MXPA01005335A - Procedimiento para preparar amoniaco a partir de materias primas heterogeneas. - Google Patents

Procedimiento para preparar amoniaco a partir de materias primas heterogeneas.

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Abstract

El amoniaco se elabora a partir de una materia prima heterogenea que contiene carbono (A) mediante la oxidacion parcial de la materia prima en la unidad de gasificador/limpiador de gas (1) para generar un gas de sintesis que contiene CO; la compresion del gas de sintesis en un compresor (2) para formar un gas de sintesis comprimido (F) que es mezclado con vapor presurizado (G) para formar un gas de sintesis comprimido humedo (J); la reaccion del gas de sintesis comprimido humedo (J) en la unidad de reactor de desplazamiento (3) para formar H20; la remocion criogenica de CO2 del gas desplazado en la unidad criogenica (8), la alimentacion de los gases (KK) ricos en H20 que salen de la unidad criogenica (8) a presion durante la unidad de adsorcion (4) para obtener una corriente de gas (L) el mezclado de la corriente de gas (L) con una corriente de N2 de alta pureza (P) para formar una corriente mixta (Q) en el compresor (5) para formar una corriente mixta comprimida (R) que es alimentada a la unidad de sintesis de amoniaco (6). La corriente de cola (M) del adsorberdor de cambio de presion (4) puede ser reciclada con el gas de sintesis para propositos de control y para usarse como combustible de la caldera.

Description

PROCEDIMIENTO PARA PREPARAR AMONIACO A PARTIR DE MATERIAS PRIMAS HETEROGÉNEAS ANTECEDENTES DE LA VENCIÓN 1. Campo de la invención Esta invención se refiere a procedimientos para elaborar amoniaco. Más específicamente, esta invención se refiere a procedimientos para fabricación de amoniaco a escala industrial a partir de materias primas heterogéneas que contienen varios materiales diferentes que varían con el tiempo que tienen contenidos diferentes de carbono y que incluyen, por ejemplo, materiales residuales sólidos o líquidos que contienen carbono. 2. Descripción de la técnica relacionada El amoniaco se produce a escala industrial mediante la conversión catalítica de nitrógeno e hidrógeno a altas presiones y temperaturas. Mientras el nitrógeno proviene típicamente del aire, el hidrógeno es producido habitualmente mediante la reacción de materias primas que contienen carbono, con vapor (reformación de vapor) o bien oxígeno (oxidación parcial) . Por ejemplo, metano o gas natural puede ser reformado catalíticamente mediante vapor, (CH4 + H20 —» CO + 3H£) . En contraste, carbón, coque y nafta o petróleos pesados, por ejemplo, pueden ser sometidos a reacciones que incluyen oxidación parcial (2C + 02 — 2CO) y reacción de agua gas (C + H20 — CO + H2) . Las reacciones de reformación de vapor y oxidación parcial forman un gas ("gas de síntesis") , que contiene habitualmente ~ y en forma primordial, C02 y H2 junto con una pequeña cantidad de C02. El CO en el gas de síntesis es combinado con el vapor en lo que se conoce como "reacción de desplazamiento" para formar un gas desplazado que contiene C02 y H2 (CO + H20 —> H2) . Después de separar los óxidos de carbono y otros componentes no deseados en el gas desplazado a partir de H2, se combina H2 con N2 para formar amoniaco. Para separar los óxidos dé carbono en el gas desplazado a partir de H2 se emplean convencionalmente numerosos procesos. Por ejemplo, la mayor parte de C02 puede ser removida por absorción (es decir, lavados) , empleando solventes físicos "adecuados, como por ejemplo metanol y esteres de oligoetilenglicoles, o bien solventes de tipo químico, como por ejemplo carbonato de potasio caliente y soluciones de aminas. Después del tratamiento de absorción, la mezcla de gas desplazado puede ser pasada a un reactor de metanación para conversión de óxido de carbono a niveles más bajos. El paso de metanación convencional es esencialmente lo contrario del -paso de reformación de vapor, pero se efectúa a temperatura más baja, por lo que CO _y C02 reaccionan con hidrógeno para formar metano y agua (CO + 3H2 —» CH4 + H30; C02 + 4H2 ? CH4 + 2H20) .
