RU2774658C1 - Method for producing methanol - Google Patents
Method for producing methanol Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774658C1 RU2774658C1 RU2020141996A RU2020141996A RU2774658C1 RU 2774658 C1 RU2774658 C1 RU 2774658C1 RU 2020141996 A RU2020141996 A RU 2020141996A RU 2020141996 A RU2020141996 A RU 2020141996A RU 2774658 C1 RU2774658 C1 RU 2774658C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stream
- gas
- hydrogen
- synthesis
- ammonia
- Prior art date
Links
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 100
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 153
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 106
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 claims abstract description 106
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 105
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 80
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 80
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 29
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 29
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 12
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 10
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 8
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 6
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 claims description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 4
- 210000000188 Diaphragm Anatomy 0.000 claims description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 230000001603 reducing Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 241001446316 Bohle iridovirus Species 0.000 description 1
- 241000203231 Breda virus Species 0.000 description 1
- 231100000614 Poison Toxicity 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000010936 aqueous wash Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 125000002485 formyl group Chemical group [H]C(*)=O 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к области производства метанола. Уровень техникиThe present invention relates to the field of methanol production. State of the art
Процесс синтеза метанола в основном включает получение подпиточного синтез-газа, содержащего оксиды углерода (СО, СО2) и водород (Н2), путем риформинга или частичного окисления углеводородного сырья в головной секции, и конверсию этого подпиточного синтез-газа в метанол в контуре синтеза.The methanol synthesis process basically involves obtaining make-up synthesis gas containing oxides of carbon (CO, CO 2 ) and hydrogen (H 2 ) by reforming or partially oxidizing hydrocarbon feedstock in the head section, and converting this make-up synthesis gas to methanol in the loop synthesis.
Конверсия подпиточного газа в метанол осуществляется при высокой температуре (200-300°С) и высоком давлении (70-100 бар) в присутствии соответствующего катализатора, и включает следующие реакции гидрогенизации оксидов углерода (СО, СО2) и обратимой конверсии водяного газа:The conversion of make-up gas to methanol is carried out at high temperature (200-300°C) and high pressure (70-100 bar) in the presence of an appropriate catalyst, and includes the following reactions of hydrogenation of carbon oxides (CO, CO 2 ) and reversible water gas shift:
Эти реакции отличаются невыгодными условиями термодинамического равновесия, и за один проход над катализатором в метанол конвертируется только часть подпиточного синтез-газа.These reactions are characterized by unfavorable conditions of thermodynamic equilibrium, and only a part of the make-up synthesis gas is converted into methanol in one pass over the catalyst.
Поэтому поток, содержащий не подвергшийся реакции газ, отделяется от потока метанола-сырца, полученного конверсией подпиточного газа.Therefore, the stream containing the unreacted gas is separated from the raw methanol stream obtained by the make-up gas shift.
Очищение потока метанола-сырца обычно проводится в две стадии: на первой стадии удаляются легкие фракции, а на второй стадии удаляются более тяжелые фракции и вода, и в результате получается очищенный метанол требуемого качества.Purification of the raw methanol stream is usually carried out in two stages: the first stage removes light ends, and the second stage removes heavier ends and water, and the result is purified methanol of the required quality.
Поток, содержащий непрореагировавший газ, разделяется на первую часть, рециркулируемую (возвращаемую) в контур синтеза для дополнительной реакции, и вторую часть, непрерывно выводимую из контура синтеза для предотвращения накопления инертных соединений, в основном включающих метан, аргон и азот. Эта вторая часть также называется потоком продувочного газа и используется главным образом в качестве топлива в горелках секции риформинга.The stream containing the unreacted gas is separated into a first part recycled (returned) to the synthesis loop for additional reaction, and a second part continuously withdrawn from the synthesis loop to prevent the accumulation of inert compounds, mainly including methane, argon and nitrogen. This second part is also called the purge gas stream and is used primarily as fuel in the burners of the reformer section.
Продувочный газ, однако, отводится при высоком давлении (примерно при давлении контура синтеза), в то время как горелки работают при низком давлении. Это означает, что теряется энергия давления продувочного газа.The purge gas, however, is bled off at high pressure (approximately synthesis loop pressure), while the burners operate at low pressure. This means that the pressure energy of the purge gas is lost.
