RU2664526C2 - Energy-saving unified method for generating synthesis gas from hydrocarbons - Google Patents

Energy-saving unified method for generating synthesis gas from hydrocarbons Download PDF

Info

Publication number
RU2664526C2
RU2664526C2 RU2016134563A RU2016134563A RU2664526C2 RU 2664526 C2 RU2664526 C2 RU 2664526C2 RU 2016134563 A RU2016134563 A RU 2016134563A RU 2016134563 A RU2016134563 A RU 2016134563A RU 2664526 C2 RU2664526 C2 RU 2664526C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
synthesis gas
heat
flue gas
hydrocarbons
production
Prior art date
Application number
RU2016134563A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016134563A3 (en
RU2016134563A (en
Inventor
Сергей Васильевич Афанасьев
Станислав Петрович Сергеев
Original Assignee
Сергей Васильевич Афанасьев
Станислав Петрович Сергеев
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 Сергей Васильевич Афанасьев, Станислав Петрович Сергеев filed Critical Сергей Васильевич Афанасьев
Priority to RU2016134563A priority Critical patent/RU2664526C2/en
Publication of RU2016134563A3 publication Critical patent/RU2016134563A3/ru
Publication of RU2016134563A publication Critical patent/RU2016134563A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2664526C2 publication Critical patent/RU2664526C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • C01B3/24Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
    • C01B3/26Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons using catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production 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
    • C01B3/34Production 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
    • C01B3/36Production 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 oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: petrochemical industry.SUBSTANCE: invention relates to a method for producing synthesis gas and can be used in chemical and petrochemical industry in the production of hydrogen, ammonia, synthetic liquid hydrocarbons, aldehydes and alcohols. Method comprises a step of combusting fuel into flue gas, used as a heat carrier, and a step of catalytic reforming of hydrocarbons with water vapor, whose catalytic reactors are in heat-exchange association with flue gas. At least in one of the stages of the catalytic reforming, heat is supplied to the reaction zone mainly due to radiative heat exchange, and at subsequent stages – mainly due to convective heat exchange.EFFECT: technical result is enhanced efficiency of heat exchanger energy use for carrying out endothermic processes of catalytic reforming of hydrocarbons proceeding at high temperature, as well as in the unification of technical solutions and technological methods that allow diversifying the composition of the resultatn synthesis gas as well a heat carrier.6 cl, 1 dwg, 4 ex, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области химии и химической технологии и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности при производстве аммиака, метанола, водорода, альдегидов и спиртов.The invention relates to the field of chemistry and chemical technology and can be used in the chemical and petrochemical industries in the production of ammonia, methanol, hydrogen, aldehydes and alcohols.

Известны способы получения синтез-газа (nH2+СО), включающие каталитический теплообменный и автотермический риформинг углеводородов, а также их парциальное окисление. Эти способы могут комбинироваться в различных сочетаниях в зависимости от использования синтез-газа для получения целевого продукта. (Справочник азотчика, Москва, «Химия» 1986 г., издание 2-ое, стр. 76-110, 126-137).Known methods for producing synthesis gas (nH 2 + CO), including catalytic heat exchange and autothermal reforming of hydrocarbons, as well as their partial oxidation. These methods can be combined in various combinations depending on the use of synthesis gas to obtain the target product. (Nitrogen Guide, Moscow, Chemistry 1986, 2nd edition, pp. 76-110, 126-137).

Поскольку главной составляющей синтез-газа является водород, образующийся из молекул воды, то получение синтез-газа всегда сопровождается потреблением энергии, удельные затраты которой, являются мерой термодинамического совершенства процесса.Since the main component of the synthesis gas is hydrogen, which is formed from water molecules, the production of synthesis gas is always accompanied by the consumption of energy, the unit costs of which are a measure of the thermodynamic perfection of the process.

Известен способ и установка для нагревания и частичного окисления смеси водяного пара и природного газа после первичного риформинга [РФ №2394766, 20.07.2010]. Способ включает нагревание и частичное окисление не подогретой предварительно, подвергнутой первичному риформингу смеси водяного пара и природного газа для получения синтез-газа, причем в газовый поток синтез-газа-сырца в направлении потока после первичного риформера подают потоки тепловой энергии через несколько пористых горелок.The known method and installation for heating and partial oxidation of a mixture of water vapor and natural gas after primary reforming [RF №2394766, 07.20.2010]. The method includes heating and partial oxidation of an unheated previously subjected to primary reforming mixture of water vapor and natural gas to produce synthesis gas, moreover, thermal energy flows through several porous burners into the gas synthesis gas stream in the direction of flow after the primary reformer.

