JPH111303A - アンモニア合成ガスの製造方法およびその製造装置 - Google Patents
アンモニア合成ガスの製造方法およびその製造装置Info
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- JPH111303A JPH111303A JP10122406A JP12240698A JPH111303A JP H111303 A JPH111303 A JP H111303A JP 10122406 A JP10122406 A JP 10122406A JP 12240698 A JP12240698 A JP 12240698A JP H111303 A JPH111303 A JP H111303A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭化水素供給原料からアンモニア合成ガスを
製造するために第一熱交換スチームリフォーミングおよ
び第二リフォーミングの各段階での加熱必要量および燃
料消費量を減らすことである。 【解決手段】 この課題は、第一熱交換スチームリフォ
ーマーおよびそれに続く第二リフォーマーにおいて炭化
水素供給原料を引き続けて第一−および第二接触スチー
ムリフォーミングする各段階を含む該供給原料からアン
モニア合成ガスを製造する方法において、第一スチーム
改質ガスの排出流を、第二リフォーマーに導入する前に
該第一スチーム改質ガスを第二改質ガスの熱い生成物排
出流と間接的に熱交換することにより加熱することによ
って解決される。
製造するために第一熱交換スチームリフォーミングおよ
び第二リフォーミングの各段階での加熱必要量および燃
料消費量を減らすことである。 【解決手段】 この課題は、第一熱交換スチームリフォ
ーマーおよびそれに続く第二リフォーマーにおいて炭化
水素供給原料を引き続けて第一−および第二接触スチー
ムリフォーミングする各段階を含む該供給原料からアン
モニア合成ガスを製造する方法において、第一スチーム
改質ガスの排出流を、第二リフォーマーに導入する前に
該第一スチーム改質ガスを第二改質ガスの熱い生成物排
出流と間接的に熱交換することにより加熱することによ
って解決される。
Description
【０００１】
【発明の利用分野】本発明はアンモニア合成ガスの製造
に関する。特に本発明は、第一熱交換スチームリフォー
マーおよびそれに続く断熱リフォーマーにおいて炭化水
素供給原料を引き続けて第一−および第二接触スチーム
リフォーミングする各段階を含むその製造用装置に関す
る。
に関する。特に本発明は、第一熱交換スチームリフォー
マーおよびそれに続く断熱リフォーマーにおいて炭化水
素供給原料を引き続けて第一−および第二接触スチーム
リフォーミングする各段階を含むその製造用装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】アンモニア合成ガスは一般に、天然ガス
またはより高級な炭化水素の炭化水素供給材料をスチー
ムリフォーミング触媒と接触させることによって加熱(
fired)管式スチームリフォーマー中で吸熱スチーム改質
反応に付すことによって製造される。次いでこの第一改
質ガスは第二断熱リフォーマーに供給され、そこで水素
の一部および第一改質ガス中の残量の炭化水素は空気ま
たは酸素の豊富な空気で第二リフォーミング触媒の存在
下に部分酸化される。第二リフォーマーからの粗アンモ
ニア合成ガスは、上記の水蒸気改質反応で供給原料が反
応する間に生じる水素、一酸化炭素および二酸化炭素、
並びに第二リフォーミング段階で空気の添加によりガス
中に導入される窒素を含有する。
またはより高級な炭化水素の炭化水素供給材料をスチー
ムリフォーミング触媒と接触させることによって加熱(
fired)管式スチームリフォーマー中で吸熱スチーム改質
反応に付すことによって製造される。次いでこの第一改
質ガスは第二断熱リフォーマーに供給され、そこで水素
の一部および第一改質ガス中の残量の炭化水素は空気ま
たは酸素の豊富な空気で第二リフォーミング触媒の存在
下に部分酸化される。第二リフォーマーからの粗アンモ
ニア合成ガスは、上記の水蒸気改質反応で供給原料が反
応する間に生じる水素、一酸化炭素および二酸化炭素、
並びに第二リフォーミング段階で空気の添加によりガス
中に導入される窒素を含有する。
【０００３】第一の吸熱水蒸気改質反応に必要な熱は、
リフォーマーを通って伸びた垂直の管中に触媒が配置さ
れている第一スチームリフォーマーの煙道ガス側で燃料
を燃焼させることによって一般に供給される。加熱必要
量および第一リフォーマーでの燃料の消費量を減らすた
めに、スチーム改質ガスの排出流を熱源として利用する
ことによって熱の一部を供給することも提案されてい
る。かゝる方法および装置は米国特許第５，４２９，８
０９号に記載されている。この方法では、熱の一部は燃
料の燃焼からの熱い煙道ガスによっておよび一部は差込
み管式熱交換型反応器中で熱い生成物排出物によって供
給される。
リフォーマーを通って伸びた垂直の管中に触媒が配置さ
れている第一スチームリフォーマーの煙道ガス側で燃料
を燃焼させることによって一般に供給される。加熱必要
量および第一リフォーマーでの燃料の消費量を減らすた
めに、スチーム改質ガスの排出流を熱源として利用する
ことによって熱の一部を供給することも提案されてい
る。かゝる方法および装置は米国特許第５，４２９，８
０９号に記載されている。この方法では、熱の一部は燃
料の燃焼からの熱い煙道ガスによっておよび一部は差込
み管式熱交換型反応器中で熱い生成物排出物によって供
給される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一般的課題
は、炭化水素供給原料からアンモニア合成ガスを製造す
るための第一熱交換スチームリフォーミングおよび第二
リフォーミングにおいて加熱必要量および燃料消費量を
減らすことである。
は、炭化水素供給原料からアンモニア合成ガスを製造す
るための第一熱交換スチームリフォーミングおよび第二
リフォーミングにおいて加熱必要量および燃料消費量を
減らすことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の対象
は、第一熱交換スチームリフォーマーおよびそれに続く
第二リフォーマーにおいて炭化水素供給原料を引き続け
て第一−および第二接触スチームリフォーミングする各
段階を含む該供給原料からアンモニア合成ガスを製造す
る方法において、第一スチーム改質ガスの排出流を、第
二リフォーマーに導入する前に、該第一スチーム改質ガ
スを第二改質ガスの熱い生成物排出流と間接的に熱交換
させることにより加熱することを特徴とする、アンモニ
ア合成ガスの製造方法を提供することである。
は、第一熱交換スチームリフォーマーおよびそれに続く
第二リフォーマーにおいて炭化水素供給原料を引き続け
て第一−および第二接触スチームリフォーミングする各
段階を含む該供給原料からアンモニア合成ガスを製造す
る方法において、第一スチーム改質ガスの排出流を、第
二リフォーマーに導入する前に、該第一スチーム改質ガ
スを第二改質ガスの熱い生成物排出流と間接的に熱交換
させることにより加熱することを特徴とする、アンモニ
ア合成ガスの製造方法を提供することである。
【０００６】本発明の別の対象は、上記のスチーム改質
法で使用するための装置を提供することである。この装
置は、第二スチームリフォーマーに連結された第一熱交
換スチームリフォーマーおよび第二スチームリフォーマ
ーの上流に配置された供給物／排出流−熱交換器を含
み、その結果として第一熱交換スチームリフォーマーか
らのスチームリフォーミングされた炭化水素供給物の排
出流が第二スチームリフォーマーからの熱い生成物排出
流と間接的に熱交換されることにより加熱される。
法で使用するための装置を提供することである。この装
置は、第二スチームリフォーマーに連結された第一熱交
換スチームリフォーマーおよび第二スチームリフォーマ
ーの上流に配置された供給物／排出流−熱交換器を含
み、その結果として第一熱交換スチームリフォーマーか
らのスチームリフォーミングされた炭化水素供給物の排
出流が第二スチームリフォーマーからの熱い生成物排出
流と間接的に熱交換されることにより加熱される。
【０００７】ここより前および以降で使用している“熱
交換スチームリフォーマー”は、第一スチームリフォー
ミング触媒の固定床で生じる第一スチームリフォーミン
グ反応に必要な熱がその一部を熱い燃焼ガスによってお
よびリフォーマーを通して触媒床との関係で熱交換する
時に、両方のガスを通すことによって第一改質ガス中に
含まれる熱によって供給されるスチームリフォーマーに
関する。かゝるリフォーマーにおいては改質ガス中の熱
は、一般に約８００℃の改質温度から比較的に低い水準
の一般に約６００℃の出口温度で回収される。
交換スチームリフォーマー”は、第一スチームリフォー
ミング触媒の固定床で生じる第一スチームリフォーミン
グ反応に必要な熱がその一部を熱い燃焼ガスによってお
よびリフォーマーを通して触媒床との関係で熱交換する
時に、両方のガスを通すことによって第一改質ガス中に
含まれる熱によって供給されるスチームリフォーマーに
関する。かゝるリフォーマーにおいては改質ガス中の熱
は、一般に約８００℃の改質温度から比較的に低い水準
の一般に約６００℃の出口温度で回収される。
【０００８】第二スチームリフォーミング段階への入口
での平衡温度は第一スチームリフォーミング触媒床の出
口の第一改質ガス温度、一般に８００℃以上である。第
一改質ガスを予備加熱せずの引き続いての第一−および
第二スチームリフォーミングにおいて熱交換第一スチー
ムリフォーマーを使用する場合には、しかしながら第二
リフォーマーの入り口の第一改質ガスの温度は、第一リ
フォーマー中でプロセスガスと間接的に熱交換するため
に比較的に低い。このことは第二スチームリフォーミン
グ段階での供給物転化率を比較的に低くする。
での平衡温度は第一スチームリフォーミング触媒床の出
口の第一改質ガス温度、一般に８００℃以上である。第
一改質ガスを予備加熱せずの引き続いての第一−および
第二スチームリフォーミングにおいて熱交換第一スチー
ムリフォーマーを使用する場合には、しかしながら第二
リフォーマーの入り口の第一改質ガスの温度は、第一リ
フォーマー中でプロセスガスと間接的に熱交換するため
に比較的に低い。このことは第二スチームリフォーミン
グ段階での供給物転化率を比較的に低くする。
【０００９】第二改質粗アンモニア合成ガスの所望の化
学量論的組成および後続のアンモニア合成法で必要とさ
れる様な低いガス中炭化水素含有量を得るために、第一
熱交換および第一改質ガスの予備加熱せずの第二リフォ
ーミングという連続工程における第一改質ガスの平衡温
度は、第二リフォーミング段階の比較的に低い炭化水素
供給物転化率を相殺するために比較的に高くなければな
らない。
学量論的組成および後続のアンモニア合成法で必要とさ
れる様な低いガス中炭化水素含有量を得るために、第一
熱交換および第一改質ガスの予備加熱せずの第二リフォ
ーミングという連続工程における第一改質ガスの平衡温
度は、第二リフォーミング段階の比較的に低い炭化水素
供給物転化率を相殺するために比較的に高くなければな
らない。
【００１０】第二リフォーマーおよび供給物／排出物−
熱交換器を本発明に従って組み合わせることによって、
平衡温度より下に冷却された第一スチーム改質ガスの温
度は第二リフォーマーからの熱い生成物流出物と間接的
に熱交換する間に第二リフォーマーで必要とされる如き
反応温度に高められる。これによって、第一リフォーマ
ーでの燃料消費量が熱／排出物−熱交換器で第二スチー
ム改質ガスの過剰の熱を回収することによって有利に減
少する。慣用の第一／第二スチームリフォーミングに比
較して、スチームリフォーミング領域から生成した粗ア
ンモニア合成ガスの出口温度を相応して比較的に低くす
る。
熱交換器を本発明に従って組み合わせることによって、
平衡温度より下に冷却された第一スチーム改質ガスの温
度は第二リフォーマーからの熱い生成物流出物と間接的
に熱交換する間に第二リフォーマーで必要とされる如き
反応温度に高められる。これによって、第一リフォーマ
ーでの燃料消費量が熱／排出物−熱交換器で第二スチー
ム改質ガスの過剰の熱を回収することによって有利に減
少する。慣用の第一／第二スチームリフォーミングに比
較して、スチームリフォーミング領域から生成した粗ア
ンモニア合成ガスの出口温度を相応して比較的に低くす
る。
【００１１】リフォーミング領域からの比較的に低い出
口温度および第一リフォーマーでの低減された燃料消費
量は、リフォーマー領域での消費形態の全体的な改善を
もたらす。本発明を、本発明の特別な実施態様に従う簡
単な流れ図を示す図面を引用して更に詳細に以下に説明
する。
口温度および第一リフォーマーでの低減された燃料消費
量は、リフォーマー領域での消費形態の全体的な改善を
もたらす。本発明を、本発明の特別な実施態様に従う簡
単な流れ図を示す図面を引用して更に詳細に以下に説明
する。
【００１２】
【実施例】本発明の特別な実施態様に従う方法を実施す
る時、例えば天然ガスおよび水蒸気の供給ガス（２）を
４５０℃の温度で第一熱交換リフォーミング反応器
（４）に導入する。反応器（４）は、出口末端を閉じら
れている外側シート管（８）と同心的に囲まれる内部熱
交換用末端開放差込管（１０）とより成る１つ以上の管
状反応器が加圧シェル（６）内部にある慣用の設計の差
込管式反応器である。
る時、例えば天然ガスおよび水蒸気の供給ガス（２）を
４５０℃の温度で第一熱交換リフォーミング反応器
（４）に導入する。反応器（４）は、出口末端を閉じら
れている外側シート管（８）と同心的に囲まれる内部熱
交換用末端開放差込管（１０）とより成る１つ以上の管
状反応器が加圧シェル（６）内部にある慣用の設計の差
込管式反応器である。
【００１３】管（８）と（１０）との間の空間は第一リ
フォーミング触媒（１２）が充填されている。外側管
（８）および触媒（１２）を通過する供給物（２）は触
媒（１２）との接触によって第一スチーム改質される。
触媒（１２）上で進行するスチームリフォーミング吸熱
反応に必要な熱は、底部バーナー（１４）での燃料の燃
焼によって得られるを熱い煙道ガスによって供給され
る。即ち、管（８）中での反応用供給物と関係して導入
される熱として外側管（８）の壁に沿って熱い該煙道ガ
スが通過する時に供給される。
フォーミング触媒（１２）が充填されている。外側管
（８）および触媒（１２）を通過する供給物（２）は触
媒（１２）との接触によって第一スチーム改質される。
触媒（１２）上で進行するスチームリフォーミング吸熱
反応に必要な熱は、底部バーナー（１４）での燃料の燃
焼によって得られるを熱い煙道ガスによって供給され
る。即ち、管（８）中での反応用供給物と関係して導入
される熱として外側管（８）の壁に沿って熱い該煙道ガ
スが通過する時に供給される。
【００１４】補足熱は、８００℃の出口温度で触媒を離
れそして触媒（１２）中での反応用供給ガスと関係して
導入される熱として内部管（１０）を通して、触媒（１
２）からの熱い第一改質排出ガス（１６）によって供給
される。第一改質ガス（１６）の温度はそれによって６
００℃に低下する。ガス（１６）は供給物／排出物−熱
交換器（１８）を通過し、該熱交換器においてガス（１
６）の温度は第二リフォーマー（２２）から９７５℃の
温度で引き出される熱い第二改質ガス（２０）と間接的
に熱交換することによって８００℃に上昇する。第二リ
フォーマー（２２）は通例の設計の断熱リフォーマーで
あり、このリフォーマー中で、再加熱され第一改質ガス
（１６）は反応器の頂部で空気（２４）で部分的に酸化
されそして次いで反応器（２２）の底部で固定床（２
６）として配置された第二リフォーミング触媒と接触さ
せることによって第二改質される。第二改質ガス（２
０）は９７５℃の温度で反応器の底部から引き出され、
上記の通りの間接的熱交換によって８２５℃に冷却され
る。
れそして触媒（１２）中での反応用供給ガスと関係して
導入される熱として内部管（１０）を通して、触媒（１
２）からの熱い第一改質排出ガス（１６）によって供給
される。第一改質ガス（１６）の温度はそれによって６
００℃に低下する。ガス（１６）は供給物／排出物−熱
交換器（１８）を通過し、該熱交換器においてガス（１
６）の温度は第二リフォーマー（２２）から９７５℃の
温度で引き出される熱い第二改質ガス（２０）と間接的
に熱交換することによって８００℃に上昇する。第二リ
フォーマー（２２）は通例の設計の断熱リフォーマーで
あり、このリフォーマー中で、再加熱され第一改質ガス
（１６）は反応器の頂部で空気（２４）で部分的に酸化
されそして次いで反応器（２２）の底部で固定床（２
６）として配置された第二リフォーミング触媒と接触さ
せることによって第二改質される。第二改質ガス（２
０）は９７５℃の温度で反応器の底部から引き出され、
上記の通りの間接的熱交換によって８２５℃に冷却され
る。
【図１】図１は本発明の特別な実施態様を示す簡単な流
れ図である。
れ図である。
２・・・供給ガス ４・・・第一熱交換リフォーミング反応器 ６・・・加圧シェル ８・・・外側管 １０・・・内部熱交換用末端開放差込管 １２・・・触媒 １４・・・底部バーナー １６・・・第一改質ガス １８・・・供給物／排出物−熱交換器 ２０・・・第二改質ガス ２２・・・第二リフォーマー ２４・・・空気 ２６・・・固定床
Claims (2)
- 【請求項１】 第一熱交換スチームリフォーマーおよび
それに続く第二リフォーマーにおいて炭化水素供給原料
を引き続けて第一−および第二接触スチームリフォーミ
ングする各段階を含む該供給原料からアンモニア合成ガ
スを製造する方法において、第一スチーム改質ガスの排
出流を第二リフォーマーに導入する前に、該第一スチー
ム改質ガスを第二改質ガスの熱い生成物排出流と間接的
に熱交換させることにより加熱することを特徴とする、
上記方法。 - 【請求項２】 第二スチームリフォーマーに連結された
第一熱交換スチームリフォーマーおよび第二スチームリ
フォーマーの上流に配置された供給物／排出流−熱交換
器を含み、その結果として第一熱交換スチームリフォー
マーからのスチームリフォーミングされた炭化水素供給
物の排出流が第二スチームリフォーマーからの熱い生成
物排出流と間接的に熱交換されることにより加熱され
る、請求項１に記載のスチームリフォーミング法で使用
するプロセス装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DK0510/97 | 1997-05-05 | ||
| DK199700510A DK173052B1 (da) | 1997-05-05 | 1997-05-05 | Fremgangsmåde til fremstilling af ammoniak syntesegas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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