UA119810C2 - Спосіб одержання аміаку - Google Patents

Спосіб одержання аміаку Download PDF

Info

Publication number
UA119810C2
UA119810C2 UAA201709128A UAA201709128A UA119810C2 UA 119810 C2 UA119810 C2 UA 119810C2 UA A201709128 A UAA201709128 A UA A201709128A UA A201709128 A UAA201709128 A UA A201709128A UA 119810 C2 UA119810 C2 UA 119810C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
reforming
gas
synthesis
type
ammonia
Prior art date
Application number
UAA201709128A
Other languages
English (en)
Inventor
Ерманно Філіппі
Эрманно Филиппи
Раффаеле Остуні
Раффаеле Остуни
Original Assignee
Касале Са
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Касале Са filed Critical Касале Са
Publication of UA119810C2 publication Critical patent/UA119810C2/uk

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C01C1/0417—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst characterised by the synthesis reactor, e.g. arrangement of catalyst beds and heat exchangers in the reactor
    • C01C1/0441—Reactors with the catalyst arranged in tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C01C1/0476—Purge gas treatment, e.g. for removal of inert gases or recovery of H2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/02—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/06—Details of tube reactors containing solid particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405—Purification by membrane separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0415—Purification by absorption in liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0495—Composition of the impurity the impurity being water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/068—Ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/84—Energy production
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

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

Abstract

Винахід стосується установки для синтезу аміаку з вуглеводневої сировини і відповідного способу, що включає: первинний риформінг з водяною парою і вторинний риформінг з вогневим підігрівом повітря, причому первинний риформінг здійснюють при температурі і тиску, що дорівнюють принаймні 790 °C і 50 бар, вторинний риформінг здійснюють в основному без надлишку повітря, а молярне відношення Н2 і N2 в одержаному підживлювальному синтез-газі перебуває в інтервалі від 2,5 до 3.

