JPH0733253B2 - アンモニア及びメタノールの併産方法 - Google Patents
アンモニア及びメタノールの併産方法Info
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- JPH0733253B2 JPH0733253B2 JP5021463A JP2146393A JPH0733253B2 JP H0733253 B2 JPH0733253 B2 JP H0733253B2 JP 5021463 A JP5021463 A JP 5021463A JP 2146393 A JP2146393 A JP 2146393A JP H0733253 B2 JPH0733253 B2 JP H0733253B2
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- methanol
- gas
- ammonia
- synthesis
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
- C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
- C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
- C01B21/068—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with silicon
- C01B21/0682—Preparation by direct nitridation of silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、天然ガス、石油又は石
炭等から得られる合成ガスから、アンモニア及びメタノ
ールを併産する技術に関する。
炭等から得られる合成ガスから、アンモニア及びメタノ
ールを併産する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】アンモニア、メタノールの製造技術は共
に水素が主原料であり、水性ガス、天然ガス等の一次改
質ガスや二次改質ガスを共通に利用できるため、従来よ
り、種々の併産方法が提案されている。
に水素が主原料であり、水性ガス、天然ガス等の一次改
質ガスや二次改質ガスを共通に利用できるため、従来よ
り、種々の併産方法が提案されている。
【０００３】アンモニア及びメタノールの生産に必要と
される原料は水素、一酸化炭素及び窒素である。これら
のガスは水性ガスもしくは天然ガスを原料とする改質ガ
スの主成分もしくは中間生成物である。アンモニア及び
メタノールの併産を考える上で特に重要な点はアンモニ
ア合成に当たり窒素対水素の流量比を１：３に調節する
点にあり、従来より下記のような併産方法が提案されて
いる。
される原料は水素、一酸化炭素及び窒素である。これら
のガスは水性ガスもしくは天然ガスを原料とする改質ガ
スの主成分もしくは中間生成物である。アンモニア及び
メタノールの併産を考える上で特に重要な点はアンモニ
ア合成に当たり窒素対水素の流量比を１：３に調節する
点にあり、従来より下記のような併産方法が提案されて
いる。
【０００４】（１）天然ガスの一次改質ガスをメタノー
ル用合成ガスとし、冷却圧縮後、メタノール製造設備に
よりメタノールを合成する。メタノール製造設備からの
水素に富むパージガスに含有されるメタノール及び二酸
化炭素を除去して少量のメタン等を含む水素ガスを得、
これに空気分離装置から得られる窒素を水素／窒素の比
がアンモニア合成の化学量論的比率となるように添加し
てアンモニア用合成ガスとする。
ル用合成ガスとし、冷却圧縮後、メタノール製造設備に
よりメタノールを合成する。メタノール製造設備からの
水素に富むパージガスに含有されるメタノール及び二酸
化炭素を除去して少量のメタン等を含む水素ガスを得、
これに空気分離装置から得られる窒素を水素／窒素の比
がアンモニア合成の化学量論的比率となるように添加し
てアンモニア用合成ガスとする。
【０００５】（２）天然ガスを一次改質し、これに空気
分離装置から得られる酸素を加えて二次改質したガスを
二分し、その１方をメタノール用合成ガスとし、冷却圧
縮後、メタノール製造設備によりメタノールを合成す
る。メタノール製造設備からのパージガスからメタノー
ル及び二酸化炭素を除去して得られた水素ガスと、残り
の二次改質ガスから二酸化炭素を除去して得られた水素
ガスとを合わせ、更にこれに、空気分離装置から得られ
る窒素を水素／窒素の比がアンモニア合成の化学量論的
比率になるように添加してアンモニア用合成ガスとす
る。
分離装置から得られる酸素を加えて二次改質したガスを
二分し、その１方をメタノール用合成ガスとし、冷却圧
縮後、メタノール製造設備によりメタノールを合成す
る。メタノール製造設備からのパージガスからメタノー
ル及び二酸化炭素を除去して得られた水素ガスと、残り
