JPS6261521B2 - - Google Patents
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- JPS6261521B2 JPS6261521B2 JP52045970A JP4597077A JPS6261521B2 JP S6261521 B2 JPS6261521 B2 JP S6261521B2 JP 52045970 A JP52045970 A JP 52045970A JP 4597077 A JP4597077 A JP 4597077A JP S6261521 B2 JPS6261521 B2 JP S6261521B2
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
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- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、炭化水素のスチーム改質
（reforming）により水素富化ガスを製造する改
良方法および装置に関するものである。さらに詳
述すれば、本発明は、水素富化ガスを製造するた
めの一次および二次改質の工程段階を含むアンモ
ニア合成ガス製造用の低エネルギ方法および装置
に関し、炭化水素フイードの並列一次改質を含
み、炭化水素フイードの一部分は放射熱を使用し
て加熱され、別の部分は二次改質からの流出ガス
との間接熱交換を使用して加熱される。
（reforming）により水素富化ガスを製造する改
良方法および装置に関するものである。さらに詳
述すれば、本発明は、水素富化ガスを製造するた
めの一次および二次改質の工程段階を含むアンモ
ニア合成ガス製造用の低エネルギ方法および装置
に関し、炭化水素フイードの並列一次改質を含
み、炭化水素フイードの一部分は放射熱を使用し
て加熱され、別の部分は二次改質からの流出ガス
との間接熱交換を使用して加熱される。
米国特許第3094391号は反応放射加熱セクシヨ
ンと反応対流加熱セクシヨンを有するスチーム改
質炉を開示している。炭化水素の一部分は炉の放
射加熱セクシヨン内の管へ通され、炭化水素の残
部は反応対流加熱セクシヨン内に設けられた管へ
並列に通され、スチーム改質を行なう。
ンと反応対流加熱セクシヨンを有するスチーム改
質炉を開示している。炭化水素の一部分は炉の放
射加熱セクシヨン内の管へ通され、炭化水素の残
部は反応対流加熱セクシヨン内に設けられた管へ
並列に通され、スチーム改質を行なう。
通常のスチーム改質炉は米国特許第3257172号
に開示されており、米国特許第3441393号に開示
されているような、通常の方法においては、スチ
ーム改質炉はスチーム改質反応を行なうための唯
一の装置である。
に開示されており、米国特許第3441393号に開示
されているような、通常の方法においては、スチ
ーム改質炉はスチーム改質反応を行なうための唯
一の装置である。
米国特許第3549335号は、上方に二次触媒用容
器を有する内部シエルの下部分内で炭化水素のス
チーム改質を行なうところの反応器と、同反応器
内で一次および二次改質を行なう方法とを開示し
ている。
器を有する内部シエルの下部分内で炭化水素のス
チーム改質を行なうところの反応器と、同反応器
内で一次および二次改質を行なう方法とを開示し
ている。
米国特許第3751228号は加圧下で炭化水素を改
質する装置を開示し、この装置は、一次改質プロ
セスを行なうための反応管を組込んだ熱交換室
と、反応管の開端に配置された二次改質プロセス
を行なうためのシヤフト室とからなるものであ
る。
質する装置を開示し、この装置は、一次改質プロ
セスを行なうための反応管を組込んだ熱交換室
と、反応管の開端に配置された二次改質プロセス
を行なうためのシヤフト室とからなるものであ
る。
米国特許第3958951号は、対流セクシヨンを有
する改質炉、バーナから対流セクシヨンへの放射
熱を防止する手段、炉の頂部から懸垂された、中
央配置の流出ガス管、中央配置流出ガス管を包囲
しかつ該管から懸垂された管板、および管板から
懸垂され、流出ガス管の内部と連通する改質管を
開示している。
する改質炉、バーナから対流セクシヨンへの放射
熱を防止する手段、炉の頂部から懸垂された、中
央配置の流出ガス管、中央配置流出ガス管を包囲
しかつ該管から懸垂された管板、および管板から
懸垂され、流出ガス管の内部と連通する改質管を
開示している。
米国特許第3870476号は接触吸熱反応用の圧力
容器を開示し、この上部分内には複数の開端シエ
ル管用の支持プレートがあり、該管内に反応管が
ある。
容器を開示し、この上部分内には複数の開端シエ
ル管用の支持プレートがあり、該管内に反応管が
ある。
本発明は、一次改質と二次改質のシーケンスか
らなる、炭化水素から水素富化ガスを製造する方
