JP2003300724A - パージガスからのアンモニアの回収 - Google Patents
パージガスからのアンモニアの回収Info
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Abstract
場合は蓄積されるであろうガスを含むアンモニア合成ル
ープに関する。本発明によって、パージガス中のアンモ
ニアは、全合成ループ圧の下に吸着剤により回収され
る。吸着剤は、水素及び窒素を含むガスを、合成ループ
圧と同じ高められた圧力の下にその吸着剤に通すことに
よってアンモニアが再び除去され得るようなものが選択
される。これによって、合成ガスコンプレッサからの合
成ループに導入される前の新鮮な合成ガスによって吸着
剤を再生することが可能になる。従って、この再生操作
は、最小のエネルギー消費及び装置しか必要としない。
Description
場における合成ループで生ずるパージガス中のアンモニ
アを回収する方法に関する。
ガス中のアンモニアを吸着させそしてこの吸着されたア
ンモニアを合成ループに戻す方法に関する。
収させることによって行われ、次いで蒸留して回収を行
う。この方法は簡単でかつ確実なものであるが、投資金
の面並びにエネルギー消費量の面から不経済である。な
ぜならば、蒸留のためには中圧蒸気が必要であり、浄化
した洗浄水を吸収塔にポンプ輸送して戻さなければなら
ず、そして液体流の一部を冷却水により冷却しなければ
ならないからである。
ラーシーブまたは他の多孔性アンモニア吸収性バルク材
料を通して経路内に流すこともできる。
7 号にパージガスからアンモニアを吸着する方法を開示
している。この方法は、浄化されたパージガスからの水
素を用いて吸着アンモニアを追い出すことによって、大
気圧に非常に近い圧力の下に吸着剤を再生することを含
む。
i) が、アンモニア合成ループから生ずるパージガス中
のアンモニア及びメタンを吸着する別の方法を開示して
いる。この場合、四機のアブソーバーが使用され、そし
て吸着剤の再生は、この圧力揺動吸着プロセスにおいて
ほぼ大気圧下に行われる。浄化されたパージガスの一部
はこの再生処理に使用され、そして再生処理からの流出
ガスは廃棄マニホルドに送られる。
排出されない場合はそれが蓄積されてしまうようなアン
モニア合成ループに関連する。しかし、これらのパージ
ガス流は、有価値材料であるアンモニアを幾らか含む。
が、この回収作業は、大概の場合、パージガスからアン
モニアを吸収または吸着させることを含む。このアンモ
ニアは、次いで、洗浄水を蒸留するかまたは低圧で吸着
剤から追い出す(flushing out)ことによって回収され
る。
蒸留用蒸気にかかるエネルギーコストに加え、蒸留シス
テム、洗浄水循環システム(ポンプ、熱交換器を含
む)、解圧用の弁及び高圧合成ループに返送するための
弁への投資を必要とする。
圧力と同じ圧力の下で操業しながらパージガス中のアン
モニアを吸着剤により回収することができる改善された
アンモニア合成プロセスを提供することである。この吸
着剤としては、水素及び窒素を含むガスを、ループ圧と
同じ高められた圧力下にそれに通すことによってアンモ
ニアを再び取り出すことができるような物が選択され
る。これにより、合成ループに導入する前の合成ガスコ
ンプレッサからの新鮮な合成ガスによって吸着剤を再生
することが可能になる。
プにおいて、アンモニア、水素、窒素、アルゴン、ヘリ
ウム及びメタンを含むパージガス流からアンモニアを除
去し次いで回収する方法であって、 ──アンモニア選択的吸着剤を含む第一のアンモニアア
ブソーバーに上記パージガス流を導入する段階、 ──合成ループの圧力と同じ圧力の下に、上記パージガ
ス中のアンモニアを上記アンモニア吸着剤に吸着させる
段階、 ──アンモニア不含のパージガスを、上記第一アンモニ
アアブソーバーから抜出する段階、 ──水素、窒素を含み及びこれらに加えて、アルゴン、
ヘリウム及びメタンのうち少なくとも一つの痕跡量を含