Alternativamente, óxidos de carbono del gas desplazado pueden ser separados del H2, empleado para la síntesis de amoniaco a través del uso de técnicas de adsorción de cambio de presión ("PSA") . Un sistema PSA es capaz de adsorber selectivamente C02, CO, CH4, y otras impurezas de H2 y de una porción de cualquier N2 presente en la mezcla de gas desplazado que sale del reactor de desplazamiento. En la mayoría de los sistemas PSA conocidos, el gas producto no es descargado continuamente, y por consiguiente, varias camas de adsorbentes se proporcionan en paralelo entre ellas para lograr una continuidad en el flujo de salida de producto. En el proceso de separación PSA de cada cama de adsorción, por lo .menos un componente seleccionable de la mezcla de gas de alimentación es adsorbido de tal manera que el gas descargado en el otro extremo de la cama de adsorción es el gas producto con disminución de componente. Generalmente, tal adsorción ocurre en la presión más elevada del producto, que es generalmente la presión de alimentación de entrada. Esta porción de presión alta del ciclo de proceso de separación es seguida por una porción de despresurización del ciclo en donde el gas dentro de la cama de adsorción es revertido en su dirección de flujo y liberado en el extremo de entrada de la cama de adsorción. El gas que se escapa de esta forma es rico en desorbato, lo que corresponde al componente del gas de alimentación que ha sido adsorbido y es liberado al reducirse la presión. En ciertos sistemas conocidos, la porción de escape despresurizada, del ciclo, es seguida por la introducción de gas de purga en el extremo de salida de producto, de la adsorción. Un nuevo ciclo empieza con la introducción una vez más de gas de alimentación presurizado después de terminar la purga. Después de la remoción de óxido de carbono y otras impurezas del gas desplazado, en los procesos convencionales, el H2 en el gas desplazado reacciona con N2 que _ a acompañado al H2 a través del reactor de desplazamiento. Esto se logra comprimiendo H2 y N2, y alimentando estos gases a una unidad de síntesis de amoniaco en donde H2 y N¿ son convertidos en amoniaco (3H2 + N2 — > 2NH3) . Puesto que el rendimiento de esta reacción de síntesis de amoniaco es típicamente muy inferior al 100%, se recoge NH3 en la corriente de producto que sale de la unidad de síntesis de amoniaco, a partir de la corriente de producto mediante enfriamiento y condensación, y por lo menos una parte de H2 y N2 sin reaccionar en la corriente de producto es reciclada a través de la unidad de síntesis de amoniaco. La Patente Norteamericana No. 4,572,829 divulga un proceso en donde una mezcla de gases reformados a emplear para síntesis de amoniaco es purificada, seguida de la conversión de desplazamiento, por la oxidación catalítica selectiva de monóxido de carbono residual y la adsorción selectiva de dióxido de carbono y agua, con el objeto de hacer innecesaria la metanación de óxidos de carbono. La Patente Norteamericana No. 4,592,860 divulga un proceso y aparato para la producción de gas de síntesis de amoniaco empleando un sistema PSA. La Patente Norteamericana No. 4,725,380 divulga la producción de gas de síntesis de amoniaco mediante oxidación parcial de una materia prima de alimentación de hidrocarburo, empleando aire, aire enriquecido con oxígeno o bien aire con bajo contenido de oxígeno en mezcla con vapor, seguido por desplazamiento y remoción del exceso de nitrógeno y también impurezas tales como óxido de carbono y metano, por adsorción por cambio de presión. La Patente Norteamericana No. 5,252,609 divulga la producción de gas de síntesis que comprende reformación catalítica primaria con vapor de una primera corriente de materia prima de alimentación a base de hidrocarburo desulfurizado, opcionalmente seguida por una reformación secundaria empleando un gas que contiene oxígeno, y enfriando después; reformación con vapor a temperatura adiabáticamente baja, de una segunda corriente de la materia prima de alimentación, agregando de preferencia un gas que contiene hidrógeno, y después sometimiento del producto a oxidación parcial con un gas que contiene oxígeno, y después enfriamiento y mezcla de los productos enfriados.
