RU2534092C2 - Способ совместного производства метанола и аммиака из исходного углеводородного сырья - Google Patents

Способ совместного производства метанола и аммиака из исходного углеводородного сырья Download PDF

Info

Publication number
RU2534092C2
RU2534092C2 RU2009143973/05A RU2009143973A RU2534092C2 RU 2534092 C2 RU2534092 C2 RU 2534092C2 RU 2009143973/05 A RU2009143973/05 A RU 2009143973/05A RU 2009143973 A RU2009143973 A RU 2009143973A RU 2534092 C2 RU2534092 C2 RU 2534092C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
methanol
synthesis
ammonia
gas
hydrogen
Prior art date
Application number
RU2009143973/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009143973A (ru
Inventor
Пат А ХАН
Original Assignee
Хальдор Топсеэ А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хальдор Топсеэ А/С filed Critical Хальдор Топсеэ А/С
Publication of RU2009143973A publication Critical patent/RU2009143973A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2534092C2 publication Critical patent/RU2534092C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382—Multi-step processes
    • 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
    • C01C1/0488—Processes integrated with preparations of other compounds, e.g. methanol, urea or with processes for power generation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/1516—Multisteps
    • C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for 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
    • C01B2203/02—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
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation 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
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/061—Methanol production
    • 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
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane
    • 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)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ совместного производства метанола и аммиака из исходного углеводородного сырья осуществляют посредством следующих этапов. Сначала получают синтез-газ производства метанола, содержащий водород, оксиды углерода и азот, посредством парового риформинга исходного углеводородного сырья на первичной стадии риформинга и затем на вторичной стадии риформинга с воздушным дутьем. После этого проводят каталитическую конверсию оксидов углерода и водорода синтез-газа на однопроходной стадии синтеза метанола и отведение выходящего продукта, содержащего метанол, и отходящего газового потока, содержащего азот, водород и неконвертированные оксиды углерода. Неконвертированные оксиды углерода газового потока с предыдущего этапа удаляют путем гидрогенизации до метана на стадии каталитической метанации с образованием синтез-газа, имеющего молярное отношение H2:N2, равное 3:1. Синтезируют аммиак каталитической конверсией азота и водорода и отводят продукт, содержащий аммиак, и отходящий газовый поток, содержащий водород, азот и метан. Предложенное изобретение обеспечивает создание простого и дешевого способа совместного производства метанола и аммиака. 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