む補充ガス流を、アンモニアで飽和されたアンモニア選
択的吸着剤を含む第二のアンモニアアブソーバーに導入
する段階、 ──合成ループの圧力と同じ圧力の下に、上記補充ガス
によって上記アンモニア吸着剤からアンモニアを除去す
る段階、 ──含アンモニア流出流を上記第二アンモニアアブソー
バーから抜出し、そしてこの流出流を、通常の補充ガス
添加箇所においてアンモニア合成ループに導入する段
階、及び ──所定の期間後に、前述の段階のようにして、パージ
ガスを上記第二のアンモニアアブソーバーに導入すると
共に、アンモニア不含の補充ガスを第一のアンモニアア
ブソーバーに導入する段階、を含む上記方法を提供す
る。
ンプレッサ、熱交換器、蒸気及び各種弁に多大な投資及
び費用をかけずに、低廉にかつ効果的にパージガス流か
らアンモニアを回収する方法である。
成ループから生ずるパージガス中のアンモニアを選択的
に吸着できること、及びこのアンモニアが、合成ループ
の圧力と同じ高められた圧力の下に、水素及び窒素を含
むアンモニア不含ガス流によって再び除去されること、
及びこのアンモニア不含ガス流が、都合よく、合成ルー
プへの補充ガス流となり得ることがここに見出された。
する。
の合成ループでは、アンモニアコンバータ2からの流出
流1は、幾つかの熱交換器で冷却され、そして生産され
たアンモニアは凝縮されそしてセパレーター3において
気相から分離される。この気相はコンバータに返送され
る。
及び窒素並びに少量のメタン及びアルゴンを含む。この
水素及び窒素は、アンモニアへの転化に消費された水素
及び窒素の代わりとなるかまたはこれを補充するもので
ある。よって、上記供給流4は、補充ガス流(make-up s
tream)とも称される。
合成ループから排出しないとループ内に蓄積され得る。
器5及びセパレータ3の上流で行われる。パージガス冷
却器6内で更に冷却及び凝縮されそしてパージガスセパ
レータ7内でパージガスの分離が行われた後、凝縮され
たアンモニアは合成ループに戻され、そして気相8はア
ンモニア吸着装置へと導入される。
二つの容器から構成される。パージガスは、一方の容器
10を通して送られ、ここでアンモニアが吸着される。こ
れと同時に、飽和した吸着剤を含むもう一方の容器11で
は再生処理が行われる。これは、合成ガスコンプレッサ
9からの補充ガス4を、アンモニア冷却器5の上流でア
ンモニア合成ループに導入する前に(すなわち、セパレ
ータ3の前の最終熱交換器よりも上流であるが、但しパ
ージガス抜出工程6及び7よりは下流)、アブソーバー
の方に回すことによって行われる。
のアンモニア含分は合成ループに戻されそして生産物ア
ンモニアと一緒にされる。これは、解圧することも、ま
た典型的には140barの高い合成ループ圧に再加圧するこ
ともなく為される。冷却器の負荷が細孔蒸発(pore evap
oration)の故に一定に維持されるため、本発明方法にお
いては、吸着剤での圧力低下のみがエネルギー消費点で
ある。
ゼオライト、またはアンモニアと錯体を形成する材料、
例えばNi、Co、CuまたはZn(これらは硫化物の形である
ことができ、典型的にはキャリア、例えばアルミナに担
持させる)である。
は、アンモニア濃度が4%のパージガスが22500 Nm3/h
の量で合成ループから発生する。これは、900Nm3/hのア
ンモニアに相当する。吸着剤が立方メートル当たり125
Nm3/アンモニアのアンモニア吸着能力を有すると仮定す
ると、5m3の吸着剤を含むアブソーバーは、1/2〜3
/4時間(h) のパージングの後にはアンモニアを含んで
いるであろう。吸着剤における細孔内凝縮(pore conden
sation) の故に、ガス出口温度は、入口温度よりも僅か
に高い。これは、次に続く典型的な水素回収装置によっ
て有益である。
させるための塔、アンモニア水を蒸留してそのアンモニ
アを回収するための塔、異なる圧力で操業される上記の
二つの塔間で洗浄水を循環させるためのポンプ、熱交換