La Patente Norteamericana No. 5,254,368 divulga un sistema de procesamiento químico periódico con una dispositivo PSA de ciclo rápido, de cama única. La divulgación de cada una de las patentes norteamericanas anteriores se incorpora aquí por referencia en su totalidad. Procesos convencionales para la síntesis del amoniaco se basan en la regulación de la velocidad de alimentación de solamente pocos componentes de materia prima, de composición fija. Sin embargo, estos procesos convencionales no son diseñados para operar con una materia prima heterogénea. El término "materia prima heterogénea" como se emplea aquí, se refiera a una materia prima que contiene carbón no homogénea, que contiene una mezcla de componentes de materias primas disimilares, en donde la composición de la materia prima puede variar ampliamente con el paso del tiempo como resultado de variaciones en la composición de uno o varios de los componentes de la materia prima y/o variaciones en las cantidades relativas de los componentes en la materia prima. Existe necesidad de un proceso para preparar amoniaco a partir de una materia prima heterogénea. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Esta invención ofrece un proceso para preparar amoniaco a partir de una materia prima heterogénea. El proceso oxida parcialmente, a baja presión, la materia prima heterogénea para formar un gas de síntesis que contienen CO entre otros componentes tales como C02 y H2; comprimir este gas; desplazar isotérmicamente el CO y vapor para formar gas desplazado que contiene C02 y H2; remover de preferencia por lo menos una parte del C02 y especialmente menos que 80% y más que 60% del C02 y pasar después el gas desplazado a través de un absorbedor de cambio de presión para separar la corriente de-H2 de alta pureza de una corriente de cola que contiene óxidos de carbono residuales y H2; y hacer reaccionar una mezcla de la corriente de N2 de alta pureza y una corriente de alta pureza para formar una corriente de -producto de amoniaco. La remoción de C02 corriente arriba del absorbedor de cambio de presión puede lograrse empleando un proceso adecuado, por ejemplo, el proceso criogénico divulgado por Reddy en la solicitud de Patente Norteamericana (60/070781 fechada el 8 de Enero de 1998), que se incorpora aquí por referencia, o bien un sistema basado en solvente. Se descubrió que mediante la utilización del proceso divulgado por Reddy corriente arriba de la unidad de adsorción de cambio de presión, se pueden lograr numerosas ventajas de conformidad con lo descrito a continuación. La remoción de Ar (Argón) puede encontrarse dentro de un rango de 10 hasta 40 por ciento y, por consiguiente, la corriente de H2 recuperada a partir de la unidad de adsorción de cambio de presión presentará una cantidad disminuida de Ar, reduciendo la acumulación de Ar dentro de la unidad de síntesis de amoniaco. La concentración reducida de insertos dentro del circuito de síntesis de amoniaco reduce el régimen de gas de purga y reduce la presión de operación óptima de la unidad de síntesis, lo que resulta en una mayor producción de amoniaco y costos de operación y de capital reducidos, especialmente de compresión. Una parte de lo que se recupera puede emplearse para propósitos inertes, el Ar que lo acompaña no afectará negativamente las características de la corriente de C02 puesto que Ar tiene un peso molecular muy cercano al peso molecular de C02. Otra sinergia que resulta como consecuencia del uso de este proceso criogénico se debe al requerimiento de una alta presión de gas de entrada por la unidad de adsorción de cambio de presión. En el proceso criogénico, los gases son expandidos a una presión adecuada para la unidad de adsorción de cambio de presión que es significativamente mayor que la presión atmosférica. Esto eleva la cantidad de condensados a partir de la fase de gas en la unidad criogénica. Otra sinergia que existe se debe también al requerimiento de la unidad de absorbedor de cambios de presión para la alta presión de gas de entrada: el C02 líquido es almacenado a una presión mayor que 140,620 kg/m2 (200 psi) mientras que la presión de entrada a la unidad de adsorción de cambio de presión es muy superior a 140, 620 kg/m2 (200 psi) , esta diferencia de presión es benéfica para producir C02 ultra puro esencialmente removiendo por destilación las impurezas disueltas incluyendo el Argón, que es una corriente de gas inerte. A partir de la unidad de síntesis de amoniaco, se purgan dos corrientes, una de cuyas corrientes contiene una concentración mucho más elevada de amoniaco que la otra corriente. El volumen relativamente pequeño de la corriente de gas de baja presión rica en amoniaco que proviene del circuito de síntesis de amoniaco hace factible recuperar producto de amoniaco a partir del gas de evaporación instantánea por condensación criogénica, incrementando así la recuperación de amoniaco anhidro arriba de lo que es posible convencionalmente. La corriente después de la separación criogénica puede ser combinada con la segunda corriente de purga reducida y las porciones restantes pueden ser recuperadas por lavado con agua. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS D BUJOS Las modalidades preferidas de esta invención se describirán con detalle, con referencia a la siguiente figura, en donde: la Figura 1 es un esquema de una modalidad de la presente invenció .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE MODALIDADES PREFERIDAS Una descripción detallada de la presente invención, de conformidad con la modalidad ilustrativa siguiente se propone a continuación. Ejemplo La Figura 1 es un proceso esquemático que presenta detalles de las modalidades de la presente invención. Una corriente A de materia prima heterogénea que contiene carbono es alimentada junto con una corriente de oxígeno B a un gasificador en la unidad de gasificador/limpieza de gas 1. Materiales residuales sólidos y líquidos que contienen carbono los cuales contienen grandes cantidades de material inorgánico pueden procesarse como materia prima heterogénea A de conformidad con la presente invención, en la medida en que el valor de calentamiento neto de la materia prima heterogénea A es mayor que 6, 666 Btu/kg (3, 000 Btu/lb) . Ejemplos del material residual que contiene carbono que puede ser procesado de conformidad con la presente invención incluyen elementos sucios contaminados por petróleo, cascajo de demolición, máscaras de respirador, pintura y trapos contaminados . En el gasificador/unidad de limpieza de gas I, el carbón en la materia prima heterogénea A es parcialmente oxidado para formar un gas de síntesis D que contiene primariamente CO. Después de una oxidación parcial del carbono en la materia prima heterogénea A, el residuo inorgánico E es removido del gasificador/unidad de limpieza de gas I. El residuo inorgánico E contiene el material inorgánico presente en _la materia prima heterogénea A. El residuo inorgánico E puede incluir, por ejemplo, acero, vidrio y concreto. La presente invención no es limitada por la composición del residuo inorgánico E. El gasificador/unidad de limpieza de gas I es operado a baja presión de tal manera que los sólidos de gran tamaño de la materia prima, como por ejemplo, tambores, supersacos, etc., puedan alimentarse a la unidad de gasificador I. En modalidades, una dirección abierta se mantiene a partir de la materia prima heterogénea A en el gasificador/unidad de limpieza de gas I hacia la atmósfera fuera de la unidad de gasificador I de tal manera que la presión dentro de la unidad de gasificador I permanezca aproximadamente a presión atmosférica 0 kg/m2 (0 psig) . La presión en la unidad de gasificador/de limpieza de gas I puede encontrarse dentro de un rango, por ejemplo, entre aproximadamente 0 kg/m2 (0 psig) y aproximadamente 35,155 kg/m2 (50 psig) . La temperatura en el gasificador puede encontrarse dentro de un rango, por ejemplo, entre aproximadamente 1093.33° C (2000°F) y aproximadamente 1648.88° C (3000°F) . En modalidades, el contenido de carbón en la materia prima heterogénea A varia en más de aproximadamente 30% en peso de la materia prima heterogénea durante un periodo de 24 horas. En modalidades, la materia prima heterogénea A puede comprender menos que aproximadamente 50% en peso de carbono como carbono libre o en combinación con otros elementos. Sin embargo, por lo menos aproximadamente 10% en peso de la materia prima heterogénea debe encontrarse en forma de carbono para que la presente invención pueda operar. Debido al valor de calentamiento, la proporción entre carbono e hidrógeno, el contenido de agua y radicales de ácido en ia materia prima heterogénea no se fijan ni se regulan estrechamente durante la oxidación parcial en el gasificador/unidad de limpieza de gas I, la composición y cantidad del gas de síntesis D producido por el gasificador/unidad de limpieza de gas I puede variar considerablemente . El gas de síntesis D, que contiene CO, H2, y C02, es extraído del gasificador/unidad de limpieza de gas I y alimentado a un compresor de gas de síntesis 2. Aún cuando el gas de síntesis D contiene primariamente CO y H2, cantidades menores