Настоящее изобретение относится к совместному производству метанола и аммиака, более конкретно к способу совместного производства метанола и аммиака из исходного углеводородного сырья.
Современные способы для совместного производства метанола и аммиака включают обычно параллельные процессы, в которых применяется общая риформинг-секция для получения синтез-газа. Синтез-газ разделяется на отдельные параллельные потоки, один из которых используется для синтеза метанола, а другой для синтеза аммиака. Совместное производство метанола и аммиака может также осуществляться последовательно или один за другим, когда синтез-газ, полученный в риформинг-секции, сначала конвертируется в метанол, а непрореагировавший газ, содержащий оксиды углерода и водород, затем используется для синтеза аммиака. При этом необходимы реакции сдвига с водяным паром и/или этапы удаления диоксида углерода из потока синтез-газа, которые таким образом влекут за собой выброс СО2 в атмосферу, и затраты на дорогостоящие и сложные узлы оборудования для осуществления реакции сдвига и удаления диоксида углерода.
В US-A-2007/0299144 в одном варианте выполнения раскрывается способ, в котором метанол и аммиак производятся параллельно и независимо от общего потока синтез-газа и без производства мочевины. Поскольку мочевина не производится, нет необходимости отводить диоксид углерода для синтеза мочевины. Монооксид углерода в потоке синтез-газа, используемого для синтеза аммиака, конвертируется в диоксид углерода, и риформинг проводится в кислородно-конвертерном реакторе, при этом кислород получают от Air Separation Unit.
В патенте США US 6106793 описывается способ, в котором метанол и аммиак производятся параллельно и независимо. Газ, полученный во вторичной секции риформинга, охлаждается посредством непрямого теплообмена с газом, содержащим метан, и паром из второй первичной секции риформинга, для получения синтез-газа производства аммиака. Нагретый газ реагирует для получения синтез-газа производства метанола, содержащего СО, CO2 и H2.
В европейской заявке на патент ЕР-А-0553631 раскрывается процесс производства метанола, сопровождающийся производством аммиака. Перед проведением синтеза аммиака непрореагировавший синтез-газ производства метанола поступает на этап удаления CO2 и добавления азота. Air Separation Unit обеспечивает азот для N2-добавления и кислород для кислородно-конвертерного вторичного риформера, расположенного перед секцией синтеза метанола.
В JP-A-2000063115 описывается процесс совместного производства метанола и аммиака. В риформинг-секции вторичный риформер продувается воздухом, и диоксид углерода удаляется из синтез-газа для того, чтобы скорректировать состав синтез-газа. Нет никакой необходимости в реакторе сдвига для конверсии СО в CO2. Синтез-газ используется для производства метанола в процессе, в котором применяется рециркуляция потока продукта. Технологический газ, выходящий из секции метанола, подвергается метанации и затем применяется для производства аммиака.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа совместного производства метанола и аммиака, который является более простым, чем современный способ, и который в то же самое время делает возможным минимальное выделение диоксида углерода в атмосферу.
Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение способа совместного производства метанола и аммиака, который является более простым и более дешевым, чем современные способы как в смысле капитальных, так и производственных затрат.
Эти и другие задачи решаются с помощью настоящего изобретения.
Согласно этому, мы обеспечиваем способ совместного производства метанола и аммиака из исходного углеводородного сырья, содержащий последовательные этапы:
(a) получение синтез-газа производства метанола, содержащего водород, азот и оксиды углерода, посредством парового риформинга исходного углеводородного сырья на первичной стадии риформинга и затем на вторичной стадии риформинга с воздушным дутьем;
(b) каталитическая конверсия оксидов углерода и водорода синтез-газа производства метанола на однопроходной стадии синтеза метанола и отведение выходящего продукта, содержащего метанол, и отходящего газового потока, содержащего азот, водород и неконвертированные оксиды углерода;
(c) получение синтез-газа производства аммиака без применения реакции сдвига с водяным паром и без применения удаления диоксида углерода посредством удаления неконвертированных оксидов углерода газового потока этапа (b) на стадии каталитической метанации и отведение синтез-газа производства аммиака, имеющего молярное отношение H2:N2, равное 3:1;
(d) каталитическая конверсия азота и водорода синтез-газа производства аммиака на стадии синтеза аммиака и отведение выходящего продукта, содержащего аммиак, и отходящего газового потока, содержащего водород, азот и метан.
