MX2007012453A - Integracion de gasificacion y produccion de amoniaco. - Google Patents

Integracion de gasificacion y produccion de amoniaco.

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Abstract

Se describen un metodo y sistema para elaboracion de amoniaco usando hidrogeno de un proceso de gasificacion y para integrar los sistemas de vapor de dos procesos. El proceso de gasificacion proporciona presion elevada; hidrogeno purificado y presion elevada, vapor saturado. La presion elevada del hidrogeno disminuye los requerimientos totales de compresion para el proceso de amoniaco. Ademas, el vapor saturado de presion elevada puede ser convertido en vapor sobrecalentado por recuperacion de calor de la sintesis de amoniaco y usado para impulsar turbinas de vapor para necesidades de compresion y refrigeracion.

Description

INTEGRACIÓN DE GASIFICACIÓN Y PRODUCCIÓN DE AMONIACO Campo de la invención Esta invención generalmente se refiere a la síntesis de amoniaco. Más particularmente, esta invención se refiere a un proceso novedoso para producir amoniaco al utilizar un proceso de gasificación para producir hidrógeno e integrando los sistemas de vapor de los dos procesos. La invención puede proporcionar suficiente vapor para impulsar los impulsores de turbina de extracción de vapor existentes y por eso reducir el costo de operación en un proceso de síntesis de amoniaco. Antecedente de la invención La reacción de nitrógeno e hidrógeno para proporcionar amoniaco es muy conocida. La producción comercial de amoniaco fue desarrollada en las cercanías de 1900. El amoniaco es producido por la reacción directa de gas de hidrógeno y de nitrógeno sobre una superficie catalítica basada en hierro: 3H2+N2?2NH3 La reacción de síntesis de amoniaco es exotérmica; por lo tanto, el equilibrio se moverá a la derecha asi como la temperatura de reacción es reducida. Como una manera práctica, sin embargo, la temperatura de reacción debe ser mantenida en un nivel suficientemente elevado para permitir la síntesis de cantidades aceptables del producto en un tiempo razonablemente corto. Esto es cierto aunque un catalizador es normalmente empleado para acelerar la velocidad de reacción. Las consideraciones termodinámicas también favorecen llevar a cabo la reacción a presiones elevadas, típicamente en el rango de 15 a 346 bar. Estas presiones elevadas requieren energía considerable, usualmente en la forma de vapor o electricidad, para compresión. Generalmente, la síntesis comercial de amoniaco tiene tres etapas principales. Primero, es preparada la corriente de alimentación de síntesis de gas de amoniaco. Esto involucra generar gas de hidrógeno, remover impurezas y venenos de catalizadores gas de hidrógeno, y combinar nitrógeno con el gas de hidrógeno en proporciones estequiométricas . Los catalizadores envenenados son principalmente dióxido de carbono y monóxido de carbono, aunque el azufre puede también envenenar el catalizador. Históricamente, el monóxido de carbono en el gas es convertido a hidrógeno y dióxido de carbono usando el desplazamiento de reacción agua-gas, la cual involucra la reacción con vapor sobre un catalizador. El dióxido de carbono puede ser removido por varias tecnologías de purificación de gas. El gas de nitrógeno es típicamente alimentado al lado de la succión de la via del compresor de síntesis de amoniaco. Segundo, la corriente de alimentación de síntesis de amoniaco es pasada a través del reactor de síntesis de amoniaco. Tercero, el producto de gas de amoniaco saliendo del reactor de síntesis de amoniaco es enfriado, el producto de amoniaco es recuperado, y es reciclado el gas de síntesis de amoniaco que no reacciono. El vapor de metano reformado (SMR) ha sido la fuente tradicional de hidrógeno para síntesis de amoniaco. La industria de amoniaco basada en gas natural usa gas natural como una corriente de alimentación y como un suministro de energía (combustible) . Los precios del gas natural ascienden, sin embargo, han causado a varios productores de amoniaco a cerrar permanentemente o investigar vias alternas para generar hidrógeno económicamente. La gasificación llega a ser un método atractivo para generar la cantidad de hidrógeno requerido para instalaciones de producción de amoniaco de tipo mundial. La gasificación puede proporcionar una corriente de alimentación estable y confiable que no está sujeta a fluctuaciones rápidas de mercado. La gasificación puede ser usada para generar síntesis de gas o "gas de síntesis" a partir de corrientes de alimentación de hidrocarburo tal como carbón, coque de petróleo, aceite residual, y otros materiales por años. La corriente de alimentación de hidrocarburo es gasificada en la presencia de oxigeno. El oxigeno es usualmente generado por una planta de separación de aire en la cual el nitrógeno es removido del aire para formar oxigeno purificado. La disponibilidad del nitrógeno para la separación de aire y nitrógeno conteniendo gas de síntesis a partir de la gasificación ha conducido al uso de gasificación como un medio para suministrar corriente de alimentación de hidrógeno y nitrógeno para síntesis de amoniaco. El gas de sinetsis producido en el gasificador puede ser conducido a un sistema de cambio de reacción en el cual CO es convertido a H2 y C02 por reacción con vapor sobre un catalizador. El gas desplazado puede ser refinado ademas, frecuentemente por separación para formar una corriente de gas de hidrógeno purificado. Por ejemplo, la corriente de gas de síntesis desplazada puede ser purificada en una sección de eliminación de gas ácido y sección de purificación, y el producto de hidrógeno purificado puede ser suministrado a la via de reacción de síntesis de amoniaco. La corriente de síntesis de gas puede ser procesada para obtener una corriente de gas de hidrógeno de pureza mayor de 99.9 por ciento molar. El sub-producto de gas de nitrógeno puede ser tomado de la planta de oxigeno, purificado, y luego mezclado con el gas de hidrogeno para crear la corriente de alimentación de síntesis de gas de amoniaco. La integración de gasificación con procesos nuevos y existentes de amoniaco basados en gas natural, en general, no han sido ninguna energía eficiente y costo efectivo. En particular, los diseños pasados no han generado vapor suficiente y ha resultado en la necesidad de reemplazar los contenedores de turbina de extracción de vapor con motores eléctricos. El uso de motores eléctricos, sin embargo, incrementa el costo del capital inicial del proyecto de integración y resulta en costos de mantenimiento y de operación elevado. De esta manera, seria necesario resolver el problema de integración de gasificación dentro de plantas nuevas y existentes de gas natural basadas en amoniaco de tal manera que haya suficiente poder, en la forma de vapor, para manejar el quipo del proceso sin la necesidad de motores eléctricos. Breve descripción de la invención Los procesos para la producción de amoniaco pueden ser eficientemente integrados con procesos de gasificación como una fuente de hidrógeno de presión elevada y vapor. Asi, en un primer aspecto, la invención se refiere a un método para integración de un proceso para elaboración de hidrogeno conun proceso para elaboración de amoniaco. El método comprende: (a) reaccionar un material carbonáceo con oxigeno en un proceso de gasificación, el proceso de gasificación comprende un gasificador de presión elevada y una sección de reacción de desplazamiento CO que tiene una corriente del producto de la sección de reacción de desplazamiento; (b) conducir una corriente de síntesis de gas de presión elevada que comprende hidrógeno del proceso de gasificación como una alimentación a un proceso para elaboración de amoniaco, el proceso de elaboración de amoniaco comprende una sección de conversión de amoniaco que tiene una corriente de producto de amoniaco; (c) generar presión elevada, vapor saturado usando calor a partir de la corriente de la sección del producto de la reacción de desplazamiento; (d) calentar intercambiando toda o una porción de la presión elevada, vapor saturado de la etapa (c) con toda o una porción de la corriente del producto de amoniaco para producir vapor sobrecalentado, en el cual al menos 50% del total del vapor sobrecalentado cargado para el proceso de amoniaco es producido por el intercambio de calor; y (e) conducir el vapor sobrecalentado a un impulsor de turbina de vapor para un compresor de corriente de alimentación de hidrógeno y nitrógeno; un impulsor de turbina de vapor para un compresor de refrigeración de amoniaco, o para ambos. El proceso de gasificación produce una corriente de gas de presión elevada que comprende hidrógeno el cual requiere menos energía de compresión que una corriente tradicional de alimentación de hidrógeno del gas natural reformado. Además, el proceso de gasificación proporciona vapor saturado de presión elevada el cual puede ser integrado eficientemente con la producción de calor de un aplanta de síntesis de amoniaco para producir vapor sobrecalentado que puede ser usado para impulsar turbinas de vapor para compresión de gas y otras necesidades de energía . En un segundo aspecto, la invención se refiere a un proceso integrado para elaboración de hidrógeno y amoniaco. El método comprende : (a) reaccionar un material carbonáceo con oxigeno en un gasificador de presión elevada para producir una corriente de producto gasificador de presión elevada que comprende hidrógeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono, y agua, (b) conducir la corriente de producto gasificador a una sección de reacción de desplazamiento CO para producir una sección de corriente de producto de la reacción de desplazamiento de presión elevada que comprende hidrógeno adicional y dióxido de carbono; (c) generar presión elevada, vapor saturado usando calor a partir de una sección de corriente de producto de la reacción de desplazamiento; (d) conducir la corriente de producto de la sección de la reacción de desplazamiento a una sección de purificación para remover C02 y H2S, y formar una presión elevada, la corriente del producto de gasificación purificada comprende hidrogénete) conducir la corriente del producto de gasificación purificada, de presión elevada y el nitrógeno a un compresor de corriente de alimentación de hidrogeno y nitrógeno para producir una corriente de alimentación convertida de amoniaco; (f) conducir la corriente de alimentación