WO2005080257A1 - Method for the production of synthesis gas for ammonia synthesis by steam reforming of natural gas - Google Patents
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Abstract
The invention relates to a method for the production of synthesis gas for the synthesis of ammonia by steam reforming of natural gas, wherein said natural gas is subjected to an endothermic reforming reaction at a given process pressure in a primary reformer (1) and is subjected to an exothermic reforming reaction in a secondary reformer when compressed process air (14) is supplied, before the synthesis gas is obtained from the reformed raw gas by conversion and purification and is compressed, wherein the primary reformer is heated with a partial flow of natural gas. In order to ensure an advantageous energy balance, the over pressure of at least the partial flow of natural gas (20) is processed for heating in order to obtain mechanical energy.
Description
Verfahren zum Herstellen von Svnthesegas für eine Ammoniaksvnthese durch ein Dampfreformieren von ErdgasProcess for the production of synthesis gas for ammonia synthesis by steam reforming of natural gas
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Synthesegas für eine Ammoniaksynthese durch ein Dampfreformieren von Erdgas, das bei einem vorgegebenen Prozeßdruck in einem Primärreformer unter Zufuhr von Wasserdampf einer endothermen und in einem Sekundärreformer unter Zufuhr von verdichteter Prozeßluft einer exothermen Reformierreaktion unterworfen wird, bevor das Synthesegas aus dem reformierten Rohgas durch ein Konvertieren und Reinigen gewonnen und verdichtet wird, wobei der Primärreformer mit einem Teilstrom des Erdgases beheizt wird.The invention relates to a method for producing synthesis gas for ammonia synthesis by steam reforming natural gas, which is subjected to an endothermic reforming reaction at a predetermined process pressure in a primary reformer with the supply of water vapor and an exothermic reforming reaction in a secondary reformer with the supply of compressed process air the synthesis gas is obtained from the reformed raw gas by converting and purifying and compressing, the primary reformer being heated with a partial flow of the natural gas.
Stand der TechnikState of the art
Um das für eine Ammoniaksynthese erforderliche, wasserstoffhaltige Synthesegas herzusteilen, wird in steigendem Ausmaß von Erdgas ausgegangen, das nach einer Entschwefelung einer Dampfreformierung unterworfen wird. Zu diesem Zweck wird das Erdgas bei einem vorgegebenen Prozeßdruck beispielsweise zwischen 20 und 40 bar bei 750 bis 900 °C in einem Primärreformer unter Zufuhr von Wasserdampf einer endothermen und anschließend in einem Sekundärreformer unter Zufuhr von verdichteter Prozeßluft einer exothermen Reformierreaktion unterworfen, um anschließend konvertiert und gereinigt zu werden, bevor das so gewonnene Synthesegas verdichtet wird. Zur Beheizung des Primärreformers wird ein Teilstrom des Erdgases, nämlich
ca. 25 bis 30 %, in Brennern des Primärreformers verbrannt. Das heiße Rohgas wird nach der exothermen Reformierreaktion durch eine Wasserdampferzeugung gekühlt. Der gewonnene Wasserdampf wird in Kondensationsdampfturbinen entspannt, mit deren Hilfe Verdichterstufen einerseits für das Synthesegas und anderseits für die Prozeßluft angetrieben werden. Der für die Dampfreformierung benötigte Wasserdampf wird einer Turbinenanzapfung mit einem an den Prozeßdruck angepaßten Druck entnommen, während der übrige Wasserdampf zur Bereitstellung der für die Verdichtung des Synthesegases und der Prozeßluft benötigten Energie soweit entspannt werden muß, daß eine wirtschaftliche Energieausbeute des Abdampfes nicht mehr möglich ist. Der Abdampf wird daher kondensiert und die Kondensationswärme ungenützt an die Umgebung abgegeben.In order to produce the hydrogen-containing synthesis gas required for ammonia synthesis, natural gas is increasingly being used, which after desulfurization is subjected to steam reforming. For this purpose, the natural gas is subjected to an endothermic reforming reaction at a predetermined process pressure, for example between 20 and 40 bar at 750 to 900 ° C in a primary reformer with the supply of water vapor and then an exothermic reforming reaction in a secondary reformer with the supply of compressed process air, in order to then be converted and to be cleaned before the synthesis gas obtained in this way is compressed. To heat the primary reformer, a partial flow of natural gas, namely approx. 25 to 30%, burned in the burners of the primary reformer. After the exothermic reforming reaction, the hot raw gas is cooled by steam generation. The water vapor obtained is expanded in condensation steam turbines, with the aid of which compressor stages are driven on the one hand for the synthesis gas and on the other hand for the process air. The water vapor required for steam reforming is taken from a turbine tap with a pressure adapted to the process pressure, while the remaining water vapor to provide the energy required for the compression of the synthesis gas and the process air must be expanded to such an extent that an economic energy yield of the exhaust steam is no longer possible , The exhaust steam is therefore condensed and the heat of condensation is released into the environment without being used.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß die eingesetzte Energie vorteilhaft genützt werden kann.The invention is therefore based on the object of designing a method of the type described at the outset so that the energy used can be used advantageously.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Überdruck zumindest des Erdgasteilstromes für die Heizung zur Gewinnung von mechanischer Energie abgearbeitet wird.The invention solves this problem in that the overpressure of at least the natural gas partial flow for the heating for the extraction of mechanical energy is processed.