法および装置の改良に係り、並列において、炭化
水素とスチームの第一の混合物を放射熱によつて
一次改質条件に加熱し、炭化水素とスチームの第
二の混合物を二次改質プロセスからの流出ガスと
の間接熱交換によつて一次改質条件に加熱し、ス
チーム改質触媒の存在において改質し、ついで一
次改質流出ガスを混合し、混合流出ガスを二次改
質プロセスに導入して水素富化ガスを形成するこ
とからなるものである。
らなる、炭化水素から水素富化ガスを製造する方
法および装置の改良に係り、並列において、炭化
水素とスチームの第一の混合物を放射熱によつて
一次改質条件に加熱し、炭化水素とスチームの第
二の混合物を二次改質プロセスからの流出ガスと
の間接熱交換によつて一次改質条件に加熱し、ス
チーム改質触媒の存在において改質し、ついで一
次改質流出ガスを混合し、混合流出ガスを二次改
質プロセスに導入して水素富化ガスを形成するこ
とからなるものである。
本発明は、一次改質と二次改質のシーケンスに
よつて炭化水素を改質するための改良方法に向け
られている。さらに詳述すれば、本発明は、炭化
水素フイードを並列流に分割し、予熱後、炭化水
素フイードの一部分を放射熱によつて一次改質条
件に加熱し、炭化水素フイードの別の部分を二次
改質プロセスからの流出ガスとの間接熱交換によ
つて一次改質条件に加熱することを含む。本発明
は低エネルギ合成プロセスの設計を可能にする。
すなわち、一次スチーム改質に必要な熱の大量が
プロセスから得られ、したがつて、所望の一次改
質を達成するために総合燃料消費量を低減するこ
とができる。従来、一次改質プロセスは燃料消費
量の大きいプロセスであり、通常の放射スチーム
改質炉によりプロセス流に導入された熱が、二次
改質プロセス後、水を加熱することによつてスチ
ームの形態で回収されたが、このスチームの温度
は一次改質に使用される温度よりかなり低い。本
発明は低エネルギアンモニアプロセスに特に適用
性をもつものであり、従来のプロセスにおいて通
常発生される大量のスチームの要求が実質的に低
減され、したがつて、低エネルギアンモニアプロ
セス全体が一次改質プロセスにおける燃料消費量
を低減することによつて達成され、しかも所望量
のスチームを発生する。
よつて炭化水素を改質するための改良方法に向け
られている。さらに詳述すれば、本発明は、炭化
水素フイードを並列流に分割し、予熱後、炭化水
素フイードの一部分を放射熱によつて一次改質条
件に加熱し、炭化水素フイードの別の部分を二次
改質プロセスからの流出ガスとの間接熱交換によ
つて一次改質条件に加熱することを含む。本発明
は低エネルギ合成プロセスの設計を可能にする。
すなわち、一次スチーム改質に必要な熱の大量が
プロセスから得られ、したがつて、所望の一次改
質を達成するために総合燃料消費量を低減するこ
とができる。従来、一次改質プロセスは燃料消費
量の大きいプロセスであり、通常の放射スチーム
改質炉によりプロセス流に導入された熱が、二次
改質プロセス後、水を加熱することによつてスチ
ームの形態で回収されたが、このスチームの温度
は一次改質に使用される温度よりかなり低い。本
発明は低エネルギアンモニアプロセスに特に適用
性をもつものであり、従来のプロセスにおいて通
常発生される大量のスチームの要求が実質的に低
減され、したがつて、低エネルギアンモニアプロ
セス全体が一次改質プロセスにおける燃料消費量
を低減することによつて達成され、しかも所望量
のスチームを発生する。
スチーム改質による水素富化ガスまたは合成ガ
スの製造は知られている。起こる初反応は次の式
で表わされる。
スの製造は知られている。起こる初反応は次の式
で表わされる。
ＣxＨy＋H2O→xCO＋（ｘ＋ｙ／２）H2
または
CH4＋H2O→CO＋3H2
この吸熱反応は可逆的であり、次の式で表わさ
れる発熱メタン形成反応が起こりうる。
れる発熱メタン形成反応が起こりうる。
CO＋3H2→CH4＋H2O
かくして、炭化水素の水素および一酸化炭素へ
の完全な転化は達成されないから、一次スチーム
改質プロセスの生成ガスは部分的に改質されたガ
スまたは水素富化ガスと呼ばれる。
の完全な転化は達成されないから、一次スチーム
改質プロセスの生成ガスは部分的に改質されたガ
スまたは水素富化ガスと呼ばれる。
一次スチーム改質プロセスにおいては、水素富
化ガスの生成速度が有利な条件の下で、炭化水素
はスチーム改質触媒の存在においてスチームと接
触させられる。ガス状炭化水素またはガス化しう
る液体炭化水素は、天然ガス、エタン、プロパ
ン、ガソリン範囲で沸とうするLPGまたはナフ
サ、などのようなフイード材料である。使用しう
るスチーム改質触媒はニツケル、酸化ニツケル、
クロミア、モリブデン、これらの混合物などであ
る。スチーム改質触媒の詳細ならびに作用条件は
周知であり、たとえば米国特許第3119667号に記
載されている。スチーム改質反応は２：１〜６：