convertida de amoniaco a una sección de amoniaco convertido para formar una corriente de producto de amoniaco; (g) calentar la corriente de producto de intercambio de amoniaco con presión elevada, la corriente de vapor saturada de la sección de la reacción de desplazamiento para formar vapor sobrecalentado, en el cual al menos 50% de la carga de vapor total sobrecalentado para el proceso de amoniaco es producido por intercambio de calor; y (h) conducir el vapor sobrecalentado a un impulsor de turbina de vapor para el compresor de la corriente de alimentación de hidrógeno y nitrógeno, un impulsor de turbina de vapor para un compresor de refrigeración de amoniaco, o a ambos. En un tercer aspecto, la invención se refiere a un sistema integrado para la elaboración de hidrógeno y amoniaco. El sistema comprende: (a) un gasificador de presión elevada para reaccionar un material carbonaceo con oxigeno para producir una corriente de producto gasificado de presión elevada que comprende hidrogeno, dióxido de carbono, monoxido de carbono, y agua; (b) una sección de reacción de desplazamiento CO para convertir el monoxido de carbono y agua en la corriente de producto gasificado para producir una corriente de producto de sección de reacción de desplazamiento presión elevada que comprende hidrogeno adicional y dióxido de carbono; (c) una primera sección de intercambio de calor para generar presión elevada, vapor saturado usando calor de la sección de reacción de desplazamiento de la corriente del producto; (d) una sección de purificación para remover C02 y H2S, y formar una presión elevada, una corriente de producto de gasificación purificado que comprende hidrogeno; (e) un compresor de corriente de alimentación de nitrógeno e hidrógeno para comprimir la corriente del producto de gasificación purificada, de presión elevada y nitrógeno para producir una corriente de alimentación de amoniaco convertido; (f) una sección de amoniaco convertido para reaccionar hidrogeno con nitrógeno en la corriente de alimentación de amoniaco convertido para producir una corriente de producto que comprende amoniaco; (g) una segunda sección de intercambio de calor para intercambiar calor de la corriente de producto de amoniaco a presión elevada, vapor saturado de la sección de reacción de desplazamiento para formar vapor sobrecalentado; y (h) un impulsor de turbina de vapor para el compresor de la corriente de alimentación de nitrógeno e hidrógeno o un imulsor de turbina de vapor para un compresor de refrigeración de amoniaco, el cual recibe al menos una porción del vapor sobrecalentado. Breve descripción de los dibujos La Fig.l es un diagrama de flujo que representa la integración de un gasificador dentro de una planta de amoniaco existente de conformidad a la invención. La Fig.2 es un proceso simplificado del diagrama de flujo de una planta de síntesis de amoniaco y un sistema de vapor integrado de conformidad a la invención. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La gasificación de materiales carbonáceos puede ser usada para producir hidrógeno a presión elevada y vapor para uso en la producción de amoniaco. La integración de un proceso de gasificación y amoniaco puede ser realizada en un costo efectivo y manera de energía eficiente y proporciona una alternativa económicamente atractiva para hidrógeno a partir de gas natural reformado. Asi, en una modalidad general, la presente invención proporciona un método para integrar un proceso para elaboración de hidrógeno con un proceso para elaboración de amoniaco, que comprende : (a) reaccionar material carbonáceo con oxigeno en un proceso de gasificación, el proceso de gasificación comprende un gasificador de presión elevada y una sección de reacción de desplazamiento CO que tiene una sección de corriente de producto de la reacción de desplazamiento; (b) conducir una corriente de síntesis de gas de presión elevada que comprende hidrógeno del proceso de gasificación como una alimentación a un proceso para elaboración de amoniaco, el proceso de elaboración de amoniaco comprende una sección de conversión de amoniaco que tiene una corriente de producto de amoniaco; (c) generar vapor de presión elevada, saturado usando calor de la sección de la corriente de producto de la reacción de desplazamiento; (d) calentar intercambiando todo o una porción del vapor saturado, a presión elevada de la etapa (c) con todo o una porción de la corriente de producto de amoniaco para producir vapor sobrecalentado, en el cual al menos 50% de la carga del vapor total sobrecalentado para el proceso de amoniaco es producido por intercambio de calor; y (e) conducir el vapor sobrecalentado a un impulsor de turbina de vapor para un compresor de corriente de alimentación de hidrogeno y nitrógeno, un impulsor de turbina de vapor para un compresor de refrigeración de amoniaco, o a ambos. El gasificador produce una corriente de gas que comprende monoxido de carbono, dióxido de carbono, e hidrógeno, los cuales pueden ser convertidos a hidrógeno adicional y dióxido de carbono usando una reacción de desplazamiento agua-gas. El hidrogeno producido de esta manera es obtenido a presiones más elevadas que los procesos tradicionales reformados de gas natural y de esta manera requiere menos compresión cuando se usó como una corriente de alimentación para síntesis de amoniaco. Ademas, la reacción de desplazamiento agua-gas proporciona presión elevada, vapor saturado los cuales pueden ser ascendidos con el calor producido en una planta de síntesis de amoniaco para producir vapor sobrecalentado que puede ser usado para impulsar turbinas de vapor para compresión de gas y otras necesidades de energía. A menos que se indique lo contrario, todos los números expresan cantidades de ingredientes, propiedades tales como peso molecular, condiciones de reacción, y cosas asi usadas en la especificación y reivindicaciones son para ser entendidas como siendo modificadas en todos los casos por el término "alrededor de". De conformidad, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos expuestos en la siguiente especificación y reivindicaciones anexas son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas tratando ser obtenidas por la presente invención. Como mínimo, cada parámetro numérico debe al menos ser interpretado en vista del número de dígitos significantes reportados y al aplicar técnicas de redondeo ordinarias. Además, los rangos establecidos en esta divulgación y las reivindicaciones intentan incluir el rango entero específicamente y no solo el (los) punto (s) extremo (s). Por ejemplo, un rango establecido para ser 0 a 10 intenta divulgar todos los números entre 0 y 10 tales como, por ejemplo, 1, 2, 3, 4, etc., todos los números fracciónales entre 0 y 10, por ejemplo, 1.5, 2.3, 4.57, 6.113, etc., y los puntos extremos 0 y 10. También, un rango asociado con grupos químicos sustituyentes tales como, por ejemplo, "hidrocarburos de Ci a C5", intenta incluir específicamente y divulga hidrocarburos de Cl a C5 asi como C2, C3, e hidrocarburos C . A pesar de que los rangos numéricos y parámetros expuestos en el alcance de la invención son aproximaciones, los valores numéricos expuestos en los ejemplos específicos son reportados lo más precisamente posible. Cualquier valor numérico, sin embargo, inherentemente contiene ciertos errores necesariamente resultando de la desviación estándar encontrada en las mediciones de prueba respectivas.
Como se usó en la descripción y las reivindicaciones anexas, las formas singulares "un", "una" y "el" incluyen sus referencias plurales a menos que el contexto claramente dicte otra cosa. Por ejemplo, la referencia de una "turbina", o una "bomba", intenta incluir una pluralidad de turbina o bombas. Las referencias a una composición que contiene o incluye "un" ingrediente o "un" compuesto" intenta incluir otros ingredientes u otros compuestos, respectivamente, adicionado a uno nombrado. Por "comprender" o "contener" o "incluir" se entiende que al menos el compuesto nombrado, elemento, partícula, o etapa del método, etc., está presente en la composición o articulo o método, pero no excluye la presencia de otros compuestos, catalizadores, materiales, partículas, etapas del método, etc, aún si otros de estos compuestos, material, partículas, etapas del método, etc., tienen la misma función como el que se nombró, a menos que expresamente esté excluido en las reivindicaciones . Se entenderá también que la mención de una o más etapas del método no excluye la presencia de etapas adicionales del método entre aquellas etapas expresamente identificadas. Además, el rotulado de las etapas del proceso o ingredientes es un medio conveniente para identificar actividades discretas o ingredientes y el rotulado enumerado pueden ser ordenados en cualquier secuencia, a menos que se indique lo contrario. En suma, a menos que se indique lo contrario, todos los valores de la presión y rangos refieren a presión absoluta.
La invención comprende la gasificación de materiales carbonaceos para crear una mezcla de hidrógeno, monóxido de carbono, y dióxido de carbono (también conocido como síntesis de gas o gas de sinteis) . El término "carbonáceos" como se usó aqui para describir varias corrientes de alimentación convenientes que contengan carbono y se intenta incluir hidrocarburos gaseoso, liquido, y sólido, materiales hidrocarbonáceos, y mezclas de estos. Sustancialmente cualquier combustible conteniendo material orgánico-carbono, o mezclas de estas, pueden ser incluidos dentro de la definición del término "carbonáceos". Alimentaciones sólidas, gaseosas, y liquidas pueden ser mezcladas y usadas simultáneamente, y estas pueden incluir compuestos parafinicos, olefinicos, acetilénicos, naftémeos, y compuestos aromáticos en cualquier proporción. También incluidos dentro de la definición del término "carbonáceos" son materiales orgánicos carbonáceos oxigenados incluyendo carbohidratos, materiales celulósicos, aldehidos, ácidos orgánicos, alcoholes, cetonas, combustible oxigenado, desperdicios líquidos y subproductos para procesos químicos que contienen materiales orgánicos carbonáceos oxigenados, y mezclas de estos. Carbón, corrientes de alimentación basado en petróleo incluyendo coque de petróleo y otros materiales carbonáceos, desperdicios de hidrocarburos, aceites residuales, y subproductos para aceite crudo pesado son comúnmente usados para reacciones de gasificación.
