RU2438975C1 - Method of producing stoichiometric hydronitric mixture, method of producing ammonia using said mixture and apparatus for realising said methods - Google Patents

Method of producing stoichiometric hydronitric mixture, method of producing ammonia using said mixture and apparatus for realising said methods Download PDF

Info

Publication number
RU2438975C1
RU2438975C1 RU2010130346/05A RU2010130346A RU2438975C1 RU 2438975 C1 RU2438975 C1 RU 2438975C1 RU 2010130346/05 A RU2010130346/05 A RU 2010130346/05A RU 2010130346 A RU2010130346 A RU 2010130346A RU 2438975 C1 RU2438975 C1 RU 2438975C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
argon
methane
nitrogen
ammonia
gas
Prior art date
Application number
RU2010130346/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иосиф Лейзерович Лейтес (RU)
Иосиф Лейзерович Лейтес
Александр Викторович Майков (RU)
Александр Викторович Майков
Юрий Абрамович Соколинский (RU)
Юрий Абрамович Соколинский
Татьяна Петровна Вьюгина (RU)
Татьяна Петровна Вьюгина
Original Assignee
ООО "Проектный офис"
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 ООО "Проектный офис" filed Critical ООО "Проектный офис"
Priority to RU2010130346/05A priority Critical patent/RU2438975C1/en
Priority to PCT/RU2011/000144 priority patent/WO2012011838A1/en
Priority to UAA201301684A priority patent/UA106545C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2438975C1 publication Critical patent/RU2438975C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • 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
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/506—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification at low temperatures
    • 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
    • C01C1/0411—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst characterised by the catalyst
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0219—Refinery gas, cracking gas, coke oven gas, gaseous mixtures containing aliphatic unsaturated CnHm or gaseous mixtures of undefined nature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0257—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0276—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of H2/N2 mixtures, i.e. of ammonia synthesis gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/028—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases
    • F25J3/0285—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases of argon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/11—Noble gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B01D2257/7022—Aliphatic hydrocarbons
    • B01D2257/7025—Methane
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/80—Processes or apparatus using separation by rectification using integrated mass and heat exchange, i.e. non-adiabatic rectification in a reflux exchanger or dephlegmator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/90—Details relating to column internals, e.g. structured packing, gas or liquid distribution
    • F25J2200/94—Details relating to the withdrawal point
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/20—H2/N2 mixture, i.e. synthesis gas for or purge gas from ammonia synthesis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/04—Recovery of liquid products
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • 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
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/20—Capture or disposal of greenhouse gases of methane
    • 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
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
    • Y02P20/156—Methane [CH4]
    • 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

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: inventions can be used in chemical industry. The method of producing a stoichiometric hydronitric mixture for synthesis of ammonia involves conversion of natural gas and subsequent purification of the obtained synthetic gas. When purifying synthetic gas, the operation of removing methane and argon from the synthetic gas is combined with the operation for condensation of excess nitrogen by absorbing methane and argon with the condensed excess nitrogen. The absorption process takes place in vertical pipes of an absorber-condenser in counter flow with the purified synthetic gas moving in the pipes from bottom up. The space between the pipes is cooled by throttling the condensate, and the absorber-condenser pipes are fitted with apparatus for swirling the stream of condensate. The obtained purified hydronitric mixture can be used in the ammonia synthesis method.
EFFECT: invention enables to completely extract methane and argon impurities from synthetic gas with incidental production of an argon product and liquefied methane, and also enables to considerably reduce ammonia synthesis pressure from 300 to 170 atm, which reduces power consumption in production of ammonia.
19 cl, 3 tbl, 2 dwg, 4 ex

Description

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к получению аммиака с использованием природного газа.The invention relates to the chemical industry, in particular to the production of ammonia using natural gas.

Из уровня техники известны различные способы конверсии природного газа с последующим получением синтез-газа и его очисткой для получения азотоводородной смеси стехиометрического состава, пригодной для каталитического синтеза аммиака. Существующее оборудование, используемое в технологическом процессе получения аммиака, нуждается в модернизации для повышения энергетической и экономической эффективности и для улучшения экологической обстановки, в частности за счет снижения выбросов парниковых газов.Various methods for the conversion of natural gas with the subsequent production of synthesis gas and its purification to obtain a nitrogen-hydrogen mixture of a stoichiometric composition suitable for the catalytic synthesis of ammonia are known in the art. Existing equipment used in the ammonia production process needs modernization in order to increase energy and economic efficiency and to improve the environmental situation, in particular by reducing greenhouse gas emissions.

Для получения аммиака необходима азотоводородная смесь стехиометрического состава: (3H2+N2). В современных производствах аммиака ее получают из синтез-газа с использованием, например, паровоздушной конверсии природного газа, причем газ конвертируют с таким количеством воздуха, чтобы после дальнейших стадий, а именно двухступенчатой конверсии оксида углерода, абсорбционной очистки конвертированного газа от диоксида углерода и метанирования остатков оксидов углерода, была получена смесь указанного стехиометрического состава H2:N2=3:1. (Справочник Азотчика, 1986 г., том I, стр.60).To obtain ammonia, a nitrogen-hydrogen mixture of stoichiometric composition is required: (3H 2 + N 2 ). In modern ammonia plants, it is obtained from synthesis gas using, for example, steam-air conversion of natural gas, and the gas is converted with such an amount of air that, after further stages, namely, two-stage conversion of carbon monoxide, absorption purification of the converted gas from carbon dioxide and methanation of residues carbon oxides, a mixture of the indicated stoichiometric composition of H 2 : N 2 = 3: 1 was obtained. (Azotchik Handbook, 1986, Volume I, p. 60).

Для стадии синтеза аммиака целесообразно, чтобы из азотоводородной смеси перед синтезом были полностью удалены примеси так называемых «инертов» (газов, не вступающих в реакцию синтеза аммиака) - аргона и метана, наличие которых в синтез-газе приводит к их накоплению в цикле и, как следствие, к большому количеству продувочных газов. В свою очередь, наличие продувок приводит к значительному ухудшению технико-экономических показателей всего производства аммиака, в том числе к увеличению расхода природного газа почти на 10%.For the stage of ammonia synthesis, it is advisable that impurities of the so-called “inert” (gases that do not enter into the reaction of ammonia synthesis), argon and methane, the presence of which in the synthesis gas lead to their accumulation in the cycle, are completely removed from the nitrogen-hydrogen mixture before synthesis; as a result, to a large number of purge gases. In turn, the presence of purges leads to a significant deterioration in the technical and economic indicators of the entire ammonia production, including an increase in the consumption of natural gas by almost 10%.

Известен способ очистки азотоводородной смеси от метана, оксида углерода и других примесей промывкой очищаемого газа жидким азотом. Процесс был внедрен в производство аммиака на базе парокислородной шахтной конверсии метана. В технологическую схему такого производства включается блок разделения воздуха с получением кислорода для конверсии метана и с получением азота для промывки синтез-газа в криогенном блоке (Справочник Азотчика, 1986 г., том I, стр.326).A known method of purification of a nitrogen-hydrogen mixture from methane, carbon monoxide and other impurities by washing the gas to be cleaned with liquid nitrogen. The process was introduced into the production of ammonia based on a steam-oxygen mine conversion of methane. An air separation unit is included in the technological scheme of such production with the production of oxygen for the conversion of methane and with the production of nitrogen for washing the synthesis gas in the cryogenic unit (Azotchik Handbook, 1986, Volume I, p. 326).

Технология процесса промывки газа жидким азотом заключается в следующем. Азотоводородная смесь, содержащая примеси метана, оксида углерода и аргона, под давлением до 25 МПа проходит систему холодильников и теплообменников, где охлаждается до 96 К. При этих условиях происходит конденсация из газа основного количества метана, а частично очищенный конвертированный газ поступает в межтрубное пространство теплообменника, установленного вверху промывной колонны, где конвертированный газ охлаждается жидким азотом до 80 К в результате теплообмена. Далее газ направляется в нижнюю часть промывной колонны, орошаемой сверху жидким азотом. Выделенные примеси выводятся с фракцией, содержащей метан, оксид углерода и азот.The technology of the process of washing a gas with liquid nitrogen is as follows. A nitrogen-hydrogen mixture containing impurities of methane, carbon monoxide and argon passes a system of refrigerators and heat exchangers under pressure up to 25 MPa, where it is cooled to 96 K. Under these conditions, the main amount of methane is condensed from the gas, and partially purified converted gas enters the annular space of the heat exchanger installed at the top of the wash column, where the converted gas is cooled by liquid nitrogen to 80 K as a result of heat transfer. Then the gas is sent to the lower part of the wash column, irrigated from above with liquid nitrogen. The separated impurities are removed with a fraction containing methane, carbon monoxide and nitrogen.

Чистый технологический азот, необходимый для промывки очищаемого газа, получают из блока разделения воздуха. Он сжимается до давления абсорбции, проходит систему холодильников и теплообменников, в результате чего охлаждается до температуры сжижения, затем дросселируется до 1,3 МПа, проходит дефлегматор и поступает на орошение в верхнюю часть промывной колонны. Из верхней части этой колонны выходит очищенная азотоводородная смесь. В эту смесь добавляется часть азота для получения синтез-газа стехиометрического состава (3Н2+N2).Pure process nitrogen required for flushing the gas to be purified is obtained from the air separation unit. It is compressed to absorption pressure, it passes through a system of refrigerators and heat exchangers, as a result of which it is cooled to a liquefaction temperature, then it is throttled to 1.3 MPa, it passes through a reflux condenser and enters the upper part of the wash column for irrigation. From the top of this column comes a purified nitrogen-hydrogen mixture. Part of the nitrogen is added to this mixture to produce synthesis gas of stoichiometric composition (3H 2 + N 2 ).

Недостатком данного метода являются высокие энергозатраты на получение технологического азота и кислорода для конверсии метана в блоке разделения воздуха.The disadvantage of this method is the high energy consumption for the production of process nitrogen and oxygen for the conversion of methane in the air separation unit.

Известны способы очистки азотоводородной смеси при конверсии метана паром и воздухом без кислорода, полученного разделением воздуха, с получением синтез-газа, содержащего избыточный азот.(См. а.с. СССР №239278 «Способ получения азотоводородной смеси» с приоритетом от 14 апреля 1965 года, опубликованное в БИ №26, 21.08.1970 г., стр.219 и а.с. СССР №223074 «Способ получения аммиака» с приоритетом от 27 апреля 1967 года, опубликованное 02.08.1968 г., Б.И. 24, 1968 г.).Known methods for purifying a nitrogen-hydrogen mixture in the conversion of methane by steam and air without oxygen, obtained by separation of air, to obtain synthesis gas containing excess nitrogen. (See AS USSR No. 239278 "Method for producing a nitrogen-hydrogen mixture" with priority dated April 14, 1965 of the year published in BI No. 26, 08/21/1970, p. 219 and USSR AS No. 223074 "Method for producing ammonia" with priority dated April 27, 1967, published on 02/08/1968, B.I. 24 , 1968).