の二次改質ガスから二酸化炭素を除去して得られた水素
ガスとを合わせ、更にこれに、空気分離装置から得られ
る窒素を水素／窒素の比がアンモニア合成の化学量論的
比率になるように添加してアンモニア用合成ガスとす
る。
【０００６】（３）天然ガスを一次改質し、これに空気
を加えて二次改質したガスを二分し、その一方をメタノ
ール用合成ガスとし、冷却圧縮後、メタノール製造設備
によりメタノールを合成する。メタノール製造設備から
のパージガスからメタノール及び二酸化炭素を除去して
得られた水素／窒素の混合ガスと、残りの二次改質ガス
を一酸化炭素転化し、さらに二酸化炭素を除去して得た
水素／窒素の混合ガスとを合わせ、２つのガス流の混合
比を調整することなどにより混合ガス中の水素／窒素の
比をアンモニア合成の化学量論的比率に調整しアンモニ
ア用合成ガスとする。
を加えて二次改質したガスを二分し、その一方をメタノ
ール用合成ガスとし、冷却圧縮後、メタノール製造設備
によりメタノールを合成する。メタノール製造設備から
のパージガスからメタノール及び二酸化炭素を除去して
得られた水素／窒素の混合ガスと、残りの二次改質ガス
を一酸化炭素転化し、さらに二酸化炭素を除去して得た
水素／窒素の混合ガスとを合わせ、２つのガス流の混合
比を調整することなどにより混合ガス中の水素／窒素の
比をアンモニア合成の化学量論的比率に調整しアンモニ
ア用合成ガスとする。
【０００７】更に、最近では、Nitorogen No.１９７、
May-June １９９２、p１８に次のような方法が提案さ
れている。
May-June １９９２、p１８に次のような方法が提案さ
れている。
【０００８】（４）天然ガスを一次改質した後、空気分
離装置から得られる酸素を加えて二次改質し、更に一酸
化炭素転化処理、二酸化炭素除去した後、一酸化炭素除
去工程を経て、冷却圧縮後アンモニアを合成する。前記
一酸化炭素除去工程において、従来のメタン化に先立
ち、メタノール合成を行わせ、生成した少量のメタノー
ルを冷却後水洗によりアンモニア合成の副産物として回
収する。
離装置から得られる酸素を加えて二次改質し、更に一酸
化炭素転化処理、二酸化炭素除去した後、一酸化炭素除
去工程を経て、冷却圧縮後アンモニアを合成する。前記
一酸化炭素除去工程において、従来のメタン化に先立
ち、メタノール合成を行わせ、生成した少量のメタノー
ルを冷却後水洗によりアンモニア合成の副産物として回
収する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には、次のような問題点がある。
来技術には、次のような問題点がある。
【００１０】前記（１）の方法では、二次改質を受けて
いない一次改質ガスをメタノール用合成ガスとして使用
するため合成ガス中に反応に不要なメタンが約１０％程
度存在する。従って、メタノール合成に必要な水素、一
酸化炭素及び二酸化炭素の分圧を保持するためには、多
くのパージガスを反応系外へ出さなければならない。ま
た、パージガスは高温の場所から抜き出すので、専用の
冷却設備が必要となる。
いない一次改質ガスをメタノール用合成ガスとして使用
するため合成ガス中に反応に不要なメタンが約１０％程
度存在する。従って、メタノール合成に必要な水素、一
酸化炭素及び二酸化炭素の分圧を保持するためには、多
くのパージガスを反応系外へ出さなければならない。ま
た、パージガスは高温の場所から抜き出すので、専用の
冷却設備が必要となる。
【００１１】前記（２）の方法では、空気分離装置を必
要とする点で経済的に問題がある。前記（３）の方法に
おいても、二次改質時に空気を使用するため、原料ガス
中にメタノール合成に不要な窒素が２０〜２５％程度存
在し、前記（１）の方法と同様の問題が生じる。
要とする点で経済的に問題がある。前記（３）の方法に
おいても、二次改質時に空気を使用するため、原料ガス
中にメタノール合成に不要な窒素が２０〜２５％程度存
在し、前記（１）の方法と同様の問題が生じる。
【００１２】前記（４）の方法では、得られるメタノー
ルの生産量がアンモニア生産量の１〜２％にすぎない。
メタノール生成量を増加させるためには、前段の転化反
応での転化率を下げ、もしくは、脱炭酸工程での除去率
を下げて合成ガス中の一酸化炭素及び二酸化炭素の残存
量を増加させる必要がある。しかしながら、メタノール
合成反応は、少量の一酸化炭素、二酸化炭素を原料とす
るため、活性の高い触媒を使用しており、一酸化炭素、
二酸化炭素の量が増えると、反応熱が大きくなり、反応
熱の除去が困難となる。また、この方法においては、メ
タノール合成反応により除去しきれない一酸化炭素をメ
タン化により除去するものであるが、未反応の一酸化炭
素及び二酸化炭素が増加すると、メタン化工程において
も、前記と同様の問題が生ずる。また、メタン化により
一酸化炭素を除去することは、改質反応で得られた水素
を消費し再びメタンに変換することとなり反応的に無駄
であり、アンモニア製造工程のパージガス量を増加させ
ることにもなる。
