RU2211798C2 - Способ получения синтез-газа для производства аммиака - Google Patents

Способ получения синтез-газа для производства аммиака

Info

Publication number
RU2211798C2
RU2211798C2 RU97116511/12A RU97116511A RU2211798C2 RU 2211798 C2 RU2211798 C2 RU 2211798C2 RU 97116511/12 A RU97116511/12 A RU 97116511/12A RU 97116511 A RU97116511 A RU 97116511A RU 2211798 C2 RU2211798 C2 RU 2211798C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
reactors
pair
gas
combustion
Prior art date
Application number
RU97116511/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU97116511A (ru
Inventor
Хенрик Отто Стахл
Иб Дибкьяр
Карстэн Лу Ларсэн
Original Assignee
Хальдор Топсеэ А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хальдор Топсеэ А/С filed Critical Хальдор Топсеэ А/С
Publication of RU97116511A publication Critical patent/RU97116511A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2211798C2 publication Critical patent/RU2211798C2/ru

Links

Images

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
    • 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
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/141—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in parallel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам получения синтез-газа для производства аммиака. Способ получения синтез-газа для производства аммиака включает подачу исходного газа в, по меньшей мере, одну пару реакторов для осуществления риформинга, при этом каждый реактор имеет сторону осуществления способа, подачи топлива и сторону осуществления сжигания, а каждая пара реакторов соединена параллельно на стороне осуществления способа и подачи топлива и последовательно на стороне осуществления сжигания, и контролируют температуру пламени в каждой паре реакторов путем подачи избытка воздуха для сжигания в первый реактор из указанной пары реакторов и обедненного кислородом топочного газа из первого реактора на сжигание во второй реактор указанной пары реакторов. Изобретение позволяет снизить расходы на получение синтез-газа. 10 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к технологии парового риформинга, частности к способу получения синтез-газа для производства аммиака.
Известен способ получения синтез-газа для производства аммиака, включающий подачу исходного газа в, по меньшей мере, одну пару реакторов для осуществления риформинга, при этом каждая пара реакторов соединена по исходному потоку параллельно (см. US 5122299, кл. С 10 J 1/02, опубл. 16.06.1992).
Задачей изобретения является оптимизация режимных параметров, обеспечивающая снижение расходов на получение синтез-газа.
Поставленная задача решается в способе получения синтез-газа для производства аммиака, включающем подачу исходного газа в по меньшей мере одну пару реакторов для осуществления риформинга, за счет того, что каждый реактор имеет сторону осуществления способа, подачи топлива и сторону осуществления сжигания, а каждая пара реакторов соединена параллельно на стороне осуществления способа и подачи топлива и последовательно на стороне осуществления сжигания, и контролируют температуру пламени в каждой паре реакторов путем подачи избытка воздуха для сжигания в первый реактор из указанной пары реакторов и обедненного кислородом топочного газа из первого реактора на сжигание во второй реактор указанной пары реакторов.
Исходный газ, предпочтительно в десульфированном виде, можно смешивать с топочным газом, выводимым из второго реактора каждой пары реакторов, и получаемую при этом газовую смесь можно подавать в, по меньшей мере, две пары реакторов, причем каждая пара реакторов соединена с другой парой реакторов последовательно на стороне осуществления сжигания. При этом количество топочного газа, смешиваемое с исходным газом, выбирают так, чтобы получить заданное отношение водорода к азоту в синтез-газе.
Топочный газ из второго реактора можно расширять для получения, по меньшей мере, части энергии, требуемой для сжатия воздуха.
Температуру пламени в каждой паре реакторов поддерживают ниже приблизительно 1400oС.
Воздух для сжигания предпочтительно подают в первый реактор в избытке около 105%. При этом общий избыток воздуха во втором реакторе поддерживают около 5%.
Воздух для сжигания, подаваемый в первый реактор, сжимают до давления немного выше, чем давление исходного газа в месте у входа в реакторы.
Основные преимущества способа согласно изобретению перед известным способом следующие:
стехиометрический синтез-газ для производства аммиака получают в теплообменной установке для осуществления риформинга без использования обогащенного воздуха или криогенного отделения избытка азота;
использование двух реакторов для осуществления риформинга последовательно на стороне осуществления сжигания обеспечивает контроль над температурой пламени без лишнего общего избытка воздуха для сжигания;
выделение окислов азота NОх из процесса осуществления риформинга в атмосферу сокращается до минимума;
выделение сернистого газа предотвращается;
углекислый газ и пар, образующиеся при сжигании, частично используют как сырье для риформинг-аппарата, что снижает общую потребность в паре; и
энергию для сжатия воздуха для сжигания частично возмещают расширением избыточного топочного газа.