Кроме того, продувочный газ содержит конвертированные компоненты, которые сжигаются как топливо горелок секции риформинга. Это означает, что теряется энергия, использованная для риформинга.In addition, the purge gas contains converted components which are combusted as fuel for the reformer burners. This means that the energy used for reforming is wasted.
По указанным причинам, рециркулирование продувочного газа для использования в качестве топлива в горелках не является приемлемым и эффективным решением.For these reasons, recycling the purge gas for use as burner fuel is not an acceptable and efficient solution.
В US 2011/0236293 раскрывается объединенная установка очищения синтез-газа и способ одновременного производства потока водорода, обогащенного водородом синтез-газа, обеденного водородом синтез-газа и, опционально, потока монооксида углерода.US 2011/0236293 discloses an integrated syngas scrubber and process for simultaneously producing a hydrogen stream, hydrogen-rich syngas, hydrogen-depleted syngas, and optionally a carbon monoxide stream.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Настоящее изобретение направлено на преодоление недостатков уровня техники. В частности, в изобретении ставится задача обеспечения более эффективного рециркулирования потока продувочного газа, отводимого из контура синтеза установки получения метанола.The present invention is directed to overcoming the disadvantages of the prior art. In particular, the invention aims to provide more efficient recycling of the purge gas stream from the synthesis loop of the methanol plant.
В основе изобретения лежит использование потока продувочного газа в качестве сырья для синтеза аммиака и монооксида углерода, с преимуществом одновременного производства метанола.The invention is based on the use of a purge gas stream as feedstock for the synthesis of ammonia and carbon monoxide, with the advantage of simultaneous production of methanol.
Эти задачи решаются в способе совместного синтеза метанола, аммиака и монооксида углерода согласно п. 1 формулы изобретения.These problems are solved in the method of joint synthesis of methanol, ammonia and carbon monoxide according to paragraph 1 of the claims.
Предлагаемый объединенный способ включает:The proposed combined method includes:
а) синтез метанола каталитической конверсией первого синтез-газа, а именно газа, содержащего водород и оксиды углерода;a) synthesis of methanol by catalytic conversion of the first synthesis gas, namely a gas containing hydrogen and carbon oxides;
б) синтез аммиака каталитической конверсией второго синтез-газа, а именно аммиачного подпиточного газа, включающего водород и азот, иb) synthesizing ammonia by catalytic conversion of a second synthesis gas, namely an ammonia make-up gas comprising hydrogen and nitrogen, and
в) синтез монооксида углерода окислением содержащего метан потока, причем:c) synthesis of carbon monoxide by oxidation of a methane-containing stream, wherein:
на стадии (а) получается жидкий поток метанола и газовый поток, содержащий непрореагировавший синтез-газ;step (a) produces a liquid methanol stream and a gas stream containing unreacted synthesis gas;
часть этого газового потока, содержащего непрореагировавший синтез-газ, отделяется как продувочный газовый поток;a portion of this gas stream containing unreacted synthesis gas is separated as a purge gas stream;
из продувочного газового потока на стадии извлечения водорода получается содержащий водород поток и хвостовой газ, содержащий метан и СО, иthe purge gas stream from the hydrogen recovery step produces a hydrogen-containing stream and a tail gas containing methane and CO, and
по меньшей мере часть содержащего водород потока является источником водорода для аммиачного подпиточного газа, подвергаемого конверсии на стадии (б), и по меньшей мере часть хвостового газа является источником метана для содержащего метан потока, подвергаемого окислению на стадии (в).at least a portion of the hydrogen-containing stream is a source of hydrogen for the ammonia make-up gas being converted in step (b), and at least a portion of the tail gas is a source of methane for the methane-containing stream being oxidized in step (c).