La presente invención usa un gasificador de presión elevada para producir gas de síntesis. Cualquiera de los diversos procesos conocidos pueden ser incorporados dentro del proceso de la invención inmediata. En el reactor de gasificación de presión elevada, el combustible carbonáceo es reaccionado con un gas que contiene oxigeno, opcionalmente en la presencia de un moderador de temperatura, tal como vapor, para producir síntesis de gas. Estos proceso de gasificación generalmente caen dentro de lo amplio de las categorías tales como, por ejemplo, como se pone en el Capitulo 5 de "Gasificación", (C. Higman and M. Van der Burgt, Elsevier, 2003) . Los ejemplos son gasificadores de lechos de movimiento tales como el proceso de secado de ceniza Lurgí, el gasificador Bptish Gas/Lurgí de desescopficación, el gasificador Ruhr 100, gasificadores de lecho fluidizado tales como Winkler y procesos Winkler a temperatura elevada, el gasificador de transporte Kellog Brown y Root (KBR) , el gasificador de circulación de lecho fluidizado Lurgí, el proceso de lecho fluidizado de aglomeración U-Gas, y el proceso de aglomeración de lecho fluidizado Kellog Rust Westinghouse; y gasificadotes de flujo entrenado tal como procesos Texaco, Shell, Prenflo, Noell, E-Gas (o Destec) , CCP, Eagle, Koppers-Totzek . Los gasificadores contemplados para usarse en el proceso pueden ser operados sobre un rango de presiones y temperaturas entre 1 a 104 bar absoluta (referida posteriormente como "bar") y 400°C a 2000°C. Típicamente, el gasificador de presión elevada tiene un rango de presión de operación entre 22 a 84 bar. Otros ejemplos de presiones de operación son 42 a 84 bar y desde 67 a 77 bar. Las temperaturas dentro de la gasificación típicamente están en el rango de 900°C a 1700°C, y mas típicamente en el rango de 1100°C a 1500°C. Dependiendo de las corrientes de alimentación carbonáceas usadas aqui y del tipo de gasificador utilizado para generar el monóxido de carbono gaseoso, dióxido de carbono, e hidrógeno, la preparación de la corriente de alimentación puede comprender trituración, y una o mas unidades de operación de secado, mezclando la corriente de alimentación base en un lecho conveniente (por ej . , agua, líquidos orgánicos, supercritico o dióxido de carbono liquido) . Los combustibles carbonáceos son reaccionados con oxigeno reactivo que contiene gas, tal como aire, sustancialmente oxigeno puro que tienen mayor del 90 por ciento molar de oxigeno, u oxigeno-aire enriquecido que tiene mayor de 21 por ciento molar de oxigeno. Substancialmente el oxigeno puro es preferido en la industria. Para obtener sustancialmente oxigeno puro, el aire es comprimido y luego separado dentro del oxigeno puro sustancialmente y sustancialmente nitrógeno puro en una planta de separación de aire. Tales plantas son conocidas en la industria. La corriente de oxigeno y el carbonáceo preparado o corriente de alimentación de hidrocarbonáceos son introducidas dentro del gasificador o gasificadores en los cuales el oxigeno es consumido y la corriente de alimentación es sustancialmente convertida en una síntesis de gas crudo (referido posteriormente como "gas de sinteis") típicamente comprendiendo monóxido de carbono, hidrógeno, dióxido de carbono agua. La manera precisa en la cual el oxigeno y la corriente de alimentación son introducidos dentro del gasificador está dentro de la técnica del arte. El gas de síntesis crudo puede comprender otras impurezas tales como, por ejemplo, sulfuro de hidrógeno, sulfuro de carbonilo, metano, amoniaco, cianuro de hidrógeno, cloruro de hidrógeno, mercurio, arsénico, y otros metales, dependiendo de la fuente de la corriente de alimentación y del tipo de gasificador. Además a un gasificador, el proceso de gasificación de la invención puede comprender reactores de desplazamiento gas-agua, equipo de enfriamiento de gas a temperatura elevada, equipo de manejo de ceniza/escoria, dióxido de carbono, azufre y secciones de remoción de gas ácido, filtros de gas, y depuradores. Además apara un gasificador de presión elevada, el proceso de gasificación de la invención comprende una sección de reacción de desplazamiento CO . El término "sección" es usado aqui para referirse a una o más unidades de proceso, tales como reactores, condensadores, intercambiadores de calor, etc. En la síntesis de gas sale el gasificador, este pasa a una sección de reacción de desplazamiento CO en donde este reacciona con agua o vapor en la presencia de un catalizador para incrementar la fracción de hidrógeno. En particular, la síntesis gas es reaccionada con agua (típicamente como vapor) y un catalizador adecuado para convertir monóxido de carbono a dióxido de carbono e hidrógeno por la via de reacción de desplazamiento agua-gas. La reacción de desplazamiento CO también se refiere a "vapor reformado" y es descrita, por ejemplo, en la Patente U.S. No. 5,472,986. Además para incrementar la fracción de hidrógeno, la reacción de desplazamiento CO reduce el monóxido de carbono en la mezcla de gas, la cual como se mencionó arriba, puede ser un veneno para el catalizador de la síntesis de amoniaco. Típicamente la reacción de desplazamiento CO es lograda sobre un catalizador por métodos conocidos en el arte. El catalizador de la reacción de desplazamiento CO puede ser uno o más metales del Grupo VIII en un soporte resistente al calor. Piezas aleatorias convencionales de catalizadores soportados compactos de cerámica como se usó, por ejemplo, en reformadores secundarios, pueden ser usados, pero desde que se aplica una pérdida de presión significante al gas, es frecuentemente ventajoso usar un catalizador monolítico que tenga a través de-pasajes generalmente paralelos a la dirección del flujo de los reactivos . La reacción de desplazamiento es reversible, y temperaturas bajas favorecen el hidrógeno y dióxido de carbono. Sin embargo, la velocidad de reacción es lenta a temperaturas bajas. Por lo tanto, es frecuentemente ventajoso tener reacciones de desplazamiento en secuencia de temperatura-elevada y temperatura-baja. La temperatura del gas en una reacción de desplazamiento a temperatura-elevada típicamente esta en el rango de 350°C a 1050°C. Los catalizadores de temperatura elevada son frecuentemente óxido de hierro con cantidades menores de óxido de cromo. Los reactores de desplazamiento a temperatura-baja tienen temperaturas de gas en el rango desde 150°C a 300°C, más típicamente entre 200°C hasta 250°C. Los catalizadores de esplazamiento a temperatura-baja son comúnmente óxidos de cobre que pueden estar soportados en óxido de zinc y alumina. Algunos catalizadores de reacción de desplazamiento pueden operar en la presencia de azufre, mientras otros no pueden (por ejemplo, catalizador a base de cobre) . Se prefiere que el diseño y operación de la sección de desplazamiento resulten en un mínimo de pérdida de presión de tal manera que la presión de la síntesis de gas pueda ser preservada . Alternativamente la reacción de desplazamiento agua-gas puede ser lograda sin la ayuda de un catalizador cuando la temperatura del gas es mayor que 900°C. Debido a la naturaleza altamente exotérmica de la reacción de desplazamiento agua-gas, el vapor puede ser generado por recuperación de calor desde la salida de gases del reactor de desplazamiento agua-gas. La reacción de desplazamiento CO puede ser lograda en cualquier modelo de reactor conocido en el arte para controlar la liberación de calor de las reacciones exotérmicas. Ejemplos de modelos de reactor conveniente son reactores de lecho fijo adiabáticos de una etapa; reactores de lecho fijo adiabáticos de etapa múltiple con inter-etapa de enfriamiento, generación de vapor, o granulos fríos; reactores de lecho fijo tubular con generación de vapor o enfriamiento; o lechos fluidizados. Como la síntesis de gas es descargada de la sección de reacción de desplazamiento CO, esta está usualmente sujeta a una operación de enfriamiento y limpieza que involucra una técnica de lavado en la cual el gas es introducido dentro de una torre de lavado y contactada con un rociado de agua la cual enfria el gas y remueve partículas y constituyentes iónicos a partir de la síntesis de gas. El efluente del reactor de desplazamiento o reactores puede contener de 4 a 50 por ciento molar de dióxido de carbono, el cual puede necesitar ser reducido . El dióxido de carbono puede ser reducido por cualquier número de métodos conocidos en el arte para remoción de dióxido de carbono a partir de corrientes gaseosas a cualquiera de las presiones contempladas para el proceso de la invención. Por ejemplo, el dióxido de carbono puede ser removido por métodos químicos de absorción, ejemplificados por el uso de soda caustica acuosa, carbonato de potasio u otras bases inorgánicas, o alcanol aminas. Estos métodos pueden ser llevados a cabo contactando la síntesis de gas con un medio de absorción liquido en cualquier conector de liquido-gas conocido por el arte tal como, por ejemplo, una columna que contenga bandejas o embalajes. Ejemplos de alcanolaminas convenientes para la presente invención incluyen amino alcoholes primarios y secundarios que contengan un total de arriba de 10 átomos de carbono y que tengan un punto de ebullición normal de menos de 250°C. Los ejemplos específicos incluyen amino alcoholes primarios tales como monoetanolamina (MEA) , 2-am?no-2-met?lo-l-propanol (AMP) , l-ammobutano-2-ol, 2-am?no-butano-l-ol, 3-am?no-3-met?lo-2-pentanol, 2 , 3-d?met?lo-3-am?no-l-butanol, 2-am?no-2-et?lo-l-butanol, 2-ammo-2-met?lo-3-pentanol, 2-am?no-2-met?lo-l-butanol, 2-am?no-2-met?lo-l-pentanol, 3-am?no-3-met?lo-1-butanol, 3-ammo-3-met?lo-2-butanol, 2-am?no-2,3-d?met?lo-1-butanol, y alcoholes amino secundarios tales como dietanolamma (DEA), 2- (etilamino) -etanol (EAE) , 2- (metilammo) -etanol (MAE), 2- (propilamino) -etanol, 2-(ísopropilamino) -etanol, 2- (butilamino) -etanol, 1- (etilammo) -etanol, 1- (metilammo) -etanol, 1- (propilammo) -etanol, 1- (ísopropilamino) -etanol, y 1- (butilamino) -etanol . Cualquiera de estos amino alcoholes están disponibles comercialmente .