Кроме этого, паровой риформинг исходного газа, смешанного с содержащим азот и двуокись углерода топочным газом, получаемым на последующей стадии теплообменного парового риформинга, обеспечивает более высокую конверсию углеводородного сырья в паровом риформинге и, таким образом, более низкую концентрацию непрореагировавших углеводородов на выходящем реактора газе.
В реакторе для осуществления парового риформинга тепло, необходимое для проведения эндотермических реакций парового риформинга, получают за счет косвенного теплообмена с сжимаемым топочным газом.
Чтобы получить топочный газ для использования в процессе теплообменного парового риформинга, топливо сжигают на первой стадии теплообменного парового риформинга с вышеупомянутым избытком воздуха, что обеспечивает более низкую температуру сжигания в реакторе. Кислородсодержащий топочный газ затем отбирают из первой стадии риформинга, охлаждают и затем используют для сжигания дополнительного количества топлива на одной или нескольких последующих стадиях риформинга.
Изобретение далее описывается со ссылкой на чертеж.
При этом на фиг.1 представлена схема осуществления способа согласно изобретению; на фиг.2 - схема варианта осуществления способа согласно изобретению.
Согласно фиг. 1 исходный газ 20, в качестве которого обычно используют природный газ, десульфируют и разделяют на два потока. Исходный газ смешивают с паром 30 и с заранее рассчитанным количеством очищенного от кислорода и сжатого топочного газа 40 (смотри ниже), чтобы получить отношение водорода к азоту, требуемое для получаемого синтез-газа. Газовую смесь используют как технологический газ в двух теплообменных реакторах 60, 80 для осуществления риформинга, расположенных параллельно на стороне осуществления способа и подачи топлива и последовательно на стороне подачи воздуха для сжигания. Температура на выходе из каждого слоя 62, 82 катализатора, расположенного в реакторах для осуществления риформинга, достаточно высока, чтобы гарантировать достаточно низкую потерю метана.
Воздух 100 сжимают до давления, которое немного выше давления технологического газа на участке у входа в теплообменники. Этот воздух сначала используют как воздух для сжигания в первой теплообменной горелке 64, которая работает на большом избытке воздуха (около 105% избытка), чтобы поддерживать температуру пламени ниже 1400oС.
После совершения теплообмена с помощью трубок для осуществления риформинга в первом реакторе сжатый топочный газ 102 (при температуре, равной приблизительно 600o) далее используют для сжигания во втором реакторе 80. Этот топочный газ обеднен кислородом, что ограничивает температуру пламени ниже приблизительно 1400oС, в то время как общий избыток воздуха поддерживают низким, около 5%.
Топочный газ 104, выходящий из второго реактора, разделяют на два потока 106, 108. Поток 106 расширяют, чтобы получить часть энергии, требуемой для сжатия воздуха. Остальное количество топочного газа 108 подают в деоксигенатор для удаления остающихся следов кислорода и далее в поток подаваемого в реакторы исходного газа, как описано выше.
Согласно фиг.2 содержащий метан технологический газ подвергают паровому риформингу в четырех теплообменных реакторах I, II, III и IV для осуществления парового риформинга.
Аппараты для осуществления риформинга - обычного кожухо-трубчатого типа, т. е. аппараты, у которых внутренняя трубка коаксиально расположена во внешней трубе-оболочке (кожухе). Катализатор парового риформинга загружают в кольцевое пространство между стенками внутренней и внешней труб.
Необходимое тепло для эндотермических реакции парового риформинга, протекающих в технологическом газе, обеспечивают пропусканием горячего топочного газа снаружи вдоль стенок внешней трубы.
Перед введением технологический газ 2 смешивают с топочным газом 4, состоящим, главным образом, из двуокиси углерода, воды и азота. Топочный газ 4 выводят из реактора II после осуществления передачи тепла в реакции парового риформинга, протекающие в реакторе. Топочный газ 4 смешивают с технологическим газом в таком количестве, чтобы создать требуемое отношение водорода к азоту, необходимое для синтез-газа, получаемого паровым риформингом в реакторах I-IV.
Реакторы I-IV соединены параллельно по отношению к вводу перерабатываемой газовой смеси 6. На стороне осуществления сжигания и подачи топочного газа реакторы расположены группами: I, II и III, IV, при этом обе группы реакторов соединены последовательно.
Реакторы I и II нагревают сжиганием топлива сжатым воздухом 8. Сжигание в реакторе I проводят с избытком воздуха для достижения приемлемой температуры сжигания и обеспечения необходимого содержания кислорода в топочном газе 10, который выводят из реактора I и вводят в реактор II для дальнейшего сжигания топлива. Топочный газ 12, который выводят из реактора II, подают в деоксигенатор 14, имеющий слой обычного катализатора окисления для удаления остаточного количества кислорода из газа. Из деоксигенатора 14 топочный газ 4, содержащий, в основном, азот, двуокись углерода и воду, подают на смешивание с исходным газом 2.
Реакторы III и IV, соединенные последовательно на стороне подачи топочного газа, нагревают путем сжигания топлива при атмосферном давлении. Топочный газ 16, покидающий реактор III, подают на сжигание в реакторе IV. После передачи тепла реактору IV топочный газ подают на обычную рекуперацию тепла отходящих газов.