Предпочтительно, первый синтез-газ, подвергаемый конверсии на стадии (а), получается конверсией углеводородного сырья. Эта стадия конверсии может включать частичное окисление углеводородного сырья или, предпочтительно, риформинг этого углеводородного сырья. Полученный таким образом первый синтез-газ затем предпочтительно сжимается до давления синтеза в интервале 70-100 бар. Далее первый синтез-газ конвертируется в метанол-сырец под давлением синтеза внутри контура синтеза, и полученный таким образом метанол-сырец разделяется на жидкий поток метанола и газовый поток, содержащий непрореагировавший синтез-газ.Preferably, the first synthesis gas to be converted in step (a) is obtained by the conversion of a hydrocarbon feed. This conversion step may include partially oxidizing the hydrocarbon feed, or preferably reforming the hydrocarbon feed. The first synthesis gas thus obtained is then preferably compressed to a synthesis pressure in the range of 70-100 bar. Next, the first synthesis gas is converted into raw methanol under synthesis pressure inside the synthesis loop, and the raw methanol thus obtained is separated into a liquid methanol stream and a gas stream containing unreacted synthesis gas.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, способ включает стадию разделения воздуха в специальном блоке разделения воздуха (БРВ), вырабатывающем поток азота и поток кислорода. По меньшей мере часть потока азота является источником азота для аммиачного подпиточного газа и по меньшей мере часть потока кислорода выступает в роли окислителя в окислении содержащего метан потока. Часть потока кислорода может быть также использована в качестве источника кислорода на вышеупомянутой стадии конверсии углеводородного сырья в первый синтез-газ.According to a preferred embodiment, the method includes the step of separating air in a dedicated air separation unit (ASU) generating a nitrogen stream and an oxygen stream. At least a portion of the nitrogen stream is a source of nitrogen for the ammonia make-up gas and at least a portion of the oxygen stream acts as an oxidant in the oxidation of the methane-containing stream. A portion of the oxygen stream may also be used as a source of oxygen in the aforementioned step of converting the hydrocarbon feed to first synthesis gas.
Газовый поток, содержащий непрореагировавший синтез-газ, предпочтительно разделяется на поток продувочного синтез-газа и поток, возвращаемый обратно на стадию конверсии в метанол-сырец для дальнейшей реакции.The gas stream containing unreacted synthesis gas is preferably separated into a purge synthesis gas stream and a stream recycled back to the conversion stage to raw methanol for further reaction.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, стадия извлечения водорода осуществляется посредством разделительных мембран.According to a preferred embodiment, the hydrogen recovery step is carried out by means of separation membranes.
Предпочтительно, до стадии извлечения водорода поток продувочного газа подвергается водной отмывке, где остатки метанола абсорбируются в воде и удаляются в водном потоке, в результате чего получается поток продувочного газа, свободный от метанола. Стадия водной отмывки особенно предпочтительна, когда разделительные мембраны используются в последующей стадии извлечения водорода, поскольку удаляется метанол, который может создавать проблемы для работы этих мембран.Preferably, prior to the hydrogen recovery step, the purge gas stream is subjected to an aqueous scrubbing where residual methanol is absorbed into the water and removed in the water stream, resulting in a methanol-free purge gas stream. An aqueous wash step is particularly preferred when separation membranes are used in a subsequent hydrogen recovery step, as methanol is removed, which can be problematic for the operation of these membranes.
Предпочтительно, давление этого содержащего водород потока на выходе разделительных мембран примерно на 25-30 бар меньше давления потока продувочного газа на входе этих разделительных мембран. Соответственно, перепад давления содержащего водород потока на разделительных мембранах составляет примерно 25-30 бар.Preferably, the pressure of this hydrogen-containing stream at the outlet of the separation membranes is about 25-30 bar less than the pressure of the purge gas stream at the inlet of these separation membranes. Accordingly, the pressure drop of the hydrogen-containing stream across the separation membranes is about 25-30 bar.
Предпочтительно, давление хвостового газа на выходе разделительных мембран на 2-4 бар меньше давления потока продувочного газа на входе разделительных мембран. Соответственно, перепад давления этого хвостового газа на разделительных мембранах составляет примерно 2-4 бар.Preferably, the pressure of the tail gas at the outlet of the seals is 2-4 bar less than the pressure of the purge gas stream at the inlet of the seals. Accordingly, the pressure drop of this tail gas across the isolating diaphragms is approximately 2-4 bar.
Предпочтительно, по меньшей мере 90% водорода, содержащегося в потоке продувочного газа, полученного разделением газового потока, содержащего непрореагировавший синтез-газ, извлекается на стадии извлечения водорода и собирается в упомянутом содержащем водород потоке. Предпочтительно, в содержащем водород потоке имеется по меньшей мере 85 об. % водорода.Preferably, at least 90% of the hydrogen contained in the purge gas stream obtained by separating the gas stream containing unreacted synthesis gas is recovered in the hydrogen recovery step and collected in said hydrogen-containing stream. Preferably, the hydrogen-containing stream has at least 85 vol. % hydrogen.
