NO156603B - Fremgangsmaate for fremstilling av en gass-stroem for ammoniakksyntese. - Google Patents
Fremgangsmaate for fremstilling av en gass-stroem for ammoniakksyntese. Download PDFInfo
- Publication number
- NO156603B NO156603B NO801174A NO801174A NO156603B NO 156603 B NO156603 B NO 156603B NO 801174 A NO801174 A NO 801174A NO 801174 A NO801174 A NO 801174A NO 156603 B NO156603 B NO 156603B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- nitrogen
- gas
- hydrogen
- gas stream
- stream
- Prior art date
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 43
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 28
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims description 27
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims description 24
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 120
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 72
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 62
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 27
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 24
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 17
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 17
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 11
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 6
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229960005419 nitrogen Drugs 0.000 description 49
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 9
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001193 catalytic steam reforming Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- -1 hydrogen sulphide Chemical class 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen(.) Chemical compound [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 229910021398 atomic carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- KYYSIVCCYWZZLR-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+);dioxido(dioxo)molybdenum Chemical compound [Co+2].[O-][Mo]([O-])(=O)=O KYYSIVCCYWZZLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Description
Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av en gass som inneholder hydrogen og nitrogen og som er sær-
lig godt egnet for anvendelse som ammoniakksyntesegass.
Industriell fremstilling av hydrogen utføres ofte ved
bruk av en rekke prosesstrinn som hovedsakelig omfatter:
(i) fremstilling av en gass inneholdende karbonoksyder og hydrogen som hovedbestanddeler ved reaksjon mellom hydrokarbon-utgangsmaterialet og oksygen og/eller luft og/eller vanndamp, (ii) oksydasjon av karbonmonoksydet med vanndamp til karbondioksyd og hydrogen ("shift-omdannelse"), (iii) fjerning av karbondioksyd, hvorved det blir tilbake en hovedsakelig ren hydrogenstrøm, (iv) avsluttende rensning med sikte på å fjerne resterende
forurensninger.
Nedenstående to hovedvarianter av denne prosess er for
tiden i bruk:
A. Katalytisk dampomformning
Denne prosess begrenses for tiden alt etter tilgjengelig-heten av egnede katalysatorer til bruk i forbindelse med naturgass, nafta og lignende lette utgangsmaterialer. Kata-lysatorene er svovel-følsomme, og følgelig må hydrokarbonet grundig avsvovles før kontakten med katalysatoren. Det av-svovlede utgangsmateriale blandes med 2-4 mol vanndamp pr.
atom karbon og føres deretter over katalysatoren og forlater denne med høy temperatur som en blanding inneholdende hovedsakelig hydrogen, karbonoksyder, rest-metan og ureagert vanndamp. Den varme som trenges for å heve reaktanttemperaturen til utløpstemperaturen og til utførelse av den endoterme reaksjon, tilføres ved at katalysatoren plasseres i rør som oppvarmes utvendig i en ovn.
Vanndamp-omformningsprosessen kan alternativt utføres
helt eller delvis autotermisk ved tilførsel av luft og/eller oksygen for forbrenning i den katalytiske reaktor. Spesielt ved fremstilling av ammoniakksyntesegass ut fra naturgass
blir den indirekte,varmetilførsel til reaktantene i den primære omformer supplert med indre forbrenning av luft i den sekundære omformer, hvilket tilfører blant annet det nitrogen som trenges for ammoniakksynteseprosessen. Ved en annen dampomformningsprosess blir hele den nødvendige høytemperatur-oppvarmning oppnådd ved autotermisk forbrenning av oksygen eller oksygenanriket luft i katalysatorsonen, og det anvendes ingen indirekte oppvarmet omformer i det hele tatt.
Produktgassen fra omformeren underkastes CO-skift-omdannelse, CC^-fjérning og endelig rensning såsom metanisering alt etter behovet i det enkelte tilfellet.