Description

Галузь техніки
Даний винахід відноситься до способу одержання аміаку каталітичною реакцією підживлювального синтез-газу, одержуваного риформінгом вуглеводневої сировини.
Рівень техніки
В промисловому виробництві аміаку використовується каталітична реакція синтез-газу
Спідживлювального газу"), що містить водень і азот, всередині контура синтезу високого тиску (ВТ), що працює звичайно при тисках приблизно 80-300 бар.
Підживлювальний газ одержують в головній секції, перед контуром синтезу високого тиску, риформінгом вуглеводневої сировини.
Синтез аміаку з вуглеводневої сировини в основному включає: первинний риформінг з водяною парою; вторинний риформінг з окиснювачем з одержанням сирого (вихідного) синтез- газу; очищення цього сирого синтез-г-азу з одержанням підживлювального синтез-газу; конверсію підживлювального синтез-газу в аміак у контурі синтезу високого тиску.
Очищення може включати конверсію зсуву моноокису вуглецю у двоокис вуглецю, видалення двоокису вуглецю і, опціонально, метанізацію. Очищений синтез-газ стискується в багатоступінчастому компресорі для подачі далі в контур синтезу. Цей компресор газу звичайно приводиться в дію безпосередньо від парової турбіни.
Крок первинного риформінгу проводиться в пучку трубок, які нагріваються зовні, заповнених каталізатором (каталітичних трубок).
Для зниження максимальної робочої температури цих каталітичних трубок, в існуючих установках проводять вторинний риформінг з киснем або збагаченим повітрям. Проте для одержання кисню або збагаченого повітря потрібні повітророздільна установка і витрачання енергії, що збільшує витрати.
Інший відомий спосіб підтримання відносно низької температури трубок, без необхідності використання кисню або збагаченого повітря, полягає в проведенні вторинного риформінгу з вогневим підігрівом повітря при значному надлишку повітря по відношенню до його кількості за теоретичним стехіометричним співвідношенням. Теоретичною стехіометричною кількістю повітря є його кількість, необхідна для одержання молярного відношення Не до Ме, що дорівнює
З в очищеному підживлювальному газі, який направляється в процес синтезу аміаку.
Зо Недоліком цього способу є, проте, внесення великої кількості азоту в головну секцію. Це викликає велику витрату повітря, що вимагає потужнішого і дорогого обладнання для перекачування. Крім того, головний компресор синтез-газу і його привідна турбіна можуть стати вузьким місцем установки, опинившись перед необхідністю перекачування дуже великого об'єму, наприклад, більше 3000 тонн на день.
При такому великому навантаженні, від компресора газу потрібна була б відповідна витрата і наявність великого ступеня стиснення. Для забезпечення великої витрати пари в турбіні, що вимагається для приведення в дію компресора, необхідним було б використання ротора великого діаметра, нездатного досягти високих швидкостей обертання (наприклад, 10000 об/хв), необхідних для компресора, в основному через обмеження, пов'язані із занадто високою окружною швидкістю кінця лопат щаблів низького тиску турбіни. В результаті, максимальна продуктивність установки синтезу аміаку, виражена в кількості аміаку, який може бути синтезований, в основному обмежена продуктивністю вузла "компресор/гурбіна" стиснення синтезу-газу.
Способи, що використовуються в рівні техніки, не забезпечують задовільного вирішення цієї проблеми. Наприклад, введення редуктора між компресором і турбіною небажане через невисоку надійність і втрати ККД. Інші спроби вирішення цієї проблеми включають: введення проміжного реактора для одержання деякої кількості аміаку, при цьому, проте, збільшуються складність установки і витрати; використання більш низького тиску синтезу, що негативно відображається на процесі синтезу.
Також використовується відведення продувного потоку з контура синтезу високого тиску для видалення інертних газів, які, в іншому разі, можуть накопичуватись і знижувати загальну ефективність. В ЕР 2316792 розкривається виділення водню з цього продувного потоку та використання виділеного водню для компенсації надлишку азоту. Проте, завдяки великій кількості повітря, що вводиться при вторинному риформінгу, необхідна кількість водню виявляється великою, що означає використання дорогої технології розділення, наприклад, кріогенної, Т5А (адсорбція/десорбція при різних температурах, від англ. Тетрегаїшге Зм/пд дазорійоп) або РБЗА (адсорбція/десорбція при різних тисках, від англ. Рге55!иге Зм/іпд Аазогбіоп).
Розкриття винаходу
Завданням даного винаходу є подолання описаних недоліків і обмежень рівня техніки. 60 Це завдання вирішується процесом синтезу аміаку з вуглеводневої сировини, що включає:
первинний риформінг вуглеводневої сировини з водяною парою, з одержанням першого риформінг-газу; вторинний риформінг першого риформінг-газу з вогневим підігрівом повітря, з одержанням сирого синтез-газу; очищення сирого синтез-газу з одержанням підживлювального синтез-газу; конверсію підживлювального синтез-газу в аміак у контурі синтезу, який відрізняється тим, що первинний риформінг проводять при температурі принаймні 790902 і тиску принаймні 50 бар; вторинний риформінг проводять в основному без надлишку повітря, порівняно з його стехіометричною кількістю, а підживлювальний синтез-газ характеризується молярним відношенням Не» до Ме в інтервалі від 2,5 до 3.