de C02, N2 y otros gases, como por ejemplo Ar, pueden también estar presentes . El compresor de gas de síntesis 2 comprime el gas de síntesis D a una presión de 246,085 kg/m2 (350 psig) o más para formar un gas de síntesis comprimido F. En modalidades, el compresor de gas de síntesis 2 puede comprimir el gas de síntesis a una presión de aproximadamente 351,550 kg/m2 (500 psig). Un vapor presurizado G es después mezclado con el gas de síntesis comprimido F para formar un gas de síntesis comprimido húmedo J. El vapor G se agrega según lo necesario para ajustar la temperatura del gas de síntesis comprimido húmedo J a la proporción correcta agua y gas seco y la temperatura correcta para el catalizador de desplazamiento, como en todos los procesos convencionales de preparación de amoniaco. Típicamente, la proporción entre agua y gas seco se encuentra de preferencia dentro de un rango comprendido, por ejemplo, entre aproximadamente 2 y aproximadamente 4 y la temperatura del catalizador de desplazamiento se encuentra de preferencia dentro de un rango ~ comprendido entre aproximadamente 204.44° C (400°F) y aproximadamente 260° C- (500°F) . El vapor G puede encontrarse a una temperatura comprendida entre aproximadamente 315.55° C (600°F) y aproximadamente 398.88° C (750°F) , y a una presión comprendida entre aproximadamente 246,085 kg/m2 (350 psig) y aproximadamente 421,860 kg/m2 (600 psig). El gas de síntesis comprimido húmedo J es después alimentado a la unidad de reactor de desplazamiento 3. En la unidad de reactor de desplazamiento 3, CO y H20 en el gas de síntesis comprimido húmedo J son sometidos a la reacción de desplazamiento (CO + H20 -» . C02 + H2) para formar un gas desplazado K que contiene C02 y H4. La reacción de desplazamiento en la unidad de reactor de desplazamiento 3 se efectúa de manera isotérmica, y no adiabática, puesto que la concentración de CO en el gas de síntesis comprimido húmedo J fluctúa demasiado para lograr una moderación de temperatura mediante el control de la temperatura de entrada al reactor de desplazamiento o la proporción entre vapor y gas, como en procesos adiabáticos convencionales o mediante reciclaje de gases. La unidad de reactor de desplazamiento 3 puede ser mantenida bajo condiciones esencialmente isotérmicas mediante enfriamiento de la cama de catalizador en la unidad de reacción de desplazamiento 3 con agua pasando a través de tubos inmersos en la cama y bajo una presión tal que hierva el agua, produciendo vapor. El gas desplazado K es después enfriado y alimentado a una unidad criogénica 8 para recuperación de C02 (corriente U) . Los gases KK ricos en H2 que salen de la unidad de recuperación de C02 son después alimentados a la unidad de adsorción de cambio de presión 4. La unidad de adsorción de cambio de presión 4 separa los componentes de gas rico en H2 KK en una corriente L de H2 de alta pureza sin óxidos de carbono (o bien una mezcla de H2 y N2 sin óxido de carbono cuando N2 se emplea como el gas de barrido en la unidad de adsorción del cambio de presión para regenerar los adsorbentes) y una primera corriente cola M que comprende C02 menos que aproximadamente 20% de H2 (y N2 cuando N2 se emplea como el gas de barrido en la unidad de adsorción de cambio de presión para regenerar los adsorbentes en esta unidad) . Esta corriente de cola puede ser empleada como combustible para la caldera 9. En modalidades, una corriente L de H2 de alta pureza comprende por lo menos 99% de H2 cuando no se emplea N2 como gas de barrido, o bien una mezcla de H2 y N2 cuando se emplea N2 como gas de barrido . La unidad de adsorción de cambio de presión 4 mantiene la concentración de H2 en la corriente L de H2 de alta presión arriba de aproximadamente 99%, de preferencia arriba de aproximadamente 99.9% expresado en una base libre de N2, independientemente de modificación o apagado de sistema, es decir, cuando el régimen de alimentación al gasificador o a la unidad de adsorción de cambio de presión es reducido. La corriente de gas L que es una mezcla de H2 y N2 cuando N2 se emplea como gas de barrido o bien una corriente de H2 de alta pureza cuando N2 no se emplea como gas de barrido, se mezcla con una corriente P de N2 de alta pureza, que contiene por lo menos 99% de N2, de preferencia por lo menos 99.9% de N2, para formar una corriente mixta que tiene una proporción molar de aproximadamente 3 moles de H2 aproximadamente 1 mol de N2. La corriente de N2 de alta pureza se proporciona mediante la unidad de separación de aire que proporciona también 02 de alta pureza para el gasificador. La