B. Partiell oksydasjon
De partielle oksydasjonsprosesser er basert på forbrenning av hydrokarbon-utgangsmaterialet i en begrenset til-førsel av oksygen eller luft. Eksempler innbefatter noen prosesser, såsom Texaco- og Shell-prosessene, som kan anvendes i forbindelse med hele området av hydrokarboner fra naturgass til kull og andre, såsom Koppers-Totzek- og Lurgi-prosessene, som er spesifikke for kull.
Der det ikke anvendes noen katalysator i disse prosesser, er svovelinnholdet i utgangshydrokarbonet ikke kritisk.
Produktgassene fra de partielle oksydasjonsprosesser inneholder hydrogen, karbonoksyder, rest-metan og vanndamp i forskjellige forhold, med svovelforbindelser, hovedsakelig hydrogensulfid, i den grad svovel foreligger i utgangsmaterialet, og spormengder av andre forurensninger. Særlig i tilfellet av Lurgi-prosessen og andre prosesser i hvilke kull holdes i forgassingsapparaturen ved relativt lave tem-peraturer, kan produktgassene inneholde betydelige mengder av høymolekylært organisk materiale, såsom rå-benzen og tjære-stoffer .
Ønskeligheten av å befri produktgassen for spor-forurensninger, kombinert med vanskeligheten med å anvende en lavtemperatur-katalysator (ca. 200-250°C) for karbonmonoksyd-skiftreaksjonen på svovelholdige gasser, har ofte ført til valg av nitrogenvaskning for den endelige gassrensning etter skiftreaksjonen og fjerning av karbondioksyd og hydrogen-
sulfid, jfr. anvendelsen av metanisering ved vanndamp-omforming.
Det vil forståes at ved anvendelse av de partielle oksydasjonsprosesser og de autoterme vanndamp-omformnings-prosesser som er diskutert ovenfor, er anvendelsen av luft som det interne oksydasjonsmiddel begrenset alt etter i hvilken grad det resulterende nitrogen er akseptabelt i produktgassen .
Ved den vanlige naturgass-baserte ammoniakkprosess blir således den mengde luft som tilføres den sekundære omformer, begrenset til den nitrogentilførsel som er påkrevet for ammoniakksyntesetrinnet. Også ved den partielle oksydasjon og den autoterme omformning er det vanligvis nødvendig å ty til i det minste delvis tilførsel av oksydasjonsmidler i form av hovedsakelig rent oksygen, unntatt når prosessen skal anvendes utelukkende for fremstilling av en brenselsgass av relativt lav kvalitet. Nødvendigheten av tilførselen av hovedsakelig rent oksygen betyr at det må tilveiebringes et liif tseparas jonsanlegg . De derav følgende ytterligere kapital-og driftskostnader resulterer i at disse prosesser blir mindre attraktive som middel til fremstilling av hydrogenrike gasser, unntagen når utgangshydrokarbonet er meget billig eller full fleksibilitet ønskes med hensyn til kilden for utgangsmateriale.
En unntagelse når det gjelder nevnte begrensning, er
den såkalte Braun "Purifier" Process for fremstilling av ammoniakk, se U.S. patent nr. 3 442 613. Ved den beskrevne prosess blir en syntesegass-strøm oppnådd ved primær omformning av metan eller annet hydrokarbon med vanndamp, fulgt av en sekundær omformning i hvilken luft er til stede i slike mengder at det tilveiebringes et støkiometrisk overskudd av nitrogen fra 2 mol% til 150 mol%, basert på det som er påkrevet for syntesegassen. Nitrogenoverskuddet kondenseres nedstrøms for omformeren.
Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte
til fremstilling av en gass-strøm for syntese av ammoniakk, karakterisert ved at olje, kull, naturgass eller hvilken som helst kombinasjon derav underkastes partiell oksydasjon i nærvær av luft ved et trykk på 15-150 bar og en temperatur
på 300-2000°C for fremstilling av en gass-strøm inneholdende hydrogen og nitrogen med et støkiometrisk overskudd av nitrogen på minst 200 mol% basert på det som er påkrevet for ammoniakk-syntese, sammen med karbonoksyder, metan og hydrogensulfid om svovel var til stede i oljen, kullet eller gassen, gass-strømmen behandles for fjerning av hovedsakelig alle andre komponentgasser enn hydrogen og nitrogen, gass-strømmen tørkes når vann er til stede, gass-strømmen underkastes et separasjonstrinn for separasjon av en hydrogen-nitrogen-gass-strøm med et på forhånd bestemt nitrogen/hydrogen-forhold egnet for ammoniakk-syntese og en nitrogenrik gass-strøm, og hydrogen-nitrogen-strømmen inn-føres i en reaktor for ammoniakk-syntese.
En foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen går ut på at gass-strømmen før separasjonstrinnet har et trykk høyere enn 15 bar, i alminnelighet 30-100 bar, gass-strømmen underkastes et separasjonstrinn i hvilket en del av nitrogenet kondenseres for tilveiebringelse av en hydrogen-nitrogen-gass-strøm ved et trykk som er sammenlignbart med trykket før separasjonstrinnet, og en nitrogenstrøm ved et trykk opp til 50 bar, i alminnelighet 5-10 bar, hydrogen-nitrogen-gass-strømmen føres inn i en reaktor for ammoniakk-syntese, og nitrogenstrømmen oppvarmes til en temperatur opp til 2000°C, i alminnelighet 500-1500°C, og ekspanderes i en turbin for fremstiling av kraft.
Andre foretrukne utførelsesformer er angitt i kravene og vil bli omtalt nedenfor.
Oppfinnelsen er basert på at hydrogen- og nitrdgen-blandinger lett kan skilles på grunn av den store forskjell i egenskaper, slik at nitrogeninnholdet i slike blandinger kan reguleres nøyaktig. Den enkleste metode til å skille gassene er ved kryogenbehandling, skjønt andre separasjons-metoder som er basert på forskjellen i molekylstørrelse hos gassene, eksempelvis differensialadsorpsjonsmetoder eller diffusivitet, også kan anvendes. Oppfinnelsen muliggjør anvendelse av hvilken som helst gass som overveiende inneholder hydrogen og nitrogen, og gassen kan derfor erholdes ved partiell oksydasjon av olje, kull eller gass i luft.
Ved en foretrukken utførelsesform fraskilles den ønskede mengde av nitrogen i en kryogen-separator (skilleinnretning). Denne kan benytte Joule-Thomson-kjøling og regenerativ varmeutveksling, lavtemperatur-arbeid-ekspansjons-innretninger, supplerende nedkjøling eller hvilken som helst kombinasjon derav. Egnede kryogene separatorer er velkjente og kommersielt tilgjengelige. Det fraskilte hydrogen inneholdende den ønskede mengde av nitrogen forlater normalt den kryogene separator ved et noe lavere trykk enn innløpstrykket og innføres i et system for ammoniakksyntese.
Nitrogenstrømmen forlater normalt den kryogene separator ved et noe lavere trykk enn innløpstrykket, men kan likevel gi nyttig kraft når den oppvarmes og føres gjennom en ekspansjonsturbin.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har en rekke for-deler jevnført med den som er beskrevet i U.S. patent nr. 3 442 613. Ved oppfinnelsen kan syntesegassen erholdes ved partiell oksydasjon, dvs. forbrenning, av en lang rekke forskjellige hydrokarboner innbefattende kull, som er en mindre kompleks rute enn den katalytiske dampomformning, og svovelinnholdet i utgangshydrokarbonet er ikke kritisk, da det ikke anvendes noen katalysator. Forbrenningen kan ut-føres i ett enkelt trinn, hvorved man unngår anvendelse av primære og sekundære omformere. Mens mengden av luft som anvendes i forbrenningstrinnet, skaffer nitrogen i en mengde på minst 200 mol% ut over syntesegass-behovet, kan denne store mengde av overskuddsnitrogen anvendes for fremstilling av nyttig kraft etter separasjonstrinnet, da det foreligger ved høyere trykk sammenlignet med den tidligere kjente prosess og således bidrar til hele systemets gode økonomi.