Известен способ получения синтез-газа, содержащего водород и оксид углерода, путем комбинирования каталитического парциального окисления, дальнейшего автотермического каталитического риформинга, включающего:A known method of producing synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide by combining catalytic partial oxidation, further autothermal catalytic reforming, including:

а) использование в заданных пропорциях потоков углеводородов, содержащих кислородсодержащие среды и технологический пар;a) the use in specified proportions of hydrocarbon streams containing oxygen-containing media and process steam;

б) введение указанных потоков в зону каталитического парциального окисления для получения предварительного продукта;b) the introduction of these streams in the zone of catalytic partial oxidation to obtain a preliminary product;

в) подача этого предварительного продукта и второго потока, содержащего кислород, на стадию парциального окисления путем осуществления реакции в пламени;c) feeding this pre-product and a second stream containing oxygen to the partial oxidation step by carrying out a reaction in a flame;

г) проведение дальнейшего процесса парциального окисления в реакционной зоне парового риформинга с целью получения потока синтез-газа;d) conducting a further process of partial oxidation in the reaction zone of steam reforming in order to obtain a stream of synthesis gas;

д) отделение полученного потока синтез-газа с целью предотвращения парциального окисления, устанавливая, таким образом, двухступенчатый процесс автотермического риформинга [US 6,730,285 04.05.2004].d) separation of the resulting synthesis gas stream in order to prevent partial oxidation, thereby establishing a two-stage process of autothermal reforming [US 6,730,285 05/04/2004].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является метод для совместного производства синтез-газа и электроэнергии, включающий, по крайней мере, стадию получения синтез-газа путем сжигания второго потока топлива с воздухом в дымовой газ, его пропускание в теплообменном реакторе и производство электрической энергии путем сжигания первого потока топлива с воздухом горения в камере сгорания газовой турбины в дымовой газ с расширением дымового газа в газовой турбине; при этом дымовой газ одной из стадий используется как воздух горения для другой [Патент США 5,937,631, 17.08.1999 г].Closest to the proposed invention is a method for the joint production of synthesis gas and electricity, including at least the stage of producing synthesis gas by burning a second stream of fuel with air into the flue gas, passing it in a heat exchange reactor, and generating electric energy by burning the first the flow of fuel with combustion air in the combustion chamber of the gas turbine into the flue gas with the expansion of the flue gas in the gas turbine; however, the flue gas of one stage is used as combustion air for another [US Patent 5,937,631, 08/17/1999 g].

Недостатками описанных изобретений являются:The disadvantages of the described inventions are:

- Неполное использование энергии потоков теплоносителей, получаемых в результате сжигания углеводородов со средами, содержащими кислород;- Incomplete use of the energy of the coolant flows resulting from the combustion of hydrocarbons with oxygen-containing media;

- Отсутствие возможности унификации процесса, позволяющей на основе единой технологии получать синтез-газ для синтеза аммиака, водорода, спиртов и альдегидов, а также синтетических жидких углеводородов.- The lack of unification of the process, allowing on the basis of a single technology to obtain synthesis gas for the synthesis of ammonia, hydrogen, alcohols and aldehydes, as well as synthetic liquid hydrocarbons.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение эффективности использования энергии теплоносителя для проведения эндотермических процессов каталитического риформинга углеводородов, протекающих при высокой температуре, а также унификация технических решений и технологических приемов, позволяющих диверсифицировать состав получаемого синтез-газа, а также теплоносителя.The technical result to which the invention is directed is to increase the efficiency of the use of heat carrier energy for carrying out endothermic processes of catalytic reforming of hydrocarbons occurring at high temperature, as well as the unification of technical solutions and technological methods allowing to diversify the composition of the resulting synthesis gas, as well as the heat carrier.

Способы достижения указанного технического результата поясняются приведенными описаниями технологических схем получения синтез-газа для различных применений.Ways to achieve the specified technical result are illustrated by the descriptions of technological schemes for producing synthesis gas for various applications.

Предлагаемое техническое решение основано на том, что дымовой газ, получаемый от сжигания топлива с окислителем, используют в качестве теплоносителя для снабжения энергией стадии каталитического риформинга углеводородов, направляя его сначала в первый реактор, в котором теплообмен происходит преимущественно за счет радиационной составляющей, а затем - во второй и последующие реакторы, в которых теплообмен происходит преимущественно за счет конвективной составляющей коэффициента теплоотдачи.The proposed technical solution is based on the fact that the flue gas obtained from burning fuel with an oxidizing agent is used as a heat carrier to supply energy to the stages of catalytic reforming of hydrocarbons, directing it first to the first reactor, in which heat exchange occurs mainly due to the radiation component, and then in the second and subsequent reactors, in which heat transfer occurs mainly due to the convective component of the heat transfer coefficient.