Предпочтительно, по меньшей мере 70% метана, содержащегося в потоке продувочного газа, и по меньшей мере 60% содержащегося здесь монооксида углерода заключены в хвостовом газе, отведенном из стадии извлечения водорода. Этот хвостовой газ предпочтительно содержит примерно 60 об. % метана и примерно 2 об. % монооксида углерода.Preferably, at least 70% of the methane contained in the purge gas stream and at least 60% of the carbon monoxide contained therein are contained in the tail gas withdrawn from the hydrogen recovery stage. This tail gas preferably contains about 60 vol. % methane and about 2 vol. % carbon monoxide.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, синтез аммиака включает: стадию очищения содержащего водород потока с получением очищенного содержащего водород потока; смешивание этого очищенного потока с надлежащим количеством азота с получением аммиачного подпиточного газа и сжатие этого подпиточного газа до давления синтеза в многоступенчатом компрессоре. Этот азот предпочтительно получают в упомянутом выше блоке разделения воздуха (БРВ) и вводят в упомянутый поток очищенного водорода на всасывающем входе многоступенчатого компрессора.According to an embodiment of the invention, the synthesis of ammonia comprises: the step of purifying a hydrogen-containing stream to obtain a purified hydrogen-containing stream; mixing this purified stream with an appropriate amount of nitrogen to form an ammonia make-up gas and compressing this make-up gas to synthesis pressure in a multi-stage compressor. This nitrogen is preferably produced in the aforementioned air separation unit (ASU) and introduced into said purified hydrogen stream at the suction inlet of the multi-stage compressor.
Предпочтительно, стадия очищения проводится в блоке адсорбции с перепадом давления (АПД или PSA - от англ. pressure swing adsorption). Предпочтительно, перепад давления на этом блоке АПД составляет примерно 1 бар, и давление очищенного содержащего водород потока на выходе этого блока АПД составляет в интервале 40-50 бар.Preferably, the purification step is carried out in a pressure swing adsorption unit (PSA or PSA). Preferably, the pressure drop across this ADF is about 1 bar and the pressure of the purified hydrogen containing stream at the outlet of this ADF is in the range of 40-50 bar.
Блок АПД предпочтительно извлекает в этом очищенном потоке примерно 80-90% водорода, исходно находящегося в потоке перед очищением. Очищенный поток содержит инертные газы (т.е., метан и аргон) в количестве, предпочтительно не превышающем 2000 ppmv (частей на миллион по объему), более предпочтительно, в интервале от 700 до 2000 ppmv. Очищенный поток содержит менее 10 ppm таких соединений, как СО, СО2, О2 и вода, которые отравляют катализатор для синтеза аммиака.The APD unit preferably recovers from this purified stream about 80-90% of the hydrogen originally present in the stream prior to purification. The cleaned stream contains inert gases (ie, methane and argon) in an amount preferably not exceeding 2000 ppmv (parts per million by volume), more preferably in the range from 700 to 2000 ppmv. The cleaned stream contains less than 10 ppm of compounds such as CO, CO 2 , O 2 and water, which poison the ammonia synthesis catalyst.
Также из блока АПД отводится хвостовой газ, содержащий метан, водород, азот, СО, СО2, Ar и воду. Предпочтительно, хвостовой газ по меньшей мере частично рециркулируется как топливо для стадии конверсии углеводородного сырья в первый синтез-газ, например для горелок секции риформинга.Also, tail gas containing methane, hydrogen, nitrogen, CO, CO 2 , Ar and water is removed from the APD unit. Preferably, the tail gas is at least partially recycled as fuel for the step of converting the hydrocarbon feed to the first synthesis gas, for example for the burners of the reformer section.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, при синтезе монооксида углерода: после стадии извлечения водорода подвергают хвостовой газ, содержащий метан и монооксид углерода, частичному окислению в соответствующем блоке ЧО, где метан окисляется в СО, образуя содержащий СО синтез-газ; подвергают синтез-газ обработке на стадии удаления СО2 и затем отделяют СО, с получением потока СО и другого потока, содержащего водород.In accordance with an embodiment of the invention, in the synthesis of carbon monoxide: after the stage of extraction of hydrogen, the tail gas containing methane and carbon monoxide is subjected to partial oxidation in the corresponding PO unit, where methane is oxidized to CO, forming a synthesis gas containing CO; subjecting the synthesis gas to a CO 2 removal step and then separating the CO to obtain a CO stream and another stream containing hydrogen.