Близким аналогом к заявленному изобретению является способ получения чистой азотоводородной смеси, известной под торговой маркой «PURIFIERplus tm», включающий стадии шахтно-трубчатой конверсии природного газа, конверсии оксида углерода, метанирования оксидов углерода и процесс криогенной очистки азотоводородной смеси. Данный способ разработан позднее указанных выше изобретений фирмой Kellogg Brown & Root LLC и изложен в материалах международной конференции NITROGEN 2006, проходившей 12-15 марта 2006 года в Вене (Австрия), стр.241-251.A close analogue to the claimed invention is a method for producing a pure nitrogen-hydrogen mixture known under the brand name “PURIFIERplus tm ”, which includes the stages of shaft-tube conversion of natural gas, conversion of carbon monoxide, methanation of carbon oxides and the process of cryogenic purification of the nitrogen-hydrogen mixture. This method was developed later by the above inventions by Kellogg Brown & Root LLC and is described in the materials of the international conference NITROGEN 2006, held March 12-15, 2006 in Vienna (Austria), pp. 241-251.

Использование при конверсии избытка воздуха по сравнению со стехиометрическим количеством приводит к увеличению концентрации азота в конвертированном газе до 35-37% об. вместо 25%об., необходимых для получения стехиометрической азотоводородной смеси.The use of excess air during conversion compared with the stoichiometric amount leads to an increase in the concentration of nitrogen in the converted gas to 35-37% vol. instead of 25% vol. required to obtain a stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture.

Избыток азота удаляется на стадии процесса «PURIFIER plus tm», основанного на криогенной конденсации азота, при которой из синтез-газа удаляется метан, 60% аргона и весь избыточный азот. Это позволяет получить более чистый, чем обычно, синтез-газ для стадии синтеза аммиака и провести синтез при пониженном давлении, что приводит к значительному снижению затрат энергии на получение продукционного аммиака. В такой схеме также нет необходимости в блоке разделения воздуха, так как азот поступает в систему с воздухом на стадии конверсии природного газа.Excess nitrogen is removed at the PURIFIER plus tm process stage, based on cryogenic nitrogen condensation, in which methane, 60% argon and all excess nitrogen are removed from the synthesis gas. This allows you to get a cleaner (than usual) synthesis gas for the ammonia synthesis stage and carry out the synthesis under reduced pressure, which leads to a significant reduction in energy costs for producing production ammonia. In such a scheme, there is also no need for an air separation unit, since nitrogen enters the system with air at the natural gas conversion stage.

Основной узел криогенного блока «PURIFIERplus tm» - колонна, в которой происходит конденсация избыточного азота и примесей. Сверху колонны уходит очищенная стехиометрическая смесь 3H2+N2, снизу - смесь избыточного азота и примесей. Почти весь метан и около 60% аргона конденсируются на «PURIFIER plus tm» совместно с избыточным азотом. Синтез-газ содержит около 0,25% аргона при соотношении H2/N2=3. Он отдает холод газу, поступающему на очистку, и направляется на компрессию.The main unit of the cryogenic block “PURIFIERplus tm ” is the column in which the condensation of excess nitrogen and impurities occurs. A purified stoichiometric mixture of 3H 2 + N 2 leaves at the top of the column, and a mixture of excess nitrogen and impurities at the bottom. Nearly all methane and about 60% argon are condensed on PURIFIER plus tm together with excess nitrogen. The synthesis gas contains about 0.25% argon at a ratio of H 2 / N 2 = 3. He gives the cold gas to the purification, and is sent to compression.

Недостатками данного способа является неполное извлечение аргона из очищаемой азотоводородной смеси и соответственно получение синтез-газа с примесью аргона, что не позволяет полностью исключить продувки в цикле синтеза аммиака, а также не создает возможности получения значительных количеств продукционного аргона.The disadvantages of this method is the incomplete extraction of argon from the purified nitrogen-hydrogen mixture and, accordingly, the production of synthesis gas mixed with argon, which does not completely exclude purges in the ammonia synthesis cycle, and also does not create the possibility of obtaining significant quantities of production argon.

Из патента RU 2284296 (опубликован 27.09.2006, патентообладатели: МГ Текнолоджиз АГ и АММОНИА КАЗАЛЕ С.А.) известен «Способ каталитического синтеза аммиака из смеси азота и водорода, полученной из природного газа путем кислородной конверсии с получением конвертированного синтез-газа, содержащего в пересчете на сухое состояние по меньшей мере 55 об.% Н2 и не более 8 об.% СО. Конвертированный синтез-газ подвергают многоступенчатой очистке для извлечения СО2, СО и CH4, причем осуществляют контактирование синтез-газа с жидким азотом, используя, по меньшей мере, одну ступень абсорбционной очистки, получают смесь азота и водорода, которую направляют на каталитический синтез аммиака. Абсорбционную очистку газа осуществляют, извлекая диоксид углерода метанолом при температуре -58°С. На установке для промывки газа жидким азотом синтез-газ сначала охлаждают до температуры -185°С. Охлаждение сопровождается конденсацией метана, который выделяют и удаляют, затем в результате контактирования газа с жидким азотом происходит конденсация монооксида углерода, который выделяют и направляют на каталитическую конверсию. (Этот метод описан ранее и в указанных выше авторских свидетельствах.) Использование промывки синтез-газа жидким азотом позволяет очистить его от метана и оксида углерода, но остаточное содержание аргона остается достаточно высоким и составляет по имеющимся в патенте данным 0,3 об% от состава азотоводородной смеси.From the patent RU 2284296 (published September 27, 2006, patent holders: MG Technologies AG and AMMONIA KAZALE S.A.) there is known a “Method for the catalytic synthesis of ammonia from a mixture of nitrogen and hydrogen obtained from natural gas by oxygen conversion to produce a converted synthesis gas containing in terms of a dry state of at least 55 vol.% H 2 and not more than 8 vol.% CO. The converted synthesis gas is subjected to multistage purification to extract CO 2 , CO and CH 4 , and the synthesis gas is contacted with liquid nitrogen using at least one absorption purification step, and a mixture of nitrogen and hydrogen is obtained, which is sent to the catalytic synthesis of ammonia . Absorption gas purification is carried out by removing carbon dioxide with methanol at a temperature of -58 ° C. In the installation for washing a gas with liquid nitrogen, the synthesis gas is first cooled to a temperature of -185 ° C. Cooling is accompanied by condensation of methane, which is isolated and removed, then, as a result of contacting the gas with liquid nitrogen, condensation of carbon monoxide occurs, which is isolated and sent to catalytic conversion. (This method is described earlier and in the above copyright certificates.) Using a washing of synthesis gas with liquid nitrogen allows it to be cleaned of methane and carbon monoxide, but the residual argon content remains quite high and is 0.3 vol% of the composition according to the patent data nitrogen-hydrogen mixture.

Наиболее близким аналогом заявленной группы изобретений является группа изобретений, раскрытая в патенте RU 2331575 (опубликован 20.08.2008, патентообладатель: КЕЛЛОГГ БРАУН ЭНД РУТ, ИНК.), в котором описан способ получения стехиометрической азотоводородной смеси для синтеза аммиака, включающий конверсию природного газа и оксида углерода с последующей очисткой полученного синтез-газа, устройство для очистки исходного синтез-газа и установка для получения аммиака. Очистка синтез-газа включает введение потока исходного сингаза, содержащего избыток азота, в зону питания в дистилляционной колонне, дросселирование потока жидких остатков из дистилляционной колонны, образование потока охлажденной сбросовой жидкости, ректифицирование пара из зоны питания в дистилляционной колонне для образования верхнего потока пара со сниженным содержанием азота и инертных газов, охлаждение верхнего потока пара с образованием частично конденсированного верхнего потока и потока частично нагретой сбросовой жидкости, разделение частично конденсированного верхнего потока на поток конденсата и поток очищенного пара синтез-газа со сниженным содержанием азота и инертных газов и орошение дистилляционной колонны потоком конденсата. Операция орошения дистилляционной колонны потоком конденсата не дает возможности значительно повысить степень очистки синтез-газа от аргона. В соответствии с опытными данными, приведенными в описании патента, степень очистки синтез-газа от аргона не превышает величины 0,4 об.%. Таким образом, в уровне техники отсутствуют сведения о способах или устройствах, позволяющих в процессе получения аммиака очистить синтез-газ от аргона до показателей 0,03 об.% и ниже, то есть достичь того результата, который реализуется заявленным изобретением.The closest analogue of the claimed group of inventions is the group of inventions disclosed in patent RU 2331575 (published on 08/20/2008, patent holder: KELLOGG BROWN AND RUT, INC.), Which describes a method for producing a stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture for the synthesis of ammonia, including the conversion of natural gas and oxide carbon followed by purification of the obtained synthesis gas, a device for purification of the initial synthesis gas and a plant for producing ammonia. Syngas purification involves introducing a feed of syngas containing excess nitrogen into the feed zone in the distillation column, throttling the liquid residue stream from the distillation column, forming a cooled effluent stream, distilling the vapor from the feed zone in the distillation column to form an overhead vapor stream with a reduced nitrogen and inert gases, cooling the upper steam stream to form a partially condensed overhead stream and a partially heated waste liquid stream and, separating the partially condensed overhead stream into a condensate stream and a purified steam of synthesis gas with a reduced content of nitrogen and inert gases, and irrigating the distillation column with a condensate stream. The operation of irrigation of the distillation column with a condensate stream does not make it possible to significantly increase the degree of purification of synthesis gas from argon. In accordance with the experimental data given in the patent description, the degree of purification of synthesis gas from argon does not exceed a value of 0.4 vol.%. Thus, in the prior art there is no information on methods or devices that allow in the process of producing ammonia to purify synthesis gas from argon to 0.03% vol. And below, that is, to achieve the result that is realized by the claimed invention.

В качестве наиболее близкого аналога способа получения аммиака, совмещенного с получением продукционного аргона, выбран способ, раскрытый в патенте GB 901580, опубликованном 18.07.1962. В качестве наиболее близкого аналога способа синтеза аммиака, включающего получение стехиометрической азотоводородной смеси из природного газа и проведение синтеза с использованием катализатора на основе железа, выбран способ, описанный в книге «Производство аммиака» под ред. Семенова В.П. - М.: Химия, 1985, с.24-25, 142-143, 151. Указанные наиболее близкие аналоги не позволяют полностью извлечь инертные примеси и снизить давление синтеза аммиака, а также снизить энергозатраты в производстве аммиака при получении продукционного аргона и сжиженного метана.As the closest analogue of the method for producing ammonia combined with the production of argon production, the method disclosed in GB 901580, published July 18, 1962, was selected. As the closest analogue of the ammonia synthesis method, which includes obtaining a stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture from natural gas and carrying out synthesis using an iron-based catalyst, the method described in the book “Production of Ammonia”, ed. Semenova V.P. - M .: Chemistry, 1985, p.24-25, 142-143, 151. These closest analogues do not completely remove inert impurities and reduce the pressure of ammonia synthesis, as well as reduce energy consumption in the production of ammonia in the production of argon and liquefied methane .