Используемый здесь термин «оксиды углерода» означает компоненты монооксид углерода и диоксид углерода.
Используемый здесь на этапе (с) термин «удаление неконвертированных оксидов углерода» на стадии каталитической метанации означает конверсию неконвертированных оксидов углерода в метан. Это, очевидно, отличается от удаления диоксида углерода посредством применения абсорберов при освобождении от кислого газа, которое настоящее изобретение исключает.
Согласно этому, используемый здесь термин «удаление диоксида углерода» означает весьма дорогостоящие стадии удаления CO2, в форме очистки от кислого газа, такие как процессы традиционной очистки МДЭА и карбонатами.
Используемый здесь термин «первичная стадия риформинга» означает риформинг, проведенный в обычном паровом риформере метана (SMR), то есть в трубчатом риформере, в котором тепло, необходимое для эндотермического риформинга, обеспечивается горелками, такими как горелки, расположенные вдоль стен трубчатого риформера.
Используемый здесь термин «вторичная стадия риформинга с воздушным дутьем» означает риформинг, проведенный в автотермическом риформере или в реакторе, с использованием воздуха для частичного каталитического окисления.
Используемый здесь термин «однопроходная стадия синтеза метанола» означает, что метанол производится, по меньшей мере, в одном каталитическом реакторе, работающем в режиме однократного прохода, то есть без существенной рециркуляции (не более чем 5%, то есть менее 5%, часто 0%) объема потока любого газа, образующегося при синтезе метанола, по меньшей мере, к одному метанольному реактору на стадии синтеза метанола, в частности газового потока, содержащего водород и не прореагировавшие оксиды углерода.
Предпочтительно, исходное углеводородное сырье представляет собой природный газ, например, в форме сжиженного природного газа (LNG) или заменителя природного газа (SNG).
В соответствии с изобретением мы непосредственно осуществляем реакции, обусловливающие риформинг, синтез метанола и синтез аммиака, таким образом, что метанол и аммиак могут быть произведены совместно без удаления диоксида углерода, забираемого из синтез-газа. Производство водорода путем парового риформинга обусловлено эндотермической реакцией СН4+H2O=СО+3H2, в то время как синтез метанола при отсутствии диоксида углерода обусловлен реакцией СО+2Н2=СН3ОН. В присутствии диоксида углерода метанол образуется иначе согласно реакции СО2+3H2=СН3ОН+H2O. В идеальном варианте, исходный синтез-газ производства метанола представляет собой газ, содержащий наиболее высокое возможное молярное отношение СО/СО2. Синтез аммиака происходит согласно реакции N2+3Н2=2NH3. Поскольку при проведении полного процесса риформинг создает только 3 моля водорода, в то время как синтез метанола уже забирает 2 моля водорода, и синтез аммиака требует 3 моля водорода, мы ограничились целью, что количество аммиака, которое должно быть произведено, составляет одну третью часть, для того чтобы можно было полностью использовать водород, который имеется в наличии согласно уравнению 1/3 (N2+3Н2=2NH3). Поэтому, некоторым образом, по изобретению мы преднамеренно поддерживаем минимум гибкости в разделении продуктов метанола и аммиака.
Эта простая и ясная мера дает возможность производить около 75-80 мас.% метанола и 20-25 мас.% аммиака в любое время способом, который является более простым и менее дорогостоящим, чем обычные способы. Этот способ избавляет от необходимости использования весьма дорогостоящих стадий реакции сдвига с водяным паром для конвертирования монооксида углерода в водород и диоксид углерода. Он также избавляет от необходимости использования весьма дорогостоящих стадий удаления CO2, то есть очистки от кислого газа, таких как традиционная очистка МДЭА, и процессы очистки карбонатами. Эксплуатационные расходы также остаются на минимуме, поскольку нет никакой необходимости для замены катализатора для реакции сдвига и нет никакой необходимости для пополнения растворяющего средства в процессах удаления CO2. Это находится в контрасте с другими объединенными способами для производства метанола и аммиака, такими как в JP 2000063115, где весьма дорогостоящее удаление диоксида углерода с помощью традиционной очистки от СО2 или абсорбера является необходимым, для того чтобы скорректировать соотношение CO2/СО в синтез-газе и таким образом достичь гибкости в процессе. В дополнение, поскольку вторичный риформинг проводится во вторичном риформере с продувкой воздуха (автотермическом риформере с воздушным дутьем), для того чтобы обеспечить требуемый азот нет никакой необходимости для дорогостоящих и громоздких установок разделения воздуха (ASU). Это также делает способ менее дорогостоящим, чем современные способы, где часто требуются установки ASU для обеспечения кислородом автотермических риформеров и где обычно применяется сопутствующее производство азота для последующего разбавления азотом.