１、好適には３：１〜4.5：１のスチーム対炭素
比で行なわれ、出口温度が約730〜925℃、好適に
は約790〜870℃に維持される。スチーム改質プロ
セスにおける圧力は大気圧〜75気圧、好適には20
〜60気圧の範囲である。本発明の一特定実施態様
では、圧力は約35〜45気圧である。
化ガスの生成速度が有利な条件の下で、炭化水素
はスチーム改質触媒の存在においてスチームと接
触させられる。ガス状炭化水素またはガス化しう
る液体炭化水素は、天然ガス、エタン、プロパ
ン、ガソリン範囲で沸とうするLPGまたはナフ
サ、などのようなフイード材料である。使用しう
るスチーム改質触媒はニツケル、酸化ニツケル、
クロミア、モリブデン、これらの混合物などであ
る。スチーム改質触媒の詳細ならびに作用条件は
周知であり、たとえば米国特許第3119667号に記
載されている。スチーム改質反応は２：１〜６：
１、好適には３：１〜4.5：１のスチーム対炭素
比で行なわれ、出口温度が約730〜925℃、好適に
は約790〜870℃に維持される。スチーム改質プロ
セスにおける圧力は大気圧〜75気圧、好適には20
〜60気圧の範囲である。本発明の一特定実施態様
では、圧力は約35〜45気圧である。
炭化水素フイードの一次改質が起こる条件への
加熱は通常管内で行なわれる。したがつて、炭化
水素フイードが加熱される特定温度は管のサイズ
および管の材質によつて支配される。本発明の一
特定実施態様では、管は水素で還元される不活性
支持体上のスチーム改質触媒、通常は酸化ニツケ
ルで充填され、加熱は管壁を通して行なわれ、反
応は管内で起こる。しかしながら、本発明に従つ
て、炭化水素フイードの一次改質が起こる条件へ
の加熱は、スチーム改質触媒にさらされる前に、
通常は多数の加熱・触媒接触段階において行なわ
れ、これは普通断熱スチーム改質と呼ばれ（米国
特許第3771261号参照）、このような断熱改質は１
つの並列流で起こり、他のものでは起こらない。
加熱は通常管内で行なわれる。したがつて、炭化
水素フイードが加熱される特定温度は管のサイズ
および管の材質によつて支配される。本発明の一
特定実施態様では、管は水素で還元される不活性
支持体上のスチーム改質触媒、通常は酸化ニツケ
ルで充填され、加熱は管壁を通して行なわれ、反
応は管内で起こる。しかしながら、本発明に従つ
て、炭化水素フイードの一次改質が起こる条件へ
の加熱は、スチーム改質触媒にさらされる前に、
通常は多数の加熱・触媒接触段階において行なわ
れ、これは普通断熱スチーム改質と呼ばれ（米国
特許第3771261号参照）、このような断熱改質は１
つの並列流で起こり、他のものでは起こらない。
スチーム改質炉または特殊な改質装置のような
単一の設備が一次スチーム改質を行なうために提
案されている先行技術とは異なり、本発明は通常
の改質炉と交換器―反応器を使用し、炭化水素フ
イードが分割され、並列流として部分的に改質さ
れうるようにする。本発明に従つて、炭化水素フ
イードの約15〜60体積％が交換器―反応器へ通さ
れ、85〜40体積％が通常の改質炉へ送給される。
好適には、炭化水素フイードの約25〜50体積％が
交換器―反応器へ送給される。本発明の一特定実
施態様では、改質炉は放射加熱セクシヨンのみな
らず対流加熱セクシヨンも含み、３つの並列フイ
ードの加熱が達成できるようになつている。対流
加熱セクシヨンを通される第三の流れは炭化水素
フイードの５〜20体積％を含む。各並列流から得
られる部分改質ガスは二次改質のために混合され
る。各並列流における条件は異なり、たとえば異
なる量のスチームまたは異なる出口温度を有し、
したがつて、各並列流における改質のある程度の
差異が起こる。かくして、各並列流からの部分改
質ガスの組成は異なる。
単一の設備が一次スチーム改質を行なうために提
案されている先行技術とは異なり、本発明は通常
の改質炉と交換器―反応器を使用し、炭化水素フ
イードが分割され、並列流として部分的に改質さ
れうるようにする。本発明に従つて、炭化水素フ
イードの約15〜60体積％が交換器―反応器へ通さ
れ、85〜40体積％が通常の改質炉へ送給される。
好適には、炭化水素フイードの約25〜50体積％が
交換器―反応器へ送給される。本発明の一特定実
施態様では、改質炉は放射加熱セクシヨンのみな
らず対流加熱セクシヨンも含み、３つの並列フイ
ードの加熱が達成できるようになつている。対流
加熱セクシヨンを通される第三の流れは炭化水素
フイードの５〜20体積％を含む。各並列流から得
られる部分改質ガスは二次改質のために混合され
る。各並列流における条件は異なり、たとえば異
なる量のスチームまたは異なる出口温度を有し、
したがつて、各並列流における改質のある程度の
差異が起こる。かくして、各並列流からの部分改
質ガスの組成は異なる。
一次改質に続いて、混合部分改質ガスは二次改
質によりさらに反応させられて追加の水素を形成