Da das zur Herstellung des Synthesegases erforderliche Erdgas im allgemeinen mit einem Druck zur Verfügung steht, der zumindest dem Prozeßdruck entspricht und der für die Heizung des Primärreformers erforderliche Druck des hiefür abgezweigten Erdgasteilstromes im Vergleich zum Prozeßdruck klein ist, kann der Überdruck dieses Erdgasteilstromes abgearbeitet und zur Gewinnung mechanischer Energie genützt werden. Obwohl die gewonnene mechanische Energie je nach Bedarf eingesetzt werden kann, ergeben sich im allgemeinen besonders günstige Verhältnisse, wenn der Überdruck des Erdgasteilstromes für die Heizung zur Verdichtung der Prozeßluft und/oder des Synthesegases abgearbeitet wird. Für den Fall, daß das zur Verfügung stehende Erdgas mit
einem Druck unterhalb des geforderten Prozeßdruckes angeliefert wird, kann die Energie, die aus dem Überdruck des Erdgasteilstromes für die Heizung gewonnen wird, auch zur Verdichtung des für die Reformierung benötigten Erdgasstromes auf den erforderlichen Prozeßdruck genützt werden. Aufgrund dieses Umstandes wird es möglich, zumindest teilweise auf die Energie aus dem hochgespannten Wasserdampf für die Verdichtung der Prozeßluft und/oder des Synthesegases zu verzichten. Selbst wenn es notwendig wird, eine Dampfturbine als zusätzlichen Antrieb für eine Verdichterstufe der Prozeßluft und/oder des Synthesegases einzusetzen, kann wegen des verringerten Energiebedarfs die zu kondensierende Abdampfmenge insbesondere beim Vorsehen einer entsprechenden Anzapfung der Dampfturbine klein gehalten werden.Since the natural gas required for the production of the synthesis gas is generally available at a pressure which corresponds at least to the process pressure and the pressure required for the heating of the primary reformer of the branched natural gas partial flow is small compared to the process pressure, the excess pressure of this natural gas partial flow can be processed and used Extraction of mechanical energy can be used. Although the mechanical energy obtained can be used as required, there are generally particularly favorable conditions when the excess pressure of the natural gas partial flow is processed for the heating to compress the process air and / or the synthesis gas. In the event that the natural gas available with If a pressure is supplied below the required process pressure, the energy obtained from the excess pressure of the natural gas partial flow for the heating can also be used to compress the natural gas flow required for the reforming to the required process pressure. This makes it possible to at least partially forego the energy from the high-tension water vapor for the compression of the process air and / or the synthesis gas. Even if it becomes necessary to use a steam turbine as an additional drive for a compressor stage of the process air and / or the synthesis gas, the amount of exhaust steam to be condensed can be kept small due to the reduced energy requirement, in particular if a suitable tap of the steam turbine is provided.
Wird das Erdgas für die Herstellung von Synthesegas mit einem entsprechenden Überdruck gegenüber dem Prozeßdruck angeliefert, so empfiehlt es sich, zunächst den Überdruck des gesamten Erdgasstromes gegenüber dem Prozeßdruck und dann nach einem Abzweigen des Erdgasstromes für die Reformierung den verbliebenen Überdruck des Erdgasteilstromes für die Heizung zur Energiegewinnung, insbesondere zur Verdichtung der Prozeßluft und/oder des Synthesegases, abzuarbeiten, so daß für die Abarbeitung des Überdruk- kes des Erdgases gegenüber dem Prozeßdruck der gesamte Massenstrom des Erdgases genützt werden kann.If the natural gas for the production of synthesis gas is supplied with a corresponding overpressure compared to the process pressure, it is advisable to first overpressure the entire natural gas flow against the process pressure and then after branching off the natural gas flow for reforming the remaining overpressure of the natural gas partial flow for the heating Work off energy generation, in particular for compressing the process air and / or the synthesis gas, so that the entire mass flow of the natural gas can be used to process the overpressure of the natural gas compared to the process pressure.