Alternativamente, el dióxido de carbono en la síntesis de gas puede ser removido por métodos físicos de absorción. Los ejemplos de solventes absorbentes físicos convenientes son metanol ("Rectisol") y otros alcanoles, carbonato de propileno y otros carbonatos de alquilo, éteres de dimetilo de polietileno glicol de dos a doce unidades de glicol y mezclas de estos, comunmente conocidos bajo la marca comercial de solventes SelexolrM, n-metil-pirrolidona ("Purisol"); y sulfolano ( "Sulfinor" ) . Métodos físicos y químicos de absorción pueden ser usados en convenio como ejemplificados por el proceso de Sulfinol™ usando sulfolano y una alcanolamina y metanol como el absorbente, o el proceso de Amisol™ usando una mezcla de monoetanolamina y metanol como absorbente. Otros ejemplos de procesos establecidos de remoción de dióxido de carbono incluyen "Árame Guard", "Benfield", "Benfíeld-DEA" , "Vetrocoke" y "Catacar" . Azufre, usualmente en la forma de compuestos que contengan azufre tales como, por ejemplo sulfuro de hidrogeno, y otros gases ácidos presentes en el gas de síntesis ademas al dióxido de carbono también pueden ser removidos por métodos muy conocidos en el arte. Por ejemplo, compuestos sulfurosos pueden ser recuperados a partir del gas de síntesis en una zona de remoción de azufre por métodos químicos de absorción, ejemplificados por el uso de sosa caustica, carbonato de potasio u otras bases orgánicas, o alcanolaminas . Ejemplos de alcanolammas para la presente invención incluyen amino alcoholes convenientes primarios y secundarios que contienen un total de arriba de 10 átomos de carbono y que tienen un punto de ebullición normal de menos de 250°C. Ejemplos específicos incluyen amino alcoholes primarios tales como monoetanolamina (MEA) , 2-am?no-2-met?l-l-propanol (AMP) , l-am?nobutan-2-ol, 2-am?no-butan-1-ol, 3-am?no-3-met?l-2-pentanol , 2 , 3-d?met?l-3-am?no-1-butanol, 2-ammo-2-et?l-l-butanol, 2-am?no-2-met?l-3-pentanol, 2-am?no-2-met?l-l-butanol, 2-am?no-2-met?l-l-pentanol, 3-am?no-3-met?l-l-butanol, 3-am?no-3-met?l-2-butanol, 2-am?no-2 , 3-d?met?l-l-butanol, y amino alcoholes secundarios tales como dietanolamma (DEA), 2- (etilammo) -etanol (EAE) , 2- (metilamino) -etanol (MAE) , 2- (propilammo) -etanol, 2- (ísopropilammo) -etanol, 2- (butilammo) -etanol, 1- (etilamino) -etanol, 1- (metilamino) -etanol, 1- (propilamino) -etanol, 1- (ísopropilammo) -etanol, y 1- (butilamino) -etanol . Alternativamente, compuestos sulfurosos pueden ser removidos por métodos físicos de absorción. Los ejemplos de solventes físicos absorbentes son metanol y otros alcanoles, carbonato de propileno, y otros carbonatos de alquilo, éteres de dimetilo de propileno glicol de dos a doce unidades de glicoles y mezclas de estos, comunmente conocidos ba o el nombre comercial de solventes Selexol™, n-metil-pirrolidona, y sulfolano. Los métodos físicos y químicos de absorción pueden ser usados al respecto ejemplificados por el proceso Sulfmol™ usando sulfolano y una alcanolamina como el absorbente, o el proceso Amisol™ usando una mezcla de monoetanolamina y metanol como el absorbente. Típicamente, la síntesis de gas es contactada con el solvente en un conector de gas-liquido el cual puede ser de cualquier tipo conocido en el arte, incluyendo columnas empaquetadas o una columna que tenga bandejas. Operación de tal contactor en remosión de acido es conocido en el arte. La síntesis de gas puede ser también concentrada usando métodos conocidos en el arte tales como separación de membrana y/o una absorción oscilante de presión.
Los compuestos sulfurosos en el gas de síntesis pueden también ser removidos por métodos de absorción sólida usando lechos fijos, fluidizados, o lechos de movimiento de solidos ejemplificados por titanato de zinc, ferrito de zinc, oxido de estaño, oxido de zinc, oxido de hierro, óxido de cobre, óxido de ceno, o mezclas de estos. El equipo de remoción de azufre puede ser precedido por una o más etapas de enfriamiento de gas para reducir la temperatura del gas de síntesis como se requiere por la tecnología particular de remoción de azufre utilizada aqui. Energía de calor sensible del gas de síntesis puede ser recuperada a través de la generación de vapor en el tren de enfriamiento por medios conocidos en el arte. Típicamente al menos 90%, más típicamente al menos 98% del azufre en el gas de alimentación puede ser removido por los métodos de remoción de azufre descritos anteriormente. La corriente de síntesis de gas de presión elevada que comprende hidrogeno es conducida del proceso de gasificación como una alimentación para un proceso para elaboración de amoniaco. Típicamente, la corriente de gas H2 de presión elevada del proceso de gasificación tiene una presión de 49 a 63 bar. Por ejemplo, la presión de la corriente de gas puede ser de 56 bar. Asi, la presión de hidrógeno suministrada por del proceso de gasificación de la invención típicamente excede de la proporcionada por el método basado en gas-natural, el cual es generalmente 25 a 32 bar. Se estima que el incremento de la presión del producto de hidrogeno de 49 a 63 bar puede reducir la demanda de caballos de fuerza para un compresor de via de síntesis de amoniaco típico de 30% a 40%. El hidrógeno resultante del proceso de gasificación anterior típicamente tiene una pureza de entre 96 y 99.99 por ciento molar, más típicamente entre 99 y 99.9 por ciento molar. La sección de reacción de desplazamiento del proceso de gasificación descrito arriba puede generar vapor de presión elevada y grados de supercalor. El término "presión elevada", como se usó aqui, se entiende significa una presión de 22 bar o mayor. Ejemplos de presiones de vapor saturada la cual puede ser generada por la sección de reacción de desplazamiento son 22 bar a 63 bar, 22 bar a 60 bar, 22 bar a 55 bar, 22 bar a 50 bar, y 22 bar a 45 bar. Por ejemplo, 42 bar de vapor saturado puede ser generado a partir de la sección de desplazamiento CO . Este vapor saturado de 42 bar proporciona flexibilidad e integración eficiente dentro del sistema de vapor de amoniaco. Por ejemplo, el vapor a ser conectado directamente dentro del sistema de vapor de via de síntesis de amoniaco. Este se muestra en la Figura 1 y Figura 2. Típicamente, el proceso de elaboración de amoniaco comprende una sección de conversión de amoniaco la cual produce una corriente de producto de amoniaco. El gas de síntesis de presión elevada es introducido al proceso de amoniaco generalmente por medio del compresor de via de síntesis de amoniaco. El gas es mezclado con nitrógeno y con corriente de alimentación de gas reciclada de síntesis de amoniaco, creando por ello un gran volumen de corriente de alimentación de gas de hidrógeno y nitrógeno. La corriente de alimentación de síntesis de gas de amoniaco resultante típicamente contiene los reactivos de hidrógeno y nitrógeno en le radio molar de entre 2.7:1 a 3.2:1, más típicamente entre 2.8:1 a 3.1:1, y más típicamente entre 2.9:1 a 3.0:1. Inertes están presentes en el rango entre 1 y 30 por ciento molar, más típicamente en el rango de 5 a 20 por ciento molar. La mezcla de corriente de alimentación de gas de amoniaco es condensada y usada en la síntesis de amoniaco. Típicamente, en plantas convencionales de amoniaco, las presiones de entre 15 bar y 346 bar son usadas. Más típicamente, las presiones están entre 42 bar y 346 bar, y más típicamente, entre 56 bar y 167 bar. La corriente de alimentación de síntesis de gas de amoniaco es conducida sobre un catalizador de síntesis de amoniaco el cual cataliza la hidrogenación de nitrógeno a amoniaco. El catalizador puede estar contenido en uno o más reactores tubulares o de lecho, y estos reactores pueden ser establecidos en una serie de uno o más reactores. En tales casos, pueden ser provistas para enfriar el gas entre reactores de síntesis de amoniaco. El catalizador de síntesis de amoniaco puede ser cualquier tipo conocido en la industria para la síntesis de amoniaco tales como, por ejemplo, como se describió en la Patente U.S. No. 5,846,507. El amoniaco es recuperado del producto de gas, y es reciclada una porción de la corriente de alimentación de la síntesis de gas restante. La recuperación de amoniaco es generalmente por condensación, aunque por cualquier método conocido en el arte, incluyendo agua o solvente de lavado, es factible. La condensación puede ser asistida por expansión de gas, o por enfriamiento con refrigeración, enfriamiento de agua o de nitrógeno liquido de una planta de oxigeno. El producto de amoniaco agotado resultante es luego comprimido y más del producto de amoniaco de gas agotado es reciclado como corriente de alimentación de síntesis de gas. El paso del hidrógeno y nitrógeno a través del reactor de amoniaco, la recuperación del producto de amoniaco, y la recirculación de nitrógeno sin reaccionar y el amoniaco es referido aqui la via de síntesis de amoniaco. El tipo de compresión, mezclado del hidrógeno-gas de sintesis rico y el nitrógeno, y recuperación de amoniaco no es importante .
