RU2235889C1 - Method of heat regeneration at obtaining synthesis-gas for production of ammonia and methanol - Google Patents

Method of heat regeneration at obtaining synthesis-gas for production of ammonia and methanol Download PDF

Info

Publication number
RU2235889C1
RU2235889C1 RU2003113102/06A RU2003113102A RU2235889C1 RU 2235889 C1 RU2235889 C1 RU 2235889C1 RU 2003113102/06 A RU2003113102/06 A RU 2003113102/06A RU 2003113102 A RU2003113102 A RU 2003113102A RU 2235889 C1 RU2235889 C1 RU 2235889C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
heating
heat
exchange elements
heat exchange
Prior art date
Application number
RU2003113102/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003113102A (en
Inventor
ков Н.И. Пресн (RU)
Н.И. Пресняков
А.М. Соколов (RU)
А.М. Соколов
Г.И. Бычкова (RU)
Г.И. Бычкова
Original Assignee
Пресняков Николай Иванович
Соколов Александр Моисеевич
Бычкова Галина Игоревна
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 Пресняков Николай Иванович, Соколов Александр Моисеевич, Бычкова Галина Игоревна filed Critical Пресняков Николай Иванович
Priority to RU2003113102/06A priority Critical patent/RU2235889C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2235889C1 publication Critical patent/RU2235889C1/en
Publication of RU2003113102A publication Critical patent/RU2003113102A/en

Links

Abstract

FIELD: industrial power generation and chemical technology.
SUBSTANCE: invention can be used in production of synthetic ammonia and methanol. According to proposed method of heat regeneration for obtaining synthesis-gas for producing ammonia and methanol from natural gas or other hydrocarbon raw materials containing admixtures of sulfur compounds effected by chemisorption-catalytic sulfur purification under higher pressure and temperature with heating of initial gas, vapor conversion of hydrocarbons in tubular furnace by combustion of fuel gas and use of heat of outgoing smoke gas in heat utilization equipment unit including heat exchange elements arranged in series in direction of smoke gas flow in zones for heating gas-gas mixture, air-air mixture and for overheating water vapor at pressure of 8.8-10.9 MPa to temperature of 475-500oC, and in zones of heating of feed water and heating of fuel gas, heating of initial gas for chemisorption-catalytic sulfur purification is carried out by smoke gas of tubular furnace in heat exchange elements arranged in heat utilization equipment unit in zone after overheating of water vapor.
EFFECT: reduced consumption of fuel gas.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области промышленной энергетики и химической технологии и может быть использовано при получении синтез-газа в производстве синтетического аммиака и метанола.The invention relates to the field of industrial energy and chemical technology and can be used to produce synthesis gas in the production of synthetic ammonia and methanol.

Известен способ очистки природного и технологического газов при получении синтез-газа для производства аммиака путем проведения хемосорбционно-каталитической сероочистки исходного газа под повышенным давлением и температуре (см. Справочник азотчика. - М.: Химия, 1986 г., стр. 208-215, рис.111-1). Нагрев исходного газа, поступающего на очистку, осуществляется в огневом подогревателе.There is a method of purification of natural and process gases in the production of synthesis gas for the production of ammonia by conducting chemisorption-catalytic desulfurization of the source gas under elevated pressure and temperature (see. Reference book nitrogen. - M .: Chemistry, 1986, p. 208-215, fig. 111-1). The heating of the source gas supplied to the treatment is carried out in a fire heater.

Недостатком известного способа является необходимость использования отдельного оборудования в виде огневого подогревателя и низкая эффективность использования его тепла, что приводит к увеличению общих энергозатрат.The disadvantage of this method is the need to use separate equipment in the form of a fire heater and low efficiency of its heat, which leads to an increase in total energy consumption.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ регенерации тепла при получении синтез-газа для производств аммиака и метанола из природного газа или другого углеводородного сырья содержащего примеси соединений серы (см. Справочник азотчика. - М.: Химия, 1986 г., стр. 112-121, 83-85), осуществляемый путем хемосорбционно-каталитической сероочистки под повышенным давлением и температуре с нагревом исходного газа, паровой конверсии углеводородов в трубчатой печи сжиганием топливного газа и использованием тепла отходящего дымового газа в блоке теплоиспользующей аппаратуры, включающем теплообменные элементы, расположенные последовательно по ходу дымового газа зонах для нагрева парогазовой смеси, паровоздушной смесей и для перегрева водяного пара давлением 8,8-10,9 МПа до температуры 475-500°С, а также в зонах подогрева питательной воды и подогрева топливного газа.Closest to the proposed invention is a method of heat recovery in the production of synthesis gas for the production of ammonia and methanol from natural gas or other hydrocarbon feedstocks containing impurities of sulfur compounds (see Nitrogen Handbook. - M .: Chemistry, 1986, p. 112- 121, 83-85), carried out by means of chemisorption-catalytic desulfurization under elevated pressure and temperature with heating of the source gas, steam conversion of hydrocarbons in a tube furnace by burning fuel gas and using the heat of the exhaust flue gas and in a block of heat-consuming equipment, including heat-exchange elements, located successively along the flue gas zones for heating a gas-vapor mixture, steam-air mixtures and for overheating water vapor with a pressure of 8.8-10.9 MPa to a temperature of 475-500 ° C, as well as in zones heating feed water and heating fuel gas.

