RU2331575C2 - Установка очистки с низким δ р для удаления азота, метана и аргона из сингаза - Google Patents

Установка очистки с низким δ р для удаления азота, метана и аргона из сингаза Download PDF

Info

Publication number
RU2331575C2
RU2331575C2 RU2004121999/15A RU2004121999A RU2331575C2 RU 2331575 C2 RU2331575 C2 RU 2331575C2 RU 2004121999/15 A RU2004121999/15 A RU 2004121999/15A RU 2004121999 A RU2004121999 A RU 2004121999A RU 2331575 C2 RU2331575 C2 RU 2331575C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stream
flow
syngas
liquid
distillation column
Prior art date
Application number
RU2004121999/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2004121999A (ru
Inventor
Авинаш МАЛХОТРА (US)
Авинаш МАЛХОТРА
Туфайл АХМАД (US)
Туфайл АХМАД
Брэдли Ричард ВЕЛТЕР (US)
Брэдли Ричард ВЕЛТЕР
Original Assignee
Келлогг Браун Энд Рут, Инк.
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 Келлогг Браун Энд Рут, Инк. filed Critical Келлогг Браун Энд Рут, Инк.
Publication of RU2004121999A publication Critical patent/RU2004121999A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2331575C2 publication Critical patent/RU2331575C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0276—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of H2/N2 mixtures, i.e. of ammonia synthesis gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • 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
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/506—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification at low temperatures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0219—Refinery gas, cracking gas, coke oven gas, gaseous mixtures containing aliphatic unsaturated CnHm or gaseous mixtures of undefined nature
    • 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
    • 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
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • 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
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • 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
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • 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
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C01B2203/0288—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step containing two CO-shift steps
    • 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
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435—Catalytic purification
    • C01B2203/0445—Selective methanation
    • 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
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/046—Purification by cryogenic separation
    • 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
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • 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
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/068—Ammonia synthesis
    • 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
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
    • C01B2203/0844—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel the non-combustive exothermic reaction being another reforming reaction as defined in groups C01B2203/02 - C01B2203/0294
    • 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
    • C01B2203/0866—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combination of different heating methods
    • 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
    • C01B2203/0872—Methods of cooling
    • C01B2203/0883—Methods of cooling by indirect heat exchange
    • 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
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C01B2203/143—Three or more reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • 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
    • C01B2203/146—At least two purification steps in series
    • C01B2203/147—Three or more purification steps in series
    • 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
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/82—Several process steps of C01B2203/02 - C01B2203/08 integrated into a single apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/80—Processes or apparatus using separation by rectification using integrated mass and heat exchange, i.e. non-adiabatic rectification in a reflux exchanger or dephlegmator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/20—H2/N2 mixture, i.e. synthesis gas for or purge gas from ammonia synthesis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/30—Dynamic liquid or hydraulic expansion with extraction of work, e.g. single phase or two-phase turbine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/80—Retrofitting, revamping or debottlenecking of existing plant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу и устройству для получения синтез-газа для производства аммиака. Способ очистки сингаза включает: введение потока исходного сингаза в зону питания дистилляционной колонны, расширение потока жидких остатков из дистилляционной колонны с помощью расширителя жидкости с извлечением работы для образования потока охлажденной сбросовой жидкости, ректификацию пара из зоны питания для образования верхнего потока пара со сниженным содержанием азота и инертных газов, охлаждение верхнего потока пара в непрямом теплообмене с потоком охлажденной сбросовой жидкости для образования частично конденсированного верхнего потока и потока частично нагретой сбросовой жидкости, разделение частично конденсированного верхнего потока на поток конденсата и поток очищенного пара сингаза со сниженным содержанием азота и инертных газов и орошение дистилляционной колонны потоком конденсата. По первому варианту способ производства аммиака включает реформинг углеводорода для образования сингаза, охлаждение потока исходного сингаза, расширение охлажденного потока исходного сингаза, введение расширенного потока исходного сингаза в зону питания в дистилляционной колонне, расширение потока жидких остатков из дистилляционной колонны с помощью расширителя жидкости для образования потока охлажденной сбросовой жидкости, ректификацию пара из зоны питания в дистилляционной колонне для образования верхнего потока пара со сниженным содержанием азота и инертных газов, охлаждение верхнего потока пара в непрямом теплообмене с потоком охлажденной сбросовой жидкости для образования частично конденсированного верхнего потока и потока частично нагретой сбросовой жидкости, разделение частично конденсированного верхнего потока на поток конденсата и поток очищенного пара сингаза со сниженным содержанием азота и инертных газов, орошение дистилляционной колонны потоком конденсата, нагревание потока очищенного пара сингаза в теплообменнике с поперечным потоком, нагревание потока частично нагретой сбросовой жидкости в теплообменнике с поперечным потоком, подачу потока очищенного пара сингаза из теплообменника с поперечным потоком в контур синтеза аммиака. По второму варианту способ производства аммиака включает реформинг углеводорода с избытком воздуха для образования потока исходного сингаза, удаление азота и инертных газов из потока исходного сингаза дистилляцией, при этом обеспечивают охлаждение при помощи расширения жидкости посредством расширителя-генератора, а верхний поток частично конденсируют сбросовым потоком, охлажденным посредством расширения жидких остатков из дистилляционной колонны, и подачу сингаза со сниженным содержанием азота и инертных газов с дистилляции в контур синтеза аммиака, при котором жидкие остатки расширяют с помощью расширителя жидкости с извлечением работы. Изобретение позволяет улучшить производственные и экономические характеристики. 5 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к способу и устройству для получения синтез-газа для производства аммиака. Изобретение снижает потери давления в установке очистки с азотной продувкой.
Предпосылки создания изобретения
Способы производства аммиака из углеводорода и воздуха через водород/азотный синтез-газ (сингаз) хорошо известны. Побочные компоненты сингаза обычно включают инертные газы из воздуха и/или углеводородного топлива, такие как аргон и метан. Когда при получении сингаза используют избыток воздуха, также присутствует азот в стехиометрическом избытке, который должен быть удален из исходного полученного потока сингаза или продувочного из контура синтеза аммиака с поддержанием желаемого состава питания реактора синтеза аммиака.
В патенте США 3442613 (Grotz) описан способ получения сингаза с использованием избытка воздуха и криогенной очистки сингаза, который основан на падении давления сингаза выше по потоку очистки для охлаждения. Падение давления по существу обеспечивается в компрессоре, который доводит сингаз до давления контура синтеза аммиака. Способ также снижает скорость потока рециклируемого газа или газа продувки из контура реактора аммиака благодаря удалению выше по потоку из полученного сингаза инертных газов, таких как аргон и метан, в очистке сингаза.