La hidrogenación de nitrógeno es exotérmica y el calor debe ser removido de la corriente efluente del producto de amoniaco con el fin de recuperar el amoniaco. Asi, en una modalidad de la invención, toda o una porción de la corriente del producto de amoniaco puede ser intercambiada con calor con toda o una porción de vapor saturada a presión elevada de la sección de reacción de desplazamiento de la gasificación para producir vapor sobrecalentado. El término "sobrecalentado", como se usó aqui, se entiende que significa que el vapor es calentado arriba de su punto de roció una presión dada. La cantidad de sobrecalentamiento típicamente es al menos 40°C. Otros ejemplos de sobrecalentamiento son al menos 45°C, al menos 50°C, al menos 60°C, y al menos 70°C. Por ejemplo, una porción del vapor saturado de la sección de desplazamiento de CO puede ser conducida a la calda de vapor del proceso de amoniaco. Alternativamente, todo de la presión elevada, vapor saturado de la sección de desplazamiento de CO puede ser convertido a vapor sobrecalentado. De conformidad a la invención, al menos 35% de la carga de vapor total sobrecalentado para el proceso de sintesis de amoniaco puede ser generado por intercambio de calor con la corriente del producto de amoniaco. La carga de vapor total sobrecalentado se entiende que significa el vapor total sobrecalentado por unidad de tiempo usado en el proceso de sintesis de amoniaco tal como, por ejemplo, el vapor sobrecalentado usado para impulsor de turbinas, bombas, calentadores, u otras necesidades del proceso. Otros ejemplos de sobrecalentamiento el cual puede ser proporcionado por intercambio de calor con la corriente del producto de amoniaco incluye al menos 40% de la carga total de sobrecalentamiento, al menos 50%, al menos 60%, y 100%. El intercambio de calor entre la corriente de producto de amoniaco y el vapor saturado a presión elevada de la reacción de desplazamiento puede ser logrado usando cualquier sobrecalentamiento apropiado, esto es, una parte de intercambio de calor de un calentador para incrementar la temperatura del vapor saturado a vapor sobrecalentado. El mtercambiador de calor puede ser cualquier tipo conocido por expertos en el arte tales como, por ejemplo, un intercambiador paralelo, a contraflujo, de flujo cruzado. Estos intercambiadores pueden ser construidos, por ejemplo, en un modelo de intercambiador de coraza y de tubo. El vapor sobrecalentado puede ser conducido de uno o más impulsores de turbina de vapor los cuales, en turno, pueden ser usados para manejar uno o más compresores usados en el proceso de amoniaco. Por ejemplo, el vapor sobrecalentado puede ser conducido de un impulsor de turbina de vapor para un compresor de corriente de alimentación de hidrógeno y nitrógeno, un compresor de refrigeración de amoniaco, o ambos. Para igualar la presión de vapor generada por la reacción de desplazamiento CO, se desea que al menos uno de los impulsores de turbina de vapor sea una turbina de condensamiento considerada de 22 a 63 bar de vapor. Otros ejemplos de clasificaciones de turbina de condensamiento para el método de la invención incluye, pero no se limita a, 22 bar a 60 bar, 22 bar a 55 bar, 22 bar a 50 bar, y 22 bar a 45 bar. El termino "turbina de condensamiento de vapor", como se usó aquí, significa una turbina simple de vapor en la cual el vapor a presión elevada es expandido a través de la turbina de condensamiento de vapor para generar fuerza o electricidad, y el vapor agotado típicamente es apartado de una o mas etapas a presión baja (menos de 2 bar) y condensado para calentamiento, planta de proceso, o necesidades de calentadores de agua de alimentación. Por ejemplo, en una modalidad de la invención, el impulsor de turbina de condensamiento para el compresor de corriente de alimentación de hidrógeno y nitrógeno es una turbina de condensamiento considerada para 22 a 63 bar de vapor. Una turbina simple puede ser usada para el compresor de la corriente de alimentación de hidrógeno y nitrógeno o puede ser usada mas de una turbina. En otro ejemplo, los impulsores de turbina de vapor para ambos compresores de corriente de alimentación de hidrógeno y nitrógeno y compresor de refrigeración de amoniaco son turbinas de condensamiento de 42 bar. En un ejemplo más, el vapor sobrecalentado puede ser usado para manejar las turbinas de corriente adicional de vapor aparte de las turbinas usadas para manejar compresor de corriente de alimentación de hidrogeno y nitrógeno y compresor de refrigeración de amoniaco tales como, por ejemplo, turbinas de condensamiento de vapor y bombas . En otra modalidad de la invención, presión elevada adicional, el vapor sobrecalentado puede ser generado usando calor desde la corriente del gas de síntesis cruda producida por el gasificador previo a la sección reacción de desplazamiento o de purificación. Los métodos para recuperar calor desde lo caliente, el gas de síntesis crudo saliendo de la cámara de reacción del gasificador son conocidos en el arte e incluye, pero no se limita a, apagado, calor recuperado total, y combinación de los misms. Por ejemplo, en el método de apagado del gas de síntesis, el gas de síntesis crudo desde el gasificador es enfriado-en choque con agua. En otro ejemplo, conocido como calor recuperado total, el gas de síntesis crudo es enfriado usando un enfriador de gas de síntesis. Aún en otro ejemplo, puede ser usada una combinación de ambos el enfriador de gas de síntesis apagado y radiante. En el método apagado, el gas de síntesis crudo deja el gasificador a través de un tubo apagado del cual el final del fondo es sumergido en una pileta de agua. En el paso a través de esta agua, el gas crudo es enfriado a la temperatura de saturación del agua y es limpiado de escoria y partículas de hollín. El gas de síntesis enfriado, saturado luego sale del recipiente gasificador/apagado a través de un ducto del lado de la pared. En la versión de calor recuperado total, el gas de síntesis radiante de a el gasificador de reacción y es enfriado en un enfriador de gas de sinteis radiante. El calor recuperado es usado para sobrecalentar y generar vapor a presión elevada. Los enfriadores del gas de sintesis radiante son conocidos en el arte y pueden comprender, por ejemplo, al menos un anillo de tubos verticales de agua enfriada, tal como se muestra y describe en las Patentes U.S. Nos. 4,310,333 y 4,377,132. Los compresores usados en le proceso de amoniaco de la invención pueden ser de cualquier tipo comúnmente usado y muy conocido en el arte. Por ejemplo, el compresor de corriente de alimentación de hidrógeno y nitrógeno puede comprender una envoltura simple, significando que el mecanismo de compresión está encerrado en un alojamiento. En otro ejemplo, los compresores del proceso de amoniaco pueden ser compresor alternativo, un compresor centrifugal, un compresor rotatorio, o una combinación de estos. La selección del tipo particular de compresor es dependiendo del número de factores tales como, por ejemplo, radio de compresión y volumen de gas y dentro del conocimiento del experto en el arte de la materia. Después pasa a través del recalentador, la corriente del producto de amoniaco también puede ser usado para generar presión elevada, vapor saturado por conducir a través de un intercambiador de calor con agua de alimentación del hervidor. Esta presión elevada, vapor saturado puede ser dirigido al colector de vapor del proceso o puede ser combinado con el vapor saturado a presión elevada de la sección de reacción de desplazamiento de CO antes del intercambiador de calor con la corriente del producto de amoniaco. Alternativamente, si la presión elevada adicional, el vapor saturado es deseado, una porción de la corriente del producto de amoniaco puede ser direccionado alrededor del recalentador y usado para generar presión elevada adicional, vapor saturado de la alimentación de agua del hervidor. El método de la invención puede ser usado para nueva, plantas de gasificación/amoniaco "campo verde" o pueden ser aplicados para existir plantas de amoniaco que son reconvertidas con un proceso de gasificación como una fuente de hidrógeno de presión elevada. Por ejemplo, la via de sintesis de amoniaco de una planta típica de amoniaco basada en gas natural puede modificarse por reemplazamiento de impulsores de las turbinas de expansión de vapor existente y compresores diseñados para tomar ventaja de la integración de vapor entre la gasificación y el proceso de amoniaco. Asi, en una modalidad, la invención además comprende reemplazar los existentes impulsores de turbina de vapor y compresores para comprimir la corriente de alimentación de hidrógeno y nitrógeno en un proceso de elaboración de amoniaco con un impulsor de turbina de vapor y un compresor que comprende una camisa simple . En plantas de amoniaco basadas en gas natural, típicamente hay dos colectores mayores de vapor usados, unos colectores de vapor a 104 bar y 42 bar. El colector de vapor sobrecalentado a 104 bar es frecuentemente usado para impulsar la turbina superpuesta de via de síntesis de amoniaco. El vapor agotado desde esta turbina puede ir dentro de un colector de vapor a 42 bar. El colector de vapor a 42 bar puede ser usado para impulsar tal equipo de proceso tal como, por ejemplo, turbinas de condensamiento de vapor y bombas. Los impulsores de vapor existentes de una planta típica basada en gas natural pueden comprender, por ejemplo, una turbina superpuesta de 104 bar a 42 bar y turbina de condensamiento a 42 bar. El termino "turbina superpuesta", como se usó aqui, es sinónimo con los términos "turbina sobrepuesta" y "turbina de contrapresión", y se intenta tener su significado comúnmente entendido en el arte, esto es, una presión elevada, turbina de no-condensamiento que puede ser adicionada a una planta nueva o reconvertida a una más vieja, planta de presión moderada. Las turbinas superpuestas reciben vapor a presión elevada y producen un vapor agotado que está a la misma presión que los hervidores viejos y es usas para suministrar las turbinas viejas. Estas turbinas existentes pueden ser reemplazadas con una turbina de condensamiento propiamente clasificada según tamaño para vapor de 22 bar a 63 bar. Otros ejemplos de valuaciones de turbina de condensamiento para el método de la invención incluye, pero no se limita a, 22 bar a 60 bar, 22 bar a 55 bar, 22 bar a 50 bar, y 22 bar a 45 bar. La descarga desde esta turbina de condensamiento puede ser conducida a una superficie del condensador. La generación de vapor existente en la via de síntesis de amoniaco puede ser modificada para generar vapor sobrecalentado de 22 a 63 bar. Como se describió anteriormente, el vapor saturado el cual es generado en proceso de síntesis de amoniaco y proceso de gasificación pueden ser combinados y sobrecalentados en el proceso de síntesis de amoniaco. Como se describió arriba, al menos 35% de la carga de vapor total sobrecalentado para el proceso de amoniaco puede ser generado por intercambio de calor con la corriente de producto de amoniaco. Otros ejemplos de sobrecalentamiento el cual puede ser proporcionado por intercambio de calor con la corriente del producto de amoniaco incluye al menos 40% de la carga sobrecalentada total, al menos 50%, al menos 60%, y 100%. Por ejemplo, los generadores de vapor a 104 bar pueden ser reemplazados con generadores de vapor de 22 a 63 bar y recalentador de vapor. Otros ejemplos de generadores de vapor incluyen, pero no se limitan a, 22 bar a 60 bar, 22 bar a 55 bar, 22 bar a 50 bar, y 22 bar a 45 bar. El vapor saturado de 22 a 63 bar generado en la via de síntesis de amoniaco y el proceso de gasificación puede ser sobrecalentado en este recalentador. El vapor sobrecalentado puede ser usado como el vapor suministrado para la via de síntesis de amoniaco y/o compresor de refrigeración u otros. Esta modalidad de la invención es ilustrada en la Figura 2. Además al compresor de via de síntesis de amoniaco y compresor de refrigeración, el vapor sobrecalentado generado de la manera anterior puede ser usado para impulsar otro equipo de proceso en la via de síntesis de amoniaco. Otros usos para el vapor sobrecalentado incluyen impulsores de turbina de expansión para bombas hervidoras de alimentación de agua, impulsores de turbina de expansión para otras bombas y compresores, o para generar electricidad. El balance del vapor sobrecalentado para otros usuarios dependerá de los requerimientos de vapor especifico de una facilidad particular.