Способ настоящего изобретения является дружественным по отношению к окружающей среде, поскольку нет никаких выбросов в атмосферу СО2, забираемого из синтез-газа производства метанола и аммиака. Практически весь монооксид углерода (и диоксид углерода), образованный в процессе, используется для синтеза метанола. Способ пригоден для предприятия любой мощности, включая крупные предприятия, производящие более чем 2000 тонн в сутки аммиака и метанола, например, 3000, 5000 тонн/сутки или даже больше.
Стадия синтеза метанола, предпочтительно, осуществляется традиционными способами, посредством пропускания синтез-газа при высоких давлениях и температурах, таких как 60-150 бар, предпочтительно, 120 бар и 150-300°С, по меньшей мере, через один метанольный реактор, содержащий, по меньшей мере, один неподвижный слой катализатора синтеза метанола. Особенно предпочтительный метанольный реактор представляет собой реактор с неподвижным слоем катализатора, охлаждаемый подходящим охлаждающим агентом, таким как кипящая вода, например кипящий водяной реактор (BWR). В специфическом варианте выполнения стадия синтеза метанола на этапе (b) проводится посредством пропускания синтез-газа через один кипящий водяной реактор и затем через адиабатический реактор с неподвижным слоем катализатора. Либо посредством пропускания синтез-газа через каскад кипящих водяных реакторов и затем через адиабатический реактор с неподвижным слоем катализатора. Предпочтительно, кипящий водяной реактор представляет собой отдельно взятый реактор конденсационного типа для метанола, который содержит внутри обычный кожух с неподвижным слоем гранулированного катализатора синтеза метанола и охлаждающие устройства, приспособленные для непрямого охлаждения синтез-газа производства метанола с охлаждающим агентом. Этот реактор, предпочтительно, работает под давлением выше 90 бар и ниже 150 бар, более предпочтительно, выше 110 бар и ниже 130 бар, как описано в наших датских заявках на патент РА 200800261 и PA 200800260, зарегистрированных 25 февраля 2008 г. Применение метанольного реактора по этим заявкам дает возможность работать при давлениях значительно более высоких, чем обычные кипящие реакторы, которые обычно имеют давление около 80 бар. В дополнение, это дает возможность применять один реактор, а не два обычных кипящих водяных реактора, тем самым значительно снижая производственные цены. Более того, поскольку рабочее давление на стадии синтеза метанола может поддерживаться так высоко, как около 120 бар или даже выше, имеется значительная экономия в отношении размера оборудования и общих капиталовложений, так как синтез метанола предпочтителен при высоких давлениях.
В соответствии с этим, изобретение обеспечивает возможность работы секции синтеза метанола и аммиака при подобных рабочих давлениях, например 130 бар, что означает упрощение процесса со значительной экономией в размере оборудования, как упомянуто выше. Еще существует также возможность работать при двух различных рабочих давлениях, например 80 бар на стадии синтеза метанола и 130 бар на стадии синтеза аммиака, что означает экономию энергии на стадии синтеза метанола.
На этапе (b) выходящий поток, содержащий метанол, предпочтительно, представляет собой жидкостный поток. Этот выходящий поток получается путем охлаждения и конденсации синтез-газа из метанольных реакторов. Поэтому способ изобретения может также содержать охлаждение синтез-газа, отводимого из каждого метанольного реактора для конденсации метанола, и пропускание газа через сепаратор, отведение нижней фракции из сепаратора, содержащей сырой метанол, отведение верхней фракции, содержащей синтез-газ, который пропускается к следующему метанольному реактору, и формирование единого выходящего жидкостного потока, содержащего метанол, посредством объединения нижних фракций сепараторов каждого реактора, содержащих сырой метанол.
Понятно, что термин «метанольный реактор», используемый здесь, включает адиабатические реакторы с неподвижным слоем катализатора и охлаждаемые реакторы, такие как кипящие водяные реакторы, и реакторы метанола конденсационного типа, которые содержат внутри обычный кожух с неподвижным слоем гранулированного катализатора синтеза метанола и охлаждающие устройства с охлаждающим агентом, предназначенные для непрямого охлаждения синтез-газа производства метанола.
Поскольку стадия синтеза метанола является однопроходной, нет никакой необходимости для возвращения части верхней фракции из сепаратора адиабатического реактора с неподвижным слоем обратно в первый метанольный реактор стадии синтеза метанола. В этом состоит различие с другими объединенными способами производства метанола и аммиака, таким как способ, описанный в JP 2000063115, где синтез метанола включает значительную рециркуляцию технологического газа.