する。部分改質ガスは、必要ならば、高温に維持
された触媒の存在および一次改質プロセスの圧力
にほぼ等しい圧力において、酸素、通常は空気、
および追加のスチームと反応させられる。二次改
質装置における条件は、温度が約870〜1050℃、
好適には約910〜1020℃の出口温度に維持される
ようになつている。空気は、その低コストおよび
有効性のために、特にアンモニア製造において、
二次改質の酸素要求量を与えるために好適に使用
されるが、もちろん酸素または酸素富化空気を使
用することもできる。適当な二次改質触媒はニツ
ケル、酸化ニツケル、酸化コバルト、クロミア、
酸化モリブデンなどである。好適な触媒はニツケ
ルである。一次改質装置と二次改質装置の通常の
シーケンスおよび二次質装置の詳細は米国特許第
3441393号に記載されている。
質によりさらに反応させられて追加の水素を形成
する。部分改質ガスは、必要ならば、高温に維持
された触媒の存在および一次改質プロセスの圧力
にほぼ等しい圧力において、酸素、通常は空気、
および追加のスチームと反応させられる。二次改
質装置における条件は、温度が約870〜1050℃、
好適には約910〜1020℃の出口温度に維持される
ようになつている。空気は、その低コストおよび
有効性のために、特にアンモニア製造において、
二次改質の酸素要求量を与えるために好適に使用
されるが、もちろん酸素または酸素富化空気を使
用することもできる。適当な二次改質触媒はニツ
ケル、酸化ニツケル、酸化コバルト、クロミア、
酸化モリブデンなどである。好適な触媒はニツケ
ルである。一次改質装置と二次改質装置の通常の
シーケンスおよび二次質装置の詳細は米国特許第
3441393号に記載されている。
二次改質装置からの流出ガスは大量の熱を含有
する流れであり、本発明に従つて、交換器―反応
器に熱を与えるために利用される。炭化水素フイ
ードの実質的な部分がこのような交換器―反応器
を通されうるから、スチーム改質プロセスで通常
消費される燃料が実質的に低減されうる。天然ガ
ス炭化水素フイードの2600モル／時を改質するた
めに、放射改質効率の25〜100MMBTU／HRの低
減が本発明の並列改質装置を使用することによつ
て可能になる。
する流れであり、本発明に従つて、交換器―反応
器に熱を与えるために利用される。炭化水素フイ
ードの実質的な部分がこのような交換器―反応器
を通されうるから、スチーム改質プロセスで通常
消費される燃料が実質的に低減されうる。天然ガ
ス炭化水素フイードの2600モル／時を改質するた
めに、放射改質効率の25〜100MMBTU／HRの低
減が本発明の並列改質装置を使用することによつ
て可能になる。
水素および水素富化ガスは多くの重要なプロセ
スで使用され、たとえば、水素と一酸化炭素の混
合物は炭化水素およびアルコールまたはケトンの
ような酸素添加炭化水素の合成に使用される。水
素脱硫のような多くの既知の石油精製プロセスは
水素を必要とする。本発明に従つて生成される水
素富化ガスの最も重要な用途はアンモニア合成で
ある。
スで使用され、たとえば、水素と一酸化炭素の混
合物は炭化水素およびアルコールまたはケトンの
ような酸素添加炭化水素の合成に使用される。水
素脱硫のような多くの既知の石油精製プロセスは
水素を必要とする。本発明に従つて生成される水
素富化ガスの最も重要な用途はアンモニア合成で
ある。
本発明のより良き理解のために、図面に示され
た以下の実施例および特定実施態様について説明
する。
た以下の実施例および特定実施態様について説明
する。
本発明の実施には種々のバルブ、ポンプ、制御
器および関連補助機器が必要であることは理解さ
れるであろう。これらの装置が必要であること、
これらの配置および使用方法は当業者には周知で
あるから、これらは図示または記載されてない。
器および関連補助機器が必要であることは理解さ
れるであろう。これらの装置が必要であること、
これらの配置および使用方法は当業者には周知で
あるから、これらは図示または記載されてない。
第１図は参照すると、交換器―反応器と並列の
通常のスチーム改質炉を使用する特定実施態様が
示されている。交換器―反応器においては本発明
に従つて追加の一次スチーム改質が行なわれる。
天然ガス、エタン、プロパンまたはナフサのよう
な炭化水素フイードはライン１１に導入され、予
熱器１２内で約370〜430℃、好適には約400℃に
予熱される。予熱器１２は一次改質炉１３の対流
セクシヨンでありうる。ガス状炭化水素フイード
はついでライン１４により予処理器１５へ通され
る。炭化水素フイードは、後続の工程段階に悪影
響を及ぼしうる望ましくない成分を除去しまたは
その濃度を低減するために予処理を必要とする。
たとえば、多くの炭化水素フイードはスチーム改
質触媒の毒物である硫黄を含有する。このような
場合には、予処理器１５は酸化亜鉛ガードチヤン
バのような周知の脱硫器である。流出ガスは予処