Известный способ обладает тем недостатком, что характеризуется недостаточно полным использованием тепла дымовых газов в блоке теплоиспользующей аппаратуры, вызванным неэффективным температурным режимом нагрева исходного газа дымовым газом, имеющим высокую температуру, и дефицитом теплоотводящих сред в блоке теплоиспользующей аппаратуры трубчатой печи, в результате чего увеличиваются суммарные потери тепла с отходящими дымовыми газами и, как следствие этого, перерасход топливного газа.The known method has the disadvantage that it is characterized by insufficient full use of the heat of the flue gases in the block of heat-using equipment, caused by the inefficient temperature regime of heating the source gas with flue gas having a high temperature, and a deficit of heat-removing media in the block of heat-using equipment of the tubular furnace, resulting in increased total losses heat with exhaust flue gases and, as a consequence of this, an excessive consumption of fuel gas.

Техническим результатом, на достижение которого направлено настоящее изобретение, является снижение расхода топливного газа путем более полного использования тепла дымовых газов.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to reduce fuel gas consumption by more fully utilizing the heat of flue gases.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе регенерации тепла при получении синтез-газа для производств аммиака и метанола из природного газа или другого углеводородного сырья, содержащего примеси соединений серы, осуществляемого путем хемосорбционно-каталитической сероочистки под повышенным давлением и температуре с нагревом исходного газа, паровой конверсии углеводородов в трубчатой печи сжиганием топливного газа и использованием тепла отходящего дымового газа в блоке теплоиспользующей аппаратуры, включающем теплообменные элементы, расположенные в последовательно по ходу дымового газа зонах для нагрева парогазовой смеси, паровоздушной смеси и для перегрева водяного пара давлением 8,8-10,9 МПа до температуры 475-500°С, а также в зонах подогрева питательной воды и подогрева топливного газа, нагрев исходного газа для хемосорбционно-каталитической сероочистки осуществляют дымовым газом трубчатой печи в теплообменных элементах, размещенных в блоке теплоиспользующей аппаратуры в зоне после перегрева водяного пара.The specified technical result is achieved by the fact that in the heat recovery method for producing synthesis gas for the production of ammonia and methanol from natural gas or other hydrocarbon raw materials containing impurities of sulfur compounds, carried out by chemisorption-catalytic desulfurization under elevated pressure and temperature with heating of the source gas, steam conversion of hydrocarbons in a tubular furnace by burning fuel gas and using the heat of the exhaust flue gas in a block of heat-using equipment, including heat-exchange elements located in successive zones along the flue gas for heating a vapor-gas mixture, a steam-air mixture and for overheating water vapor with a pressure of 8.8-10.9 MPa to a temperature of 475-500 ° C, as well as in zones of heating feedwater and heating fuel gas, heating the source gas for chemisorption-catalytic desulfurization is carried out by flue gas of a tube furnace in heat exchange elements located in a block of heat-using equipment in the zone after overheating of water vapor.

Указанный технический результат достигается также тем, что нагрев исходного газа для хемосорбционно-каталитической сероочистки осуществляют в теплообменных элементах, расположенных последовательно по ходу исходного газа, сначала в зоне вблизи выхода дымового газа, затем в зоне перед теплообменными элементами для нагрева питательной воды.The specified technical result is also achieved by the fact that the heating of the source gas for chemisorption-catalytic desulfurization is carried out in heat exchange elements arranged sequentially along the source gas, first in the area near the exit of the flue gas, then in the area in front of the heat exchange elements for heating the feed water.

Указанный технический результат достигается также тем, что защиту от перегрева теплообменных элементов для нагрева исходного газа сероочистки при остановках и прекращении подачи сред осуществляют сначала контролируемым сбросом газа после теплообменных элементов, затем подачей защитной газовой среды, в качестве которой может быть использован, например, продувочный азот, топливный газ и др.The specified technical result is also achieved by the fact that protection against overheating of the heat exchange elements for heating the source of desulfurization gas during stops and stopping the flow of media is carried out first by a controlled discharge of gas after the heat exchange elements, then by supplying a protective gas medium, for example, purge nitrogen can be used fuel gas, etc.