Zur Durchführung des Herstellungsverfahrens von Synthesegas für eine Ammoniaksynthese kann von einer Anlage mit einem an eine Erdgasdruckleitung angeschlossenen Primärreformer, mit an eine Erdgasleitung angeschlossenen Brennern zum Beheizen des Primärreformers und mit einem Sekundärreformer ausgegangen werden. Um den Überdruck des Erdgasteilstromes für die Heizung des Primärreformers auszunützen, ist eine mit Erdgas beaufschlagbare Turbine zur Gewinnung mechanischer Energie vorgesehen, wobei die Erdgasleitung für die Brenner des Primärreformers an den Ausgang der Turbine anschließt. Mit Hilfe dieser Turbine wird der für die Heizung des Primärreformers abgezweigte Erdgasteilstrom auf einen für die Brenner des Primärreformers
erforderlichen Förderdruck entspannt, mit dem der Erdgasteilstrom über die Erdgasleitung den Brennern des Primärreformers zugeleitet wird. Die durch das Entspannen des Erdgasteilstromes gewonnene mechanische Arbeit wird vorzugsweise zum Antreiben wenigstens einer Verdichterstufe für die Prozeßluft bzw. das Synthesegas eingesetzt, kann aber auch zum Verdichten des Erdgasstromes verwendet werden, der als Prozeßgas dem Primärreformer über die Erdgasdruckleitung zugefördert wird, wenn der zur Verfügung stehende, über die Turbine abarbeitbare Erdgasdruck unterhalb des Prozeßdruckes des Primärreformers liegt.To carry out the production process for synthesis gas for an ammonia synthesis, a system with a primary reformer connected to a natural gas pressure line, with burners connected to a natural gas line for heating the primary reformer and with a secondary reformer can be assumed. In order to utilize the excess pressure of the natural gas partial flow for the heating of the primary reformer, a turbine to which mechanical gas can be applied is provided for the production of mechanical energy, the natural gas line for the burners of the primary reformer connecting to the outlet of the turbine. With the help of this turbine, the partial natural gas flow diverted for heating the primary reformer is converted to one for the burners of the primary reformer required pressure is released, with which the natural gas partial flow is fed through the natural gas line to the burners of the primary reformer. The mechanical work obtained by relaxing the natural gas partial flow is preferably used to drive at least one compressor stage for the process air or the synthesis gas, but can also be used to compress the natural gas flow, which is supplied as process gas to the primary reformer via the natural gas pressure line, if available standing natural gas pressure that can be processed via the turbine is below the process pressure of the primary reformer.
Bei einem Erdgasangebot mit einem Überdruck gegenüber dem Prozeßdruck des Primärreformers können zur Gewinnung mechanische Energie, beispielsweise zum Antrieb der Verdichterstufe für die Prozeßluft, zwei mit Erdgas beaufschlagbare Turbinen vorgesehen werden, von denen die eine ausgang- seitig mit dem Eingang der anderen, ausgangseitig an die Erdgasleitung für die Brenner angeschlossenen Turbine verbunden ist, wobei die Erdgasdruckleitung für den Primärreformer von der Verbindungsleitung der beiden Turbinen abzweigt. Mit einer solchen Konstruktion wird in einfacher Weise sichergestellt, daß der Überdruck des gesamten Erdgasstromes einerseits gegenüber dem Prozeßdruck und anderseits gegenüber dem Förderdruck für die Brenner in wirtschaftlicher Weise zum Antrieb wenigstens einer Verdichterstufe für die Prozeßluft bzw. das Synthesegas zur Verfügung gestellt werden kann.In the case of a natural gas supply with an overpressure compared to the process pressure of the primary reformer, two turbines which can be acted upon with natural gas can be provided for the extraction of mechanical energy, for example for driving the compressor stage for the process air, of which one on the output side with the input of the other, on the output side to the Natural gas line for the burner connected turbine is connected, the natural gas pressure line for the primary reformer branches off from the connecting line of the two turbines. With such a construction it is ensured in a simple manner that the overpressure of the entire natural gas flow can be made available on the one hand in relation to the process pressure and on the other hand in relation to the delivery pressure for the burners in an economical manner for driving at least one compressor stage for the process air or the synthesis gas.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.The method according to the invention is explained in more detail with reference to the drawing.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anlage zum Herstellen von Synthesegas für eine Ammoniaksynthese durch ein Dampfreformieren von Erdgas in einem vereinfachten Blockschaltbild undFig. 1 shows an inventive system for producing synthesis gas for ammonia synthesis by steam reforming natural gas in a simplified block diagram and
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Konstruktionsvariante einer erfindungsgemäßen Anlage.
