RU2726894C1 - Fertilizer production plant and method of producing fertilizer - Google Patents

Fertilizer production plant and method of producing fertilizer Download PDF

Info

Publication number
RU2726894C1
RU2726894C1 RU2020102669A RU2020102669A RU2726894C1 RU 2726894 C1 RU2726894 C1 RU 2726894C1 RU 2020102669 A RU2020102669 A RU 2020102669A RU 2020102669 A RU2020102669 A RU 2020102669A RU 2726894 C1 RU2726894 C1 RU 2726894C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
urea
methanol
ammonia
synthesis
Prior art date
Application number
RU2020102669A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Синя ТАТИБАНА
Юкио ТАНАКА
Акиёри ХАГИМОТО
Сё КОМАДА
Original Assignee
Мицубиси Хеви Индастриз Энджиниринг, Лтд.
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 Мицубиси Хеви Индастриз Энджиниринг, Лтд. filed Critical Мицубиси Хеви Индастриз Энджиниринг, Лтд.
Application granted granted Critical
Publication of RU2726894C1 publication Critical patent/RU2726894C1/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
    • C01B3/32Production 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
    • C01B3/38Production 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
    • C01B3/382Multi-step processes
    • 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
    • C01B3/025Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • 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
    • C01B3/48Production 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 followed by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05CNITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C9/00Fertilisers containing urea or urea compounds
    • C05C9/02Fertilisers containing urea or urea compounds containing urea-formaldehyde condensates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05GMIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/40Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity for affecting fertiliser dosage or release rate; for affecting solubility
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/10Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds combined with the synthesis of ammonia
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15Preparation 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
    • C07C29/151Preparation 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
    • C07C29/1516Multisteps
    • C07C29/1518Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/32Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
    • C07C45/37Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups
    • C07C45/38Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups being a primary hydroxyl group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0415Purification by absorption in liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435Catalytic purification
    • C01B2203/0445Selective methanation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/0475Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06Integration with other chemical processes
    • C01B2203/061Methanol production
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1052Nickel or cobalt catalysts
    • C01B2203/1058Nickel catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1064Platinum group metal catalysts
    • C01B2203/107Platinum catalysts
    • 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
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

FIELD: agriculture.SUBSTANCE: inventions relate to agriculture. Plant for production of fertilizers, intended for production of urea-containing fertilizer from hydrocarbon source, wherein such plant for production of fertilizers contains: reforming unit, ammonia synthesis plant, urea synthesis plant, methanol synthesis plant, formaldehyde synthesis plant, urea formaldehyde composition production plant and fertilizer production plant. Method of producing urea-containing fertilizer from hydrocarbon source, wherein method includes: reforming step, ammonia synthesis step, a step for synthesis of urea, a step for synthesis of methanol, a step for synthesis of formaldehyde, a step for obtaining urea formaldehyde and a step for producing fertilizer.EFFECT: invention enables to obtain a fertilizer which has long-term action after application.9 cl, 14 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретение The technical field to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к установке по производству удобрений и к способу получения удобрения.The present invention relates to an installation for the production of fertilizers and to a method for producing fertilizers.

Уровень техникиState of the art

Мочевина является соединением, содержащем большое количество азота, и вследствие этого используется в качестве удобрения. Известная методика, подходящая в качестве способа для производства содержащего мочевину удобрения, раскрывается в патентном документе 1. Патентный документ 1 описывает производственную установку для получения мочевины с использованием аммония, полученного из природного газа и диоксида углерода. Кроме того, патентный документ 1 раскрывает применение полученной мочевины в качестве удобрения.Urea is a compound containing a large amount of nitrogen and is therefore used as a fertilizer. A known technique suitable as a method for producing a fertilizer containing urea is disclosed in Patent Document 1. Patent Document 1 describes a production apparatus for producing urea using ammonia obtained from natural gas and carbon dioxide. In addition, Patent Document 1 discloses the use of the obtained urea as a fertilizer.

Список упоминаемых документовList of referenced documents

Патентные источники.Patent sources.

Патентный документ 1: JP2000-159519A (см. в частности абзац 0002 и Фиг. 1).Patent Document 1: JP2000-159519A (see in particular paragraph 0002 and Fig. 1).

Раскрытие изобретения Disclosure of invention

Решаемые проблемыSolved problems

В отношении повышения удобства и простоты использования мочевины предпочтительным является получение мочевины в гранулированной форме. В частности, гранулированная мочевина хорошо удерживается в почве после ее внесения в виде удобрения и с меньшей вероятностью будет смыта дождем или вследствие иных подобных причин. Таким образом, при использовании гранулированной мочевины оказывается возможным увеличение длительности ее действия в качестве удобрения.With regard to improving the convenience and ease of use of urea, it is preferable to obtain urea in granular form. In particular, granulated urea retains well in the soil after fertilization and is less likely to be washed away by rain or similar reasons. Thus, when using granular urea, it is possible to increase the duration of its action as a fertilizer.

При способе гранулирования мочевины (то есть при грануляции) к мочевине может быть добавлен гранулирующий агент. Гранулирующим агентом для мочевины может быть, например, мочевино-формальдегидный состав (например, мочевина и формальдегид, растворенные в растворителе и переведенные в жидкую форму). Однако в случае установки, раскрываемой в патентном документе 1, когда при осуществлении грануляции используется гранулирующий агент, такой гранулирующий агент должен подаваться в установку извне, что приводит к дополнительным затратам на закупку гранулирующего агента.In the process for granulating urea (ie, granulating) a granulating agent may be added to the urea. The granulating agent for urea can be, for example, a urea-formaldehyde formulation (eg, urea and formaldehyde dissolved in a solvent and converted to a liquid form). However, in the case of the plant disclosed in Patent Document 1, when a granulating agent is used in performing granulation, such a granulating agent must be supplied to the plant from the outside, resulting in additional costs for purchasing the granulating agent.

Цель по меньшей мере одного воплощения настоящего изобретения состоит в предложении установки производства удобрения и способа получения удобрения, пригодных для низкозатратного изготовления удобрения с долгосрочным действием после внесения.An object of at least one embodiment of the present invention is to provide a fertilizer production plant and a fertilizer production method suitable for the low cost production of a fertilizer with a long lasting effect after application.

Решение проблемыSolution to the problem

(1) Согласно по меньшей мере некоторым воплощениям настоящего изобретения, установка производства удобрения, предназначенная для получения содержащего мочевину удобрения из источника углеводорода, содержит: установку риформинга, предназначенную для получения по меньшей мере водорода и газа-источника углерода с помощью риформинга источника углеводорода; установку синтеза аммиака, предназначенную для получения аммиака при использовании по меньшей мере газа- источника азота и водорода, полученного на установке риформинга; установку синтеза мочевины, предназначенную для получения мочевины при использовании по меньшей мере газа-источника углерода, полученного на установке риформинга, и аммиака, полученного на установке синтеза аммиака; установку синтеза метанола, предназначенную для получения метанола при использовании по меньшей мере водорода, полученного на установке риформинга, и газа-источника углерода, полученного на установке риформинга; установку синтеза формальдегида, предназначенную для получения формальдегида окислением метанола, полученного на установке синтеза метанола; установку производства мочевино-формальдегидного состава, предназначенную для получения мочевино-формальдегидного состава при использовании по меньшей мере мочевины, полученной на установке синтеза мочевины, и формальдегида, полученного на установке синтеза формальдегида; и установку производства удобрения, предназначенную для получения удобрения при использовании по меньшей мере мочевины, полученной на установке синтеза мочевины, и мочевино-формальдегидного состава, полученного на установке производства мочевино-формальдегидного состава.(1) According to at least some embodiments of the present invention, a fertilizer production plant for producing a urea-containing fertilizer from a hydrocarbon source comprises: a reformer for producing at least hydrogen and a carbon source gas by reforming the hydrocarbon source; an ammonia synthesis unit for producing ammonia using at least a nitrogen and hydrogen source gas produced in a reformer; a urea synthesis unit for producing urea using at least a carbon source gas obtained from a reformer and ammonia obtained from an ammonia synthesis unit; a methanol synthesis unit for producing methanol using at least hydrogen from the reformer and a carbon source gas from the reformer; a formaldehyde synthesis unit designed to produce formaldehyde by oxidizing methanol obtained at a methanol synthesis unit; an installation for the production of a urea-formaldehyde composition, designed to obtain a urea-formaldehyde composition using at least urea obtained at a urea synthesis unit and formaldehyde obtained at a formaldehyde synthesis unit; and a fertilizer production unit for producing a fertilizer using at least urea obtained from a urea synthesis unit and a urea-formaldehyde composition obtained from a urea-formaldehyde composition production unit.

В соответствии с конфигурацией (1) возможно получение и мочевины, и мочевино-формальдегидного состава из источника углеводорода, такого как природный газ и уголь, на одной и той же установке производства удобрений. Соответственно, отсутствует необходимость в отдельном внешнем снабжении гранулирующим агентом и оказывается возможным использование полученного мочевино-формальдегидного состава в качестве гранулирующего агента для гранулирования мочевины. Гранулированная мочевина после ее внесения в почву обладает длительным действием. Таким образом, согласно одному воплощению настоящего изобретения, оказывается возможным малозатратное получение удобрения, которое имеет длительное действие после внесения.According to the configuration (1), it is possible to obtain both urea and urea-formaldehyde composition from a hydrocarbon source such as natural gas and coal in the same fertilizer production plant. Accordingly, there is no need for a separate external supply of a granulating agent, and it is possible to use the obtained urea-formaldehyde composition as a granulating agent for granulating urea. Granulated urea after its introduction into the soil has a long-term effect. Thus, according to one embodiment of the present invention, it is possible to obtain a fertilizer at low cost that has a long-lasting effect after application.

(2) В некоторых воплощениях в указанной выше конфигурации (1) установка синтеза метанола выполнена с возможностью получения метанола при использовании избыточного водорода из установки синтеза аммиака.(2) In some embodiments, in the above configuration (1), the methanol synthesis unit is configured to produce methanol using excess hydrogen from the ammonia synthesis unit.

С приведенной выше конфигурацией (2) возможно получение метанола при использовании избыточного водорода, содержащегося в непрореагировавшем газе после производства аммиака, и газа-источника углерода, такого как диоксид углерода. Таким образом, оказывается возможным использование в полном объеме всего водорода, полученного в ходе риформинга источника углеводорода на установке риформинга, без образования отходов.With the above configuration (2), it is possible to produce methanol by using excess hydrogen contained in the unreacted gas after ammonia production and a carbon source gas such as carbon dioxide. Thus, it is possible to fully utilize all of the hydrogen produced by reforming the hydrocarbon source in the reformer without generating waste.

(3) В некоторых воплощениях в указанной выше конфигурации (1) или (2) установка синтеза метанола выполнена с возможностью получения метанола при использовании газа-источника углерода, полученного на установке риформинга.(3) In some embodiments, in the above configuration (1) or (2), the methanol synthesis unit is configured to produce methanol using a carbon source gas obtained from the reformer.

С указанной выше конфигурацией (3) возможно получение метанола при использовании газа-источника углерода (диоксид углерода), полученного на установке риформинга. Таким образом, возможно получение метанола без подачи газа-источника углерода, извне.With the above configuration (3), it is possible to produce methanol by using a carbon source gas (carbon dioxide) obtained from a reformer. Thus, it is possible to obtain methanol without supplying the carbon source gas from the outside.

(4) В некоторых воплощениях в любой из приведенных выше конфигураций с (1) по (3) установка синтеза аммиака включает устройство синтеза аммиака, предназначенное для получения аммиака при использовании по меньшей мере газа-источника азота и водорода, полученного на установке риформинга, и устройство извлечения водорода, предназначенное для извлечения избыточного водорода из устройства синтеза аммиака. Установка синтеза метанола выполнена с возможностью получения метанола при использовании водорода, извлеченного с помощью такого устройства извлечения водорода.(4) In some embodiments, in any of the above configurations (1) to (3), the ammonia synthesis unit comprises an ammonia synthesis unit for producing ammonia using at least a nitrogen and hydrogen source gas from a reformer, and a hydrogen recovery device for recovering excess hydrogen from an ammonia synthesis device. The methanol synthesis unit is configured to produce methanol using hydrogen recovered using such a hydrogen recovery device.

С указанной выше конфигурацией (4) возможно получение метанола при использовании газа, который выпускается из устройства извлечения водорода и который содержит большой объем водорода (то есть газ с высокой чистотой по водороду). Таким образом, оказывается возможным увеличение выхода метанола.With the above configuration (4), it is possible to produce methanol by using a gas that is discharged from the hydrogen recovery apparatus and which contains a large volume of hydrogen (i.e., a gas with high hydrogen purity). Thus, it is possible to increase the yield of methanol.

(5) В некоторых воплощениях в любой из приведенных выше конфигураций с (1) по (3) установка синтеза аммиака включает устройство синтеза аммиака, предназначенное для получения аммиака при использовании по меньшей мере газа-источника азота и водорода, полученного на установке риформинга, и устройство извлечения водорода, предназначенное для извлечения избыточного водорода из устройства синтеза аммиака. Установка синтеза метанола выполнена с возможностью получения метанола при использовании водорода, отбираемого между устройством синтеза аммиака и устройством извлечения водорода.(5) In some embodiments, in any of the above configurations (1) to (3), the ammonia synthesis unit comprises an ammonia synthesis unit for producing ammonia using at least a nitrogen and hydrogen source gas from a reformer, and a hydrogen recovery device for recovering excess hydrogen from an ammonia synthesis device. The methanol synthesis unit is configured to produce methanol using hydrogen taken between the ammonia synthesis unit and the hydrogen recovery unit.

С указанной выше конфигурацией (5), при использовании избыточного водорода, имеющего поддерживаемое выпускное давление, ответвленного между устройством синтеза аммиака и устройством извлечения водорода, оказывается возможным снабжение установки синтеза метанола водородом под высоким давлением. Таким образом, отсутствует необходимость в обеспечении со стороны выше по ходу потока от установки синтеза метанола компрессора для сжатия подаваемого газа, содержащего водород.With the above configuration (5), by using excess hydrogen having a maintained outlet pressure branching between the ammonia synthesis device and the hydrogen recovery device, it is possible to supply the methanol synthesis plant with high pressure hydrogen. Thus, there is no need to provide a compressor on the upstream side of the methanol synthesis plant for compressing the feed gas containing hydrogen.

(6) В некоторых воплощениях в любой из указанных выше конфигураций с (1) по (3) установка синтеза аммиака включает устройство синтеза аммиака, предназначенное для получения аммиака при использовании по меньшей мере газа-источника азота и водорода, полученного на установке риформинга, а установка синтеза метанола выполнена с возможностью получения метанола при использовании водорода, полученного со стороны ниже по ходу потока от устройства синтеза аммиака.(6) In some embodiments, in any of the above configurations (1) to (3), the ammonia synthesis unit includes an ammonia synthesis unit for producing ammonia using at least a nitrogen and hydrogen source gas from a reformer, and the methanol synthesis unit is configured to produce methanol using hydrogen obtained from the side downstream of the ammonia synthesis unit.

С указанной выше конфигурацией (6) в случаях, когда на стороне ниже по ходу потока от устройства синтеза аммиака отсутствует устройство, обеспечивающее сброс давления, такое как устройство извлечения водорода, возможно использование избыточного водорода, выпускное давление которого поддерживается. Соответственно, оказывается возможным снабжение установки синтеза метанола водородом под высоким давлением. Таким образом, отсутствует необходимость в обеспечении на стороне выше по ходу потока от установки синтеза метанола компрессора для сжатия подаваемого газа, содержащего водород.With the above configuration (6), in cases where there is no pressure relief device such as a hydrogen recovery device on the downstream side of the ammonia synthesis device, it is possible to use excess hydrogen, the outlet pressure of which is maintained. Accordingly, it is possible to supply the methanol synthesis plant with high pressure hydrogen. Thus, there is no need to provide a compressor on the upstream side of the methanol synthesis plant for compressing the feed gas containing hydrogen.