На этапе (с) стадия каталитической метанации для конверсии оксидов углерода в метан проводится, по меньшей мере, в одном реакторе метанации, который, предпочтительно, представляет собой адиабатический реактор, содержащий неподвижный слой катализатора метанации.
На этапе (d) синтез-газ производства аммиака со стадии метанации, содержащий нужное соотношение водорода и азота (молярное отношение H2:N2, равное 3:1), если требуется, пропускается через компрессор, чтобы получить требуемое давление для синтеза аммиака, такое как от 120 до 200 бар, предпочтительно, около 130 бар. Аммиак затем производится обычным образом посредством цикла синтеза аммиака, содержащим, по меньшей мере, один аммиачный конвертер, содержащий, по меньшей мере, один неподвижный слой катализатора синтеза аммиака с межслойным охлаждением. Выходящий поток, содержащий аммиак, содержит также водород, азот и инертные газы, такие как метан и аргон. Аммиак может быть извлечен из потока, содержащего его, в виде жидкого аммиака посредством конденсации и последующей сепарации. Предпочтительно, выходящий газовый поток, содержащий водород, азот и метан, выводится со стадии синтеза аммиака так же, как поток богатый водородом (>90 об.% Н2). Эти потоки могут, например, исходить из агрегата, регенерирующего продувочный газ. Предпочтительно, этот поток водорода добавляется на стадию синтеза метанола (этап (b)), например, путем соединения с синтез-газом производства метанола. Цикл повторного использования этого богатого водородом потока дает возможность повысить эффективность процесса, так как полезный водород применяется для синтеза метанола и затем для синтеза аммиака, а не используется просто как топливо.
Для того чтобы увеличить энергетическую эффективность процесса, отходящий газовый поток, содержащий водород, азот и метан, с этапа (d) возвращается на этап (а), то есть он возвращается как отходящее газовое топливо для риформинг секции предприятия, в частности, для первичной стадии риформинга.
На сопровождающем чертеже показана упрощенная блок-схема способа по конкретному варианту выполнения изобретения, включающая риформинг, стадию синтеза метанола, стадию метанации и стадию синтеза аммиака.
Природный газ 1 поступает на первичную стадию 20 риформинга (паровой риформер метана) при добавлении пара 2. Частично риформированный газ риформируется затем дополнительно на вторичной стадии 21 риформинга (автотермический риформер с воздушным дутьем) при добавлении воздуха 3. Синтез-газ 4 производства метанола, содержащий водород, оксиды углерода и азот, охлаждается в котле-утилизаторе(рах) с образованием пара и затем сжимается до давления для синтеза метанола (не показано). На стадии 22 синтеза метанола синтез-газ 4 производства метанола конвертируется в однопроходной операции (однократный проход, без какой-либо рециркуляции), образуя жидкостной поток 5, содержащий метанол, и газовый поток 6, содержащий азот, водород и неконвертированные оксиды углерода. Приблизительно 80 мас.% общей мощности завода идет на производство метанола в потоке 5. Оксиды углерода в выходящем газовом потоке 6 гидрогенизируются до метана на стадии 23 метанации, образуя таким образом синтез-газ 7 производства аммиака, имеющий молярное отношение H2:N2, равное 3:1. Синтез-газ 7 производства аммиака проходит затем через стадию 24 синтеза аммиака с образованием потока 8, содержащего аммиак, и рециркуляционного потока 9, содержащего водород, метан и азот, который возвращается как отходящий топливный газ на первичную стадию 20 риформинга. Богатый водородом поток 10 (>90 об.% Н2) также отводится со стадии 24 синтеза аммиака. Этот поток добавляется на стадию 22 синтеза метанола, соединяясь с потоком 4 для синтеза метанола. Приблизительно 20 мас.% общей мощности завода идет на производство аммиака в потоке 8. Завод не нуждается в применении установок разделения воздуха (ASU), так же как и реакции сдвига с водяным паром и стадий удаления СО2.
В следующей таблице показаны температуры, давления и скорости течения различных потоков для способа, изображенного на Фиг.1. По этому способу мы можем производить приблизительно 3000 тонн в сутки метанола и 750 тонн в сутки аммиака, несмотря на использование сложного исходного сырья. Используемое исходное сырье представляет собой тяжелый природный газ (85 об.% метана):
ТАБЛИЦА
Позиция Темп. Давление Скорость потока/кмоль/ч
°С Бар H2O Н2 N2 СН4 СО CO2 Ar
4 947 30.1 5890 12023 1414 419 3147 1043 16
6 35 120.3 2.7 4574 1457 463 17 38 20
7 35 119.3   4371 1457 518     20
9 35 12   167 477 450     16
10 35 32   1463 66 61     4