理器１５からライン１６を通り、ライン１７によ
り導入されるスチームと混合される。炭化水素フ
イードとスチームの混合物の温度は約350℃であ
り、圧力は１〜75気圧である。
通常のスチーム改質炉を使用する特定実施態様が
示されている。交換器―反応器においては本発明
に従つて追加の一次スチーム改質が行なわれる。
天然ガス、エタン、プロパンまたはナフサのよう
な炭化水素フイードはライン１１に導入され、予
熱器１２内で約370〜430℃、好適には約400℃に
予熱される。予熱器１２は一次改質炉１３の対流
セクシヨンでありうる。ガス状炭化水素フイード
はついでライン１４により予処理器１５へ通され
る。炭化水素フイードは、後続の工程段階に悪影
響を及ぼしうる望ましくない成分を除去しまたは
その濃度を低減するために予処理を必要とする。
たとえば、多くの炭化水素フイードはスチーム改
質触媒の毒物である硫黄を含有する。このような
場合には、予処理器１５は酸化亜鉛ガードチヤン
バのような周知の脱硫器である。流出ガスは予処
理器１５からライン１６を通り、ライン１７によ
り導入されるスチームと混合される。炭化水素フ
イードとスチームの混合物の温度は約350℃であ
り、圧力は１〜75気圧である。
本発明のこの実施態様に従つて、炭化水素フイ
ードとスチームの混合物の流れは並列流に分割さ
れ、それぞれライン１８と１９に導入される。あ
るいは、炭化水素フイードを並列流に分割して、
各流にスチームを添加してもよい。この場合には
各並列流中のスチーム対炭素比は異なりうる。炭
化水素フイード（40〜85体積％）とスチームの混
合物の一部分はライン１８に導入され、そこで混
合物は熱交換器２０内で予熱される。この熱交換
器は改質炉１３の対流セクシヨン内の交換器であ
りうる。混合物はついでライン２１により一次改
質炉内の複数のスチーム改質管２２の列に導入さ
れる。改質炉１３は管２２の列間の下点火バーナ
または側点火バーナのような放射熱を発生する手
段によつて加熱される。スチーム改質管２２は市
販のニツケル触媒のような通常のスチーム改質触
媒で充填されている。部分的に改質された流出ガ
スは管２２からライン２３により二次改質装置２
４に導入される。プロセス空気およびスチームは
ライン２５により二次改質装置２４に導入され、
二次改質が行なわれる。炭化水素フイード（15〜
60体積％）とスチームの別の混合物はライン１９
に導入され、そこで混合物は熱交換器２６内で予
熱され、ついでライン２７により交換器―反応器
２８に導入される。交換器―反応器２８は一特定
実施態様ではスチーム改質触媒で充填された管２
９を内蔵する。炭化水素フイードとスチームの混
合物は複数の管２９を通され、部分的に改質され
たガスはライン３０により交換器―反応器２８の
管２９から流出する。ライン３０内の部分的に改
質されたガスは、組成が異なり、一次改質炉から
のライン２３内の部分的に改質されたガスと混合
され、二次改質装置２４に導入される。
ードとスチームの混合物の流れは並列流に分割さ
れ、それぞれライン１８と１９に導入される。あ
るいは、炭化水素フイードを並列流に分割して、
各流にスチームを添加してもよい。この場合には
各並列流中のスチーム対炭素比は異なりうる。炭
化水素フイード（40〜85体積％）とスチームの混
合物の一部分はライン１８に導入され、そこで混
合物は熱交換器２０内で予熱される。この熱交換
器は改質炉１３の対流セクシヨン内の交換器であ
りうる。混合物はついでライン２１により一次改
質炉内の複数のスチーム改質管２２の列に導入さ
れる。改質炉１３は管２２の列間の下点火バーナ
または側点火バーナのような放射熱を発生する手
段によつて加熱される。スチーム改質管２２は市
販のニツケル触媒のような通常のスチーム改質触
媒で充填されている。部分的に改質された流出ガ
スは管２２からライン２３により二次改質装置２
４に導入される。プロセス空気およびスチームは
ライン２５により二次改質装置２４に導入され、
二次改質が行なわれる。炭化水素フイード（15〜
60体積％）とスチームの別の混合物はライン１９
に導入され、そこで混合物は熱交換器２６内で予
熱され、ついでライン２７により交換器―反応器
２８に導入される。交換器―反応器２８は一特定
実施態様ではスチーム改質触媒で充填された管２
９を内蔵する。炭化水素フイードとスチームの混
合物は複数の管２９を通され、部分的に改質され
たガスはライン３０により交換器―反応器２８の
管２９から流出する。ライン３０内の部分的に改
質されたガスは、組成が異なり、一次改質炉から
のライン２３内の部分的に改質されたガスと混合
され、二次改質装置２４に導入される。
本発明に従つて、二次改質装置２４からの流出
ガスは、炭化水素フイードとスチームの混合物
に、混合物が交換器―反応器２８を通されるとき
に、間接熱交換によつて反応熱を供給するために
使用され、混合物中の炭化水素の改質を行なう。
