DE69103742T2 - Autothermes Dampf-Reformierungsverfahren. - Google Patents

Autothermes Dampf-Reformierungsverfahren.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft die Herstellung von Ammoniak aus Kohlenwasserstoffen wie etwa Erdgas und betrifft konkret die Herstellung von Ammoniaksynthesegas, Wasserstoff und Stickstoff mit verringerten Brenngaserfordernissen, möglich gemacht durch Weglassen des primär reformierenden Heizröhrenofens, der gewöhnlich in der gewerblichen Praxis verwendet wird.
  • Die gewöhnlichen Schritte des primären und sekundären Reformierens um Ammoniaksynthesegas herzustellen, sind sowohl technisch als auch wirtschaftlich wohlbekannt. Vom letzteren Gesichtspunkt sind diese Schritte anerkannt als die bestimmenden Größen, die die "Einspeisungs- und Brennstoff-" Erfordernisse für jede Einheit hergestelltes Ammoniak festlegen, weil beide Schritte Wärme aus der Verbrennung von Kohlenwasserstoff für die endotherme Reaktion von Dampf mit Kohlenwasserstoffeinspeisung benötigen.
  • Gewerbliche Primärreformer sind brennstoffbetriebene Öfen mit großen Röhren, die mit Nickel-enthaltendem Katalysator gefüllt sind, worin annähernd 60 Volumentprozent der frischen Kohlenwasserstoffeinspeisung mit zugefügtem Dampf in Wasserstoff und Kohlenstoffoxide überführt wird. Dieses primär refomierte Gas enthält zusätzlich nicht reagierten Dampf und den Rest des eingespeisten Kohlenwasserstoffs als Methan. Vom Verfahrensstandpunkt aus ist der Primärreformer eine endotherme katalytische Dampfrefomierungszone.
  • Primär reformiertes Gas wird in den Sekundärreformer eingeleitet, der normalerweise ein mit Nickel-enthaltendem Katalysator gefüllter, feuerfest ausgekleideter Behälter ist und keine Vorrichtung zur Zufuhr externer Wärme hat. Beim Sekundärreformieren wird Wärme für die endotherme Reaktion des verbliebenen Methans mit Dampf durch die Verbrennung eines Teils des primär reformierten Gases mit von außen zugeführter Luft, die die Stickstoffquelle für das Endammoniaksynthesegas ist, geliefert. Vom Verfahrensstandpunkt her ist der Sekundärreformer eine exotherme katalytische Dampreformierungszone und wird manchmal als Autothermalreformer bezeichnet.
  • Heißes Rohsynthesegas aus dem Sekundärreformer umfaßt Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid, das anschließend mit zusätzlichem Wasserstoff umgesetzt wird, Kohlendioxid, unreagierten Dampf, restliches Methan und geringe Mengen Inertgase. Gewöhnlich wird dieses heiße Synthesegas mit Kesselspeisewasser wärmegetauscht, um Turbinendampf zu erzeugen, der benötigt wird für Kompressionsarbeit für Sekundärreformerluft, Synthesegas und für das Kühlmittel, das zur Rückgewinnung des Ammoniakprodukts verwendet wird.
  • Trotz dieser Verwendung wünschen Anwender seit langem die Wärme des Sekundärreformerauslaßgases im alternativen Dienst des Primärreformens anzuwenden, durch Verwendung eines Reaktor/Wärmeaustauschers und um dadurch die Größe des herkömmlichen Heizröhrenreformierungsofens auf ein Minimalmaß zu verringern. Im Idealfall könnte der Ofen weggelassen werden, falls genügend Primärreformierungsarbeit auf den Sekundärreformer verschoben werden könnte, um Wärmebedarf des endothermen Reformierungsschritts mit Wärmeverfügbarkeit aus dem exothermen Reformierungsschritt ins Gleichgewicht zu bringen. Dieses Wärmegleichgewicht benötigt wesentlich mehr Verbrennung im Sekundärreformer, somit Verwendung von überschüssiger Luft, was stromabwärts das Entfernen von überschüssigem Stickstoff erforderlich macht, um das gewünschte Wasserstoff/Stickstoff-Verhältnis im endgültigen Synthesegas zu erreichen. Ein entsprechendes Verfahren ist in EP-A 106 076 beschrieben, in welchem Verfahren ein Teil der frischen Kohlenwasserstoffeinspeisung im Sekundärreformer verbrannt wird.