Учитывая, что падение давления в блоке ЧО составляет 8-10 бар, рабочее давление этого блока выбирается так, чтобы оптимизировать работу следующего далее блока отделения СО. Блоком отделения СО может быть колонна разделения воздуха, либо он может содержать разделительные мембраны, в зависимости от конечных требований к СО продукту.Considering that the pressure drop in the PR block is 8-10 bar, the operating pressure of this block is chosen so as to optimize the operation of the next CO separation block. The CO separation unit can be an air separation column, or it can contain separation membranes, depending on the final requirements for the CO product.
Предпочтительно, другой упомянутый содержащий водород поток смешивается с содержащим водород потоком, полученным на вышеупомянутой стадии извлечения водорода. В другом варианте осуществления, содержащий водород поток рециркулируется в качестве топлива на стадию конверсии углеводородного сырья в первый синтез-газ, например, для горелок секции риформинга.Preferably, said other hydrogen-containing stream is mixed with the hydrogen-containing stream obtained from the above hydrogen recovery step. In another embodiment, the hydrogen-containing stream is recycled as fuel to the stage of conversion of the hydrocarbon feed to the first synthesis gas, for example, for the burners of the reformer section.
Другим объектом настоящего изобретения является установка в соответствии с приложенной формулой.Another object of the present invention is the installation in accordance with the attached formula.
В частности, установка отличается тем, что она включает:In particular, the installation is different in that it includes:
средства для направления по меньшей мере части содержащего водород потока от секции метанола к секции аммиака для обеспечения по меньшей мере части водорода, необходимого для получения аммиачного подпиточного газа, иmeans for directing at least a portion of the hydrogen-containing stream from the methanol section to the ammonia section to provide at least a portion of the hydrogen needed to produce ammonia make-up gas, and
средства для направления по меньшей мере части хвостового газа от секции метанола к секции монооксида углерода для обеспечения по меньшей мере части метана для окисления.means for directing at least a portion of the tail gas from the methanol section to the carbon monoxide section to provide at least a portion of the methane for oxidation.
Установка может также включать:Installation may also include:
блок разделения воздуха, создающий поток азота и поток кислорода.an air separation unit creating a nitrogen flow and an oxygen flow.
средства для направления по меньшей мере части потока азота в секцию аммиака для обеспечения по меньшей мере части азота, необходимого для получения аммиачного подпиточного газа, иmeans for directing at least a portion of the nitrogen stream to the ammonia section to provide at least a portion of the nitrogen needed to produce ammonia make-up gas, and
средства для направления по меньшей мере части потока (30) кислорода в секцию монооксида углерода для обеспечения по меньшей мере части окислителя для окисления метана.means for directing at least a portion of the oxygen stream (30) to the carbon monoxide section to provide at least a portion of the oxidant for methane oxidation.
Упомянутые выше средства могут включать трубопроводы и необходимые компоненты для направления соответствующего газового потока, например, вентили и компрессор или вентилятор, при необходимости.The means mentioned above may include piping and the necessary components for directing the respective gas flow, such as valves and a compressor or fan, if necessary.
Настоящее изобретение обладает следующими преимуществами.The present invention has the following advantages.
Первым преимуществом является максимальное использование энергии потока продувочного газа, выходящего из контура синтеза метанола в виде потока высокого давления, и содержащего ценные компоненты, полученные при реформинге (например, водород и оксиды углерода), благодаря чему снижается общее энергопотребление для производства метанола, аммиака и монооксида углерода.The first benefit is the maximum energy utilization of the purge gas stream leaving the methanol synthesis loop as a high pressure stream containing valuable reforming components (e.g. hydrogen and carbon oxides), thereby reducing the overall energy consumption for methanol, ammonia and monoxide production. carbon.
Другим преимуществом является снижение мощности компрессора синтез-газа аммиачной секции, по сравнению с существующими технологиями.Another advantage is the reduced capacity of the synthesis gas compressor in the ammonia section compared to existing technologies.
Более того, всегда обычно имеющиеся в существующих установках получения аммиака и монооксида углерода секции очищения углеводорода теперь не используются. Кроме того, также отсутствуют секция конверсии углеводородного сырья в синтез-газ и реактор сдвига, обычно имеющиеся в существующих аммиачных установках.Moreover, the hydrocarbon purification sections normally present in existing ammonia and carbon monoxide plants are no longer used. In addition, there is also no hydrocarbon-to-synthesis gas conversion section and shift reactor typically found in existing ammonia plants.