Claims (11)

1. Способ получения синтез-газа для производства аммиака, включающий подачу исходного газа в, по меньшей мере, одну пару реакторов для осуществления риформинга, отличающийся тем, что каждый реактор имеет сторону осуществления способа, подачи топлива и сторону осуществления сжигания, а каждая пара реакторов соединена параллельно на стороне осуществления способа и подачи топлива и последовательно на стороне осуществления сжигания, и контролируют температуру пламени в каждой паре реакторов путем подачи избытка воздуха для сжигания в первый реактор из указанной пары реакторов и обедненного кислородом топочного газа из первого реактора на сжигание во второй реактор указанной пары реакторов.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исходный газ смешивают с топочным газом с получением газовой смеси.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру пламени поддерживают ниже приблизительно 1400oС.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздух подают в первый реактор в избытке около 105%.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что общий избыток воздуха во втором реакторе поддерживают около 5%.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздух для сжигания, подаваемый в первый реактор, сжимают до давления немного выше, чем давление исходного газа в месте у входа в реакторы.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что топочный газ из второго реактора расширяют для получения, по меньшей мере, части энергии, требуемой для сжатия воздуха.
8. Способ по п. 2, отличающийся тем, что топочный газ, смешиваемый с исходным газом, выводят из второго реактора каждой пары реакторов.
9. Способ по п. 2, отличающийся тем, что газовую смесь подают в, по меньшей мере, две пары реакторов, причем каждая пара реакторов соединена с другой парой реакторов последовательно на стороне осуществления сжигания.
10. Способ по п. 2, отличающийся тем, что количество топочного газа, смешиваемое с исходным газом, выбирают так, чтобы получить заданное отношение водорода к азоту в синтез-газе.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исходный газ десульфируют.
RU97116511/12A 1996-10-04 1997-10-03 Способ получения синтез-газа для производства аммиака RU2211798C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US2763996P 1996-10-04 1996-10-04
US60/027,639 1996-10-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97116511A RU97116511A (ru) 1999-08-10
RU2211798C2 true RU2211798C2 (ru) 2003-09-10