  • Für diese Arbeit vorgeschlagene Reaktor/Austauscher waren Hochtemperaturwärmeaustauscher mit Einzeldurchgangsröhren, die an jedem Ende an Heizrohrwänden befestigt waren. Obwohl beträchtlich weniger kostenspielig als Heizröhrenöfen, führt ihre Auslegung für hohe Temperaturen zu hohen Herstellungskosten. Vielleicht wichtiger, führt die große Menge überschüssigen Stickstoffs im endgültigen Synthesegas, die aus dem oben angegebenem Wärmegleichgewichtsproblem folgt, zur Notwendigkeit eines unwirtschaftlich großen Stickstoffabweisungssystems, vorgeschaltet oder innerhalb des Syntheseabschnitts einer Ammoniakanlage.
  • Vor kurzem wurden am Ende offene Bayonettröhren Reaktor/Austauscher des allgemeinen in US-Patent Nr. 2,579,843 gezeigten Typs für Primärreformierungsarbeiten wegen ihrer eher einfacheren Ausführung im Vergleich mit Einzeldurchgangsaustauschern in Erwägung gezogen. In bereits bekannten Ausführungen bei der Herstellung von Ammoniaksynthesegas, die am Ende offene Bayonettröhren verwenden, hat das oben erwähnte Wärmegleichgewichtsproblem die Beseitigung des herkömmlichen Heizröhrenreformierungsofen verhindert.
  • Es ist daher ein Gegenstand dieser Erfindung Ammoniaksynthesegas herzustellen und Wärme aus dem exothermen katalyatischen Reformieren im endothermen Reformierungsschritt unter solchen Bedingungen zu verwenden, daß die gesamte Umsetzungswärme aus dem exothermen Reformierungsschritt zugeführt wird.
  • Gemäß der Erfindung und im Gegensatz zur herkömmlichen Durchführung wird Ammoniaksynthesegas hergestellt durch Einbringen eines größeren Teils der frischen Kohlenwasserstoffe zusammen mit Dampf und einem Oxidationsmittel in eine exotherme katalytische Dampfreformierungszone und Entnehmen eines ersten reformierten Gases daraus. Ein verbleibender kleinerer Teil der frischen Kohlenwasserstoffe wird mit Dampf in einer endothermen katalytischen Dampfreformierungszone umgesetzt und ein zweites reformiertes Gas wird davon entnommen, das anschließend mit dem ersten reformierten Gas vereinigt wird. Die entstehenden vereinigten Gase werden dann in indirekten Wärmeaustausch mit Reaktanten in der endothermen katalytischen Dampfreformierungszone geleitet, wo sie Wärme abgeben und anschließend als Ammoniakrohsynthesegas gewonnen werden.