(7) В некоторых воплощениях в любой из указанных выше конфигураций с (1) по (6) установка синтеза аммиака включает: устройство синтеза аммиака, предназначенное для получения аммиака при использовании по меньшей мере газа-источника азота и водорода, полученного на установке риформинга; и компрессор, предназначенный для сжатия подаваемого газа, который содержит водород и газ-источник азота, подлежащий введению в устройство синтеза аммиака. Установка синтеза метанола выполнена с возможностью получения метанола при использовании водорода, содержащегося в подаваемом газе, сжатом с помощью компрессора.(7) In some embodiments, in any of the above configurations (1) to (6), an ammonia synthesis unit comprises: an ammonia synthesis unit for producing ammonia using at least a nitrogen and hydrogen source gas obtained from a reformer; and a compressor for compressing a feed gas that contains hydrogen and a nitrogen source gas to be introduced into the ammonia synthesis apparatus. The methanol synthesis unit is configured to produce methanol using hydrogen contained in the feed gas compressed by a compressor.

С указанной выше конфигурацией (7), при использовании водорода, содержащегося в подаваемом газе, сжатом с помощью компрессора, оказывается возможным снабжение установки синтеза метанола водородом под высоким давлением. Таким образом, отсутствует необходимость в обеспечении на стороне выше по ходу потока от установки синтеза метанола компрессора для сжатия подаваемого газа, содержащего водород. Помимо этого, концентрация водорода и концентрация азота в подаваемом газе, подлежащем введению в устройство синтеза аммиака, высоки, в то время как концентрации других компонентов низки. Таким образом, при получении метанола с использованием газа, имеющего относительно высокую концентрацию водорода и относительно высокую концентрацию азота при относительно низких концентрациях других компонентов, оказывается возможным увеличение парциального давления водорода и азота и улучшение выхода метанола.With the above configuration (7), by using the hydrogen contained in the feed gas compressed by the compressor, it is possible to supply the methanol synthesis plant with high pressure hydrogen. Thus, there is no need to provide a compressor on the upstream side of the methanol synthesis plant for compressing the feed gas containing hydrogen. In addition, the concentration of hydrogen and the concentration of nitrogen in the feed gas to be introduced into the ammonia synthesis apparatus are high, while the concentrations of other components are low. Thus, when producing methanol using a gas having a relatively high hydrogen concentration and a relatively high nitrogen concentration with relatively low concentrations of other components, it is possible to increase the partial pressure of hydrogen and nitrogen and improve the yield of methanol.

(8) В некоторых воплощениях в любой из указанных выше конфигураций с (1) по (7) установка синтеза метанола выполнена с возможностью получения метанола при использовании водорода, полученного на установке риформинга, при этом такой водород находится на стороне выше по ходу потока от установки синтеза аммиака, установки синтеза мочевины и установки синтеза метанола.(8) In some embodiments, in any of the above configurations (1) to (7), the methanol synthesis unit is configured to produce methanol using reformer hydrogen, such hydrogen being on the upstream side of the unit ammonia synthesis, urea synthesis unit and methanol synthesis unit.

С указанной выше конфигурацией (8) возможно получение метанола при использовании водорода, полученного на установке риформинга. Таким образом, отсутствует необходимость в отдельном снабжении установки синтеза метанола газом-источником углерода и оказывается возможным упрощение системы разводки трубопроводов.With the above configuration (8), it is possible to produce methanol by using reformer hydrogen. Thus, there is no need for a separate supply of the methanol synthesis plant with a carbon source gas and it becomes possible to simplify the piping system.

(9) Согласно по меньшей мере некоторым воплощениям настоящего изобретения, способ получения содержащего мочевину удобрения из источника углеводорода, включает: стадию риформинга, предназначенную для получения с помощью риформинга источника углеводородов по меньшей мере водорода и газа-источника углерода; стадию синтеза аммиака, предназначенную для получения аммиака при использовании по меньшей мере газа-источника азота и водорода, полученного на стадии риформинга; стадию синтеза мочевины, предназначенную для получения мочевины при использовании по меньшей мере газа-источника углерода, полученного на стадии риформинга, и аммиака, полученного на стадии синтеза аммиака; стадию синтеза метанола, предназначенную для получения метанола при использовании по меньшей мере водорода, полученного на стадии риформинга, и газа-источника углерода, полученного на стадии риформинга; стадию синтеза формальдегида, предназначенную для получения формальдегида окислением метанола, полученного на стадии синтеза метанола; стадию получения мочевино-формальдегидного состава, предназначенную для получения мочевино-формальдегидного состава при использовании по меньшей мере мочевины, полученной на стадии синтеза мочевины, и формальдегида, полученного на стадии синтеза формальдегида; и стадию получения удобрения, предназначенную для получения удобрения при использовании по меньшей мере мочевины, полученной на стадии синтеза мочевины, и мочевино-формальдегидного состава, полученного на стадии получения мочевино-формальдегидного состава.(9) According to at least some embodiments of the present invention, a method for producing a urea-containing fertilizer from a hydrocarbon source includes: a reforming step for reforming a hydrocarbon source of at least hydrogen and a carbon source gas; an ammonia synthesis step for producing ammonia using at least a nitrogen and hydrogen source gas obtained in the reforming step; a urea synthesis step for producing urea using at least the carbon source gas obtained in the reforming step and ammonia obtained in the ammonia synthesis step; a methanol synthesis step for producing methanol using at least hydrogen obtained in the reforming step and a carbon source gas obtained in the reforming step; a formaldehyde synthesis stage for producing formaldehyde by oxidizing methanol obtained in the methanol synthesis stage; a stage of obtaining a urea-formaldehyde composition, designed to obtain a urea-formaldehyde composition using at least urea obtained at the stage of urea synthesis, and formaldehyde obtained at the stage of formaldehyde synthesis; and a fertilizer production step for producing a fertilizer using at least the urea obtained in the urea synthesis step and the urea-formaldehyde composition obtained in the urea-formaldehyde composition preparation step.

В соответствии с вышеприведенной конфигурацией (9) возможно получение и мочевины, и мочевино-формальдегидного состава из источника углеводорода, такого как природный газ, на одной и той же установке по производству удобрений. Соответственно, отсутствует необходимость в отдельном внешнем снабжении гранулирующим агентом и оказывается возможным использование полученного мочевино-формальдегидного состава в качестве гранулирующего агента для гранулирования мочевины. Гранулированная мочевина после ее внесения обладает длительным действием. Таким образом, согласно одному воплощению настоящего изобретения, оказывается возможным малозатратное получение удобрения, которое имеет длительное действие после внесения.According to the above configuration (9), it is possible to obtain both urea and urea-formaldehyde composition from a hydrocarbon source such as natural gas in the same fertilizer production plant. Accordingly, there is no need for a separate external supply of a granulating agent, and it is possible to use the obtained urea-formaldehyde composition as a granulating agent for granulating urea. Granular urea after its introduction has a long-term effect. Thus, according to one embodiment of the present invention, it is possible to obtain a fertilizer at low cost that has a long-lasting effect after application.

Полезный эффектUseful effect

Цель по меньшей мере одного воплощения настоящего изобретения состоит в предоставлении установки по производству удобрений и способа получения удобрения, пригодных для низкозатратного изготовления удобрения, которое обладает долгосрочным действием после внесения.An object of at least one embodiment of the present invention is to provide a fertilizer production plant and a fertilizer production method suitable for the low cost production of a fertilizer that has a long lasting effect after application.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Фиг. 1 представляет системную диаграмму установки по производству удобрений согласно первому воплощению настоящего изобретения.FIG. 1 is a system diagram of a fertilizer plant according to a first embodiment of the present invention.

Фиг. 2 показывает схематическую диаграмму установки синтеза метанола из установки по производству удобрений с Фиг. 1.FIG. 2 shows a schematic diagram of a methanol synthesis plant from the fertilizer plant of FIG. 1.

Фиг. 3 является схематической диаграммой установки синтеза метанола из установки по производству удобрений с Фиг. 1, где обеспечен единственный реактор, отличный от реактора, показанного на Фиг. 2.FIG. 3 is a schematic diagram of a methanol synthesis plant from the fertilizer plant of FIG. 1, where a single reactor other than the one shown in FIG. 2.

Фиг. 4 является схематической диаграммой установки синтеза метанола из установки по производству удобрений с Фиг. 1, где обеспечено множество реакторов, отличных от реактора, показанного на Фиг. 2.FIG. 4 is a schematic diagram of a methanol synthesis plant from the fertilizer plant of FIG. 1, where a plurality of reactors other than the one shown in FIG. 2.

Фиг. 5 отображает блок-схему, демонстрирующую способ получения удобрения, реализуемый на установке по производству удобрений с Фиг. 1.FIG. 5 is a flowchart showing a fertilizer production method implemented in the fertilizer plant of FIG. 1.

Фиг. 6 представляет системную диаграмму установки по производству удобрений согласно второму воплощению настоящего изобретения.FIG. 6 is a system diagram of a fertilizer plant according to a second embodiment of the present invention.

Фиг. 7 представляет системную диаграмму установки по производству удобрений согласно третьему воплощению настоящего изобретения.FIG. 7 is a system diagram of a fertilizer plant according to a third embodiment of the present invention.

Фиг. 8 является схематической диаграммой установки синтеза метанола из установки по производству удобрений с Фиг. 7.FIG. 8 is a schematic diagram of a methanol synthesis plant from the fertilizer plant of FIG. 7.

Фиг. 9 является схематической диаграммой еще одной установки синтеза метанола из установки по производству удобрений с Фиг. 7.FIG. 9 is a schematic diagram of another methanol synthesis plant from the fertilizer plant of FIG. 7.

Фиг. 10 является схематической диаграммой еще одной установки синтеза метанола из установки по производству удобрений с Фиг. 7.FIG. 10 is a schematic diagram of another methanol synthesis plant from the fertilizer plant of FIG. 7.

Фиг. 11 является схематической диаграммой еще одной установки синтеза метанола из установки по производству удобрений с Фиг. 7.FIG. 11 is a schematic diagram of another methanol synthesis plant from the fertilizer plant of FIG. 7.

Фиг. 12 представляет системную диаграмму установки по производству удобрений согласно четвертому воплощению настоящего изобретения.FIG. 12 is a system diagram of a fertilizer plant according to a fourth embodiment of the present invention.

Фиг. 13 представляет системную диаграмму установки по производству удобрений согласно пятому воплощению настоящего изобретения.FIG. 13 is a system diagram of a fertilizer plant according to a fifth embodiment of the present invention.

Фиг. 14 представляет системную диаграмму установки по производству удобрений согласно шестому воплощению настоящего изобретения.FIG. 14 is a system diagram of a fertilizer plant according to a sixth embodiment of the present invention.

Осуществление изобретения Implementation of the invention

Далее подробно описываются примеры осуществления настоящего изобретения с обращением к сопутствующим чертежам. При этом описания и чертежи, раскрываемые в качестве воплощений, несут лишь иллюстративную функцию и подходящим образом могут модифицироваться в пределах, не выходящих за границы объема настоящего изобретения. Помимо указанного, два или более воплощений могут быть осуществлены в комбинации.In the following, embodiments of the present invention are described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the descriptions and drawings disclosed as embodiments are for illustrative purposes only and may be suitably modified without departing from the scope of the present invention. In addition to the above, two or more embodiments may be carried out in combination.

При этом, однако, имеется в виду, что если специально не указывается иного, все габариты, материалы, формы, относительные положения и другие подобные признаки описываемых в воплощениях компонентов должны интерпретироваться исключительно как иллюстративные и не предназначенные для ограничения объема настоящего изобретения.It is understood, however, that unless specifically indicated otherwise, all dimensions, materials, shapes, relative positions and other similar features of the components described in the embodiments are to be interpreted as illustrative only and not intended to limit the scope of the present invention.

Например, выражения, касающиеся относительного или абсолютного положения, такие как «в направлении», «по направлению», «параллельный», «ортогональный», «центрированный», «концентрический» и «коаксиальный», не следует рассматривать лишь как указывающие на расположение в его буквальном и строгом значении, но также включают и состояния, где такое расположение является относительно смещенным на допуски, или углы, или расстояния, при которых оказывается возможным достижение той же самой функции.For example, expressions referring to relative or absolute position, such as “toward”, “toward”, “parallel”, “orthogonal”, “centered”, “concentric” and “coaxial”, should not be construed as merely indicating location. in its literal and strict meaning, but also includes states where such an arrangement is relatively offset by tolerances, or angles, or distances at which it is possible to achieve the same function.

Например, выражения равного состояния, такие как «такой же», «равный» и «одинаковый» не должны рассматриваться только в качестве указания на состояние, при котором некие признаки являются строго равными, но также включают и состояние, при котором имеется допуск или различие, которые, тем не менее, позволяют достигать той же самой функции.For example, expressions of equal state such as "same", "equal" and "same" should not be construed only as an indication of a state in which certain features are strictly equal, but also include a state in which there is a tolerance or difference. which nevertheless allow you to achieve the same function.

Кроме того, выражения, касающиеся, например, формы, такой как прямоугольная форма или цилиндрическая форма, не должны рассматриваться только в отношении геометрически строгой формы, но также включают и форму с шероховатостью или с закругленными углами в пределах границ, внутри которых остается возможным достижение того же самого эффекта.In addition, expressions concerning, for example, a shape such as a rectangular shape or a cylindrical shape should not be considered only in relation to a geometrically strict shape, but also includes a shape with roughness or with rounded corners within boundaries, within which it remains possible to achieve the same effect.

С другой стороны, такие выражения, как «содержит», «включает», «имеет», «вмещает» и «составляет», не предназначаются для того, чтобы быть исключающими в отношении других компонентов.On the other hand, expressions such as “contains,” “includes,” “has,” “comprises,” and “comprises,” are not intended to be exclusive of other components.

Фиг. 1 представляет системную диаграмму установки 100 по производству удобрений согласно первому воплощению настоящего изобретения. Установка 100 по производству удобрений предназначена для получения удобрения, которое содержит мочевину (мочевинное удобрение) из источника углеводорода, такого как природный газ и уголь. На Фиг. 1 в качестве источника углеводородов приводится природный газ. Установка 100 по производству удобрений включает риформинг-аппарат 1 в качестве установки риформинга, установку 10 синтеза аммиака, установку 20 синтеза мочевины, установку 30 синтеза метанола, установку 40 синтеза формальдегида, смеситель 51 в качестве установки получения мочевино-формальдегидного состава и гранулирующее устройство 61 в качестве установки производства удобрения. Кроме того, согласно одному воплощению настоящего изобретения, установка 100 по производству удобрений дополнительно включает реактор 2 конверсии, устройство 3 извлечения диоксида углерода и устройство 4 метанизации на стороне ниже по ходу потока от риформинг-аппарата 1.FIG. 1 is a system diagram of a fertilizer production plant 100 according to a first embodiment of the present invention. Fertilizer plant 100 is designed to produce a fertilizer that contains urea (urea fertilizer) from a hydrocarbon source such as natural gas and coal. FIG. 1, natural gas is given as a source of hydrocarbons. Installation 100 for the production of fertilizers includes a reformer 1 as a reforming unit, an ammonia synthesis unit 10, a urea synthesis unit 20, a methanol synthesis unit 30, a formaldehyde synthesis unit 40, a mixer 51 as a unit for the production of a urea-formaldehyde composition, and a granulating unit 61 in the quality of the fertilizer production unit. In addition, according to one embodiment of the present invention, the fertilizer plant 100 further includes a conversion reactor 2, a carbon dioxide recovery unit 3, and a methanization unit 4 on the downstream side of the reformer 1.

Риформинг-аппарат 1 предназначен для того, чтобы получать по меньшей мере водород и диоксид углерода (газ-источник углерода) с использованием воздуха и водяного пара и для осуществления риформинга природного газа, который содержит метан. Риформинг-аппарат 1 включает, хотя это и не показано, аппарат первичного риформинга, который осуществляет реакцию риформинга водяного пара, и аппарат вторичного риформинга, в котором выполняется реакция парциального окислительного риформинга и реакция риформинга водяного пара. Уравнения реакций, выполняемых в аппарате первичного риформинга и в аппарате вторичного риформинга более конкретно представлены ниже.The reformer 1 is designed to produce at least hydrogen and carbon dioxide (carbon source gas) using air and steam and to reform natural gas that contains methane. The reformer 1 includes, although not shown, a primary reformer that performs a steam reforming reaction and a secondary reformer that performs a partial oxidative reforming reaction and a steam reforming reaction. The reaction equations for the primary reformer and the secondary reformer are more specifically set forth below.