Oppfinnelsen skal nå beskrives under henvisning til tegningen, hvor: fig. representerer et diagram omfattende
temperatur-gassturbin med åpen arbeidssyklus, egnet til bruk i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.
På fig. 1 blir naturgass, olje eller kull eller en kombinasjon derav partielt oksydert med luft eller oksygenanriket luft som i alminnelighet forvarmes og har fordøyet trykk. Den resulterende gass-strøm inneholder hydrogen, nitrogen, karbonoksyder, metan og hydrogensulfid om svovel er til stede, idet nitrogenet foreligger i et overskudd på
minst 200 mol% av det som er påkrevet for ammoniakk-syntese.
Den partielle oksydasjonsprosess utføres ved et trykk på
15-150 bar, fortrinnsvis 30-100 bar, og en temperatur på 300-2000°C, vanligvis 300-1000°C.
Den resulterende gass-strøm ledes over en. skift-katalysator, f.eks. jernoksyd eller koboltmolybdat, i alminnelighet ved en temperatur i området 200-500°C, for om-
dannelse av det tilstedeværende karbonmonoksyd til karbondioksyd og hydrogen. Gass-strømmen blir så behandlet slik at karbondioksyd og hydrogensulfid-forurensninger fjernes.
Det finnes mange typer av prosesser for sådan gassfjerning, innbefattende vaskning med kaliumkarbonat under oppvarmning, eksempelvis ved 70-110°C, og "Rectisol"-prosessen. Gassens svovelinnhold kan fjernes på hvilket som helst tidligere stadium. Eventuelle gjenværende karbonoksyder kan fjernes ved metanisering, vanligvis ved 250-450°C. Den resulterende gass omfatter en blanding av hydrogen og nitrogen, med metan, inerte gasser såsom argon og vanndamp som de vesentligste forurensninger. Denne gass blir så tørket ved at man først kjøler og deretter bringer den i kontakt med tørrende medium, eksempelvis adsorberende molekylsikt-materiale (som også vil fjerne eventuelle gjenværende spor av karbondioksyd). Den tørkede gass blir så ført til en kryogen nitrogen/hydrogen-.. skilleinnretning, som eksempelvis anvender Joule-Thomson-kjøling og regenerativ varmeveksling. Gassen blir så brakt i kontakt med varmevekslerelementer som kjøler gassen til ca. 100°K. I den kryogene kondensator blir nitrogeninnholdet i hydrogenet redusert til det nivå som er påkrevet for ammoniakksyntesegassen, typisk 25% ^ for ammoniakksyntese. Den kryogene nitrogenkondensasjon resulterer i partiell fjerning av metan- og argoninnholdet i innløpsgassen, og de fjernede forurensninger følger avfallsnitrogenstrømmen. Hydrogen-nitrogen-strømmen som forlater kondensatoren ved et trykk noe lavere enn gass-strømmens innløpstrykk, innføres i et ammoniakksyntesesystem.
I den utførelsesform som er vist på fig. 2, innbefatter nitrogenkondensatoren en form for vaskning med flytende nitrogen for fjerning av gjenværende karbonmonoksyd til et nivå
som er akseptabelt for ammoniakksyntese. Denne forholdsregel gjør det mulig å sløyfe metanisering og muliggjør en hensiktsmessig anvendelse av et høyere CO-innhold fra skift-omdannelsen og oppnåelse av en endelig syntesegass som er hovedsakelig fri for CH^j og inerte gasser. Det rene nitrogen som er påkrevet for vaskningen, kan hensiktsmessig erholdes fra det kondenserte nitrogen i den kryogene skilleinnretning, slik at man ikke er avhengig av en ytre kilde for flytende nitrogen som i de klassiske nitrogenvaskningsanlegg.
Det er også mulig å plassere den kryogene nitrogen-kondensas jon oppstrøms for metanisering på fig. 1.