  • Die exotherme katalytische Dampfrefomierungszone wird adiabatisch bei einem Druck zwischen 22 und 70 bar betrieben und kann günstig in der bekannten Anordnung eines Sekundärreformers ausgeführt sein, trotz der Mißbenennung dieser Bezeichnung im Verfahren dem Erfindung. Vorzugsweise werden in die exotherme Reformierungszone von 55 bis 85 Volumenprozent der frischen Kohlenwasserstoffeinspeisung zusammen mit Dampf und einem Oxidationsmittel eingebracht, die hierin im folgenden gemeinsam als erste gemischte Einspeisung bezeichnet werden. Der Dampf und die Kohlenwasserstoffkomponenten der ersten gemischen Einspeisung werden bevorzugt zuerst vereinigt und auf eine Temperatur zwischen 450º und 650ºC vorgeheizt. Wenn Luft als das Oxidationsmittel ausgewählt ist, ist das Verhältnis Dampf zu C&sub1; der ersten gemischten Einspeisung bevorzugt zwischen 1,5 und 3,5. Wenn sauerstoffangereicherte Luft als das Oxidationsmittel ausgewählt ist, macht Sauerstoff bevorzugt von 25 bis 40 Volumenprozent (Trockenbasis) des Oxidationsmittels aus und das Dampf zu C&sub1; Verhältnis der ersten gemischten Einspeisung ist bevorzugt zwischen 2,5 und 3,5. Sauerstoff zur Anreicherung von Luft kann zugeführt werden durch eine mäßig große Tiefsttemperatur-Membran oder Druckschwingungsabsorptionseinheit. Die Auswahl zwischen der Verwendung von Luft oder sauerstoffangereicherter Luft ist prinzipiell eine wirtschaftliche Angelegenheit, die durch die Größe und Kosten der Sauerstoffanlage, Nutzeinrichtungskosten und dem Umfang der Integration des Energiesystems der Ammoniakanlage mit Nutzeinrichtungssystemen der Gesamtherstellungsbetriebsanlage bestimmt wird. Bei jeder Auswahl wird das Oxidationsmittel vorzugsweise vor Einbringen in die exotherme katalytische Dampfreformierungszone auf zwischen 480ºC und 720ºC vorgeheizt.
  • Wie Sekundärreformer arbeitet die exotherme katalytische Dampfreformierungszone autothermal, aber anders als bei herkömmlichen Systemen wird der größere Teil der gesamten reformierenden Leistung in dieser Zone ausgeführt, und die autothermalen dampfreformierenden Bedingungen werden ausgewählt, um ein erstes reformiertes Gas herzustellen, enthaltend Wasserstoff, Kohlenstoffoxide, Stickstoff und weniger als 1.0 Volumenprozent (Trockenbasis) Restkohlenwasserstoff, d.h. - Methan, bei einer Temperatur bevorzugt zwischen 900ºC und 1100ºC.
  • Die endotherme katalytische Dampfreformierungszone arbeitet ebenfalls bei einem Druck zwischen 22 und 70 bar, aber wird durch die katalytischen Röhrenwände durch das erste reformierte Gas, wie später beschrieben, erhitzt. Diese Zone ist bevorzugt in einem vertikalen Reaktor/Austauscher ausgeführt mit katalysatorgefüllten Bayonettröhren mit Gasdurchgängen an ihren unteren Enden. Der verbleibende kleinere Anteil der frischen Kohlenwasserstoffeinspeisung wird zusammen mit Dampf, hierin im folgenden als zweite gemischte Einspeisung bezeichnet, ebenfalls auf eine Temperatur zwischen 450ºC und 650ºC vorgeheizt, dann in die endotherme katalytische Dampfrefomierungszone eingebracht und umgesetzt, wobei ein zweites reformiertes Gas hergestellt wird, enthaltend Wasserstoff, Kohlenstoffoxide und weniger als 4,0 Volumenprozent (Trockenbasis) restlichen Kohlenwasserstoff, d.h. Methan, bei einer Temperatur, typischerweise zwischen 825ºC und 1025ºC. Bevorzugt ist das Dampf zu C&sub1; Verhältnis der zweiten gemischten Einspeisung zwischen 4,0 und 5,0.
  • Um den gesamten Wärmebedarf für die endotherme Reformierungszone zur Verfügung zu stellen, werden die ersten und zweiten reformierten Gase vereinigt und dann durch indirekten Wärmeaustausch mit der zweiten gemischten Einspeisung innerhalb der endothermen katalytischen Dampfreformierungszone gekühlt und von dort als Ammoniak- Rohsynthesegas gewonnen.
