SU923948A1 - Способ получения аммиака 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к способам получения аммиака и может быть использовано в химической промышленности в производстве синтетического аммиака из углеводородного сырья.

Известен способ получения аммиака, включающий .конверсию углеводородов, конверсию окиси углерода, абсорбционную очистку газовой смеси от двуокиси угдерода с последующей регенерацией абсорбента, сжатие синтез-газа и синтез аммиака с использованием холода для выделения аммиака из газовых смесей [З-Х

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения аммиака, включающий паровую конверсию углеводородов в трубчатых печах за счет тепла сжигания топливного газа, паровоздушную конверсию оставшихся углеводородов и образовавшейся окиси углерода, очистку газовой смеси от двуокиси углерода абсорбентом с последующей регене2

рацией абсорбента с выделением двуокиси углерода и синтез аммиака (2].

Известный способ получения аммиака имеет существенный недостаток. Так,, на стадии паровой конверсии углеводородов в результате сжигания топливного газа образуются окислы азота, содержание которых^ продуктах горения трубчатой печи составляет ~ 300 мг/м^. Выброс в атмосферу такого значительного количества окислов азота загрязняет; воздушный бассейн.

Цепь изобретения - предотвращение образования окислов азота на стадии паровой конверсии углеводородов. .

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения аммиака, включающем паровую конверсию углеводородов в трубчатых печах за счет тепла сжигания топливного газа, паровоздушную конверсию оставшихся углеводородов и образовавшейся окиси углерода, очистку газовой смеси от двуокиси углерода абсорбентом с последующей регенераци3

923948

4

ей абсорбента с выделением двуокиси углерода и синтез аммиака, поток топливного газа смешивают с выделенной прй 'регенерации двуокисью углерода в соотношении 1-3:1 и направляют на сжигание в трубчатую печь.

Применение изобретения позволяет резко снизить содержание окиси азота в продуктах горения трубчатой печи, а еле-* довательно, приведет к защите окружающей среды, а также утилизировать химическую энергию водорода, содержащегося в виде примеси в двуокиси углерода.

Известно, что содержание окиси азота в продуктах горения при температурах горения ·?/ 2000° С прямо пропорционально равновесной концентрации окиси азоте и обратно пропорционально временя достижения равновесия

Н0^0].£^,

где N0 - действительная концентрация окиси азота;

[МО]- равновесная .концентрация окиси азота;

£ - время пребывания газов в зоне высоких температур;

- время установления равновесия реакции образования окиси азота.

Равновесная концентрация окиси азота экспоненциально зависит от температуры . №

где - изобарный потенциал реакции образования окиси азота;'

Т - температура горения;

Н^и 0^- концентрация азота и кислорода

в продуктах горения.

Время установления равновесия также экспоненциально зависит от температуры

( Зьоо

Сх(5*<о% *^Т * ^1Н01 .

Таким образом, при снижении температуры горения величина равновесной концентрации N0 снижается по экспоненте, а время установления равновесия увеличивается также по экспоненте. Суммарно это приводит к резкому снижению образования окиси азота с продукта сгорания.

В результате смешения потока топливного газа с выделенной при регенерации абсорбента двуокисью углерода в соотношении 1-3:1 в трубчатой печи температура горения снизится на 70-40°С, что приведет к значительному снижению со40

45

50

55

держания окиси азота в продуктах горения трубчатой печи.

Добавление к топливному * газу двуокиси углерода в соотношении топливный 5 газ: С0(£ больше, чем 1:1 может привести из-за большого снижения температуры к нарушению работы радиантной зоны печи и установленных за нею теплообмен ных поверхностей, а также к ухудше10 нию показателей процесса. Например, при соотношении топливного газа и двуокиси углерода 1:2 температура горения снизится на 140° С.

Снижение добавки СОг^ к топливному 15 газу меньше, чем 3:1 (топливный газ: ;СО/р не приведет к заметному снижению содержания окислов азота в дымовых газах за трубчатой печью. Например, при соотношении топливный газ: СО^,равном 20 4:1, содержание окислов азота в дымовых газах снизится всего в 1,25 раза по сравнению с известным.

На чертеже показана схема реализации способа.

25

пример. 1ехнология предлагаемого способа заключается в следующем.

Природный газ и азотводородную смесь (41750 нм^/ч) подают в подогреватель природного газа, где подогревают до

30

35

400°С и затем подают на сероочистку (аппараты на схеме не показаны). Очищенный до содержания серы менее 0,5 ррм газ с температурой 37О°С смешивают с паром в соотношении 4:1 и направляют на конверсию метана в трубчатую печь 1.

Для осуществления реакции конверсии метана с паром к реакционным трубам трубчатой печи должно быть подведено тепло, которое получают за счет сжигания топливного газа (смеси природного газа и продувочного газа) в потолочных горелках печи расположенных между рядами реакционных труб.