(a) Аппарат первичного риформинга (реакция риформинга водяного пара)(a) Primary reformer (steam reforming reaction)

Figure 00000001
Figure 00000001

(b) Аппарат вторичного риформинга (реакция парциального окислительного риформинга и реакция риформинга водяного пара)(b) Secondary reformer (partial oxidative reforming reaction and steam reforming reaction)

Figure 00000002
Figure 00000002

Соответственно, в риформинг-аппарате 1 из природного газа, содержащего метан, производится диоксид углерода. Тем не менее, в отношении части монооксида углерода, образованного в результате реакций по уравнениям (1) и (3), реакция уравнения (2) не имеет дальнейшего развития и продукт остается в форме монооксида углерода. Остающийся монооксид углерода превращается в диоксид углерода в реакторе 2 конверсии на более поздней стадии.Accordingly, in the reformer 1, carbon dioxide is produced from natural gas containing methane. However, with respect to the portion of carbon monoxide formed by the reactions of equations (1) and (3), the reaction of equation (2) does not develop further and the product remains in the form of carbon monoxide. The remaining carbon monoxide is converted to carbon dioxide in the conversion reactor 2 at a later stage.

Реакции, показанные в уравнениях (1) и (2), могут выполняться при использовании тех или иных катализаторов риформинга. В качестве катализатора риформинга может использоваться, например, окисленный переходный металл, такой как никель, и платина. Условия реакции могут составлять, например, приблизительно от 900°C до 1000°C и от 2,5 MПa до 3,5 MПa на выходе из слоя катализатора, размещающегося в аппарате вторичного риформинга.The reactions shown in equations (1) and (2) can be performed using one or another reforming catalyst. As a reforming catalyst, for example, an oxidized transition metal such as nickel and platinum can be used. The reaction conditions can be, for example, from about 900 ° C to 1000 ° C and from 2.5 MPa to 3.5 MPa at the outlet of the catalyst bed located in the secondary reformer.

Как указывалось выше, риформинг-аппарат 1 также потребляет воздух. Таким образом, газ, исходящий из риформинг-аппарата 1 и подаваемый на более поздней стадии к реактору 2 конверсии, содержит компоненты, происходящие из воздуха. Более конкретно, газ, исходящий из риформинг-аппарата 1, содержит газ-источник азота, такой как азот (газ, который служит в качестве исходного материала при синтезе аммиака).As mentioned above, the reformer 1 also consumes air. Thus, the gas exiting the reformer 1 and fed at a later stage to the conversion reactor 2 contains components originating from air. More specifically, the gas exiting the reformer 1 contains a nitrogen source gas such as nitrogen (a gas that serves as a starting material in the synthesis of ammonia).

Реактор 2 конверсии предназначен для получения диоксида углерода и водорода в результате конверсии монооксида углерода и водяного пара в газе, поступающем из риформинг-аппарата 1. Таким образом, в реакторе 2 конверсии, концентрация монооксида углерода в газе уменьшается и вместо этого увеличивается концентрация диоксида углерода. Посредством превращения монооксида углерода в диоксид углерода оказывается возможным извлечение углерода, происходящего из монооксида углерода, в виде диоксида углерода с помощью устройства 3 извлечения диоксида углерода на более поздней стадии.The conversion reactor 2 is designed to produce carbon dioxide and hydrogen by converting carbon monoxide and water vapor in the gas coming from the reformer 1. Thus, in the conversion reactor 2, the concentration of carbon monoxide in the gas decreases and instead the concentration of carbon dioxide increases. By converting carbon monoxide to carbon dioxide, it is possible to recover the carbon derived from carbon monoxide as carbon dioxide by the carbon dioxide recovery device 3 at a later stage.

В реакторе 2 конверсии происходит химическая реакция, отображаемая следующим уравнением (4).In the reactor 2 conversion, a chemical reaction occurs, represented by the following equation (4).

Figure 00000003
Figure 00000003

В качестве катализатора для конверсии монооксида углерода (катализатор конверсии) может использоваться тот или иной катализатор конверсии. Катализатором конверсии может быть, например, катализатор на медно-цинковой основе. Условия реакции могут составлять, например, приблизительно от 200°C до 450°C и от 2,5 MПa до 3,5 MПa на выходе из слоя катализатора, размещенного в реакторе 2 конверсии.As a catalyst for the conversion of carbon monoxide (conversion catalyst), one or another conversion catalyst can be used. The conversion catalyst can be, for example, a copper-zinc catalyst. The reaction conditions can be, for example, from about 200 ° C to 450 ° C and from 2.5 MPa to 3.5 MPa at the outlet of the catalyst bed disposed in the conversion reactor 2.

Устройство 3 извлечения диоксида углерода предназначено для извлечения и удаления диоксида углерода из газа. Благодаря удалению диоксида углерода из газа оказывается возможным предотвращение поступления диоксида углерода в устройство 12 синтеза аммиака на более поздней стадии и ослабление его воздействия на катализатор образования аммония (описывается ниже). Извлечение диоксида углерода с помощью устройства 3 извлечения диоксида углерода возможно, например, посредством приведения газа в контакт с щелочным раствором. Далее извлеченный диоксид углерода отделяется от щелочного раствора, например, нагреванием такого щелочного раствора, и подается к установке 20 синтеза мочевины и установке 30 синтеза метанола, описываемым ниже.The carbon dioxide extraction device 3 is designed to extract and remove carbon dioxide from the gas. By removing carbon dioxide from the gas, it is possible to prevent the entry of carbon dioxide into the ammonia synthesis device 12 at a later stage and to reduce its effect on the ammonium generation catalyst (described below). Extraction of carbon dioxide by means of the carbon dioxide extraction device 3 is possible, for example, by bringing the gas into contact with an alkaline solution. Then, the recovered carbon dioxide is separated from the alkaline solution, for example by heating such an alkaline solution, and supplied to the urea synthesis unit 20 and methanol synthesis unit 30 described below.

Устройство 4 метанизации предназначено для того, чтобы превращать весь диоксид углерода, остающийся после извлечения с помощью устройства 3 извлечения диоксида углерода, и монооксид углерода, не конвертированный в диоксид углерода реактором 2 конверсии и остающийся неизвлеченным устройством 3 извлечения диоксида углерода, в метан. Устройство 4 метанизации удаляет окисленный углерод (оксид углерода), такой как монооксид углерода и диоксид углерода, и таким образом сдерживает попадание окисленного углерода в устройство 12 синтеза аммиака на более поздней стадии. Соответственно, оказывается возможным подавить воздействие окисленного углерода на катализатор образования аммиака (описанный ниже).The methanization device 4 is designed to convert all of the carbon dioxide remaining after the recovery by the carbon dioxide recovery unit 3 and the carbon monoxide not converted to carbon dioxide by the conversion reactor 2 and remaining unrecovered by the carbon dioxide recovery unit 3 into methane. The methanizer 4 removes oxidized carbon (carbon monoxide) such as carbon monoxide and carbon dioxide, and thus inhibits the oxidized carbon from entering the ammonia synthesis device 12 at a later stage. Accordingly, it is possible to suppress the effect of oxidized carbon on the ammonia generation catalyst (described below).

В устройстве 4 метанизации протекают химические реакции, описываемые следующими уравнениями (5) и (6).In the methanization device 4, chemical reactions described by the following equations (5) and (6) take place.

Figure 00000004
Figure 00000004

В качестве катализатора для получения метана (катализатор метанизации) может использоваться тот или иной катализатор метанизации. Катализатор метанизации может быть, например, никелевым катализатором. Условия реакции могут составлять, например, приблизительно от 250°C до 350°C и от 2,0 MПa до 3,0 MПa на выходе из слоя катализатора, размещающегося в устройстве 4 метанизации.As a catalyst for producing methane (methanization catalyst), one or another methanization catalyst can be used. The methanization catalyst can be, for example, a nickel catalyst. The reaction conditions can be, for example, about 250 ° C to 350 ° C and from 2.0 MPa to 3.0 MPa at the outlet of the catalyst bed located in the methanization unit 4.

Установка 10 синтеза аммиака предназначена для получения аммиака при использовании по меньшей мере водорода, полученного с помощью риформинг-аппарата 1 (установка риформинга), и азота (газа-источника азота) в воздухе, вводимом риформинг-аппаратом 1.The ammonia synthesis unit 10 is designed to produce ammonia using at least hydrogen obtained by the reformer 1 (reformer unit) and nitrogen (nitrogen source gas) in the air introduced by the reformer 1.

Установка 10 синтеза аммиака включает компрессор 11, устройство 12 синтеза аммиака, устройство 13 извлечения аммиака и устройство 14 извлечения водорода.The ammonia synthesis unit 10 includes a compressor 11, an ammonia synthesis unit 12, an ammonia recovery unit 13 and a hydrogen recovery unit 14.

Компрессор 11 предназначен для обеспечения сжатия подаваемого газа (содержащего водород и азот, а также метан в качестве примеси) для его введения в устройство 12 синтеза аммиака на более поздней стадии. В устройстве 12 синтеза аммиака под высоким давлением протекает реакция образования аммиака. Таким образом, увеличивая давление подаваемого газа с помощью компрессора 11, оказывается возможным ускорение реакции образования аммиака.Compressor 11 is designed to compress the feed gas (containing hydrogen and nitrogen, as well as methane as an impurity) for introduction into the ammonia synthesis device 12 at a later stage. In the high pressure ammonia synthesis device 12, an ammonia formation reaction takes place. Thus, by increasing the pressure of the feed gas with the compressor 11, it is possible to accelerate the ammonia formation reaction.

Устройство 12 синтеза аммиака предназначено для получения аммиака при использовании по меньшей мере водорода и азота в подаваемом газе. Таким образом, устройство 12 синтеза аммиака предназначено для получения аммиака при использовании по меньшей мере водорода, полученного с помощью риформинг-аппарата 1 (установка риформинга), и азота (газа-источника азота) в воздухе, вводимом риформинг-аппаратом 1. Полученный аммиак, находящийся в виде жидкой фазы, подается к описанной ниже установке 20 синтеза мочевины через систему 71 поставки аммиака. С другой стороны, газовая фаза (продувочный газ) из устройства 12 синтеза аммиака подается к описываемому ниже устройству 13 извлечения аммиака. Газовая фаза устройства 12 синтеза аммиака содержит избыточный водород и азот (непрореагировавший азот), а также непрореагировавший метан.The ammonia synthesis device 12 is designed to produce ammonia using at least hydrogen and nitrogen in the feed gas. Thus, the device 12 for the synthesis of ammonia is designed to produce ammonia using at least hydrogen obtained by the reformer 1 (reformer) and nitrogen (nitrogen source gas) in the air introduced by the reformer 1. The obtained ammonia, in the form of a liquid phase, is supplied to the below-described urea synthesis unit 20 through the ammonia supply system 71. On the other hand, the gas phase (purge gas) from the ammonia synthesis apparatus 12 is supplied to an ammonia recovery apparatus 13 described below. The gas phase of the ammonia synthesis apparatus 12 contains excess hydrogen and nitrogen (unreacted nitrogen) as well as unreacted methane.

В устройстве 12 синтеза аммиака протекает химическая реакция, иллюстрируемая следующим уравнением (7).In the ammonia synthesis apparatus 12, a chemical reaction occurs as illustrated by the following equation (7).

Figure 00000005
Figure 00000005

В качестве катализатора для получения аммиака (катализатор образования аммиака) может использоваться тот или иной катализатор образования аммиака. Катализатор образования аммиака может быть, например, железным катализатором, который содержит, например, окись-закись железа (оксид железа (II, III)). Условия реакции могут составлять, например, приблизительно от 400°C до 480°C и от 12 MПa до 20 MПa на выходе из слоя катализатора, размещающегося в устройстве 12 синтеза аммиака.As a catalyst for the production of ammonia (catalyst for the formation of ammonia), one or another catalyst for the formation of ammonia can be used. The catalyst for the formation of ammonia can be, for example, an iron catalyst, which contains, for example, ferric oxide (iron oxide (II, III)). The reaction conditions may be, for example, from about 400 ° C to 480 ° C and from 12 MPa to 20 MPa at the outlet of the catalyst bed located in the ammonia synthesis device 12.

Устройство 13 извлечения аммиака предназначено для того, чтобы извлекать аммиак, содержащийся в газовой фазе из устройства 12 синтеза аммиака. Устройство 13 извлечения аммиака включает холодильное устройство (не изображено), выполненное с возможностью охлаждать газовую фазу до температуры около 0°C. Соответственно, аммиак в газовой фазе превращается в жидкость и сжиженный аммиак извлекается. Такой извлеченный аммиак, аналогично описанному выше жидкофазному аммиаку из устройства 12 синтеза аммиака, через систему 71 поставки аммиака подается к установке 20 синтеза мочевины, описываемой ниже.The ammonia recovery unit 13 is designed to recover ammonia contained in the gas phase from the ammonia synthesis unit 12. The ammonia recovery device 13 includes a refrigeration device (not shown) adapted to cool the gas phase to a temperature of about 0 ° C. Accordingly, the ammonia in the gas phase is converted to liquid and the liquefied ammonia is recovered. Such recovered ammonia, similar to the liquid phase ammonia described above from the ammonia synthesis device 12, is fed through the ammonia supply system 71 to a urea synthesis unit 20 described below.

Устройство 14 извлечения водорода предназначено для того, чтобы извлекать избыточный водород из устройства 12 синтеза аммиака. Избыточный водород, извлеченный устройством 14 извлечения водорода, возвращается между устройством 4 метанизации и компрессором 11 через систему 72 циркуляции водорода (выше по ходу потока от компрессора 11). При этом извлеченный избыточный водород также направляется к установке 30 синтеза метанола через систему 73 поставки водорода, ответвленную на полпути от системы 72 циркуляции водорода. Кроме того, все количество водорода, извлеченного устройством 14 извлечения водорода, может поставляться к установке 30 синтеза метанола. С другой стороны, остаточный (неконвертированный) водород и остаточный (неконвертированный) метан направляются к риформинг-аппарату 1 или к не показанному на чертежах котлу (или к обоим) с остаточным (неконвертированным) азотом, и используются при сжигании в качестве топлива.The hydrogen recovery device 14 is designed to recover excess hydrogen from the ammonia synthesis device 12. The excess hydrogen recovered by the hydrogen recovery unit 14 is returned between the methanization unit 4 and the compressor 11 through the hydrogen circulation system 72 (upstream of the compressor 11). In this case, the recovered excess hydrogen is also sent to the methanol synthesis unit 30 through a hydrogen supply system 73, which is branched halfway from the hydrogen circulation system 72. In addition, the entire amount of hydrogen recovered by the hydrogen recovery unit 14 can be supplied to the methanol synthesis unit 30. On the other hand, the residual (unconverted) hydrogen and residual (unconverted) methane are directed to the reformer 1 or to a boiler not shown (or both) with residual (unconverted) nitrogen and are used as fuel for combustion.

Устройство 14 извлечения водорода может иметь любую конструкцию при условии, что оно пригодно для извлечения водорода. Более конкретно, устройство 14 извлечения водорода может быть выполнено с возможностью использования мембраны для сепарации водорода, предназначенной для извлечения водорода из газа.The hydrogen recovery device 14 may be of any design as long as it is suitable for hydrogen recovery. More specifically, the hydrogen recovery apparatus 14 may be configured to use a hydrogen separation membrane for recovering hydrogen from a gas.

Установка 20 синтеза мочевины предназначена для получения мочевины при использовании по меньшей мере газа-источника углерода, такого как диоксид углерода или другой подобный, полученного с помощью риформинг-аппарата 1 (установка риформинга), и аммиака, полученного с помощью установки 10 синтеза аммиака. Диоксид углерода, используемый установкой 20 синтеза мочевины, является диоксидом углерода, извлеченным с помощью описанного выше устройства 3 извлечения диоксида углерода. Помимо этого, аммиак, используемый установкой 20 синтеза мочевины, является аммиаком, который произведен на вышеописанной установке синтеза аммиака и снабжение которым обеспечено через систему 71 поставки аммиака.The urea synthesis unit 20 is designed to produce urea using at least a carbon source gas such as carbon dioxide or the like produced by the reformer 1 (reformer) and ammonia produced by the ammonia synthesis unit 10. The carbon dioxide used by the urea synthesis unit 20 is carbon dioxide recovered by the above-described carbon dioxide recovery unit 3. In addition, the ammonia used by the urea synthesis unit 20 is ammonia that is produced in the above-described ammonia synthesis unit and supplied through the ammonia supply system 71.

Установка 20 синтеза мочевины включает компрессор 21 и устройство 22 синтеза мочевины.The urea synthesis unit 20 includes a compressor 21 and a urea synthesis device 22.