  • Da das Ammoniak-Rohsynthesegas typischerweise bei einer Temperatur zwischen 565ºC und 735ºC gewonnen wird, wird freie Wärme im Gas bevorzugt durch indirekten Wärmeaustausch mit der frischen Kohlenwasserstoffeinspeisung gewonnen, die dabei vorgeheizt wird.
  • Nunmehr in Bezugnahme auf die Zeichnung wird die frische Kohlenwasserstoffeinspeisung in Linie 1, die bevorzugt mit Wasser gesättigt ist, in Linie 2 mit Dampf vereinigt und im Einspeisungs/Ausflußwärmeaustauscher 3 vorgeheizt. Ein größerer Teil der frischen Kohlenwasserstoffeinspeisung in Linie 4 wird mit zusätzlichen Dampf und Oxidationsmittel, die in Linien 5 bzw. 6 zugefügt werden, vereinigt, wobei die erste gemischte Einspeisung gebildet wird, die durch Linie 7 dem exothermenen katalytischen Dampfreformer 8 zugeführt wird, und dort umgesetzt wird, um das erste reformierte Gas zu bilden, das durch Linie 9 gewonnen wird.
  • Ein kleinerer Teil der frischen Einspeisung in Linie 10 wird mit zusätzlichem Dampf aus Linie 11 vereinigt, wobei die zweite gemischte Einspeisung zu bilden, die durch Linie 12 in die Katalysatorröhrenseite des Reformer-Austauscher 13 eingebracht wird, der eine endotherme katalytische Dampfreformierungszone darstellt. Katalysator wird in den Röhren mit offenem Ende durch nicht gezeigte Abdeckungen bereitgestellt. Ein zweites reformiertes Gas 14, das von Bodenauslässen der Katalysatorröhren gewonnen wird, wird mit dem ersten reformierten Gas in Linie 9 vereinigt. Die entstehenden vereinigten Gase werden durch indirekten Wärmeaustausch mit der zweiten gemischten Einspeisung innerhalb der Katalysatorröhren gekühlt und von der Mantelseite von Reaktor-Austauscher 13 als Synthesegas durch Linie 15 als Ammoniak-Rohsynthesegas gewonnen. Das Ammoniak- Rohsynthesegas wird dann weiter im Einspeisungs/Ausfluß Wärmeaustauscher 3 gekühlt und durch Linie 16 gewonnen zur weiteren Wärmewiedergewinnung und Weiterverarbeitung durch bereits bekannte Schritte zur Herstellung von Ammoniak.
  • Die folgenden Tabellen zeigen anschauliche Beispiele einschlägiger Betriebsbedingungen und Stromzusammensetzungen für unterschiedliche Ausführungen, die Luft oder sauerstoffangereicherte Luft als Oxidationsmittel im exothermen katalytischen Dampfreformierer 8 verwenden. Tabelle I Luft als Oxidationsmittel Bezugszeichen Druck (bar) Temperatur (ºC) Zusammensetzung (1) kg Mol/h (2) Mol % Trockenbasis Tabelle II Sauerstoffangereicherte Luft als Oxidationsmittel Bezugszeichen Druck (bar) Temperatur (ºC) Zusammensetzung (1) kg Mol/h (2) Mol % Trockenbasis

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen von Ammoniak-Rohsynthesegas aus einer frischen Kohlenwasserstoffeinspeisung, welches umfaßt:
a) Einbringen einer ersten gemischten Einspeisung, enthaltend Dampf, einen größeren Teil der frischen Kohlenwasserstoffeinspeisung und ein Oxidationsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Luft und sauerstoffangereicherter Luft, in eine exotherme katalytische Dampfreformierungszone, und Entnehmen daraus ein erstes reformiertes Gas, enthaltend weniger als 1.0 Volumenprozent restlichen Kohlenwasserstoff auf Trockenbasis;
b) Einbringen einer zweiten gemischten Einspeisung, enthaltend Dampf und einen verbleibenden kleineren Teil der frischen Kohlenwasserstoffeinspeisung in eine endotherme katalytische Dampfreformierungszone, und Entnehmen daraus ein zweites reformiertes Gas, enthaltend weniger als 4.0 Volumenprozent restlichen Kohlenwasserstoff auf Trockenbasis;
