JPS60141618A - 水蒸気改質法によるアンモニアの製造方法 - Google Patents

水蒸気改質法によるアンモニアの製造方法

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JPS60141618A
JPS60141618A JP24557783A JP24557783A JPS60141618A JP S60141618 A JPS60141618 A JP S60141618A JP 24557783 A JP24557783 A JP 24557783A JP 24557783 A JP24557783 A JP 24557783A JP S60141618 A JPS60141618 A JP S60141618A
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JP
Japan
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steam
air
gas
furnace
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JP24557783A
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English (en)
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Hiromichi Matsumoto
松本 弘道
Kensuke Niwa
丹羽 健祐
Hisayoshi Fujita
藤田 尚義
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭化水素の水蒸気改質によシー次改質ガスを得
、更にその一次改質ガスに空気金加え、断熱触媒反応に
より二次改質カスを得るアンモニア製造工程に関する。
更に詳しくは一次改質炉入口又は前流で原料炭化水素に
添加する高圧スチームの低減を計る方法に関する。
一般に水蒸気改質法により炭化水素を水蒸気改質しアン
モニア合成用原料ガス全製造する工程は、第1図に示す
ごとく一次改質炉11への原料としてナフサ、液化ガス
、天然ガス等の炭化水素1及びスチーム2が必要である
。原料の炭化水素1は通常、水蒸気改質炉11自身及び
その後流工程に適した圧力に昇圧後、液体の物は加熱気
化した後、(もう一方の原料である)スチーム2と混合
され、−次改質炉11に供給される。−次改買炉11に
て供給された麹化水素1とスチーム2との混合ガスは、
高温下でニッケルを主成分とした触媒の元で、次の触媒
反応fll〜(3)によって、水素、−酸化炭素、二酸
化炭素、スチーム、メタン等から成る一次改質ガス4と
なる。
(、%、、 + (n−1)H20: C3H5+2 
(n−1) H2+ (n−1)C0・ ・ ・ (1
) CH4+ JO: 3H,+ Co ・ ・ ・(2)
C!O+ HIO、: H,+ Co鵞 ・ ・ ・(
3)−次数質ガス4は、二次改質炉12において空気ろ
と混合され、下記(4)式のように2H,+ o、 :
 2H,Of41 部分配化反応を起し、更にニッケルを主成分とする触媒
と接触して前記(2)の反応が進められ、水素、窒素、
−酸化炭素、二酸化炭素、スチームを主成分とし少量の
メタンおよびアルゴン等の不活性ガスを含む二次改質ガ
ス5が得られる。
二次改質ガス5はアンモニア製造工程に適した熱回収法
により冷却され、一段又は温度レベルの異なる多段のC
O変成炉16へ送られ、触媒反応により(3)の反応が
進められ、水素、窒素、スチーム、二酸化炭素を主成分
とし、若干の一酸化炭素、メタン及び不活性ガスを含む
変成ガス6が得られる。
変成ガス6中の炭酸ガスを炭酸ガス除去装置14で除去
した後、残留する少量の一酸化炭素及び二酸化炭素は触
媒反応により、下記の式(5)、(6)に従ってメタン
に変成され、水素、窒素、少量のメタン及び不活性ガス
を成分とする合成原料ガス7が得られる。
00 + 3H雪 → C!H4+ HIO(5)Co
、 + 4H寥 →OH,+ 2H,O(6)変成炉ガ
ス中に含まれるスチームは、その後工程中で遂次、冷却
凝縮され合成原料ガス7より除去される。合成原料ガス
7は圧縮機によりアンモニア合成に適する圧力迄昇圧さ
れた後、アンモニア合成系15に送られる。アンモニア
合成糸15に送られた合成原料ガスの大部分は製品アン
モニア8と成るが、一部の合成ガスはアンモニア合成系
15に蓄積してくるメタン及び不活性ガスをある一定濃
度以下にするため、それらの不活性ガスと共にアンモニ
ア合成系外へパージガス9としてパージする。
第1図に示すアンモニア製造工程において、−次改質炉
11に供給されるスチーム2はスチーム:天然ガス中の
炭素モル比(以後S/Cと呼ぶ)が通常25〜5、望ま
しくは3〜4に調整されている。すなわちEIlo を
2.5以下にすると一次改質炉11の触媒内で炭素の析
出が起こり、触媒の活性を著しく低下させる。又、上記
の反応式(2)はS / Cの比率が高ければ高い程反
応が右方向へ進み、S/Cの比率が下がれば下がる程二
次改質ガス5中の残留メタンが増加し、結果としてアン