Компрессор 21 предназначен для обеспечения сжатия диоксида углерода, вводимого в устройство 22 синтеза мочевины на более поздней стадии. В устройстве 22 синтеза мочевины реакция образования мочевины проводится под высоким давлением. Таким образом, увеличивая давление подаваемого газа с помощью компрессора 21, оказывается возможным ускорение реакции получения мочевины. Полученная мочевина подается к смесителю 51, описанному ниже (установка получения мочевино-формальдегидного состава), и к устройству 61 грануляции (установка изготовления удобрения).The compressor 21 is designed to compress the carbon dioxide introduced into the urea synthesis device 22 at a later stage. In the urea synthesis device 22, the urea formation reaction is carried out under high pressure. Thus, by increasing the pressure of the feed gas with the compressor 21, it is possible to accelerate the urea production reaction. The resulting urea is fed to a mixer 51 described below (installation for the production of urea-formaldehyde composition) and to a granulation device 61 (installation for the production of fertilizer).

Устройство 22 синтеза мочевины предназначено для получения мочевины посредством осуществления реакции диоксида углерода и аммиака в подаваемом газе. Производимая при этом мочевина находится в форме жидкости. Устройство 22 синтеза мочевины снабжается не только диоксидом углерода, сжатым вышеописанным компрессором 21, но также аммиаком, извлеченным с помощью описанного выше устройства 13 извлечения аммиака и сжатым компрессором (насос высокого давления) 80. В устройстве 22 синтеза мочевины протекает химическая реакция, иллюстрируемая следующим уравнением (8). The urea synthesis device 22 is designed to produce urea by reacting carbon dioxide and ammonia in the feed gas. The urea produced is in the form of a liquid. The urea synthesis device 22 is supplied not only with carbon dioxide compressed by the above-described compressor 21, but also with ammonia recovered by the above-described ammonia recovery device 13 and a compressed compressor (high pressure pump) 80. In the urea synthesis device 22, a chemical reaction occurs, illustrated by the following equation (8).

Figure 00000006
Figure 00000006

Хотя они особым образом и не ограничиваются, условия для получения мочевины могут приблизительно составлять, например, от 170°C до 200°C и от 13 MПa до 18 MПa на выпуске из устройства 22 синтеза мочевины.Although not particularly limited, the conditions for the production of urea can be approximately, for example, from 170 ° C to 200 ° C and from 13 MPa to 18 MPa at the outlet of the urea synthesis device 22.

Установка 30 синтеза метанола предназначена для получения метанола при использовании по меньшей мере водорода, полученного с помощью риформинг-аппарата 1 (установка риформинга), и газа-источника углерода, такого как диоксид углерода, полученного с помощью риформинг-аппарата 1. Диоксид углерода, используемый на установке 30 синтеза метанола, является диоксидом углерода, полученным с помощью риформинг-аппарата 1 (установка риформинга) и извлеченным посредством описанного выше устройства 3 извлечения диоксида углерода. Соответственно, получение метанола с использованием диоксида углерода, полученного на риформинг-аппарате 1, позволяет производить метанол без внешнего снабжения диоксидом углерода.The methanol synthesis unit 30 is designed to produce methanol by using at least hydrogen obtained by the reformer 1 (reformer) and a carbon source gas such as carbon dioxide obtained by the reformer 1. Carbon dioxide used in the methanol synthesis unit 30, is carbon dioxide obtained by the reformer 1 (reformer) and recovered by the above-described carbon dioxide recovery unit 3. Accordingly, the production of methanol using carbon dioxide obtained from the reformer 1 allows methanol to be produced without an external supply of carbon dioxide.

Кроме того, водород, используемый на установке 30 синтеза метанола, является избыточным водородом в вышеуказанной установке 10 синтеза аммиака, который извлечен с помощью описанного выше устройства 14 извлечения водорода и подается через систему 72 циркуляции водорода и систему 73 поставки водорода. Как описано выше, посредством получения метанола с использованием избыточного водорода, содержащегося в непрореагировавшем при образовании аммиака газе, оказывается возможным достижение полного использования водорода, полученного путем риформинга углеводородного сырья в риформинг-аппарате 1, без образования отходов. В частности, при получении метанола с использованием водорода, извлеченного устройством 14 извлечения водорода, возможно получение метанола при использовании газа, который содержит большой объем водорода (то есть газа с высокой чистотой по водороду). Таким образом, оказывается возможным увеличение выхода метанола.In addition, the hydrogen used in the methanol synthesis unit 30 is excess hydrogen in the aforementioned ammonia synthesis unit 10, which is recovered by the above-described hydrogen recovery unit 14 and supplied through the hydrogen circulation system 72 and the hydrogen supply system 73. As described above, by producing methanol using excess hydrogen contained in the unreacted gas during the formation of ammonia, it is possible to achieve full utilization of the hydrogen obtained by reforming the hydrocarbon feed in the reformer 1 without generating waste. In particular, in the production of methanol using hydrogen recovered by the hydrogen recovery apparatus 14, it is possible to produce methanol using a gas that contains a large volume of hydrogen (i.e., a gas with high hydrogen purity). Thus, it is possible to increase the yield of methanol.

Установка 30 синтеза метанола включает компрессор 31, устройство 32 синтеза метанола и циркуляционный компрессор 33.The methanol synthesis unit 30 includes a compressor 31, a methanol synthesis unit 32 and a circulation compressor 33.

Компрессор 31 предназначен для обеспечения сжатия водорода, вводимого в устройство 32 синтеза метанола на более поздней стадии. На выходе компрессора 31 диоксид углерода, частично отводимый от выхода компрессора 21, направляется на подачу и смешивается с водородом, сжатым компрессором 31. В случаях отсутствия возможности использования диоксида углерода на выходе компрессора 21, диоксид углерода, извлеченный устройством 3 извлечения диоксида углерода, может сжиматься компрессором 31. В этом случае компрессор 31 сжимает газовую смесь из диоксида углерода и водорода. В устройстве 32 синтеза метанола реакция образования метанола протекает под высоким давлением. Таким образом, увеличивая давление водорода с помощью компрессора 31, оказывается возможным ускорение реакции получения метанола.The compressor 31 is designed to compress the hydrogen introduced into the methanol synthesis unit 32 at a later stage. At the outlet of the compressor 31, carbon dioxide, partially removed from the outlet of the compressor 21, is directed to the feed and mixed with hydrogen compressed by the compressor 31. In cases where carbon dioxide cannot be used at the outlet of the compressor 21, the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device 3 can be compressed compressor 31. In this case, compressor 31 compresses a gas mixture of carbon dioxide and hydrogen. In the methanol synthesis device 32, the methanol formation reaction takes place under high pressure. Thus, by increasing the hydrogen pressure with the compressor 31, it is possible to accelerate the methanol production reaction.

Устройство 32 синтеза метанола предназначено для получения метанола посредством осуществления реакции диоксида углерода и водорода в подаваемом газе. В устройстве 32 синтеза метанола протекает химическая реакция, иллюстрируемая следующим уравнением (9).The methanol synthesis device 32 is designed to produce methanol by reacting carbon dioxide and hydrogen in a feed gas. In the methanol synthesis apparatus 32, a chemical reaction occurs as illustrated by the following equation (9).

Figure 00000007
Figure 00000007

В качестве катализатора для получения метанола (описанный ниже катализатор 32b1 синтеза метанола, изображенный на Фиг. 2), может использоваться тот или иной катализатор синтеза метанола. Например, возможно использование в качестве катализатора синтеза метанола катализатора, описанного в патентном документе JPH7-8799A. Кроме того, условия реакции могут составлять, например, от 220°C до 270°C и от 7 MПa до 12 MПa.As a catalyst for producing methanol (described below, methanol synthesis catalyst 32b1 shown in Fig. 2), one or another methanol synthesis catalyst can be used. For example, it is possible to use the catalyst disclosed in JPH7-8799A as a methanol synthesis catalyst. In addition, the reaction conditions can be, for example, from 220 ° C to 270 ° C and from 7 MPa to 12 MPa.

Как указывалось выше, в устройстве 32 синтеза метанола 1 моль диоксида углерода реагирует с 3 моль водорода. Таким образом, желательным является установление соотношения количества диоксида углерода, поставляемого из устройства 3 извлечения диоксида углерода, к количеству водорода, поступающего из устройства 14 извлечения водорода через систему 72 циркуляции водорода, равным 1:3. Кроме того, количество диоксида углерода, поставляемого от устройства 3 извлечения диоксида углерода к устройству 32 синтеза метанола, поддается управлению посредством регулирования степени раскрытия клапана регулирования расхода (не показан), расположенного в системе, соединяющей устройство 3 извлечения диоксида углерода и компрессор 31. Кроме того, оказывается возможным управление количеством водорода, подаваемого к устройству 32 синтеза метанола, посредством регулирования степени раскрытия клапана регулирования расхода (не показан), расположенного в системе 73 поставки водорода.As indicated above, in the methanol synthesis apparatus 32, 1 mol of carbon dioxide is reacted with 3 mol of hydrogen. Thus, it is desirable to set the ratio of the amount of carbon dioxide supplied from the carbon dioxide recovery device 3 to the amount of hydrogen supplied from the hydrogen recovery device 14 through the hydrogen circulation system 72 equal to 1: 3. In addition, the amount of carbon dioxide supplied from the carbon dioxide recovery unit 3 to the methanol synthesis unit 32 is controlled by adjusting the opening degree of a flow control valve (not shown) located in the system connecting the carbon dioxide recovery unit 3 and the compressor 31. In addition, , it is possible to control the amount of hydrogen supplied to the methanol synthesis device 32 by adjusting the opening degree of a flow control valve (not shown) located in the hydrogen supply system 73.

Циркуляционный компрессор 33 предназначен для сжатия непрореагировавшего подаваемого газа, исходящего из устройства 23 синтеза метанола, для его повторного возвращения в устройство 23 синтеза метанола. Этот момент подробно описывается с обращением к Фиг. 2 - 4.The circulating compressor 33 is designed to compress the unreacted feed gas exiting the methanol synthesis device 23 for recycling to the methanol synthesis device 23. This point is described in detail with reference to FIG. 2 - 4.

Фиг. 2 является схематической диаграммой установки 30 синтеза метанола из установки 100 по производству удобрений с Фиг. 1. Как указывалось выше, данная установка 30 синтеза метанола включает компрессор 31, устройство 32 синтеза метанола и циркуляционный компрессор 33. Помимо вышеупомянутого, устройство синтеза 32 метанола включает теплообменники 32a, 32c, реактор 32b кожухотрубного типа (трубчатый реактор) и сепаратор 32d. Реактор 32b вмещает катализатор 32b1 синтеза метанола, который на Фиг. 2 иллюстрируется точечными штрихами.FIG. 2 is a schematic diagram of a methanol synthesis plant 30 from the fertilizer plant 100 of FIG. 1. As mentioned above, this methanol synthesis unit 30 includes a compressor 31, a methanol synthesis unit 32, and a circulation compressor 33. In addition to the above, the methanol synthesis unit 32 includes heat exchangers 32a, 32c, a shell-and-tube reactor 32b, and a separator 32d. The reactor 32b contains a methanol synthesis catalyst 32b1, which in FIG. 2 is illustrated with dotted strokes.

Газовая смесь (подаваемый газ) из водорода, сжатого компрессором 31, и диоксида углерода, сжатого компрессором 21 (см. Фиг. 1), получает тепло от реакционного газа, исходящего из реактора 32b, и нагревается в теплообменнике 32a. Далее, газовая смесь из водорода и диоксида углерода, нагретая в теплообменнике 32a, подается в реактор 32b, внутри которого происходит реакция образования метанола. В это время через внутреннюю часть реактора 32b пропускается предназначенная для охлаждения среда (например, кипящая вода под давлением, воздух или подаваемый газ перед введением в реактор 32b). Кроме того, поскольку газ, протекающий через катализатор синтеза 32b1 метанола в реакторе 32b, охлаждается, реакция образования метанола, которая является экзотермической, ускоряется. Кроме того, реакционный газ после реакции образования метанола (содержащий непрореагировавшие водород и диоксид углерода, а также газообразный метанол) в теплообменнике 32a отдает тепло газовой смеси и охлаждается теплообменником 32c, через который протекает охлаждающая вода (не показано).A gas mixture (feed gas) of hydrogen compressed by compressor 31 and carbon dioxide compressed by compressor 21 (see FIG. 1) receives heat from the reaction gas exiting the reactor 32b and is heated in heat exchanger 32a. Further, the gas mixture of hydrogen and carbon dioxide heated in the heat exchanger 32a is fed to the reactor 32b, inside of which the methanol formation reaction takes place. At this time, a medium to be cooled (eg, pressurized boiling water, air, or feed gas before being introduced into the reactor 32b) is passed through the interior of the reactor 32b. In addition, since the gas flowing through the methanol synthesis catalyst 32b1 in the reactor 32b is cooled, the methanol production reaction, which is exothermic, is accelerated. In addition, the reaction gas after the methanol formation reaction (containing unreacted hydrogen and carbon dioxide, and methanol gas) in the heat exchanger 32a gives off heat to the gas mixture and is cooled by the heat exchanger 32c through which cooling water flows (not shown).

Когда реакционный газ охлаждается в теплообменнике 32c, газообразный метанол превращается в жидкость. Таким образом, жидкий метанол извлекается из нижней части сепаратора 32d, располагающегося на более поздней стадии, чем теплообменник 32c. С другой стороны, из верхней части сепаратора 32d извлекаются непрореагировавший водород и диоксид углерода в виде продувочного газа. Далее часть продувочного газа сжимается циркуляционным компрессором 33 и затем возвращается к стороне ниже по ходу потока от компрессора 31. Помимо этого, остальная часть продувочного газа подается к риформинг-аппарату 1 или к не показанному на чертежах котлу через систему 75 выпуска, чтобы избежать конденсации компонентов инертного газа (азот, метан), с тем, чтобы использоваться при горении в качестве топлива. Соответственно, обеспечивая циркуляцию непрореагировавших водорода и диоксида углерода посредством циркуляционного компрессора 33, оказывается возможным улучшение выхода метанола.When the reaction gas is cooled in the heat exchanger 32c, the methanol gas is converted to a liquid. Thus, liquid methanol is recovered from the bottom of the separator 32d, which is located at a later stage than the heat exchanger 32c. On the other hand, from the top of the separator 32d, unreacted hydrogen and carbon dioxide are recovered as a purge gas. A portion of the purge gas is then compressed by the circulation compressor 33 and then returned to the downstream side of the compressor 31. In addition, the remainder of the purge gas is supplied to the reformer 1 or to a boiler not shown through the exhaust system 75 to avoid condensation of the components inert gas (nitrogen, methane), in order to be used as fuel in combustion. Accordingly, by circulating unreacted hydrogen and carbon dioxide through the circulating compressor 33, it is possible to improve the methanol yield.

Фиг. 3 является схематической диаграммой установки 30 синтеза метанола из установки 100 по производству удобрений с Фиг. 1, где обеспечен единственный реактор 32f, отличный от реактора 32b, показанного на Фиг. 2. Реактор 32f является адиабатическим реактором, который в отличие от описанного выше реактора 32b имеет простую конструкцию, предназначенную лишь для заполнения катализатором 32b1 синтеза метанола.FIG. 3 is a schematic diagram of a methanol synthesis plant 30 from the fertilizer plant 100 of FIG. 1, where a single reactor 32f different from the reactor 32b shown in FIG. 2. Reactor 32f is an adiabatic reactor which, in contrast to the above-described reactor 32b, has a simple structure designed only to be filled with methanol synthesis catalyst 32b1.

В реакторе 32f, в емкости 32f1 размещается катализатор 32b1 синтеза метанола такого же типа, как и катализатор, размещенный в вышеописанном реакторе 32b. Кроме того, в отличие от указанного выше реактора 32b, реактор 32f не обеспечивается охлаждающим воздухом. Таким образом, в реакторе 32f не осуществляется охлаждение, при котором используется охлаждающий воздух (то есть реализуется только естественное охлаждение). В результате реактор 32f имеет более простую конструкцию, чем указанный выше реактор 32b.In the reactor 32f, the vessel 32f1 accommodates a methanol synthesis catalyst 32b1 of the same type as the catalyst disposed in the above-described reactor 32b. In addition, unlike the aforementioned reactor 32b, the reactor 32f is not provided with cooling air. Thus, the reactor 32f does not undergo cooling using cooling air (ie, natural cooling only). As a result, the reactor 32f has a simpler structure than the above-mentioned reactor 32b.