c) Vereinigen der ersten und zweiten reformierten Gase und Kühlen der vereinigten Gase durch indirekten Wärmeaustausch mit der zweiten gemischten Einspeisung innerhalb der endothermen katalytischen Dampfrefomierungszone, wodurch die gesamte in der endothermenen katalytischen Dampfreformierungszone benötigte Wärme geliefert wird; und
d) Gewinnen der entstandenen gekühlten vereinigten Gase als Ammoniak-Rohsynthesegas.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der größere Teil der frischen Kohlenwasserstoffeinspeisung zwischen 55 und 85 Volumenprozent der frischen Kohlenwasserstoffeinspeisung ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die frische Kohlenwasserstoffeinspeisung auf eine Temperatur zwischen 450ºC und 650ºC vorgeheizt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die frische Kohlenwasserstoffeinspeisung durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Ammoniak-Rohsynthesegas vorgeheizt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, wobei das Oxidationsmittel auf eine Temperatur zwischen 480º und 720ºC vorgeheizte Luft ist, das Dampf zu C&sub1; Verhältnis der ersten gemischten Einspeisung zwischen 1,5 und 3,5 ist, und das Dampf zu C&sub1; Verhältnis der zweiten gemischten Einspeisung zwischen 4,0 und 5,0 ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, wobei das Oxidationsmittel sauerstoffangereicherte, auf eine Temperatur zwischen 480º und 720ºC vorgeheizte Luft ist, das Dampf zu C&sub1; Verhältnis der ersten gemischten Einspeisung zwischen 2,5 und 4,5 ist, und das Dampf zu C&sub1; Verhältnis der zweiten gemischten Einspeisung zwischen 4,0 und 5,0 ist.
DE69103742T 1989-12-11 1991-03-22 Autothermes Dampf-Reformierungsverfahren. Revoked DE69103742T2 (de)

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US07/448,422 US5011625A (en) 1989-12-11 1989-12-11 Autothermal steam reforming process
CN91102515A CN1031391C (zh) 1989-12-11 1991-04-19 从新鲜原料烃生产粗制氨合成气的方法

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US (1) US5011625A (de)
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ES (1) ES2058966T3 (de)

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5122299A (en) * 1989-12-11 1992-06-16 The M. W. Kellogg Company Autothermal steam reforming process
DK166722B1 (da) * 1990-12-21 1993-07-05 Topsoe Haldor As Fremgangsmaade til fremstilling af ammoniaksyntesegas
US5779861A (en) * 1993-09-03 1998-07-14 Farmland Industries, Inc. Method for treating process condensate
US5385646A (en) * 1993-09-03 1995-01-31 Farmland Industries, Inc. Method of treating chemical process effluent
US5643420A (en) * 1993-09-03 1997-07-01 Farmland Industries, Inc. Method for treating process condensate
US5902524A (en) * 1994-02-02 1999-05-11 Wootten; William A. Method and apparatus for heat treatment of an extrusion to extract chemicals and gases for injection into a second cold extrusion of inert media to combine and liquefy these in production of a product
US5964985A (en) * 1994-02-02 1999-10-12 Wootten; William A. Method and apparatus for converting coal to liquid hydrocarbons
US5478370A (en) * 1994-07-01 1995-12-26 Amoco Corporation Method for producing synthesis gas