corriente mixta Q es después comprimida en un compresor 5 a una presión comprendida entre aproximadamente 1,054,650 kg/m2 (1500 psig) y aproximadamente 2,109,300 kg/m2 (3000 psig) para formar una corriente mixta comprimida R. La corriente mixta comprimida R es después alimentada a una unidad de síntesis de amoniaco 6, en donde por lo menos una parte de H2 y N2 en la corriente mixta comprimida R es convertida en amoniaco. La presión en la unidad de síntesis de amoniaco 6 se encuentra dentro de un rango comprendido, por ejemplo, entre aproximadamente 1,054,650 kg/m2 (1500 psig) y aproximadamente 2,109,300 kg/m2 (3000 psig). Los adsorbentes y catalizadores empleados en el gasificador/unidad de limpieza de gas I, unidad de reactor de desplazamiento 3 y unidad de síntesis de amoniaco 6 son bien conocidos por parte del experto en la materia. Ejemplos de adsorbentes/catalizadores convencionales incluyen, por ejemplo, carbón activado en el gasificador/unidad de limpieza de gas I; catalizador basado en cobre para la unidad de reactor de desplazamiento 3; y catalizador basado en hierro para la unidad de síntesis de amoniaco 6. La corriente de cola M puede ser reciclada mediante el mezclado del gas de síntesis D cuando la producción de gas de síntesis D en la unidad de gasificador 1 es menor que la cantidad máxima que puede ser producida por una unidad de gasificador I o para mantener una presión constante y un régimen de flujo constante en la entrada del compresor de gas syn. La corriente de producto S proveniente de la unidad de síntesis de amoniaco 6, es alimentada a un condensador refrigerado (enfriador) y sistema de separación 7, que separa la corriente de gas TT, a partir de la primera corriente de producto de amoniaco T empleando técnicas de refrigeración convencionales. La presión de la corriente de producto S puede encontrarse dentro de un rango comprendido, por ejemplo, entre aproximadamente 1,054,650 kg/m2 (1500 psig) y aproximadamente 2,109,300 kg/m2 (3000 psig), y una temperatura en el condensador enfriador 7 puede ubicarse dentro de un rango, por ejemplo, comprendido entre aproximadamente -48.33° C (-55°F) y aproximadamente 7.22° C (45°F) . En modalidades de la presente invención, sin embargo, la corriente de gas TT es dividida en (1) una primera corriente de purga SS que puede ser opcionalmente alimentada a un condensador criogénico 10, en donde la segunda corriente de producto de amoniaco Z puede ser separada y produciendo una segunda corriente de purga YY o bien purgada directamente del sistema como corriente SS, y (2) una corriente de gas de reciclaje AA que se mezcla con la corriente mixta comprimida R antes de ser reciclada en la unidad de sintesis de amoniaco 6. La corriente de amoniaco de alta presión separada primero en el condensador enfriador/unidad de separación es reducida en presión mientras se produce una segunda corriente de purga Y que es alimentada al condensador criogénico 10 que produce la segunda corriente de producto de amoniaco Z. El gas que sale del condensador criogénico 10 constituye la tercera corriente de purga YY. La corriente de purga YY puede ser tratada en un sistema de lavado de agua (como se muestra en la Figura 1) para recuperar el amoniaco restante contenido en la corriente mientras se produce un producto de agua amoniaco. Puesto que la demanda para el producto agua amoniaco depende de la estación, la configuración divulgada aquí ofrece flexibilidad para controlar la cantidad de producto de amoniaco anhidro y el producto de agua amoniaco producido por la planta mediante un control de la cantidad de gas de purga o gases de purga que penetran en el condensador criogénico 10. Debido al volumen reducido de la segunda corriente de purga que contiene amoniaco Y, en comparación con procesos convencionales, es económicamente posible recuperar a partir del circuito de síntesis de amoniaco el producto de amoniaco Z contenido en la corriente de purga Y por condensación criogénica. En modalidades, la presente invención no incluye un paso de remoción de C02 a partir del gas desplazado K o bien la primera corriente de cola M mediante el uso de un absorbedor/limpiador de C02. Además, en modalidades, la presente invención no incluye un paso de metanación de conversión de 02, CO y CO en la corriente de gas de alimentación L a la unidad de preparación de amoniaco que forma CH4 y H20 debido a la muy alta pureza de la corriente L (en una base libre de N2) producida por el cambio de presión cuando entra en la unidad de síntesis de amoniaco 6, esta modalidad, en comparación con procesos