Вдобавок, секция создания синтез-газа для получения СО уменьшена в размерах (примерно на 5%) благодаря наличию СО в продувочном газе. Более того, работа установки отделения СО (колонна разделения воздуха или мембраны) оптимизируется благодаря выбору наиболее подходящего для нее рабочего давления и технологически предшествующего оборудования.In addition, the CO synthesis gas generation section is reduced in size (about 5%) due to the presence of CO in the purge gas. Moreover, the operation of the CO separation plant (air separation column or membranes) is optimized by selecting the most suitable operating pressure and technologically advanced equipment for it.
Другим преимуществом является то, что техническая вода для котлов (ТВК) и паровая система являются общими для производственного оборудования для трех разных продуктов.Another advantage is that the boiler process water (HWS) and the steam system are common to the production equipment for three different products.
Настоящее изобретение также обладает рядом преимуществ с промышленной точки зрения, в частности: уменьшение капитальных затрат (материалоемкости) для совместного производства по сравнению с тремя производственными линиями для каждого продукта; взаимовыгодное взаимодействие капитальных затрат для блока АПД, который может быть использован в качестве источника кислорода для производства метанола и производства СО и, при этом, может быть использован как источник азота для получения аммиака.The present invention also has a number of advantages from an industrial point of view, in particular: reduction of capital costs (material consumption) for co-production compared to three production lines for each product; a mutually beneficial interaction of capital costs for the APD unit, which can be used as an oxygen source for methanol production and CO production, and, at the same time, can be used as a nitrogen source for ammonia production.
Преимущества изобретения будут более понятными при рассмотрении приведенного ниже подробного описания предпочтительного варианта осуществления, показанного на фиг. 1.The advantages of the invention will be better understood upon consideration of the following detailed description of the preferred embodiment shown in FIG. one.
Подробное описание осуществления изобретенияDetailed description of the invention
Объединенная установка 1, показанная на фиг. 1, включает секцию 100 для синтеза метанола, секцию 200 для синтеза аммиака и секцию 300 для синтеза монооксида углерода. Эта установка также включает блок извлечения водорода (БИВ) 400 на основе мембран и блок разделения воздуха (БРВ) 500.Combined plant 1 shown in FIG. 1 includes a
Секция 100 синтеза метанола в основном включает блок 101 очищения природного газа, блок 102 риформинга, контур 103 синтеза, колонну 104 водной промывки и перегонный блок 105. В соответствии с этим примером, блок 102 риформинга осуществляет риформинг чистым водяным паром в присутствии пара. Контур 103 синтеза в основном содержит каталитический реактор, секцию конденсации и сепаратор.The
Блок 102 риформинга вырабатывает синтез-газ 12, который сжимается в многоступенчатом компрессоре (не показан) и затем вступает в реакцию в контуре 103 синтеза. В контуре 103 синтеза получают жидкий поток метанола 13 и газовый поток непрореагировавшего синтез-газа 14. Жидкий поток метанола 13 направляется в перегонный блок 105, а газовый поток непрореагировавшего газа 14 подвергается промывке водой в колонне 104.The
Газовый поток 17, отводимый из колонны 104 водной промывки, подается в блок 400 извлечения водорода из содержащего водород потока 19, и высвобождается хвостовой газ 20, содержащий метан и СО.The
Содержащий водород поток 19 поступает в аммиачную секцию 200, включающую, в основном, блок 201 очищения, многоступенчатый компрессор 202 и контур 203 синтеза аммиака. В соответствии с представленным на фигуре примером, блоком 201 очищения является блок адсорбции с перепадом давления (АПД).The hydrogen-containing
Хвостовой газ 20, содержащий метан и СО, поступает в секцию 300 монооксида углерода, включающую, в основном, блок 301 частичного окисления (ЧО), секцию 302 удаления СО2 и блок 303 отделения СО. В соответствии с представленным на фигуре примером, блоком 303 отделения СО является колонна разделения воздуха.The
Далее приводится более подробное описание работы установки 1.The following is a more detailed description of the operation of installation 1.