Claims (7)

1. Способ совместного производства метанола и аммиака из исходного углеводородного сырья, содержащий последовательные этапы:
a) получение синтез-газа производства метанола, содержащего водород, оксиды углерода и азот, посредством парового риформинга исходного углеводородного сырья на первичной стадии риформинга и затем на вторичной стадии риформинга с воздушным дутьем;
(b) каталитическая конверсия оксидов углерода и водорода синтез-газа производства метанола на однопроходной стадии синтеза метанола и отведение выходящего продукта, содержащего метанол, и отходящего газового потока, содержащего азот, водород и неконвертированные оксиды углерода;
(c) удаление неконвертированных оксидов углерода газового потока этапа (b) путем гидрогенизации до метана на стадии каталитической метанации с образованием синтез-газа производства аммиака, имеющего молярное отношение H2:N2, равное 3:1;
(d) каталитическая конверсия азота и водорода синтез-газа производства аммиака на стадии синтеза аммиака и отведение выходящего продукта, содержащего аммиак, и отходящего газового потока, содержащего водород, азот и метан.
2. Способ по п.1, в котором исходное углеводородное сырье представляет собой природный газ или заменитель природного газа (SNG).
3. Способ по п.1, в котором стадия синтеза метанола на этапе (b) проводится посредством пропускания синтез-газа через один кипящий водяной реактор и затем через адиабатический реактор с неподвижным слоем катализатора или посредством пропускания синтез-газа через каскад кипящих водяных реакторов и затем через адиабатический реактор с неподвижным слоем катализатора.
4. Способ по п.3, в котором кипящий водяной реактор представляет собой отдельно взятый реактор конденсационного типа для метанола, который содержит внутри обычный кожух с неподвижным слоем гранулированного катализатора синтеза метанола и охлаждающие устройства, приспособленные для непрямого охлаждения синтез-газа производства метанола с охлаждающим агентом.
5. Способ по п.3, содержащий также охлаждение синтез-газа, отводимого из каждого метанольного реактора, для конденсации метанола и пропускание газа через сепаратор, отведение нижней фракции из сепаратора, содержащей сырой метанол, отведение верхней фракции, содержащей синтез-газ, который пропускается к следующему метанольному реактору, и формирование единого выходящего жидкостного потока, содержащего метанол, посредством объединения нижних фракций из сепараторов каждого реактора, содержащих сырой метанол.
6. Способ по любому одному из пп.1-5, содержащий также отведение богатого водородом потока со стадии синтеза аммиака и добавление этого потока на этап (b).
7. Способ по любому одному из пп.1-5, в котором отходящий газовый поток на этапе (d), содержащий водород, азот и метан, возвращается на этап (a).
RU2009143973/05A 2008-11-28 2009-11-27 Способ совместного производства метанола и аммиака из исходного углеводородного сырья RU2534092C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA200801685 2008-11-28
DKPA200801685 2008-11-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009143973A RU2009143973A (ru) 2011-06-10
RU2534092C2 true RU2534092C2 (ru) 2014-11-27