convencionales, (1) reduce la presión de síntesis de amoniaco que se requiere para la misma eficiencia de conversión por pasaje a través de la unidad de síntesis de amoniaco 6 en aproximadamente una cuarta parte (es decir, 1,722,595 kg/m2 (2450 psig) a 1,230,425 kg/m2 (1750 psig)), (2) reduce la fracción de purga necesaria para minimizar la acumulación de argón dentro de la unidad de síntesis 6, y (3) incremente la recuperación de amoniaco mediante la reducción de las perdidas en la primera corriente de purga SS y segunda corriente de purga Y. Habiendo descrito ahora completamente la presente invención, será evidente a una persona con conocimientos suficientes en la materia, que muchos cambios y modificaciones pueden efectuarse a dicha modalidad sin apartarse del espíritu y alcance de la invención presentada aquí. Es la combinación sinérgica de las unidades 1 a 10 que proporciona ventajas en comparación con esquemas convencionales para el procesamiento de materia prima heterogénea con varías composiciones y valores térmicos .

Claims (20)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un proceso para la producción de amoniaco que comprende los pasos de: introducir oxígeno y una materia prima heterogénea que contiene carbono en un gasificador para generar una corriente de gas de síntesis que comprende por lo menos monóxido de carbono e hidrógeno; hacer reaccionar una porción del monóxido de carbono que comprende la corriente de gas de síntesis con agua a través de una reacción de desplazamiento para producir una corriente de gas desplazada que comprende dióxido de carbono e hidrógeno; hacer pasar el gas desplazado a través de una unidad de recuperación de dióxido de carbono criogénica para remover la primera porción de dióxido de carbono de la corriente de gas desplazado; hacer pasar la corriente de gas desplazado a través de un adsorbedor de cambio de presión para remover una segunda porción de dióxido de carbono a partir de la corriente de gas desplazado, para producir una corriente de hidrógeno; mezclar la corriente de laidrógeno con una corriente de nitrógeno para formar una corriente mixta que tiene la proporción deseada de hidrógeno y nitrógeno; y convertir una porción de la corriente mixta en amoniaco.
  2. 2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, que incluye además el paso de determinar el régimen de flujo de dicha corriente de hidrógeno y ajustar el régimen de flujo de dicha corriente de nitrógeno, como respuesta, para mantener una proporción deseada entre hidrógeno y nitrógeno en dicha corriente mixta.
  3. 3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicha corriente de hidrógeno incluye una cantidad mayor que aproximadamente 99% de hidrógeno expresado en una base libre de nitrógeno.
  4. 4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicha reacción de desplazamiento se logra empleando un catalizador de desplazamiento en un reactor de desplazamiento isotérmico .
  5. 5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicho reactor de desplazamiento isotérmico incluye tubos de intercambio de calor que se extienden a través del mismo, en donde un refrigerante puede ser hervido para remover el exceso de calor de dicho reactor de desplazamiento.
  6. 6. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde la corriente de gas desplazado comprende también un gas inerte y en donde una primera porción del gas inerte es removida de la corriente de gas desplazado durante el paso de recuperación de dióxido de carbono criogénico.
  7. 7. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicho gas ine.rte es argón y en donde una cantidad mayor que aproximadamente 10% del argón es removido de la corriente de gas desplazado durante el paso de recuperación de dióxido de carbono criogénico .
  8. 8. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde el adsorbedor de cambio de presión produce también una corriente de cola que comprende dióxido de carbono y menos que aproximadamente 20% de hidrógeno y que incluye además el paso de reciclar la corriente de cola mediante el mezclado de la corriente de cola, con la corriente de gas de síntesis.
  9. 9. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, que incluye además el paso de condensar una primera porción del amoniaco para producir una primera corriente de producto de amoniaco y una primera corriente de gas que contiene amoniaco en donde la primera corriente de gas que contiene amoniaco es reciclada mediante el mezclado de la primera corriente de gas que contiene amoniaco, con la corriente mixta antes del paso de conversión.