Дымовой газ применяют преимущественно под давлением, что позволяет существенно увеличить интенсивность радиационного теплопереноса в первом реакторе и конвективного теплопереноса во втором. Давление дымового газа при этом выбирают меньшим по отношению к давлению технологического процесса на величину, обеспечивающую безопасность его проведения.Flue gas is used mainly under pressure, which can significantly increase the intensity of radiation heat transfer in the first reactor and convective heat transfer in the second. The pressure of the flue gas in this case is chosen lower in relation to the pressure of the process by an amount ensuring the safety of its conduct.

В таблицах 1 и 2 приведены значения радиационных коэффициентов теплоотдачи ар и их суммы с конвективными коэффициентами αк. применительно к схеме, показанной на чертеже. Приведенные данные характеризуют соотношение интенсивности обоих видов теплопередачи в первом реакторе каталитического парциального окисления 1 с преимущественно радиационным подводом тепла в зону реакции при давлениях дымового газа 1 и 28 атмосфер. В таблице 3 приведены аналогичные данные для второго реактора каталитического парциального окисления 2 с преимущественно конвективным подводом тепла в зону реакции при давлении дымового газа 28 атмосфер.Tables 1 and 2 show the values of the radiative heat transfer coefficients a p and their sum with convective coefficients α k . in relation to the diagram shown in the drawing. The data presented characterize the ratio of the intensities of both types of heat transfer in the first catalytic partial oxidation reactor 1 with mainly radiation supply of heat to the reaction zone at flue gas pressures of 1 and 28 atmospheres. Table 3 shows similar data for the second catalytic partial oxidation reactor 2 with a predominantly convective supply of heat to the reaction zone at a flue gas pressure of 28 atmospheres.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Пример 1. Описание унифицированной технологической схемы получения синтез-газа приведено на чертеже.Example 1. The description of a unified technological scheme for producing synthesis gas is given in the drawing.

Природный газ смешивают с водородной фракцией и направляют для предварительного теплообмена в теплообменники 3 и 4. В теплообменнике 3 газовая смесь нагревается отходящим дымовым газом, расширенном в газовой турбине (экспандере) 5, а в 4 - частью конвертированного газа и направляют в аппараты сероочистки 6, в которых освобождают от сернистых соединений. Очищенный газ поступает в коллектор - делитель, в котором от него отделяют технологическую фракцию «1» (используемую для процесса) и топливную фракцию «2» (сжигаемую в горелках). К топливной фракции с целью уменьшения расхода основного топлива допускается добавка любых видов дополнительных топлив, подогреваемых теплообменником 8. Поток топлива может разделяться на несколько частей. Основная часть сжигается в главных горелках первого реактора 7, остальные части используют для управления процессом и при пусковых операциях, сжигая их во вспомогательных горелках турбины и второго реактора 2. В очищенную технологическую фракцию в смесителе 7 добавляют пар. Парогазовую смесь после подогрева в теплообменниках 9 и 10 в зависимости от интенсивности теплообмена в реакторах 1 и 2 делят на две части: первая часть поступает в реактор 1, а вторая в реактор 2. В обоих реакторах протекают эндотермические реакции риформинга с водяным паром и/или с диоксидом углерода. Источником тепла, обеспечивающим протекание эндотермических реакций, служит дымовой газ, получаемый в основных Г1 и вспомогательных горелках Г2 и Г3 путем сжигания топливной части природного газа с воздухом. Дымовой газ из основных горелок поступает в межтрубное пространство первого ректора /, отдает часть тепла, а затем поступает в межтрубное пространство второго реактора 2. Второй реактор снабжен вспомогательно-пусковой горелкой, которая при необходимости используется для управления процессом в нем. Первый и второй реакторы отличаются тем, что в первом из них теплопередача в основном осуществляется радиационным теплообменом (80-97%), а во втором определяющим фактором является конвективный теплообмен. На долю радиационного теплообмена во втором реакторе приходится 5-20% от переданного тепла. Второй реактор может содержать одну или более ступеней с целью увеличения степени конверсии и использования тепла дымового газа.Natural gas is mixed with the hydrogen fraction and sent for preliminary heat exchange to heat exchangers 3 and 4. In the heat exchanger 3, the gas mixture is heated by the exhaust flue gas expanded in a gas turbine (expander) 5, and in 4 by a portion of the converted gas and sent to desulfurization apparatus 6, in which exempt from sulfur compounds. The purified gas enters the collector - divider, in which the technological fraction "1" (used for the process) and the fuel fraction "2" (burned in the burners) are separated from it. To the fuel fraction in order to reduce the consumption of the main fuel it is allowed to add any kind of additional fuel heated by the heat exchanger 8. The fuel flow can be divided into several parts. The main part is burned in the main burners of the first reactor 7, the remaining parts are used to control the process and during start-up operations, burning them in auxiliary burners of the turbine and the second reactor 2. Steam is added to the cleaned process fraction in mixer 7. The steam-gas mixture after heating in heat exchangers 9 and 10, depending on the heat transfer rate in reactors 1 and 2, is divided into two parts: the first part enters the reactor 1, and the second into the reactor 2. In both reactors, endothermic reforming reactions with water vapor and / or with carbon dioxide. The heat source that ensures the occurrence of endothermic reactions is flue gas, obtained in the main G1 and auxiliary burners G2 and G3 by burning the fuel part of natural gas with air. Flue gas from the main burners enters the annulus of the first reactor /, gives off part of the heat, and then enters the annulus of the second reactor 2. The second reactor is equipped with an auxiliary start-up burner, which, if necessary, is used to control the process in it. The first and second reactors are distinguished by the fact that in the first of them heat transfer is mainly carried out by radiation heat transfer (80-97%), and in the second, convective heat transfer is the determining factor. The share of radiation heat transfer in the second reactor accounts for 5-20% of the transferred heat. The second reactor may contain one or more stages in order to increase the degree of conversion and use of flue gas heat.

