニアを除去した後
、別の冷凍循還系を用いる外部の冷熱によりまたはジュ
ールトムソン効果を利用する自己の冷熱により(例えば
D D47.120) 、メタン、稀ガスおよび窒素が
凝縮し、水素がガス状で残る温度まで冷却することであ
る0両方の場合共、水素を主成分とし少量の窒素ならび
に数%の範囲のメタンと稀ガスを含有する水素留分と、
メタン、稀ガスおよび窒素と少量の水素よりなる残ガス
留分が得られる。
However, since then most ammonia plants have at least some downstream equipment for recovery of the hydrogen contained in the gas. The principle of most of these devices is to remove the residual ammonia contained in the recycled flash gas to be treated, for example by cooling to separate the condensed ammonia and/or by drying the gas after washing with water. Cooled by external refrigeration using a separate refrigeration circulation system or by own refrigeration using the Joule-Thomson effect (e.g. D D47.120) to a temperature at which methane, rare gases and nitrogen condense and hydrogen remains in gaseous form. In both cases, a hydrogen fraction consisting mainly of hydrogen and containing a small amount of nitrogen as well as methane and rare gases in the range of a few percent;
A residual gas fraction consisting of methane, rare gases and nitrogen and a small amount of hydrogen is obtained.

この少量の水素はメタン、稀ガスおよび窒素の初期液体
混合物に部分的に溶解していたものである。更に分離膜
を用いて水素の分離を行うことも可能である(例えばD
C−O32,910,742+、この方法では低温分離
法に似た組成の水素に富むガスが得られる。しかし水素
の損失は上記の方法よりも多く、換言すれば40容量%
以下の水素含量をも)た残ガス留分の発生量がより多い
、水素回収装置の圧力は、一般に得られる水素留分を合
成ガス圧縮機の吸引側に供給できるような圧に選ばれる
。上記の方法で生ずる残ガスは、例えばアンモニアプラ
ントの一次すフォーミングで燃料ガスとしてエネルギー
的にのみ使用されることが多い。しかしこのガス中の稀
ガス量は、一般に15から25容量%の間にあるので、
このガスを更に低温分離にかけてガス中に含まれるアル
ゴンや他の稀ガスを高度に純粋な形で得ることが可能で
、また一方他のガス成分も比較的純度の高い留分として
得られる。
This small amount of hydrogen was partially dissolved in the initial liquid mixture of methane, rare gas, and nitrogen. Furthermore, it is also possible to separate hydrogen using a separation membrane (for example, D
C-O32,910,742+, this method yields a hydrogen-rich gas with a composition similar to cryogenic separation methods. However, the hydrogen loss is higher than the above method, in other words, 40% by volume.
The pressure of the hydrogen recovery device, which produces a higher residual gas fraction with a hydrogen content of less than or equal to 100% hydrogen, is generally selected to be such that the hydrogen fraction obtained can be fed to the suction side of the synthesis gas compressor. The residual gas produced in the above-mentioned process is often used only energetically as fuel gas, for example in the primary foaming of an ammonia plant. However, since the amount of rare gas in this gas is generally between 15 and 25% by volume,
This gas can be subjected to further low-temperature separation to obtain argon and other rare gases contained in the gas in highly pure form, while other gas components are also obtained as relatively pure fractions.

この深冷分離は一般に別の冷却循還系を用いて行われる
This cryogenic separation is generally carried out using a separate cooling circulation system.

液体アルゴン製品や他の稀ガス(例えばクリプトンやク
セノン)のほかに、この稀ガス装置は水素含量が40か
ら80容量%で少量のアルゴンとメタンを含む水素/窒
素留分、メタン含量が95容量%以上のメタン留分、お
よび種々の純度の、しかし一般には少な(とも95容量
%の窒素を含有する窒素留分を発生する6比較的低圧の
ためにこれらのガス流の利用は非常に限られている。こ
れらのガス流は一般に0.4MPaからl MPaの圧
で発生する。
In addition to liquid argon products and other rare gases (e.g. krypton and xenon), this rare gas device is capable of producing hydrogen/nitrogen fractions with a hydrogen content of 40 to 80% by volume and small amounts of argon and methane, with a methane content of 95% by volume. % methane fraction, and nitrogen fractions of varying purity, but generally less (both 95% by volume), the utilization of these gas streams is very limited due to relatively low pressures. These gas streams are generally generated at pressures of 0.4 MPa to 1 MPa.