Weg zur Ausführung der ErfindungFig. 2 is a representation corresponding to FIG. 1 of a construction variant of a system according to the invention. Way of carrying out the invention
Gemäß der Fig. 1 weist die Anlage zum Dampfreformieren von Erdgas einen Primärreformer 1 für die endotherme und einen Sekundärreformer 2 für die exotherme Reformierreaktion auf. Zur Beheizung des Primärreformers 1 sind Brenner 3 vorgesehen, die über eine Erdgasleitung 4 mit Erdgas und über eine Luftleitung 5 mit Verbrennungsluft versorgt werden, die über einen Wärmetauscher 6 mit den Abgasen aus der Heizung des Primärreformers 1 vorgewärmt wird. Der als Prozeßgas dienende Erdgasstrom wird mit einem an den Prozeßdruck angepaßten Druck über eine Erdgasdruckleitung 7 einer Entschwefelungseinrichtung 8 und im Anschluß daran dem Primärreformer 1 unter Zufuhr von Wasserdampf zugeleitet. Der über die Speiseleitung 9 zugeführte Wasserdampf wird mit dem entschwefelten Erdgas über einen Wärmetauscher 10 durch das Abgas aus dem Primärreformer 1 erhitzt, das nach weitgehender Ausnützung seiner fühlbaren Wärme über einen Kamin 11 ins Freie strömt. Nach der endothermen Reformierreaktion im Primärreformer 1 wird das Prozeßgas dem Sekundärreformer 2 über die Leitung 12 zur exothermen Reformierreaktion zugeleitet, für die auf den Prozeßdruck des Sekundärreformers 2 hochgespannte Prozeßluft benötigt wird. Diese Prozeßluft wird von einer Verdichterstufe 13 über eine Druckleitung 14 zur Verfügung gestellt. Das reformierte Erdgas wird aus dem Sekundärreformer 2 über eine Leitung 15 als Rohgas abgezogen, um in herkömmlicher Weise einer Konvertierung und einer anschließenden Reinigung unterzogen zu werden, bevor das so gewonnene Synthesegas für die Ammoniaksynthese eingesetzt werden kann.1, the plant for steam reforming natural gas has a primary reformer 1 for the endothermic and a secondary reformer 2 for the exothermic reforming reaction. To heat the primary reformer 1, burners 3 are provided, which are supplied with natural gas via a natural gas line 4 and with combustion air via an air line 5, which is preheated with the exhaust gases from the heating of the primary reformer 1 via a heat exchanger 6. The natural gas stream serving as process gas is fed at a pressure adapted to the process pressure via a natural gas pressure line 7 to a desulfurization device 8 and then to the primary reformer 1 with the supply of water vapor. The water vapor supplied via the feed line 9 is heated with the desulfurized natural gas via a heat exchanger 10 through the exhaust gas from the primary reformer 1, which after extensive use of its sensible heat flows through a chimney 11 into the open. After the endothermic reforming reaction in the primary reformer 1, the process gas is fed to the secondary reformer 2 via the line 12 for the exothermic reforming reaction, for which process air which is high-tensioned to the process pressure of the secondary reformer 2 is required. This process air is made available by a compressor stage 13 via a pressure line 14. The reformed natural gas is withdrawn from the secondary reformer 2 as a raw gas via a line 15 in order to undergo conversion and subsequent purification in a conventional manner before the synthesis gas obtained in this way can be used for the ammonia synthesis.