Зазначені величини температури і тиску відносяться до технологічного газу на виході каталітичних трубок первинного риформінгу.
Переважно, зазначена вище температура принаймні 79022 перевищує 80026.
Переважно, зазначене молярне відношення Нг» до М» перебуває в інтервалі від 2,6 до 2,8.
Як було згадано вище, під стехіометричною кількістю повітря розуміють кількість, необхідну для одержання в підживлювальному газі що подається в контур синтезу, молярного відношення, що дорівнює 3, тобто, вона в основному залежить від кількості водню Не у підживлювальному газі. Відсутність, в основному, надлишку повітря слід розуміти, як кількість повітря, що забезпечує молярне відношення Нг» до М», що становить 2,5 або більше.
Переважно, конверсія підживлювального синтез-газу в аміак проводиться при тиску контура, що перевищує в 2-3, 5 разів тиск технологічного газу на виході каталітичних трубок первинного риформінгу. Під тиском контура розуміють тиск нагнітання циркуляційного насоса контура.
Більш переважно, тиск контура перебуває в межах 100-200 бар, ще більш переважно, від 120 до 150 бар.
Особливістю винаходу є збільшення температури первинного риформінгу і тиску без використання надлишку повітря порівняно з його стехіометричною кількістю. Повітря для вторинного риформінгу подається в стехіометричній кількості або з невеликим надлишком, в результаті чого молярне відношення Не до Ма дорівнює або трохи більше 3. Для процесу не потрібні надлишок повітря, або збагачення повітря киснем.
Зо В особливо переважному варіанті здійснення, каталітичні трубки в первинному риформері виконані зі сплаву, вибраного з наступних матеріалів: еха5Місгвіпрі3525, Х4ОМіствзіпр3525 (відповідно до класифікації європейського стандарту
ЕМ 10027); сплави корозійностійкі (типу НР), корозійностійкі модифіковані (типу НР тод), корозійностійкий модифікований з мікролегуванням (типу НР той МісгоаїйІоу), корозійностійкий з мікролегуванням з МО (типу НР Мр МісгоайПоу), корозійностійкий з мікролегуванням (типу НР
МісгоаПоу), жароміцний з мікролегуванням (типу НК), (за класифікацією стандартів
Американського товариства з випробувань матеріалів АТМ А-608 і АЗТМ А-297).
Зазначені матеріали придатні для роботи при підвищених тисках і температурах відповідно до винаходу.
В деяких варіантах здійснення, процес, запропонований у винаході, включає відведення з контура продувного потоку, відокремлення від нього потоку, що містить водень, і додавання цього потоку, що містить водень, до підживлювального газу для регулювання співвідношення між Н5 і М». Коли молярне відношення Не до Ме в одержуваному синтез-газі менше 3, цей потік, що містить водень, використовується для наближення цього відношення до величини, що дорівнює або наближається до 3.
Перевагою винаходу є те, що для коректування відношення Н»е до М» потрібно менше водню завдяки близькості співвідношення між Но і М» до З, тому можуть використовуватися менш витратні способи відокремлення водню, наприклад, за допомогою мембранного вузла регенерації водню. Заявник виявив, що, навіть якщо продуктивність добування Нео і Ме мембранним вузлом регенерації нижча, ніж кріогенним методом, через високий тиск просочування, робочі характеристики цього методу є прийнятними.
Контур синтезу включає циркуляційний компресор (який також називають циркулятором).
Відповідно до варіанта здійснення винаходу, з виходу головного газового компресора газ подається на всмоктувальний бік циркуляційного компресора контура. Завдяки цьому, навантаження на головний компресор знижується, тому що частина стиснення забезпечується циркулятором.
В іншому переважному варіанті здійснення, перед стисненням у головному компресорі або між двома ступенями стиснення, синтез-газ зазнає осушення за допомогою аміачного (516) промивання.
Головною перевагою винаходу є зниження навантаження на головний компресор синтезу- газу. Відповідно, скорочується і споживана компресором потужність, при даній продуктивності.
Таким чином, винахід дозволяє одержати більш високу продуктивність, наприклад, більше 3000 тонн, без перевищення згаданих вище граничних режимів парової турбіни, з'єднаної з компресором синтез-газу, тобто зберегти безпосереднє привідне з'єднання між компресором і турбіною. Наприклад, винахід дозволяє досягти продуктивності в 4000 тонн.
В деяких варіантах здійснення винаходу, основним споживачем потужності стає повітряний компресор (замість компресора синтез-газу). Відповідно, для обертання парової турбіни, з'єднаної з цим повітряним компресором, використовують пару з максимальним наявним тиском; пара, що відходить або добувається з цієї турбіни, переважно, використовується для первинного риформінгу.
Це дає перевагу з погляду ефективності процесу, оскільки стиснення повітря можна здійснювати більш ефективно, ніж стиснення синтезу-газу. Така можливість пов'язана з використанням компресора із вбудованим редуктором, що не підходить для роботи із синтез- газом.
До того ж швидкість обертання повітряного компресора (число обертів на хвилину) нижча, ніж у компресора синтез-газу, тому не важливі обмеження на розмір парової турбіни, з'єднаної з повітряним компресором.