  10. 10. El proceso de conformidad con la reivindicación 9, en donde el paso de condensación incluye además el paso de remover una corriente de purga de baja presión de la primera corriente de gas que contiene amoniaco.
  11. 11. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, que incluye además el paso de condensar una porción de amoniaco a partir de la corriente de purga de baja presión para producir una segunda corriente de producto de amoniaco y una segunda corriente de purga.
  12. 12. El proceso de conformidad con la reivindicación 11, que incluye además el paso de recuperar una porción de amoniaco de la segunda corriente de purga por lavado con agua para producir una tercera corriente de producto de amoniaco.
  13. 13. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde el adsorbedor de cambio de presión produce también una corriente de cola que comprende dióxido de carbono e hidrógeno y que incluye además el paso de reciclar la corriente de cola mediante el uso de por lo menos una parte de la corriente de cola como combustible de caldera.
  14. 14. Un sistema para producir amoniaco a partir de una materia prima que contiene carbono heterogénea, el sistema comprende: un gasificador para recibir oxígeno y la materia prima que contiene carbono heterogénea y para convertir el oxígeno y la materia prima heterogénea que contiene carbono, en una corriente de gas de síntesis que comprende por lo menos monóxido de carbono e hidrógeno; un reactor de desplazamiento para recibir agua y la corriente de gas de síntesis y para convertir a través de una reacción de desplazamiento, el agua y una porción de la corriente de gas de síntesis que comprende el monóxido de carbono, en una corriente de gas desplazado que comprende dióxido de carbono e hidrógeno; una unidad de recuperación de dióxido de carbono criogénica para recibir la corriente de gas desplazado y para remover una primera porción de dióxido de carbono de la corriente de gas desplazado; un adsorbedor de cambio de presión para remover una segunda porción de dióxido de carbono de la corriente de gas desplazado, para producir una corriente de hidrógeno; un reactor de síntesis de amoniaco que tiene un catalizador de síntesis de amoniaco, el reactor de síntesis de amoniaco puede ser operado para recibir la corriente de hidrogeno y una corriente de nitrógeno y para hacer reaccionar la corriente de hidrógeno con la corriente de nitrógeno para formar una corriente de amoniaco.
  15. 15. El sistema de conformidad con la reivindicación 14, en donde el régimen de flujo de la corriente de hidrógeno es variable a respuesta de fluctuaciones en la composición de la materia prima heterogénea y en donde el régimen de flujo de la corriente de nitrógeno en el reactor de síntesis de amoniaco puede ajustarse en respuesta a variaciones en el régimen de flujo de corriente de hidrógeno con el objeto de mantener una proporción -entre hidrógeno y nitrógeno dentro del reactor de síntesis de amoniaco que es aproximadamente estequiométrica para la producción de amoniaco.
  16. 16. El sistema de conformidad con la reivindicación 14, en donde el reactor de desplazamiento es un reactor de desplazamiento isotérmico que incluye tubos de intercambio de calor en donde agua de enfriamiento es hervida para remover el exceso de calor proveniente del reactor de desplazamiento para mantener el reactor de desplazamiento aproximadamente a una temperatura deseada.
  17. 17. El sistema de conformidad con la reivindicación 14, en donde la corriente de gas desplazado comprende también un gas inerte y en donde la unidad criogénica de recuperación de dióxido de carbono opera para remover una primera porción del gas inerte a partir de la corriente de gas desplazado.
  18. 18. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, en donde dicho gas inerte es argón y en donde la unidad criogénica de recuperación de dióxido de carbono puede emplearse para remover más que aproximadamente 10% del argón a partir de la corriente de gas desplazado.
  19. 19. El sistema de conformidad con la reivindicación 14, que incluye además un primer condensador para condensar una primera porción del amoniaco para producir una primera corriente de producto de amoniaco y una primera corriente de gas que contiene amoniaco en donde la primera corriente de gas que contiene amoniaco es reciclada en el reactor de síntesis de amoniaco.
  20. 20. El sistema de conformidad con la reivindicación 19, en donde una primera corriente de purga es removida del primer condensador y dirigida a un segundo condensador que puede emplearse para condensar una porción de amoniaco a partir de la primera corriente de purga con el objeto de producir una segunda corriente de producto de amoniaco.
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