В примере, иллюстрируемом на Фиг. 3, выделяющееся при реакции синтеза метанола тепло не отводится. Таким образом, когда через внутреннюю часть катализатора 32b1 синтеза метанола проходит поток подаваемого газа, температура возрастает. Однако равновесная скорость превращения при реакции синтеза метанола с использованием диоксида углерода и водорода невысока и, таким образом, сопутствующее адиабатической реакции повышение температуры является небольшим. Поэтому помимо изображенного на Фиг. 2 реактора 32b, имеющего конструкцию кожухотрубного типа и обладающего высокой эффективностью теплоотвода, возможно также использование реактора 32f, показанного на Фиг. 3.In the example illustrated in FIG. 3, the heat released during the methanol synthesis reaction is not removed. Thus, when a feed gas flow passes through the interior of the methanol synthesis catalyst 32b1, the temperature rises. However, the equilibrium conversion rate in the methanol synthesis reaction using carbon dioxide and hydrogen is not high, and thus the temperature rise accompanying the adiabatic reaction is small. Therefore, in addition to the one shown in FIG. 2 of a shell-and-tube type reactor 32b with high heat dissipation efficiency, it is also possible to use the reactor 32f shown in FIG. 3.

Фиг. 4 является схематической диаграммой установки 30 синтеза метанола из установки 100 по производству удобрений, показанной на Фиг. 1, где обеспечено множество реакторов 32f, отличных от реактора 32b, показанного на Фиг. 2. В примере, показанном на Фиг. 4, два реактора 32f (адиабатические реакторы), соединены последовательно. Соответственно, при использовании множества реакторов 32f оказывается возможным повышение выхода метанола.FIG. 4 is a schematic diagram of a methanol synthesis plant 30 from a fertilizer plant 100 shown in FIG. 1, where a plurality of reactors 32f other than the reactor 32b shown in FIG. 2. In the example shown in FIG. 4, two reactors 32f (adiabatic reactors) are connected in series. Accordingly, by using multiple reactors 32f, it is possible to increase the methanol yield.

Кроме того, между расположенным выше по ходу потока реактором 32f и расположенным ниже по ходу потока реактором 32f обеспечен теплообменник 32k, предназначенный для охлаждения газа (содержащего газообразный метанол), исходящего из расположенного выше по ходу потока реактора 32f. Теплообменник 32k предназначен для того, чтобы охлаждать газ до такой степени, при которой газообразный метанол еще не превращается в жидкость, в отличие от описанного выше теплообменника 32c. Кроме того, за счет охлаждения выходящего из расположенного выше по ходу потока реактора 32f газа с помощью теплообменника 32k оказывается возможным ускорение реакции синтеза метанола в расположенном ниже по ходу потока реакторе 32f.In addition, a heat exchanger 32k is provided between the upstream reactor 32f and the downstream reactor 32f for cooling the gas (containing methanol gas) emanating from the upstream reactor 32f. The heat exchanger 32k is designed to cool the gas to such an extent that the methanol gas is not yet liquefied, unlike the heat exchanger 32c described above. In addition, by cooling the gas exiting the upstream reactor 32f using the heat exchanger 32k, it is possible to accelerate the methanol synthesis reaction in the downstream reactor 32f.

Вновь обращаясь к Фиг. 1, установка 40 синтеза формальдегида предназначена для того, чтобы получать формальдегид окислением метанола, полученного на установке 30 синтеза метанола. На установке 40 синтеза формальдегида производится формальдегид, предназначенный для смешивания с мочевиной, полученной на установке 20 синтеза мочевины.Referring again to FIG. 1, a formaldehyde synthesis unit 40 is designed to produce formaldehyde by oxidizing methanol obtained from a methanol synthesis unit 30. Formaldehyde synthesis unit 40 produces formaldehyde for mixing with urea obtained from urea synthesis unit 20.

Установка 40 синтеза формальдегида 40 включает окислительный реактор 41 и абсорбер 42.Installation 40 synthesis of formaldehyde 40 includes an oxidation reactor 41 and an absorber 42.

Окислительный реактор 41 предназначен для окисления метанола, полученного на установке 30 синтеза метанола. Окисление выполняется с использованием воздуха. Окисление метанола приводит к получению формальдегида. Полученный формальдегид является газом, и газообразный формальдегид на более поздней стадии подается к абсорберу 42.The oxidizing reactor 41 is designed for the oxidation of methanol obtained in the unit 30 for the synthesis of methanol. Oxidation is performed using air. Oxidation of methanol leads to the production of formaldehyde. The resulting formaldehyde is a gas, and the formaldehyde gas at a later stage is fed to the absorber 42.

В окислительном реакторе 41 протекает химическая реакция, отображаемая следующим уравнением (10).In the oxidation reactor 41, a chemical reaction occurs, represented by the following equation (10).

Figure 00000008
Figure 00000008

Окисление метанола может быть выполнено, например, способом с избытком воздуха. Более конкретно, метанол может быть окислен, например, при использовании оксида металла, такого как ванадий, молибден и железо, при условиях приблизительно от 240°C до 300°C и от 0,1 MПa до 0,6 MПa.Oxidation of methanol can be carried out, for example, by an excess air process. More specifically, methanol can be oxidized, for example, using a metal oxide such as vanadium, molybdenum and iron, under conditions of about 240 ° C to 300 ° C and from 0.1 MPa to 0.6 MPa.

Абсорбер 42 предназначен для того, чтобы распылять воду на формальдегид, произведенный окислительным реактором 41, и для того, чтобы вызвать абсорбцию (растворение) формальдегида водой. Вода с растворенным формальдегидом подается к смесителю 51 более поздней стадии.The absorber 42 is designed to spray water onto the formaldehyde produced by the oxidation reactor 41 and to cause the formaldehyde to be absorbed (dissolved) by the water. The dissolved formaldehyde water is fed to a later stage mixer 51.

Смеситель 51 (установка получения мочевино-формальдегидного состава) предназначен для того, чтобы получать мочевино-формальдегидный состав при использовании по меньшей мере мочевины, полученной на установке 20 синтеза мочевины, и формальдегида, полученного на установке 40 синтеза формальдегида. В смесителе 51 мочевино-формальдегидный состав получается посредством смешивания мочевины и формальдегида. Полученный мочевино-формальдегидный состав в одном воплощении настоящего изобретения используется в качестве гранулирующего агента для мочевины.The mixer 51 (unit for producing urea-formaldehyde composition) is designed to obtain a urea-formaldehyde composition using at least urea obtained in unit 20 for urea synthesis and formaldehyde obtained in unit 40 for formaldehyde synthesis. In the mixer 51, a urea-formaldehyde composition is obtained by mixing urea and formaldehyde. The resulting urea-formaldehyde composition in one embodiment of the present invention is used as a granulating agent for urea.

Компонентное соотношение мочевины и формальдегида специальным образом не ограничивается. Например, в 100 массовых частях мочевино-формальдегидного состава мочевина может составлять от 20 до 30 массовых частей, формальдегид может составлять от 50 до 60 массовых частей и остальное может быть представлено водой. Используемая здесь вода может быть водой, использованной абсорбером 42, или свежей, поступающей в смеситель 51 водой. Когда в установке получения мочевино-формальдегидного состава используется вода, использованная абсорбером 42, с мочевиной может быть смешана вода, которая выпускается из абсорбера 42 и содержит формальдегид (раствор формальдегида).The component ratio of urea and formaldehyde is not specifically limited. For example, in 100 parts by weight of a urea-formaldehyde composition, urea can be 20 to 30 parts by weight, formaldehyde can be 50 to 60 parts by weight, and the rest can be water. The water used herein can be the water used by the absorber 42 or fresh water entering the mixer 51. When the water used in the absorber 42 is used in the urea-formaldehyde preparation unit, water that is discharged from the absorber 42 and contains formaldehyde (formaldehyde solution) can be mixed with the urea.

При этом конкретная конструкция смесителя 51 специальным образом не ограничивается.However, the specific structure of the mixer 51 is not particularly limited.

Гранулирующее устройство 61 (установка производства удобрения) предназначено для получения гранулированного удобрения при использовании по меньшей мере раствора мочевины, полученного на установке 20 синтеза мочевины, и мочевино-формальдегидного состава, полученного в смесителе 51, который служит в качестве установки получения мочевино-формальдегидного состава. Формальдегид, содержащийся в мочевино-формальдегидном составе, действует в качестве связующего агента, а мочевина, поступающая от установки 20 синтеза мочевины, подвергается гранулированию. Гранулированная мочевина, полученная в результате процесса грануляции, поступает на отгрузку и применяется в качестве удобрения.The granulating device 61 (fertilizer production unit) is designed to obtain a granular fertilizer using at least a urea solution obtained in a urea synthesis unit 20 and a urea-formaldehyde composition obtained in a mixer 51, which serves as an installation for the production of a urea-formaldehyde composition. The formaldehyde contained in the urea-formaldehyde composition acts as a binding agent, and the urea from the urea synthesis unit 20 is granulated. Granular urea obtained from the granulation process is sent to the shipment and used as fertilizer.

В то время как размер частиц гранулированной мочевины специальным образом не ограничивается, диаметр частиц может составлять, например, от 2 мм до 6 мм.While the particle size of the granular urea is not particularly limited, the particle diameter may be, for example, 2 mm to 6 mm.

Кроме того, с помощью не отображенного на чертежах управляющего устройства осуществляется эксплуатационный контроль за работой установки 100 по производству удобрений. Хотя оно и не показано, такое управляющее устройство включает центральный процессор (central processing unit, CPU), оперативную память (random access memory, RAM), постоянную память (read only memory, ROM), накопитель на жестком диске (hard disk drive, HDD), цепь управления и т.д., и реализуется, когда центральный процессор выполняет заданную программу, хранящуюся в ROM.In addition, a control device, not shown in the drawings, is used to monitor the operation of the fertilizer plant 100. Although not shown, such a control device includes a central processing unit (CPU), random access memory (RAM), read only memory (ROM), a hard disk drive (HDD ), control circuit, etc., and is implemented when the CPU executes a predetermined program stored in ROM.

С помощью имеющей вышеуказанную конфигурацию установки 100 по производству удобрений возможно получение и мочевины, и мочевино-формальдегидного состава из источника углеводородов, такого как природный газ и уголь, в пределах одной и той же установки по производству удобрений. Соответственно, отсутствует необходимость в отдельном внешнем снабжении гранулирующим агентом и оказывается возможным использование полученного мочевино-формальдегидного состава в качестве гранулирующего агента для гранулирования мочевины. Гранулированная мочевина после ее внесения обладает длительным действием. Таким образом, согласно одному воплощению настоящего изобретения, оказывается возможным малозатратное получение удобрения, которое имеет длительное действие после внесения.With the above-configured fertilizer plant 100, it is possible to produce both urea and urea-formaldehyde composition from a hydrocarbon source such as natural gas and coal within the same fertilizer plant. Accordingly, there is no need for a separate external supply of a granulating agent, and it is possible to use the obtained urea-formaldehyde composition as a granulating agent for granulating urea. Granular urea after its introduction has a long-term effect. Thus, according to one embodiment of the present invention, it is possible to obtain a fertilizer at low cost that has a long-lasting effect after application.

Фиг. 5 является блок-схемой, демонстрирующей способ получения удобрения, выполняемый на установке 100 по производству удобрений с Фиг. 1. Блок-схема с Фиг. 3 выполняется при помощи упомянутого выше управляющего устройства. Блок-схема на Фиг. 3 иллюстрирует пример способа производства удобрения согласно одному воплощению настоящего изобретения, то есть способа производства содержащего мочевину удобрения из источника углеводорода. Более конкретно, как показано на Фиг. 3, мочевина производится на стадиях с S1 по S3, а на стадиях с S4 по S6 изготавливается мочевино-формальдегидный состав. Кроме того, на стадии S7 из мочевины и мочевино-формальдегидного состава производится удобрение. Однако способ получения удобрения согласно одному воплощению настоящего изобретения не обязательно должен выполняться в порядке следования стадий, показанном на Фиг. 3. Ряд стадий может выполняться одновременно или же порядок следования стадий может быть подвергнут изменениям.FIG. 5 is a flowchart showing a fertilizer production method performed in the fertilizer plant 100 of FIG. 1. The block diagram of FIG. 3 is performed using the above-mentioned control device. The block diagram in FIG. 3 illustrates an example of a method for producing a fertilizer according to one embodiment of the present invention, that is, a method for producing a urea-containing fertilizer from a hydrocarbon source. More specifically, as shown in FIG. 3, urea is produced in steps S1 to S3, and a urea-formaldehyde composition is produced in steps S4 through S6. In addition, at stage S7, fertilization is made from urea and urea-formaldehyde composition. However, the method for producing fertilizer according to one embodiment of the present invention does not have to be performed in the order of the steps shown in FIG. 3. A number of stages can be performed simultaneously, or the order of the stages can be changed.

Способ производства удобрения согласно одному воплощению настоящего изобретения включает стадию S1 риформинга, стадию S2 синтеза аммиака, стадию S3 синтеза мочевины, стадию S4 синтеза метанола, стадию S5 синтеза формальдегида, стадию S6 получения мочевино-формальдегидного состава и стадию S7 изготовления удобрения.A fertilizer production method according to one embodiment of the present invention includes a reforming step S1, an ammonia synthesis step S2, a urea synthesis step S3, a methanol synthesis step S4, a formaldehyde synthesis step S5, a urea-formaldehyde composition preparation step S6, and a fertilizer production step S7.

Стадия S1 риформинга предназначена для получения водорода и диоксида углерода (газа-источника углерода) посредством риформинга природного газа (источник углеводорода). Стадия S1 риформинга выполняется с помощью описанного выше риформинг-аппарата 1 (установка риформинга).The reforming step S1 is for producing hydrogen and carbon dioxide (carbon source gas) by reforming natural gas (hydrocarbon source). The reforming stage S1 is performed by the above-described reformer 1 (reformer).

Стадия S2 синтеза аммиака предназначена для получения аммиака при использовании по меньшей мере водорода, полученного на стадии S1 риформинга, и азота (газ-источник азота). Стадия S2 синтеза аммиака выполняется на вышеописанной установке 10 синтеза аммиака.The ammonia synthesis step S2 is designed to produce ammonia using at least the hydrogen obtained from the reforming step S1 and nitrogen (nitrogen source gas). The ammonia synthesis step S2 is performed in the above-described ammonia synthesis unit 10.

Стадия S3 синтеза мочевины предназначена для получения мочевины при использовании по меньшей мере диоксида углерода (газ-источник углерода), полученного на стадии S1 риформинга, и аммиака, полученного на стадии S2 синтеза аммиака. Стадия S2 синтеза мочевины выполняется на вышеописанной установке 20 синтеза мочевины.The urea synthesis step S3 is intended to produce urea using at least carbon dioxide (carbon source gas) obtained in the reforming step S1 and ammonia obtained in the ammonia synthesis step S2. The urea synthesis step S2 is carried out in the above-described urea synthesis unit 20.

Стадия S4 синтеза метанола предназначена для того, чтобы получать метанол при использовании по меньшей мере водорода, полученного на стадии S1 риформинга, и диоксида углерода (газ-источник углерода), полученного на стадии S1 риформинга. Стадия S4 синтеза метанола выполняется на вышеописанной установке 30 синтеза метанола.The methanol synthesis step S4 is intended to produce methanol using at least hydrogen obtained in the reforming step S1 and carbon dioxide (carbon source gas) obtained in the reforming step S1. The methanol synthesis step S4 is carried out in the above-described methanol synthesis unit 30.

Стадия S5 синтеза формальдегида предназначена для того, чтобы получать формальдегид окислением метанола, полученного на стадии S4 синтеза метанола. Стадия S5 синтеза формальдегида выполняется с помощью вышеописанной установки 40 синтеза формальдегида.The formaldehyde synthesis step S5 is intended to produce formaldehyde by oxidizing the methanol obtained in the methanol synthesis step S4. The formaldehyde synthesis step S5 is performed by the above-described formaldehyde synthesis apparatus 40.

Стадия S6 получения мочевино-формальдегидного состава предназначена для получения мочевино-формальдегидного состава при использовании по меньшей мере мочевины, полученной на стадии S3 синтеза мочевины, и формальдегида, полученного на стадии S5 синтеза формальдегида. Стадия S6 получения мочевино-формальдегидного состава выполняется с помощью описанного выше смесителя 51 (установка получения мочевино-формальдегидного состава).The step S6 for the preparation of the urea-formaldehyde composition is intended for the preparation of the urea-formaldehyde composition using at least the urea obtained in the urea synthesis step S3 and the formaldehyde obtained in the formaldehyde synthesis step S5. The step S6 for producing the urea-formaldehyde composition is performed by the above-described mixer 51 (urea-formaldehyde composition production unit).