Технический результат заявленного изобретения заключается в полном извлечении инертных примесей (аргона и метана) и соответственно в получении чистого синтез-газа, что позволяет значительно снизить давление синтеза аммиака с 300 до 160-180 атм., также в снижении энергозатрат в производстве аммиака и получении продукционного аргона и сжиженного метана.The technical result of the claimed invention consists in the complete extraction of inert impurities (argon and methane) and, accordingly, in the production of pure synthesis gas, which can significantly reduce the pressure of ammonia synthesis from 300 to 160-180 atm., Also in reducing energy consumption in the production of ammonia and production argon and liquefied methane.

Отметим, что в предложенном техническом решении независимо от того, по какой схеме проводится конверсия природного газа, далее обязательно проводится стадия тонкой очитки синтез-газа от примесей метана и аргона, а также удаления части азота, количество которого в синтез-газе превышает количество азота, необходимое для получения стехиометрического соотношения азота к водороду 1:3 в азотоводородной смеси, направляемой на синтез аммиака (далее - удаление избыточного азота).It should be noted that in the proposed technical solution, regardless of the nature of the conversion of natural gas, the next step is to fine-tune the synthesis gas from methane and argon impurities, as well as remove part of the nitrogen, the amount of which in the synthesis gas exceeds the amount of nitrogen, necessary to obtain a stoichiometric ratio of nitrogen to hydrogen 1: 3 in a nitrogen-hydrogen mixture directed to the synthesis of ammonia (hereinafter - the removal of excess nitrogen).

Способ получения стехиометрической азотоводородной смеси для синтеза аммиака включает конверсию природного газа, конверсию оксида углерода и последующую очистку полученного синтез-газа. При проведении очистки синтез-газа операцию удаления из него метана и аргона совмещают с операцией конденсации избыточного азота путем абсорбции метана и аргона конденсирующимся избыточным азотом в вертикальных трубках абсорбера-конденсатора в противотоке с поднимающимся по трубкам снизу вверх очищаемым синтез-газом, при этом охлаждение межтрубного пространства осуществляют дросселированием конденсата, а трубки абсорбера-конденсатора снабжаются средством для турбулизации потока конденсата.A method of obtaining a stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture for the synthesis of ammonia includes the conversion of natural gas, the conversion of carbon monoxide and the subsequent purification of the resulting synthesis gas. During the synthesis gas purification, the operation of removing methane and argon from it is combined with the operation of condensing excess nitrogen by absorbing methane and argon by condensing excess nitrogen in the vertical tubes of the absorber-condenser in countercurrent with the purified synthesis gas rising through the tubes from the bottom up, while cooling the annulus spaces are carried out by throttling the condensate, and the tubes of the absorber-condenser are equipped with a means for turbulence of the condensate stream.

Конденсат, который собирают в качестве кубовой жидкости абсорбера-конденсатора, содержит жидкую фракцию избыточного азота, обогащенную метаном и аргоном с примесью водорода.The condensate, which is collected as the bottom liquid of the absorber-condenser, contains a liquid fraction of excess nitrogen enriched in methane and argon mixed with hydrogen.

Конденсат (кубовый остаток) в среднем имеет следующий состав: водород, приблизительно, 1,5 об.%; азот 76,2-84,0 об.%; аргон 4.3-9.6 об.%; метан 9.4-24.2 об.%.Condensate (bottoms) on average has the following composition: hydrogen, approximately 1.5 vol.%; nitrogen 76.2-84.0 vol.%; argon 4.3-9.6 vol.%; methane 9.4-24.2 vol.%.

Для турбулизации потока конденсата, стекающего сверху вниз по внутренним стенкам теплообменных трубок, в конструкции абсорбера-конденсатора используют трубки с внутренним оребрением. На внутренней стенке теплообменных трубок в поперечном направлении выполняют нарезку или формируют кольцеобразные выступающие ребра, на которых потоки стекающей жидкой фазы закручиваются, и ламинарный характер их течения меняется на турбулентный, что значительно интенсифицирует процессы тепломассопереноса.To turbulize the condensate stream flowing downward along the inner walls of the heat exchange tubes, tubes with internal fins are used in the design of the absorber-condenser. On the inner wall of the heat transfer tubes in the transverse direction, cutting is performed or ring-shaped protruding ribs are formed on which the flows of the flowing liquid phase are twisted, and the laminar nature of their flow changes to turbulent, which significantly intensifies heat and mass transfer processes.

Благодаря этому совмещенные операции конденсации избыточного азота и абсорбции метана и аргона осуществляют с использованием эффекта увеличения скорости абсорбции.Due to this, the combined operations of condensation of excess nitrogen and absorption of methane and argon are carried out using the effect of increasing the absorption rate.

Увеличение скорости абсорбции примесей аргона и метана из очищаемого синтез-газа при совмещении процессов абсорбции и конденсации объясняется Стефановским эффектом, условия для возникновения которого были неожиданно выявлены в процессе создания изобретения. При конденсации части азота из потока синтез-газа единица его массы занимает гораздо меньший объем. Таким образом, при конденсации азота происходит изменение объема газовой смеси и возникает перепад давления вблизи поверхности раздела фаз газа и жидкости, в результате чего в трубках абсорбера конденсатора возникает дополнительный конвективный поток (Стефановский поток), направленный по нормали к поверхности пленки жидкости, вовлекающий примеси из газа и способствующий ускорению их диффузии в конденсирующуюся фазу избыточного азота.The increase in the absorption rate of argon and methane impurities from the purified synthesis gas while combining the processes of absorption and condensation is explained by the Stefan effect, the conditions for the occurrence of which were unexpectedly revealed during the creation of the invention. When a part of nitrogen is condensed from the synthesis gas stream, a unit of its mass takes up a much smaller volume. Thus, during condensation of nitrogen, a change in the volume of the gas mixture occurs and a pressure drop occurs near the interface between the gas and liquid phases, as a result of which an additional convective flow (Stefanov stream) arises in the tubes of the condenser absorber, directed normal to the surface of the liquid film, involving impurities from gas and contributing to the acceleration of their diffusion into the condensing phase of excess nitrogen.

Оценка скорости абсорбции метана и аргона при очистке газа методом конденсации избыточного азота показывает, что коэффициент массопередачи на единицу объема в трубчатом аппарате приблизительно в 7 раз выше, чем в аппаратах другой конструкции.Estimation of the absorption rate of methane and argon during gas purification by the method of condensation of excess nitrogen shows that the mass transfer coefficient per unit volume in a tubular apparatus is approximately 7 times higher than in apparatuses of another design.

Полученный эффект объясняется резким ускорением диффузии примесей при одновременной очистке и конденсации избыточного азота.The effect obtained is explained by a sharp acceleration of the diffusion of impurities while purifying and condensing the excess nitrogen.

Раскрытый в описании данного изобретения новый неожиданный результат может проявляться при реализации различных вариантов данного технического решения, возможных на практике, но все они подпадают под объем данного изобретения.Disclosed in the description of the present invention, a new unexpected result may occur when implementing various variants of this technical solution that are possible in practice, but they all fall within the scope of this invention.

Еще отметим, что при реализации данного способа могут быть задействованы различные варианты технологических цепочек по осуществлению конверсии природного газа и его очистки до стадии получения нестехиометрической азотоводородной смеси.We also note that when implementing this method, various options of technological chains for the conversion of natural gas and its purification to the stage of obtaining a non-stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture can be involved.

Например, конверсию природного газа возможно осуществлять в шахтном реакторе путем каталитического автотермического паровоздушного риформинга с последующей утилизацией тепла конвертированного газа. После чего обычно проводят двухступенчатую конверсию оксида углерода с повторным использованием тепла конвертированного газа, очистку его от диоксида углерода и тонкую очистку от кислородсодержащих примесей метанированием.For example, the conversion of natural gas can be carried out in a shaft reactor by catalytic autothermal steam-air reforming with the subsequent utilization of the heat of the converted gas. After that, a two-stage conversion of carbon monoxide is usually carried out with the reuse of the heat of the converted gas, its purification from carbon dioxide and a fine purification from oxygen-containing impurities by methanation.

В другом варианте каталитическую конверсию природного газа проводят в две стадии - сначала осуществляют паровую конверсию метана в трубчатой печи, а затем - автотермический паровоздушный или паровоздушнокислородный риформинг природного газа в шахтном реакторе.In another embodiment, the catalytic conversion of natural gas is carried out in two stages - first, methane is steam-converted in a tube furnace, and then autothermal steam-air or steam-oxygen reforming of natural gas is carried out in a shaft reactor.

Еще возможен вариант, когда каталитическая конверсия природного газа проводится в две стадии - сначала осуществляют паровую конверсию в трубчатом риформере, а затем - автотермический паровоздушный или паровоздушнокислородный риформинг в шахтном реакторе, причем в трубчатом риформере утилизируется тепло конвертированного газа, выходящего из шахтного реактора.Another option is possible when the catalytic conversion of natural gas is carried out in two stages - first, steam conversion is carried out in a tubular reformer, and then an autothermal steam-air or steam-oxygen reforming is carried out in a shaft reactor, and the heat of the converted gas leaving the shaft reactor is utilized in the tube reformer.

В другом варианте каталитическую конверсию природного газа проводят следующим образом: часть газа направляется на паровую конверсию в трубчатый риформер, другая часть газа - в шахтный реактор на автотермический паровоздушный или паровоздушнокислородный риформинг, при этом оба потока конвертированного газа на выходе из шахтного реактора и трубчатого риформера смешиваются, тепло смешанного потока утилизируется в трубчатом риформере.In another embodiment, the catalytic conversion of natural gas is carried out as follows: part of the gas is sent to steam conversion to a tube reformer, the other part of gas is sent to a shaft reactor for autothermal steam-air or steam-oxygen reforming, while both streams of converted gas at the outlet of the shaft reactor and tube reformer are mixed , the heat of the mixed stream is utilized in a tubular reformer.

Отметим, что конверсия природного газа может быть проведена по любой известной схеме или по одному из приведенных выше вариантов ее осуществления, а далее необходима стадия очитки синтез-газа от примесей метана и аргона, а также удаление части азота, превышающей количество азота, необходимое для синтеза аммиака стехиометрическое соотношение азота к водороду 1:3. В результате получается два продукта: основной - это очищенная азотоводородная смесь стехиометрического состава и побочный продукт - конденсат, собранный в виде жидкой фракции избыточного азота, обогащенной метаном и аргоном с примесью водорода.Note that the conversion of natural gas can be carried out according to any known scheme or one of the above options for its implementation, and then the stage of purification of the synthesis gas from methane and argon impurities, as well as the removal of part of the nitrogen exceeding the amount of nitrogen required for synthesis, is necessary ammonia stoichiometric ratio of nitrogen to hydrogen 1: 3. The result is two products: the main one is a purified nitrogen-hydrogen mixture of stoichiometric composition and the by-product is condensate collected in the form of a liquid fraction of excess nitrogen enriched in methane and argon mixed with hydrogen.