モニア合成系15から放出するパージカス量9は増加す
る。又同様に一次改質反応での反応式(3)はS/ O
の比率が高い程反応が右方向へ進むため、S / Oの
比率が低い程、変成ガス6中の残留−酸化炭素は増加す
る。
この−酸化炭素は次工程でメタンに変成されるためアン
モニア原料ガス7中のメタン含有量が高くなる。
結果として、アンモニア合成系15から放出されるパー
ジガス9の量が増加し得られるアンモニア8の量が減少
する。−万S/Cf:高くすれば前記反応式(11、(
21、(31は右方向へ進み良好な合成原料ガスと成る
が高圧スチームの消費量酸るようS/Cの比率が選択さ
れる。
一方スチームはその状態を気体状態に保つためには、あ
る一定の温度以上に保つ必要があ広その限界温度はスチ
ーム圧力の上昇とともに上昇する。従ってもしプロセス
廃熱等によりスチームを得ようとする場合は、より高い
圧力のスチーム(以下高圧スチームと呼ぶ)はより低い
圧力のスチーム(以下低圧スチームと呼ぶ)に比べ、よ
り温度レベルの高い熱源を要する。又これらのスチーム
をスチームタービンの排気より得ようとすれば、高圧ス
チームは低圧スチームに比べ、エネルギーレベルが高く
、従ってスチームタービンに利用される有効エネルギー
が減少する。一方これらのスチームを直接ボイラーで発
生させる場合でも低圧ボイラーは高圧ボイラーより安価
である。
以上の理由から水蒸気改質を行なう場合にも利用される
スチームはより低圧の方が望ましいが、従来の直接スチ
ームを原料炭化水素と混合する方法では、スチームの圧
力は一次改質炉入口混合ガスの圧力より低くすることが
できない。
本発明者らは二次改質炉に供給されるを気を低圧スチー
ムで加熱される熱交換器にあらかじめ導き、ここに水を
供給し、空気と水が直接接触する状態で空気中へ水を蒸
発させれば、低圧スチームを熱源として使用し、空気中
にスチームを混合させ、この空気とスチームの混合ガス
が二次改質炉へ供給されることにより二次改質炉でS 
/ Oの比率が高められ、−次改質炉への原料炭化水素
に供給される高圧スチームの添加量を低減させ得ること
を発見し、本発明のアンモニア製造方法に到達した。
すなわち本発明の要旨は、 +11 炭化水素の水蒸気改質により一次改質ガスを得
、更に二次改質炉で該−次改質ガスに空気を加え断熱触
媒反応により二次改質ガスを得るアンモニア製造工程に
おいて、二次改質炉へ供給する空気をスチームにて加熱
する熱交換器に供給し、−力水を該熱交換器内で上記空
気と接触させ水を蒸発せしめ、空気とスチームの混合ガ
スを作p1該混合ガス全二次改質炉へ供給すること全特
徴とするアンモニア製造方法、 (2)熱交換器に供給する加熱源として、空気の圧力よ
り低い圧力のスチームを使用する特許請求の範囲第1項
に記載されたアンモニア製造方法 にある。
以下に本発明方法全図面に従い詳細に説明する。
第2図は本発明の方法における熱交換器の作用を説明す
る図であって、二次改質炉へ供給される空気21(圧力
p、 )は低圧スチーム25(圧力p、 )で加熱され
ている熱交換器51の伝熱管51′に供給される。又熱
交換器51にPlより高い圧力の水22が供給され、空
気21と水22を直接接触させる。供給された水22と
空気21は共に低圧スチーム23で加熱され、水22の
全部又は一部が供給空気21中に蒸発し空気21とスチ
ームとの混合ガス25が得られる。
本発明の方法によれば、得られた空気21とスチームと
の混合ガス中の水蒸気分圧P3 が、加熱に使用きれて
いる低圧スチーム23の圧力p、にほぼ等しくなる迄、
水22を蒸発することが可能である。又混合ガス25中
の水蒸気分圧2重 がスチーム23の圧力P2 に近ず
くに従い、熱交換器11の必要伝熱面積が増大するため
、実用土けpsはP2 より幾分低い圧力とする。
従って本発明によれは、空気の圧力P、より低い圧力p
、のスチームを使用し、水を原料炭化水素中へ蒸発せし
め空気とスチームとの混合ガス金得ることができる。
尚、本発明は空気と水とを直接接触させ、加熱用のスチ
ームと空気が直接接触しない熱交換器であれば熱交換器
の型式は問わない。
本発明の方法による一実施例を第3図に示す。
58 kl/crn”に昇圧された天然ガス1(13,
1X/mol/時)は加熱炉52で580〜4QOCに
昇温され、脱硫剤を充填した脱硫器53により硫黄分が
除去きれる。脱硫された天然ガス31に高圧スチーム2
 (714ky/g)が添加され、更に一次改質炉排ガ
スにより加熱される加熱器57で521111Cに昇温
され、−次改質炉11の触媒管55へ供給される。天然
ガスは外部より加熱された触媒管55の中でスチームと
反応し、メタンを約11%含む一次改質ガス4 (68
,6kgm01/時)が得られ二次改質炉12に供給さ
れる。一方、空気5は空気圧縮機58により67kg/
縮2に昇圧され160℃の空気21(16,7重gmo
1/時)となり、竪型濡れ壁式熱交換器51(並びに加
熱器56を経て二次改質炉12へ供給される。該熱交換
器51の上部には180Cの水22(119kg/時)
とポンプ59により循環されている未蒸発の水26か供
給される。それらの水は管内壁を流下し、管内と上昇す
る空気21と接触しながら管外より、14kg/α2の
低圧スチーム23によって加熱され蒸発し、空気16.