Стадия S7 производства удобрения предназначена для получения гранулированного удобрения при использовании по меньшей мере раствора мочевины, полученного на стадии S3 синтеза мочевины, и мочевино-формальдегидного состава, полученного на стадии S6 получения мочевино-формальдегидного состава. Стадия S7 производства удобрения выполняется на вышеописанном гранулирующем устройстве 61 (установка получения удобрения).The fertilizer production step S7 is designed to produce a granular fertilizer using at least the urea solution obtained in the urea synthesis step S3 and the urea-formaldehyde composition obtained in the urea-formaldehyde composition production step S6. The fertilizer production step S7 is performed on the above-described granulating device 61 (fertilizer production unit).

Согласно указанному выше способу производства удобрения, включающему указанные выше стадии, оказывается возможным получение и мочевины, и мочевино-формальдегидного состава из источника углеводорода, такого как природный газ и уголь, внутри одной и той же установки 100 по производству удобрений. Соответственно, отсутствует необходимость в отдельном внешнем снабжении гранулирующим агентом и оказывается возможным использование полученной мочевино-формальдегидной смеси в качестве гранулирующего агента для гранулирования мочевины. Гранулированная мочевина после ее внесения обладает длительным действием. Таким образом, согласно одному воплощению настоящего изобретения, оказывается возможным малозатратное производство удобрения, обладающего длительным действием после внесения.According to the above fertilizer production method including the above steps, it is possible to obtain both urea and urea-formaldehyde composition from a hydrocarbon source such as natural gas and coal within the same fertilizer production plant 100. Accordingly, there is no need for a separate external supply of a granulating agent, and it is possible to use the obtained urea-formaldehyde mixture as a granulating agent for granulating urea. Granular urea after its introduction has a long-term effect. Thus, according to one embodiment of the present invention, it is possible to produce a fertilizer that has a long-lasting effect after application at low cost.

Фиг. 6 представляет системную диаграмму установки 101 по производству удобрений согласно второму воплощению настоящего изобретения. В следующем описании (которое относится не только к Фиг. 6, но также и к Фиг. 7, и к следующим далее чертежам), те же самые ссылочные позиции соотносятся с теми же самыми признаками описанной выше установки 100 по производству удобрений (Фиг. 1) и повторно уже не описываются, в то время как описание главным образом касается отличий от установки 100 по производству удобрений.FIG. 6 is a system diagram of a fertilizer production plant 101 according to a second embodiment of the present invention. In the following description (which refers not only to Fig. 6, but also to Fig. 7 and the following drawings), the same reference numerals refer to the same features of the above-described fertilizer production plant 100 (Fig. 1 ) and are no longer described again, while the description mainly deals with the differences from the plant 100 for the production of fertilizers.

В вышеописанной установке 100 по производству удобрений водород, извлеченный с помощью устройства 14 извлечения водорода (которое содержит водород с высокой чистотой), возвращается к стороне выше по ходу потока от компрессора 11 через систему 72 циркуляции водорода. Кроме того, часть водорода, который протекает через систему 72 циркуляции водорода (или, как описано выше, весь водород) направляется к компрессору 31 установки 30 синтеза метанола через систему 73 поставки водорода.In the above-described fertilizer production plant 100, hydrogen recovered by the hydrogen recovery device 14 (which contains high purity hydrogen) is returned to the upstream side of the compressor 11 through the hydrogen circulation system 72. In addition, a portion of the hydrogen that flows through the hydrogen circulation system 72 (or, as described above, all of the hydrogen) is directed to the compressor 31 of the methanol synthesis unit 30 via the hydrogen supply system 73.

На описываемой, иллюстрируемой Фиг. 6 установке 101 по производству удобрений водород, извлеченный с помощью устройства 14 извлечения водорода, возвращается к стороне выше по ходу потока от компрессора 11 через систему 72 циркуляции водорода. Однако система 72 циркуляции водорода выполнена с возможностью возвращения всего количества водорода, извлеченного с помощью устройства 14 извлечения водорода, к стороне выше по ходу потока от компрессора 11. Кроме того, отдельно от системы 72 циркуляции водорода обеспечена система 74 поставки водорода, предназначенная для снабжения устройства 32 синтеза метанола водородом, отбираемым между устройством 14 извлечения водорода и устройством 12 синтеза аммиака (более конкретно, между устройством 14 извлечения водорода и устройством 13 извлечения аммиака). Таким образом, установка 30 синтеза метанола производит метанол при использовании по меньшей мере части водорода, отводимого между устройством 12 синтеза аммиака и устройством 14 извлечения водорода.In the described, illustrated FIG. 6 to the fertilizer plant 101, the hydrogen recovered by the hydrogen recovery device 14 is returned to the upstream side of the compressor 11 through the hydrogen circulation system 72. However, the hydrogen circulation system 72 is configured to return the entire amount of hydrogen recovered by the hydrogen recovery device 14 to the side upstream of the compressor 11. In addition, a hydrogen supply system 74 is provided separately from the hydrogen circulation system 72 for supplying the device 32 methanol synthesis with hydrogen taken between the hydrogen recovery unit 14 and the ammonia synthesis unit 12 (more specifically, between the hydrogen recovery unit 14 and the ammonia recovery unit 13). Thus, the methanol synthesis unit 30 produces methanol using at least a portion of the hydrogen withdrawn between the ammonia synthesis unit 12 and the hydrogen recovery unit 14.

И на стороне ниже по ходу потока от устройства 12 синтеза аммиака, и на стороне ниже по ходу потока от устройства 13 извлечения аммиака, то есть на стороне выше по ходу потока от устройства 14 извлечения водорода, давление газа относительно высоко, и таким образом в устройстве 12 синтеза аммиака аммиак вырабатывается под высоким давлением. Таким образом, при использовании по меньшей мере части избыточного водорода, который имеет поддерживаемое выпускное давление через систему 74 поставки водорода, соединенную с устройством 12 синтеза аммиака и устройством 14 извлечения водорода, оказывается возможным снабжение установки 30 синтеза метанола водородом высокого давления. Таким образом, отсутствует необходимость в обеспечении на стороне выше по ходу потока от установки 30 синтеза метанола компрессора для сжатия подаваемого газа, содержащего водород.On both the downstream side of the ammonia synthesis unit 12 and the downstream side of the ammonia recovery unit 13, that is, on the side upstream of the hydrogen recovery unit 14, the gas pressure is relatively high, and thus the unit 12 Ammonia Synthesis Ammonia is produced under high pressure. Thus, by using at least a portion of the excess hydrogen, which has a maintained outlet pressure through the hydrogen supply system 74 connected to the ammonia synthesis device 12 and the hydrogen recovery device 14, it is possible to supply the methanol synthesis unit 30 with high pressure hydrogen. Thus, there is no need to provide a compressor on the upstream side of the methanol synthesis unit 30 for compressing the feed gas containing hydrogen.

Кроме того, так же, как и на описанной выше установке 100 по производству удобрений, количество водорода, подаваемого к устройству 32 синтеза метанола, может управляться посредством регулирования степени раскрытия клапана регулирования расхода (не показан), расположенного в системе 74 поставки водорода.In addition, as in the above-described fertilizer plant 100, the amount of hydrogen supplied to the methanol synthesis device 32 can be controlled by adjusting the opening degree of a flow control valve (not shown) located in the hydrogen supply system 74.

Фиг. 7 представляет системную диаграмму установки 102 по производству удобрений согласно третьему воплощению настоящего изобретения. На вышеуказанной установке по производству удобрений устройство 14 извлечения водорода, предназначенное для извлечения водорода из газа, размещено на стороне ниже по ходу потока от устройства 13 извлечения аммиака. Однако представленная на Фиг. 7 установка 102 по производству удобрений не включает устройство 14 извлечения водорода (устройство, предназначенное для того, чтобы вызвать падение давления), и непрореагировавший газ из устройства 12 синтеза аммиака не возвращается к стороне выше по ходу потока от компрессора 11.FIG. 7 is a system diagram of a fertilizer production plant 102 according to a third embodiment of the present invention. In the aforementioned fertilizer plant, a hydrogen recovery apparatus 14 for recovering hydrogen from a gas is disposed on the downstream side of the ammonia recovery apparatus 13. However, shown in FIG. 7, the fertilizer plant 102 does not include a hydrogen recovery device 14 (a device designed to cause a pressure drop), and unreacted gas from the ammonia synthesis device 12 does not return to the upstream side of the compressor 11.

Кроме того, на установке 102 по производству удобрений на стороне ниже по ходу потока от устройства 12 синтеза аммиака и на стороне ниже по ходу потока от устройства 13 извлечения аммиака обеспечена система 76 поставки водорода, связанная с установкой 30 синтеза метанола. Кроме того, часть находящегося под высоким давлением водорода со стороны ниже по ходу потока от устройства 13 извлечения аммиака через систему 76 поставки водорода подается к установке 30 синтеза метанола. Таким образом, на установке 30 синтеза метанола осуществляется получение метанола при использовании по меньшей мере части водорода со стороны ниже по ходу потока от устройства 12 синтеза аммиака.In addition, in the fertilizer production unit 102, a hydrogen supply system 76 associated with the methanol synthesis unit 30 is provided on the downstream side of the ammonia synthesis unit 12 and on the downstream side of the ammonia recovery unit 13. In addition, a portion of the high-pressure hydrogen downstream of the ammonia recovery unit 13 is fed through the hydrogen supply system 76 to the methanol synthesis unit 30. Thus, the methanol synthesis unit 30 produces methanol using at least a portion of the hydrogen downstream of the ammonia synthesis unit 12.

Соответственно, аналогично упоминаемой выше установки 101 по производству удобрений (см. Фиг. 6), в случаях, когда на стороне ниже по ходу потока от устройства 12 синтеза аммиака отсутствует устройство, обеспечивающее сброс давления, такое как устройство извлечения водорода, возможно использование по меньшей части избыточного водорода, который имеет поддерживаемое выпускное давление. Соответственно, оказывается возможным снабжение установки 30 синтеза метанола водородом под высоким давлением. Таким образом, отсутствует необходимость в обеспечении на стороне выше по ходу потока от установки 30 синтеза метанола компрессора для сжатия подаваемого газа, содержащего водород.Accordingly, similarly to the aforementioned fertilizer plant 101 (see FIG. 6), in cases where a pressure relief device such as a hydrogen recovery device is not available on the downstream side of the ammonia synthesis device 12, at least part of excess hydrogen, which has a maintained outlet pressure. Accordingly, it is possible to supply the methanol synthesis unit 30 with high pressure hydrogen. Thus, there is no need to provide a compressor on the upstream side of the methanol synthesis unit 30 for compressing the feed gas containing hydrogen.

Кроме того, так же, как и на описанной выше установке 100 по производству удобрений, количество водорода, подаваемого к устройству 32 синтеза метанола, может управляться посредством регулирования степени раскрытия клапана регулирования расхода (не показан), расположенного в системе 76 поставки водорода.In addition, as in the above-described fertilizer plant 100, the amount of hydrogen supplied to the methanol synthesis device 32 can be controlled by adjusting the opening degree of a flow control valve (not shown) located in the hydrogen supply system 76.

Кроме того, на установке 102 по производству удобрений установка 30 синтеза метанола не включает циркуляционный компрессор 33. Этот момент подробно описывается с обращением к Фиг. 8 и 9.In addition, in the plant 102 for the production of fertilizers, the plant 30 for methanol synthesis does not include a circulation compressor 33. This point is described in detail with reference to FIG. 8 and 9.

Фиг. 8 является схематической диаграммой установки 30 синтеза метанола на установке 102 по производству удобрений с Фиг. 7. На установке 30 синтеза метанола установки 102 по производству удобрений, так же, как и на установке 100 по производству удобрений (см. Фиг. 2), обеспечено устройство 32 синтеза метанола. Однако установка 102 по производству удобрений, иллюстрируемая на Фиг. 7, не включает ни компрессор 31, ни циркуляционный компрессор 33. Таким образом, в отличие от установки 30 синтеза метанола, изображенной на Фиг. 2, продувочный газ, исходящий из верхней части сепаратора 32d, подается к риформинг-аппарату 1 или к не показанному на чертежах котлу (или к обоим) и используется в качестве топлива при горении. Соответственно, исчезает необходимость в обеспечении циркуляционного компрессора 33, как показано на Фиг. 2, и появляется возможность снижения энергопотребления.FIG. 8 is a schematic diagram of a methanol synthesis plant 30 in the fertilizer plant 102 of FIG. 7. In the methanol synthesis unit 30 of the fertilizer production unit 102, as well as in the fertilizer production unit 100 (see FIG. 2), a methanol synthesis device 32 is provided. However, the fertilizer plant 102 illustrated in FIG. 7 includes neither compressor 31 nor circulation compressor 33. Thus, unlike the methanol synthesis unit 30 shown in FIG. 2, the purge gas exiting the top of the separator 32d is supplied to the reformer 1 or a boiler not shown (or both) and is used as a combustion fuel. Accordingly, there is no need to provide the circulation compressor 33 as shown in FIG. 2, and it becomes possible to reduce power consumption.

Кроме того, как показано на Фиг. 8, газ не циркулирует в устройстве 32 синтеза метанола и реакция развивается по так называемому «одному проходу». Это происходит потому, что водород не возвращается к стороне выше по ходу потока от компрессора 11 в установке 10 синтеза аммиака. Таким образом, на установке 102 по производству удобрений, в отличие от описанных выше установок 100 и 101 по производству удобрений, устройство 32 синтеза метанола снабжается большой долей непрореагировавшего водорода из устройства 12 синтеза аммиака. Соответственно, оказывается возможным увеличение количества водорода, находящегося в реакционной системе установки 32 синтеза метанола, по сравнению с описанными выше установками 100 и 101 по производству удобрений.In addition, as shown in FIG. 8, the gas does not circulate in the methanol synthesis device 32 and the reaction proceeds in a so-called "one pass". This is because the hydrogen does not return to the upstream side of the compressor 11 in the ammonia synthesis unit 10. Thus, in the fertilizer plant 102, unlike the above described fertilizer plants 100 and 101, the methanol synthesis device 32 is supplied with a large proportion of unreacted hydrogen from the ammonia synthesis device 12. Accordingly, it is possible to increase the amount of hydrogen present in the reaction system of the methanol synthesis unit 32 as compared with the above-described fertilizer units 100 and 101.

Здесь метанол производится согласно приведенному выше уравнению реакции (9). Таким образом, когда количество водорода, присутствующего в реакционной системе, возрастает, равновесие реакции в указанном выше уравнении (9) сдвигается в правую сторону. В результате увеличивается скорость синтеза метанола и оказывается возможным увеличение выпуска метанола. Таким образом, оказывается возможным производство достаточного количества метанола даже в случаях, когда циркуляционный компрессор 33 не используется и реакция выполняется по так называемому «одному проходу».Here, methanol is produced according to the above reaction equation (9). Thus, when the amount of hydrogen present in the reaction system increases, the equilibrium of the reaction in the above equation (9) shifts to the right. As a result, the rate of methanol synthesis increases and it is possible to increase the production of methanol. Thus, it is possible to produce a sufficient amount of methanol even in cases where the circulation compressor 33 is not used and the reaction is carried out in a so-called "one pass".

Фиг. 9 является схематической диаграммой другой установки 30 синтеза метанола на установке 102 по производству удобрений с Фиг. 5. В показанном на Фиг. 9 примере вместо реактора 32b из примера, иллюстрируемого Фиг. 8, используется реактор 32f (адиабатический реактор), подобный реактору 32f, описанному с обращением к Фиг. 3. Остальные признаки аналогичны признакам из примера, показанного на Фиг. 8. Также и в случаях, когда используется изображенный на Фиг. 9 реактор 32f, имеющий простую конструкцию, возможно получение достаточного количества метанола по так называемой реакции «одного прохода» без использования циркуляционного компрессора 33.FIG. 9 is a schematic diagram of another methanol synthesis plant 30 in the fertilizer plant 102 of FIG. 5. In the embodiment shown in FIG. 9 in the example instead of the reactor 32b from the example illustrated in FIG. 8, a reactor 32f (adiabatic reactor) similar to the reactor 32f described with reference to FIG. 3. The rest of the features are similar to those of the example shown in FIG. 8. Also in cases where the depicted in FIG. 9, a reactor 32f having a simple structure, it is possible to obtain a sufficient amount of methanol in the so-called "one-pass" reaction without using a circulation compressor 33.