Для снижения температуры получаемого синтез-газа, при необходимости, его поток пропускают через теплообменник 11.To reduce the temperature of the resulting synthesis gas, if necessary, its flow is passed through a heat exchanger 11.

Описанный способ позволяет более чем в два раза увеличить использование тепла дымового газа (теплоносителя) для протекания эндотермических реакций.The described method allows more than two times to increase the use of heat of flue gas (coolant) for the occurrence of endothermic reactions.

Дымовой газ получают следующим образом. Сжатый в воздушном компрессоре 12 воздух разделяют на несколько частей. Первая часть - это технологический воздух. Этот воздух используется, например, если описываемый унифицированный способ генерации синтез-газа является частью технологической схемы производства аммиака. Две другие части применяют для сжигания топлива в главных горелках Г1 первого реактора 7 и во вспомогательных горелках турбины Г2 и горелках Г3 второго реактора 2. Таким образом, по образующемуся дымовому газу все использующие его объекты соединены последовательно и параллельно, так что любая часть потока байпассирует любую из стадий. Дымовой газ, получаемый на всех ступенях сжигания топлива после использования тепла в реакторах с температурой ~540°С, поступает в коллектор турбины, из которого часть дымового газа, при необходимости, можно отбирать для технологического использования.Flue gas is obtained as follows. Compressed in the air compressor 12, the air is divided into several parts. The first part is the process air. This air is used, for example, if the described unified synthesis gas generation method is part of the ammonia production flow chart. The other two parts are used to burn fuel in the main burners G1 of the first reactor 7 and in the auxiliary burners of the turbine G2 and burners G3 of the second reactor 2. Thus, all the objects using it are connected in series and in parallel so that any part of the stream bypasses any from the stages. The flue gas produced at all stages of fuel combustion after using heat in reactors with a temperature of ~ 540 ° C enters the turbine manifold, from which part of the flue gas can, if necessary, be taken for technological use.

Работа от расширения дымового газа в экспандере 5 используется для привода компрессора воздуха или для иных целей. Остаточное тепло расширенного в экспандере дымового газа используют для предварительного подогрева технологического газа в теплообменнике 8. Выходящий из теплообменника 8 дымовой газ имеет температуру 151°С и выбрасывается в атмосферу.Work from the expansion of the flue gas in the expander 5 is used to drive an air compressor or for other purposes. The residual heat of the expanded flue gas expanded in the expander is used to preheat the process gas in the heat exchanger 8. The flue gas leaving the heat exchanger 8 has a temperature of 151 ° C. and is released into the atmosphere.

Пример 2. Описание технологической схемы получения синтез-газа для производства аммиака.Example 2. Description of the technological scheme for producing synthesis gas for the production of ammonia.