Поток 10 природного газа разделяется на первую часть 10а и вторую часть 10b.The
Первая часть 10а подается в блок 101 очищения секции 100 синтеза метанола, в котором удаляются сера и другие загрязнители, с получением очищенного сырья 11 природного газа.The
Вторая часть 10b и очищенное сырье 11 в блок 102 риформинга, где они подвергаются риформингу с получением синтез-газа 12. Синтез-газ 12 содержит оксиды углерода (СО, СО2), водород и инертные газы.The
Синтез-газ 12 сжимается в многоступенчатом компрессоре (не показан) до давления синтеза, составляющего примерно 70-100 бар. Получившийся сжатый газ подается в контур 103 синтеза, где получается метанол-сырец, который разделяется на упомянутый выше жидкий поток метанола 13 и газовый поток непрореагировавшего синтез-газа 14.
Жидкий поток метанола 13 подвергается очищению в блоке 105 перегонки.The
Газовый поток непрореагировавшего синтез-газа 14 разделяется на первую часть 14а и вторую часть 14b. Первая часть 14а (также называемая потоком продувочного газа) попадает в промывочную колонну 104, в которую также поступает промывочная вода 15 и в которой в водном потоке 16 удаляются остатки метанола, с получением, в результате, очищенного от метанола потока непрореагировавшего синтез-газа 17. Эту вторую часть 14b направляют обратно в блок 102 риформинга для дополнительной реакции.The gas stream of
Свободный от метанола поток 17 подается в блок 400 извлечения водорода, разделяющий уже упомянутый содержащий водород поток 19 и хвостовой газ 20, содержащий инертные компоненты, например, метан и монооксид углерода.The methanol-
Содержащий водород поток 19 смешивается с другим содержащим водород потоком 37, выходящим из блока 303 выделения СО. Получившийся содержащий водород поток 21 направляется в блок 201 АПД секции 200 синтеза аммиака, в котором получается очищенный поток 22 водорода и хвостовой газ 23, содержащий метан, СО, СО2, Н2, Ar, N2 и воду. Этот хвостовой газ, например, используется в качестве топлива в блоке 102 риформинга секции 100 метанола.The hydrogen-containing
Перепад давления на блоке 201 АПД составляет по порядку величины 1 бар, и очищенный поток 22 попадает на всасывающий вход компрессора 202 синтез-газа под давлением 40-50 бар.The pressure drop across the
На всасывающем входе компрессора 202 этот очищенный поток 22 смешивается с азотом 24, вырабатываемым блоком 500 разделения воздуха (ВРВ), с образованием аммиачного подпиточного синтез-газа 25.At the suction inlet of the
Подпиточный газ 25 сжимается до давления синтеза аммиака в компрессоре 202 и подается в контур 203 синтеза, вырабатывающий аммиак 26 и хвостовой газ (не показан), который может быть использован в качестве топлива для блока риформинга.Make-up
Хвостовой газ 20 из блока 400 извлечения водорода (БИВ) подается в блок 301 частичного окисления (ЧО) секции 300 синтеза монооксида углерода, где содержащийся в хвостовом газе метан реагирует с кислородом 30 и паром 31 с получением синтез-газа 32 с высоким содержанием СО, низким содержанием СО2 и малым проскоком метана. Кислород 30 поступает из блока 500 разделения воздуха (БРВ).The
Насыщенный пар высокого давления (ПВД) или пар среднего давления (ПСД) вырабатывается в системе регенерации тепла блока ЧО 301 (на фигуре представлен потоком 33). Этот пар используется, например, как рабочая среда в турбинах блока 500 БРВ после перегревания в секции установки синтеза метанола.Saturated high pressure steam (HPS) or medium pressure steam (MPS) is produced in the heat recovery system of the CHO unit 301 (represented by
Синтез-газ 32 поступает в секцию 302 удаления СО2, в которой вырабатывается обедненный по CO2 синтез-газ 34 и хвостовой газ 35, содержащий преимущественно CO2. Этот хвостовой газ 35 выпускается в атмосферу.
Обедненный по СО2 синтез-газ 34 направляется в колонну 303 разделения воздуха, в которой вырабатывается поток 36, содержащий СО, и хвостовой газ 37, содержащий водород. Поток 36 отводится из установки. Поток 37 смешивается с содержащим водород отходящим потоком 19 БИВ 400 с образованием входного потока 21 блока 201 АПД.The CO 2 -depleted
ПримерExample
При использовании секции синтеза метанола на основе риформинга чистым паром, размеры которой соответствуют производительности 150 метрических тонн в день (мт/д), и БРВ, размеры которого соответствуют производительности 160 мт/д кислорода и 460 мт/д азота, описанный выше способ в соответствии с изобретением позволяет получить примерно 550 мт/д аммиака и 150 мт/д СО.When using a clean steam reforming methanol synthesis section sized for a capacity of 150 metric tons per day (mt/d) and an RDF sized for a capacity of 160 mt/d oxygen and 460 mt/d nitrogen, the above method is in accordance with with the invention makes it possible to obtain approximately 550 mt/d of ammonia and 150 mt/d of CO.