В предложенном способе предполагается дополнительное получение чистого продукционного аргона и сжиженного метана из фракции избыточного азота, для чего кубовую жидкость направляют на ректификацию.The proposed method assumes the additional production of pure production argon and liquefied methane from the excess nitrogen fraction, for which bottoms are sent for distillation.

Для повышения чистоты и увеличения выхода аргона высоту ректификационной колонны увеличивают. Оптимальное увеличение высоты ректификационной колонны соответствует увеличению в 1,3 раза.To increase purity and increase argon yield, the height of the distillation column is increased. The optimal increase in the height of the distillation column corresponds to an increase of 1.3 times.

При этом для получения сверхчистого аргона его еще дополнительно очищают адсорбцией.Moreover, to obtain ultrapure argon, it is further purified by adsorption.

В данном способе предусматривается возможность подогрев кубовой жидкости, абсорбера-конденсатора с частичным испарением азота и десорбцией водорода.This method provides for the possibility of heating bottoms liquid, an absorber-condenser with partial evaporation of nitrogen and desorption of hydrogen.

Оптимально подогрев кубовой жидкости абсорбера конденсатора проводят с увеличением ее температуры на 1-4°С.Optimum heating of the bottom liquid of the condenser absorber is carried out with an increase in its temperature by 1-4 ° C.

Предложенный выше способ получения стехиометрической азотоводородной смеси позволяет совместить получение аммиака с получением продукционного аргона и сжиженного метана, что значительно повышает его экономическую эффективность.The proposed method for producing a stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture allows combining the production of ammonia with the production of argon and liquefied methane, which significantly increases its economic efficiency.

Таким образом, заявляется новый способ получения аммиака, включающий получение стехиометрической азотоводородной смеси из природного газа путем его конверсии с последующей очисткой и проведение каталитического синтеза аммиака, в котором получение аммиака совмещают с получением продукционного аргона и сжиженного метана путем ректификации фракции избыточного азота, полученной при совмещении абсорбции метана и аргона с конденсацией избыточного азота при очистке азотоводородной смеси.Thus, a new method for producing ammonia is claimed, including the production of a stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture from natural gas by its conversion with subsequent purification and the catalytic synthesis of ammonia, in which the production of ammonia is combined with the production of argon and liquefied methane by rectification of the excess nitrogen fraction obtained by combining absorption of methane and argon with condensation of excess nitrogen during the purification of the nitrogen-hydrogen mixture.

Способ получения аммиака, соответствующий данному изобретению, для снижения расхода природного газа на производство технологического пара при конверсии метана позволяет отношение пар: газ уменьшить с традиционного 3:1 до (2,5÷2,7):1 с увеличением концентрации непрореагировавшего метана на выходе из блока конверсии метана до 2-4% и с последующим удалением его конденсирующимся жидким азотом. При этом после конденсации метан выводится в жидком виде, а при конверсии метана концентрация непрореагировавшего метана может быть увеличена до 3-7% при соответствующей экономии природного газа для выработки технологического пара на этапе конверсии метана.The method of producing ammonia corresponding to this invention to reduce the consumption of natural gas for the production of process steam during methane conversion allows to reduce the steam: gas ratio from traditional 3: 1 to (2.5 ÷ 2.7): 1 with increasing concentration of unreacted methane at the outlet from the methane conversion unit up to 2-4% and its subsequent removal by condensing liquid nitrogen. In this case, after condensation, methane is removed in liquid form, and during methane conversion, the concentration of unreacted methane can be increased up to 3-7% with the corresponding saving of natural gas to generate process steam at the methane conversion stage.

Предложенный выше способ получения стехиометрической азотоводородной смеси позволяет осуществить синтез аммиака в новых условиях, то есть при практическом отсутствии примесей в синтез-газе, что позволяет снизить давление синтеза и не использовать при этом дорогостоящие катализаторы.The method of obtaining a stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture proposed above allows the synthesis of ammonia under new conditions, that is, with the practical absence of impurities in the synthesis gas, which reduces the pressure of synthesis and does not use expensive catalysts.

Заявляется способ синтеза аммиака, включающий получение стехиометрической азотоводородной смеси из природного газа и проведение синтеза аммиака с использованием катализатора на основе железа. Синтез аммиака проводят при давлении 160-180 атм. с использованием очищенной стехиометрической азотоводородной смеси, содержащей аргон в количестве не более 0,03 об.%, полученной путем совмещения абсорбции метана и аргона с конденсацией избыточного азота из азотоводородной смеси.A method for synthesizing ammonia is disclosed, comprising producing a stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture from natural gas and carrying out ammonia synthesis using an iron-based catalyst. The synthesis of ammonia is carried out at a pressure of 160-180 atm. using a purified stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture containing argon in an amount of not more than 0.03 vol.%, obtained by combining the absorption of methane and argon with the condensation of excess nitrogen from the nitrogen-hydrogen mixture.

Реализация описанных выше способов требует модернизации существующего оборудования для получения аммиака.The implementation of the above methods requires the modernization of existing equipment for the production of ammonia.

Во-первых, требуется специальное устройство для очистки синтез-газа. Заявляется устройство для очистки синтез-газа от метана и аргона и удаления избыточного азота позволяет получить на выходе чистую стехиометрическую азотоводородную смесь. Данное устройство содержит систему охлаждения, средства для перекачки и систему очистки синтез-газа. В системе очистки процессы конденсации избыточного азота, удаления избыточного азота и абсорбции метана и аргона из синтез-газа совмещены в одном криогенном аппарате: абсорбере-конденсаторе, выполненном в виде колонны, в корпусе которой вертикально размещены абсорбционно-теплообменные трубки, расположенные в один или в несколько ярусов. В нижней боковой части колонны под трубками нижнего яруса размещено средство для введения в трубки под давлением потока синтез-газа, содержащего избыточный азот, метан и аргон, для проведения в них конденсации избыточного азота, совмещенной с абсорбцией метана и аргона, при этом вверху колонны размещено средство для вывода чистой стехиометрической азотоводородной смеси, а внизу колонны расположена емкость для сбора конденсата в виде кубовой жидкости, средство для вывода кубовой жидкости с возможностью подачи ее через дроссель в межтрубное пространство с испарением для охлаждения трубок абсорбера-конденсатора, в верхней боковой части колонна снабжена устройством для вывода газовой фазы избыточного азота на утилизацию холода в теплообменниках системы охлаждения.Firstly, a special device for the synthesis gas purification is required. A device for purifying synthesis gas from methane and argon and removing excess nitrogen is claimed to produce a pure stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture at the outlet. This device contains a cooling system, means for pumping and a syngas purification system. In the purification system, the processes of condensation of excess nitrogen, removal of excess nitrogen and absorption of methane and argon from synthesis gas are combined in one cryogenic apparatus: an absorber-condenser made in the form of a column, in whose body absorption and heat exchange tubes are placed vertically in one or in several tiers. In the lower side of the column under the tubes of the lower tier there is a means for introducing into the tubes under pressure a stream of synthesis gas containing excess nitrogen, methane and argon, to conduct condensation of excess nitrogen in them, combined with the absorption of methane and argon, while at the top of the column means for outputting a clean stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture, and at the bottom of the column there is a container for collecting condensate in the form of bottoms liquid, means for outputting bottoms liquid with the possibility of supplying it through the throttle to the annulus space with evaporation for cooling the tubes of the absorber-condenser, in the upper side of the column is equipped with a device for outputting the gas phase of the excess nitrogen for utilization of cold in the heat exchangers of the cooling system.

Емкость для сбора кубовой жидкости снабжена встроенным теплообменником для подогрева кубовой жидкости.The tank for collecting bottoms liquid is equipped with a built-in heat exchanger for heating the bottoms liquid.

Кроме того, трубки абсорбера-конденсатора снабжаются средством для турбулизации потока конденсата, в частности таким средством является поперечное оребрение внутренней поверхности трубок.In addition, the tubes of the absorber-condenser are provided with means for turbulizing the flow of condensate, in particular, such a tool is a transverse ribbing of the inner surface of the tubes.

Установка для получения аммиака содержит блоки, соединенные в технологическую линию, в частности, блок конверсии метана, блок конверсии оксида углерода, блок очистки синтез-газа от диоксида углерода, блок метанирования оксидов углерода, устройство для очистки синтез-газа от аргона и метана и удаления избыточного азота, блок компрессии стехиометрического синтез-газа и блок синтеза аммиака. Причем устройство для очистки синтез-газа от аргона и метана и удаления избыточного азота выполнено в виде криогенного блока, содержащего один или несколько теплообменников для охлаждения исходного синтез-газа потоками отходящих газов, турбодетандер и турбодетандерный теплообменник, в котором поток исходного синтез-газа охлаждается до температуры, близкой к точке росы азота, для направления на вход колонны абсорбера-конденсатора с вертикальными трубками, в которых совмещен процесс конденсации избыточного азота и процессы абсорбции метана и аргона из синтез-газа.A plant for producing ammonia contains blocks connected to a production line, in particular, a methane conversion unit, a carbon monoxide conversion unit, a carbon dioxide purification unit for synthesis gas, a carbon monoxide methanation unit, and a device for purifying synthesis gas from argon and methane and removing excess nitrogen, a stoichiometric synthesis gas compression unit and an ammonia synthesis unit. Moreover, the device for purifying synthesis gas from argon and methane and removing excess nitrogen is made in the form of a cryogenic block containing one or more heat exchangers for cooling the original synthesis gas with exhaust gas streams, a turboexpander and a turboexpander heat exchanger, in which the stream of the synthesis gas is cooled to temperature close to the dew point of nitrogen, for directing to the input of the absorber-condenser column with vertical tubes, in which the process of condensation of excess nitrogen and the processes of absorption of m ethane and argon from synthesis gas.

Установка для получения аммиака при одновременном получении продукционного аргона, сжиженного метана и чистого азота в составе криогенного блока дополнительно содержит ректификационную колонну, на вход которой, расположенный в средней части, подается кубовая жидкость из абсорбера-конденсатора в виде фракции избыточного азота, обогащенного аргоном и метаном, для ее разделения, при этом в качестве кубовой жидкости из ректификационной колонны выводится сжиженный метан, через верх колонны выводится чистый азот с возможностью возвращения его в технологическую линию получения аммиака, а в верхней боковой части колонны размещается устройство для вывода очищенного аргона.A plant for producing ammonia while producing production argon, liquefied methane and pure nitrogen as part of a cryogenic block additionally contains a distillation column, the bottom of which, located in the middle part, is supplied with bottoms from the absorber-condenser in the form of an excess nitrogen fraction enriched with argon and methane , for its separation, while liquefied methane is discharged from the distillation column as bottoms, pure nitrogen is discharged through the top of the column with the possibility of returning its in-line production of ammonia, and the top side of the column is placed a device for the withdrawal of purified argon.