器及び各種弁を必要とする慣用方法の代わりに使用でき
る。慣用の方法は、また、これらへの投資の他、本発明
方法とは対照的に水蒸気及び冷却水に要する費用もかか
る。
O2-Al2O3ゼオライト 1.1710 gを粉砕し、次いで篩分け
して0.3 〜0.8mm の画分とし、そして直径9mmの管状反
応器に充填した。このゼオライトを、400 ℃及び1bar
のN2 30Nl/h の流れの中で4時間乾燥した。その後、こ
の触媒を室温まで冷却した。
、H2(72.20%)及びNH3(3.73%)からなるガス混合物(圧
力:100 bar 、温度:室温、流速:30Nl/h) に曝した。
出口ガス流中のアンモニア含有量をオンライン赤外分析
器により測定した。上記ゼオライトは、アンモニアの出
口濃度が入口濃度に等しくなった時にアンモニアによっ
て飽和された。吸着されたアンモニアの量を、出口での
アンモニア濃度記録を積分することによって求めた。ア
ンモニアの吸着量は0.69gであった。
た後、この飽和ゼオライトを、水素−窒素混合物(H2:N
2 モル比=3:1 )の30Nl/hの流れの中で、3℃/分の加
熱速度及び100barの条件下で室温から140 ℃まで加熱し
た。上記吸着試験の場合と同じように、出口ガス流中の
アンモニアの含有量はオンライン赤外分析器によって記
録した。アンモニアの脱着は、出口流中に検出可能なア
ンモニア量が存在しなくなった時に完了した。脱着した
アンモニアの量は、出口でのアンモニア量の記録を積分
することによって求めた。アンモニアの脱着量は0.73g
であった。
更に吸着/脱着サイクルを行うことによって試験した。
その結果、第二回目のサイクルでは、0.71gのアンモニ
アが吸着されそして0.73gのアンモニアが脱着され、そ
して第三回目のサイクルでは、0.70gのアンモニアが吸
着されそして0.70gのアンモニアが脱着された。
よって回収されるアンモニア合成ループのフローシート
を示すものである。
Claims (5)
- 【請求項1】 アンモニア、水素、窒素、アルゴン、ヘ
リウム及びメタンを含む、アンモニア合成ループから生
ずるパージガス流からアンモニアを除去し次いで回収す
る方法であって、 a) アンモニア選択的吸着剤を含む第一のアンモニアア
ブソーバー中にパージガス流を導入する段階、 b) 合成ループの圧力と同じ圧力の下に、上記パージガ
ス中のアンモニアを上記アンモニア吸着剤に吸着させる
段階、 c) 上記第一のアンモニアアブソーバーからアンモニア
不含パージガスを抜出する段階、 d) 水素及び窒素を含み並びにこれらに加えてアルゴ
ン、ヘリウム及びメタンのうちの少なくとも一つを痕跡
量で含む補充ガス流を、アンモニアで飽和されたアンモ
ニア選択的吸着剤を含む第二のアンモニアアブソーバー
中に導入する段階、 e) 合成ループの圧力と同じ圧力の下に、アンモニアで
飽和された上記アンモニア吸着剤から上記補充ガスでア
ンモニアを除去する段階、 f) 上記第二のアンモニアアブソーバーからアンモニア
含有流出流を抜出し、そしてこの流出流を、補充ガス添
加箇所でアンモニア合成ループに導入する段階、及び g) 所定時間後、パージガスを段階(a) 〜(c) として上
記第二のアンモニアアブソーバーに導入し、またこれと
同時に、アンモニア不含補充ガスを、段階(d) 〜(f) と
して第一のアンモニアアブソーバーに導入する段階、を
含む、上記方法。 - 【請求項2】 パージガス中のアンモニアの含有率が10
体積%以下である、請求項1の方法。 - 【請求項3】 パージガス中のアンモニアの含有率が2
〜6体積%である、請求項1の方法。 - 【請求項4】 アンモニア合成ループの圧力が5〜25 M
Paである、請求項1の方法。 - 【請求項5】 アンモニア合成ループの圧力が8〜18MP
a である、請求項1の方法。
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