従って例えばアンモニアプラントで使用することは更に
圧縮して初めて可能である。分離されたメタンはアンモ
ニアプラントでは通常燃料ガスとして利用する。この目
的のために燃料ガス圧までの圧縮が必然的に求められる
。発生した窒素は低圧の窒素供給網に送るか、水素/窒
素留分と共に全量または部分的にアンモニアプラントに
返送される。これらの返送ガスのアンモニア製造プロセ
スとの接続は、返送ガスの圧とアンモニアプラントに送
られる天然ガスの圧による。返送ガスと天然ガスの差圧
が正である場合は、接続は天然ガス圧縮機の吸入側で行
われる。差圧が正でない場合は更に圧縮をして圧力を少
なくとも天然ガス圧縮機の吸入圧にまで上げねばならな
い。
Its use, for example in an ammonia plant, is therefore only possible after further compression. Separated methane is usually used as fuel gas in ammonia plants. For this purpose, compression to the fuel gas pressure is necessarily required. The nitrogen generated is sent to the low-pressure nitrogen supply network or is recycled, in whole or in part, to the ammonia plant together with the hydrogen/nitrogen fraction. The connection of these return gases to the ammonia production process depends on the pressure of the return gases and the pressure of the natural gas sent to the ammonia plant. If the differential pressure between return gas and natural gas is positive, the connection is made on the suction side of the natural gas compressor. If the differential pressure is not positive, further compression must be applied to raise the pressure to at least the suction pressure of the natural gas compressor.

[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は水素、窒素、メタン、アルゴンなどの成
分よりなり、循還フラッシュガスを処理する稀ガス装置
において低圧で生産される種々の残ガスを、追加の圧縮
費を要せずにアンモニアプラントの合成ガス発生部で物
質利用することである。
[Problems to be Solved by the Invention] The purpose of the present invention is to add various residual gases, which are composed of components such as hydrogen, nitrogen, methane, and argon, and are produced at low pressure in rare gas equipment that processes recycled flash gas. The objective is to utilize the material in the synthesis gas generation section of an ammonia plant without requiring additional compression costs.

[課題を解決するための手段] 本発明の課題は、アンモニアプラントの循還フラッシュ
ガスを処理する稀ガス装置の残ガスの物質利用を追加の
圧縮費を要せずに可能にする方法を提供することである
[Means for Solving the Problems] An object of the present invention is to provide a method that makes it possible to utilize the residual gas of a rare gas device for treating recycled flash gas of an ammonia plant without requiring additional compression costs. It is to be.

本発明によれば、この課題はアンモニアプラントで生ず
る循還フラッシュガスの一部を、更に冷却して凝縮アン
モニアを分離するかあるいは水洗装置を通してアンモニ
アを除去した後に合成ガス発生部に返送する際、このリ
フオーミンク工程より高い圧、好ましくは4.0〜40
MPa 、さらに好ましくは20〜30PMaの循還フ
ラッシュガスを合成ガス発生部(そのリフオーミンク工
程は好ましくは2.5〜4.5PMaの圧力下でなされ
る)との圧力差を利用してジェット圧縮機(エジェクタ
ー)の駆動ガスとして使用するという方法で解決できる
According to the invention, this problem is solved when a part of the recycled flash gas generated in the ammonia plant is returned to the synthesis gas generation section after further cooling to separate the condensed ammonia or after removing the ammonia through a water washing device. Higher pressure than this reforming process, preferably 4.0-40
The recycled flash gas of MPa, more preferably 20 to 30 PMa, is passed through a jet compressor by utilizing the pressure difference between it and the synthesis gas generation section (the reforming process is preferably carried out under a pressure of 2.5 to 4.5 PMa). This can be solved by using it as a driving gas for the ejector.