一特定実施態様では、交換器―反応器２８は管・
シエル熱交換器である。二次改質装置２４からの
流出ガスすなわち改質ガスはライン３１により交
換器―反応器２８のシエル側に導入され、管２９
内の炭化水素を加熱する。改質ガスはライン３２
により交換器―反応器２８から流出し、それによ
り水素富化ガスがそのままで使用されまたは既知
の方法でさらに処理される。管２９はスチーム改
質触媒で部分的に充填されまたはその実質的な全
長にわたつて充填される。他方では、触媒と改質
される流れがシエル側にあるようにし、改質ガス
は管を通されるようにしてもよい。また交換器―
反応器２８は多数の加熱・触媒接触段階を含み、
断熱改質を行なうようにしてもよい。管２９内の
炭化水素フイードとスチームの混合物と交換器―
反応器２８のシエル側の改質ガスとの間の圧力差
は小さく、したがつて交換器―反応器２８に薄肉
管を使用することができる。しかしながら、交換
器―反応器２８のシエル側は改質プロセスが行な
われる圧力に設計されなければならない。好適な
プロセス圧力においては、交換器―反応器２８は
高圧容器である。
ガスは、炭化水素フイードとスチームの混合物
に、混合物が交換器―反応器２８を通されるとき
に、間接熱交換によつて反応熱を供給するために
使用され、混合物中の炭化水素の改質を行なう。
一特定実施態様では、交換器―反応器２８は管・
シエル熱交換器である。二次改質装置２４からの
流出ガスすなわち改質ガスはライン３１により交
換器―反応器２８のシエル側に導入され、管２９
内の炭化水素を加熱する。改質ガスはライン３２
により交換器―反応器２８から流出し、それによ
り水素富化ガスがそのままで使用されまたは既知
の方法でさらに処理される。管２９はスチーム改
質触媒で部分的に充填されまたはその実質的な全
長にわたつて充填される。他方では、触媒と改質
される流れがシエル側にあるようにし、改質ガス
は管を通されるようにしてもよい。また交換器―
反応器２８は多数の加熱・触媒接触段階を含み、
断熱改質を行なうようにしてもよい。管２９内の
炭化水素フイードとスチームの混合物と交換器―
反応器２８のシエル側の改質ガスとの間の圧力差
は小さく、したがつて交換器―反応器２８に薄肉
管を使用することができる。しかしながら、交換
器―反応器２８のシエル側は改質プロセスが行な
われる圧力に設計されなければならない。好適な
プロセス圧力においては、交換器―反応器２８は
高圧容器である。
第２図を参照すると、スチーム改質管がスチー
ム改質炉の対流セクシヨンならびに放射セクシヨ
ンに配置されているとこのスチーム改質炉を使用
する一特定実施態様が示されている。炭化水素フ
イードはライン５１に導入され、予熱器５２で予
熱され、この予熱器は炉５３の対流セクシヨン内
の熱交換器である。ガスはついでライン５４によ
り予処理器５５へ通される。予処理器５５からの
流出ガスはライン５６を通され、ライン５７によ
り導入されるスチームと混合される。
ム改質炉の対流セクシヨンならびに放射セクシヨ
ンに配置されているとこのスチーム改質炉を使用
する一特定実施態様が示されている。炭化水素フ
イードはライン５１に導入され、予熱器５２で予
熱され、この予熱器は炉５３の対流セクシヨン内
の熱交換器である。ガスはついでライン５４によ
り予処理器５５へ通される。予処理器５５からの
流出ガスはライン５６を通され、ライン５７によ
り導入されるスチームと混合される。
この特定実施態様では炭化水素とスチームの混
合流はライン５８，５９，６０にそれぞれ並列に
導入される。ライン５８に導入された炭化水素フ
イード35〜80体積％）およびスチームの部分は、
炉５３の対流加熱セクシヨンにある熱交換器６１
によつて加熱され、ついでこの混合物はライン６
２により放射熱を発生するバーナ（図示せず）を
有する炉５３の放射セクシヨン６４内の複数の管
６３の列に導入される。管６３は市販のスチーム
改質触媒で充填されている。他方では、混合物を
放射熱で加熱するために断熱改質装置を使用する
こともできる。管６３からの流出ガスすなわち部
分的に改質されたガスはライン６５により二次改
質装置６６へ通される。この実施態様では炭化水
素フイード（５〜20体積％）およびスチームの一
部分はライン５９により熱交換器６７へ通され、
そこで混合物は予熱され、ついでライン６８によ
りスチーム改質炉５３の対流セクシヨン７０内に
ある複数の管６９へ通される。管６９内の炭化水
素フイードとスチームの混合物はスチーム改質プ
ロセス圧力にあり、管６９外の圧力は本質的に周
囲圧力である。管６９もまたスチーム改質触媒で
充填されている。管６９からの流出ガスはライン
７１を通され、そこで他の部分改質ガスと混合さ
れ、二次改質装置６６に導入される。炭化水素フ
イード（15〜60体積％）とスチームの第三の混合
物は、ライン６０により炉５３の対流セクシヨン
内の熱交換器７２内へ通され、そこで混合物は予