На чертеже показана принципиальная схема для осуществления способа.The drawing shows a schematic diagram for implementing the method.

Схема включает стадию хемосорбционно-каталитической сероочистки с узлом нагрева исходного газа в теплообменных элементах, размещенных в блоке 1 теплоиспользующей аппаратуры, аппаратом каталитического гидрирования сероорганических соединений 2 и хемосорбционных поглотителей сероводорода 3. Схема также включает паровую конверсию углеводородов в трубчатой печи 4 с дымососами 5, выхлопной трубой 6 и паровоздушную конверсию метана 7.The scheme includes a chemisorption-catalytic desulfurization stage with a source gas heating unit in heat-exchange elements located in a unit 1 of heat-using equipment, a catalytic hydrogenation apparatus of organosulfur compounds 2 and chemisorption absorbers of hydrogen sulfide 3. The scheme also includes steam conversion of hydrocarbons in a tube furnace 4 with exhaust fans 5, exhaust pipe 6 and steam-air conversion of methane 7.

Исходный газ, содержащий примеси соединений серы, под давлением до 4,5 МПа нагревается до 350-400°С в теплообменных элементах, размещенных в блоке теплоиспользующей аппаратуры 1 в зоне после перегрева водяного пара по ходу дымового газа или для увеличения достигаемого эффекта в двух последовательных ступенях по ходу газа: сначала в зоне вблизи выхода дымового газа, затем в зоне перед теплообменными элементами для нагрева питательной воды.The source gas containing impurities of sulfur compounds under pressure up to 4.5 MPa is heated to 350-400 ° C in heat exchange elements located in the block of heat-using equipment 1 in the zone after overheating of water vapor along the flue gas or to increase the achieved effect in two successive steps along the gas: first in the zone near the exit of the flue gas, then in the zone in front of the heat exchange elements for heating the feed water.

Далее газ поступает в сероочистные аппараты 2, 3 и после добавления водяного пара и нагрева парогазовой смеси в блоке теплоиспользующей аппаратуры 1 подается в реакционные трубы трубчатой печи 4. После паровой конверсии парогазовая смесь поступает на паровоздушную конверсию 7 и далее отправляется на дальнейшую переработку в конверсию СО и на очистку от СО2 и СО. Блок теплоиспользующей аппаратуры 1 включает теплообменные аппараты, расположенные в последовательно по ходу дымового газа зонах для нагрева парогазовой смеси, паровоздушной смеси и для перегрева водяного пара давлением 8,8-10,9 МПа до температуры 475-500°С, а также в зонах подогрева питательной воды и подогрева топливного газа. Дымовые газы после регенерации тепла в блоке теплоиспользующей аппаратуры 1 с помощью дымососа 5 поступают в выхлопную трубу 6.Next, the gas enters the desulfurization apparatuses 2, 3 and, after adding water vapor and heating the gas mixture in the block of heat-using equipment 1, is fed into the reaction tubes of the tube furnace 4. After steam conversion, the gas-vapor mixture is supplied to the steam-air conversion 7 and then sent for further processing to the CO conversion and for the removal of CO 2 and CO. The block of heat-using equipment 1 includes heat exchangers located in series along the flue gas zones for heating the gas mixture, steam-air mixture and for overheating water vapor with a pressure of 8.8-10.9 MPa to a temperature of 475-500 ° C, as well as in the heating zones feed water and fuel gas heating. Flue gases after heat recovery in the unit of heat-using equipment 1 with the help of a smoke exhauster 5 enter the exhaust pipe 6.

Пример 1Example 1

В соответствии с изобретением представлен способ получения синтез-газа для производства аммиака мощность 1360 т/сутки с нагревом исходного газа в теплообменных элементах, размещенных в блоке теплоиспользующей аппаратуры 1 в зоне после перегрева водяного пара по ходу дымового газа.In accordance with the invention, there is provided a method for producing synthesis gas for ammonia production with a capacity of 1360 t / day with heating of the source gas in heat exchange elements located in the block of heat-using equipment 1 in the zone after overheating of water vapor along the flue gas.

В теплообменные элементы поступает исходный газ под давлением до 4,5 МПа при температуре до 130°С.The source gas enters the heat exchange elements under a pressure of up to 4.5 MPa at a temperature of up to 130 ° C.