В іншому варіанті здійснення винаходу пропонується споживання згаданою паровою турбіною більшої кількості пари, ніж потрібно для компресора технологічного повітря.
Відповідно, приєднана до повітряного компресора турбіна може також пускати в хід електрогенератор.
Відповідно до переважного варіанта здійснення, процес риформінгу, що включає первинний риформінг і вторинний риформінг з вогневим підігрівом повітря, проводять із загальним відношенням пара/вуглець, що дорівнює або перевищує 2,9. Це загальне відношення пара/вуглець означає загальне співвідношення водяної пари і вуглецю, що подаються в процес риформінгу.
Таке відносно високе співвідношення між водяною парою і вуглецем сприятливо впливає на конверсію сировини і наступну реакцію зсуву моноокису вуглецю. Тут також має місце
Зо синергічна взаємодія з підвищеним тиском при первинному риформінгу, що дорівнює принаймні 50 бар. Порівняно зі звичайним риформінгом, збільшена кількість пари (завдяки більш високому відношенню пара/вуглець) передбачає, що більше тепла може бути добуто з риформінгу при високій температурі, і може бути доступно для подальшого використання всередині головної секції, наприклад, для регенерації розчину, застосовуваного для абсорбції Со. В результаті підвищується енергетична ефективність головної секції, наприклад, за рахунок зниження необхідності підведення тепла.
Також особливістю винаходу є установка, призначена для проведення описаного вище процесу.
Зокрема, особливістю винаходу є установка для синтезу аміаку, в якій секція первинного риформінгу включає трубчастий риформер із трубками, заповненими каталізатором і виконаними з одного зі згаданих вище сплавів.
Переваги винаходу будуть більш очевидними з наведеного далі докладного опису з посиланням на креслення.
Короткий опис креслень на фігурі представлена блок-схема установки для синтезу аміаку, відповідно до варіанта здійснення винаходу.
Докладний опис здійснення винаходу
На фігурі показана блок-схема установки 1 для синтезу аміаку, що включає головну секцію 2 і контур З синтезу аміаку. В головній секції 2 одержують підживлювальний синтез-газ 21, який стискають у газовому компресорі 9 і подають у контур З синтезу аміаку.
Головна секція 2 включає: первинний риформер 4; вторинний риформер 5; повітряний компресор 6; секцію 7 очищення; вузол 8 осушення газу. Повітряний компресор 6 і головний компресор 9 синтез-газу приводяться в дію безпосередньо від відповідних парових турбін 10 і 11. Повітряний компресор 6, переважно, має вбудований редуктор.
Контур З має блок 12, що містить принаймні один каталітичний реактор, газоохолоджувач і сепаратор рідини для одержання рідкого аміаку 23. Газ 24, який не прореагував, повертається назад у контур З іншим компресором 14, який також називають циркулятором.
Вуглеводнева сировина 15, наприклад природний газ, і водяна пара 16 вступають у каталітичну реакцію в первинному риформері 4 при температурі, що дорівнює принаймні 7902С, бо і тиску, що дорівнює принаймні 50 бар.
Газ 17, що вийшов після часткового риформінгу з первинного риформера 1, далі вступає в реакцію у вторинному риформері 5 з використанням повітря 18, яке підводиться, що нагнітається повітряним компресором 6.
Турбіна 10, від якої працює компресор 6, приводиться в дію парою 30 високого тиску, яка, переважно, виробляється в установці 1 одержання аміаку, наприклад, шляхом рекуперування тепла вихлопних газів конвективної секції первинного риформера. Відповідно до переважного варіанта здійснення, водяна пара 16 для первинного риформінгу добувається із цієї турбіни 10.
В деяких варіантах здійснення, кількість пари 30 перевищує кількість, необхідну для приведення в дію компресора б. Таким чином, турбіна 10 може бути з'єднана також з електричним генератором.
Газ 19, підданий повному риформуванню, що залишає вторинний риформер 5, обробляється в секції 7 очищення, наприклад, конверсією зсуву, видаленням двоокису вуглецю і метанізацією, в результаті чого виходить очищений синтез-газ 20. Газ 20 далі направляється у вузол 8 осушення для видалення води, що втримується в ньому, з одержанням в основному збезводненого потоку 21. Вузлом 8 осушення, переважно, є вузол аміачного промивання.
Відповідно до винаходу, молярне відношення водень/азот у потоці 21 становить від 2,5 до 3.
Потік 21 направляється в усмоктувальний бік головного компресора 9 синтез-газу, а одержаний синтез-газ 22 високого тиску, переважно подається в циркулятор 14, як показано на фіг. 1.
З контура З відводиться продувний потік 27, що містить водень з азотом, які не прореагували, та інертні гази (наприклад, аргон і метан), який, наприклад, утворює вихідний потік 26 циркулятора 14. Цей продувний потік 27 направляється у вузол 13 добування водню для відокремлення збагаченого воднем газового потоку 25, який повертається на всмоктувальний бік циркулятора 14, де він змішується з потоком 24. Цей збагачений воднем газовий потік 25 використовується для регулювання співвідношення Не» і М2, зокрема, коли це співвідношення в потоках 21 і 22 (вироблюваних головною секцією 2) нижче 3. Шляхом додавання водню, виділеного із продувного потоку 27, це співвідношення доводиться до З або наближається до 3, як це потрібно для синтезу аміаку.
Коо)