Состав топливного газа, об.%: СН^ 67,3; С„Н«,5; Н_г17,2; N^7,4; ΝΗ_} 0,5; А г 1,6; С0(^ 1. Температура топливного газа 60®С, давление 3 ата, расход <21600 кг/ч (28500 нм^/ч).

Для сжигания концентрации окиси азота в продуктах горения трубчатой печи в коллектор топливного газа перёд горелками трубчатой печи добавляют балластирующий газ, выходящий из регенератора. Состав этого газа, об,%: СО^.98; 2;

Давление газа 3,5 ата, температура

~ 94°С, расход до,22000 кг/ч.

Продукты горения после использования их тепла выбрасывают в атмосферу

923948 6.

с температурой 200°С. Содержание окислов азота в продуктах горения в результате балластирования топливного газа в

1,5-2 раза ниже, чем на известных агрегатах. 5

Наличие в балластирующем газе водорода позволяет компенсировать потери тепла с балластирующим газом, покидающим печь при температуре 200°С.

Не полностью конвертированная паро- Ю газовая смесь с остаточным содержанием метана 9-11% после трубчатой печи поступает в конвертор 2 метана второй ступени, в котором на катализаторе происходит конверсия остаточного метана с 15 паром и воздухом. Остаточное содержание метана в сухом конвертированном газе составляет 0,35-0,55 об.%.

После охлаждения в котлах-утилизаторах 3 конвертированную парогазовую 20 смесь направляют на конверсию окиси углерода. Конверсия окиси углерода происходит в две ступени: на среднетемпературном катализаторе при 35О-43О°С и низкотемпературном катализаторе при 25 210—250° С. Остаточное содержание СО после конвертора 4 СО первой ступени составляет не более 4 об.% на сухой газ. Содержание СО после конвертора 5 СО. второй ступени составляет 0,55 об.% на ЭО сухой газ.

Тепло конвертированного газа после конверторов окиси углерода используют для получения пара, подогрева моноэта— иоламинового раствора при регенерации 35 и получения холода в абсорбционнохолодильной установке.

Охлажденная газовая смесь, содержащая 17 об.% С<\, поступает в абсорбер 6, в котором углекислый газ абсорби- ₄₀ руется 20%-ным раствором моноэтаноламина. Очищенная от СО^ газовая смесь, содержащая не более 0,66 об.% и не более 0,03 об.% ΟΟι^, и подогретая до 300°С, подается на метанирование 7. В ₄₅ результате этого процесса происходит тонкая очистка газовой смеси от СО иСОр,

После метанирования газ охлаждают до 40°С, очищают от водяных паров, направляют на всас компрессора 8 азотводородной смеси, а затем с давлением 3 20 ата направляют в отделение синтеза аммиака. Насыщенный в абсорбере 6 углекислым газом раствор моноэтаноламина нагревают в теплообменниках и подают в регенератор 9, где при давлении 3,5 ата · ⁵⁵

из него выделяется углекислый газ с примесью водорода (до 2%). Часть этого газа добавляют в топливную смесь перед трубчатой печью в соотношении 1-2, Очищенный от СО о. раствор моноэтанол- . амина из регенератора 9 направляют в абсорбер 6.

Остальная часть углекислого газа может использоваться при наличии потребителей для получения карбамида, жидкой углекислоты или выбрасывается в атмосферу при отсутствии потребителей.

В установках с работой регенератор ра 9 при атмосферном давлении повышение давления двуокиси углерода может осуществляться за счет инжекции его водяным паром или топливным газом, име- . ющим, как правило, начальное давление

10-12 ата, или же с помощью специального компрессора. При инжектировании двуокиси углерода паром состав балластирующей смеси, об.%:СО(^ 50,45; Н^О 49,5;

Н(^ 0,05. Расход смеси ~ 1400 кг/ч, температура 287°С, давление 3,1 3,5 ата.

Предлагаемый способ позволяет по сравнению с известным снизить содержание окислов азота в продуктах сгорания трубчатой печи в 3-2 раза, например с 300 до 100-150 мг/м\

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ получения аммиака, включающий паровую конверсию углеводородов в трубчатых печах за счет тепла сжигания топливного газа, паровоздушную конверсию оставшихся углеводородов и образовавшейся окиси углерода, очистку газо**'. вой смеси от двуокиси углерода абсорбентом с последующей регенерацией абсорбента с выделением двуокиси углерода и синтез аммиака, о т л и чающийс я тем, что, с целью предотвращения образования окислов азота на стадии паровой конверсии углеводородов, поток топливного газа смешивают с выделенной при регенерации двуокисью углерода в соотношении 1-3:1 и направляют на сжигание в трубчатую печь.