Температура дымового газа после перегрева водяного пара - 430-500°С. После теплообменных элементов нагрева температура исходного газа 350-400°С, а дымового газа - 390-450°С. Огневой подогреватель нагрева исходного газа для сероочистки исключается.The temperature of the flue gas after overheating of water vapor is 430-500 ° C. After heat exchange heating elements, the temperature of the source gas is 350-400 ° C, and the flue gas is 390-450 ° C. The fire heater for heating the source gas for desulfurization is excluded.

В результате дополнительно введенного отвода тепла от дымового газа обеспечивается более полное использование тепла и снижение температуры отходящего дымового газа при сохранении режима нагрева других сред в блоке теплоиспользующей аппаратуры в пределах допустимого. Кроме того, исключение огневого подогревателя сероочистки исключает и расход топливного газа для него. В итоге экономия топливного газа в тепловом эквиваленте составляет 3,2 млн ккал/час по сравнению с известными способами.As a result of the additionally introduced heat removal from the flue gas, a more complete use of heat and a decrease in the temperature of the exhaust flue gas are ensured while maintaining the heating mode of other media in the block of heat-using equipment within the acceptable range. In addition, the exclusion of a fire desulfurization heater eliminates the consumption of fuel gas for it. As a result, the saving of fuel gas in thermal equivalent is 3.2 million kcal / h compared with known methods.

Пример 2Example 2

Представлен способ получения синтез-газа из примера 1 с теми же исходными данными, но с нагревом исходного газа для сероочистки в блоке теплоиспользующей аппаратуры в двух последовательных ступенях по ходу газа: сначала в зоне вблизи выхода дымового газа, затем в зоне перед теплообменными элементами для нагрева питательной воды.A method for producing the synthesis gas from Example 1 with the same initial data but with heating the source gas for desulfurization in a block of heat-using equipment in two successive steps along the gas is presented: first in the zone near the exit of the flue gas, then in the zone in front of the heat exchange elements for heating feed water.

Такое решение обеспечивает дополнительное использование тепла отходящего дымового газа по сравнению с примером 1, что обеспечивает экономию топливного газа в тепловом эквиваленте до 5 млн ккал/час по сравнению с известными способами.This solution provides additional use of heat of the exhaust flue gas in comparison with example 1, which provides fuel gas savings in thermal equivalent of up to 5 million kcal / h compared with known methods.

В связи с использованием в качестве теплоносителя дымового газа с температурой до 500°С и в целях возможности исключения использования легированных сталей для изготовления теплообменных элементов нагрева исходного газа предлагаемым изобретением предусматривается защита от перегрева при остановках и прекращении подачи сред, осуществляемая в два этапа: сначала контролируемым сбросом газа после теплообменных элементов, затем подачей защитной газовой среды, например, продувочного азота, топливного газа и др.In connection with the use of flue gas with a temperature of up to 500 ° C and in order to exclude the use of alloy steels for the manufacture of heat exchange elements for heating the source gas, the invention provides for protection against overheating during shutdowns and interruptions in the flow of media, carried out in two stages: gas discharge after heat-exchange elements, then supply of a protective gas medium, for example, purge nitrogen, fuel gas, etc.

Claims (3)

1. Способ регенерации тепла при получении синтез-газа для производства аммиака и метанола из природного газа или другого углеводородного сырья, содержащего примеси соединений серы, осуществляемого путем хемосорбционно-каталитической сероочистки под повышенным давлением и температуре с нагревом исходного газа, паровой конверсии углеводородов в трубчатой печи сжиганием топливного газа и использованием тепла отходящего дымового газа в блоке теплоиспользующей аппаратуры, включающем теплообменные элементы, расположенные последовательно по ходу дымового газа зонах для нагрева парогазовой смеси, паровоздушной смеси и для перегрева водяного пара давлением 8,8-10,9 МПа, до температуры 475-500°С, а также в зонах подогрева питательной воды и подогрева топливного газа, отличающийся тем, что нагрев исходного газа для хемосорбционно-каталитической сероочистки осуществляют дымовым газом трубчатой печи в теплообменных элементах, размещенных в блоке теплоиспользующей аппаратуры в зоне после перегрева водяного пара.1. The method of heat recovery in the production of synthesis gas for the production of ammonia and methanol from natural gas or other hydrocarbon raw materials containing impurities of sulfur compounds, carried out by chemisorption-catalytic desulfurization under increased pressure and temperature with heating of the source gas, steam conversion of hydrocarbons in a tube furnace burning fuel gas and using the heat of the exhaust flue gas in a block of heat-using equipment, including heat exchange elements located but along the flue gas zones for heating the vapor-gas mixture, steam-air mixture and for overheating water vapor with a pressure of 8.8-10.9 MPa, to a temperature of 475-500 ° C, as well as in the zones for heating the feed water and heating the fuel gas, characterized in that the heating of the source gas for chemisorption-catalytic desulfurization is carried out by the flue gas of a tubular furnace in heat exchange elements located in a block of heat-using equipment in the zone after overheating of water vapor. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев исходного газа для хемосорбционно-каталитической сероочистки осуществляют в теплообменных элементах, расположенных последовательно по ходу исходного газа, сначала в зоне вблизи выхода дымового газа, затем в зоне перед теплообменными элементами для нагрева питательной воды.2. The method according to claim 1, characterized in that the heating of the source gas for chemisorption-catalytic desulfurization is carried out in heat exchange elements arranged sequentially along the source gas, first in the area near the exit of the flue gas, then in the area in front of the heat exchange elements for heating the feed water . 3. Способ по одному из п.1 или 2, отличающийся тем, что защиту от перегрева теплообменных элементов для нагрева исходного газа сероочистки при остановках и прекращении подачи сред осуществляют сначала контролируемым сбросом газа после теплообменных элементов, затем подачей защитной газовой среды, в качестве которой может быть использован, например, продувочный азот, топливный газ и др.3. The method according to one of claim 1 or 2, characterized in that the protection against overheating of the heat exchange elements for heating the source gas desulphurization during stops and stopping the flow of media is carried out first by a controlled discharge of gas after the heat exchange elements, then by supplying a protective gas medium, in which purge nitrogen, fuel gas, etc. can be used, for example.
RU2003113102/06A 2003-05-07 2003-05-07 Method of heat regeneration at obtaining synthesis-gas for production of ammonia and methanol RU2235889C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003113102/06A RU2235889C1 (en) 2003-05-07 2003-05-07 Method of heat regeneration at obtaining synthesis-gas for production of ammonia and methanol

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003113102/06A RU2235889C1 (en) 2003-05-07 2003-05-07 Method of heat regeneration at obtaining synthesis-gas for production of ammonia and methanol

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2235889C1 true RU2235889C1 (en) 2004-09-10
RU2003113102A RU2003113102A (en) 2004-11-10

Family

ID=33433860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003113102/06A RU2235889C1 (en) 2003-05-07 2003-05-07 Method of heat regeneration at obtaining synthesis-gas for production of ammonia and methanol

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2235889C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Справочник азотчика. - М.: Химия, с.112-121, 83-85. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2394754C1 (en) Method of obtaining hydrogen from hydrocarbon material
CA3115358C (en) Method and reactor for producing one or more products
US8945488B2 (en) Gas-to-liquid technology
CA2472326A1 (en) Process for the production of hydrocarbons
RU2005120608A (en) PSEUDOISOTHERMAL METHOD FOR PRODUCING AMMONIA
JP5963848B2 (en) Non-catalytic recuperation reformer
RU2001105617A (en) METHOD FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS, APPLICABLE FOR SYNTHESIS OF GASOLINE, KEROSIN AND GAS OIL (OPTIONS)
RU2012107293A (en) METHOD OF RESTORING BASED ON REFORMING GAS WITH REDUCED NOX EMISSIONS
RU2664526C2 (en) Energy-saving unified method for generating synthesis gas from hydrocarbons
KR101472767B1 (en) Carbon monoxide gas generation apparatus and method
US3810975A (en) Start-up procedure for catalytic steam reforming of hydrocarbons
JP4256013B2 (en) Environmentally friendly hydrogen production method
RU2235889C1 (en) Method of heat regeneration at obtaining synthesis-gas for production of ammonia and methanol
JP5348938B2 (en) Carbon monoxide gas generator and method
RU2283272C2 (en) Method of production of the liquid heat carrier used as the indirect source of heat at realization of the endothermal reactions and the method of realization of the reactions of reforming of the hydrocarbons
JP2017113746A (en) Radiant non-catalytic recuperative reformer
RU2001107419A (en) A method of obtaining a flowing coolant used as an indirect source of heat during endothermic reactions
CN114599602A (en) Steam reforming process with low carbon dioxide emissions
RU2631290C1 (en) Low-temperature hydrogen plant
US9803153B2 (en) Radiant non-catalytic recuperative reformer
JPH0335241B2 (en)
RU2445262C1 (en) Method of producing ammonia
JP2020529981A (en) Urea production method and production plant using CO2 generated by oxygen combustion (oxy-combustion)
JP5285952B2 (en) Carbon monoxide gas generator and method
RU2606439C2 (en) Processing carbon dioxide-riched fraction from plant for producing hydrogen and carbon monoxide

Legal Events

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

Effective date: 20050508