Claims (13)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб синтезу аміаку з вуглеводневої сировини, що включає: первинний риформінг вуглеводневої сировини з водяною парою, з одержанням першого риформінг-газу; вторинний риформінг першого риформінг-газу з вогневим підігрівом повітря, з одержанням сирого синтез-газу; очищення сирого синтез-газу, з одержанням підживлювального синтез-газу; конверсію підживлювального синтез-газу в аміак у контурі синтезу, який відрізняється тим, що первинний риформінг здійснюють при температурі, що дорівнює принаймні 790 "С, і тиску, що дорівнює принаймні 50 бар; вторинний риформінг здійснюють в основному без надлишку повітря, порівняно з його стехіометричною кількістю; підживлювальний синтез-газ має молярне відношення Не» до М», що дорівнює 2,5 або більше, але менше 3, причому спосіб включає відбір з контуру синтезу продувного потоку, відокремлення від нього потоку, що містить водень, і додавання цього потоку, що містить водень, до згаданого підживлювального газу для регулювання відношення Н» до Ме».
2. Спосіб за п. 1, в якому первинний риформінг здійснюють у трубках, заповнених каталізатором і виконаних зі сплаву, вибраного з наступних матеріалів: аХха5МІіствіпрії3525 або СХ4ОМІіствіпр3525, відповідно до класифікації європейського стандарту ЕМ 10027, або сплави типу НР, типу НР тод, типу НР тод МістоайїІсу, типу НР МЬ МістоаїІсу, типу НР МістоаїПІоу, типу НК Місгоаїоу, відповідно до класифікації стандартів Американського товариства з випробувань матеріалів АБТМ А-608 і АБТМ А-297.
3. Спосіб за п. 1 або 2, в якому молярне відношення Не» до М»2 перебуває в інтервалі 2,6-2,8.
4. Спосіб за будь-яким із пп. 1-3, в якому конверсію підживлювального синтез-газу в аміак здійснюють при тиску, що в 2,0-3,5 разів перевищує тиск первинного риформінгу.
5. Спосіб за п. 4, в якому конверсію підживлювального синтез-газу в аміак здійснюють при тиску в інтервалі 100-200 бар, переважно в інтервалі 120-150 бар.
6. Спосіб за п. 1, в якому згадане відокремлення виконують із використанням мембранного вузла регенерації водню.
7. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, в якому виконують стиснення підживлювального газу в газовому компресорі, контур синтезу включає циркуляційний компресор, а з виходу газового компресора потік направляється на всмоктувальний бік циркуляційного компресора контуру.
8. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, в якому повітря, що підводиться для вторинного риформінгу, стискають у повітряному компресорі, що приводиться в дію паровою турбіною, на яку подають водяну пару високого тиску, а пару для первинного риформінгу відводять із цієї турбіни.
9. Спосіб за п. 8, в якому парова турбіна споживає пару в кількості, що перевищує кількість, необхідну для роботи повітряного компресора, і пускає в хід електрогенератор.
10. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, в якому очищений синтез-газ піддають осушенню за допомогою аміачного промивання.
11. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, в якому процес риформінгу, що включає кроки первинного риформінгу і вторинного риформінгу з вогневим підігрівом повітря, проводять із загальним відношенням "водяна пара/вуглець", що дорівнює або перевищує 2,9.
12. Установка для синтезу аміаку з вуглеводневої сировини, що включає: секцію первинного риформінгу, призначену для риформінгу вуглеводневої сировини з водяною парою, з одержанням першого риформінг-газу; секцію вторинного риформінгу з вогневим підігрівом повітря, призначену для вторинного риформінгу першого риформінг-газу, з одержанням сирого синтез-газу; секцію очищення сирого синтез-газу, з одержанням підживлювального синтез-газу; секцію конверсії, що включає контур синтезу, для конверсії підживлювального синтез-газу в аміак, яка відрізняється тим, що секція первинного риформінгу призначена для здійснення первинного риформінгу при температурі, що дорівнює принаймні 790 "С, і тиску, що дорівнює принаймні 50 бар, і містить трубчастий риформер із трубками, заповненими каталізатором і виконаними зі сплаву, вибраного з наступних матеріалів: аХха5МІіствіпрії3525 або СХ4ОМІіствіпр3525, відповідно до класифікації європейського стандарту Коо) ЕМ 10027, або сплави типу НР, типу НР тод, типу НР тод МістоайїІсу, типу НР МЬ МістоаїІсу, типу НР МістоаїПІоу, типу НК МісгоаїЇІоу, відповідно до класифікації стандартів Американського товариства з випробувань матеріалів АБТМ А-608 і АБТМ А-297.
13. Установка за п. 12, що включає компресор для подачі повітря в секцію вторинного риформінгу, що має вбудований редуктор.
UAA201709128A 2015-02-20 2016-01-27 Спосіб одержання аміаку UA119810C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15156001.8A EP3059210A1 (en) 2015-02-20 2015-02-20 Process for the ammonia production
PCT/EP2016/051658 WO2016131623A1 (en) 2015-02-20 2016-01-27 Process for the ammonia production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA119810C2 true UA119810C2 (uk) 2019-08-12