Для получения синтез-газа в производстве аммиака унифицированная технологическая схема дополняется реактором автотермического риформинга (вторичного риформинга). В этот реактор подают конвертированный газ из реакторов 1 и 2 унифицированной схемы, а также технологический воздух от компрессора 12. Дополнительно в реактор подают часть дымового газа, отбираемого из коллектора экспандера 5.To obtain synthesis gas in the production of ammonia, a unified technological scheme is supplemented by an autothermal reforming (secondary reforming) reactor. Converted gas from reactors 1 and 2 of the unified circuit, as well as process air from compressor 12, are supplied to this reactor. Additionally, a portion of the flue gas taken from the expander manifold 5 is fed to the reactor.

Тепло конвертированного газа, выходящего из реактора вторичного риформинга, используют в котлах-утилизаторах для получения пара, а оставшееся тепло - для подогрева технологических потоков. Затем конвертированный газ подвергают обработке по стандартной схеме, включающей средне- и низкотемпературную конверсию СО, метилдиэтаноламинную очистку, метанирование, систему использования тепла и охлаждения вплоть до получения азото-водородной смеси стехиометрического состава для синтеза аммиака. Кроме того, технологическая схема, построенная по данному способу, позволяет сбалансировать производительность по аммиаку и диоксиду углерода для создания комплекса производств аммиак - карбамид путем извлечения диоксида углерода из части дымового газа под давлением технологического процесса.The heat of the converted gas leaving the secondary reforming reactor is used in waste heat boilers to produce steam, and the remaining heat is used to heat the process streams. Then, the converted gas is subjected to processing according to a standard scheme, including medium and low temperature conversion of CO, methyldiethanolamine purification, methanation, a heat and cooling system, until a nitrogen-hydrogen mixture of stoichiometric composition for the synthesis of ammonia is obtained. In addition, the technological scheme constructed by this method allows balancing the ammonia and carbon dioxide productivity to create a complex of ammonia-urea production by extracting carbon dioxide from part of the flue gas under the pressure of the technological process.

В реактор вторичного риформинга подают смесь газов из реакторов 7 и 2 как описано в примере 1. Кроме того, в реактор подают смесь части дымового газа, выходящего из одной из ступеней каталитического парциального окисления и сжатого воздуха в соотношении 0.773/1, т.е. обеспечивающем стехиометрическое соотношение азота и водорода для реакции синтеза аммиака и заданную температуру на выходе из стадии автотермического риформинга. A mixture of gases from reactors 7 and 2 is supplied to the secondary reforming reactor as described in Example 1. In addition, a mixture of part of the flue gas leaving one of the catalytic partial oxidation stages and compressed air in a ratio of 0.773 / 1, i.e. providing a stoichiometric ratio of nitrogen and hydrogen for the ammonia synthesis reaction and a predetermined temperature at the exit from the autothermal reforming stage.

В результате получают синтез-газ со стехиометрическим соотношением для синтеза аммиака состава, % об: Н2 - 74.00, N2 - 24.64, Ar - 0.353, СН4 - 0.673.The result is a synthesis gas with a stoichiometric ratio for the synthesis of ammonia composition,% vol: H 2 - 74.00, N 2 - 24.64, Ar - 0.353, CH 4 - 0.673.

Реализация способа получения синтез-газа по данному изобретению дает возможность создать производство аммиака со следующими показателями:The implementation of the method of producing synthesis gas according to this invention makes it possible to create the production of ammonia with the following indicators:

1. Энергопотребление. Природный газ: нм3/час: топливо (23%), на технологию 77%, итого 798 нм3 (856,46 ст. м3, 760 мм рт. ст., 20°С) на тонну аммиака.1. Energy consumption. Natural gas: nm3 / hour: fuel (23%), for technology 77%, total 798 nm 3 (856.46 st. M 3 , 760 mm Hg., 20 ° C) per ton of ammonia.

При низшей теплотворной способности (по метану) 7969,29 ккал/ст.м3 энергопотребление по природному газу составит 6,825 Гкал/т NH3.At the lowest calorific value (for methane) of 7969.29 kcal / st.m3, the energy consumption for natural gas will be 6.825 Gcal / t of NH 3 .

Лучшая мировая технология дает энергопотребление по природному газу 881,12÷918 нм3 или 7,1÷7,4 Гкал на тонну аммиака.The world's best technology provides energy consumption for natural gas of 881.12 ÷ 918 nm 3 or 7.1 ÷ 7.4 Gcal per ton of ammonia.