В патенте США 4568530 (Mandelik et al.) описан способ синтеза аммиака, использующий катализатор высокой активности в реакторе синтеза аммиака. Продувочные газы устраняются посредством способа водородного обогащения, работающего на боковом потоке сингаза, рециклируемого компрессором контура синтеза. Общий рециклируемый поток примерно в три раза превышает объемную скорость потока полученного сингаза.
В патенте США 4681745 (Pinto) описано использование разделения воздуха с обеспечением кислородобогащенного воздуха, так что реформинг производит синтез-газ с более высоким углеводородным клином, чем в других системах получения аммиака. Более высокая концентрация нереакционного газа в синтезе аммиака регулируется продувкой из потока остаточного сингаза после извлечения аммиачного продукта. Это обеспечивает разгрузку реакторов первоначального газового реформинга за счет включения разделения воздуха, но очевидно обеспечивает переработку меньшего продувочного потока после синтеза аммиака.
В патенте США 5180570 (Lee et al.) описана интегрированная система переработки для синтеза метанола и аммиака. Секция синтеза аммиака использует азотную промывку посредством криогенного фракционирования для очистки аммиачного сингаза с охлаждением, подаваемым снаружи, и без извлечения энергии расширения в способе.
В работе Gosnell et al., "New Kellog Brown & Root Ammonia Process", July 1999, представленной на симпозиуме AIChE Safety Symposium, September 1999, описан способ синтеза аммиака, использующий криогенную очистку сингаза, объединенную с оптимизированной установкой первоначальной переработки для генерирования сингаза и аммиачным катализатором высокой активности в синтезе.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение относится к способу очистки сингаза, например, такому, как имеет место в способах производства аммиака. Способ использует криогенную дистилляцию для очистки сингаза и получает охлаждение для дистилляции от расширения сбросовой жидкости с использованием расширителя жидкости с регенерированием механической работы от сбросовой жидкости. Этот способ обеспечивает снижение потери давления в потоке сингаза и, соответственно, снижение стоимости сжатия и энергии по сравнению с аналогичными известными аммиачными способами, использующими удаление азота и инертных газов.
Способ согласно изобретению особенно применим в массовых установках, а также, предпочтительно, применим для модернизации существующих систем синтеза газа для улучшения производственных характеристик и экономики. При модификации, например, низкое падение давления согласно изобретению может обеспечить модификацию способа для реформинга с избытком воздуха и удалением азота из полученного сингаза без дорогостоящей модификации или замены контура синтеза и/или компрессоров полученного газа.
В одном варианте настоящее изобретение относится к способу очистки сингаза, включающему: (а) введение потока исходного сингаза, содержащего избыток азота, в зону питания дистилляционной колонны; (b) расширение потока жидких остатков из дистилляционной колонны через расширитель жидкости с выходной работой для образования потока охлажденной сбросовой жидкости; (с) ректифицирование пара из зоны питания в дистилляционной колонне для образования верхнего потока пара со сниженным содержанием азота и инертных газов; (d) охлаждение верхнего потока пара в непрямом теплообмене с потоком охлажденной сбросовой жидкости для образования частично конденсированного верхнего потока и потока относительно теплой сбросовой жидкости; (е) разделение частично конденсированного верхнего потока на поток конденсата и поток очищенного пара сингаза со сниженным содержанием азота и инертных газов; и (f) орошение дистилляционной колонны потоком конденсата. Способ также включает охлаждение потока исходного сингаза посредством расширения с помощью вентиля Джоуль-Томпсона (J-T) перед введением в зону питания. Кроме того, способ может включать охлаждение потока исходного сингаза в поперечном теплообмене с потоком теплой сбросовой жидкости и потоком очищенного пара сингаза. В этом варианте регулирование потока в расширении потока жидких остатков регулирует уровень жидкости в дистилляционной колонне.
Способ может дополнительно включать получение исходного синтез-газа посредством реформинга углеводорода, в котором реформинг включает автотермический или вторичный реформинг с избытком воздуха. И посредством этого способа поток очищенного пара сингаза может быть подан в контур синтеза аммиака для производства аммиака.
В другом варианте настоящее изобретение относится к способу производства аммиака, включающему: (а) реформинг углеводорода с образованием сингаза, при этом реформинг включает автотермический или вторичный реформинг с избытком воздуха для образования потока исходного сингаза, содержащего избыток азота для синтеза аммиака; (b) охлаждение потока исходного сингаза в теплообменнике с поперечным потоком; (с) расширение охлажденного потока исходного сингаза из теплообменника с поперечным потоком; (d) введение расширенного потока исходного сингаза в зону питания дистилляционной колонны; (е) расширение потока жидких остатков из дистилляционной колонны через расширитель жидкости для образования потока охлажденной сбросовой жидкости; (f) ректифицирование пара из зоны питания в дистилляционной колонне для образования верхнего потока пара со сниженным содержанием азота и инертных газов; (g) охлаждение верхнего потока пара в непрямом теплообмене с потоком охлажденной сбросовой жидкости для образования частично конденсированного верхнего потока и потока частично нагретой сбросовой жидкости; (h) разделение частично конденсированного верхнего потока на поток конденсата и поток очищенного пара сингаза со сниженным содержанием азота и инертных газов; (i) орошение дистилляционной колонны потоком конденсата; (j) нагревание потока очищенного пара сингаза в теплообменнике с поперечным потоком; (k) нагревание потока частично нагретой сбросовой жидкости в теплообменнике с поперечным потоком; (l) подачу потока очищенного пара сингаза из теплообменника с поперечным потоком в контур синтеза аммиака.
В другом варианте настоящее изобретение может относиться еще к одному способу производства аммиака, включающему: реформинг углеводорода с избытком воздуха для образования потока исходного сингаза, удаление азота и инертных газов из потока исходного сингаза посредством дистилляции, при этом обеспечивают охлаждение при помощи расширения жидкости посредством расширителя-генератора, а верхний поток частично конденсируют сбросовым потоком, охлажденным посредством расширения жидких остатков из дистилляционной колонны, и подачу сингаза со сниженным содержанием азота и инертных газов из дистилляции в контур синтеза аммиака. В данном варианте способ производства аммиака включают: (а) необязательное расширение потока исходного сингаза с помощью вентиля Джоуля-Томпсона вверх по потоку дистилляционной колонны; и (b) расширение жидких остатков с помощью расширителя жидкости для получения выходной работы.