Для получения особо чистого аргона криогенный блок дополнительно снабжается устройством для тонкой очистки аргона, соединенным с устройством для вывода аргона из ректификационной колонны.To obtain extremely pure argon, the cryogenic unit is additionally equipped with a device for fine purification of argon connected to a device for removing argon from a distillation column.

Заявленное изобретение иллюстрируется фиг.1 и 2 и примерами 1-4.The claimed invention is illustrated in figures 1 and 2 and examples 1-4.

На фиг.1 показана общая схема предлагаемого процесса для варианта его осуществления, когда операция конверсии природного газа осуществляется паровоздушным методом. Позициями 1-7 обозначены блоки оборудования, необходимого для реализации процесса получения аммиака с использованием заявленного способа получения чистой азотоводородной смеси.Figure 1 shows the General scheme of the proposed process for a variant of its implementation, when the conversion of natural gas is carried out by the steam-air method. Positions 1-7 indicate the blocks of equipment necessary for the implementation of the process of producing ammonia using the claimed method for producing a pure nitrogen-hydrogen mixture.

Все указанные блоки входят в установку для получения аммиака, содержащую соединенные в технологическую линию блок 1 конверсии метана, блок 2 конверсии оксида углерода, блок 3 очистки синтез-газа от диоксида углерода, блок 4 метанирования оксидов углерода, устройство 5 для очистки синтез-газа от аргона и метана и удаления избыточного азота, блок 6 компрессии стехиометрического синтез-газа и блок 7 синтеза аммиака.All of these blocks are included in the ammonia production unit, which contains methane conversion unit 1, carbon monoxide conversion unit 2, carbon dioxide purification unit 3, carbon monoxide methanation unit 4, synthesis gas purification unit 5 argon and methane and removal of excess nitrogen, block 6 compression of stoichiometric synthesis gas and block 7 of the synthesis of ammonia.

Устройство 5 для очистки синтез-газа от аргона и метана и удаления избыточного азота более подробно показано на фиг.2. Устройство 5 выполнено в виде криогенного блока, содержащего один или несколько теплообменников 8, 9 для охлаждения исходного синтез-газа потоками отходящих газов, турбодетандер 10 и детандерный теплообменник 11, в котором поток исходного синтез-газа охлаждается до температуры, близкой к точке росы азота для направления на вход колонны абсорбера-конденсатора 12 с вертикальными трубками 13, в которых совмещен процесс конденсации избыточного азота и процессы абсорбции метана и аргона из синтез-газа.A device 5 for purifying synthesis gas from argon and methane and removing excess nitrogen is shown in more detail in FIG. 2. The device 5 is made in the form of a cryogenic block containing one or more heat exchangers 8, 9 for cooling the source synthesis gas with exhaust gas streams, a turboexpander 10 and an expander heat exchanger 11, in which the stream of the source synthesis gas is cooled to a temperature close to the nitrogen dew point for directions to the inlet of the absorber-condenser column 12 with vertical tubes 13, in which the process of condensation of excess nitrogen and the processes of absorption of methane and argon from synthesis gas are combined.

Исходный (сырой) синтез-газ, полученный на этапе конверсии природного газа после очистки синтез-газа метанированием, имеет в своем составе избыточный азот и примеси аргона и метана (H2+N2+Ar+CH4) после осушки и предварительного охлаждения до -45°С под давлением, приблизительно, 25 атм. поступает в теплообменник 8, в котором он охлаждается отходящими холодными потоками газов. Далее после теплообменника 8 предварительно охлажденный газ разветвляется. Часть его продолжает охлаждаться отходящими потоками газов в теплообменнике 9. Другая часть исходного газа после теплообменника 8 продолжает охлаждаться в детандерном теплообменнике 11. Далее сырой газ подается в абсорбер-конденсатор (колонна 12) при температуре -167°С. (То есть для подачи синез-газа на очистку в абсорбер-конденсатор его температура должна быть приближена к температуре точки росы азота.) Газ поступает снизу в теплообменные трубки 13 в трубное пространство колонны абсорбера-конденсатора 12, где он, поднимаясь снизу вверх, охлаждается подаваемой в межтрубное пространство 14 и испаряемой после дросселирования (дроссель 15) фракцией избыточного азота, содержащей примеси Аr и СН4. При конденсации части азота под давлением около 25 атм. в трубном пространстве абсорбера-конденсатора 12 этот азот, стекая сверху вниз, одновременно с конденсацией абсорбирует метан и аргон, а также небольшую часть водорода. Эта фракция собирается внизу в качестве кубовой жидкости, это и есть фракция избыточного азота. Снизу, в кубовую часть колонны абсорбера-конденсатора подается часть более теплого газа для незначительного подогрева на 1-4°С (подпарки) кубовой жидкости для полной десорбции водорода и частичной десорбции азота для увеличения количества абсорбента (после его сжижения).The initial (raw) synthesis gas obtained at the stage of natural gas conversion after the synthesis gas is purified by methanation contains excess nitrogen and impurities of argon and methane (H 2 + N 2 + Ar + CH 4 ) after drying and pre-cooling to -45 ° C under a pressure of approximately 25 atm. enters the heat exchanger 8, in which it is cooled by the outgoing cold gas flows. Further, after the heat exchanger 8, the pre-cooled gas branches out. Part of it continues to be cooled by exhaust gas streams in the heat exchanger 9. Another part of the source gas after the heat exchanger 8 continues to be cooled in the expander heat exchanger 11. Next, the raw gas is supplied to the absorber-condenser (column 12) at a temperature of -167 ° C. (That is, for the synez gas to be fed to the absorber-condenser for cleaning, its temperature should be close to the temperature of the nitrogen dew point.) The gas enters from below into the heat exchange tubes 13 into the tube space of the absorber-condenser column 12, where it is cooled from the bottom up fed into the annulus 14 and evaporated after throttling (throttle 15) with a fraction of excess nitrogen containing impurities Ar and CH 4 . During the condensation of a part of nitrogen under a pressure of about 25 atm. in the tube space of the absorber-condenser 12, this nitrogen, flowing down from the top, simultaneously absorbing methane and argon, as well as a small part of hydrogen. This fraction is collected below as bottoms liquid, this is the fraction of excess nitrogen. From below, a part of warmer gas is supplied to the bottom part of the absorber-condenser column for insignificant heating of 1–4 ° С (subpar) of the bottom liquid for complete desorption of hydrogen and partial desorption of nitrogen to increase the amount of absorbent (after liquefying it).

После удаления избыточного азота и примесей через верх колонны абсорбера-конденсатора 12 выходит стехиометрическая очищенная от метана и аргона азотоводородная смесь для синтеза аммиака при температуре -183°С. Она отдает свой холод в переохладителе 16, в теплообменниках 9 и 8 и затем выходит из цикла с температурой 35°С. Другая фракция - фракция избыточного азота, содержащего аргон и метан, отдав часть своего холода при дросселировании в межтрубном пространстве абсорбера-конденсатора 12, далее отдает свой холод в переохладителе 16, детандерном теплообменнике 11 и далее поступает в детандер 10 для производства недостающего количества холода.After removal of excess nitrogen and impurities through the top of the column of the absorber-condenser 12, a stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture purified from methane and argon is released for the synthesis of ammonia at a temperature of -183 ° C. She gives up her cold in the subcooler 16, in the heat exchangers 9 and 8 and then leaves the cycle with a temperature of 35 ° C. Another fraction is the fraction of excess nitrogen containing argon and methane, giving up part of its cold during throttling in the annulus of the absorber-condenser 12, then gives its cold in the subcooler 16, the expander heat exchanger 11 and then enters the expander 10 to produce the missing amount of cold.

При необходимости и при наличии потребности устанавливается дополнительная ректификационная колонна 17 с получением концентрированной фракции аргона и фракции метана. При этом метан при необходимости может быть получен в жидком виде.If necessary and if there is a need, an additional distillation column 17 is installed to obtain a concentrated argon fraction and a methane fraction. Moreover, methane, if necessary, can be obtained in liquid form.

Пример 1.Example 1

Природный газ в количестве 12000 нм3/ч с давлением 20 атм., очищенный от сернистых соединений, смешивается с паром в соотношении 2:1, поступает в блок 1 конверсии метана, где подогревается в теплообменнике до 450°С. Образовавшаяся парогазовая смесь смешивается с воздухом (количество воздуха - 39600 нм3/ч) и поступает в шахтный конвертор. Конвертированный газ, выходящий из шахтного конвертора с температурой приблизительно 900°С, отдает свое тепло в котле-утилизаторе, где за счет утилизации тепла газа получается насыщенный пар, направляемый на технологию данного процесса, затем в теплообменнике природного газа и подогревателе воздуха охлаждается до температуры приблизительно 340°С. Далее конвертированный газ с содержанием 7-9% оксида углерода поступает в блок 2 в аппарат среднетемпературной конверсии оксида углерода, затем поступает в блок 3 в аппарат низкотемпературной конверсии оксида углерода, где происходит дальнейшая конверсия оксида углерода до его содержания 0,2-0,3% об.Natural gas in an amount of 12000 nm 3 / h with a pressure of 20 atm., Purified from sulfur compounds, is mixed with steam in a ratio of 2: 1, enters the methane conversion unit 1, where it is heated to 450 ° C in the heat exchanger. The resulting vapor-gas mixture is mixed with air (air amount - 39600 nm 3 / h) and enters the shaft converter. The converted gas leaving the shaft converter at a temperature of approximately 900 ° C gives off its heat to the recovery boiler, where due to the heat recovery of the gas, saturated steam is sent to the technology of this process, then it is cooled to a temperature of approximately 0 in the natural gas heat exchanger and air heater 340 ° C. Next, the converted gas with a content of 7-9% carbon monoxide enters block 2 in the apparatus for medium-temperature conversion of carbon monoxide, then enters in block 3 in the apparatus for low-temperature conversion of carbon monoxide, where further conversion of carbon monoxide to its content of 0.2-0.3 % vol.

После абсорбционной очистки от диоксида углерода азотоводородная смесь с содержанием оксида углерода не более 0,3% об. и диоксида углерода не более 0,03% об. подогревается до температуры начала гидрирования 280-320°С и поступает в метанатор блока 4. Выходящий из метанатора газ содержит не более 10 ррм СО и не более 5 ррм СO2. Очищенная азотоводородная смесь охлаждается в подогревателях питательной воды до 45°С и после отделения процессного конденсата во влагоотделителе направляется в криогенный блок 5 для удаления избыточного метана и выделения продукционного аргона.After absorption cleaning from carbon dioxide, the nitrogen-hydrogen mixture with a carbon monoxide content of not more than 0.3% vol. and carbon dioxide not more than 0.03% vol. it is heated to a temperature of hydrogenation onset of 280-320 ° C and enters the methanator of unit 4. The gas leaving the methanator contains no more than 10 ppm of CO and no more than 5 ppm of CO 2 . The purified nitrogen-hydrogen mixture is cooled in feed water heaters to 45 ° C and after separation of the process condensate in the moisture separator is sent to the cryogenic unit 5 to remove excess methane and produce production argon.