US5421840A (en) * 1994-09-06 1995-06-06 Exxon Research And Engineering Company Production of synthesis gas via fluidized bed/fixed bed process combination
US5736116A (en) 1995-10-25 1998-04-07 The M. W. Kellogg Company Ammonia production with enriched air reforming and nitrogen injection into the synthesis loop
DE69702581T2 (de) * 1996-10-04 2000-11-23 Haldor Topsoe A/S, Lyngby Dampfreformierungsverfahren
DK173052B1 (da) * 1997-05-05 1999-12-06 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde til fremstilling af ammoniak syntesegas
DK173742B1 (da) * 1998-09-01 2001-08-27 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde og reaktorsystem til fremstilling af syntesegas
US6641625B1 (en) 1999-05-03 2003-11-04 Nuvera Fuel Cells, Inc. Integrated hydrocarbon reforming system and controls
EP1136444B1 (de) * 2000-03-22 2012-05-09 Ammonia Casale S.A. Verfahren zur Kohlenwasserstoffreformierung
US6855272B2 (en) * 2001-07-18 2005-02-15 Kellogg Brown & Root, Inc. Low pressure drop reforming exchanger
US20030162846A1 (en) * 2002-02-25 2003-08-28 Wang Shoou-L Process and apparatus for the production of synthesis gas
ATE502894T1 (de) * 2002-09-26 2011-04-15 Haldor Topsoe As Verfahren zur herstellung von synthesegas
EP1413547A1 (de) * 2002-09-26 2004-04-28 Haldor Topsoe A/S Verfahren zur Herstellung von Synthesegas
US7932296B2 (en) * 2003-03-16 2011-04-26 Kellogg Brown & Root Llc Catalytic partial oxidation reforming for syngas processing and products made therefrom
US7138001B2 (en) * 2003-03-16 2006-11-21 Kellogg Brown & Root Llc Partial oxidation reformer-reforming exchanger arrangement for hydrogen production
US8273139B2 (en) * 2003-03-16 2012-09-25 Kellogg Brown & Root Llc Catalytic partial oxidation reforming
WO2004083114A2 (en) * 2003-03-18 2004-09-30 Kellogg Brown & Root, Inc. Autothermal reformer-reforming exchanger arrangement for hydrogen production
US7892511B2 (en) * 2004-07-02 2011-02-22 Kellogg Brown & Root Llc Pseudoisothermal ammonia process
WO2006117499A1 (en) * 2005-05-03 2006-11-09 Quartey-Papafio Alexander H Synthesis gas production process
US7293533B2 (en) * 2005-08-08 2007-11-13 Utilization Technology Development, Nfp Recuperative reforming reactor
US20080016768A1 (en) 2006-07-18 2008-01-24 Togna Keith A Chemically-modified mixed fuels, methods of production and used thereof
US7635456B2 (en) * 2006-08-08 2009-12-22 Kellogg Brown & Root Llc Low pressure drop reforming reactor
EP2065337A1 (de) * 2007-11-27 2009-06-03 Ammonia Casale S.A. Herstellungsprozess für Ammoniaksynthesegas
US8617270B2 (en) * 2008-12-03 2013-12-31 Kellogg Brown & Root Llc Systems and methods for improving ammonia synthesis efficiency
US8696935B2 (en) 2010-01-19 2014-04-15 Haldor Topsoe A/S Process for reforming hydrocarbons
US8889093B2 (en) * 2010-09-16 2014-11-18 Kellogg Brown & Root Llc High pressure cyrogenic process and system for producing ammonia products
US8889037B2 (en) 2011-02-01 2014-11-18 Kellogg Brown & Root Llc Systems and methods for producing syngas and products therefrom
US9101899B2 (en) 2011-10-20 2015-08-11 Kellogg Brown & Root Llc Reforming exchanger with integrated shift conversion
US8545775B2 (en) 2011-10-20 2013-10-01 Kellogg Brown & Root Llc Reforming exchanger system with intermediate shift conversion