Family

ID=52692367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA201709128A UA119810C2 (uk) 2015-02-20 2016-01-27 Спосіб одержання аміаку

Country Status (13)

Country Link
US (2) US10647587B2 (uk)
EP (2) EP3059210A1 (uk)
CN (1) CN107257776B (uk)
AU (1) AU2016222007B2 (uk)
BR (1) BR112017017796A2 (uk)
CA (1) CA2977239C (uk)
CL (1) CL2017002119A1 (uk)
MX (1) MX2017010500A (uk)
MY (1) MY185718A (uk)
RU (1) RU2706059C2 (uk)
SA (1) SA517382134B1 (uk)
UA (1) UA119810C2 (uk)
WO (1) WO2016131623A1 (uk)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180230009A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-16 Kwamina BEDU-AMISSAH Steam methane reformer tube outlet assembly
IT201800000620A1 (it) * 2018-01-08 2019-07-08 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Impianto di produzione di ammoniaca
US11168045B2 (en) * 2018-06-08 2021-11-09 Casale Sa Process for methanol production
EP3623343A1 (en) * 2018-09-11 2020-03-18 Casale Sa Process for the synthesis of ammonia
CA3186773A1 (en) * 2020-10-30 2022-05-05 Maurizio RIZZI Control of an ammonia synthesis loop at partial load
JP2024512119A (ja) * 2021-03-30 2024-03-18 カサーレ ソシエテ アノニム グリーン水素を用いるアンモニア合成のためのプロセス