2. Экологическая толерантность. Выбросы дымового газа в атмосферу 2420 нм3 на тонну NH3. В лучшей из известных технологий с температурой подогрева воздуха горения до 440-600°С - 2660 нм3 на тонну NH3, в наиболее распространенной стандартной схеме - 4470 нм3 на тонну NH3 или в 1.847 раза больше.2. Ecological tolerance. Flue gas emissions into the atmosphere 2420 nm 3 per tonne of NH 3 . In the best known technology with a temperature of heating the combustion air to 440-600 ° С - 2660 nm 3 per tonne of NH 3 , in the most common standard scheme - 4470 nm 3 per tonne of NH 3 or 1.847 times more.

Пример 3. Описание технологической схемы получения синтез-газа для производства водорода.Example 3. Description of the technological scheme for producing synthesis gas for the production of hydrogen.

Технологическая схема получения синтез-газа для производства водорода отличается от описанной схемы получения синтез-газа в примере 2 тем, что в автотермический реактор вторичного риформинга вместо смеси воздуха и дымового газа подают только воздух или окислитель (например, чистый кислород). The technological scheme for producing synthesis gas for hydrogen production differs from the described scheme for producing synthesis gas in Example 2 in that only air or an oxidizing agent (for example, pure oxygen) is fed into the autothermal secondary reforming reactor instead of a mixture of air and flue gas.

Реализация способа получения синтез-газа по данному изобретению дает возможность создать производство водорода со следующими показателями:The implementation of the method of producing synthesis gas according to this invention makes it possible to create hydrogen production with the following indicators:

1. Энергопотребление. Природный газ (в пересчете на метан) 388,3 нм3 на 1000 нм3 Н2. Энергетический эквивалент - 3,153 Гкал/1000 нм3 Н2. Известные мировые технологии - 484,3÷496,4 нм3 на 1000 нм3 Н2.1. Energy consumption. Natural gas (in terms of methane) 388.3 nm 3 per 1000 nm 3 H 2 . The energy equivalent is 3.153 Gcal / 1000 nm 3 H 2 . World famous technologies - 484.3 ÷ 496.4 nm 3 per 1000 nm 3 Н 2 .

2. Экологическая толерантность. Выбросы дымового газа в атмосферу - 1254 нм3 на 1000 нм3 природного газа.2. Ecological tolerance. Flue gas emissions into the atmosphere - 1254 nm 3 per 1000 nm 3 of natural gas.

Пример 4. Описание технологической схемы получения синтез-газа для производства спиртов, альдегидов, и синтетических жидких углеводородов.Example 4. Description of the technological scheme for producing synthesis gas for the production of alcohols, aldehydes, and synthetic liquid hydrocarbons.

Для получения синтез-газа, пригодного для производства спиртов и альдегидов, а также синтетических жидких углеводородов в автотермический реактор подают газ из реакторов 1 и 2 как описано в примере 1, а также смесь диоксида углерода и кислорода, а стадию конверсии оксида углерода с водяным паром используют для поддержания требуемого соотношения Н2/СО. Таким образом, описанный способ получения синтез-газа для описанных применений становится унифицированным на стадии теплообменного риформинга углеводородов.To obtain synthesis gas suitable for the production of alcohols and aldehydes, as well as synthetic liquid hydrocarbons, gas from reactors 1 and 2 as described in example 1, as well as a mixture of carbon dioxide and oxygen, and the stage of conversion of carbon monoxide with water vapor are fed into the autothermal reactor used to maintain the desired ratio of H 2 / WITH. Thus, the described method for producing synthesis gas for the described applications becomes unified at the stage of heat exchange reforming of hydrocarbons.

Claims (6)