Family

ID=21838908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97116511/12A RU2211798C2 (ru) 1996-10-04 1997-10-03 Способ получения синтез-газа для производства аммиака

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5925328A (ru)
EP (1) EP0834465B1 (ru)
JP (1) JP4105786B2 (ru)
CN (1) CN1100721C (ru)
AT (1) ATE194816T1 (ru)
DE (1) DE69702581T2 (ru)
RU (1) RU2211798C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2465955C2 (ru) * 2007-06-16 2012-11-10 МЕДЖИТТ (ЮКей) ЛИМИТЕД Устройство и способ риформинга

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO308398B1 (no) * 1997-06-06 2000-09-11 Norsk Hydro As Fremgangsmate for utforelse av katalytiske eller ikke-katalytiske prosesser hvori oksygen er ±n av reaktantene
DK173496B1 (da) * 1998-07-16 2001-01-02 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde til fremstilling af syntesegas ved vanddampreformering under anvendelse af en katalyseret metaloverflade
US20040161381A1 (en) * 1999-12-02 2004-08-19 Thomsen Soren Gyde Process and reactor for carrying out non-adiabatic catalytic reactions
PT1106570E (pt) * 1999-12-02 2013-10-15 Haldor Topsoe As Processo e reactor para realizar reacções catalíticas não adiabáticas
US6962492B2 (en) 2001-10-05 2005-11-08 Mold-Masters Limited Gap seal between nozzle components
US7138001B2 (en) * 2003-03-16 2006-11-21 Kellogg Brown & Root Llc Partial oxidation reformer-reforming exchanger arrangement for hydrogen production
CN100564495C (zh) * 2003-03-18 2009-12-02 凯洛格·布朗及鲁特有限公司 制氢用自热转化器-转化交换器布置
US7320778B2 (en) * 2004-07-21 2008-01-22 Catacel Corp. High-performance catalyst support
RU2007112790A (ru) * 2004-09-09 2008-10-27 Хальдор Топсеэ А/С (DK) Способ производства водорода и/или окиси углерода
US7472936B2 (en) * 2005-04-14 2009-01-06 Catacel Corp. Tool for insertion and removal of a catalytic reactor cartridge
US20060230613A1 (en) * 2005-04-14 2006-10-19 Catacel Corporation Catalytic reactor cartridge
US7565743B2 (en) * 2005-04-14 2009-07-28 Catacel Corp. Method for insertion and removal of a catalytic reactor cartridge
US7682580B2 (en) * 2005-05-19 2010-03-23 Catacel Corp. Catalytic reactor having radial leaves
US7504048B2 (en) * 2005-06-14 2009-03-17 Air Products And Chemicals, Inc. Axial convective reformer
US7501102B2 (en) * 2005-07-28 2009-03-10 Catacel Corp. Reactor having improved heat transfer
US20070237710A1 (en) * 2006-04-05 2007-10-11 Genkin Eugene S Reforming apparatus and method for syngas generation
FR2914395B1 (fr) * 2007-03-30 2009-11-20 Inst Francais Du Petrole Nouveau reacteur echangeur compact utilisant un bruleur poreux
WO2011106895A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-09 Plasco Energy Group Inc. Carbon conversion system with integrated processing zones
CN102319555A (zh) * 2011-06-27 2012-01-18 吴焕松 一种利用空气除氧去杂制备无氧保护气体的方法及装置
US8545775B2 (en) * 2011-10-20 2013-10-01 Kellogg Brown & Root Llc Reforming exchanger system with intermediate shift conversion
EP3166885B1 (en) 2014-07-09 2020-05-06 Haldor Topsøe A/S Process for producing hydrogen
FR3040167B1 (fr) * 2015-08-18 2020-12-25 Air Liquide Procede de production de gaz de synthese au moyen de reacteurs de vaporeformage