このジェット圧縮機によって、稀ガス装置で発生した水
素、窒素、メタン、アルゴンなどの成分よりなる種々の
ガス流(好ましくは0.2〜1.3MPa、より好まし
くは0.4〜]、 0MPaの圧力下にある)は、合成
ガス発生部に接続できる圧にまで圧縮される。
By this jet compressor, various gas flows (preferably from 0.2 to 1.3 MPa, more preferably from 0.4 to 0.0 MPa), consisting of components such as hydrogen, nitrogen, methane, argon, etc. generated in the rare gas device, are (under pressure) is compressed to a pressure that allows it to be connected to a synthesis gas generator.

循還フラッシュガスと稀ガス装置からのガス中に含まれ
る水素や窒素などの成分は、所要の天然ガスやプロセス
空気の圧縮ならびにメタン分解に要する原料やエネルギ
ーの消費を何ら伴わずに、アンモニア合成の原料として
使用することができる。
Components such as hydrogen and nitrogen contained in the recycled flash gas and the gas from the rare gas equipment can be used for ammonia synthesis without any of the necessary compression of natural gas or process air and the consumption of raw materials or energy required for methane decomposition. It can be used as a raw material.

変化をうけずに合成新ガスと共に合成循還系に再び送ら
れる返送稀ガスとは対照的に、合成循還系で不活性ガス
として働くメタンは、−次すフォミングおよび/または
二次リフォーミンク装置でスチームリフオーミンク反応
により水素と一酸化炭素に転化しているので、もはや合
成新ガスと共に合成循還系に到達することはない。
In contrast to the return noble gas, which is sent back unchanged to the synthesis cycle along with the synthesis fresh gas, methane, which acts as an inert gas in the synthesis cycle, is used for subsequent forming and/or secondary reforming. Since it is converted into hydrogen and carbon monoxide by the steam re-forming reaction in the equipment, it no longer reaches the synthesis circulation system together with the new synthesis gas.

本発明によれば、充分な圧をもち充分な量で合成ガス発
生部に送られるガスならば、いかなるガスでもジェット
圧縮機の駆動ガスとして使用できる(例えば上記循還フ
ラッシュガスの他有機硫黄転化用の合成ガス圧縮機中間
段からの合成ガス、あるいは天然ガス)。
According to the present invention, any gas can be used as the driving gas for the jet compressor as long as it has sufficient pressure and is sent to the synthesis gas generation section in sufficient quantity (e.g., in addition to the above-mentioned recycled flash gas, organic sulfur conversion synthesis gas from the intermediate stage of the synthesis gas compressor for use in the production of synthetic gas (or natural gas).

典型的な例としては、上記循還フラッシュガスの如き水
素含有ガスの代りに、エジェクターの駆動ガスとして、
好ましくは圧力5〜10MPaの、リフオーマ−ユニッ
トの原料ガスである炭化水素含有ガスも、利用すること
ができる。
As a typical example, instead of a hydrogen-containing gas such as the above-mentioned recycled flash gas, as a driving gas for the ejector,
A hydrocarbon-containing gas, preferably at a pressure of 5 to 10 MPa, as a raw material gas for the reformer unit can also be used.