1. Энергосберегающий способ получения синтез-газа, содержащего водород и оксид углерода, для производства водорода, спиртов и альдегидов, синтетических жидких углеводородов и аммиака, включающий стадию сжигания топлива в дымовой газ, используемый в качестве теплоносителя, и стадию каталитического риформинга углеводородов с водяным паром, каталитические реакторы которой находятся в теплообменной связи с дымовым газом, отличающийся тем, что по крайней мере в одной из ступеней стадии каталитического риформинга подвод тепла в зону реакции осуществляют преимущественно за счет радиационного теплообмена, а в последующих ступенях - преимущественно за счет конвективного теплообмена.1. An energy-saving method for producing synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide for the production of hydrogen, alcohols and aldehydes, synthetic liquid hydrocarbons and ammonia, comprising the step of burning fuel into flue gas used as a coolant, and the stage of catalytic reforming of hydrocarbons with steam catalytic reactors which are in heat exchange connection with flue gas, characterized in that at least in one of the stages of the catalytic reforming stage, heat is supplied to the reaction zone carried out mainly due to radiative heat transfer, and in subsequent steps - mainly due to convective heat transfer. 2. Способ получения синтез-газа по п.1, отличающийся тем, что давление дымового газа выбирают меньшим по отношению к давлению технологического процесса на величину, обеспечивающую безопасность его проведения.2. The method of producing synthesis gas according to claim 1, characterized in that the pressure of the flue gas is chosen lower in relation to the pressure of the process by an amount that ensures its safety. 3. Способ получения синтез-газа по п.1, отличающийся тем, что для оптимизации управления технологическим режимом теплообменные стадии каталитического риформинга соединяются по ходу технологического и дымового газа последовательно и параллельно, так что любая часть потока байпассирует любую из стадий.3. The method of producing synthesis gas according to claim 1, characterized in that in order to optimize the control of the technological mode, the heat exchange stages of the catalytic reforming are connected in series and parallel along the process and flue gas, so that any part of the stream bypasses any of the stages. 4. Способ получения синтез-газа по п.1, отличающийся тем, что его унификация для получения синтез-газа, пригодного для производства аммиака, спиртов, альдегидов и синтетического жидкого топлива, достигается тем, что в технологическую схему вводят стадию автотермического риформинга.4. The method of producing synthesis gas according to claim 1, characterized in that its unification for producing synthesis gas suitable for the production of ammonia, alcohols, aldehydes and synthetic liquid fuel is achieved by the fact that an autothermal reforming stage is introduced into the technological scheme. 5. Способ получения синтез-газа по п.4, отличающийся тем, что для получения синтез-газа в производстве аммиака в качестве окислителя для проведения автотермического процесса риформинга используют смесь части дымового газа, выходящего из одной из ступеней каталитического парциального окисления и сжатого воздуха в пропорции, обеспечивающей стехиометрическое соотношение азота и водорода для реакции синтеза аммиака и заданную температуру на выходе из стадии автотермического риформинга.5. The method of producing synthesis gas according to claim 4, characterized in that for the production of synthesis gas in the production of ammonia, a mixture of a portion of the flue gas leaving one of the stages of the catalytic partial oxidation and compressed air in proportions providing a stoichiometric ratio of nitrogen and hydrogen for the ammonia synthesis reaction and a predetermined temperature at the exit from the autothermal reforming stage. 6. Способ получения синтез-газа по п.1, отличающийся тем, что для получения синтез-газа, пригодного для производства спиртов и альдегидов, а также синтетических жидких углеводородов в автотермический реактор подают газ из обоих реакторов со смесью диоксида углерода и кислорода, а стадию конверсии оксида углерода с водяным паром используют для поддержания требуемого соотношения Н2/СО.6. The method of producing synthesis gas according to claim 1, characterized in that in order to obtain synthesis gas suitable for the production of alcohols and aldehydes, as well as synthetic liquid hydrocarbons, gas from both reactors with a mixture of carbon dioxide and oxygen is supplied to the autothermal reactor, and a carbon monoxide vapor conversion step is used to maintain the desired H 2 / CO ratio.
RU2016134563A 2016-08-23 2016-08-23 Energy-saving unified method for generating synthesis gas from hydrocarbons RU2664526C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016134563A RU2664526C2 (en) 2016-08-23 2016-08-23 Energy-saving unified method for generating synthesis gas from hydrocarbons

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016134563A RU2664526C2 (en) 2016-08-23 2016-08-23 Energy-saving unified method for generating synthesis gas from hydrocarbons

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016134563A3 RU2016134563A3 (en) 2018-03-01
RU2016134563A RU2016134563A (en) 2018-03-01
RU2664526C2 true RU2664526C2 (en) 2018-08-20

Family

ID=61597042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016134563A RU2664526C2 (en) 2016-08-23 2016-08-23 Energy-saving unified method for generating synthesis gas from hydrocarbons

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2664526C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2726659C1 (en) * 2019-03-26 2020-07-15 Михаил Алексеевич Калитеевский Method of waste recycling and energy generation
RU2750083C2 (en) * 2019-12-04 2021-06-22 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" Method for operation of gas warmer with intermediary heat carrier and apparatus for implementation thereof
US11806705B2 (en) 2018-06-28 2023-11-07 Haldor Topsøe A/S Catalytic reactor comprising metal radiation surfaces
RU2822331C1 (en) * 2023-12-27 2024-07-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method of operating gas heating unit at gas distribution station with turboexpander power plant, heater with intermediate heat carrier