Фиг. 10 является схематической диаграммой еще одной установки 30 синтеза метанола на установке 102 по производству удобрений с Фиг. 7. Установка 30 синтеза метанола, иллюстрируемая Фиг. 10, не включает ни компрессор 31, ни циркуляционный компрессор 33 (см. оба на Фиг. 2). Соответственно, так же как и на установке 30 синтеза метанола, изображенной на Фиг. 8 и 9, не происходит частичного извлечения и возврата продувочного газа к реактору 32b.FIG. 10 is a schematic diagram of another methanol synthesis plant 30 in the fertilizer plant 102 of FIG. 7. The methanol synthesis unit 30 illustrated in FIG. 10 includes neither compressor 31 nor circulation compressor 33 (see both in FIG. 2). Accordingly, as in the methanol synthesis unit 30 shown in FIG. 8 and 9, there is no partial recovery and return of the purge gas to the reactor 32b.

Однако на установке синтеза метанола, изображенной на Фиг. 10, все количество продувочного газа из сепаратора 32d со стороны выше по ходу потока через теплообменник 32e поставляется в реактор 32f, который отличается от вышеописанного реактора 32b. Реактор 32f является, как описано выше, адиабатическим реактором, а емкость 32f2 вмещает катализатор 32b1 синтеза метанола такого же типа, как и катализатор, размещаемый в вышеописанном реакторе 32b.However, in the methanol synthesis plant shown in FIG. 10, the entire amount of purge gas from the upstream side separator 32d through heat exchanger 32e is supplied to a reactor 32f which is different from the above-described reactor 32b. The reactor 32f is, as described above, an adiabatic reactor, and the vessel 32f2 holds a methanol synthesis catalyst 32b1 of the same type as the catalyst located in the above-described reactor 32b.

В реакторе 32f, снабжаемом продувочным газом из сепаратора 32d со стороны выше по ходу потока, из непрореагировавшего водорода и диоксида углерода образуется метанол. Кроме того, реакционный газ после реакции образования метанола в теплообменнике 32e отдает тепло продувочному газу и охлаждается теплообменником 32g, через который протекает охлаждающая вода (не показано). Когда реакционный газ охлаждается в теплообменнике 32g, газообразный метанол превращается в жидкость. Таким образом, жидкий метанол извлекается из нижней части сепаратора 32h, расположенного на стороне ниже по ходу потока от теплообменника 32g. С другой стороны, непрореагировавший водород или подобный газ извлекается из верхней части сепаратора 32h и исходящий водород или подобный газ поставляется к риформинг-аппарату 1 или к не показанному на чертежах котлу (или к обоим) и используется в качестве топлива при горении.In the reactor 32f, supplied with a purge gas from the upstream side separator 32d, methanol is formed from unreacted hydrogen and carbon dioxide. In addition, the reaction gas after the methanol formation reaction in the heat exchanger 32e gives off heat to the purge gas and is cooled by the heat exchanger 32g through which cooling water flows (not shown). When the reaction gas is cooled in a heat exchanger 32g, the methanol gas is converted to a liquid. Thus, liquid methanol is recovered from the bottom of the separator 32h located on the downstream side of the heat exchanger 32g. On the other hand, unreacted hydrogen or the like is recovered from the top of the separator 32h, and the outgoing hydrogen or the like is supplied to the reformer 1 or to a boiler not shown (or both) and used as a combustion fuel.

Как указывалось выше, в установке 30 синтеза метанола, изображенной на Фиг. 10, используются реактор 32b, который осуществляет охлаждение (воздушное охлаждение или водяное охлаждение) в ходе реакции синтеза метанола, и реактор 32f, который такого охлаждения во время реакции синтеза метанола не выполняет (то есть реализуется адиабатический тип реакции). Это делается для ускорения реакции синтеза метанола при охлаждении в реакторе 32b на первой стадии, где концентрация водорода и диоксида углерода в поставляемом газе высока, и в результате вырабатывается большое количество метанола и тепла. С другой стороны, в реакторе 32f на второй стадии, где концентрация водорода и диоксида углерода в газе снижена после прохождения через реактор 32b первой стадии, интенсивность синтеза метанола не настолько высока (скорость реакции невелика) и количество выделяющегося тепла не настолько высоко. Таким образом, процесс может реализовываться только адиабатической реакцией без охлаждения.As indicated above, in the methanol synthesis unit 30 shown in FIG. 10, a reactor 32b is used, which performs cooling (air cooling or water cooling) during the methanol synthesis reaction, and a reactor 32f, which does not perform such cooling during the methanol synthesis reaction (that is, an adiabatic type of reaction is realized). This is done to accelerate the methanol synthesis reaction while cooling in the reactor 32b in the first stage, where the concentration of hydrogen and carbon dioxide in the supplied gas is high, and as a result, a large amount of methanol and heat is generated. On the other hand, in the second stage reactor 32f, where the concentration of hydrogen and carbon dioxide in the gas is reduced after passing through the first stage reactor 32b, the methanol synthesis rate is not so high (the reaction rate is low) and the amount of heat generated is not so high. Thus, the process can be realized only by an adiabatic reaction without cooling.

Кроме того, путем использования двух видов реакторов 32b и 32f оказывается возможным вызвать реакцию синтеза метанола с непрореагировавшим газом, исходящим из реактора 32b, без использования циркуляционного компрессора 33, как изображено на Фиг. 2. Тем самым, благодаря исключению циркуляционного компрессора 33, возможно достижение эффекта экономии энергии.In addition, by using two kinds of reactors 32b and 32f, it is possible to induce a reaction of methanol synthesis with unreacted gas exiting the reactor 32b without using a circulation compressor 33 as shown in FIG. 2. Thereby, by eliminating the circulation compressor 33, an energy saving effect can be achieved.

Фиг. 11 является схематической диаграммой еще одной установки 30 синтеза метанола на установке 102 по производству удобрений с Фиг. 5. В показанном на Фиг. 11 примере вместо реактора 32b, представленного на Фиг. 10 выше по ходу потока из двух реакторов 32b, 32f, использован реактор 32f (адиабатический реактор), подобный реактору 32f, описанному с обращением к Фиг. 3. Таким образом, в примере, отображенном на Фиг. 11, использованы два идентичных реактора 32f. В остальном все его признаки аналогичны признакам из примера, показанного на Фиг. 10.FIG. 11 is a schematic diagram of another methanol synthesis plant 30 in the fertilizer plant 102 of FIG. 5. In the embodiment shown in FIG. 11 in the example instead of the reactor 32b shown in FIG. 10 upstream of the two reactors 32b, 32f, a reactor 32f (adiabatic reactor) similar to the reactor 32f described with reference to FIG. 3. Thus, in the example shown in FIG. 11, two identical reactors 32f are used. Otherwise, all its features are similar to those of the example shown in FIG. ten.

Также и в случаях, когда используются два изображенных на Фиг. 11 реактора 32f, каждый из которых имеет простую конструкцию, возможно получение достаточного количества метанола по так называемой реакции «одного прохода» без использования циркуляционного компрессора 33. При этом, благодаря исключению циркуляционного компрессора 33, становится возможным достижение эффекта экономии энергии.Also in cases where the two shown in FIG. 11 of the reactor 32f, each of which has a simple structure, it is possible to obtain a sufficient amount of methanol in the so-called "one-pass" reaction without using the circulation compressor 33. Thus, by eliminating the circulation compressor 33, it becomes possible to achieve the energy saving effect.

Фиг. 12 представляет системную диаграмму установки 103 по производству удобрений согласно четвертому воплощению настоящего изобретения. На иллюстрируемой Фиг. 12 установке 103 по производству удобрений, аналогично описанной выше установке 100 по производству удобрений (см. Фиг. 1), водород, извлеченный с помощью устройства 14 извлечения водорода, возвращается к стороне выше по ходу потока от компрессора 11 через систему 72 циркуляции водорода. Однако, в отличие от упомянутой выше установки 100 по производству удобрений, снабжение установки 30 синтеза метанола водородом осуществляется не только посредством ответвления от системы 72 циркуляции водорода, но также через систему 78 поставки водорода, ответвленную из положения между компрессором 11 и устройством 12 синтеза аммиака. Таким образом, на установке 30 синтеза метанола осуществляется получение метанола при использовании по меньшей мере части водорода, содержащегося в подаваемом газе для синтеза аммиака, который сжат компрессором 11.FIG. 12 is a system diagram of a fertilizer production plant 103 according to a fourth embodiment of the present invention. In the illustrated FIG. 12 to a fertilizer plant 103, similar to the above-described fertilizer plant 100 (see FIG. 1), the hydrogen recovered by the hydrogen recovery device 14 is returned to the upstream side of the compressor 11 through the hydrogen circulation system 72. However, unlike the aforementioned fertilizer plant 100, the methanol synthesis plant 30 is supplied with hydrogen not only through a branch from the hydrogen circulation system 72, but also through a hydrogen supply system 78 branching out from the position between the compressor 11 and the ammonia synthesis device 12. Thus, the methanol synthesis unit 30 produces methanol using at least a portion of the hydrogen contained in the ammonia synthesis feed gas that is compressed by the compressor 11.

Как описано выше, благодаря использованию части водорода, содержащегося в подаваемом газе, сжатом с помощью компрессора 11, оказывается возможным снабжение установки 30 синтеза метанола водородом под высоким давлением. В результате отсутствует необходимость в обеспечении на стороне выше по ходу потока от установки 30 синтеза метанола компрессора 31 (см. Фиг. 1) для сжатия подаваемого газа, содержащего водород. При этом концентрация водорода и концентрация азота в подаваемом газе, предназначенном для введения в устройство 12 синтеза аммиака, достаточно высоки, а концентрации других компонентов относительно низки. То есть при получении метанола с использованием газа, имеющего относительно высокую концентрацию водорода и относительно высокую концентрацию азота при относительно низких концентрациях других компонентов, оказывается возможным увеличение парциального давления водорода и азота и улучшение выхода метанола.As described above, by using a portion of the hydrogen contained in the feed gas compressed by the compressor 11, it is possible to supply the methanol synthesis unit 30 with high pressure hydrogen. As a result, there is no need to provide a compressor 31 (see FIG. 1) on the upstream side of the methanol synthesis unit 30 for compressing a feed gas containing hydrogen. At the same time, the concentration of hydrogen and the concentration of nitrogen in the feed gas intended for introduction into the ammonia synthesis device 12 are sufficiently high, while the concentrations of other components are relatively low. That is, when producing methanol using a gas having a relatively high hydrogen concentration and a relatively high nitrogen concentration with relatively low concentrations of other components, it is possible to increase the partial pressure of hydrogen and nitrogen and improve the yield of methanol.

Фиг. 13 представляет системную диаграмму установки 104 по производству удобрений согласно пятому воплощению настоящего изобретения. На иллюстрируемой Фиг. 13 установке 104 по производству удобрений, аналогично описанной выше установке 100 по производству удобрений (см. Фиг. 1), водород, извлеченный с помощью устройства 14 извлечения водорода, возвращается к стороне выше по ходу потока от компрессора 11 через систему 72 циркуляции водорода. Однако, в отличие от упомянутой выше установки 100 по производству удобрений, снабжение установки 30 синтеза метанола водородом осуществляется через систему 79 поставки водорода, ответвленную из положения между риформинг-аппаратом 1 и реактором 2 конверсии, независимым от системы 72 циркуляции водорода образом. При этом, помимо водорода, система 79 поставки водорода включает монооксид углерода, диоксид углерода и другие подобные, производимые риформинг-аппаратом 1 соединения.FIG. 13 is a system diagram of a fertilizer production plant 104 according to a fifth embodiment of the present invention. In the illustrated FIG. 13 to a fertilizer plant 104, similar to the above-described fertilizer plant 100 (see FIG. 1), the hydrogen recovered by the hydrogen recovery device 14 is returned to the upstream side of the compressor 11 through the hydrogen circulation system 72. However, unlike the aforementioned fertilizer plant 100, the methanol synthesis plant 30 is supplied with hydrogen via a hydrogen supply system 79 branching from a position between the reformer 1 and the conversion reactor 2 in a manner independent of the hydrogen circulation system 72. Moreover, in addition to hydrogen, the hydrogen supply system 79 includes carbon monoxide, carbon dioxide and the like, produced by the reformer 1, compounds.

Помимо этого, установка 30 синтеза метанола также снабжается диоксидом углерода, извлеченным с помощью описанного выше устройства 3 извлечения диоксида углерода и сжатым компрессором 21. Более конкретно, часть диоксида углерода, сжатого компрессором 21, присоединяется к системе 79 поставки водорода и подается к установке 30 синтеза метанола вместе с водородом, монооксидом углерода и диоксидом углерода, произведенными риформинг-аппаратом 1. Таким образом, установка 30 синтеза метанола является выполненной с возможностью получения метанола при использовании части водорода, полученного с помощью риформинг-аппарата 1, служащего в качестве установки риформинга, при этом такой водород поставляется со стороны выше по ходу потока от установки 10 синтеза аммиака, установки 20 синтеза мочевины и установки 30 синтеза метанола.In addition, the methanol synthesis unit 30 is also supplied with carbon dioxide recovered by the above-described carbon dioxide recovery unit 3 and a compressed compressor 21. More specifically, a portion of the carbon dioxide compressed by the compressor 21 is connected to the hydrogen supply system 79 and supplied to the synthesis unit 30 methanol together with hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide produced by the reformer 1. Thus, the methanol synthesis unit 30 is configured to produce methanol using a portion of the hydrogen produced by the reformer 1 serving as a reformer, when This hydrogen is supplied upstream of the ammonia synthesis unit 10, the urea synthesis unit 20 and the methanol synthesis unit 30.

С помощью системы 79 поставки водорода, ответвленной из положения между риформинг-аппаратом 1 и реактором 2 конверсии, возможно получение метанола при использовании водорода и газа-источника углерода (например, диоксида углерода), вырабатываемых риформинг-аппаратом 1. Таким образом, отсутствует необходимость в отдельном снабжении установки синтеза метанола 30 газом-источником углерода и оказывается возможным упрощение системы трубопроводов.With a hydrogen supply system 79, branching from a position between the reformer 1 and the conversion reactor 2, it is possible to produce methanol using hydrogen and a carbon source gas (e.g. carbon dioxide) generated by the reformer 1. Thus, there is no need for a separate supply of the methanol synthesis plant 30 with a carbon source gas and it becomes possible to simplify the piping system.

Фиг. 14 представляет системную диаграмму установки 105 по производству удобрений согласно шестому воплощению настоящего изобретения. На установке 105 по производству удобрений так же, как и на установке 102 по производству удобрений, получение метанола осуществляется на установке 30 синтеза метанола при использовании по меньшей мере части водорода со стороны ниже по ходу потока от устройства 12 синтеза аммиака.FIG. 14 is a system diagram of a fertilizer production plant 105 according to a sixth embodiment of the present invention. In the plant 105 for the production of fertilizers, as well as in the installation 102 for the production of fertilizers, the production of methanol is carried out in the unit 30 for methanol synthesis using at least a portion of the hydrogen downstream of the unit 12 for ammonia synthesis.

Кроме того, на установке 105 по производству удобрений установка 32 синтеза метанола имеет конструкцию, изображенную, например, на Фиг. 8 - 11. Помимо этого, на установке 105 по производству удобрений отходящий газ из сепаратора 32d в случае, изображенном на Фиг. 8 и 9, или отходящий газ из сепаратора 32d в случае, изображенном на Фиг. 10 и 11, подается к устройству 14 извлечения водорода, описанному с обращением к Фиг. 1, через систему 75 выпуска. Отходящий газ из каждого из сепараторов 32d, 32h содержит водород. Таким образом, водород, извлеченный устройством 14 извлечения водорода, возвращается на сторону выше по ходу потока от устройства 4 метанизации через систему 77 циркулирования водорода.In addition, in the plant 105 for the production of fertilizers, the plant 32 for the synthesis of methanol has a structure shown, for example, in FIG. 8-11. In addition, in the fertilizer plant 105, the off-gas from the separator 32d in the case of FIG. 8 and 9, or waste gas from separator 32d in the case of FIG. 10 and 11 is supplied to the hydrogen recovery apparatus 14 described with reference to FIG. 1, through the 75 release system. The off-gas from each of the separators 32d, 32h contains hydrogen. Thus, the hydrogen recovered by the hydrogen recovery unit 14 is returned to the upstream side of the methanization unit 4 through the hydrogen circulation system 77.