Ademas para reemplazar las turbinas, los compresores de alimentación de hidrógeno y nitrógeno existentes de la planta de amoniaco que comprende dos casos separados de recipientes, el caso de presión baja y el caso de presión elevada. El caso de presión baja toma alimentación fresca como succión y descarga directamente dentro de la succión del caso de presión elevada. De conformidad a la invención, levantando la presión de la corriente de alimentación del hidrógeno de 49 a 63 bar y modificaciones al compresor del caso de presión elevada, el compresor de camisa de presión ba a puede ser eliminado. Esta modalidad también es ilustrada en la Figura 2. Eliminando el compresor de etapa baja y impulsor puede reducir la demanda total de caballos de fuerza, capital, operación, y costos de mantenimiento de la etapa de compresión de síntesis de amoniaco . Como se observo arriba, modificaciones menores para un compresor de etapa elevada pueden ser requeridas para tomar succión de 49 a 63 bar y descarga para presión de operación de la vía de síntesis requerida. Por ejemplo, la temperatura de succión a la etapa elevada puede ser reducida en este diseño del proceso de 40°F a 60°F, típicamente 40°F. En plantas típicas de amoniaco, la temperatura de succión de la etapa baja es 40°F y a la etapa elevada tan alta como 120°F. Debido a que la etapa baja no es requerida con la presente invención, la síntesis de gas mas fría puede ir directamente de la etapa alta y puede reducir la demanda de caballos de fuerza del compresor. Ademas al método descrito aquí arriba, la presente invención también proporciona proceso integrado para elaboración de hidrogeno y amoniaco, que comprende: (a) reaccionar un material carbonáceo con oxigeno en un gasificador de presión elevada para producir una corriente de producto del gasificador a presión elevada que comprende hidrogeno, dióxido de carbono, monoxido de carbono, y agua; (b) conducir la corriente del producto del gasificador a una sección de reacción de desplazamiento de CO para producir una corriente del producto de la sección de reacción de desplazamiento a presión elevada que comprende hidrogeno y dióxido de carbono; (c) generar presión elevada, vapor saturado usando calor desde la corriente del producto de la sección de reacción de desplazamiento; (d) conducir la corriente del producto de la sección de reacción de desplazamiento a una sección de purificación para remover C02 y H2S, y forma una presión elevada, corriente del producto de gasificación purificada que comprende hidrogeno; (e) conducir la presión elevada, la corriente del producto de gasificación purificado y el compresor de materia prima de nitrógeno a una de hidrógeno y nitrógeno para producir una corriente de alimentación de amoniaco convertida; (f) conducir la corriente de alimentación de amoniaco convertida a una sección de amoniaco convertido para formar una corriente del producto de amoniaco; (g) intercambiar calor de la corriente del producto de amoniaco con la presión elevada, el vapor saturado desde la sección de reacción de desplazamiento para formar vapor sobrecalentado en el cual al menos 50% de la carga total del vapor sobrecalentado para el proceso de amoniaco es producido por el intercambio de calor; y (h) conducir el vapor sobrecalentado a un impulsor de turbina de vapor para el compresor de materia prima de hidrógeno y nitrógeno, un impulsor de turbina de vapor para un compresor de refrigeración de amoniaco, o para ambos.
Las varias modalidades del proceso de gasificación, reacción de desplazamiento, proceso de amoniaco, impulsor de turbina de vapor, compresores, vapor e integración de calor son como se describió previamente. Por ejemplo, el gasificador de presión elevada puede tener un rango de operación de presión de 42 a 84 bar o, en otro ejemplo, 67 a 77 bar. El gas desde el gasificador es conducido a una sección de reacción de desplazamiento de CO y a una sección de purificación, como se describió previamente, en donde todos o una porción de los compuestos que contienen C02 y azufre tales como, por ejemplo, H2S, son removidos o sus concentraciones reducidas para producir una corriente del producto de gasificación purificado de presión elevada que comprende hidrogeno. El proceso puede tener un intercambiador de calor para generar presión elevada, el vapor saturado desde la reacción de desplazamiento de CO. El H2 purificado conteniendo, el producto de la corriente de gasificación, las que pueden tener una presión de 49 a 63 bar, y nitrógeno pueden ser combinadas con reciclado, la materia prima sin reaccionar, y conducidas a un compresor de materia prima de hidrogeno y nitrógeno para producir una materia prima de amoniaco convertido. La materia prima de hidrógeno y nitrógeno comprimido puede ser luego conducida a una sección de amoniaco convertido en donde el hidrogeno y nitrógeno reaccionan al producto de una corriente del producto que comprende amoniaco. El vapor saturado, a presión elevada desde la sección de reacción de desplazamiento puede ser conducido a un recalentador y usado para producir un vapor sobrecalentado a presión elevada por intercambio de calor con la corriente del producto de amoniaco. Al menos 35% de la carga total del vapor sobrecalentado para el proceso de amoniaco puede ser generado por intercambio de calor con la corriente del producto de amoniaco. Otros ejemplos de sobrecalentamiento los cuales pueden ser proporcionados por intercambio de calor con la corriente del producto de amoniaco incluye al menos 40% de la carga total de sobrecalentamiento, al menos 50%, al menos 60%, y 100%. Como se describió previamente, este vapor sobrecalentado puede ser conducido a un impulsor de turbina de vapor para un compresor de materia prima de hidrógeno y nitrógeno, un compresor de refrigeración de amoniaco, o ambos. Los impulsores de turbina de vapor, típicamente, serán proporcionados para vapor de 22 a 63 bar, pero otras valuaciones están disponibles tales como, por ejemplo, 22 bar a 60 bar, 22 bar a 55 bar, 22 bar a 50 bar, y 22 bar a 45 bar. Como se describió arriba, pueden ser usados varios tipos de compresores y formatos como se entiende en el arte. El vapor sobrecalentado puede ser usado para impulsores de turbinas adicionales de vapor. Después de conducir a través del recalentador, la corriente del producto de amoniaco también puede ser usada para generar presión elevada, el vapor saturado por pasar a través de un intercambiador de calor con hervidor de alimentación de agua. Este vapor saturado, a presión elevada puede ser dirigido al colector de vapor del proceso o puede ser combinado con vapor saturado a presión elevada desde la sección de reacción de desplazamiento de CO antes del intercambio de calor con la corriente del producto de amoniaco. Alternativamente, si el vapor saturado, de presión elevada adicional es deseado, una porción de la corriente del producto de amoniaco puede ser dirigida alrededor del recalentador y usada para generar vapor saturado, de presión elevada adicional desde el hervidor de alimentación de agua. La invención también proporciona un sistema integrado para elaboración de hidrogeno y amoniaco, el sistema comprende: (a) un gasificador de presión elevada para reaccionar un material carbonáceo con oxigeno para producir una corriente de producto del gasificador de presión elevada que comprende hidrógeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono, y agua; (b) una sección de reacción de desplazamiento de CO para convertir el monóxido de carbono y agua en la corriente del producto del gasificador para producir una corriente del producto de la sección de reacción de desplazamiento de presión elevada que comprende hidrógeno adicional y dióxido de carbono; (c) una primera sección de intercambio de calor para generar vapor saturado, a presión elevada usando calor desde la corriente del producto de la sección de reacción de desplazamiento; (d) una sección de purificación para remover C02 y H2S, y formar una corriente del producto de gasificación purificada, de presión elevada que comprende hidrogeno; (e) un compresor de materia prima de nitrógeno e hidrógeno para comprimir la corriente del producto de gasificación purificado, de presión elevada y nitrógeno para producir una corriente de alimentación de amoniaco convertido; (f) una sección de amoniaco convertido para reaccionar hidrogeno con nitrógeno en la corriente de alimentación de amoniaco convertido para producir una corriente del producto que comprende amoniaco; (g) una segunda sección de intercambio de calor para intercambiar calor desde la corriente del producto de amoniaco al vapor saturado, de presión elevada desde la sección de reacción de desplazamiento para formar vapor sobrecalentado; y (h) un impulsor de turbina de vapor para el compresor de materia prima de nitrógeno e hidrogeno o un impulsor de turbina de vapor para un compresor de refrigeración de amoniaco, el cual recibe al menos una porción del vapor sobrecalentado. Varias modalidades del proceso de gasificación, reacción de desplazamiento, proceso de amoniaco, impulsor de turbina de vapor, compresores, integración de vapor y calor son descritos previamente. Por ejemplo, el gasificador de presión elevada puede tener un rango de operación de presión de 42 a 84 bar o, en otro ejemplo, 67 a 77 bar. El gas desde el gasificador es conducido a la sección de reacción de desplazamiento de CO y a una sección de purificación, como se describió previamente, en donde toda o una porción de los compuestos que contiene C02 y azufre tal como, por ejemplo, H2S, son removidos o sus concentraciones reducidas para producir una corriente del producto de gasificación purificada de presión elevada que comprende hidrógeno. La corriente del producto de gasificación que contiene H2 purificado, la cual puede tener una presión de 49 a 63 bar, y nitrógeno puede ser combinado con una materia prima reciclada, sin reaccionar, y conducida a un compresor de materia prima de hidrógeno y nitrógeno para producir materia prima fresca de amoniaco convertido. La materia prima de hidrógeno comprimido y de nitrógeno puede ser luego conducida a una sección de amoniaco convertido en la cual el hidrógeno y el nitrógeno han reaccionado al producto de una corriente del producto que comprende amoniaco. El proceso puede tener un primer intercambiador de calor para generar presión elevada, vapor saturado de la reacción de desplazamiento de CO . Esta presión elevada, vapor saturado puede ser conducido a un segundo intercambiador de calor o recalentador y convertido a presión elevada, vapor sobrecalentado por intercambio de calor con la corriente del producto de amoniaco. Al menos 35% de la carga total del vapor sobrecalentado para el proceso de amoniaco puede ser generada por intercambio de calor con la corriente del producto de amoniaco. Otros ejemplos de recalentador los cuales pueden ser proporcionados por intercambio de calor con la corriente del producto de amoniaco incluyendo al menos 40% de la carga total sobrecalentada, al menos 50%, al menos 60%, y 100%. Como se describió previamente, este vapor sobrecalentado puede ser conducido a un impulsor de turbina de vapor para un compresor de materia prima de hidrógeno y nitrógeno, un compresor de refrigeración de amoniaco, o ambos. Estos impulsores de turbina de vapor, típicamente, estará estimados