ルの生産量がアンモニア生産量の１〜２％にすぎない。
メタノール生成量を増加させるためには、前段の転化反
応での転化率を下げ、もしくは、脱炭酸工程での除去率
を下げて合成ガス中の一酸化炭素及び二酸化炭素の残存
量を増加させる必要がある。しかしながら、メタノール
合成反応は、少量の一酸化炭素、二酸化炭素を原料とす
るため、活性の高い触媒を使用しており、一酸化炭素、
二酸化炭素の量が増えると、反応熱が大きくなり、反応
熱の除去が困難となる。また、この方法においては、メ
タノール合成反応により除去しきれない一酸化炭素をメ
タン化により除去するものであるが、未反応の一酸化炭
素及び二酸化炭素が増加すると、メタン化工程において
も、前記と同様の問題が生ずる。また、メタン化により
一酸化炭素を除去することは、改質反応で得られた水素
を消費し再びメタンに変換することとなり反応的に無駄
であり、アンモニア製造工程のパージガス量を増加させ
ることにもなる。
【００１３】本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑み
てなされたものであり、反応的にも、経済的にも、効率
良くアンモニアとメタノールとを併産することのできる
製造方法を提供することを目的とするものである。
てなされたものであり、反応的にも、経済的にも、効率
良くアンモニアとメタノールとを併産することのできる
製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１４】また、本発明は、アンモニア及びメタノー
ルの併産比率を広い範囲で変化させ得る技術を提供する
ことを目的とするものである。
ルの併産比率を広い範囲で変化させ得る技術を提供する
ことを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、少なくとも脱炭酸工程、メタン化工程、圧縮工程
及び合成工程を順次有してなるアンモニア製造プロセス
において、前記圧縮工程により加圧された水素の１部を
取り出し、取り出した水素と前記脱炭酸工程から得られ
る二酸化炭素とを原料としてメタノールを製造すること
を特徴とするアンモニア及びメタノールの併産方法であ
る。
明は、少なくとも脱炭酸工程、メタン化工程、圧縮工程
及び合成工程を順次有してなるアンモニア製造プロセス
において、前記圧縮工程により加圧された水素の１部を
取り出し、取り出した水素と前記脱炭酸工程から得られ
る二酸化炭素とを原料としてメタノールを製造すること
を特徴とするアンモニア及びメタノールの併産方法であ
る。
【００１６】また、本発明は、前記圧縮工程において、
圧縮機の中段から取り出した高圧ガスを水素透過性機能
膜に通過させ、水素を分離することを含むものである。
圧縮機の中段から取り出した高圧ガスを水素透過性機能
膜に通過させ、水素を分離することを含むものである。
【００１７】また、本発明は、前記圧縮工程において、
圧縮機の中段から取り出した高圧ガスを圧力スイング吸
着装置（以下、ＰＳＡと略記する）により処理し、水素
を分離することを含むものである。
圧縮機の中段から取り出した高圧ガスを圧力スイング吸
着装置（以下、ＰＳＡと略記する）により処理し、水素
を分離することを含むものである。
【００１８】また、本発明は、前記圧縮工程において、
圧縮機の中段から取り出した高圧ガスを水素透過性機能
膜に通過させ、水素と、水素及び窒素を主成分とする混
合ガスとに分離し、分離した水素を圧縮工程直前の本流
に戻し、分離した混合ガスを深冷分離設備により窒素と
水素とに更に分離し、分離した窒素を圧縮工程直前の本
流に戻し、深冷分離された水素をメタノール合成に使用
することを含むものである。
圧縮機の中段から取り出した高圧ガスを水素透過性機能
膜に通過させ、水素と、水素及び窒素を主成分とする混
合ガスとに分離し、分離した水素を圧縮工程直前の本流
に戻し、分離した混合ガスを深冷分離設備により窒素と
水素とに更に分離し、分離した窒素を圧縮工程直前の本
流に戻し、深冷分離された水素をメタノール合成に使用
することを含むものである。
【００１９】
【作用】以下、本発明について説明する。
【００２０】本発明者らは、アンモニア用合成ガスを圧
縮するための圧縮機を利用すれば、メタノール合成に適
する圧力（３０気圧〜２００気圧）に高められたメタノ
ール用合成ガスがアンモニア製造プロセスから得られ、
メタノール合成に必要な圧縮動力をアンモニア合成の圧
縮動力と兼用することが可能であることに思い至り、更
に鋭意検討の結果、アンモニア用合成ガス圧縮機の中間
段出口ガスをメタノール用合成ガスとして利用する本発
明に到達したものである。更に、本発明は、炭酸ガスと
水素とを原料としてメタノール合成を実施することによ
り地球温暖化の主原因である二酸化炭素の有効利用を図
るものである。
縮するための圧縮機を利用すれば、メタノール合成に適
する圧力（３０気圧〜２００気圧）に高められたメタノ
ール用合成ガスがアンモニア製造プロセスから得られ、
メタノール合成に必要な圧縮動力をアンモニア合成の圧
縮動力と兼用することが可能であることに思い至り、更
に鋭意検討の結果、アンモニア用合成ガス圧縮機の中間
段出口ガスをメタノール用合成ガスとして利用する本発
明に到達したものである。更に、本発明は、炭酸ガスと
水素とを原料としてメタノール合成を実施することによ
り地球温暖化の主原因である二酸化炭素の有効利用を図
るものである。
【００２１】本発明方法により、アンモニアと、メタノ
ールとを製造する工程の１例を図１に示す。図１から分
かるように、本発明においては、メタノール用合成ガス
中に、反応に不要なメタン、窒素等が存在しないので、
多量のパージガスの発生による不都合を生じず、更に、
メタノール精製分離後の合成ガスをアンモニア製造プロ
セスへ循環させることにより、より効率的にアンモニア
と、メタノールとを併産することができる。更に、本発
明プロセスに依れば、空気分離装置が不要になるので製
造コストを低下させることができる。
ールとを製造する工程の１例を図１に示す。図１から分
かるように、本発明においては、メタノール用合成ガス
中に、反応に不要なメタン、窒素等が存在しないので、
多量のパージガスの発生による不都合を生じず、更に、
メタノール精製分離後の合成ガスをアンモニア製造プロ
セスへ循環させることにより、より効率的にアンモニア
と、メタノールとを併産することができる。更に、本発
明プロセスに依れば、空気分離装置が不要になるので製
造コストを低下させることができる。
【００２２】また、本発明に依れば、アンモニアと、メ
タノールとの生産比率を従来よりも広い範囲で調整する
ことができる。例えば、（１）二次改質炉への空気流量
を増加する、及び／又は（２）圧縮工程中段から取り出
す混合ガスの比を大きくする、ことによりアンモニアの
生産比率を大きくすることができる。メタノールの生産
量はアンモニア生産量の０〜２０ｖｏｌ．％とすること
が好ましい。
タノールとの生産比率を従来よりも広い範囲で調整する
ことができる。例えば、（１）二次改質炉への空気流量
を増加する、及び／又は（２）圧縮工程中段から取り出
す混合ガスの比を大きくする、ことによりアンモニアの
生産比率を大きくすることができる。メタノールの生産
量はアンモニア生産量の０〜２０ｖｏｌ．％とすること
が好ましい。
【００２３】図２〜図４は、アンモニア製造プロセスの
圧縮工程から高圧水素ガスを取り出し、メタノール製造
プロセスへ導入する３態様を示すものである。
圧縮工程から高圧水素ガスを取り出し、メタノール製造
プロセスへ導入する３態様を示すものである。
【００２４】図２は、水素透過性機能膜により水素ガス
を分離する態様を示すものである。この例においては、
４段圧縮機の３段目出口ガスの１部を水素透過性機能膜
に通過させ、分離した水素をメタノール製造プロセスへ
導入するものである。水素が除去された混合ガスは再び
本流へ戻され、残りの３段出口ガスと共に圧縮機の最終
段へ導入される。
を分離する態様を示すものである。この例においては、
４段圧縮機の３段目出口ガスの１部を水素透過性機能膜
に通過させ、分離した水素をメタノール製造プロセスへ
導入するものである。水素が除去された混合ガスは再び
本流へ戻され、残りの３段出口ガスと共に圧縮機の最終
段へ導入される。
【００２５】図３は、ＰＳＡにより水素ガスを分離する
態様を示すものである。この例においては、４段圧縮機
の１段目出口ガスの１部をＰＳＡにて処理し、分離した
水素をメタノール製造プロセスへ導入するものである。
水素が除去された、混合ガスは、燃料等に利用できる。
態様を示すものである。この例においては、４段圧縮機
の１段目出口ガスの１部をＰＳＡにて処理し、分離した
水素をメタノール製造プロセスへ導入するものである。
水素が除去された、混合ガスは、燃料等に利用できる。
【００２６】図４は、窒素に富んだ高圧ガスから、水素
を分離する態様を示すものである。この例においては、
４段圧縮機の３段目出口ガスの１部を水素透過性機能膜
により、水素と、水素／窒素の混合ガスとに分離し、前
者を１段目圧縮機入口へ戻し、後者を深冷分離設備によ
り、窒素と水素とに分離し、前者を１段目圧縮機入口へ
戻し、後者をメタノール製造プロセスへ導入するもので
ある。
を分離する態様を示すものである。この例においては、
４段圧縮機の３段目出口ガスの１部を水素透過性機能膜
により、水素と、水素／窒素の混合ガスとに分離し、前
者を１段目圧縮機入口へ戻し、後者を深冷分離設備によ
り、窒素と水素とに分離し、前者を１段目圧縮機入口へ
戻し、後者をメタノール製造プロセスへ導入するもので
ある。
【００２７】例示した実施態様のように４段圧縮機を使
用する場合は、それぞれの吐出圧は、１段目から４段目
まで順に、５０〜１００ｋｇ／ｃｍ2、 １００〜１７
０ｋｇ／ｃｍ2、１７０〜２００ｋｇ／ｃｍ2、２４０〜
３３０ｋｇ／ｃｍ2 とすることが好ましい。また、アン
モニア合成及びメタノール合成に好適な圧力はそれぞ
れ、２００〜３３０ｋｇ／ｃｍ2、５０〜１００ｋｇ／
ｃｍ2である。
用する場合は、それぞれの吐出圧は、１段目から４段目
まで順に、５０〜１００ｋｇ／ｃｍ2、 １００〜１７
０ｋｇ／ｃｍ2、１７０〜２００ｋｇ／ｃｍ2、２４０〜
３３０ｋｇ／ｃｍ2 とすることが好ましい。また、アン
モニア合成及びメタノール合成に好適な圧力はそれぞ
れ、２００〜３３０ｋｇ／ｃｍ2、５０〜１００ｋｇ／
ｃｍ2である。
【００２８】本発明において使用される水素透過性機能
膜としてはメンブレンが好ましい。更に、メンブレンと
しては、ポリスルフォン、ポリアミド、ポリイミド等の
高分子膜が好ましく、中空糸状に成形されたものを多数
束ねて使用することが好ましい。メンブレンは、材質、
使用条件、寿命、水素透過係数、選択率を基に最適な設
計をすることができ、水素透過係数を１０〜２００×１
０-6ｃｍ3／ｓｅｃ・ｃｍ2・ｃｍＨｇの範囲で調整するこ
とができる。例えば、ポリスルフォンを成分とするメン
ブレンの性能は、水素透過率が４０〜２００×１０-6ｃ
ｍ3／ｓｅｃ・ｃｍ2・ｃｍＨｇで、選択率１０〜１００程
度である。従って、圧縮機の３段目出口ガスを水素透過
性機能膜に透過してメタノール用合成ガスとする場合
は、吐出圧を変えずに、もしくは減圧して合成ガスとす
る。
膜としてはメンブレンが好ましい。更に、メンブレンと
しては、ポリスルフォン、ポリアミド、ポリイミド等の
高分子膜が好ましく、中空糸状に成形されたものを多数
束ねて使用することが好ましい。メンブレンは、材質、
使用条件、寿命、水素透過係数、選択率を基に最適な設
計をすることができ、水素透過係数を１０〜２００×１
０-6ｃｍ3／ｓｅｃ・ｃｍ2・ｃｍＨｇの範囲で調整するこ
とができる。例えば、ポリスルフォンを成分とするメン
ブレンの性能は、水素透過率が４０〜２００×１０-6ｃ
ｍ3／ｓｅｃ・ｃｍ2・ｃｍＨｇで、選択率１０〜１００程
度である。従って、圧縮機の３段目出口ガスを水素透過
性機能膜に透過してメタノール用合成ガスとする場合
は、吐出圧を変えずに、もしくは減圧して合成ガスとす
る。
【００２９】ＰＳＡを使用する場合は、ＰＳＡの操作圧
が３０ｋｇ／ｃｍ2を超えると、ガス吸着量は殆ど増加
せず、設備費が増大するのみであるので、吐出圧が５０
〜１００ｋｇ／ｃｍ2である圧縮機１段目からガスを取
り出し、ＰＳＡに導入することが好ましい。
が３０ｋｇ／ｃｍ2を超えると、ガス吸着量は殆ど増加
せず、設備費が増大するのみであるので、吐出圧が５０
〜１００ｋｇ／ｃｍ2である圧縮機１段目からガスを取
り出し、ＰＳＡに導入することが好ましい。
【００３０】
【実施例】以下、メンブレンを用いてメタノール合成用
の水素を分離する態様の本発明について、そのプロセス
を具体的に説明する。
の水素を分離する態様の本発明について、そのプロセス
を具体的に説明する。
【００３１】この例において、基本的な流れは、図１に
示すものとし、圧縮工程の詳細は図２に示すものとす
る。また、この例においては、不図示の設備により尿素
も併せて併産することのできるプロセスを説明する。
示すものとし、圧縮工程の詳細は図２に示すものとす
る。また、この例においては、不図示の設備により尿素
も併せて併産することのできるプロセスを説明する。
【００３２】原料となる天然ガスは必要に応じて圧縮
し、脱硫塔にて３０〜４０気圧、３５０〜４００℃で脱
硫する。脱硫した天然ガスはスチームと混合した後、竪
型の触媒充填管型外熱式の１次改質炉で処理して、メタ
ンを一酸化炭素と水素とに分解する。１次改質炉出口温
度は８００〜８３０℃であるが、改質は充分進んでおら
ず、メタン分は１２％程度残留している。２次改質炉で
は、空気を吹き込み、その燃焼熱によって更に改質反応
を進める。廃熱回収後、触媒断熱反応器での高温転化及
び低温転化により、一酸化炭素を水素と二酸化炭素とに
転化し、合成粗ガスを得る。合成粗ガスは、更に脱炭酸
装置で処理し、二酸化炭素を吸収除去する。回収した二
酸化炭素は、圧縮してメタノール合成設備に送る。脱炭
酸された合成粗ガスに残留している一酸化炭素及び二酸
化炭素はアンモニア合成の触媒毒となるのでメタネータ
ーによりメタン化を行い一酸化炭素を除去する。
し、脱硫塔にて３０〜４０気圧、３５０〜４００℃で脱
硫する。脱硫した天然ガスはスチームと混合した後、竪
型の触媒充填管型外熱式の１次改質炉で処理して、メタ
ンを一酸化炭素と水素とに分解する。１次改質炉出口温
度は８００〜８３０℃であるが、改質は充分進んでおら
ず、メタン分は１２％程度残留している。２次改質炉で
は、空気を吹き込み、その燃焼熱によって更に改質反応
を進める。廃熱回収後、触媒断熱反応器での高温転化及
び低温転化により、一酸化炭素を水素と二酸化炭素とに
転化し、合成粗ガスを得る。合成粗ガスは、更に脱炭酸
装置で処理し、二酸化炭素を吸収除去する。回収した二
酸化炭素は、圧縮してメタノール合成設備に送る。脱炭
酸された合成粗ガスに残留している一酸化炭素及び二酸
化炭素はアンモニア合成の触媒毒となるのでメタネータ
ーによりメタン化を行い一酸化炭素を除去する。
【００３３】メタン化を経た合成ガスは、計４段の圧縮
機と循環器とからなる圧縮工程に流入する。
機と循環器とからなる圧縮工程に流入する。
【００３４】アンモニア用合成ガス中の水素と窒素との
比は、通常３：１であるが、圧縮工程入口での混合ガス
中の水素の割合をアンモニア合成の化学量論組成比より
も大きくして、圧縮工程中段でメタノール合成のための
水素を取り出すことにより、アンモニア用合成ガス及び
メタノール用合成ガスのいずれにおいても最適な化学量
論比の組成を得ることができる。圧縮工程入口での混合
ガスの組成は、アンモニアとメタノールとの生産比率に
依り決定するが、例えば、メタノール生産量を３００ｔ
／ｄにする場合、ガス圧縮機入口での混合ガスの流量と
組成は、表１に示すようになる。
比は、通常３：１であるが、圧縮工程入口での混合ガス
中の水素の割合をアンモニア合成の化学量論組成比より
も大きくして、圧縮工程中段でメタノール合成のための
水素を取り出すことにより、アンモニア用合成ガス及び
メタノール用合成ガスのいずれにおいても最適な化学量
論比の組成を得ることができる。圧縮工程入口での混合
ガスの組成は、アンモニアとメタノールとの生産比率に
依り決定するが、例えば、メタノール生産量を３００ｔ
／ｄにする場合、ガス圧縮機入口での混合ガスの流量と
組成は、表１に示すようになる。
【００３５】
【表１】 この例においては、メタノールを併産しない場合と比べ
て混合ガス中の窒素の流量が少ないので、窒素源とし
て、二次改質炉に供給される空気の流量は、約７５％に
減少する。
て混合ガス中の窒素の流量が少ないので、窒素源とし
て、二次改質炉に供給される空気の流量は、約７５％に
減少する。
【００３６】圧縮機３段目の出口圧力は１７０気圧であ
り、約７５０００ＮＭ3／Ｈの出口ガスがメンブレン装
置に送られ、残り１１００００ＮＭ3／Ｈの出口ガスは
メンブレン装置をバイパスして圧縮機の４段目へ供給さ
れる。メンブレンで分離される水素ガスは９０気圧で取
り出される。メンブレンにより分離された水素ガスの流
量と組成は表２に示す通りである。
り、約７５０００ＮＭ3／Ｈの出口ガスがメンブレン装
置に送られ、残り１１００００ＮＭ3／Ｈの出口ガスは
メンブレン装置をバイパスして圧縮機の４段目へ供給さ
れる。メンブレンで分離される水素ガスは９０気圧で取
り出される。メンブレンにより分離された水素ガスの流
量と組成は表２に示す通りである。
【００３７】
【表２】 メンブレンを通過しないガスは１６７気圧でバイパスし
た流れと一緒になり圧縮機の４段目に供給される。メン
ブレンを透過しないガスの組成流量は表３に示す通りで
ある。
た流れと一緒になり圧縮機の４段目に供給される。メン
ブレンを透過しないガスの組成流量は表３に示す通りで
ある。
【００３８】
【表３】 従って、アンモニア合成に供される合成ガスは表４に示
す組成となる。
す組成となる。
【００３９】
【表４】 アンモニア合成は、上記組成の合成ガスを用いて２４０
気圧で行われ、１１５０ｔ／ｄのアンモニアが生産され
る。
気圧で行われ、１１５０ｔ／ｄのアンモニアが生産され
る。
【００４０】脱炭酸で回収される２酸化炭素ガスの量は
約３７０００ＮＭ3／Ｈである。このうち、２７０００
ＮＭ3／Ｈは尿素合成装置へ送り、１７０気圧で尿素を
併産することも可能である。その場合、尿素合成へは９
２０ｔ／ｄのアンモニアが送られ、前述の二酸化炭素ガ
スと併せて１６０２ｔ／ｄの尿素が生産される。２３０
ｔ／ｄの余剰アンモニアは外販される。
約３７０００ＮＭ3／Ｈである。このうち、２７０００
ＮＭ3／Ｈは尿素合成装置へ送り、１７０気圧で尿素を
併産することも可能である。その場合、尿素合成へは９
２０ｔ／ｄのアンモニアが送られ、前述の二酸化炭素ガ
スと併せて１６０２ｔ／ｄの尿素が生産される。２３０
ｔ／ｄの余剰アンモニアは外販される。
【００４１】メタノール製造プロセスにはメンブレンに
より分離された約４５７９５ＮＭ3／Ｈの水素ガスの
内、約３００００ＮＭ3／Ｈの水素ガスと、回収された
圧縮二酸化炭素の内、尿素合成へ送られた残りの約１０
０００ＮＭ3／Ｈの圧縮二酸化炭素とが供給される。本
発明においては、水素と二酸化炭素とをメタノール合成
の原料とするものであるが、実際のメタノール合成反応
塔入口における混合ガスの組成は、反応塔内部での平衡
の移動により表５に示す通りになっており、通常のメタ
ノール用合成ガス組成となっている。
より分離された約４５７９５ＮＭ3／Ｈの水素ガスの
内、約３００００ＮＭ3／Ｈの水素ガスと、回収された
圧縮二酸化炭素の内、尿素合成へ送られた残りの約１０
０００ＮＭ3／Ｈの圧縮二酸化炭素とが供給される。本
発明においては、水素と二酸化炭素とをメタノール合成
の原料とするものであるが、実際のメタノール合成反応
塔入口における混合ガスの組成は、反応塔内部での平衡
の移動により表５に示す通りになっており、通常のメタ
ノール用合成ガス組成となっている。
【００４２】
【表５】 メタノール合成は上記組成のガスを用いて８０気圧で行
われ、生成した粗メタノール（水とメタノールと少量の
軽沸分）はメタノール蒸留装置へ送られる。製品メタノ
ールの生産量は約３００ｔ／ｄである。
われ、生成した粗メタノール（水とメタノールと少量の
軽沸分）はメタノール蒸留装置へ送られる。製品メタノ
ールの生産量は約３００ｔ／ｄである。
【００４３】また、本発明の利点の１つは、併産比率を
柔軟に変化させることができる点にある。従って、この
例において、メタノールを生産することなく、アンモニ
ア合成量１６５０ｔ／ｄ、アンモニア外販量３９０ｔ／
ｄ、尿素２２００ｔ／ｄという条件下での運転も可能で
ある。
柔軟に変化させることができる点にある。従って、この
例において、メタノールを生産することなく、アンモニ
ア合成量１６５０ｔ／ｄ、アンモニア外販量３９０ｔ／
ｄ、尿素２２００ｔ／ｄという条件下での運転も可能で
ある。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、従来のアンモニア及び
メタノール併産法と異なり、パージガスを増加させるこ
となしに、メタノール合成に好適な組成の合成ガスをア
ンモニア製造プロセスから得ることができる。また、同
一の圧縮機から得られる水素ガスをアンモニア及びメタ
ノールの合成に各々使用するので、設備を大幅に簡略す
ることが可能で、設備費、製造コストも低下させること
ができる。
メタノール併産法と異なり、パージガスを増加させるこ
となしに、メタノール合成に好適な組成の合成ガスをア
ンモニア製造プロセスから得ることができる。また、同
一の圧縮機から得られる水素ガスをアンモニア及びメタ
ノールの合成に各々使用するので、設備を大幅に簡略す
ることが可能で、設備費、製造コストも低下させること
ができる。
【００４５】また、アンモニア製造プロセスで生ずる二
酸化炭素をメタノール合成の原料とするので、系外へ排
出する二酸化炭素を最小限に抑えることができ、環境保
護の点からも好ましい。
酸化炭素をメタノール合成の原料とするので、系外へ排
出する二酸化炭素を最小限に抑えることができ、環境保
護の点からも好ましい。
【００４６】また、メタノールを併産することにより、
アンモニア単独生産の場合に比較して、混合ガス中の窒
素流量が減少するため、二次改質炉に供給する空気の流
量はアンモニア単独生産の場合の７５％であればよく、
特に夏期運転でボトルネックとなる空気圧縮の問題を緩
和するので、既存設備の改造に本発明を適用することは
特に有利である。
アンモニア単独生産の場合に比較して、混合ガス中の窒
素流量が減少するため、二次改質炉に供給する空気の流
量はアンモニア単独生産の場合の７５％であればよく、
特に夏期運転でボトルネックとなる空気圧縮の問題を緩
和するので、既存設備の改造に本発明を適用することは
特に有利である。
【００４７】更に、本発明は、アンモニア、メタノール
と併せて、尿素を併産する設備においても好適である。
尿素は、季節商品であり、需要が減る夏期は、尿素生産
量を落とし、メタノールの生産量を増加させることによ
り、合成ガス製造工程、合成ガス圧縮機、炭酸ガス圧縮
機は常に１００％の負荷で、運転することができるの
で、尿素の生産量を低下させることによる効率低下が無
い。尿素の需要が増加する冬期においてはメタノール製
造設備の負荷を落として尿素を増産することも可能であ
る。
と併せて、尿素を併産する設備においても好適である。
尿素は、季節商品であり、需要が減る夏期は、尿素生産
量を落とし、メタノールの生産量を増加させることによ
り、合成ガス製造工程、合成ガス圧縮機、炭酸ガス圧縮
機は常に１００％の負荷で、運転することができるの
で、尿素の生産量を低下させることによる効率低下が無
い。尿素の需要が増加する冬期においてはメタノール製
造設備の負荷を落として尿素を増産することも可能であ
る。
【００４８】以上のごとく、本発明は、反応的にも、経
済的にも、効率良くアンモニアとメタノールとを併産す
ることのできる製造方法である。
済的にも、効率良くアンモニアとメタノールとを併産す
ることのできる製造方法である。
【図１】本発明のプロセスの１態様を示すプロセスフロ
ー図である。
ー図である。
【図２】圧縮工程の１態様を示すプロセスフロー図であ
る。
る。
【図３】圧縮工程の他の態様を示すプロセスフロー図で
ある。
ある。
【図４】圧縮工程の他の態様を示すプロセスフロー図で
ある。
ある。
１ １段目圧縮機 ２ ２段目圧縮機 ３ ３段目圧縮機 ４ ４段目圧縮機
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも脱炭酸工程、メタン化工程、
圧縮工程及び合成工程を順次有してなるアンモニア製造
プロセスにおいて、前記圧縮工程により加圧された水素
の１部を取り出し、取り出した水素と前記脱炭酸工程か
ら得られる二酸化炭素とを原料としてメタノールを製造
することを特徴とするアンモニア及びメタノールの併産
方法。 - 【請求項２】 前記圧縮工程において、圧縮機の中段か
ら取り出した高圧ガスを水素透過性機能膜に通過させ、
水素を分離する請求項１に記載のアンモニア及びメタノ
ールの併産方法。 - 【請求項３】 前記圧縮工程において、圧縮機の中段か
ら取り出した高圧ガスを圧力スイング吸着装置により処
理し、水素を分離する請求項１に記載のアンモニア及び
メタノールの併産方法。 - 【請求項４】 前記圧縮工程において、圧縮機の中段か
ら取り出した高圧ガスを水素透過性機能膜に通過させ、
水素と、水素及び窒素を主成分とする混合ガスとに分離
し、分離した水素を圧縮工程直前の本流に戻し、分離し
た混合ガスを深冷分離設備により窒素と水素とに更に分
離し、分離した窒素を圧縮工程直前の本流に戻し、深冷
分離された水素をメタノール合成に使用する請求項１に
記載のアンモニア及びメタノールの併産方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5021463A JPH0733253B2 (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | アンモニア及びメタノールの併産方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5021463A JPH0733253B2 (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | アンモニア及びメタノールの併産方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06234517A JPH06234517A (ja) | 1994-08-23 |
| JPH0733253B2 true JPH0733253B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=12055683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5021463A Expired - Lifetime JPH0733253B2 (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | アンモニア及びメタノールの併産方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733253B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1031754C2 (nl) * | 2006-05-04 | 2007-11-06 | Stichting Energie | Reactorinrichting, alsmede werkwijze voor het uitvoeren van een reactie met waterstof als reactieproduct. |
| EP2199254A1 (en) * | 2008-12-11 | 2010-06-23 | BP p.l.c. | Integrated gas refinery |
| JP5355062B2 (ja) | 2008-12-15 | 2013-11-27 | 東洋エンジニアリング株式会社 | メタノール及びアンモニアの併産方法 |
| TW201032887A (en) * | 2009-01-13 | 2010-09-16 | Saipem Spa | Process for the recovery of ammonia from a gaseous stream |
| CN102482183B (zh) | 2009-08-20 | 2015-07-01 | 沙特基础工业公司 | 甲醇和氨联产方法 |
| JP2014015341A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | アンモニア及びメタノールの製造システム |
| JP5863979B2 (ja) * | 2012-09-12 | 2016-02-17 | 三菱重工業株式会社 | 改質装置及び改質方法、改質装置を備えた化成品の製造装置及び化成品の製造方法 |
| WO2014041645A1 (ja) | 2012-09-12 | 2014-03-20 | 三菱重工業株式会社 | 改質装置およびそれを備えた化成品の製造装置 |
| JP2015193571A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 三菱重工業株式会社 | 芳香族化合物の製造システム及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-02-09 JP JP5021463A patent/JPH0733253B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06234517A (ja) | 1994-08-23 |
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