Ved alle anvendelser er det fordelaktig at avfallsnitrogenet uttas fra den kryogene kondensator med en temperatur nær omgivelsenes temperatur og ved et forhøyet trykk opp til 50 bar, vanligvis 5-10 bar, fordi det da kan oppvarmes til en representativ innløpstemperatur for en høytemperatur-turbin og ekspanderes i denne til nær atmosfærisk trykk, hvorved det tilveiebringes en betydelig andel av den kraft som trenges for å bringe gass-strømmen på forhøyet trykk, eksempelvis for å komprimere prosessluften for den partielle oksydasjon eller dampomformningen.
Avfallsnitrogenet kan oppvarmes til turbininnløps-temperaturen, eksempelvis 500-2000°C, vanligvis 500-1000°C, ved indirekte varmeveksling og/eller ved direkte forbrenning av dets forbrennbare innhold, dvs. spor av metan, hydrogen, karbonmonoksyd, med supplerende luft og ytterligere brennstoff hvis påkrevet oppstrøms for turbinen.
I det arrangement av ekspansjonsturbinen som er vist på fig. 3, er varmgassekspansjonsturbinen turbinelementet i en gassturbin for åpen arbeidssyklus. Nitrogenet blandes med ytterligere brennstoff og innføres i forbrenningskammeret av gassturbinen som brennstoff. Samtidig uttas prosessluft etter behov for den partielle oksydasjon eller omformings-prosess fra utløpet av gassturbinkompressoren. På denne måte opprettholdes tilnærmet paritet mellom massestrømmene i kom-pressoren og gassturbinens ekspansjonsseksjoner og tilveiebringes et effektivt middel til komprimering og ekspansjon under anvendelse av utviklet industrielt utstyr.
Alternativt kan avfallsnitrogenet ekspanderes ved en
lav temperatur, f.eks. ved omgivelsestemperatur, for produk-sjon av kraft og kan anvendes for nedkjøling av ønskede deler av ammoniakksyntese-anlegget.
Hvis avfallskarbondioksydet fra surgassfjerningsanlegget kan slippes til atmosfæren i uren form, er det hensiktsmessig å bruke avfallsnitrogenet under trykk fra den kryogene skilleinnretning for å strippe en betydelig del av karbondioksydet fra vaskeoppløsningen og deretter lede den forente nitrogen-
og karbondioksyd-strøm, fremdeles ved høyt trykk, til oppvarmning og arbeidsekspansjon.
Fordelene med det beskrevne luftoksydasjon/nitrogenkondensasjon/nitrogenekspansjons-system jevnført med vanlig praksis ved oksydasjon av lignende utgangsmaterialer kan opp-summeres som følger: 1. eliminering av luftseparasjonsanlegg, oksygenkompressorer, ledninger, etc. 2. reduksjon i anleggets samlede installerte kompressor-kapasitet kan oppnås i mange tilfeller, 3. en betydelig reduksjon i det samlede energibehov for hele anlegget, i betraktning av den høye potensielle effektivitet av den avfallsnitrogen-holdige gassens ekspansjon og medfølgende konvensjonelle varmegjenvinning.
Trykkangivelsene i det foreliggende er overtrykk,
dvs. overatmosfæretrykk.