В другом варианте настоящее изобретение относится к очистному устройству для очистки потока исходного сингаза, содержащего избыток азота, содержащему: средство введения потока исходного сингаза в зону питания дистилляционной колонны; средство расширения потока жидких остатков из дистилляционной колонны для образования потока охлажденной сбросовой жидкости; средство ректифицирования пара из зоны питания в дистилляционной колонне для образования верхнего потока пара с сниженным содержанием азота и инертных газов; средство охлаждения верхнего потока пара в непрямом теплообмене с потоком охлажденной сбросовой жидкости для образования частично конденсированного верхнего потока и потока относительно теплой сбросовой жидкости; средство разделения частично конденсированного верхнего потока на поток конденсата и поток очищенного пара сингаза с сниженным содержанием азота и инертных газов; и средство орошения дистилляционной колонны потоком конденсата.
В другом варианте настоящее изобретение относится к установке для получения аммиака, содержащей: (а) средство реформинга углеводорода для образования сингаза, при этом средство реформинга включает автотермический или вторичный реформер и средство подачи избытка воздуха в автотермический или вторичный реформер для образования потока исходного сингаза, содержащего избыток азота, для синтеза аммиака; (b) средство теплообмена с поперечным потоком для охлаждения потока исходного сингаза; (с) средство расширения охлажденного потока исходного сингаза из теплообменника с поперечным потоком; (d) средство введения потока расширенного исходного сингаза в зону питания в дистилляционной колонне; (е) средство расширения потока жидких остатков из дистилляционной колонны с помощью расширителя жидкости для образования потока охлажденной сбросовой жидкости; (f) средство ректифицирования пара из зоны питания в дистилляционной колонне для образования верхнего потока пара со сниженным содержанием азота и инертных газов; (g) средство охлаждения верхнего потока пара в непрямом теплообмене с потоком охлажденной сбросовой жидкости для образования частично конденсированного верхнего потока и потока частично нагретой сбросовой жидкости; (h) средство разделения частично конденсированного верхнего потока на поток конденсата и поток очищенного пара сингаза со сниженным содержанием азота и инертных газов; (i) средство орошения дистилляционной колонны потоком конденсата; (j) средство нагревания потока очищенного пара сингаза в теплообменнике с поперечным потоком; (k) средство нагревания потока частично нагретой сбросовой жидкости в теплообменнике с поперечным потоком; и (l) средство подачи потока очищенного пара сингаза из теплообменника с поперечным потоком в контур синтеза аммиака.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображена технологическая схема известного способа очистки сингаза, использующего подачу сингаза вверх по потоку для приведения в действие расширителя и извлечения энергии сингаза в качестве работы для достижения автоохлаждения.
На фиг.2 изображена технологическая схема варианта настоящего изобретения, использующего расширения потока азотобогащенных жидких остатков для генерирования автоохлаждения в способе.
На фиг.3 изображена технологическая схема, показывающая альтернативный вариант настоящего изобретения, в котором подача сингаза или сжиженного отходящего газа может быть расширена с помощью расширителя жидкости для охлаждения.
На фиг.4 изображена принципиальная схема варианта изобретения, показывающая удаление азота с низким падением давления, интегрированное в способе синтеза аммиака со вторичным реформингом с избытком воздуха и теплообменным реформингом.
На фиг.5 изображена принципиальная схема альтернативного варианта, показывающая удаление азота с низким падением давления, интегрированное в способе синтеза аммиака с традиционным первичным реформингом с водяным паром и вторичным реформингом с избытком воздуха.
Подробное описание изобретения
На фиг.1-3 подобные потоки и элементы имеют одинаковые ссылочные позиции, а на фиг.1 представлена очистка сингаза, известная из уровня техники, РА. Поток подаваемого сингаза 10 приводит в действие расширитель 12, извлекающий энергию сингаза как работу 14 для достижения автоохлаждения. Подаваемый поток 10 охлаждается в теплообменниках с поперечным потоком 16, 18 при непрямом теплообмене с потоками холодных продуктов из дистилляционной колонны 20. Между теплообменниками с поперечным потоком 16, 18 исходный сингаз 10 расширяется в турборасширителе 12 с охлаждением исходного сингаза 10 и извлечением работы 14. Расширитель 12 может быть обойден или дополнен при помощи использования вентиля Джоуля-Томсона (J-T) 22, например, в процессе запуска. Частично сжиженный исходный сингаз 13 из теплообменника с поперечным потоком 18 поступает в дистилляционную колонну 20 для дополнительного охлаждения, частичной конденсации и ректифицирования с получением потока очищенного сингаза 24 с сниженным содержанием азота и инертных газов и сбросового потока водородобедненного газа 26. Поток очищенного сингаза 24 и сбросовый газовый поток 26 проходят через теплообменники с поперечным потоком 16, 18 для охлаждения потока питания исходного сингаза 10, как указано ранее.
Сбросовый газовый поток 26 выгружается из дистилляционной колонны 20 как поток остатков 28, испаряется через клапан 30 регулирования уровня и используется в качестве хладагента в теплообменнике 32, выполненном как целое с дистилляционной колонной 20. Теплообменник 32 охлаждает и частично конденсирует верхний поток пара из колонны 20 для получения жидкого сингаза для орошения колонны 20. Полученный поток сингаза 24 сжимают для конверсии в реакторах аммиачного синтеза (не показано), которые работают при более высоких давлениях. Таким образом, падение давления, которое претерпевает исходный сингаз 10 в очистке РА, должно быть компенсировано ниже по потоку расходованием дополнительной энергии для сжатия.