熱され、ついでライン７３により交換器―反応器
７４に導入される。炭化水素フイードとスチーム
のこの混合物はスチーム改質触媒を内蔵する管７
５を通され、そこで炭化水素が水素と一酸化炭素
に部分的に改質される。管７５からの流出ガスは
ライン７６を通され、そこで他の部分改質ガスと
混合され、二次改質装置６６に導入される。
合流はライン５８，５９，６０にそれぞれ並列に
導入される。ライン５８に導入された炭化水素フ
イード35〜80体積％）およびスチームの部分は、
炉５３の対流加熱セクシヨンにある熱交換器６１
によつて加熱され、ついでこの混合物はライン６
２により放射熱を発生するバーナ（図示せず）を
有する炉５３の放射セクシヨン６４内の複数の管
６３の列に導入される。管６３は市販のスチーム
改質触媒で充填されている。他方では、混合物を
放射熱で加熱するために断熱改質装置を使用する
こともできる。管６３からの流出ガスすなわち部
分的に改質されたガスはライン６５により二次改
質装置６６へ通される。この実施態様では炭化水
素フイード（５〜20体積％）およびスチームの一
部分はライン５９により熱交換器６７へ通され、
そこで混合物は予熱され、ついでライン６８によ
りスチーム改質炉５３の対流セクシヨン７０内に
ある複数の管６９へ通される。管６９内の炭化水
素フイードとスチームの混合物はスチーム改質プ
ロセス圧力にあり、管６９外の圧力は本質的に周
囲圧力である。管６９もまたスチーム改質触媒で
充填されている。管６９からの流出ガスはライン
７１を通され、そこで他の部分改質ガスと混合さ
れ、二次改質装置６６に導入される。炭化水素フ
イード（15〜60体積％）とスチームの第三の混合
物は、ライン６０により炉５３の対流セクシヨン
内の熱交換器７２内へ通され、そこで混合物は予
熱され、ついでライン７３により交換器―反応器
７４に導入される。炭化水素フイードとスチーム
のこの混合物はスチーム改質触媒を内蔵する管７
５を通され、そこで炭化水素が水素と一酸化炭素
に部分的に改質される。管７５からの流出ガスは
ライン７６を通され、そこで他の部分改質ガスと
混合され、二次改質装置６６に導入される。
また二次改質装置６６にはライン７７により空
気とスチームの混合物が導入され、二次改質反応
を行なう。二次改質装置６６からの流出ガスすな
わち改質ガスはライン７８により交換器―反応器
７４のシエル側に導入され、管７５内の炭化水素
およびスチームの改質に必要な熱を与える。改質
ガスはライン７９により交換器―反応器７４から
流出する。
気とスチームの混合物が導入され、二次改質反応
を行なう。二次改質装置６６からの流出ガスすな
わち改質ガスはライン７８により交換器―反応器
７４のシエル側に導入され、管７５内の炭化水素
およびスチームの改質に必要な熱を与える。改質
ガスはライン７９により交換器―反応器７４から
流出する。
特定例として、天然ガスの炭化水素フイード、
2636.9モル／時（MPH）、がライン５１に導入さ
れ、予熱器５２で約400℃に予熱される。ガスは
ついでライン５４により酸化亜鉛ガードチヤンバ
５５を通される。処理後、ガスはライン５６によ
り取出され、そこでライン５７により導入される
10004MPHのスチームと混合される。炭化水素と
スチームのこの混合流は一次改質のために３つの
別個の部分に分割される。炭化水素とスチームの
混合物の一部分、5942.5MPHまたは約47％、は
ライン５８に導入され、そこで熱交換器６１によ
り約500℃に加熱され、ついでスチーム改質炉５
３の放射セクシヨン内の複数の管６３を通され
る。炉５３の出口における管６３からの部分改質
ガスの温度は約850℃であり、圧力は約47気圧で
ある。炭化水素とスチームの混合物の別の部分、
1569.9MPHまたは約12％は、混合物を予熱する
ためにライン５９により熱交換器６７に導入さ
れ、ついでライン６８によりスチーム改質炉５３
の対流セクシヨン７０内にある管６９に導入され
る。管６９からの流出ガスすなわち部分改質ガス
は、約850℃の出口温度と約47気圧の圧力を有
し、管６３からのガスと混合される。炭化水素と
スチームの混合物の第三の部分、5128.5MPHま
たは約41％、はライン６０に導入され、混合物を
予熱するために熱交換器７２へ通される。この混
合物はついで交換器―反応器７４へ通され、そこ
で市販のニツケルスチーム改質触媒を内蔵する管
７５を通される。管７５から流出ガスは約811℃
の出口温度と約47気圧の圧力を有する。混合され
た流出ガスすなわち部分改質ガス、
16127.5MPH、は約808℃の温度で二次改質装置
６６に導入される。また二次改質装置６６には、
空気、4122.9MPH（ウエツト）、とスチーム、
389.7MPH、の混合流が約693℃の温度で導入さ
れる。二次改質装置６６からの流出ガスは、約
979℃の温度を有し、ライン７８により交換器―
反応器７４のシエル側に導入され、管７５内の炭