В блоке 5 азотоводородная смесь, содержащая (в об.%): Н2 - 48,58; N2 - 49,95; Ar - 0,65; CH4 - 0,82; в количестве 31780 нм3/ч и с давлением 17 атм. поступает в теплообменник (не показан на чертеже), где охлаждается до +10°С, далее в холодильник (не показан), где охлаждается жидким аммиаком до +1°С. В этих аппаратах выделяется и отводится основная часть влаги. Последующая тонкая осушка осуществляется алюмогелем. Затем газ охлаждается в теплообменниках 8 и 9 до минус 70°С, очищается от окислов азота активированным углем и доохлаждается в турбодетандере 10 до температуры около минус 170°С (что примерно соответствует температуре точки росы газовой смеси указанного выше состава при давлении 17 атм.).In block 5, a nitrogen-hydrogen mixture containing (in vol.%): N 2 - 48.58; N 2 - 49.95; Ar 0.65; CH 4 0.82; in an amount of 31780 nm 3 / h and with a pressure of 17 atm. enters a heat exchanger (not shown in the drawing), where it is cooled to + 10 ° C, then to a refrigerator (not shown), where it is cooled by liquid ammonia to + 1 ° C. In these devices, the main part of the moisture is released and removed. Subsequent fine drying is carried out by aluminum gel. Then the gas is cooled in heat exchangers 8 and 9 to minus 70 ° C, cleaned of nitrogen oxides with activated carbon and cooled in a turboexpander 10 to a temperature of about minus 170 ° C (which approximately corresponds to the dew point of the gas mixture of the above composition at a pressure of 17 atm.) .

Охлажденный газ поступает в нижнюю часть абсорбционной колонны 12, работающей под давлением 17 атм., и поднимается внутри трубок 13 абсорбера-конденсатора 12 вверх. В трубках верхней и нижней зон избыточный азот конденсируется, стекает сверху вниз, поглощая метан и аргон. Жидкость, которая скапливается в кубе абсорбционной колонны 12, выводится снизу аппарата, дросселируется примерно до 6 атм. и поступает в межтрубное пространство 14 абсорбера-конденсатора 12. Испаряясь, эта жидкость конденсирует избыточный азот в трубном пространстве.The cooled gas enters the lower part of the absorption column 12, operating under a pressure of 17 atm., And rises inside the tubes 13 of the absorber-condenser 12 up. In the tubes of the upper and lower zones, excess nitrogen condenses, flows down from top to bottom, absorbing methane and argon. The liquid that accumulates in the cube of the absorption column 12 is discharged from the bottom of the apparatus, throttled to about 6 atm. and enters the annulus 14 of the absorber-condenser 12. Evaporating, this liquid condenses the excess nitrogen in the tube space.

Из трубного пространства абсорбционной колонны 12 выходит стехиометрическая азотоводородная смесь (3H2+N2), содержащая суммарно не более 0,01% об. (Ar+CH4) и направляется на компрессию синтез-газа в блок 6 и далее на синтез аммиака в блок 7.A stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture (3H 2 + N 2 ) comes out of the tube space of the absorption column 12, containing a total of not more than 0.01% vol. (Ar + CH 4 ) and is sent to the compression of the synthesis gas in block 6 and then to the synthesis of ammonia in block 7.

Холод полученной стехиометрической азотоводородной смеси используется для охлаждения исходной нестехиометрической смеси в теплообменниках 16, 9 и 8. Однако поскольку количество стехиометрической смеси заведомо меньше, чем исходной нестехиометрической, то установлены дополнительные теплообменники, в которых используется холод избыточного азота после частичного использования его давления для получения холода в турбодетандерах 10.The cold of the obtained stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture is used to cool the initial non-stoichiometric mixture in heat exchangers 16, 9 and 8. However, since the amount of the stoichiometric mixture is obviously less than the initial non-stoichiometric mixture, additional heat exchangers are installed that use cold of excess nitrogen after partially using its pressure to obtain cold in turboexpander 10.

Пример 2.Example 2

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями.The process is conducted as described in example 1, but with the following differences.

Для снижения потерь водорода с фракцией избыточного азота производится подогрев этой фракции в кубе абсорбера на 2-4°С.To reduce hydrogen losses with the excess nitrogen fraction, this fraction is heated in the absorber cube by 2-4 ° C.

Для осуществления этого процесса в куб колонны встраивается змеевик 18, в который подводится часть потока стехиометрической азотоводородной смеси с температурой минус 170°С. Кубовая жидкость подогревается на 3°С до температуры минус 167°С. Из жидкости десорбируется водород и испаряется часть азота. Газ, обогащенный водородом и азотом, поднимается вверх. Азот конденсируется в трубках абсорбера-конденсатора, а водород уходит с потоком стехиометрической азотоводородной смеси. Из куба абсорбера вытекает азото-аргоно-метановая фракция, практически не содержащая водорода, и направляется на ректификацию в колонну 17.To implement this process, a coil 18 is inserted into the cube of the column, into which a part of the flow of the stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture with a temperature of minus 170 ° С is supplied. VAT liquid is heated at 3 ° C to a temperature of minus 167 ° C. Hydrogen is desorbed from the liquid and part of the nitrogen evaporates. Gas enriched with hydrogen and nitrogen rises. Nitrogen condenses in the tubes of the absorber-condenser, and hydrogen leaves with a stream of stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture. From the cube of the absorber flows nitrogen-argon-methane fraction, practically free of hydrogen, and is sent for rectification in the column 17.

Пример 3.Example 3

Процесс ведут так же, как описано в примере 1, но со следующими отличиями.The process is conducted as described in example 1, but with the following differences.

Для получения чистого аргона из фракции избыточного азота, содержащего аргон и метан, производят ректификацию смеси азот-аргон-метан в специальной колонне 17 под давлением 0.8-1 МПа. Для осуществления этого процесса устанавливается тарельчатая ректификационная колонна 17, в среднюю часть которой вводят поток жидкой смеси азот-аргон-метан, выходящей из кубовой части абсорбционной колонны 12 с температурой минус 167°С. Ректификация смеси проводится под давлением приблизительно 0,8 МПа. Сверху колонны 17 отводится азот концентрацией до 99.7% об. с примесью только аргона. Из средней части колонны отводится аргон, содержащий ≤5% об. азота. Для дальнейшей тонкой очистки аргона предусмотрено введение в установку блока 19 тонкой очистки аргона.To obtain pure argon from the excess nitrogen fraction containing argon and methane, a nitrogen-argon-methane mixture is rectified in a special column 17 under a pressure of 0.8-1 MPa. To carry out this process, a plate distillation column 17 is installed, in the middle part of which a stream of a nitrogen-argon-methane liquid mixture is introduced, leaving the bottoms of the absorption column 12 with a temperature of minus 167 ° С. The distillation of the mixture is carried out at a pressure of approximately 0.8 MPa. Nitrogen concentration of up to 99.7% vol. Is discharged from the top of column 17. with an admixture of argon only. Argon containing ≤5% vol. Is discharged from the middle part of the column. nitrogen. For further fine purification of argon, an introduction to the installation of block 19 of fine purification of argon is provided.

Снизу из колонны 17 выводится метановая фракция, содержащая 96-99.5%об. метана. Эта фракция может выводиться в виде сжиженного продукционного метана.The methane fraction containing 96-99.5% vol. methane. This fraction can be removed in the form of liquefied production methane.

Экспериментальные данные относительно степени очистки азотоводородной смеси от метана и аргона, а также данные по низкотемпературной ректификации смесей, содержащих азот, аргон и метан, приведены в таблицах 1 и 2.The experimental data on the degree of purification of the nitrogen-hydrogen mixture from methane and argon, as well as data on the low-temperature distillation of mixtures containing nitrogen, argon and methane, are given in tables 1 and 2.

Как видно из данных, приведенных в таблице 1, кубовая жидкость, получаемая при конденсации избыточного азота, содержит наряду с азотом растворенные метан, аргон и небольшое количество водорода. Заявителем экспериментально было доказано, что незначительный подогрев этой жидкости позволяет полностью десорбировать растворенный водород и присоединить его к очищенной азотоводородной смеси.As can be seen from the data shown in table 1, the still liquid obtained by condensation of excess nitrogen contains, along with nitrogen, dissolved methane, argon and a small amount of hydrogen. The applicant experimentally proved that a slight heating of this liquid allows to completely desorb dissolved hydrogen and attach it to the purified nitrogen-hydrogen mixture.

Пример 4.Example 4

Осуществляют синтез аммиака в колонне синтеза с использованием катализатора на основе железа марки СА-1В. Стехиометрическую азотоводородную смесь получают, так как описано в примере 1. Содержание аргона в указанной стехиометрической азотоводородной смеси составляет 0,008-0,03 об.%. Синтез аммиака проводят при давлении 160-180 атм.Ammonia is synthesized in a synthesis column using a CA-1B grade iron-based catalyst. A stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture is obtained as described in Example 1. The argon content of said stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture is 0.008-0.03% by volume. The synthesis of ammonia is carried out at a pressure of 160-180 atm.

Для сравнения отметим, что в известном, описанном выше в качестве аналога процессе синтеза аммиака, разработанном компанией KBR, при содержании примеси аргона в азотоводородной смеси 0,3 об.% диапазон давления синтеза аммиака составляет 220-240 атм (см. таблицу 3).For comparison, we note that in the well-known KBR ammonia synthesis process described above as an analog, when the content of argon impurities in the nitrogen-hydrogen mixture is 0.3 vol.%, The pressure range for the synthesis of ammonia is 220-240 atm (see table 3).

Приведенные экспериментальные данные доказали, что:The given experimental data proved that:

- В промышленном процессе может быть получена чистая азотоводородная смесь стехиометрического состава с содержанием аргона и метана меньше 0,01%-0,03% об., т.е. в 10-25 раз ниже, чем в прототипе.- In the industrial process, a pure nitrogen-hydrogen mixture of a stoichiometric composition with an argon and methane content of less than 0.01% -0.03% vol., I.e. 10-25 times lower than in the prototype.

- Ректификация кубовой жидкости, содержащей избыточный азот, аргон и метан, в отдельной ректификационной колонне позволяет практически полностью выделить аргон (содержащий менее 5% об. азота), метановую фракцию концентрацией 99.5% об. метана, а также азот - концентрацией до 99.7% об. с примесью только аргона.- The rectification of bottoms liquid containing excess nitrogen, argon and methane in a separate distillation column allows you to almost completely allocate argon (containing less than 5% vol. Nitrogen), methane fraction with a concentration of 99.5% vol. methane, as well as nitrogen - with a concentration of up to 99.7% vol. with an admixture of argon only.

- Совмещение процесса конденсации избыточного азота с абсорбцией аргона и метана в вертикальном трубчатом пленочном аппарате абсорбере-конденсаторе 12 гарантирует идеальное распределение жидкости с максимальной скоростью абсорбции.- The combination of the process of condensation of excess nitrogen with the absorption of argon and methane in a vertical tubular film apparatus of the absorber-condenser 12 ensures an ideal distribution of liquid with a maximum absorption rate.