Um die Antriebsenergie für die Verdichterstufe 13 sicherzustellen, die aus einem Vorverdichter 16 und einem Nachverdichter 17 besteht, sind zwei Turbinen 18 und 19 vorgesehen, die mit Erdgas beaufschlagt werden, das über eine Versorgungsleitung 20 mit einem Druck zur Verfügung steht, der entsprechend größer als der Prozeßdruck des Primärreformers 1 ist. Dieses Erdgas wird über einen Wärmetauscher 21 zunächst durch den Erdgasteilstrom aus der Turbine 19 und dann über einen Wärmetauscher 22 mit der Abwärme der Prozeßluft aus dem Vorverdichter 16 vorgewärmt, bevor es einem Wärmetauscher 23 im
Abgasstrom des Primärreformers 1 zugeleitet wird. Mit Hilfe des unter Ausnützung der verschiedenen Abwärmen vorgewärmten Erdgasstromes wird die Turbine 18 beaufschlagt, in der das Erdgas auf einen dem Prozeßdruck des Primärreformers 1 entsprechenden Druck entspannt wird. Ausgangseitig ist die Turbine 18 mit dem Eingang der Turbine 19 verbunden, wobei von der Verbindungsleitung 24 die Erdgasdruckleitung 7 für den als Prozeßgas dienenden Erdgasstrom abzweigt. Der verbleibende Erdgasteilstrom wird in der Turbine 19 auf den Förderdruck des Erdgases für die Brenner 3 entspannt, so daß der Überdruck des Erdgases aus der Versorgungsleitung 20 sowohl gegenüber dem Prozeßdruck als auch gegenüber dem Förderdruck für die Brenner 3 vorteilhaft zum Antrieb der Verdichterstufe 13 genützt werden kann. Ist die durch den Überdruck des zur Verfügung stehenden Erdgases verfügbare Energie für den Antrieb der Verdichterstufe 13 nicht ausreichend, so muß für einen zusätzlichen Antrieb der Verdichterstufe 13 gesorgt werden. Dies kann durch einen elektrischen Antrieb, aber auch durch eine Dampfturbine 25 erfolgen, wie sie strichpunktiert angedeutet ist. Um den Wasserdampf in der Dampfturbine 25 nur auf ein Maß zu entspannen, das eine wirtschaftliche Nutzung des Abdampfes erlaubt, kann die wesentliche Abdampfmenge einer Anzapfung der Dampfturbine 25 entnommen werden, wie dies in der Zeichnung angedeutet ist. Die verbleibende Abdampfmenge, die in einem Kondensator 26 in herkömmlicher Weise kondensiert wird, stellt dann keinen ins Gewicht fallenden Energieverlust mehr dar. Die Verdichtung der Prozeßluft, die über ein Luftfilter 27 angesaugt wird, erfolgt in bekannter Art zunächst über den Vorverdichter 16, und dann nach einer Zwischenkühlung über den Wärmetauscher 22 und gegebenenfalls über einen weiteren Wärmetauscher, so daß nach der Verdichtung im Nachverdichter 17 ein vorgegebenes Temperaturniveau eingehalten werden kann.In order to ensure the drive energy for the compressor stage 13, which consists of a pre-compressor 16 and a post-compressor 17, two turbines 18 and 19 are provided, which are supplied with natural gas, which is available via a supply line 20 with a pressure which is correspondingly greater than the process pressure of the primary reformer is 1. This natural gas is preheated via a heat exchanger 21 first by the partial natural gas flow from the turbine 19 and then via a heat exchanger 22 with the waste heat of the process air from the precompressor 16 before it is used in a heat exchanger 23 Exhaust gas stream of the primary reformer 1 is fed. With the help of the preheated natural gas stream using the various waste heat, the turbine 18 is acted upon, in which the natural gas is expanded to a pressure corresponding to the process pressure of the primary reformer 1. On the output side, the turbine 18 is connected to the input of the turbine 19, the natural gas pressure line 7 branching off from the connecting line 24 for the natural gas stream serving as process gas. The remaining natural gas partial flow is expanded in the turbine 19 to the delivery pressure of the natural gas for the burners 3, so that the excess pressure of the natural gas from the supply line 20 is advantageously used to drive the compressor stage 13 both with respect to the process pressure and the delivery pressure for the burners 3 can. If the energy available due to the excess pressure of the available natural gas is not sufficient to drive the compressor stage 13, an additional drive for the compressor stage 13 must be provided. This can be done by an electric drive, but also by a steam turbine 25, as indicated by dash-dotted lines. In order to relax the water vapor in the steam turbine 25 only to an extent that allows the waste steam to be used economically, the essential amount of waste steam can be taken from a tap of the steam turbine 25, as is indicated in the drawing. The remaining amount of evaporation, which is condensed in a condenser 26 in a conventional manner, then no longer represents a significant loss of energy. The process air, which is drawn in via an air filter 27, is compressed in a known manner firstly via the pre-compressor 16, and then after intermediate cooling via the heat exchanger 22 and possibly via a further heat exchanger, so that a predetermined temperature level can be maintained after the compression in the secondary compressor 17.