На фиг.2 представлен вариант очистки сингаза 34 согласно настоящему изобретению, использующий механическое расширение потока жидких остатков 28 с генерированием основной части самоохлаждения в способе очистки 34. Вместо теплообменников с поперечным потоком 16, 18 на фиг.1 используют единственный теплообменник 36 с поперечным потоком, хотя теплообменник 36 с поперечным потоком может включать множество физических стадий. Поток исходного сингаза 10 пропускают через вентильную станцию 38 выше по потоку дистилляционной колонны 20. Вентильная станция 38 может включать линейный вентиль для потока в процессе нормальной работы и вторичный J-T-вентиль для регулирования и/или запуска для автоохлаждения. Поток исходного сингаза 10 затем поступает в зону впуска 40 колонны 20, предпочтительно, как смесь пара и жидкости сингаза. В зоне впуска 40 жидкость сингаза отделяется и собирается в зоне удерживания жидкости 42. Жидкость выходит из колонны 20 как поток остатков 28 через нижний выпуск 44. Поток 28 остатков колонны 20 расширяется с помощью расширителя жидкости 46 с автоохлаждением остатков 28 и извлечением работы 48, которая может быть использована для приведения в действие насоса, компрессора, электрогенератора или подобного. Как использовано здесь, "расширитель жидкости" является устройством, выдающим работу, которое принимает подачу жидкости и производит выходящий жидкий или парообразный продукт, предпочтительно, смешанный парожидкий выходящий продукт. Когда выходящим продуктом является жидкость, расширителем жидкости 46 может быть гидравлическая турбина.
Байпасный J-T-вентиль 50 вводят для газового или двухфазного потока, например, при запуске. При работе расширение потока остатков 28 является, предпочтительно, основным источником автоохлаждения в способе очистки сингаза 34 настоящего изобретения, тогда как расширение посредством байпасного J-T-вентиля на вентильной станции 38 является относительно малым источником. Однако байпасный J-T-вентиль может быть значительным источником охлаждения при запуске.
Из расширителя 46 жидкости поток 28 охлажденной сбросовой жидкости поступает на впуск хладагента 52 зоны непрямого теплообмена 32, выполненной за одно целое с колонной 20. Скорость потока в расширителе жидкости 46 регулирует уровень жидкости в зоне удерживания 42, а также частично регулирует условия в колонне 20 на основе обратной связи от анализатора сингаза 56. Условия в колонне 20 определяют состав потока очищенного сингаза 24, т.е. большее охлаждение снижает содержание азота, а меньшее охлаждение увеличивает его. Поток 28 охлажденной сбросовой жидкости проходит через зону теплообмена 32, выходя из колонны 20 через выпуск хладагента 56. В процессе прохождения через зону теплообмена 32 поток 28 остатков охлаждается и частично конденсирует верхний пар из колонны 20.
Из зоны впуска 40 пар сингаза проходит вверх через зону контакта 58 в контакте с жидкостью, текущей вниз через зону контакта 58, с абсорбированием азота и обогащением водородосодержания пара. На верхнем конце зоны 58 контакта пар поступает в паровой стакан 60 и идет в зону 62 впуска пара на верхнем конце зоны теплообмена 32. Пар проходит участок труб через зону 32 теплообмена с частичной конденсацией потоком сбросовой жидкости, дополнительно обогащая пар низкокипящими компонентами. Пар и конденсат выходят из зоны 32 теплообмена и разделяются в зоне ударной сепарации 64. Пар выходит из колонны 20 в виде потока очищенного сингаза 24, выходя через выпуск сингаза 66. Конденсат собирают в герметичном отстойнике 68 жидкости ниже зоны 64 ударной сепарации и в сообщении с зоной 58 контакта. Конденсат перетекает из герметичного отстойника 68 в поток ниже через зону 58 контакта в зону 42 удерживания жидкости, как указано ранее.
На фиг.3 представлен другой вариант способа очистки сингаза 70, в котором РА-способ на фиг.1 может быть модифицирован или модернизирован согласно настоящему изобретению. Расширитель 46 жидких остатков добавляют к автоохлаждению потока 28 остатков при извлечении работы, например, в виде энергии 48. Также устанавливают байпасный J-T-вентиль 50, как на фиг.2. Полученный модифицированный способ очистки 70 сравним с вариантом изобретения на фиг.2, но может также работать в первоначальной конфигурации, если желательно. Для работы с низким падением давления первоначальный турборасширитель сингаза 12 обводится и вентиль 22 устанавливается полностью открытым, или, необязательно, обводится (не показано).
В предпочтительном варианте настоящего изобретения расширение потока жидких побочных продуктов продуваемых газов, т.е. потока 28 остатков колонны, генерирует основную часть самоохлаждения, необходимого для способа очистки. Это устраняет основную часть потери давления, имеющей место в известной конструкции на фиг.1. В известном РА-способе падение давления около 3,1 бар обычно имеет место от введения потока 10 питания сингаза с выходом потока 24 очищенного сингаза. Это имеет место благодаря расширителю 12, который снижает давление исходного сингаза примерно на 1,8-2,0 бар. В варианте настоящего изобретения, показанном на фиг.2, падение давления от введения потока 10 питания сингаза с выходом потока 24 очищенного сингаза может быть ограничено в интервале 0,75-1,3 бар при получении основной части требуемого эффекта самоохлаждения от расширения потока 18 остатков колонны вместо эффекта от потока 10 питания исходного сингаза.
Что касается фиг.4, вариант способа получения аммиака может включать каталитический реформинг питания, включающего углеводород 100 и пар 102, в реакторе/теплообменнике 104 типа, известного под торговой маркой KRES. Дополнительный реформинг питания, включающего углеводород 100 и пар 102, с избытком воздуха 106 в качестве окислителя может быть осуществлен в установке вторичного реформинга 108. Способ может также включать конверсию с высоким и/или низким изменением температуры и удаление диоксида углерода 110, конверсию в метан и сушку 112, очистку сингаза 114, как описано в ссылке на фиг.2 или фиг.3, сжатие 116 и синтез аммиака 118. Поток продувки 120 рециклируется от синтеза аммиака 118 к очистке сингаза 114 выше по потоку, например к конверсии в метан и сушке 112. Рециклируемый поток 120 может быть относительно меньше по скорости массового потока, чем поток 10 исходного сингаза (смотри фиг.2), например, в интервале от примерно 5 мас.% до 25 мас.% потока 10 исходного сингаза, и, предпочтительно, в интервале от 10 до 20 мас.% исходного потока 10. Сбросовый газовый поток 26 может быть отведен в виде топливного газа.
Что касается фиг.5, другой вариант способа получения аммиака может включать каталитический реформинг питания, включающего углеводород 100 и пар 102, в традиционном первичном реформере 122 с последующим дополнительным реформингом с избытком воздуха 106 в традиционном вторичном реформере 124. Изменение конверсии и удаление диоксида углерода 110, конверсия в метан и сушка 112, очистка сингаза 114, сжатие 116, синтез аммиака 118 и рециклирование потока продувки 120 являются такими, как описано в отношении фиг.4. Сбросовый газовый поток 26 может быть сожжен в качестве топлива в первичном реформере 122 и/или отведен для топливного газа, как на фиг.4.