Таким образом, изобретение позволяет получить чистую, сухую стехиометрическую азотоводородную смесь для синтеза аммиака улучшенным способом очистки синтез-газа от метана и аргона методом конденсации избыточного азота, а также одновременно получить продукционный аргон и сжиженный метан, то есть изобретение позволяет достичь всех заявленных технических результатов.Thus, the invention allows to obtain a clean, dry stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture for the synthesis of ammonia by an improved method for purifying synthesis gas from methane and argon by the method of condensation of excess nitrogen, and at the same time to obtain production argon and liquefied methane, that is, the invention allows to achieve all the claimed technical results.

Раскрытое в описании изобретение охватывает различные эквивалентные варианты его реализации, возможные на практике, которые не включены в ограниченный объем текста описания, но следуют с очевидностью из сущности заявленного технического решения.The invention disclosed in the description covers various equivalent variants of its implementation, which are possible in practice, which are not included in the limited scope of the description text, but which follow from the essence of the claimed technical solution.

Таблица 1Table 1 Экспериментальные данные по очистке азотоводородной смеси от метана и аргона конденсирующимся избыточным азотом при давлении 2.3-2.65 МПаExperimental data on the purification of a nitrogen-hydrogen mixture from methane and argon by condensing with excess nitrogen at a pressure of 2.3-2.65 MPa НаименованиеName Азотоводородная смесьNitrogen-hydrogen mixture Кубовый остаток (N2+Ar+CH4)VAT residue (N 2 + Ar + CH 4 ) ИсходнаяSource ОчищеннаяPurified Расход, л/чConsumption, l / h 250-314250-314 212-267212-267 38-5338-53 Температура, КTemperature, K 108-110108-110 94-9594-95 107-110107-110 Состав, % об.Composition,% vol.       ВодородHydrogen 62.1-65.862.1-65.8 73.7-76.073.7-76.0 1.51.5 АзотNitrogen 30.5-34.730.5-34.7 24.0-26.324.0-26.3 76.2-84.076.2-84.0 АргонArgon 0.7-1.50.7-1.5 0,03-0,0080.03-0.008 4.3-9.64.3-9.6 МетанMethane 1.5-2.61.5-2.6 -- 9.4-24.29.4-24.2

Таблица 2table 2 Экспериментальные данные по низкотемпературной ректификации смесей, содержащих азот, аргон и метан при давлении 1.0 МПа.Experimental data on the low-temperature distillation of mixtures containing nitrogen, argon and methane at a pressure of 1.0 MPa. НаименованиеName Исходная смесьThe original mixture ДистиллатDistillate Кубовый остатокVAT residue Ректификация кубовой жидкости (N2+Ar+CH4)Distillation of bottoms liquid (N 2 + Ar + CH 4 ) Расход, л/чConsumption, l / h 198-262198-262 157-189157-189 41-7341-73 Температура, КTemperature, K 112-115.5112-115.5 104.5104.5 122-125122-125 Состав, % об.Composition,% vol.       АзотNitrogen 71.0-80.571.0-80.5 99.4-99.799.4-99.7 0.14-5.50.14-5.5 АргонArgon 11.1-20.511.1-20.5 0.3-0.70.3-0.7 49.3-72.249.3-72.2 МетанMethane 7.7-11.57.7-11.5 -- 27.7-48.327.7-48.3   Выделение аргонаArgon extraction   АзотNitrogen 3.9-11.03.9-11.0 4.6-12.24.6-12.2 0.2-2.30.2-2.3 АргонArgon 60.1-77.460.1-77.4 87.8-95.487.8-95.4 0.006-2.00.006-2.0 МетанMethane 11.6-34.511.6-34.5 -- 96.4-99.296.4-99.2

Таблица 3Table 3 Сравнение характеристик синтеза аммиака при различных содержаниях аргона в синтез-газе.Comparison of the characteristics of ammonia synthesis at various argon contents in the synthesis gas. № п/пNo. p / p Известный способ (RU 2331575)The known method (RU 2331575) Предлагаемый способThe proposed method Концентрация аргона, об.%The concentration of argon, vol.% 0,3-0,40.3-0.4 0,08-0,030.08-0.03 Давление синтеза NH3 атмThe synthesis pressure of NH 3 ATM 220-240220-240 160-180160-180

Claims (19)

1. Способ получения стехиометрической азотоводородной смеси для синтеза аммиака, включающий конверсию природного газа и оксида углерода с последующей очисткой полученного синтез-газа, отличающийся тем, что при проведении очистки синтез-газа операцию удаления из него метана и аргона совмещают с операцией конденсации избыточного азота путем абсорбции метана и аргона конденсирующимся избыточным азотом в вертикальных трубках абсорбера-конденсатора в противотоке с поднимающимся по трубкам снизу вверх очищаемым синтез-газом, при этом охлаждение межтрубного пространства осуществляют дросселированием конденсата, а трубки абсорбера-конденсатора снабжаются средством для турбулизации потока конденсата.1. A method of obtaining a stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture for the synthesis of ammonia, including the conversion of natural gas and carbon monoxide followed by purification of the obtained synthesis gas, characterized in that when the synthesis gas is purified, the operation of removing methane and argon from it is combined with the operation of condensing excess nitrogen by absorption of methane and argon by condensing excess nitrogen in the vertical tubes of the absorber-condenser in countercurrent with the purified synthesis gas rising through the tubes from bottom to top, while cooling REPRESENTATIONS annulus carried by throttling the condensate, and the tubes of the absorber, condenser supplied with means for the condensate flow turbulence. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что конденсат, который собирают в качестве кубовой жидкости абсорбера-конденсатора, содержит жидкую фракцию избыточного азота, обогащенную метаном и аргоном с примесью водорода.2. The method according to claim 1, characterized in that the condensate, which is collected as the bottoms liquid of the absorber-condenser, contains a liquid fraction of excess nitrogen enriched in methane and argon mixed with hydrogen. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для турбулизации потока конденсата в конструкции абсорбера-конденсатора используют трубки с внутренним оребрением.3. The method according to claim 1, characterized in that for the turbulization of the condensate stream in the design of the absorber-condenser use tubes with internal fins. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что операцию конденсации избыточного азота, совмещенную с абсорбцией метана и аргона, осуществляют с использованием эффекта увеличения скорости абсорбции.4. The method according to claim 1, characterized in that the condensation operation of the excess nitrogen, combined with the absorption of methane and argon, is carried out using the effect of increasing the absorption rate. 5. Способ по п.2, отличающийся тем, что производят подогрев кубовой жидкости абсорбера-конденсатора с частичным испарением азота и десорбцией водорода.5. The method according to claim 2, characterized in that the bottoms liquid of the absorber-condenser is heated with partial evaporation of nitrogen and hydrogen desorption. 6. Способ по п.2, отличающийся тем, что подогрев кубовой жидкости абсорбера-конденсатора проводят с увеличением ее температуры на 1-4°С.6. The method according to claim 2, characterized in that the heating of the bottoms liquid of the absorber-condenser is carried out with an increase in its temperature by 1-4 ° C. 7. Способ по любому из пп.2 или 5, отличающийся тем, что для получения чистого продукционного аргона и сжиженного метана из фракции избыточного азота кубовую жидкость направляют на ректификацию.7. The method according to any one of claims 2 or 5, characterized in that in order to obtain pure production argon and liquefied methane from the excess nitrogen fraction, the bottoms are sent for rectification. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что для повышения чистоты и увеличения выхода аргона высоту ректификационной колонны увеличивают в 1,3 раза.8. The method according to claim 7, characterized in that to increase the purity and increase the yield of argon, the height of the distillation column is increased by 1.3 times. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что для получения сверхчистого аргона его дополнительно очищают адсорбцией.9. The method according to claim 8, characterized in that to obtain ultrapure argon it is further purified by adsorption. 10. Способ получения аммиака, включающий получение стехиометрической азотоводородной смеси из природного газа путем его конверсии с последующей очисткой и проведение каталитического синтеза аммиака, отличающийся тем, что получение аммиака совмещают с получением продукционного аргона и сжиженного метана путем ректификации фракции избыточного азота, полученной при совмещении абсорбции метана и аргона с конденсацией избыточного азота при очистке азотоводородной смеси.10. A method of producing ammonia, including the production of a stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture from natural gas by its conversion with subsequent purification and the catalytic synthesis of ammonia, characterized in that the production of ammonia is combined with the production of argon and liquefied methane by rectification of the excess nitrogen fraction obtained by combining the absorption methane and argon with condensation of excess nitrogen during the purification of the nitrogen-hydrogen mixture. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что для снижения расхода природного газа на производство технологического пара при конверсии метана отношение пар: газ уменьшается с 3:1 до (2,5-2,7):1 с увеличением концентрации непрореагировавшего метана на выходе из блока конверсии метана до 2-4% и с последующим удалением его конденсирующимся жидким азотом.11. The method according to claim 10, characterized in that to reduce the consumption of natural gas for the production of process steam during methane conversion, the steam: gas ratio decreases from 3: 1 to (2.5-2.7): 1 with an increase in the concentration of unreacted methane at the outlet of the methane conversion unit, up to 2-4% and its subsequent removal by condensing liquid nitrogen. 12. Способ по п.10, отличающийся тем, что после конденсации метан выводится в жидком виде, при этом при конверсии метана концентрация непрореагировавшего метана может быть увеличена до 3-7%.12. The method according to claim 10, characterized in that after condensation, the methane is removed in liquid form, while the concentration of unreacted methane can be increased to 3-7% during methane conversion. 13. Способ синтеза аммиака, включающий получение стехиометрической азотоводородной смеси из природного газа и проведение синтеза аммиака с использованием катализатора на основе железа, отличающийся тем, что синтез аммиака проводят при давлении 160-180 атм с использованием очищенной стехиометрической азотоводородной смеси, содержащей аргон в количестве не более 0,03 об.%, полученной путем совмещения абсорбции метана и аргона с конденсацией избыточного азота из азотоводородной смеси.13. A method for synthesizing ammonia, including obtaining a stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture from natural gas and synthesizing ammonia using an iron-based catalyst, characterized in that the ammonia synthesis is carried out at a pressure of 160-180 atm using purified stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture containing no argon more than 0.03 vol.% obtained by combining the absorption of methane and argon with the condensation of excess nitrogen from a nitrogen-hydrogen mixture. 14. Устройство для очистки синтез-газа от метана и аргона и удаления избыточного азота для получения стехиометрической азотоводородной смеси, содержащее систему охлаждения, средства для перекачки и систему очистки синтез-газа, отличающееся тем, что в системе очистки процессы конденсаций избыточного азота, удаления избыточного азота и абсорбции метана и аргона из синтез газа совмещены в одном криогенном аппарате: абсорбере-конденсаторе, выполненном в виде колонны, в корпусе которой вертикально размещены теплообменные трубки, расположенные в один или в несколько ярусов, в нижней боковой части колонны под трубками нижнего яруса размещено средство для введения в трубки под давлением потока синтез-газа, содержащего избыточный азот, метан и аргон, для конденсации избыточного азота, совмещенной с абсорбцией метана и аргона, при этом вверху колонны размещено средство для вывода чистой стехиометрической азотоводородной смеси, а внизу колонны расположена емкость для сбора конденсата в виде кубовой жидкости, средство для вывода кубовой жидкости с возможностью подачи ее через дроссель в межтрубное пространство с испарением для охлаждения теплообменных трубок абсорбера-конденсатора, в верхней боковой части колонна снабжена устройством для вывода газовой фазы избыточного азота на утилизацию холода в теплообменниках системы охлаждения.14. A device for purifying synthesis gas from methane and argon and removing excess nitrogen to produce a stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture, comprising a cooling system, pumping means and a synthesis gas purification system, characterized in that in the cleaning system the processes of condensation of excess nitrogen, removal of excess nitrogen and methane and argon absorption from the synthesis gas are combined in one cryogenic apparatus: an absorber-condenser made in the form of a column, in the casing of which heat-exchange tubes are vertically placed placed in one or several tiers, in the lower side of the column under the tubes of the lower tier there is a means for introducing into the tubes under pressure a stream of synthesis gas containing excess nitrogen, methane and argon, to condense the excess nitrogen combined with the absorption of methane and argon, at the same time, at the top of the column there is a means for outputting a clean stoichiometric nitrogen-hydrogen mixture, and at the bottom of the column there is a container for collecting condensate in the form of bottoms liquid, a means for withdrawing bottoms with the possibility of supplying it through dr it settles into the annulus with evaporation for cooling the heat exchanger tubes of the absorber-condenser, in the upper side of the column is equipped with a device for withdrawing the gas phase of excess nitrogen for utilization of cold in the heat exchangers of the cooling system. 15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что емкость для сбора кубовой жидкости снабжена встроенным теплообменником для подогрева кубовой жидкости.15. The device according to 14, characterized in that the tank for collecting bottoms liquid is equipped with a built-in heat exchanger for heating bottoms liquid. 16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что трубки абсорбера-конденсатора выполнены с поперечным оребрением на внутренней поверхности.16. The device according to 14, characterized in that the tubes of the absorber-capacitor are made with transverse ribbing on the inner surface. 17. Установка для получения аммиака, содержащая соединенные в технологическую линию блок конверсии метана, блок конверсии оксида углерода, блок очистки синтез-газа от диоксида углерода, блок метанирования оксидов углерода, устройство для очистки синтез-газа от аргона и метана и удаления избыточного азота, блок компрессии стехиометрического синтез газа и блок синтеза аммиака, отличающаяся тем, что устройство для очистки синтез-газа от аргона и метана и удаления избыточного азота выполнено в виде криогенного блока, содержащего один или несколько теплообменников для охлаждения исходного синтез-газа потоками отходящих газов, турбодетандер и турбодетандерный теплообменник, в котором поток исходного синтез-газа охлаждается до температуры, близкой к точке росы азотоводородной смеси, для направления на вход колонны абсорбера-конденсатора с вертикальными трубками, в которых совмещен процесс конденсации избыточного азота и процессы абсорбции метана и аргона из синтез-газа.17. A plant for producing ammonia, comprising a methane conversion unit, a carbon monoxide conversion unit, a carbon dioxide purification unit for synthesis gas, a carbon oxide methanation unit, a device for purifying synthesis gas from argon and methane and removing excess nitrogen, a stoichiometric gas synthesis compression unit and an ammonia synthesis unit, characterized in that the device for purifying synthesis gas from argon and methane and removing excess nitrogen is made in the form of a cryogenic unit containing one or several how many heat exchangers for cooling the source synthesis gas with exhaust gas streams, a turbo-expander and a turbo-expander heat exchanger in which the stream of the original synthesis gas is cooled to a temperature close to the dew point of the nitrogen-hydrogen mixture, for directing the absorber-condenser column with vertical tubes to the inlet the process of condensation of excess nitrogen and the processes of absorption of methane and argon from synthesis gas. 18. Установка для получения аммиака по п.17, отличающаяся тем, что для одновременного получения продукционного аргона, сжиженного метана и чистого азота криогенный блок дополнительно содержит ректификационную колонну, на вход которой, расположенный в средней части, подается кубовая жидкость из абсорбера-конденсатора в виде фракции избыточного азота, обогащенного аргоном и метаном, для ее разделения, при этом в качестве кубовой жидкости из ректификационной колонны выводится сжиженный метан, через верх колонны выводится чистый азот с возможностью возвращения его в технологическую линию получения аммиака, а в верхней боковой части колонны размещается устройство для вывода очищенного аргона.18. The installation for producing ammonia according to claim 17, characterized in that for the simultaneous production of argon, liquefied methane and pure nitrogen, the cryogenic unit further comprises a distillation column, the bottom of which, in the middle part, is supplied with bottoms liquid from the absorber-condenser as a fraction of excess nitrogen enriched in argon and methane to separate it, while liquefied methane is removed from the distillation column as bottoms, pure nitrogen is removed through the top of the column with the possibility of returning it to the ammonia production line, and in the upper side of the column there is a device for removing purified argon. 19. Установка для получения аммиака по п.18, отличающаяся тем, что для получения особо чистого аргона криогенный блок дополнительно содержит устройство для тонкой очистки аргона, соединенное с устройством для вывода аргона из ректификационной колонны. 19. Installation for producing ammonia according to claim 18, characterized in that for obtaining particularly pure argon, the cryogenic unit further comprises a device for fine purification of argon connected to a device for removing argon from the distillation column.
RU2010130346/05A 2010-07-21 2010-07-21 Method of producing stoichiometric hydronitric mixture, method of producing ammonia using said mixture and apparatus for realising said methods RU2438975C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010130346/05A RU2438975C1 (en) 2010-07-21 2010-07-21 Method of producing stoichiometric hydronitric mixture, method of producing ammonia using said mixture and apparatus for realising said methods
PCT/RU2011/000144 WO2012011838A1 (en) 2010-07-21 2011-03-09 Process and devices for producing a nitrogen-hydrogen mix and ammonia
UAA201301684A UA106545C2 (en) 2010-07-21 2011-03-09 Method and apparatus for preparation nitrogen-hydrogen mix and ammonia