Family

ID=41667491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009143973/05A RU2534092C2 (ru) 2008-11-28 2009-11-27 Способ совместного производства метанола и аммиака из исходного углеводородного сырья

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8303923B2 (ru)
EP (1) EP2192082B1 (ru)
CN (1) CN101830775B (ru)
CA (1) CA2686034C (ru)
RU (1) RU2534092C2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2663167C2 (ru) * 2016-08-23 2018-08-01 Общество с ограниченной ответственностью "Оргнефтехим-Холдинг" Способ совместного производства аммиака и метанола
RU2758773C2 (ru) * 2017-04-05 2021-11-01 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани Способ производства мочевины, стабилизированной формальдегидом
RU2774658C1 (ru) * 2018-06-08 2022-06-21 Касале Са Способ производства метанола

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2192082B1 (en) 2008-11-28 2013-07-03 Haldor Topsoe A/S Co-production of methanol and ammonia
BR112012032800B1 (pt) 2010-06-24 2019-01-29 Haldor Topsøe A/S coprodução de metanol e amônia
US8663949B2 (en) 2010-12-20 2014-03-04 Lanzatech New Zealand Limited Fermentation method
WO2012130258A1 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Haldor Topsøe A/S Method for the purification of raw gas
CN102517108A (zh) * 2011-12-15 2012-06-27 西南化工研究设计院 一种利用焦炉气制液化天然气联产液氨的工艺
WO2013102589A1 (en) 2012-01-04 2013-07-11 Haldor Topsøe A/S Co-production of methanol and urea
JP2014015341A (ja) * 2012-07-06 2014-01-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd アンモニア及びメタノールの製造システム
DE102012112705A1 (de) * 2012-12-20 2014-06-26 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Verfahren zur Herstellung von Methanol aus Kohlendioxid
EP2805914B1 (en) 2013-05-23 2017-09-13 Haldor Topsøe A/S A process for co-production of ammonia, urea and methanol
WO2015006317A1 (en) * 2013-07-08 2015-01-15 Ihi E&C International Corporation Use of methanol loop purge gas for adjustment of hydrogen to carbon monoxide ratio
US10150670B2 (en) 2014-11-25 2018-12-11 Haldor Topsoe A/S Process for generation of synthesis gas by flue gas recycle
GB201502894D0 (en) 2015-02-20 2015-04-08 Johnson Matthey Plc Process
GB201502893D0 (en) 2015-02-20 2015-04-08 Johnson Matthey Plc Process
GB201522396D0 (en) 2015-12-18 2016-02-03 Johnson Matthey Plc Process
US11130681B2 (en) 2017-03-12 2021-09-28 Haldor Topsoe A/S Co-production of methanol and ammonia
CA3046159A1 (en) * 2017-03-12 2018-09-20 Haldor Topsoe A/S Co-production of methanol, ammonia and urea
BR112020001496A2 (pt) 2017-07-25 2020-07-21 Haldor Topsøe A/S processo para a coprodução de metanol e amônia em paralelo
CA3069614A1 (en) 2017-07-25 2019-01-31 Haldor Topsoe A/S Method for the preparation of synthesis gas
WO2019020378A1 (en) 2017-07-25 2019-01-31 Haldor Topsøe A/S PROCESS FOR THE PREPARATION OF AMMONIA SYNTHESIS GAS
CN110759315A (zh) * 2019-10-28 2020-02-07 中科液态阳光(苏州)氢能科技发展有限公司 甲醇水蒸气与氢混合气一体式重整装置
CN113200818B (zh) * 2021-05-06 2022-07-19 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种煤制甲醇过程二氧化碳转化系统及其工作方法
WO2023180114A1 (en) 2022-03-21 2023-09-28 Topsoe A/S Process for co-producing ammonia and methanol with reduced carbon

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU111983A1 (ru) * 1957-10-14 1957-11-30 В.Д. Непомнящий Гидравлический путевой рихтовочный прибор
EP0011404A1 (en) * 1978-11-10 1980-05-28 Imperial Chemical Industries Plc Integrated process for synthesis of methanol and of ammonia
RU2031702C1 (ru) * 1989-02-16 1995-03-27 Халдор Топсее А/С Реактор для проведения экзотермической газофазной реакции и способ проведения экзотермической газофазной реакции
RU2199600C2 (ru) * 1996-04-16 2003-02-27 Компани Эропеен дю Циркониюм Сезус Сплав на основе циркония, устойчивый к текучести и коррозии под действием воды и пара, способ его изготовления и применение в ядерном реакторе
RU2203214C1 (ru) * 2001-12-28 2003-04-27 Закрытое акционерное общество "ДитГаз" Способ получения метанола
RU2291851C1 (ru) * 2005-11-16 2007-01-20 ООО "НВФ Техногаз-ГИАП" Способ производства метанола