Es braucht wohl nicht besonders hervorgehoben zu werden, daß über die vom Erdgas beaufschlagten Turbinen 18, 19 nicht nur eine Verdichterstufe 13 für Prozeßluft, sondern auch eine Verdichterstufe für Synthesegas angetrieben werden kann, um die aus dem Überdruck des angelieferten Erdgases gegenüber dem Prozeßdruck einerseits und gegenüber dem Förderdruck für die
Brenner 3 anderseits gewonnene mechanische Arbeit vorteilhaft innerhalb der Anlage einzusetzen.It does not need to be particularly emphasized that not only a compressor stage 13 for process air, but also a compressor stage for synthesis gas can be driven via the turbines 18, 19 acted upon by the natural gas, in order to reduce the pressure of the delivered natural gas on the one hand and compared to the delivery pressure for the Burner 3 on the other hand advantageously use mechanical work within the system.
Die Anlage gemäß der Fig. 2 unterscheidet sich von der nach der Fig. 1 vor allem dadurch, daß der Erdgasdruck in der Versorgungsleitung 20 niedriger als der geforderte Prozeßdruck für den Primärreformer 1 ist. Aus diesem Grunde muß der für das Prozeßgas benötigte Erdgasstrom in einem Verdichter 28 zusätzlich verdichtet werden, der über die Turbine 19 angetrieben wird. Diese Turbine 19 wird mit den für die Beheizung des Primärreformers 1 benötigten Erdgasteilstrom beaufschlagt, der in der Turbine 19 auf den Förderdruck für die Brenner 3 entspannt wird. Da aufgrund dieser Voraussetzungen der als Prozeßgas dienende Erdgasstrom und der Erdgasteilstrom für die Heizung des Primärreformers 1 voneinander getrennt geführt werden müssen, ist für den als Heizgas dienenden Erdgasstrom ein gesonderter Wärmetauscher 29 im Abgasstrom des Primärreformers 1 vorgesehen. Die Vorwärmung des Erdgassteilstromes für das Prozeßgas des Primärreformers 1 erfolgt analog zur Anlage gemäß der Fig. 1.The system according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 primarily in that the natural gas pressure in the supply line 20 is lower than the required process pressure for the primary reformer 1. For this reason, the natural gas flow required for the process gas must be additionally compressed in a compressor 28 which is driven by the turbine 19. This turbine 19 is supplied with the partial natural gas flow required for heating the primary reformer 1, which is expanded in the turbine 19 to the delivery pressure for the burners 3. Since the natural gas flow serving as process gas and the partial natural gas flow for heating the primary reformer 1 must be conducted separately from one another on the basis of these requirements, a separate heat exchanger 29 is provided in the exhaust gas flow of the primary reformer 1 for the natural gas flow serving as heating gas. The preheating of the natural gas partial flow for the process gas of the primary reformer 1 is carried out analogously to the system according to FIG. 1.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, weil es vor allem darauf ankommt, den Überdruck des Er- gasstromes zumindest für die Heizung des Primärreformers 1 zur zusätzlichen Energiegewinnung zu nützen, so daß die gewonnene Energie nicht zwangsläufig für die Verdichtung der Prozeßluft oder des Synthesegases oder zum Verdichten des Erdgasstromes für den Primärreformer 1 eingesetzt werden muß.
The invention is of course not limited to the exemplary embodiments shown, because it is primarily important to use the excess pressure of the gas stream at least for heating the primary reformer 1 for additional energy generation, so that the energy obtained does not necessarily have to be used for the compression of the process air or of the synthesis gas or for compressing the natural gas stream for the primary reformer 1 must be used.