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010130346/05A RU2438975C1 (en) 2010-07-21 2010-07-21 Method of producing stoichiometric hydronitric mixture, method of producing ammonia using said mixture and apparatus for realising said methods

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2438975C1 true RU2438975C1 (en) 2012-01-10

Family

ID=45497063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010130346/05A RU2438975C1 (en) 2010-07-21 2010-07-21 Method of producing stoichiometric hydronitric mixture, method of producing ammonia using said mixture and apparatus for realising said methods

Country Status (3)

Country Link
RU (1) RU2438975C1 (en)
UA (1) UA106545C2 (en)
WO (1) WO2012011838A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2604632C2 (en) * 2014-02-17 2016-12-10 Блэк Энд Витч Корпорейшн Extraction of liquefied natural gas from synthetic gas using mixed refrigerant
CN110862099A (en) * 2019-11-22 2020-03-06 苏容婵 Foreign gas removing device for liquid ammonia
EP4328176A1 (en) * 2022-08-24 2024-02-28 Linde GmbH Process and apparatus for producing ammonia synthesis gas with low release of carbon dioxide
RU2814615C1 (en) * 2023-06-02 2024-03-01 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Method for obtaining ammonia

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB901580A (en) * 1960-07-04 1962-07-18 Texaco Development Corp Process for the recovery of argon in the production of ammonia synthesis gas
DE10226209B4 (en) * 2002-06-13 2008-04-03 Lurgi Ag Plant and process for the production and decomposition of synthesis gases from natural gas
US7090816B2 (en) * 2003-07-17 2006-08-15 Kellogg Brown & Root Llc Low-delta P purifier for nitrogen, methane, and argon removal from syngas

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Производство аммиака. /Под ред. В.П. Семенова. - М.: Химия, 1985, с.24-25, 142-143, 147, 151. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2604632C2 (en) * 2014-02-17 2016-12-10 Блэк Энд Витч Корпорейшн Extraction of liquefied natural gas from synthetic gas using mixed refrigerant
CN110862099A (en) * 2019-11-22 2020-03-06 苏容婵 Foreign gas removing device for liquid ammonia
EP4328176A1 (en) * 2022-08-24 2024-02-28 Linde GmbH Process and apparatus for producing ammonia synthesis gas with low release of carbon dioxide
WO2024041752A1 (en) * 2022-08-24 2024-02-29 Linde Gmbh Method and device for generating ammonia synthesis gas with low release of carbon dioxide
RU2814615C1 (en) * 2023-06-02 2024-03-01 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Method for obtaining ammonia

Also Published As

Publication number Publication date
UA106545C2 (en) 2014-09-10
WO2012011838A1 (en) 2012-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2503613C2 (en) Method of producing synthesis gas
KR101518726B1 (en) Removal of carbon dioxide from a feed gas
RU2397412C2 (en) Method and device for extracting products from synthetic gas
US10040691B2 (en) Hydrogen and nitrogen recovery from ammonia purge gas
CN106642989B (en) Cryogenic separation system for separating mixed gas
RU2414659C2 (en) Method and apparatus for extracting products from synthetic gas
JP2010138051A5 (en)
CN109790019B (en) Process and apparatus for producing carbon monoxide
CN102985161A (en) A gas pressurized separation column and process to generate a high pressure product gas
CN102946972A (en) Method and apparatus for the purification of carbon dioxide using liquide carbon dioxide
JPS6114083B2 (en)
CN101528648A (en) Light ends recovery process for a GTL plant
JP2010526271A (en) Method and apparatus for separating a mixture of hydrogen, methane and carbon monoxide by cryogenic distillation
RU2438975C1 (en) Method of producing stoichiometric hydronitric mixture, method of producing ammonia using said mixture and apparatus for realising said methods
CN110345709B (en) Cryogenic separation device integrating functions of de-ethylene, dehydrogenation, de-methane and denitrification
CN100434848C (en) Process and installation for supplying gaseous carbon monoxide and/or a gaseous mixture containing at least 10% carbon monoxide
JP4708017B2 (en) Plant unit and method for fractionating and purifying synthesis gas
RU2709866C2 (en) Method of producing synthesis gas by hydrocarbon reforming involving extraction of carbon dioxide at high pressure
RU2728146C2 (en) Method and apparatus for combined production of a mixture of hydrogen and nitrogen, as well as carbon monoxide using cryogenic distillation and cryogenic washing
CN206514615U (en) Cryogenic separation system for separating gaseous mixture
CN208859994U (en) A kind of cryogenic separation system purifying CO, CH4
CN210346071U (en) Cryogenic separation device integrating deethylenization, dehydrogenation, demethanization and denitrification
RU2482903C1 (en) Method of producing krypton-xenon mix and device to this end
CN111498847A (en) Device and process for purifying carbon monoxide crude product
CN109269223B (en) Purification of CO and CH 4 Cryogenic separation system and method