Claims (34)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP18176675.9 | 2018-06-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2774658C1 true RU2774658C1 (en) | 2022-06-21 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3712008A1 (en) * | 1987-04-09 | 1988-10-27 | Linde Ag | Process for the simultaneous production of methanol and carbon monoxide |
RU2174942C2 (en) * | 1995-11-23 | 2001-10-20 | Метанол Касэл С.А. | Combined ammonia-methanol production process |
CN1990442A (en) * | 2005-12-31 | 2007-07-04 | 山东华鲁恒升化工股份有限公司 | Composite technique for preparing ammonia, methanol and carbon monoxide |
US20110236293A1 (en) * | 2008-12-11 | 2011-09-29 | Stephen Hardman | Integrated gas refinery |
US20120148472A1 (en) * | 2009-08-20 | 2012-06-14 | Saudi Basic Industries Corporation | Process for methanol and ammonia co-production |
RU2534092C2 (en) * | 2008-11-28 | 2014-11-27 | Хальдор Топсеэ А/С | Method of combined methanol and ammonia production from initial hydrocarbon raw material |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3712008A1 (en) * | 1987-04-09 | 1988-10-27 | Linde Ag | Process for the simultaneous production of methanol and carbon monoxide |
RU2174942C2 (en) * | 1995-11-23 | 2001-10-20 | Метанол Касэл С.А. | Combined ammonia-methanol production process |
CN1990442A (en) * | 2005-12-31 | 2007-07-04 | 山东华鲁恒升化工股份有限公司 | Composite technique for preparing ammonia, methanol and carbon monoxide |
RU2534092C2 (en) * | 2008-11-28 | 2014-11-27 | Хальдор Топсеэ А/С | Method of combined methanol and ammonia production from initial hydrocarbon raw material |
US20110236293A1 (en) * | 2008-12-11 | 2011-09-29 | Stephen Hardman | Integrated gas refinery |
US20120148472A1 (en) * | 2009-08-20 | 2012-06-14 | Saudi Basic Industries Corporation | Process for methanol and ammonia co-production |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7521483B2 (en) | Coproduction of methanol and ammonia from natural gas | |
EP3658489B1 (en) | Method for the preparation of ammonia synthesis gas | |
RU2284296C2 (en) | Method of the synthesis of ammonia from the nitrogen and hydrogen mixture produced from the natural gas | |
EP3658491B1 (en) | Method for the preparation of ammonia synthesis gas | |
CA3056430C (en) | Method for producing hydrogen and methanol | |
KR101717121B1 (en) | Co-production of methanol and ammonia | |
CN110831893A (en) | Combined production of methanol and ammonia | |
US11168045B2 (en) | Process for methanol production | |
RU2753269C2 (en) | Method for producing methanol | |
CN107257776B (en) | Process for producing ammonia | |
JP2005512771A (en) | Shared use of pressure swing adsorption device (PSA) | |
GB2186870A (en) | Ammonia synthesis | |
JP2003212524A (en) | Method for recovering krypton and xenon from air | |
JP2022533602A (en) | Method and system for synthesis of methanol | |
US11560306B2 (en) | Method for producing ammonia | |
RU2774658C1 (en) | Method for producing methanol | |
JPH06234517A (en) | Production of ammonia jointly with methanol | |
US12109527B2 (en) | Process and apparatus for the separation of two gaseous streams each containing carbon monoxide, hydrogen and at least one acid gas | |
CN113891850B (en) | Method and device for separating a mixture of carbon monoxide, hydrogen and at least one acid gas | |
AU2019280397B2 (en) | Process for methanol production | |
RU2800065C2 (en) | Method for synthesis of hydrogen-containing compound | |
CN116710394A (en) | Method and apparatus for methanol production | |
EA044783B1 (en) | METHOD AND INSTALLATION FOR PRODUCING METHANOL FROM HYDROGEN-ENRICHED SYNTHESIS GAS | |
JPS61136423A (en) | Purification and separation of product gas by coal gassification |