Claims (10)
1. Fremgangsmåte til fremstilling av en gass-strøm for syntese av ammoniakk, karakterisert ved at olje, kull, naturgass eller hvilken som helst kombinasjon derav underkastes partiell oksydasjon i nærvær av luft ved et trykk på 15-150 bar og en temperatur på 300-2000°C for fremstilling av en gass-strøm inneholdende hydrogen og nitrogen med et støkiometrisk overskudd av nitrogen på minst 200 mol% basert på det som er påkrevet for ammoniakk-syntese, sammen med karbonoksyder, metan og hydrogensulfid om svovel var til stede i oljen, kullet eller gassen, gass-strømmen behandles for fjerning av hovedsakelig alle andre komponentgasser enn hydrogen og nitrogen, gass-strømmen tørkes når vann er til stede, gass-strømmen underkastes et separasjonstrinn for separasjon av en hydrogen-nitrogen-gass-strøm med et på forhånd bestemt nitrogen/- hydrogen-forhold egnet for ammoniakk-syntese og en nitrogenrik gass-strøm, og hydrogen-nitrogen-strømmen innføres i en reaktor for ammoniakk-syntese.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hydrogen- og nitrogen-strømmen underkastes separasjonstrinnet i en kryogen skilleinnretning.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at gass-strømmen før separasjonstrinnet har et trykk høyere enn 15 bar, hvilken strøm underkastes et separasjonstrinn hvor en del av nitrogenet kondenseres for tilveiebringelse av en hydrogen-nitrogen-gass-strøm ved et trykk som er sammenlignbart med trykket før separasjonstrinnet, og en nitrogenstrøm ved et trykk opp til 50 bar, idet hydrogen-nitrogen-strømmen innføres i en reaktor for ammoniakk-syntese, og nitrogenstrømmen ekspanderes gjennom en turbin for fremstilling av kraft.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at nitrogenstrømmen blandes med supplerende brennstoff og tilføres forbrenningskammeret i en gassturbin som brennstoff.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at prosessluftbehovet for den partielle oksydasjon uttas fra gassturbinkompressorutløpet.
6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den gass-strøm som erholdes fra den partielle oksydasjon, ledes over en skift-katalysator ved forhøyet temperatur for omdannelse av det karbonmonoksyd som foreligger i gass-strømmen, til karbondioksyd og hydrogen.
7. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at gass-strømmen underkastes vaskning med oppvarmet kaliumkarbonat for fjerning av surgassinnholdet før separasjonstrinnet.
8. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at gass-strømmen underkastes metanisering for fjerning av eventuelt foreliggende karbonoksyder før separasjonstrinnet.
9. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at gass-strømmen underkastes vaskning med flytende nitrogen for fjerning av karbonmonoksyd i gass-strømmen før separasjonstrinnet.
10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at separasjonstrinnet utføres i en kryogen skilleinnretning, og det flytende nitrogen i vasketrinnet erholdes fra det nitrogen som kondenseres i den kryogene skilleinnretning .
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB7914200 | 1979-04-24 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO801174L NO801174L (no) | 1980-10-27 |
| NO156603B true NO156603B (no) | 1987-07-13 |
| NO156603C NO156603C (no) | 1987-10-21 |
Family
ID=10504734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO801174A NO156603C (no) | 1979-04-24 | 1980-04-23 | Fremgangsmaate for fremstilling av en gass-stroem for ammoniakksyntese. |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5938161B2 (no) |
| AU (1) | AU543957B2 (no) |