EP2676924A1 (de) 2012-06-21 2013-12-25 Haldor Topsoe A/S Verfahren für das Reforming von Kohlenwasserstoffen
GB201219960D0 (en) * 2012-11-06 2012-12-19 Johnson Matthey Plc Process
US9561968B2 (en) 2013-08-07 2017-02-07 Kellogg Brown & Root Llc Methods and systems for producing and processing syngas in a pressure swing adsorption unit and making ammonia therefrom
CN107810253A (zh) 2015-05-08 2018-03-16 赛贝克环球科技公司 与合成气到烯烃生产相关的***和方法
WO2016181265A1 (en) 2015-05-08 2016-11-17 Sabic Global Technologies B.V. Systems and methods related to olefin production
CN104876185B (zh) * 2015-05-15 2017-01-04 大连理工大学 膜分离富氧空气强化二段转化炉的布朗合成氨造气工艺
KR102674399B1 (ko) 2017-12-08 2024-06-14 토프쉐 에이/에스 합성 가스의 제조를 위한 시스템 및 방법
IT201800000620A1 (it) * 2018-01-08 2019-07-08 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Impianto di produzione di ammoniaca
CA3163636A1 (en) * 2019-12-04 2021-06-10 Haldor Topsoe A/S Electrically heated carbon monooxide reactor
WO2023089293A1 (en) 2021-11-17 2023-05-25 Johnson Matthey Public Limited Company Method for retrofitting a hydrogen production unit
GB202117591D0 (en) 2021-12-06 2022-01-19 Johnson Matthey Plc Method for retrofitting a hydrogen production unit

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2579843A (en) * 1947-12-10 1951-12-25 Method foe the manufacture of
US2789094A (en) * 1952-02-20 1957-04-16 Texas Co Manufacture of synthesis gas
US3442613A (en) * 1965-10-22 1969-05-06 Braun & Co C F Hydrocarbon reforming for production of a synthesis gas from which ammonia can be prepared
IT1129704B (it) * 1980-01-08 1986-06-11 Montedison Spa Processo di sintesi dell'ammoniaca da idrocarburi
US4442020A (en) * 1980-01-23 1984-04-10 Union Carbide Corporation Catalytic steam reforming of hydrocarbons
US4337170A (en) * 1980-01-23 1982-06-29 Union Carbide Corporation Catalytic steam reforming of hydrocarbons
US4479925A (en) * 1982-09-13 1984-10-30 The M. W. Kellogg Company Preparation of ammonia synthesis gas
GB8308343D0 (en) * 1983-03-25 1983-05-05 Ici Plc Steam reforming
US4650651A (en) * 1983-06-09 1987-03-17 Union Carbide Corporation Integrated process and apparatus for the primary and secondary catalytic steam reforming of hydrocarbons
US4666680A (en) * 1984-01-30 1987-05-19 Fluor Corporation Autothermal production of synthesis gas
DE3663652D1 (en) * 1985-03-05 1989-07-06 Ici Plc Steam reforming hydrocarbons
DE3682577D1 (de) * 1985-06-27 1992-01-02 Stone & Webster Eng Corp Erzeugung von synthesegas durch konvektionsreformieren.
DE3532413A1 (de) * 1985-09-11 1987-03-12 Uhde Gmbh Vorrichtung zur erzeugung von synthesegas
DE3630311A1 (de) * 1986-09-05 1988-03-17 Linde Ag Verfahren zur herstellung von ammoniak und kohlendioxid
US4822586A (en) * 1987-01-30 1989-04-18 Shannahan Cornelius E Ammonia synthesis method
US4792441A (en) * 1988-01-19 1988-12-20 Air Products And Chemicals, Inc. Ammonia synthesis
CA2004216A1 (en) * 1988-11-30 1990-05-31 Joseph D. Korchnak Production of ammonia from hydrocarbonaceous feedstock

Also Published As

Publication number Publication date
CA2038995A1 (en) 1992-09-26
CA2038995C (en) 2000-11-14
CN1065843A (zh) 1992-11-04
EP0504471B1 (de) 1994-08-31
EP0504471A1 (de) 1992-09-23
US5011625A (en) 1991-04-30
ES2058966T3 (es) 1994-11-01
CN1031391C (zh) 1996-03-27
AU625488B1 (en) 1992-07-09
DE69103742D1 (de) 1994-10-06

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