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5937631A (en) * 1996-06-21 1999-08-17 Haldor Topsoe A/S Method for combined generation of synthesis gas and power
RU2244134C1 (en) * 2004-01-13 2005-01-10 Пресняков Николай Иванович Method for steam generation at production of ammonia
US6919062B1 (en) * 1996-01-31 2005-07-19 Savvas P. Vasileiadis Permreactor and separator type fuel processors for production of hydrogen and hydrogen, carbon oxides mixtures
RU2465955C2 (en) * 2007-06-16 2012-11-10 МЕДЖИТТ (ЮКей) ЛИМИТЕД Device and method for reforming
RU2503651C1 (en) * 2012-09-20 2014-01-10 Марк Юрьевич Богослов Method for obtaining methanol from hydrocarbon gas of gas and gas-condensate deposits, and plant for its implementation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6919062B1 (en) * 1996-01-31 2005-07-19 Savvas P. Vasileiadis Permreactor and separator type fuel processors for production of hydrogen and hydrogen, carbon oxides mixtures
US5937631A (en) * 1996-06-21 1999-08-17 Haldor Topsoe A/S Method for combined generation of synthesis gas and power
RU2244134C1 (en) * 2004-01-13 2005-01-10 Пресняков Николай Иванович Method for steam generation at production of ammonia
RU2465955C2 (en) * 2007-06-16 2012-11-10 МЕДЖИТТ (ЮКей) ЛИМИТЕД Device and method for reforming
RU2503651C1 (en) * 2012-09-20 2014-01-10 Марк Юрьевич Богослов Method for obtaining methanol from hydrocarbon gas of gas and gas-condensate deposits, and plant for its implementation

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11806705B2 (en) 2018-06-28 2023-11-07 Haldor Topsøe A/S Catalytic reactor comprising metal radiation surfaces
RU2726659C1 (en) * 2019-03-26 2020-07-15 Михаил Алексеевич Калитеевский Method of waste recycling and energy generation
RU2750083C2 (en) * 2019-12-04 2021-06-22 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" Method for operation of gas warmer with intermediary heat carrier and apparatus for implementation thereof
RU2822331C1 (en) * 2023-12-27 2024-07-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method of operating gas heating unit at gas distribution station with turboexpander power plant, heater with intermediate heat carrier

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016134563A3 (en) 2018-03-01
RU2016134563A (en) 2018-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU744197B2 (en) Process for generating electric energy, steam and carbon dioxide from hydrocarbon feedstock
JP7113394B2 (en) System and method for power production with integrated production of hydrogen
RU2676062C2 (en) Method and system for producing liquid hydrocarbon product from fischer-tropsch process using synthesis gas produced from oxygen transport membrane based reforming reactor
CN113165883B (en) Method and reactor for converting carbon dioxide to carbon monoxide
US8591769B2 (en) Hydrogen production with reduced carbon dioxide generation and complete capture
RU2495914C2 (en) Apparatus and methods of processing hydrogen and carbon monoxide
KR20200035268A (en) Ammonia synthesis gas manufacturing method
CA2472326A1 (en) Process for the production of hydrocarbons
KR20040066172A (en) Production enhancement for a reactor
US20230294985A1 (en) Low carbon hydrogen fuel
JP4059546B2 (en) Method for producing a combination of synthesis gas and electrical energy
JPH10231102A (en) Steam reforming
RU2664526C2 (en) Energy-saving unified method for generating synthesis gas from hydrocarbons
KR20230127991A (en) Eco-friendly methanol production
JPH0798643B2 (en) Method for producing ammonia synthesis gas
US3582296A (en) Gasifying process
RU2643542C1 (en) Method of obtaining hydrogen from hydrocarbon feedstock
RU2283272C2 (en) Method of production of the liquid heat carrier used as the indirect source of heat at realization of the endothermal reactions and the method of realization of the reactions of reforming of the hydrocarbons
RU2228901C2 (en) Synthesis gas production process
CA3205154A1 (en) Method for preparing a synthesis gas
RU2786069C1 (en) Method for producing hydrogen from natural gas
RU2808330C1 (en) Method for producing low-carbon ammonia from natural gas decarbonized ammonia-2500
RU2808874C1 (en) Method for producing low-carbon ammonia from natural gas decarbonized ammonia-3000
US20230264145A1 (en) Improving the purity of a CO2-rich stream
EA046288B1 (en) LOW CARBON HYDROGEN FUEL

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant