RU2664941C2 - Способ модернизации входной части установки для синтеза аммиака - Google Patents

Способ модернизации входной части установки для синтеза аммиака Download PDF

Info

Publication number
RU2664941C2
RU2664941C2 RU2016143573A RU2016143573A RU2664941C2 RU 2664941 C2 RU2664941 C2 RU 2664941C2 RU 2016143573 A RU2016143573 A RU 2016143573A RU 2016143573 A RU2016143573 A RU 2016143573A RU 2664941 C2 RU2664941 C2 RU 2664941C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stream
nitrogen
specified
air
pressure
Prior art date
Application number
RU2016143573A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016143573A (ru
RU2016143573A3 (ru
Inventor
Эрманно Филиппи
Раффаэле ОСТУНИ
Original Assignee
Касале Са
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 Касале Са filed Critical Касале Са
Publication of RU2016143573A publication Critical patent/RU2016143573A/ru
Publication of RU2016143573A3 publication Critical patent/RU2016143573A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2664941C2 publication Critical patent/RU2664941C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • 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
    • C01C1/0482—Process control; Start-up or cooling-down procedures
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • C01C1/0417—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst characterised by the synthesis reactor, e.g. arrangement of catalyst beds and heat exchangers in the reactor
    • 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
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0415—Purification by absorption in liquids
    • 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
    • C01B2203/0465—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
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/142—At least two 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
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C01B2203/143—Three or more reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Fertilizers (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

Изобретение относится к модернизации установки для синтеза аммиака. Способ модернизации входной части установки для синтеза аммиака, причем указанная входная часть подает получаемый газ для синтеза аммиака и включает секцию конверсии, включающую установку для вторичной конверсии с воздушным обогревом или установку для автотермической конверсии, работающую под давлением во входной части, секцию очистки потока, выходящего из секции конверсии, воздушный компрессор, первоначально установленный для подачи воздуха в секцию конверсии для использования в качестве оксиданта, при этом способ включает направление содержащего Опотока в секцию конверсии для использования в качестве оксиданта, введение потока азота в соответствующем месте входной части для обеспечения требуемого молярного отношения водорода к азоту в получаемом газе и сжимание потока азота посредством воздушного компрессора. Изобретение обеспечивает снижение затрат на модернизацию установки. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к модернизации установок для синтеза аммиака. В частности, изобретение касается модернизации входной части установки для синтеза аммиака, в которой получают свежий газ для синтеза аммиака.
Уровень техники
Для синтеза аммиака (NH3) требуется синтез-газ, содержащий водород (Н2) и азот (N2) в соответствующем отношении, равном примерно 3:1. Термин "синтез-газ для получения аммиака" используется в отношении синтез-газа вышеуказанного состава.
Известен способ получения указанного синтез-газа для синтеза аммиака в процессе конверсии десульфурированного природного газа посредством первичной конверсии с водяным паром и последующей вторичной конверсии выходящего потока (ЕР 2022754).
Согласно известному уровню техники углеводородное сырье подвергают конверсии с водяным паром на установке для первичной конверсии, и затем полученный газ взаимодействует с потоком оксиданта на установке для вторичной конверсии. Затем газ, выходящий после конверсии с установки для вторичной конверсии, очищают, в первую очередь, для удаления оксидов углерода, и получают газ, имеющий состав, подходящий для синтеза аммиака, т.е., имеющий молярное отношение H2/N2 (соотношение HN) почти 3:1. Секция очистки включает в основном СО-конвертеры, в которых СО превращается в диоксид углерода и водород, установку для удаления СО2 и, возможно, реактор-метанатор.
Установку для вторичной конверсии называют также установкой для автотермической конверсии (УАК). Указанный термин "установка для автотермической конверсии" обозначает каталитический конвертер, в котором происходит окисление исходных углеводородов и обеспечивается выделение тепла для конверсии. Возможна также только автотермическая конверсия без первичной конверсии.
На современном уровне техники известны несколько способов модернизации имеющихся установок для синтеза аммиака с целью повышения их производственной мощности или снижения их энергопотребления. Известные способы включают использование на установке для вторичной (автотермической) конверсии в качестве оксиданта вместо воздуха кислорода или воздуха с повышенной концентрацией кислорода. Это может сопровождаться введением потока азота в контур синтеза с целью обеспечения молярного отношения H2:N2, равного примерно 3, требуемого для реакции синтеза аммиака. Для подачи кислорода в секцию конверсии и азота в секцию очистки могут быть предусмотрены специальные установки разделения воздуха (УРВ). Ряд примеров представлен в WO 2012/004032 и ЕР 2631213.
Как оксидант, так и азот требуются под давлением во входной части обычно в диапазоне 20-50 бар.
Однако такой способ, включающий раздельную подачу кислорода и азота во входную часть установки является очень дорогостоящим, главным образом, из-за наличия УРВ, которая включает большие компрессоры. Это снижает экономический эффект от модернизации.
К основным элементам УРВ обычно относятся:
воздушный компрессор;
реверсивные теплообменники или поглотители влаги с цеолитом для очистки воздуха путем удаления воды и СО2;
секция холодильной установки (так называемая холодильная камера);
компрессорная система для продукта.
Холодильная камера работает при криогенных температурах, при которых воздух разделяют на его составляющие с требуемой степенью чистоты. Холодильная камера в основном включает разделительные колонны и теплообменники.
Компрессорная система для продукта может включать или два компрессора для газа, или комбинацию из одного компрессора для газа и внутренней насосно-трубопроводной системы для жидкого продукта. Если часть продукта подается с использованием низкотемпературной внутренней насосно-трубопроводной системы, то требуется также воздушный бустер-компрессор.
Оксидант и азот можно сжимать на УРВ или в предназначенном для этого компрессоре до ввода, соответственно, на установку для вторичной компрессии и установку очистки.
В случае наличия внутренней насосно-трубопроводной системы либо для оксиданта, либо для азота давление подачи в холодильной камере УРВ (выход теплообменника для выходящего потока сырья) является давлением во входной части. В случае внешней компрессии либо оксиданта, либо азота указанное давление подачи в холодильной камере обычно составляет примерно 1-5 бар и характеризуется как "давление, близкое к давлению окружающей среды".
Таким образом, для установки разделения воздуха обычно требуются по меньшей мере три больших компрессора. Указанные компрессоры являются очень дорогостоящими и значительно влияют на затраты на УРВ, и, в свою очередь, на затраты на модернизацию установки для синтеза аммиака. По вышеуказанным причинам модернизация, включающая обеспечение установки разделения воздуха, может стать менее привлекательной. В некоторых случаях поток, содержащий кислород, и поток, содержащий азот, можно получить и использовать для модернизации без обеспечения новой установки разделения воздуха, однако по-прежнему остается необходимость получения указанных потоков при соответствующем давлении.
Способ модернизации установки для синтеза аммиака, в которую подают природный газ, известен также из ЕР-А-2662327.
Раскрытие изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы преодолеть вышеуказанные недостатки уровня техники. В частности, изобретение ставит своей целью снижение затрат на модернизацию установки с использованием установки для вторичной конверсии с воздушным обогревом или установки для автотермической конверсии, если используются специальные потоки, содержащие кислород и азот, полученные, например, с установки разделения воздуха.
Эти цели достигнуты с применением способа, предлагаемого в пункте 1 формулы настоящего изобретения. Характерным признаком изобретения является то, что в секцию конверсии, в частности, на установку для вторичной конверсии или установку для автотермической конверсии, подают поток кислорода, чтобы обеспечить некоторое количество оксиданта. Чистота указанного потока кислорода, выраженная молярным процентным содержанием О2, предпочтительно составляет по меньшей мере 50 мол. %. Отсюда следует, что указанная установка для вторичной конверсии работает с использованием воздуха с повышенным содержанием О2 или по существу чистого кислорода в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения. Таким образом, способ, предлагаемый в настоящем изобретении, можно рассматривать как способ модернизации на основе использования кислорода.
Кроме того, в подходящем месте установки, предпочтительно в секции очистки, вводят поток азота, чтобы обеспечить требуемое молярное отношение H2:N2. Отличительный признак изобретения заключается в том, что по меньшей мере часть указанного потока азота сжимают с использованием воздушного компрессора, который ранее использовали для подачи воздуха на установку для вторичной компрессии или УАК. Указанный компрессор называют также "компрессор технологического воздуха" (КТВ).
Указанные потоки кислорода и азота обычно создаются установкой разделения воздуха. С этой целью в некоторых вариантах осуществления изобретения предлагаемый в изобретении способ может включать монтаж новой установки разделения воздуха. Однако настоящее изобретение также можно применять, если установка разделения воздуха уже имеется.
Компрессор технологического воздуха КТВ можно модернизировать, например, чтобы обеспечить повышение расхода. Однако это не является необходимым, и в некоторых вариантах осуществления изобретения модернизация КТВ не предусмотрена и компрессор используется таким, какой есть.
В вариантах осуществления изобретения, отличительным признаком которых является модернизация КТВ, указанный компрессор обычно способен подавать все требуемое для установки количество азота (или по меньшей мере большую его часть). Соответственно, в этих вариантах осуществления изобретения поток кислорода, направляемый на стадию конверсии, предпочтительно имеет высокую степень чистоты. Указанная степень чистоты потока кислорода предпочтительно составляет по меньшей мере 90 мол. %, а более предпочтительно - более 95 мол. %. С другой стороны, в вариантах осуществления изобретения, в которых КТВ не модернизирован, может быть так, что КТВ не способен обеспечить требуемое количество азота. В последнем случае может быть предпочтительным вводить некоторое количество азота с потоком кислорода, степень чистоты которого будет ниже, например, 50-90 мол. %, а более предпочтительно 70-90 мол. %. Другими словами, расход потока газообразного азота выбирают в соответствии с мощностью имеющегося воздушного компрессора, а остальное количество азота вводят с кислородом.
В дополнительных вариантах осуществления изобретения предлагается разделять поток азота, выходящий с установки разделения воздуха, на два потока, а именно, первый поток с низким давлением и второй поток с высоким давлением. Указанный первый поток сжимается с использованием КТВ; указанный второй поток можно подавать непосредственно на установку в обход КТВ. Количество (расход) указанного первого потока можно рассчитать в соответствии с мощностью КТВ, который может быть модернизирован или не модернизирован. В этом варианте осуществления изобретения чистоту кислорода определяют в соответствии с объектом (потоком) разделения и мощностью воздушного компрессора.
Этот способ эффективно решает проблему высоких затрат на модернизацию, поскольку позволяет отказаться от одного из трех газовых компрессоров, так как давление подачи с УРВ в результате становится ниже, обычно около 1 -5 бар (давление, близкое к давлению окружающей среды) вместо 20-50 бар (давление во входной части), благодаря наличию внешнего компрессора. Кроме того, никакие большие модификации имеющегося воздушного компрессора не проводятся, хотя мощность установки существенно увеличивается.
Даже если используется модернизированный КТВ, то, несмотря на увеличение мощности установки, не требуется никаких больших модификаций. Например, при увеличении мощности на 50% расход в компрессоре технологического воздуха, используемом для азота, лишь на 10% выше в сравнении с вариантом с более низкой мощностью.
С применением способа модернизации на основе использования кислорода в имеющемся КТВ благодаря синергии в значительной мере устранены "узкие" места. В частности, изобретение включает следующие найденные решения.
Компрессор технологического воздуха сжимает чистый азот, без следов кислорода, воды и СО2. На УРВ необходима секция предварительной очистки воздуха, чтобы удалить все примеси и, таким образом, избежать конденсации паров, застывания воды, находящейся в жидкой фазе, и конденсации газообразного СО2. В результате азот выходит с УРВ чистым и сухим. Другие компоненты, например, аргон, присутствуют лишь в количествах, измеряемых в част./млн (ppm).
Молекулярная масса азота (MW=28) - почти такая же, как средняя MW воздуха (примерно 29). Следовательно, характеристики компрессора существенно не изменяются, и режим работы компрессора (соотношение скорости и давления, скорости и кпд) совместим с новыми технологическими условиями.
Давление нагнетания (на выходе) КТВ - ниже, чем было до этого (обычно около 5 бар), так как азот можно вводить на стороне выхода секции очистки, исключая, таким образом, падение давления в устройствах на стороне входа.
Эти и другие преимущества изобретения будут понятнее при помощи приведенного ниже описания и чертежей, относящихся к предпочтительным вариантам осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
фиг. 1 - блок-схема первого варианта осуществления изобретения,
фиг. 2 - блок-схема второго варианта осуществления изобретения,
фиг. 3 - блок-схема третьего варианта осуществления изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Фиг. 1 показывает первый вариант осуществления изобретения.
Входная часть для получения синтез-газа для синтеза аммиака включает установку 1 для первичной конверсии, установку 2 для вторичной конверсии и секцию 3 очистки. Указанная секция 3 очистки может включать СО-конвертеры и установки очистки, т.е., удаление СО2 и метанирование. Очищенный газ, выходящий из указанной секции 3, подают в секцию 4 синтеза аммиака.
Установка 2 для вторичной конверсии изначально обогревается воздухом 7, подаваемым компрессором 6.
В способе, предлагаемом в изобретении, используются поток кислорода 8 и поток азота 9, подаваемые установкой 5 разделения воздуха. В некоторых вариантах осуществления изобретения способ, предлагаемый в изобретении, может включать монтаж указанной установки 5.
Указанная установка 5 разделения воздуха подает поток 9 азота под давлением, почти равным давлению окружающей среды, например, 1-5 бар. Указанный поток 9 сжимают посредством воздушного компрессора 6 и сжатый азот 10 подают в соответствующее место входной части, предпочтительно в секцию 3 очистки. Например, азот вводят после секции удаления СО2 или после секции метанирования. Воздуховод 7 может быть периодического действия.
Поскольку поток 9 азота сжимают воздушным компрессором 6, можно отказаться от одного из внутренних компрессоров на УРВ 5, т.е., УРВ не требуется отводить поток 9 азота под высоким давлением входной части.
Установка, показанная на фиг. 1, работает следующим образом: исходный природный газ NG смешивается с потоком PS водяного пара и поступает на установку 1 для первичной конверсии. Газ, выходящий после конверсии с установки для первичной конверсии, подают на установку (2) для автотермической вторичной конверсии, работающую теперь как установка для конверсии с кислородным обогревом, вследствие подачи 8 кислорода с УРВ 5. УРВ 5 подает также азот 9 для добавления в секцию 3 очистки, чтобы обеспечить для реакции синтеза аммиака требуемое молярное отношение H2:N2, равное примерно 3. Компрессор 6 используется для компрессии всего количества азота, отделенного от воздуха и выходящего с УРВ 5.
Степень чистоты потока 9 предпочтительно выше 90%. Например, расход оксиданта составляет 1428 кмол/ч, а содержащегося в нем кислорода - 1365 кмол/ч, тогда как азота - 30 кмол/ч и других компонентов (например, аргона) - 33 кмол/ч.
Фиг. 2 показывает второй вариант осуществления изобретения, в котором с УРВ 5 подают первый поток 9' азота под низким давлением и второй поток 9'' под высоким давлением. Обычно указанный второй поток 9'' подают под давлением во входной части, например, 20-50 бар, с использованием криогенного насоса.
Первый поток 9' сжимают с использованием воздушного компрессора 6, тогда как второй поток 9'' подают непосредственно в секцию 3 очистки, возможно объединяя его с потоком 10, нагнетаемым указанным компрессором.
Соотношение этих двух потоков 9' и 9'' выбирают в соответствии с мощностью имеющегося воздушного компрессора 6, таким образом минимизируя или исключая модификации.
Фиг. 3 показывает третий вариант осуществления изобретения, в котором с УРВ 5 подают весь поток 9 азота под низким давлением, а компрессор 6 не модернизирован в сравнении с первоначальными условиями. В этом случае количества азота в потоке 9 может быть недостаточно для достижения требуемого отношения 3:1, и может быть предпочтительным использовать поток 8' кислорода с низкой степенью чистоты для ввода недостающего количества азота с указанным потоком 8'.
Степень чистоты указанного потока 8' может составлять, например, около 70-90%. Например, расход оксиданта составляет 1754 кмол/ч, а содержащегося в нем кислорода - 1365 кмол/ч, тогда как азота - 356 кмол/ч и других компонентов (например, аргона) - 33 кмол/ч.
Относительный баланс кислорода и азота зависит от технологического процесса, в частности, от способов очистки синтез-газа (например, с использованием адсорбции с перемежающимся давлением (PSA - pressure swing adsorption), PSA с продувкой N2 или промывки жидким азотом, или простого метанирования) и от потока для продувки в контуре синтеза. PSA можно использовать для удаления диоксида углерода и других примесей, таких как СО, СН4, Ar. Например, если секция очистки включает установку PSA, то для технологического процесса требуется подавать кислород с небольшим избытком. В таком технологическом процессе удаляют также следы водорода, поэтому расход кислорода немного увеличивается. С другой стороны, если секция очистки включает установку для промывки жидким азотом для удаления примесей, таких как СО, Ar и СН4, из потока неочищенного водорода, то для технологического процесса требуется подавать азот с небольшим избытком. Ведь в таком технологическом процессе некоторое количество азота (например, 10-15%) теряется с отходящим газом, поэтому требуется увеличение расхода.
Однако осуществление таких изменений существенно не изменяет раскрытый способ, так как изменение общего расхода кислорода или азота - небольшое в сравнении с общей потребностью для процесса синтеза аммиака.
Аналогичным образом, с установки разделения воздуха также можно было бы подавать другие потоки азота в зависимости от конкретных требований к технологическому процессу и установке, для постоянного или периодического расхода, например, азот для регенерации молекулярных сит или продувки установки PSA, или жидкий азот для охлаждения установки для промывки жидким азотом, или для заполнения емкости для жидкого азота. Осуществление этих изменений также по существу не изменяет раскрытый способ.

Claims (18)

1. Способ модернизации входной части установки для синтеза аммиака, причем указанная входная часть подает получаемый газ для синтеза аммиака и включает:
секцию (1, 2) конверсии, включающую установку для вторичной конверсии с воздушным обогревом или установку (2) для автотермической конверсии, работающую под давлением во входной части;
секцию (3) очистки потока, выходящего из указанной секции конверсии;
воздушный компрессор (6), первоначально установленный для подачи воздуха в указанную секцию конверсии для использования в качестве оксиданта;
при этом способ включает следующие стадии:
содержащий О2 поток (8) направляют в указанную секцию (2) конверсии для использования в качестве оксиданта;
по меньшей мере один поток (9) азота вводят в соответствующем месте входной части для обеспечения требуемого молярного отношения водорода к азоту в получаемом газе и
по меньшей мере часть указанного потока (9) азота сжимают посредством указанного воздушного компрессора (6).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный содержащий О2 поток и указанный поток азота получают на установке (5) разделения воздуха.
3. Способ по п. 2, причем модернизация включает также обеспечение указанной установки разделения воздуха.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что весь указанный поток азота сжимают посредством указанного воздушного компрессора (6).
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный поток азота подается установкой разделения воздуха и поступает в указанный воздушный компрессор (6) под давлением, почти равным давлению окружающей среды, предпочтительно в диапазоне 1-5 бар.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первый поток (9') азота сжимают посредством указанного воздушного компрессора (6), а второй поток (9ʺ) азота под более высоким давлением, чем указанный первый поток, подают непосредственно во входную часть в обход указанного компрессора.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что указанный первый поток и указанный второй поток получают на установке (5) разделения воздуха, причем указанный первый поток подается указанной установкой (5) под давлением, почти равным давлению окружающей среды, а указанный второй поток подается указанной установкой (5) под давлением, примерно равным указанному давлению во входной части.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что чистота указанного потока (8), содержащего О2, составляет по меньшей мере 90 мол. %.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный воздушный компрессор (6) также модернизирован.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный воздушный компрессор не модернизирован, и указанный поток, содержащий О2, включает соответствующее количество азота, которое после добавления к указанному потоку азота обеспечивает в получаемом газе требуемое молярное отношение H2:N2.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что указанный поток, содержащий О2, имеет чистоту по меньшей мере 50 мол. %, предпочтительно - в пределах 50-90 мол. %, более предпочтительно - 70-90 мол. %.
RU2016143573A 2014-04-08 2015-04-03 Способ модернизации входной части установки для синтеза аммиака RU2664941C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14163911.2 2014-04-08
EP14163911.2A EP2930141A1 (en) 2014-04-08 2014-04-08 A method for revamping a front-end of an ammonia plant
PCT/EP2015/097010 WO2015155374A1 (en) 2014-04-08 2015-04-03 A method for revamping a front-end of an ammonia plant

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016143573A RU2016143573A (ru) 2018-05-08
RU2016143573A3 RU2016143573A3 (ru) 2018-07-06
RU2664941C2 true RU2664941C2 (ru) 2018-08-23

Family

ID=50440567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016143573A RU2664941C2 (ru) 2014-04-08 2015-04-03 Способ модернизации входной части установки для синтеза аммиака

Country Status (13)

Country Link
US (1) US10287174B2 (ru)
EP (2) EP2930141A1 (ru)
CN (1) CN106163987B (ru)
AU (1) AU2015245502B2 (ru)
BR (1) BR112016023536A2 (ru)
CA (1) CA2941923C (ru)
CL (1) CL2016002504A1 (ru)
MX (1) MX2016013001A (ru)
MY (1) MY185483A (ru)
RU (1) RU2664941C2 (ru)
SA (1) SA516380037B1 (ru)
UA (1) UA117060C2 (ru)
WO (1) WO2015155374A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017204208A1 (de) * 2017-03-14 2018-09-20 Thyssenkrupp Ag Verfahren und Anlage zur Erzeugung und Aufbereitung eines Synthesegasgemisches
US20190101354A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 New Archery Products, Llc Apparatus and method for guiding line

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998045211A1 (en) * 1997-04-10 1998-10-15 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Oxygen and nitrogen injection for increasing ammonia production
EP2631213A1 (en) * 2012-02-24 2013-08-28 Ammonia Casale S.A. Process for producing ammonia synthesis gas and a related front-end of an ammonia plant
RU2012109110A (ru) * 2009-08-13 2013-09-20 Аммония Касале Са Способ модернизации установки для производства аммиака с промывкой продувочного потока тна основе азота
EP2662327A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-13 Ammonia Casale S.A. Method of revamping of an ammonia plant fed with natural gas
WO2014019610A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 Ammonia Casale Sa A method for increasing the capacity of an ammonia plant

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001009038A2 (en) * 1999-07-29 2001-02-08 Sasol Technology (Pty) Ltd Natural gas conversion to hydrocarbons and ammonia
DE102004014292A1 (de) * 2004-03-22 2005-10-20 Lurgi Ag Koproduktion von Methanol und Ammoniak aus Erdgas
EP1778585A4 (en) * 2004-07-29 2011-08-03 Fluor Tech Corp IMPROVED AMMONIA SYSTEM
EP2022754A1 (en) 2007-08-08 2009-02-11 Ammonia Casale S.A. Process for producing ammonia synthesis gas
EP2404869A1 (en) 2010-07-06 2012-01-11 Ammonia Casale S.A. Process for producing ammonia synthesis gas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998045211A1 (en) * 1997-04-10 1998-10-15 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Oxygen and nitrogen injection for increasing ammonia production
RU2012109110A (ru) * 2009-08-13 2013-09-20 Аммония Касале Са Способ модернизации установки для производства аммиака с промывкой продувочного потока тна основе азота
EP2631213A1 (en) * 2012-02-24 2013-08-28 Ammonia Casale S.A. Process for producing ammonia synthesis gas and a related front-end of an ammonia plant
EP2662327A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-13 Ammonia Casale S.A. Method of revamping of an ammonia plant fed with natural gas
WO2014019610A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 Ammonia Casale Sa A method for increasing the capacity of an ammonia plant

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016143573A (ru) 2018-05-08
AU2015245502B2 (en) 2019-01-17
WO2015155374A1 (en) 2015-10-15
UA117060C2 (uk) 2018-06-11
MY185483A (en) 2021-05-19
EP3129320B1 (en) 2018-06-06
SA516380037B1 (ar) 2020-08-12
AU2015245502A1 (en) 2016-09-22
CA2941923C (en) 2021-11-23
US10287174B2 (en) 2019-05-14
CA2941923A1 (en) 2015-10-15
BR112016023536A2 (pt) 2017-08-15
EP3129320A1 (en) 2017-02-15
CL2016002504A1 (es) 2016-12-30
RU2016143573A3 (ru) 2018-07-06
MX2016013001A (es) 2016-12-07
CN106163987B (zh) 2018-04-06
US20170029282A1 (en) 2017-02-02
CN106163987A (zh) 2016-11-23
EP2930141A1 (en) 2015-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2478564C2 (ru) Способ получения синтез-газа для синтеза аммиака
RU2479484C2 (ru) Способ получения синтез-газа для синтеза аммиака
US8852456B2 (en) Method for the production of hydrogen combined with carbon dioxide capture
CN109690215A (zh) 工业气体场所与液氢生产的一体化
CN108698985B (zh) 用于供给二氧化碳以合成尿素的方法
RU2558579C2 (ru) Производство кондиционного синтез-газа для синтеза аммиака с криогенной очисткой
RU2261225C2 (ru) Процесс синтеза аммиака и применяемая для этого установка
US9206041B2 (en) Method and installation for the combined production of ammonia synthesis gas and carbon dioxide
RU2664941C2 (ru) Способ модернизации входной части установки для синтеза аммиака
JP2005522396A (ja) 水素および一酸化炭素の混合物を分離するための方法および装置。
RU2225356C2 (ru) Способ совместной модернизации установки для получения аммиака и установки для получения мочевины
RU2719430C1 (ru) Способ получения азотной кислоты
WO2017075564A1 (en) Increasing hydrogen recovery from co + h2 synthesis gas
US10514203B2 (en) Plant and process for ammonia production with cryogenic purification, and related method of revamping
JP2020066585A (ja) 有機物の合成装置および合成方法
JPH06234517A (ja) アンモニア及びメタノールの併産方法
JP4187569B2 (ja) 水素製造装置
JP2004299995A (ja) 水素製造装置及び水素製造方法
CN116768159A (zh) 用于从合成气中去除二氧化碳的方法和设备
US20090038337A1 (en) Method for Regulating a Series of Apparatus for Separating Air by Cryogenic Distillation and Series of Apparatus for Separating Air Operating According to Said Method
EP4387925A1 (en) Process for the preparation of green ammonia synthesis gas