Способ очистки на фиг.2 может быть использован в новой установке для улучшения энергопотребления и экономии капитальных затрат или может быть использован для модернизации существующего способа очистки, подобного способу на фиг.1, со снижением эксплуатационных затрат и/или увеличением производительности. Способ на фиг.2 также может быть использован для модернизации существующей установки, которая не использует очистку и/или избыток воздуха. Модернизация реформинга с избытком воздуха может увеличить производительность существующей установки и увеличить срок службы труб и/или других элементов в существующей установке (установках) реформинга при смещении части мощности реформинга к вторичному реформеру и снижении рабочей температуры первичного реформера. Удаления азота также обеспечивает более гибкую работу реформинга (например, более высокий клин метана) и меньшую продувку или рециклирование из контура синтеза аммиака благодаря снижению содержания инертных газов с удалением азота. Модернизации азотной очистки/избытка воздуха с использованием способа очистки с низким ΔР могут улучшить модернизацию при снижении или исключении степени модификаций компрессора для получения сингаза, что может сделать модернизацию экономически осуществимой для большого числа существующих установок аммиака.
Пример
Способ очистки варианта настоящего изобретения на фиг.2 сравнивают с известным способом очистки на фиг.1. Как способ на фиг.1, так и способ на фиг.2 обеспечивают переработку потока 10 исходного сингаза для получения потока 24 очищенного сингаза и сбросового газового потока 26, и составы входящего и выходящего потоков являются одинаковыми в обоих случаях, как показано в таблице 1 ниже.
Таблица 1
Показатели очистки сингаза
  Состав потока, мол.%
Компонент газа Исходный сингаз (10) Очищенный сингаз(24) Сбросовый газ(26)
Водород 65,8 74,7 6,6
Азот 31,4 24,9 74,2
Метан 2,2 0,006 16,7
Аргон 0,6 0,4 2,5
Всего 100,0 100,0 100,0
Работу способа с низким ΔP моделируют для установки производительностью 2200 тн/день аммиака при сравнении рабочих температур, давлений и скоростей потоков с этими же параметрами известного способа на фиг.1 в качестве базы. Результаты показаны в таблице 2 ниже.
Таблица 2
Рабочие условия очистки
База: 2200 тн/день аммиака
Поток способа, расположение Базовый случай (Фиг.1) Пример (Фиг.2)
Исходный сингаз (10), впуск в теплообменник с поперечным потоком (20)    
Температура, °C 4,0 4,0
Давление, кПа 3,479,0 3,479,0
Поток массы, кг/ч 142,124 142,124
Исходный сингаз (10), впуск в колонну (20)    
Температура, °C -172,6 -172,0
Давление, кПа 3,240,0 3,454,0
Поток массы, кг/ч 142,124 142,124
Исходный сингаз (10), впуск из колонны (20)    
Температура, °C -178,6 -178,2
Давление, кПа 3,215,0 3,429,0
Поток массы, кг/ч 99,607 99,529
Сингаз (24), выпуск из теплообменника с поперечным потоком (16, 20)    
Температура, °C 1,3 2,1
Давление, кПа 3,165,0 3,404,0
Поток массы, кг/ч 99,607 99,529
Жидкие остатки (28), выпуск из колонны (20)    
Температура, °C -172,8 -172,2
Давление, кПа 3,240,0 3,454,0
Поток массы, кг/ч 42,517 42,596
Сбросовая жидкость (26), впуск в теплообменник (32)    
Температура, °C -186,0 -187,6
Давление, кПа 319,0 302,1
Поток массы, кг/ч 42,517 42,596
Сбросовая жидкость (26), выпуск из теплообменника с поперечным потоком (16, 36)    
Температура, °C 1,3 2,1
Давление, кПа 256,4 253,3
Поток массы, кг/ч 42,517 42,596
Данные в таблице 2 показывают, что скорости потоков и температуры являются одинаковыми, но падение давления сингаза между впуском и выпуском согласно способу очистки является значительно ниже в примере на фиг.2 по сравнению с базовым случаем на фиг.1. Это обычно требует меньшего сжатия полученного газа в системе давления синтеза аммиака. Также определяют требования в отношении энергии для сжатия полученного сингаза, расхода энергии расширения жидкости и энергии чистого сжатия и расширения для базового случая на фиг.1 и примера на фиг.2. Результаты показаны в таблице 3 ниже.
Таблица 3
Энергетический баланс
База: 2200 тн/день аммиака
Сжатие/Расширение Базовый случай (Фиг.1) Пример (Фиг.2)
Сжатие полученного сингаза, кВт 8,310,66 7,453,49
Расширение исходного сингаза, кВт -203,39 -
Расширение сбросовой жидкости, кВт - -120,40
Энергия чистого сжатия/расширения, кВт 8,107,27 7,333,09
Как видно из данных, представленных выше, способ очистки на фиг.2 отличается более низким падением давления сингаза, чем известный способ на фиг.1. Хотя меньшая энергия извлекается от расширения сбросовой жидкости в примере на фиг.2, чем при расширении питания сингаза в базовом случае на фиг.1, снижение энергии сжатия получения является более значительным. Таким образом, не только снижается падение давления сингаза, но и общие энергетические требования являются ниже, что дает потенциально экономию как капитальных, так и эксплуатационных затрат в новой установке аммиака. При модернизации существующей установки аммиака без очистки сниженное падение давления примера на фиг.2 может дать увеличенную производительность и/или менее значительную модификацию компрессора получаемого сингаза или отсутствие модификации.
Настоящее изобретение описано выше со ссылкой на неограничивающие примеры, предусмотренные только для иллюстративных целей. Различные модификации и изменения станут очевидными для специалистов в данной области техники при их рассмотрении. Подразумевается, что все такие изменения и модификации находятся в объеме и соответствуют сущности прилагаемой формулы изобретения и должны быть поэтому охвачены.

Claims (19)

1. Способ очистки сингаза, включающий введение потока исходного сингаза, содержащего избыток азота, в зону питания в дистилляционной колонне, расширение потока жидких остатков из дистилляционной колонны с помощью расширителя жидкости с извлечением работы для образования потока охлажденной сбросовой жидкости, ректифицирование пара из зоны питания в дистилляционной колонне для образования верхнего потока пара со сниженным содержанием азота и инертных газов, охлаждение верхнего потока пара в непрямом теплообмене с потоком охлажденной сбросовой жидкости для образования частично конденсированного верхнего потока и потока частично нагретой сбросовой жидкости, разделение частично конденсированного верхнего потока на поток конденсата и поток очищенного пара сингаза со сниженным содержанием азота и инертных газов, и орошение дистилляционной колонны потоком конденсата.
2. Способ по п.1, дополнительно содержащий охлаждение и расширение потока исходного сингаза с помощью вентиля Джоуля-Томпсона перед введением в зону питания.
3. Способ по п.2, при котором охлаждение потока исходного сингаза включает поперечный теплообмен с потоком теплой сбросовой жидкости и с потоком очищенного пара сингаза.
4. Способ по п.1, при котором уровень жидкости в дистилляционной колонне регулируют посредством регулирования потока к расширению потока жидких остатков.
5. Способ по п.1, при котором сбросовая жидкость из расширителя жидкости содержит смешанные пар и жидкость.
6. Способ по п.5, при котором теплая сбросовая жидкость от охлаждения верхнего пара состоит из паровой фазы.
7. Способ по п.1, при котором расширитель жидкости содержит гидравлическую турбину.
8. Способ по п.1, дополнительно включающий получение исходного синтез-газа реформингом углеводорода, в котором реформинг включает автотермический или вторичный реформинг с избытком воздуха.
9. Способ по п.1, дополнительно содержащий подачу потока очищенного пара сингаза в контур синтеза аммиака для образования аммиака.
10. Способ производства аммиака, включающий реформинг углеводорода для образования сингаза, причем реформинг включает автотермический или вторичный реформинг с избытком воздуха для образования потока исходного сингаза, содержащего избыток азота, для синтеза аммиака, охлаждение потока исходного сингаза в теплообменнике с поперечным потоком, расширение охлажденного потока исходного сингаза из теплообменника с поперечным потоком; введение расширенного потока исходного сингаза в зону питания в дистилляционной колонне, расширение потока жидких остатков из дистилляционной колонны с помощью расширителя жидкости для образования потока охлажденной сбросовой жидкости, ректифицирование пара из зоны питания в дистилляционной колонне для образования верхнего потока пара со сниженным содержанием азота и инертных газов, охлаждение верхнего потока пара в непрямом теплообмене с потоком охлажденной сбросовой жидкости для образования частично конденсированного верхнего потока и потока частично нагретой сбросовой жидкости, разделение частично конденсированного верхнего потока на поток конденсата и поток очищенного пара сингаза со сниженным содержанием азота и инертных газов, орошение дистилляционной колонны потоком конденсата, нагревание потока очищенного пара сингаза в теплообменнике с поперечным потоком, нагревание потока частично нагретой сбросовой жидкости в теплообменнике с поперечным потоком, подачу потока очищенного пара сингаза из теплообменника с поперечным потоком в контур синтеза аммиака.
11. Способ по п.10, при котором сбросовая жидкость из расширителя жидкости содержит смешанные пар и жидкость.
12. Способ по п.11, при котором теплая сбросовая жидкость от охлаждения верхнего пара состоит из паровой фазы.
13. Способ по п.10, при котором расширитель жидкости содержит гидравлическую турбину.
14. Способ производства аммиака, включающий реформинг углеводорода с избытком воздуха для образования потока исходного сингаза, удаление азота и инертных газов из потока исходного сингаза дистилляцией, при этом обеспечивают охлаждение при помощи расширения жидкости посредством расширителя-генератора, а верхний поток частично конденсируют сбросовым потоком, охлажденным посредством расширения жидких остатков из дистилляционной колонны, и подачу сингаза со сниженным содержанием азота и инертных газов с дистилляции в контур синтеза аммиака, при котором жидкие остатки расширяют с помощью расширителя жидкости с извлечением работы.
15. Способ по п.14, при котором сбросовая жидкость из расширителя жидкости содержит смешанные пар и жидкость.
16. Способ по п.14, при котором расширитель жидкости содержит гидравлическую турбину.
17. Способ по п.14, дополнительно включающий расширение исходного сингаза с помощью вентиля Джоуля-Томпсона вверх по потоку дистилляционной колонны.
18. Устройство для очистки потока исходного сингаза, содержащего избыток азота, которое содержит средство введения потока исходного сингаза в зону питания в дистилляционной колонне, средство расширения потока жидких остатков из дистилляционной колонны с помощью расширителя жидкости для образования потока охлажденной сбросовой жидкости, устройство ректифицирования пара из зоны питания в дистилляционной колонне для образования верхнего потока пара со сниженным содержанием азота и инертных газов, средство охлаждения верхнего потока пара в непрямом теплообмене с потоком охлажденной сбросовой жидкости для образования частично конденсированного верхнего потока и потока относительно теплой сбросовой жидкости, средство разделения частично конденсированного верхнего потока на поток конденсата и поток очищенного пара сингаза со сниженным содержанием азота и инертных газов, и средство орошения дистилляционной колонны потоком конденсата.
19. Установка для получения аммиака, содержащая средство реформинга углеводорода для образования сингаза, причем средство реформинга включает автотермический или вторичный реформер и устройство подачи избытка воздуха в автотермический или вторичный реформер для образования потока исходного сингаза, содержащего избыток азота, для синтеза аммиака, средство теплообмена с поперечным потоком для охлаждения потока исходного сингаза, средство расширения охлажденного потока исходного сингаза из теплообменника с поперечным потоком, средство введения расширенного потока исходного сингаза в зону питания в дистилляционной колонне, средство расширения потока жидких остатков из дистилляционной колонны с помощью расширителя жидкости для образования потока охлажденной сбросовой жидкости, средство ректифицирования пара из зоны питания в дистилляционной колонне с образованием верхнего потока пара со сниженным содержанием азота и инертных газов, средство охлаждения верхнего потока пара в непрямом теплообмене с потоком охлажденной сбросовой жидкости для образования частично конденсированного верхнего потока и потока частично нагретой сбросовой жидкости, средство разделения частично конденсированного верхнего потока на поток конденсата и поток очищенного пара сингаза со сниженным содержанием азота и инертных газов, средство орошения дистилляционной колонны потоком конденсата, средство нагревания потока очищенного пара сингаза в теплообменнике с поперечным потоком, средство нагревания потока частично нагретой сбросовой жидкости в теплообменнике с поперечным потоком, средство подачи потока очищенного пара сингаза из теплообменника с поперечным потоком в контур синтеза аммиака.
RU2004121999/15A 2003-07-17 2004-07-16 Установка очистки с низким δ р для удаления азота, метана и аргона из сингаза RU2331575C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/604,404 US7090816B2 (en) 2003-07-17 2003-07-17 Low-delta P purifier for nitrogen, methane, and argon removal from syngas
US10/604,404 2003-07-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004121999A RU2004121999A (ru) 2006-01-20
RU2331575C2 true RU2331575C2 (ru) 2008-08-20

Family

ID=33539949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004121999/15A RU2331575C2 (ru) 2003-07-17 2004-07-16 Установка очистки с низким δ р для удаления азота, метана и аргона из сингаза

Country Status (7)

Country Link
US (2) US7090816B2 (ru)
EP (1) EP1503160B1 (ru)
CN (1) CN100519406C (ru)
CA (1) CA2473045C (ru)
DE (1) DE602004016796D1 (ru)
MX (1) MXPA04006957A (ru)
RU (1) RU2331575C2 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012011838A1 (ru) * 2010-07-21 2012-01-26 Общество С Ограниченной Ответственностью "Проектный Офис" Способ и устройства для получения азотоводородной смеси и аммиака
RU2558579C2 (ru) * 2009-09-02 2015-08-10 Касале Са Производство кондиционного синтез-газа для синтеза аммиака с криогенной очисткой
RU2567282C2 (ru) * 2009-09-03 2015-11-10 Касале Са Рекуперация тепла в химическом процессе и установке, в частности, синтеза аммиака
RU2573877C2 (ru) * 2011-02-01 2016-01-27 КЕЛЛОГГ БРАУН ЭНД РУТ ЭлЭлСи Устройство и способ для производства сингаза и продуктов из него
RU2721837C2 (ru) * 2015-05-14 2020-05-22 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ получения сингаза и устройство для охлаждения сингаза

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040219088A1 (en) * 2003-04-29 2004-11-04 Harvey Wen Mini ammonia plant
US8083793B2 (en) 2005-02-28 2011-12-27 Medtronic, Inc. Two piece heart valves including multiple lobe valves and methods for implanting them
US7816602B2 (en) 2006-02-13 2010-10-19 Adc Telecommunications, Inc. Fiber distribution hub with outside accessible grounding terminals
US7720343B2 (en) * 2006-02-13 2010-05-18 Adc Telecommunications, Inc. Fiber distribution hub with swing frame and modular termination panels
US7481074B2 (en) * 2006-03-01 2009-01-27 Air Products And Chemicals, Inc. Self-contained distillation purifier/superheater for liquid-fill product container and delivery systems
US20080016768A1 (en) * 2006-07-18 2008-01-24 Togna Keith A Chemically-modified mixed fuels, methods of production and used thereof
CN101662999B (zh) * 2006-09-28 2016-01-20 心叶科技公司 用于经皮输送假体的输送工具
DE102006055973A1 (de) * 2006-11-24 2008-05-29 Borsig Gmbh Wärmetauscher zur Kühlung von Spaltgas
US20100199717A1 (en) * 2007-07-29 2010-08-12 Baruchi Barry Baruch Kimchi Method and system for the separation of a mixture containing carbon dioxide, hydrocarbon and hydrogen
EP2022754A1 (en) * 2007-08-08 2009-02-11 Ammonia Casale S.A. Process for producing ammonia synthesis gas
US8229265B2 (en) 2007-11-21 2012-07-24 Adc Telecommunications, Inc. Fiber distribution hub with multiple configurations
EP2135841A1 (en) * 2008-06-20 2009-12-23 Ammonia Casale S.A. Process for the production of syngas for ammonia synthesis
US20090320520A1 (en) * 2008-06-30 2009-12-31 David Ross Parsnick Nitrogen liquefier retrofit for an air separation plant
EP2159192A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-03 Ammonia Casale S.A. Process for the production of ammonia synthesis gas with improved cryogenic purification
US8617270B2 (en) * 2008-12-03 2013-12-31 Kellogg Brown & Root Llc Systems and methods for improving ammonia synthesis efficiency
US8683824B2 (en) 2009-04-24 2014-04-01 Ebara International Corporation Liquefied gas expander and integrated Joule-Thomson valve
US8377154B2 (en) * 2010-05-18 2013-02-19 Kellogg Brown & Root Llc Gasification system and process for maximizing production of syngas and syngas-derived products
US8889093B2 (en) * 2010-09-16 2014-11-18 Kellogg Brown & Root Llc High pressure cyrogenic process and system for producing ammonia products
US20130298600A1 (en) * 2011-01-17 2013-11-14 L'air Liquide Societe Anonyme Pour I'etude Et I'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for production of ammonia synthesis gas and pure methane by cryogenic separation
EP2818447A1 (en) * 2013-06-26 2014-12-31 Ammonia Casale S.A. A process for purification of a synthesis gas containing hydrogen and impurities
CN103557675B (zh) * 2013-10-30 2015-05-27 河南开元空分集团有限公司 合成氨化工尾气的深冷精馏液化系统及方法
US20160067040A1 (en) * 2014-09-09 2016-03-10 Boston Scientific Scimed, Inc. Valve locking mechanism
US10426617B2 (en) * 2015-03-06 2019-10-01 Boston Scientific Scimed, Inc. Low profile valve locking mechanism and commissure assembly
DE102015210801A1 (de) 2015-06-12 2016-12-15 Thyssenkrupp Ag Mehrdruckverfahren zur Herstellung von Ammoniak ohne Anreicherung von Inertgas
US10082332B2 (en) 2015-10-29 2018-09-25 Praxair Technology, Inc. System and method for argon recovery from the tail gas of an ammonia production plant
EP3403039B1 (en) 2016-01-11 2021-03-03 Praxair Technology, Inc. System and method for rare gas recovery
DE102016105127A1 (de) 2016-03-18 2017-09-21 Thyssenkrupp Ag Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung eines Gasgemischs
US10072890B2 (en) 2016-03-21 2018-09-11 Praxair Technology, Inc. System and method for enhanced argon recovery from a feed stream comprising hydrogen, methane, nitrogen and argon
US10309720B2 (en) 2016-03-21 2019-06-04 Praxair Technology, Inc. System and method for argon recovery from a feed stream comprising hydrogen, methane, nitrogen and argon
US10295251B2 (en) 2016-09-21 2019-05-21 Praxair Technology, Inc. System and method for cryogenic purification of a feed stream comprising hydrogen, methane, nitrogen and argon
US10024595B2 (en) 2016-09-21 2018-07-17 Praxair Technology, Inc. System and method for cryogenic purification of a feed stream comprising hydrogen, methane, nitrogen and argon
US10088229B2 (en) 2016-09-21 2018-10-02 Praxair Technology, Inc. System and method for cryogenic purification of a feed stream comprising hydrogen, methane, nitrogen and argon
US10870810B2 (en) 2017-07-20 2020-12-22 Proteum Energy, Llc Method and system for converting associated gas
DE102018210921A1 (de) 2018-07-03 2019-08-14 Thyssenkrupp Ag Vermeidung von VOC und HAP Emissionen aus dem Entgaser von Synthesegas verarbeitenden Anlagen
CN109612203A (zh) * 2018-11-22 2019-04-12 山东润银生物化工股份有限公司 一种合成氨排放气的处理方法
CN112179046B (zh) * 2020-10-13 2022-09-06 丁玉龙 一种液态空气储能与氨气合成集成装置及方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3549335A (en) * 1965-10-22 1970-12-22 Braun & Co C F Autothermal reactor
GB1156003A (en) * 1965-10-22 1969-06-25 Braun & Co C F Ammonia Synthesis Gas Purification Process and Apparatus.
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
US3422613A (en) * 1967-05-08 1969-01-21 Turbo Machine Co Yarn assembly apparatus for false twisting yarn
FR2471567B1 (fr) * 1979-12-12 1986-11-28 Technip Cie Procede et systeme de refrigeration d'un fluide a refroidir a basse temperature
FR2473032A1 (fr) * 1980-01-07 1981-07-10 Banquy David Procede de production d'ammoniac et du gaz de synthese correspondant
EP0093502B2 (en) * 1982-04-14 1988-11-17 Imperial Chemical Industries Plc Ammonia production process
US4613492A (en) * 1982-09-01 1986-09-23 Humphreys & Glasgow, Ltd. Production of synthesis gas
GB2132328B (en) * 1982-12-23 1986-03-26 Air Prod & Chem A process for removing methane and argon from crude ammonia synthesis gas]
US4568530A (en) * 1984-10-16 1986-02-04 The M. W. Kellogg Company Ammonia synthesis
US4970867A (en) * 1989-08-21 1990-11-20 Air Products And Chemicals, Inc. Liquefaction of natural gas using process-loaded expanders
US5180570A (en) * 1992-01-23 1993-01-19 Lee Jing M Integrated process for making methanol and ammonia
JPH06159931A (ja) * 1992-11-27 1994-06-07 Kobe Steel Ltd 合成ガス精製装置
US5935544A (en) * 1996-06-06 1999-08-10 Brown & Root, Inc. Moderate excess nitrogen Braun Purifier™ process and method for retrofitting non-Braun Purifier™ ammonia plants
FR2775275B1 (fr) * 1998-02-20 2000-05-19 Air Liquide Procede et installation pour la production combinee d'un melange de synthese d'ammoniac et de monoxyde de carbone
US20020102200A1 (en) * 2000-04-10 2002-08-01 Jungerhans Robert Rudolf Josef Purification of gases, in synthesis gas production process

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2558579C2 (ru) * 2009-09-02 2015-08-10 Касале Са Производство кондиционного синтез-газа для синтеза аммиака с криогенной очисткой
RU2567282C2 (ru) * 2009-09-03 2015-11-10 Касале Са Рекуперация тепла в химическом процессе и установке, в частности, синтеза аммиака
WO2012011838A1 (ru) * 2010-07-21 2012-01-26 Общество С Ограниченной Ответственностью "Проектный Офис" Способ и устройства для получения азотоводородной смеси и аммиака
RU2573877C2 (ru) * 2011-02-01 2016-01-27 КЕЛЛОГГ БРАУН ЭНД РУТ ЭлЭлСи Устройство и способ для производства сингаза и продуктов из него
RU2721837C2 (ru) * 2015-05-14 2020-05-22 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ получения сингаза и устройство для охлаждения сингаза

Also Published As

Publication number Publication date
US20050013768A1 (en) 2005-01-20
CA2473045A1 (en) 2005-01-17
EP1503160B1 (en) 2008-10-01
US20060239871A1 (en) 2006-10-26
CN1597496A (zh) 2005-03-23
CN100519406C (zh) 2009-07-29
US7090816B2 (en) 2006-08-15
DE602004016796D1 (de) 2008-11-13
MXPA04006957A (es) 2005-06-17
EP1503160A1 (en) 2005-02-02
RU2004121999A (ru) 2006-01-20
CA2473045C (en) 2011-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2331575C2 (ru) Установка очистки с низким δ р для удаления азота, метана и аргона из сингаза
CA1233109A (en) Process and apparatus for obtaining pure co
US10040691B2 (en) Hydrogen and nitrogen recovery from ammonia purge gas
JP3917198B2 (ja) 一酸化炭素の製造方法及びその製造プラント
KR930001207B1 (ko) 고순도 아르곤의 제조방법
US8591770B2 (en) Process for the production of syngas for ammonia synthesis
KR102217256B1 (ko) 일산화탄소를 생성하는 방법 및 장치
US20120213676A1 (en) Process for the Production of Ammonia Synthesis Gas With Improved Cryogenic Purification
RU2558579C2 (ru) Производство кондиционного синтез-газа для синтеза аммиака с криогенной очисткой
KR100536021B1 (ko) 암모니아 합성 혼합물 및 일산화탄소의 병합 생산 방법 및 병합 생산용 플랜트
KR930001593B1 (ko) 수소가 없는 고비등 합성 기체성분을 회수하는 방법
JPH09264667A (ja) 超高純度窒素及び酸素の製造装置
EP3237328B1 (en) Plant and process for ammonia production with cryogenic purification, and related method of revamping
CN110803689A (zh) 一种精馏法去除一氧化碳并集成高纯氮的氩气回收方法和装置
JPH0524858B2 (ru)
JPH09184681A (ja) 超高純度窒素及び酸素の製造装置
JPH10132458A (ja) 酸素ガス製造方法及び装置
US3407146A (en) Process for the recovery of hydrogennitrogen mixtures with reduced carbon-monoxide content
JPH06207776A (ja) 窒素と酸素を製造する方法及び設備
KR940009650A (ko) 압력하에 초고순도 질소를 제조하는 방법 및 장치
US4623370A (en) Gas treatment process
WO2012175635A2 (en) Process and installation for supplying gaseous carbon monoxide by cryogenic distillation
JPH09303957A (ja) 空気分離装置

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20170808