para vapor de 22 a 63 bar, pero otras estimaciones son posibles tales como, por ejemplo, 22 bar a 60 bar, 22 bar a 55 bar, 22 bar a 50 bar, y 22 bar a 45 bar. Como se describió anteriormente, pueden ser usados varios tipos de compresores y modelos como se entienden en el arte. El vapor sobrecalentado puede ser usado para impulsores de turbinas adicionales de vapor. El proceso puede comprender además mtercambiadores adicionales de calor para recuperación de calor extra desde la corriente del proceso de amoniaco. Por ejemplo, como se describió previamente, la corriente del producto de amoniaco también puede ser usada para generar presión elevada, vapor saturado por conducir a través de un tercer mtercambiador con agua de alimentación del hervidor después de conducir a través del segundo intercambiador de calor (o recalentador) descrito arriba. El proceso puede también comprende un conducto para combinar la presión elevada, el vapor saturado de la sección del primer intercambiador de calor con presión elevada, vapor saturado de la sección del tercer mtercambiador de calor para formar una corriente combinada de presión elevada, vapor saturado que puede ser alimentada dentro del segundo intercambiador de calor para generar vapor sobrecalentado. Toda o una porción de presión elevada, del vapor saturado del tercer mtercambiador también puede ser dirigida al colector de vapor del proceso de amoniaco para uso general por todo el proceso de amoniaco. Alternativamente, si se desea presión elevada adicional, vapor saturado, una porción de la corriente del producto de amoniaco puede ser direccionada alrededor del recalentador y usada para generar presión elevada adicional, vapor saturado de la alimentación de agua del hervidor. Una modalidad de la presente invención puede ser ilustrada con la referencia particular del diagrama de flujo de bloque mostrando la integración de un gasificador dentro de una planta existente de amoniaco, es representada en la Figura 1. En la Figura 1, la corriente 10 que contiene aire es alimentada dentro de una unidad de separación de aire (ASU) 1. El ASU 1 separa aire dentro de una corriente 11 predominantemente de oxigeno y una corriente 20 predominantemente de nitrógeno. La corriente 11 predominantemente de oxigeno es usada como parte de la alimentación de un gasificador 2 en donde el oxigeno es combinado con un material hidrocarbonáceo 12 y vapor o agua (no mostrado) . La oxidación parcial ocurre dentro del gasificador 2 resultando en una síntesis de gas cruda 13 y materia particular 22. La corriente de síntesis de gas cruda 13 es conducida a una sección de desplazamiento 3 de CO, en donde el CO es convertido a H2 y C02 en la presencia de vapor. La reacción química en la sección 3 de desplazamiento de CO es exotérmica, y el calor es recuperado en la forma 19 de vapor saturado de presión elevada. Este vapor saturado 19 de presión elevada es conducido a la síntesis combinada de amoniaco 16 para más integración de vapor. La corriente del gas de síntesis 14 saliendo de la sección 3 de desplazamiento de CO es enfriada por el intercambiador de calor 4 y luego conducida a una sección 5 de remoción de gas ácido. En esta sección, la corriente 15 de síntesis de gas crudo enfriada es purificada a una corriente 17 del producto predominantemente de H2, la cual es alimentada a la vía de síntesis 6 de amoniaco. La corriente 18 que contiene C02 y la corriente 16 que contiene H2S son quitadas de la sección 5 de remoción del gas ácido, el producto de H2 puede ser ademas purificado por utilización de tecnologías comunes de absorción de presión oscilante, membranas, o reacción de metanización . La corriente 17 del producto H2 y la corriente 20 del nitrógeno son mezcladas en cantidades estequiométpcas en el proceso de síntesis de amoniaco 6, la cual es descrita en la Figura 2 abajo, para formar una materia prima 21 de síntesis de amoniaco.
Otra modalidad de la invención puede ser ilustrada en la Figura 2 que representa un diagrama de flujo de proceso de una planta de síntesis de amoniaco. En la Figura 2, una corriente 17 del producto de H2 de la remoción del gas ácido y de la sección 5 de purificación (de la Figura 1) es mezclada en cantidades estequiometricas con una corriente 20 predominantemente de nitrógeno de la unidad 1 de separación de aire (de la Figura 1) . Estas corrientes combinadas están preparadas de materia prima 40 fresca de síntesis de amoniaco. La materia prima 40 fresca de síntesis de amoniaco es enfriada por el intercambiador de calor 31. La materia prima 40 fresca y el gas de recirculación del reactor de síntesis de amoniaco 44 están comprimidos por un compresor de tambor simple 32 de circulación de vía de síntesis de amoniaco y alimentados a una sección 37 de procesamiento de gas de via de síntesis de amoniaco . La sección 37 representa un número de etapas del proceso/equipos conocidos en el arte para preparar la corriente 41 de gas de alimentación de síntesis de amoniaco para conversión de amoniaco y para separar la corriente 43 de la sección del producto de amoniaco convertido dentro de el producto 21 de amoniaco y una corriente 44 de gas de recirculacion . Tales etapas del proceso incluyen calentamiento de la corriente 41 de alimentación del gas de síntesis de amoniaco, asi como separación y condensamiento fuera del producto 21 de amoniaco de la corriente 43 del producto de la sección de amoniaco convertido. El gas preparado 41 de la síntesis de amoniaco es alimentado a un convertidor 34 de síntesis de amoniaco en el cual la reacción exotérmica formada de amoniaco causa un aumento de temperatura. La reacción de síntesis de amoniaco puede ser llevada a cabo en uno o más convertidores de síntesis de amoniaco con mtercambiador de calor integrado. El efluente caliente 42 del último convertidor de sintesis de amoniaco pasa a un recalentador de vapor 35 y hervidor de alimentación de agua (BFW) precalentador/generador de vapor 36. El recalentador de vapor 35 y BFW precalentador/ generador de vapor 36 enfrian al efluente 42 del amoniaco convertido para formar corriente 43 del efluente de amoniaco convertido. Más enfriamiento de la corriente 43 del efluente se lleva a cabo en la sección 37 de procesamiento de gas de via de sintesis. Una linea de paso 43A alrededor del precalentador BFW/generador de vapor 36 es proporcionada para control de temperaturas mayores de la corriente 43 del efluente de amoniaco convertido. En la sección 37 de procesamiento de gas de via de síntesis, el producto 21 de amoniaco es separado de la corriente enfriada 43 del efluente del amoniaco convertido, y el gas 44 de síntesis sin reaccionar es reciclado de regreso al compresor 32 de síntesis de amoniaco. El agua de alimentación del hervidor 45 es suministrada al precalentador BFW/ generador de vapor 36, y BFW calentado o es generada presión elevada de vapor saturado 46, dependiendo de la cantidad de vapor disponible del gas convertido 42 de síntesis de amoniaco después del recalentador 35. El BFW calentado o vapor saturado 46 es luego conducido al colector de vapor 30 de la sección de síntesis de amoniaco. El vapor saturado puede ser importado dentro o exportado del colector de vapor 30 de la sección de síntesis de amoniaco via linea 56. El vapor saturado a presión elevada del colector de vapor 30 de la sección de síntesis de amoniaco puede ser mezclado con el vapor 19 saturado a presión elevada de sección 3 del reactor de desplazamiento de CO via linea 47. El vapor saturado 48 a presión elevada es luego conducido a un recalentador de vapor 35 para producir un vapor recalentado 49 a presión elevada. Una porción del vapor saturado a presión elevada de la sección 3 del reactor de desplazamiento de CO puede pasar al recalentador de vapor 35 vía linea 48A para poner en marcha la planta y/o control de temperatura. Dependiendo de los requerimientos de la unidad 6 de producción de amoniaco (Figura 1), el vapor sobrecalentado en la linea 49 puede ser exportado via linea 50 para otros usos o importado en la linea 51 de los hervidores auxiliares. El vapor sobrecalentado a presión elevada desde la linea 49 puede ser suministrado via linea 53 a la turbina de extracción de vapor 33 para el impulsor del compresor 32 de la síntesis de amoniaco y/o via linea 52 a la turbina 39 de extracción de vapor para el impulsor del compresor 38 de refrigeración de amoniaco. El gas agotado de los impulsores de turbina 33 y 39 de extracción de vapor pueden ser enviados a un condensador (no mostrado) y el condensado recuperado vía lineas 54 y 55. En un proceso de síntesis de amoniaco basado en metano, la mayoría de la producción de vapor es lograda en el proceso de producción de hidrógeno. Cuando se reemplaza con el proceso de gasificación, no hay suficiente vapor para impulsar las turbinas de expansión de vapor existentes del proceso, y las turbinas de expansión de vapor son reemplazadas con motores eléctricos. Como se observa arriba, la presente invención permite la integración de energía superior dentro de una planta existente de amoniaco con la habilidad para usar turbinas de vapor en vez de impulsores eléctricos para impulsar equipo de la planta mayor. Las modalidades arriba pretenden servir como ilustraciones de la presente invención. Un experto en el arte de ingeniería química debe entender y apreciar que los detalles específicos de cualquier modalidad particular pueden ser diferente y dependerá de la localización y necesidades del sistema bajo consideración. Todas las disposiciones, alternativas esquemáticas, y modalidades capaces de lograr la presente invención son consideradas a estar dentro de capacidades de la persona que tiene experiencia en el arte y asi dentro del alcance de la presente invención. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por el solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (28)

  1. REIVINDICACIONES 1.- Un método para integrar un proceso para elaboración de hidrógeno con un proceso para elaboración de amoniaco, el método caracterizado porque comprende: (a) reaccionar un material carbonáceo con oxigeno en un proceso de gasificación, el proceso de gasificación comprende un gasificador de presión elevada y una sección de reacción de desplazamiento CO que tiene una corriente del producto de la sección de reacción de desplazamiento; (b) conducir una corriente de síntesis de gas de presión elevada que comprende hidrógeno del proceso de gasificación como una alimentación a un proceso para elaboración de amoniaco, el proceso de elaboración de amoniaco comprende una sección de conversión de amoniaco que tiene una corriente de producto de amoniaco; (c) generar presión elevada, vapor saturado usando calor a partir de la corriente de la sección del producto de la reacción de desplazamiento; (d) calentar intercambiando todo o una porción de la presión elevada, vapor saturado de la etapa (c) con toda o una porción de la corriente del producto de amoniaco para producir vapor sobrecalentado, en el cual al menos 50% del total del vapor sobrecalentado cargado para el proceso de amoniaco es producido por el intercambio de calor; y (e) conducir el vapor sobrecalentado a un impulsor de turbina de vapor para un compresor de corriente de alimentación de hidrógeno y nitrógeno; un impulsor de turbina de vapor para un compresor de refrigeración de amoniaco, o para ambos.