化水素の改質に必要な熱を与える。
2636.9モル／時（MPH）、がライン５１に導入さ
れ、予熱器５２で約400℃に予熱される。ガスは
ついでライン５４により酸化亜鉛ガードチヤンバ
５５を通される。処理後、ガスはライン５６によ
り取出され、そこでライン５７により導入される
10004MPHのスチームと混合される。炭化水素と
スチームのこの混合流は一次改質のために３つの
別個の部分に分割される。炭化水素とスチームの
混合物の一部分、5942.5MPHまたは約47％、は
ライン５８に導入され、そこで熱交換器６１によ
り約500℃に加熱され、ついでスチーム改質炉５
３の放射セクシヨン内の複数の管６３を通され
る。炉５３の出口における管６３からの部分改質
ガスの温度は約850℃であり、圧力は約47気圧で
ある。炭化水素とスチームの混合物の別の部分、
1569.9MPHまたは約12％は、混合物を予熱する
ためにライン５９により熱交換器６７に導入さ
れ、ついでライン６８によりスチーム改質炉５３
の対流セクシヨン７０内にある管６９に導入され
る。管６９からの流出ガスすなわち部分改質ガス
は、約850℃の出口温度と約47気圧の圧力を有
し、管６３からのガスと混合される。炭化水素と
スチームの混合物の第三の部分、5128.5MPHま
たは約41％、はライン６０に導入され、混合物を
予熱するために熱交換器７２へ通される。この混
合物はついで交換器―反応器７４へ通され、そこ
で市販のニツケルスチーム改質触媒を内蔵する管
７５を通される。管７５から流出ガスは約811℃
の出口温度と約47気圧の圧力を有する。混合され
た流出ガスすなわち部分改質ガス、
16127.5MPH、は約808℃の温度で二次改質装置
６６に導入される。また二次改質装置６６には、
空気、4122.9MPH（ウエツト）、とスチーム、
389.7MPH、の混合流が約693℃の温度で導入さ
れる。二次改質装置６６からの流出ガスは、約
979℃の温度を有し、ライン７８により交換器―
反応器７４のシエル側に導入され、管７５内の炭
化水素の改質に必要な熱を与える。
本発明の並列改質は現在市販の一次改質プロセ
スよりすぐれたスチーム生成の調整を可能にす
る。アンモニアの生成においては、本発明の並列
改質プロセスを使用することにより、２〜
6MMBTV／STのアンモニアのセービングが可能
である。他のプロセスにおいては、セービングは
BTV／HRで一次改質効率の25〜50％である。
スよりすぐれたスチーム生成の調整を可能にす
る。アンモニアの生成においては、本発明の並列
改質プロセスを使用することにより、２〜
6MMBTV／STのアンモニアのセービングが可能
である。他のプロセスにおいては、セービングは
BTV／HRで一次改質効率の25〜50％である。
第１図は本発明の一実施態様を示す流れ線図で
ある。第２図は放射熱セクシヨンと対流熱セクシ
ヨンを有するスチーム改質炉を含む本発明の一特
定実施態様の流れ線図である。 １２：予熱器、１３：一次改質炉、１５：予処
理器、２０：熱交換器、２２：スチーム改質管、
２４：二次改質装置、２６：熱交換器、２８：交
換器―反応器、２９：管、６４：放射セクシヨ
ン、７０：対流セクシヨン。
ある。第２図は放射熱セクシヨンと対流熱セクシ
ヨンを有するスチーム改質炉を含む本発明の一特
定実施態様の流れ線図である。 １２：予熱器、１３：一次改質炉、１５：予処
理器、２０：熱交換器、２２：スチーム改質管、
２４：二次改質装置、２６：熱交換器、２８：交
換器―反応器、２９：管、６４：放射セクシヨ
ン、７０：対流セクシヨン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 吸熱、触媒スチーム改質条件下の管状燃
焼炉において、炭化水素とスチームとの第一の
混合物をスチーム改質して、第一の部分改質流
出ガスを生成し、 (b) 吸熱、触媒スチーム改質条件下の反応器―熱
交換器において、炭化水素とスチームとの第二
の混合物をスチーム改質して、第二の部分改質
流出ガスを生成し、 (c) 前記第一の部分改質流出ガスと前記第二の部
分改質流出ガスとを混合し、該混合流出ガス
を、発熱、触媒スチーム改質条件下の断熱改質
器においてスチームと空気でスチーム改質し
て、高温の原アンモニア合成ガスを生成し、 (d) 前記反応器―熱交換器における炭化水素とス
チームとの第二の混合物を、前記高温の原アン
モニア合成ガスで加熱する、 ことからなることを特徴とするアンモニア合成ガ
スの製造用炭化水素のスチーム改質方法。 ２ 前記第二の混合物の炭化水素含量が、前記第
一の混合物の炭化水素含量の33〜100％（体積）
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の方法。
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