| BE (1) | BE882949A (no) |
| CA (1) | CA1160844A (no) |
| DE (1) | DE3015640A1 (no) |
| DK (1) | DK156638C (no) |
| FR (1) | FR2454998A1 (no) |
| GB (1) | GB2048840B (no) |
| IN (1) | IN154518B (no) |
| IT (1) | IT1141316B (no) |
| NL (1) | NL8002358A (no) |
| NO (1) | NO156603C (no) |
| SE (1) | SE449740B (no) |
| ZA (1) | ZA802258B (no) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4524056A (en) * | 1983-07-05 | 1985-06-18 | Foster Wheeler Energy Corporation | Process for the production of ammonia |
| CA1229485A (en) * | 1984-01-23 | 1987-11-24 | Toyo Engineering Corporation | Process for refining an ammonia synthesis gas |
| US4592860A (en) * | 1984-02-07 | 1986-06-03 | Union Carbide Corporation | Process and apparatus for ammonia synthesis gas production |
| EP0214991A1 (en) * | 1984-06-30 | 1987-03-25 | Stamicarbon B.V. | Process for preparing ammonia |
| NO171966C (no) * | 1991-01-23 | 1993-05-26 | Norsk Hydro As | Fremgangsmaate for rensing av syntesegass for ammoniakkfremstilling |
| JP4013007B2 (ja) * | 1998-08-28 | 2007-11-28 | 大阪瓦斯株式会社 | 水素−窒素混合ガスの製造方法およびその装置 |
| DE10055818A1 (de) * | 2000-11-10 | 2002-05-23 | Ammonia Casale Sa | Verfahren zum Herstellen von Ammoniak aus einem Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch aus Erdgas |
| WO2006015231A2 (en) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Fluor Technologies Corporation | Improved ammonia plant |
| DE102004049774B4 (de) * | 2004-10-12 | 2007-04-26 | Lurgi Ag | Verfahren zur Herstellung von Harnstoff aus Erdgas |
| DE102011008931B4 (de) * | 2011-01-20 | 2016-08-18 | Hans Walter Kirchner | Wasserdampf-Luft-Überdruckvergasung mit Tieftemperatur-Gaszerlegung |
| CN103641069B (zh) * | 2013-11-25 | 2015-07-01 | 张周卫 | 低温污氮用闪蒸气液分离器 |
| CN109516445B (zh) * | 2018-12-05 | 2021-07-23 | 四川大学 | 电解水与空气分离联用制硝酸的封闭循环工艺 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2795559A (en) * | 1954-04-01 | 1957-06-11 | Texas Co | Production of hydrogen-nitrogen mixtures |
| US2866321A (en) * | 1954-08-06 | 1958-12-30 | Chemical Construction Corp | Purification of gases by partial condensation |
| DE1135020B (de) * | 1960-04-14 | 1962-08-23 | Linde Eismasch Ag | Verfahren und Einrichtung zur Tieftemperaturzerlegung eines wasserstoffreichen Gasgemisches |
| GB1134621A (en) * | 1965-01-20 | 1968-11-27 | Humphreys & Glasgow Ltd | Improvements in or relating to the manufacture of ammonia |
| US3442613A (en) * | 1965-10-22 | 1969-05-06 | Braun & Co C F | Hydrocarbon reforming for production of a synthesis gas from which ammonia can be prepared |
| US3572046A (en) * | 1965-10-22 | 1971-03-23 | Braun & Co C F | Apparatus for purification of raw ammonia synthesis gas |
| CH482916A (de) * | 1967-09-12 | 1969-12-15 | Prvni Brnenska Strojirna Zd Y | Regelungseinrichtung einer kombinierten Gas- und Dampfturbinenanlage |
| FR2118300A6 (en) * | 1970-12-16 | 1972-07-28 | Cem Comp Electro Mec | Hydrocarbon conversion - to produce ammonia synthesis gases with waste gases driving a gas turbine |
| DE2235323B2 (de) * | 1972-07-19 | 1974-11-28 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Herstellung von Synthesegas für die Ammoniaksynthese durch Druck vergasung von Kohle mit Wasserdampf und Luft |
| JPS5137078A (en) * | 1974-09-24 | 1976-03-29 | Taiyo Kaken Co | Tadanko kisosetsushokusochi |
| US3929429A (en) * | 1974-09-26 | 1975-12-30 | Texaco Inc | Fuel gas from solid carbonaceous fuels |
-
1980
- 1980-04-16 ZA ZA00802258A patent/ZA802258B/xx unknown
- 1980-04-17 AU AU57562/80A patent/AU543957B2/en not_active Expired
- 1980-04-23 SE SE8003073A patent/SE449740B/sv not_active IP Right Cessation