[実施例] 本発明を実施例によって詳細に説明する。第1図はアン
モニアプラント、水素回収装置12及び稀ガス装置13
よりなる複合系を示す。約38.00ONm3/hの天
然ガスがアンモニア製造の原料としてライン20を経て
アンモニアプラントに送られ、天然ガス圧縮機lで約4
MPaに圧縮される。このガスをライン21から脱硫装
置2に送り、循還フラッシュガスと稀ガス装置13から
のガスよりなる約6.850 Nm”/hのガスをライ
ン43を通じて加えた後、ここで2段の清浄化を行い硫
黄残量を0.5mg/Nm”以下に減少せしめる。この
ガスをライン23からの約100 t/hのプロセスス
チームと混合し、ライン22を経て一部リフォーマー3
に送る。ここでメタンの接触転化がおこりメタン含量は
約11.5容量%となる。このガスをライン24がら二
次リフオーマ−4に送ると、ここで更にメタンの転化が
おこりメタン残量は約0.3容量%となる。この目的に
ために要する約55.00ONm”/hのプロセス空気
はライン25を通して送られる。この粗合成ガスはライ
ン26から二段転化工程5に送られ、ここで先に生成し
た一酸化炭素は水素と二酸化炭素に転化し、−酸化炭素
の含量は約0.3容量%になる。二酸化炭素に富むガス
はライン27より二酸化炭素除去装置6に送られる。活
性熱カリ溶液によって、二酸化炭素は残量的0.1容量
%になるまで粗合成ガスから除去され、続いてライン2
8を経てメタン化工程7に至り、ここで残存する一酸化
炭素と二酸化炭素は水素によってメタンに転化する。
[Example] The present invention will be explained in detail with reference to an example. Figure 1 shows an ammonia plant, hydrogen recovery equipment 12, and rare gas equipment 13.
This shows a complex system consisting of Approximately 38.00 ONm3/h of natural gas is sent to the ammonia plant via line 20 as a raw material for ammonia production, and about 4
Compressed to MPa. This gas is sent through line 21 to the desulfurization unit 2, and after approximately 6.850 Nm”/h of gas consisting of recycled flash gas and gas from the rare gas unit 13 is added through line 43, a two-stage cleaning process is carried out. The residual amount of sulfur is reduced to 0.5 mg/Nm" or less. This gas is mixed with approximately 100 t/h of process steam from line 23, and a portion is passed through line 22 to the reformer 3.
send to Catalytic conversion of methane takes place here, resulting in a methane content of approximately 11.5% by volume. When this gas is sent to the secondary reformer 4 through line 24, further conversion of methane takes place, and the remaining amount of methane becomes about 0.3% by volume. The approximately 55.00 ONm"/h of process air required for this purpose is sent through line 25. This crude synthesis gas is sent via line 26 to a two-stage conversion step 5, where the previously formed carbon monoxide is The carbon dioxide is converted into hydrogen and carbon dioxide, with a carbon oxide content of approximately 0.3% by volume.The carbon dioxide-rich gas is sent via line 27 to the carbon dioxide removal unit 6.By activated hot potash solution, the carbon dioxide is is removed from the crude synthesis gas to a residual volume of 0.1% by volume, followed by line 2
Step 8 leads to methanation step 7, where remaining carbon monoxide and carbon dioxide are converted to methane by hydrogen.