7 kgmol/時 とスチーム119kg/時よりな
る混合ガス25が得られた。この時に要した低圧スチー
ム景は13okg/時であった。
この混合ガス25と一次改質ガス4とは二次改質炉12
[供給され、二次改質炉内では一次改質炉ガス4と混合
ガス25が反応し、水素34、4 %、−酸化炭素1五
5%、炭酸ガス55チ、メタン0.25%、スチーム3
ELD%を含む約960℃のアンモニア製造に適する二
次改質ガス5が?6.7ゆmo l/時 得られた。
本発明による二次改質炉用空気へのスチーム添加を行な
わない場合には本例と同じ組成の二次改質炉ガスを得る
ためには一次改質炉に約833 ky/時の高圧スチー
ムの添加を要するが、本発明により低圧スチームを使用
し、約119騙/時の面圧スチームの消費を減らすこと
ができた。
以上の実施例からも明らかなように、本発明の方法は従
来例に比し大巾に高圧スチームの消費量を減らす経済的
効果の大きい産業上有利な方法である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のアンモニア製造工程の70−を示し、第
2図は”本発明の詳細な説明する図、そして第5図は本
発明の方法による一実施例のフローを示す。 復代理人 内 1) 明 復代理人 萩 原 亮 − 第1図 児2図 22 ノ5 ノG 手続補正書 日召和5913 月 Z 日 特許庁長官 若杉和犬 殿 1、事件の表示 昭和 58年特許願第245577 号2、発明の名称 水蒸気改質法によるアンモニアの製造方法3、補正をす
る者 事件との関係 特許出願人 イ1 所 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号4a代
理人 イ1 所 東京都港区虎、ノ閂−丁目16番2号5、補
正命令の日付 自発補正 6、補正により増加する発明の数 l補正の対象 (1)明細書のし特許請求の範囲」の欄(2) 図 面 8補正の内容 (1) 明細書の第1頁「特許請求の範囲」を別紙の通
り訂正する。 (2) 別紙の通り(図面第2図)を削除する。 2特許請求の範囲 (])炭化水素の水蒸気改質により一次改質ガスを得、
更に二次改質炉で該−次改質ガスに空気を加え、断熱触
媒反応により二次改質ガスを得るアンモニア製造工程に
おいて、二次改質炉−き供給する空気をスチームにて加
熱する熱交換器に供給し、−力水を該熱交換器内で上記
空気と接触させ水を蒸発せしめ、空気とスチームの混合
ガスを作り、該混合ガスを二次改質炉へ供給することを
特徴とするアンモニア製造方法。 (2) 熱交換器に供給する加熱源として、空気の圧力
より低い圧力のスチームを使用する特許請求の範囲第1
項に記載されたアンモニア製造方法。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 炭化水素の水蒸気改質により一次改質ガスを得
    、更に二次改質炉で核−次改質ガスに空気を加え、断熱
    触媒反応により二次改質ガスを得るアンモニア製造工程
    において、二次改質炉大供給する空気をスチームにて加
    熱する熱交換器に供給し、−力水を該熱交換器内で上記
    空気と接触させ水を蒸発せしめ、空気とスチームの混合
    ガスを作り、該混合ガスを二次改質炉へ供給すること全
    特徴とするアンモニア製造方法。
  2. (2) 熱交換器に供給する加熱源として、空気の圧力
    より低い圧力のスチームを使用する特許請求の範囲第1
    項に記載されたアンモニア製造方法。
JP24557783A 1983-12-28 1983-12-28 水蒸気改質法によるアンモニアの製造方法 Pending JPS60141618A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008222480A (ja) * 2007-03-12 2008-09-25 Ihi Corp アンモニア合成方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008222480A (ja) * 2007-03-12 2008-09-25 Ihi Corp アンモニア合成方法

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