- 1980-04-23 GB GB8013446A patent/GB2048840B/en not_active Expired
- 1980-04-23 DE DE19803015640 patent/DE3015640A1/de not_active Ceased
- 1980-04-23 IT IT21606/80A patent/IT1141316B/it active
- 1980-04-23 NL NL8002358A patent/NL8002358A/nl not_active Application Discontinuation
- 1980-04-23 DK DK173280A patent/DK156638C/da active IP Right Grant
- 1980-04-23 FR FR8009135A patent/FR2454998A1/fr active Granted
- 1980-04-23 NO NO801174A patent/NO156603C/no unknown
- 1980-04-23 CA CA000350435A patent/CA1160844A/en not_active Expired
- 1980-04-24 JP JP55054827A patent/JPS5938161B2/ja not_active Expired
- 1980-04-24 BE BE0/200348A patent/BE882949A/fr not_active IP Right Cessation
- 1980-07-29 IN IN552/DEL/80A patent/IN154518B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU543957B2 (en) | 1985-05-09 |
| SE8003073L (sv) | 1980-10-25 |
| GB2048840A (en) | 1980-12-17 |
| FR2454998A1 (fr) | 1980-11-21 |
| GB2048840B (en) | 1983-12-21 |
| NO156603C (no) | 1987-10-21 |
| FR2454998B1 (no) | 1983-11-18 |
| IN154518B (no) | 1984-11-03 |
| NL8002358A (nl) | 1980-10-28 |
| DK173280A (da) | 1980-10-25 |
| AU5756280A (en) | 1980-10-30 |
| JPS5938161B2 (ja) | 1984-09-14 |
| DE3015640A1 (de) | 1980-11-06 |
| CA1160844A (en) | 1984-01-24 |
| IT1141316B (it) | 1986-10-01 |
| JPS55144401A (en) | 1980-11-11 |
| IT8021606A0 (it) | 1980-04-23 |
| NO801174L (no) | 1980-10-27 |
| SE449740B (sv) | 1987-05-18 |
| BE882949A (fr) | 1980-10-24 |
| ZA802258B (en) | 1981-04-29 |
| DK156638C (da) | 1990-01-29 |
| DK156638B (da) | 1989-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4409196A (en) | Synthesis gas for ammonia production | |
| US10160704B2 (en) | Method and apparatus for improving the efficiency of reforming process for producing syngas and methanol while reducing the CO2 in a gaseous stream | |
| US20220194789A1 (en) | Atr-based hydrogen process and plant | |
| KR102323734B1 (ko) | 블루수소 생산공정 및 시스템 | |
| RU2516527C2 (ru) | Системы и способы производства сверхчистого водорода при высоком давлении | |
| CA3082075A1 (en) | Systems and methods for production and separation of hydrogen and carbon dioxide | |
| US20020004533A1 (en) | Integration of shift reactors and hydrotreaters | |
| US4315900A (en) | Integrated process for the production of methanol and ammonia | |
| RU2707088C2 (ru) | Способ и система для производства метанола с использованием частичного окисления | |
| NO312026B1 (no) | Integrert prosess og integrert anlegg for fremstilling av metanol og ammoniakk | |
| US20230174378A1 (en) | Process for producing hydrogen | |
| KR20130079322A (ko) | 액상 탄화수소, 기상 탄화수소, 및/또는 산소 첨가 화합물을 포함하고 또한 바이오매스로부터 유도된 반응물을 출발물질로 하여 비통합 멤브레인 반응기에 의해 합성가스와 수소를 제조하는 방법 | |
| NO156603B (no) | Fremgangsmaate for fremstilling av en gass-stroem for ammoniakksyntese. | |
| JPS62228035A (ja) | 天然ガス供給原料からメタノールを製造する製造方法 | |
| US5770630A (en) | Manufacture of organic liquids | |
| US11753298B2 (en) | Process for producing hydrogen by steam reforming and conversion of co | |
| EA007305B1 (ru) | Установка для конверсии замещением и способ управления установкой | |
| US3649558A (en) | Process and apparatus for the production of ammonia synthesis gas | |
| GB2084973A (en) | An integrated process for the production of methanol and ammonia | |
| GB2121775A (en) | Synthesis gas for ammonia production | |
| US11912651B2 (en) | Apparatus and method for producing methanol | |
| EP0145288A2 (en) | Improved low severity hydrocarbon steam reforming process | |
| JPS59141404A (ja) | 液体水素の製造法 | |
| GB2619796A (en) | Process for synthesising methanol |