水素回収装置12からライン38を経て送られる約90
容量%の水素を含有する約3.900 Nm”/hの水
素留分および不活性ガス装置13からライン39を経て
送られる約50容量%の水素を含有する約600 Nm
3/hの水素/窒素留分と混合した後、合成ガスはライ
ン29を経て合成ガス圧縮装置8に送られ約30MPa
に圧縮される6合成循還ガスとの混合はライン30と3
1によって行われる。アンモニア反応器lOへの供給は
ライン32によって行われる。この反応器10で水素と
窒素のアンモニアへの接触転化がおこる0合成循還ガス
を冷却して液体アンモニアを凝縮させた後、合成循還ガ
スをライン33より分離器11に送りここで液体アンモ
ニア約1520t/dを分離する。合成循還ガスをライ
ン34より合成循還ガス圧縮工程9に循還する前に、約
6,000 Nm3/hをライン35より水素回収装置
12に抜き出し、更に6.000 Nm3/hをライン
36を通してジェット圧縮機14に送る。水素回収装置
12では循還フラッシュガスの低温分離が行われる。水
素留分はライン38を経てアンモニアプラントに返送さ
れる。残りの約2.00ONm3/hの残ガス留分はラ
イン37により稀ガス装置13に送られる。ここで更に
低温分離が行われ、製品アルゴン(約+8t/d)はラ
イン42からこの装置を出る0発生した水素/窒素留分
く約60ONm’/h)は圧縮してライン39からアン
モニアプラントに返送される。窒素留分(約3t/d)
はライン4oからそれぞれの用途に供する。
Approximately 90
a hydrogen fraction of about 3.900 Nm"/h containing % hydrogen by volume and about 600 Nm"/h containing about 50% hydrogen by volume sent from inert gas unit 13 via line 39.
After mixing with 3/h of hydrogen/nitrogen fraction, the synthesis gas is sent via line 29 to the synthesis gas compressor 8 at a pressure of about 30 MPa.
6 Synthetic recycle gas is compressed into lines 30 and 3.
1. The supply to the ammonia reactor 1O takes place via line 32. Catalytic conversion of hydrogen and nitrogen into ammonia occurs in this reactor 10. After cooling the synthetic recirculation gas and condensing liquid ammonia, the synthetic recirculation gas is sent to the separator 11 through a line 33, where liquid ammonia is formed. Approximately 1520t/d is separated. Before the synthetic recycle gas is recycled through the line 34 to the synthetic recycle gas compression step 9, about 6,000 Nm3/h is extracted from the line 35 to the hydrogen recovery device 12, and an additional 6,000 Nm3/h is transferred to the line 36. is sent to the jet compressor 14 through the The hydrogen recovery device 12 performs low-temperature separation of the recycled flash gas. The hydrogen fraction is returned to the ammonia plant via line 38. The remaining residual gas fraction of about 2.00 ONm 3 /h is sent to the rare gas device 13 via line 37 . Here, further low-temperature separation is carried out, and the product argon (approx. It will be sent back. Nitrogen fraction (approximately 3t/d)
are provided for their respective uses from line 4o.

メタン留分と発生した残ガスよりなり、メタン約77容
量%、水素約9容量%、窒素約9容量%、アルゴン約5
容量%の組成をもつ、圧力的1.0MPaのガス混合物
(約85ONn+”/h)は、ライン41により循還フ
ラッシュガスで駆動するジェット圧縮機14に送られる
。このガスは循還フラッシュガスと共に約4.4MPa
の圧でライン43を経由して天然ガス圧縮機1の吐出側
に返送される。
Consists of methane fraction and generated residual gas, approximately 77% by volume of methane, approximately 9% by volume of hydrogen, approximately 9% by volume of nitrogen, and approximately 5% by volume of argon.
A gas mixture at a pressure of 1.0 MPa (approximately 85 ONn+"/h) having a composition of Approximately 4.4MPa
It is returned to the discharge side of the natural gas compressor 1 via the line 43 at a pressure of .

[発明の効果] 本発明はアンモニアプラントにおける稀ガス装置からの
ガスを物質利用する方法に関する。
[Effects of the Invention] The present invention relates to a method for materially utilizing gas from a rare gas device in an ammonia plant.

本発明の方法によると、低圧で稀ガス装置において製造
されるガス(メタン、水素、窒素、アルゴン)は追加の
圧縮コストを伴わずにアンモニアプラントの合成ガス発
生部に返送される。この目的のために要する圧縮は、ガ
スを駆動媒体とするジェット圧縮機(エジェクター)に
よって行われ、実際の圧力よりも高い圧でリフオーミン
ク工程に送られる。
According to the method of the invention, the gases (methane, hydrogen, nitrogen, argon) produced in the rare gas installation at low pressure are returned to the synthesis gas generation part of the ammonia plant without additional compression costs. The compression required for this purpose is performed by a jet compressor (ejector) with gas as the driving medium and is sent to the reforming process at a pressure higher than the actual pressure.

本発明の適用により、天然ガス圧縮機の動力を約2%、
また原料天然ガスの量を2%減することができる。
By applying the present invention, the power of the natural gas compressor can be reduced by about 2%,
Furthermore, the amount of raw material natural gas can be reduced by 2%.

4、4,

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はアンモニアプラント、水素回収装置および稀ガ
ス装置よりなる複合系を示す。図中、1・・・・天然ガ
ス圧縮機 2・・・・脱硫工程 3・・・・−次リフォーマ− 4・・・・二次リフオーマ− 5・・・・転化工程 6・・・・二酸化炭素除去装置 7・・・・メタン化工程 8・・・・合成新ガス圧縮工程 9・・・・合成循還ガス圧縮工程 10・・・・アンモニア反応器 11・・・・分離器 12・・・・水素回収装置 13・・・・稀ガス装置 14・・・・ジェット圧縮機(エジェクター)20−4
3・・・・ライン を夫々表わす。
Figure 1 shows a complex system consisting of an ammonia plant, hydrogen recovery equipment and rare gas equipment. In the figure, 1...Natural gas compressor 2...Desulfurization process 3...-Next reformer-4...Second reformer-5...Conversion process 6...Dioxide Carbon removal device 7... Methanation process 8... Synthetic new gas compression process 9... Synthetic recycled gas compression process 10... Ammonia reactor 11... Separator 12... ... Hydrogen recovery device 13 ... Rare gas device 14 ... Jet compressor (ejector) 20-4
3...Represents each line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、合成用水素を炭化水素を含有する原料からスチーム
リフォーミング法によって製造し、合成循環系の入口に
おいて合成ガスは不活性ガス、特に稀ガスとメタンを含
有し、製品アンモニアを合成循還ガスから分縮によって
分離し、循還フラッシュガスを下流の水素回収装置およ
び/または稀ガス装置において更に処理し、リフォーミ
ング工程の圧よりも高い圧をもつ1ないし数ヶのガス流
をこのリフォーミング工程の原料として送ること要する
アンモニアプラントにおいて、水素、窒素、アルゴン、
メタンなどの成分を含有し、リフォーミング工程の圧よ
り低い圧をもつ稀ガス装置からの残ガスをエジェクター
に送り、ここでリフォーミング工程の圧よりも高い圧を
もつ1ないし数ヶのガス流を駆動媒体として使用して、
リフォーミング工程の圧に圧縮し、次にリフォーミング
工程の前で合成ガス発生部に返送することを特徴とする
アンモニアプラントにおける稀ガス装置の残ガスを物質
利用する方法。 2、駆動媒体として水素含有ガスを用い、このガスを合
成ガス発生部の下流にあるプラント部分、特に合成ガス
圧縮工程と合成循還工程から脱硫工程の前で合成ガス発
生部に循還することを特徴とする請求項1に記載の方法
。 3、駆動媒体として炭化水素含有ガスを用い、このガス
を合成ガス発生部の原料として脱硫工程の上流に送るこ
とを特徴とする請求項1に記載の方法。
[Claims] 1. Hydrogen for synthesis is produced from raw materials containing hydrocarbons by a steam reforming method, and at the inlet of the synthesis circulation system, the synthesis gas contains inert gases, especially rare gases and methane, and The ammonia is separated from the synthesis recycle gas by fractional condensation, and the recycle flash gas is further processed in a downstream hydrogen recovery unit and/or rare gas unit, with one or more In an ammonia plant that requires a gas stream to be delivered as feedstock for this reforming process, hydrogen, nitrogen, argon,
The residual gas from the rare gas system, which contains components such as methane and has a pressure lower than the reforming process pressure, is sent to an ejector where it is injected into one or more gas streams with a pressure higher than the reforming process pressure. using as the driving medium,
A method for utilizing residual gas from a rare gas equipment in an ammonia plant as a material, characterized by compressing it to the pressure for a reforming process and then returning it to a synthesis gas generation section before the reforming process. 2. Using a hydrogen-containing gas as the driving medium, and circulating this gas from parts of the plant downstream of the synthesis gas generation section, in particular from the synthesis gas compression step and the synthesis circulation step, to the synthesis gas generation section before the desulfurization step. A method according to claim 1, characterized in that: 3. The method according to claim 1, characterized in that a hydrocarbon-containing gas is used as the driving medium and this gas is sent upstream of the desulfurization step as a raw material for a synthesis gas generation section.
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