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5180570A (en) 1992-01-23 1993-01-19 Lee Jing M Integrated process for making methanol and ammonia
MX9800794A (es) 1995-11-23 1998-04-30 Methanol Casale Sa Proceso para la co-produccion de amoniaco y metanol.
JP4168210B2 (ja) 1998-08-14 2008-10-22 三菱瓦斯化学株式会社 メタノール・アンモニア併産方法
DE102004014292A1 (de) 2004-03-22 2005-10-20 Lurgi Ag Koproduktion von Methanol und Ammoniak aus Erdgas
US20110095233A1 (en) * 2005-03-23 2011-04-28 Diane Hildebrandt Production of Synthesis Gas
US7655703B2 (en) * 2007-01-26 2010-02-02 Inentec Llc Method and apparatus for methanol and other fuel production
EP2192082B1 (en) 2008-11-28 2013-07-03 Haldor Topsoe A/S Co-production of methanol and ammonia

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU111983A1 (ru) * 1957-10-14 1957-11-30 В.Д. Непомнящий Гидравлический путевой рихтовочный прибор
EP0011404A1 (en) * 1978-11-10 1980-05-28 Imperial Chemical Industries Plc Integrated process for synthesis of methanol and of ammonia
RU2031702C1 (ru) * 1989-02-16 1995-03-27 Халдор Топсее А/С Реактор для проведения экзотермической газофазной реакции и способ проведения экзотермической газофазной реакции
RU2199600C2 (ru) * 1996-04-16 2003-02-27 Компани Эропеен дю Циркониюм Сезус Сплав на основе циркония, устойчивый к текучести и коррозии под действием воды и пара, способ его изготовления и применение в ядерном реакторе
RU2203214C1 (ru) * 2001-12-28 2003-04-27 Закрытое акционерное общество "ДитГаз" Способ получения метанола
RU2291851C1 (ru) * 2005-11-16 2007-01-20 ООО "НВФ Техногаз-ГИАП" Способ производства метанола

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2663167C2 (ru) * 2016-08-23 2018-08-01 Общество с ограниченной ответственностью "Оргнефтехим-Холдинг" Способ совместного производства аммиака и метанола
RU2758773C2 (ru) * 2017-04-05 2021-11-01 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани Способ производства мочевины, стабилизированной формальдегидом
RU2774658C1 (ru) * 2018-06-08 2022-06-21 Касале Са Способ производства метанола
RU2783827C1 (ru) * 2022-04-20 2022-11-18 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Способ переработки природного газа

Also Published As

Publication number Publication date
CN101830775B (zh) 2013-09-11
EP2192082A1 (en) 2010-06-02
CA2686034A1 (en) 2010-05-28
RU2009143973A (ru) 2011-06-10
CA2686034C (en) 2015-04-28
US20100133472A1 (en) 2010-06-03
US8303923B2 (en) 2012-11-06
CN101830775A (zh) 2010-09-15
EP2192082B1 (en) 2013-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2534092C2 (ru) Способ совместного производства метанола и аммиака из исходного углеводородного сырья
KR102027913B1 (ko) 메탄올 및 요소의 공동생산
AU2009326172B2 (en) Integrated gas refinery
US8692034B2 (en) Co-production of methanol and ammonia
US11767226B2 (en) Co-production of methanol, ammonia and urea
EA033955B1 (ru) Интегрированный процесс получения стабилизированной формальдегидом мочевины
US10478798B2 (en) Methanol synthesis process layout for large production capacity
JPH0322856B2 (ru)
CA2985284C (en) Use of syngas comprising carbon monoxide and water in the synthesis of methanol
US20200010333A1 (en) Co-production of methanol and ammonia
CA3164605A1 (en) Co-production of methanol, ammonia and urea
WO2023194270A1 (en) Revamp process for an ammonia and methanol co-production plant
OA16947A (en) Co-production of methanol and urea.