Claims
1. Verfahren zum Herstellen von Synthesegas für eine Ammoniaksynthese durch ein Dampfreformieren von Erdgas, das bei einem vorgegebenen Prozeßdruck in einem Primärreformer (1) unter Zufuhr von Wasserdampf einer endothermen und in einem Sekundärreformer (2) unter Zufuhr von verdichteter Prozeßluft einer exothermen Reformierreaktion unterworfen wird, bevor das Synthesegas aus dem reformierten Rohgas durch ein Konvertieren und Reinigen gewonnen und verdichtet wird, wobei der Primärreformer (1) mit einem Teilstrom des Erdgases beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck zumindest des Erdgasteilstromes für die Heizung zur Gewinnung von mechanischer Energie abgearbeitet wird.1. A method for producing synthesis gas for ammonia synthesis by steam reforming natural gas, which is subjected to an exothermic reforming reaction at a predetermined process pressure in a primary reformer (1) with supply of water vapor and an endothermic and in a secondary reformer (2) with supply of compressed process air , before the synthesis gas is obtained from the reformed raw gas by conversion and purification and compression, the primary reformer (1) being heated with a partial flow of the natural gas, characterized in that the excess pressure of at least the natural gas partial flow is processed for the heating in order to obtain mechanical energy becomes.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Überdruck des gesamten Erdgasstromes gegenüber dem Prozeßdruck und dann nach einem Abzweigen des Erdgasstromes für die Reformierung der verbliebene Überdruck des Erdgasteilstromes für die Heizung zur Gewinnung von mechanischer Energie abgearbeitet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that first the overpressure of the entire natural gas stream compared to the process pressure and then after branching off the natural gas stream for reforming the remaining overpressure of the natural gas partial stream for the heating to obtain mechanical energy is processed.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck zumindest des Erdgasteilstromes für die Heizung zur Verdichtung der Prozeßluft, des Synthesegases und/oder des Erdgasstromes für die Reformierung abgearbeitet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the excess pressure of at least the natural gas partial flow for the heating for compressing the process air, the synthesis gas and / or the natural gas flow for the reforming is processed.
4. Anlage zum Herstellen von Synthesegas für eine Ammoniaksynthese mit einem an eine Erdgasdruckleitung (7) angeschlossenen Primärreformer (1), mit an eine Erdgasleitung (4) angeschlossenen Brennern (3) zum Beheizen des Primärreformers (1) und mit einem Sekundärreformer (2), dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Erdgas beaufschlagbare Turbine (19) zur Gewinnung mechanischer Energie vorgesehen ist und daß die Erdgasleitung (4) für die Brenner (3) des Primärreformers (1) an den Ausgang der Turbine (19) anschließt.4. Plant for producing synthesis gas for ammonia synthesis with a primary reformer (1) connected to a natural gas pressure line (7), with burners (3) connected to a natural gas line (4) for heating the primary reformer (1) and with a secondary reformer (2) , characterized in that a turbine (19) to which natural gas can be applied for extraction mechanical energy is provided and that the natural gas line (4) for the burners (3) of the primary reformer (1) connects to the outlet of the turbine (19).
5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (19) wenigstens eine druckseitig an den Sekundärreformer (2) angeschlossene Verdichterstufe (13) für Prozeßluft und/oder Synthesegas und/oder einen Verdichter (28) für einen Erdgasstrom zur Speisung der Erdgasdruckleitung (7) für den Primärreformer (1) antreibt.5. Plant according to claim 4, characterized in that the turbine (19) at least one pressure side to the secondary reformer (2) connected compressor stage (13) for process air and / or synthesis gas and / or a compressor (28) for a natural gas stream for feeding the Natural gas pressure line (7) drives the primary reformer (1).
6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung mechanischer Energie zwei mit Erdgas beaufschlagbare Turbinen (18, 19) vorgesehen sind, von denen die eine ausgangseitig mit dem Eingang der anderen, ausgangseitig an die Erdgasleitung (4) für die Brenner (3) angeschlossenen Turbine (19) verbunden ist, und daß die Erdgasdruckleitung (7) für den Primärreformer (1) von der Verbindungsleitung (24) der beiden Turbinen (18, 19) abzweigt. 6. Plant according to claim 4 or 5, characterized in that two natural gas turbines (18, 19) are provided for the extraction of mechanical energy, one of which is on the output side with the input of the other, on the output side to the natural gas line (4) for the Burner (3) connected turbine (19), and that the natural gas pressure line (7) for the primary reformer (1) branches off from the connecting line (24) of the two turbines (18, 19).
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- 2005-02-18 EP EP05706191A patent/EP1716073A1/en not_active Withdrawn
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