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4079017A (en) * 1976-11-19 1978-03-14 Pullman Incorporated Parallel steam reformers to provide low energy process
US4337170A (en) * 1980-01-23 1982-06-29 Union Carbide Corporation Catalytic steam reforming of hydrocarbons
US4822521A (en) * 1983-06-09 1989-04-18 Uop Integrated process and apparatus for the primary and secondary catalytic steam reforming of hydrocarbons
US5202057A (en) * 1988-09-14 1993-04-13 Air Products And Chemicals, Inc. Production of ammonia synthesis gas
US5122299A (en) * 1989-12-11 1992-06-16 The M. W. Kellogg Company Autothermal steam reforming process
US5011625A (en) * 1989-12-11 1991-04-30 The M. W. Kellogg Company Autothermal steam reforming process
DK167864B1 (da) * 1990-02-02 1993-12-27 Topsoe Haldor As Fremgangsmaade og reaktorsystem til reforming af carbonhydrider under varmeveksling
DE69221556T2 (de) * 1991-07-09 1997-12-18 Ici Plc Synthesegaserzeugung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2465955C2 (ru) * 2007-06-16 2012-11-10 МЕДЖИТТ (ЮКей) ЛИМИТЕД Устройство и способ риформинга

Also Published As

Publication number Publication date
US5925328A (en) 1999-07-20
JPH10231102A (ja) 1998-09-02
EP0834465A2 (en) 1998-04-08
CN1100721C (zh) 2003-02-05
ATE194816T1 (de) 2000-08-15
DE69702581T2 (de) 2000-11-23
CN1183376A (zh) 1998-06-03
JP4105786B2 (ja) 2008-06-25
EP0834465B1 (en) 2000-07-19
DE69702581D1 (de) 2000-08-24
EP0834465A3 (en) 1998-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2211798C2 (ru) Способ получения синтез-газа для производства аммиака
JP2008512336A (ja) 水素および／または一酸化炭素の製造方法
RU2759379C2 (ru) Способ синтеза аммиака, отличающийся низким уровнем выбросов co2 в атмосферу
CN107021454B (zh) 用于制氢的方法
CA2472326A1 (en) Process for the production of hydrocarbons
JPH111303A (ja) アンモニア合成ガスの製造方法およびその製造装置
DK162935B (da) Apparat til fremstilling af produktgas med indhold af hydrogen og carbonoxider
JP3302363B2 (ja) 高純度一酸化炭素の製造方法
RU2001105617A (ru) Способ производства синтез-газа, применяемого для синтеза бензина, керосина и газойля (варианты)
NO812856L (no) Fremgangsmaate for fremstilling av gassblandinger inneholdende hydrogen og nitrogen.
JPH06256239A (ja) メタノールの製造法
CN111479772A (zh) 生产含氢合成气的方法
JPH05147902A (ja) 水素製造方法
RU2664526C2 (ru) Энергосберегающий унифицированный способ генерации синтез-газа из углеводородов
EP0207620B1 (en) Energy recovery
JPS6232227A (ja) 低熱量燃料ガスからエネルギ−を回収する方法
KR102533234B1 (ko) 탄소를 공급원료 가스 반응기로 재순환시키는 방법
CA3205154A1 (en) Method for preparing a synthesis gas
JPS6039050B2 (ja) メタノ−ルの製造方法
US20210269307A1 (en) Carbon recycling in steam reforming process
JPH04325401A (ja) 水素ガス製造方法および水素ガス製造装置
UA78671C2 (en) Process for obtaining heating fluid as indirect heat source for carrying out endothermic reactions, method for carrying out endothermic reactions, method for carrying out reaction of hydrocarbon reforming in the reformer of exchange type and use of water in the form of vapor, in the process for obtaining heating fluid
RU2606439C2 (ru) Обработка обогащенной диоксидом углерода фракции с установки получения водорода и моноксида углерода
RU2808874C1 (ru) Способ получения низкоуглеродного аммиака из природного газа "Аммиак декарбонизированный-3000"
RU2117627C1 (ru) Способ получения метанола

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151004