  2. 2.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caractepazo porque el gasificador de presión elevada tiene un rango de presión de operación de 42 a 84 bar.
  3. 3.- El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado prque el gasificador de presión elevada es operado de 67 a 77 bar.
  4. 4.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente de gas de presión elevada que comprende hidrógeno tiene una presión de 49 a 63 bar.
  5. 5.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos uno de los impulsores de turbina de vapor es una turbina de condensación estimada para vapor de 22 a 63 bar.
  6. 6.- El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el impulsor de la turbina de vapor del compresor de materia prima de hidrógeno y nitrógeno es una turbina de condensación para vapor estimado de 22 a 63 bar.
  7. 7.- El método de conformidad con la reivindicación 6 caracterizado porque el compresor de materia prima de hidrógeno y nitrógeno comprende un alojamiento simple.
  8. 8.- El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el compresor de materia prima de hidrógeno y nitrógeno es un compresor alternativo, un compresor centrifugal, o un compresor rotatorio.
  9. 9.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende reemplazar los impulsores de turbina de vapor existente y compresores para comprimir materia prima de hidrógeno y nitrógeno en el proceso de elaboración de amoniaco con un impulsor de turbina de vapor y un compresor que comprende un alojamiento simple.
  10. 10.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque los impulsores de turbina de vapor existentes comprenden una turbina superpuesta de 104 bar y una turbina de compresión de 42 bar.
  11. 11.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizdo porque los compresores comprenden dos o más aloj amientos .
  12. 12.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracteriado porque además comprende usar el vapor sobrecalentado usándolo para impulsores adicionales de turbinas de vapor .
  13. 13.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracteriado porque además comprende generar presión elevada adicional, vapor sobrecalentado usando calor de una corriente gasificadora del gas de sintesis cruda.
  14. 14.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque que además comprende las etapas: (f) generar vapor saturado de presión elevada usando calor de la corriente del producto de amoniaco; y (g) combinar el vapor saturado de presión elevada de la etapa (C) con el vapor saturado de presión elevada de la etapa (f) previa a la etapa (d) .
  15. 15.- Un proceso integrado para elaboración de hidrógeno y amoniaco, caracterizado porque comprende: (a) reaccionar un material carbonáceo con oxigeno en un gasificador de presión elevada para producir una corriente de producto gasificador de presión elevada que comprende hidrógeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono, y agua, (b) conducir la corriente de producto gasificador a una sección de reacción de desplazamiento CO para producir una sección de corriente de producto de la reacción de desplazamiento de presión elevada que comprende hidrógeno adicional y dióxido de carbono; (C) generar presión elevada, vapor saturado usando calor a partir de una sección de corriente de producto de la reacción de desplazamiento; (d) conducir la corriente de producto de la sección de la reacción de desplazamiento a una sección de purificación para remover C02 y H2S, y formar una presión elevada, la corriente del producto de gasificación purificada comprende hidrógeno; (e) conducir la corriente del producto de gasificación purificada, de presión elevada y el nitrógeno a un compresor de corriente de alimentación de hidrógeno y nitrógeno para producir una corriente de alimentación convertida de amoniaco; (f) conducir la corriente de alimentación convertida de amoniaco a una sección de amoniaco convertido para formar una corriente de producto de amoniaco; (g) intercambiar calor de la corriente de producto de amoniaco con presión elevada, la corriente de vapor saturada de la sección de la reacción de desplazamiento para formar vapor sobrecalentado, en el cual al menos 50% de la carga de vapor total sobrecalentado para el proceso de amoniaco es producido por intercambio de calor; y (h) conducir el vapor sobrecalentado a un impulsor de turbina de vapor para el compresor de la corriente de alimentación de hidrógeno y nitrógeno, un impulsor de turbina de vapor para un compresor de refrigeración de amoniaco, o a ambos.
  16. 16.- El proceso de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el gasificador de presión elevada tiene un rango de presión de operación de 42 a 84 bar.
  17. 17.- El proceso de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el gasificador de presión elevada es operado de 67 a 77 bar.
  18. 18.- El proceso de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la corriente del producto H2 de gasificación de presión elevada purificado tiene una presión de 49 a 63 bar.
  19. 19.- El proceso de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque los impulsores de la turbina de vapor son estimados para vapor de 22 a 63 bar.
  20. 20.- El proceso de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el vapor sobrecalentado es usado para impulsores de turbinas de vapor adicional.
  21. 21.- El proceso de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el compresor de materia prima de hidrógeno y nitrógeno es un compresor alternativo, compresor centrifugal, o compresor rotatorio.
  22. 22.- El proceso de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el compresor de materia prima de hidrógeno y nitrógeno comprende un alojamiento simple.
  23. 23.- El proceso de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque comprende las etapas de: (i) generar vapor saturado de presión elevada usando calor de la corriente del producto de amoniaco; y (j) combinar vapor saturado de presión elevada, de la etapa (j) previa a la etapa (g) .
  24. 24.- Un sistema integrado para elaboración de hidrógeno y amoniaco, caracterizado porque comprende: (a) un gasificador de presión elevada para reaccionar un material carbonaceo con oxigeno para producir una corriente de producto gasificado de presión elevada que comprende hidrogeno, dióxido de carbono, monoxido de carbono, y agua; (b) una sección de reacción de desplazamiento CO para convertir el monoxido de carbono y agua en la corriente de producto gasificado para producir una corriente de producto de sección de reacción de desplazamiento presión elevada que comprende hidrogeno adicional y dióxido de carbono; (c) una primera sección de intercambio de calor para generar presión elevada, vapor saturado usando calor de la sección de reacción de desplazamiento de la corriente del producto; (d) una sección de purificación para remover C02 y H2S, y formar una presión elevada, una corriente de producto de gasificación purificado que comprende hidrogeno; (e) un compresor de corriente de alimentación de nitrógeno e hidrogeno para comprimir la corriente del producto de gasificación purificada, de presión elevada y nitrógeno para producir una corriente de alimentación de amoniaco convertido; (f) una sección de amoniaco convertido para reaccionar hidrogeno con nitrógeno en la corriente de alimentación de amoniaco convertido para producir una corriente de producto que comprende amoniaco; (g) una segunda sección de intercambio de calor para intercambiar calor de la corriente de producto de amoniaco a presión elevada, vapor saturado de la sección de reacción de desplazamiento para formar vapor sobrecalentado; y (h) un impulsor de turbina de vapor para el compresor de la corriente de alimentación de nitrógeno e hidrógeno o un impulsor de turbina de vapor para un compresor de refrigeración de amoniaco, el cual recibe al menos una porción del vapor sobrecalentado.
  25. 25.- El sistema de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el gasificador de presión elevada tiene un rango de presión elevada tiene un rango de presión de operación de 42 a 84 bar.
  26. 26.- El sistema de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el gasificador de presión elevada tiene una presión de operación de 67 a 77 bar.
  27. 27.- El sistema de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque los impulsores de la turbina de vapor están estimados para vapor de 22 63 bar.
  28. 28.- El sistema de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque además comprende: (i) una tercera sección de intercambiador de calor para intercambiar calor de la corriente del producto de amoniaco a la alimentación de agua del hervidor para generar presión elevada, vapor saturado; y (j) un conducto para combinar la presión elevada, vapor saturado de la primera sección del intercambiador de calor con la presión elevada, vapor saturado de la tercera sección del intercambiador de calor para formar una corriente combinada de presión elevada, vapor saturado que puede ser alimentada dentro del segundo mtercambiador de calor para generar vapor sobrecalentado.
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