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4077780A (en) * 1976-10-20 1978-03-07 Union Carbide Corporation Recovery of hydrogen and nitrogen from ammonia plant purge gas
GB1579577A (en) * 1977-04-14 1980-11-19 Robinson L F Reforming of hydrocarbons
DE2860718D1 (en) * 1977-09-16 1981-08-27 Ici Plc Process and plant for producing ammonia
US4687498A (en) * 1986-02-24 1987-08-18 The Boc Group, Inc. Argon recovery from hydrogen depleted ammonia plant purge gas utilizing a combination of cryogenic and non-cryogenic separating means
SU1770277A1 (ru) 1989-10-30 1992-10-23 Gni Pi Azotnoj Promy Produktov Способ производства аммиака
CN1222474C (zh) 2000-03-03 2005-10-12 工艺管理有限公司 氨的合成方法及其使用的设备
US7501078B2 (en) * 2007-01-10 2009-03-10 Air Products And Chemicals, Inc. Process for generating synthesis gas using catalyzed structured packing
EP2065337A1 (en) * 2007-11-27 2009-06-03 Ammonia Casale S.A. Process for producing ammonia synthesis gas
JP5552284B2 (ja) * 2009-09-14 2014-07-16 信越化学工業株式会社 多結晶シリコン製造システム、多結晶シリコン製造装置および多結晶シリコンの製造方法
EP2316792A1 (en) * 2009-10-27 2011-05-04 Ammonia Casale S.A. Ammonia production process
EP2374758A1 (en) * 2010-04-07 2011-10-12 Ammonia Casale S.A. Hydrogen and nitrogen recovery from ammonia purge gas

Also Published As

Publication number Publication date
MY185718A (en) 2021-05-31
AU2016222007A1 (en) 2017-09-07
EP3259233B1 (en) 2019-01-23
SA517382134B1 (ar) 2021-12-08
US20190367379A1 (en) 2019-12-05
WO2016131623A1 (en) 2016-08-25
US20180044192A1 (en) 2018-02-15
CA2977239A1 (en) 2016-08-25
CN107257776B (zh) 2021-02-02
CN107257776A (zh) 2017-10-17
AU2016222007B2 (en) 2020-03-26
BR112017017796A2 (pt) 2018-04-10
RU2017132708A (ru) 2019-03-20
US10647587B2 (en) 2020-05-12
EP3259233A1 (en) 2017-12-27
CA2977239C (en) 2022-07-19
RU2017132708A3 (uk) 2019-03-20
CL2017002119A1 (es) 2018-03-16
EP3059210A1 (en) 2016-08-24
MX2017010500A (es) 2017-11-28
RU2706059C2 (ru) 2019-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA119810C2 (uk) Спосіб одержання аміаку
EP3658491B1 (en) Method for the preparation of ammonia synthesis gas
US11370658B2 (en) Method for the preparation of ammonia synthesis gas
RU2479484C2 (ru) Способ получения синтез-газа для синтеза аммиака
AU2013292873A1 (en) Process for comprehensively utilizing low carbon emission Fischer-Tropsch synthesis tail gas
WO2011118405A1 (ja) 二酸化炭素の分離装置及び二酸化炭素の分離方法
BR112020024532A2 (pt) processo para a produção de metanol
RU2608766C2 (ru) Способ повышения производительности установки для получения аммиака
US20170267524A1 (en) Increasing hydrogen recovery from co + h2 synthesis gas
RU2719430C1 (ru) Способ получения азотной кислоты
TWI427035B (zh) 氨製備裝置
EP3237328B1 (en) Plant and process for ammonia production with cryogenic purification, and related method of revamping
TWI434822B (zh) 甲醇製作方法及其裝置
CN106163987B (zh) 用于改造制氨装置的前端的方法
RU2591985C2 (ru) Способ производства жидкого водорода и электроэнергии
WO2020128800A1 (en) System and method for removing water and hydrogen from anode exhaust
CN220642594U (zh) 新型甲醇制氢装置
WO2023020771A1 (en) Process for the preparation of green ammonia synthesis gas
WO2022104015A1 (en) Methods and systems for converting carbon oxides to olefins
JP2017124975A (ja) 天然ガスから酢酸を製造する方法および装置