Соответственно, оказывается возможным использование водорода в отходящем газе. Кроме того, как описано выше, исчезает необходимость в циркуляционном компрессоре 33 и, таким образом, появляется возможность экономии энергии. Кроме того, в дополнение к водороду, устройство 14 извлечения водорода способно извлекать монооксид углерода и диоксид углерода. Таким образом, посредством возвращения к стороне выше по ходу потока от устройства 4 метанизации оказывается возможным конвертировать монооксид углерода и диоксид углерода в метан.Accordingly, it is possible to use hydrogen in the exhaust gas. In addition, as described above, the circulating compressor 33 is no longer required and thus energy saving is possible. In addition, in addition to hydrogen, the hydrogen recovery device 14 is capable of recovering carbon monoxide and carbon dioxide. Thus, by returning to the upstream side of the methanizer 4, it is possible to convert carbon monoxide and carbon dioxide to methane.

Перечень ссылочных позиций.List of reference positions.

1 Риформинг-аппарат;1 Reformer;

2 Реактор конверсии;2 Reactor of conversion;

3 Устройство извлечения диоксида углерода;3 Carbon dioxide extraction device;

4 Устройство метанизации;4 Methanization device;

10 Установка синтеза аммиака;10 Ammonia synthesis unit;

11, 21, 31 Компрессор;11, 21, 31 Compressor;

12 Устройство синтеза аммиака;12 Ammonia synthesis device;

13 Устройство извлечения аммиака;13 Ammonia extraction device;

14 Устройство извлечения водорода;14 Hydrogen recovery device;

20 Установка синтеза мочевины;20 Urea synthesis unit;

21, 31 Компрессор;21, 31 Compressor;

22 Устройство синтеза мочевины;22 Urea synthesis device;

30 Установка синтеза метанола;30 Methanol synthesis unit;

32 Установка синтеза метанола;32 Methanol synthesis unit;

32b, 32f Реактор;32b, 32f Reactor;

32d, 32h Сепаратор;32d, 32h Separator;

32a, 32c, 32e, 32f, 32g Теплообменник;32a, 32c, 32e, 32f, 32g Heat exchanger;

32b1 Катализатор синтеза метанола;32b1 Methanol synthesis catalyst;

32f1, 32f2 Емкость;32f1, 32f2 Capacity;

33 Циркуляционный компрессор;33 Circulation compressor;

40 Установка синтеза формальдегида;40 Formaldehyde synthesis unit;

41 Окислительный реактор;41 Oxidizing reactor;

42 Абсорбер;42 Absorber;

51 Смеситель;51 Mixer;

61 Гранулирующее устройство;61 Granulating device;

71 Система поставки аммиака;71 Ammonia supply system;

72, 77 Система циркуляции водорода;72, 77 Hydrogen circulation system;

73, 74, 76, 78, 79 Система поставки водорода;73, 74, 76, 78, 79 Hydrogen supply system;

75 Система выпуска;75 Exhaust system;

100, 101, 102, 103, 104, 105 Установка по производству удобрений.100, 101, 102, 103, 104, 105 Plant for the production of fertilizers.

Claims (36)

1. Установка по производству удобрений, предназначенная для получения содержащего мочевину удобрения из источника углеводорода, при этом такая установка по производству удобрений содержит:1. A fertilizer plant for producing a fertilizer containing urea from a hydrocarbon source, wherein such a fertilizer plant comprises: установку риформинга, предназначенную для получения по меньшей мере водорода и газа-источника углерода посредством риформинга источника углеводорода;a reformer for producing at least hydrogen and a carbon source gas by reforming the hydrocarbon source; установку синтеза аммиака, предназначенную для получения аммиака с использованием по меньшей мере газа-источника азота и водорода, полученного с помощью установки риформинга;an ammonia synthesis unit for producing ammonia using at least a nitrogen and hydrogen source gas produced by a reformer; установку синтеза мочевины, предназначенную для получения мочевины с использованием по меньшей мере газа-источника углерода, полученного с помощью установки риформинга, и аммиака, полученного с помощью установки синтеза аммиака;a urea synthesis unit for producing urea using at least a carbon source gas obtained from a reformer and ammonia obtained from an ammonia synthesis unit; установку синтеза метанола, предназначенную для получения метанола с использованием по меньшей мере водорода, полученного с помощью установки риформинга, и газа-источника углерода, полученного с помощью установки риформинга;a methanol synthesis unit for producing methanol using at least hydrogen obtained by the reforming unit and a carbon source gas obtained by the reforming unit; установку синтеза формальдегида, предназначенную для получения формальдегида окислением метанола, полученного с помощью установки синтеза метанола;a formaldehyde synthesis unit designed to produce formaldehyde by oxidizing methanol obtained by a methanol synthesis unit; установку получения мочевино-формальдегидного состава, предназначенную для получения мочевино-формальдегидного состава с использованием по меньшей мере мочевины, полученной с помощью установки синтеза мочевины, и формальдегида, полученного с помощью установки синтеза формальдегида; иan installation for obtaining a urea-formaldehyde composition, designed to produce a urea-formaldehyde composition using at least urea obtained using a urea synthesis unit and formaldehyde obtained using a formaldehyde synthesis unit; and установку производства удобрения, предназначенную для получения удобрения с использованием по меньшей мере мочевины, полученной с помощью установки синтеза мочевины, и мочевино-формальдегидного состава, полученного с помощью установки получения мочевино-формальдегидного состава.a fertilizer production unit designed to produce fertilizers using at least urea obtained using a urea synthesis unit and a urea-formaldehyde composition obtained using a urea-formaldehyde composition unit. 2. Установка по производству удобрения по п. 1,2. Installation for the production of fertilizer according to claim 1, в которой установка синтеза метанола выполнена с возможностью получения метанола с использованием избыточного водорода из установки синтеза аммиака.in which the methanol synthesis unit is configured to produce methanol using excess hydrogen from the ammonia synthesis unit. 3. Установка по производству удобрения по п. 1 или 2,3. Installation for the production of fertilizers according to claim 1 or 2, в которой установка синтеза метанола выполнена с возможностью получения метанола с использованием газа-источника углерода, полученного с помощью установки риформинга.in which the methanol synthesis unit is configured to produce methanol using a carbon source gas produced by the reforming unit. 4. Установка по производству удобрения по любому из пп. 1-3,4. Installation for the production of fertilizers according to any one of paragraphs. 1-3, в которой установка синтеза аммиака включает устройство синтеза аммиака, предназначенное для получения аммиака с использованием по меньшей мере газа-источника азота и водорода, полученного на установке риформинга, и устройство извлечения водорода, предназначенное для извлечения избыточного водорода из устройства синтеза аммиака,in which the ammonia synthesis unit includes an ammonia synthesis device for producing ammonia using at least a nitrogen and hydrogen source gas produced in the reformer and a hydrogen recovery device for recovering excess hydrogen from the ammonia synthesis device, причем установка синтеза метанола выполнена с возможностью получения метанола с использованием водорода, извлеченного с помощью указанного устройства извлечения водорода.moreover, the methanol synthesis unit is configured to produce methanol using hydrogen recovered using said hydrogen recovery device. 5. Установка по производству удобрения по любому из пп. 1-3,5. Installation for the production of fertilizers according to any one of paragraphs. 1-3, в которой установка синтеза аммиака включает устройство синтеза аммиака, предназначенное для получения аммиака с использованием по меньшей мере газа-источника азота и водорода, полученного на установке риформинга, и устройство извлечения водорода, предназначенное для извлечения избыточного водорода из устройства синтеза аммиака,in which the ammonia synthesis unit includes an ammonia synthesis device for producing ammonia using at least a nitrogen and hydrogen source gas produced in the reformer and a hydrogen recovery device for recovering excess hydrogen from the ammonia synthesis device, причем установка синтеза метанола выполнена с возможностью получения метанола с использованием водорода, отбираемого между устройством синтеза аммиака и устройством извлечения водорода.moreover, the methanol synthesis unit is configured to produce methanol using hydrogen sampled between the ammonia synthesis unit and the hydrogen recovery unit. 6. Установка по производству удобрения по любому из пп. 1-3,6. Installation for the production of fertilizers according to any one of paragraphs. 1-3, в которой установка синтеза аммиака включает устройство синтеза аммиака, предназначенное для получения аммиака с использованием по меньшей мере газа-источника азота и водорода, полученного с помощью установки риформинга, иwherein the ammonia synthesis unit includes an ammonia synthesis unit for producing ammonia using at least a nitrogen and hydrogen source gas produced by the reformer, and причем установка синтеза метанола выполнена с возможностью получения метанола с использованием водорода со стороны ниже по ходу потока от установки синтеза аммиака.moreover, the methanol synthesis unit is configured to produce methanol using hydrogen from the side downstream of the ammonia synthesis unit. 7. Установка по производству удобрения по любому из пп. 1-6,7. Installation for the production of fertilizers according to any one of paragraphs. 1-6, в которой установка синтеза аммиака включает:in which the ammonia synthesis unit includes: устройство синтеза аммиака, предназначенное для получения аммиака с использованием по меньшей мере газа-источника азота и водорода, полученного с помощью установки риформинга; иan ammonia synthesis device for producing ammonia using at least a nitrogen and hydrogen source gas produced by a reformer; and компрессор, предназначенный для обеспечения сжатия подаваемого газа, который содержит водород и газ-источник азота и предназначен для введения в устройство синтеза аммиака, a compressor designed to provide compression of a feed gas that contains hydrogen and a nitrogen source gas and is intended to be introduced into an ammonia synthesis device, причем установка синтеза метанола выполнена с возможностью получения метанола с использованием водорода, содержащегося в подаваемом газе, сжатом с помощью компрессора.moreover, the methanol synthesis unit is configured to produce methanol using hydrogen contained in the feed gas compressed by a compressor. 8. Установка по производству удобрения по любому из пп. 1-7,8. Installation for the production of fertilizers according to any one of paragraphs. 1-7, в которой установка синтеза метанола выполнена с возможностью получения метанола с использованием водорода, полученного на установке риформинга, при этом указанный водород находится на стороне выше по ходу потока от установки синтеза аммиака, установки синтеза мочевины и установки синтеза метанола.in which the methanol synthesis unit is configured to produce methanol using hydrogen obtained from the reforming unit, while said hydrogen is on the side upstream of the ammonia synthesis unit, urea synthesis unit and methanol synthesis unit. 9. Способ получения содержащего мочевину удобрения из источника углеводорода, при этом данный способ включает:9. A method for producing a urea-containing fertilizer from a hydrocarbon source, the method comprising: стадию риформинга, предназначенную для получения по меньшей мере водорода и газа-источника углерода посредством риформинга источника углеводорода;a reforming step for producing at least hydrogen and a carbon source gas by reforming the hydrocarbon source; стадию синтеза аммиака, предназначенную для получения аммиака с использованием по меньшей мере газа-источника азота и водорода, полученного на стадии риформинга;an ammonia synthesis step for producing ammonia using at least a nitrogen and hydrogen source gas obtained in the reforming step; стадию синтеза мочевины, предназначенную для получения мочевины с использованием по меньшей мере газа-источника углерода, полученного на стадии риформинга, и аммиака, полученного на стадии синтеза аммиака;a urea synthesis step for producing urea using at least the carbon source gas obtained in the reforming step and ammonia obtained in the ammonia synthesis step; стадию синтеза метанола, предназначенную для получения метанола с использованием по меньшей мере водорода, полученного на стадии риформинга, и газа-источника углерода, полученного на стадии риформинга;a methanol synthesis step for producing methanol using at least hydrogen obtained in the reforming step and a carbon source gas obtained in the reforming step; стадию синтеза формальдегида, предназначенную для получения формальдегида окислением метанола, полученного на стадии синтеза метанола;a formaldehyde synthesis stage for producing formaldehyde by oxidizing methanol obtained in the methanol synthesis stage; стадию получения мочевино-формальдегидного состава, предназначенную для получения мочевино-формальдегидного состава с использованием по меньшей мере мочевины, полученной на стадии синтеза мочевины, и формальдегида, полученного на стадии синтеза формальдегида; иa step for producing a urea-formaldehyde composition for producing a urea-formaldehyde composition using at least the urea obtained in the urea synthesis step and formaldehyde obtained in the formaldehyde synthesis step; and стадию производства удобрения, предназначенную для получения удобрения с использованием по меньшей мере мочевины, полученной на стадии синтеза мочевины, и мочевино-формальдегидного состава, полученного на стадии получения мочевино-формальдегидного состава.a fertilizer production stage for producing a fertilizer using at least urea obtained at the stage of urea synthesis and a urea-formaldehyde composition obtained at the stage of obtaining a urea-formaldehyde composition.
RU2020102669A 2017-11-30 2017-11-30 Fertilizer production plant and method of producing fertilizer RU2726894C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/043012 WO2019106784A1 (en) 2017-11-30 2017-11-30 Fertilizer production plant and method for producing fertilizer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2726894C1 true RU2726894C1 (en) 2020-07-16

Family

ID=66665502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020102669A RU2726894C1 (en) 2017-11-30 2017-11-30 Fertilizer production plant and method of producing fertilizer

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6960468B2 (en)
MY (1) MY195272A (en)
RU (1) RU2726894C1 (en)
WO (1) WO2019106784A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021118741A1 (en) * 2019-12-11 2021-06-17 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Processes and systems for converting a hydrocarbon-containing feed

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU160189A1 (en) *
JPS5537491A (en) * 1978-08-18 1980-03-15 Bayer Ag Soil enriching or reforming agent
JP2000159519A (en) * 1998-11-25 2000-06-13 Chiyoda Corp Plant and method for producing ammonia and urea

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201502893D0 (en) * 2015-02-20 2015-04-08 Johnson Matthey Plc Process
GB201502894D0 (en) * 2015-02-20 2015-04-08 Johnson Matthey Plc Process
GB201522396D0 (en) * 2015-12-18 2016-02-03 Johnson Matthey Plc Process

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU160189A1 (en) *
JPS5537491A (en) * 1978-08-18 1980-03-15 Bayer Ag Soil enriching or reforming agent
JP2000159519A (en) * 1998-11-25 2000-06-13 Chiyoda Corp Plant and method for producing ammonia and urea

Also Published As

Publication number Publication date
MY195272A (en) 2023-01-11
JPWO2019106784A1 (en) 2020-07-16
WO2019106784A1 (en) 2019-06-06
JP6960468B2 (en) 2021-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220185751A1 (en) Method and system for the production of methanol
EP3402773B1 (en) Methanol process
CN101679158B (en) Methanol production process
Aziz et al. Combined nitrogen production, ammonia synthesis, and power generation for efficient hydrogen storage
US10766770B2 (en) Systems and methods of production of hydrogen containing compounds using products of fuel cells
CN107428650A (en) method for producing formaldehyde
KR20130069610A (en) Hydrogen/syngas generator
US20200039831A1 (en) Multiple-pressure process for the production of ammonia
KR101717121B1 (en) Co-production of methanol and ammonia
CN107250106A (en) Integration method for producing the stabilized urea of formaldehyde
US9663381B2 (en) Ammonia synthesis for fertilizer production
CN110177772B (en) Combined production of methanol, ammonia and urea
Patcharavorachot et al. Optimization of hydrogen production from three reforming approaches of glycerol via using supercritical water with in situ CO2 separation
Rossetti Reactor design, modelling and process intensification for ammonia synthesis
RU2726894C1 (en) Fertilizer production plant and method of producing fertilizer
CN107801405B (en) Prepare the system and relevant method of hydrogen
EP2905433B1 (en) Method and system for producing liquid fuel and generating electric power
US7527781B2 (en) Process for the preparation of a hydrogen-rich stream
RU2515477C2 (en) Method of obtaining hydrogen
US20070161716A1 (en) Joint process for preparing alcohol/ether mixtures alcohol/hydrocarbon mixtures, and synthesisng ammonia
JP2001097905A (en) Method for producing methanol
WO2020144726A1 (en) Fertilizer production plant and fertilizer production method
JP4496327B2 (en) Methods of heat recovery, heat utilization and power generation using chemical energy
GB2546867A (en) Methanol process
CN100457724C (en) Process for the preparation of urea