UA126346C2 - Спосіб отримання газу для синтезу аміаку - Google Patents

Спосіб отримання газу для синтезу аміаку Download PDF

Info

Publication number
UA126346C2
UA126346C2 UAA202001261A UAA202001261A UA126346C2 UA 126346 C2 UA126346 C2 UA 126346C2 UA A202001261 A UAA202001261 A UA A202001261A UA A202001261 A UAA202001261 A UA A202001261A UA 126346 C2 UA126346 C2 UA 126346C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
gas
stage
stream
hydrogen
nitrogen
Prior art date
Application number
UAA202001261A
Other languages
English (en)
Inventor
Пет А. Хан
Єнсен Аннетт Є. Кролл
Енсен Аннетт Е. Кролл
Original Assignee
Хальдор Топсьое А/С
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=62873362&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=UA126346(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Хальдор Топсьое А/С filed Critical Хальдор Топсьое А/С
Publication of UA126346C2 publication Critical patent/UA126346C2/uk

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0229—Purification or separation processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382—Multi-step processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/48—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents followed by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • 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
    • F25J3/04—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 for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04527—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general
    • F25J3/04539—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general for the H2/CO synthesis by partial oxidation or oxygen consuming reforming processes of fuels
    • 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
    • F25J3/04—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 for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04563—Integration with a nitrogen consuming unit, e.g. for purging, inerting, cooling or heating
    • F25J3/04587—Integration with a nitrogen consuming unit, e.g. for purging, inerting, cooling or heating for the NH3 synthesis, e.g. for adjusting the H2/N2 ratio
    • 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
    • F25J3/04—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 for air
    • F25J3/04636—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 for air using a hybrid air separation unit, e.g. combined process by cryogenic separation and non-cryogenic separation techniques
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/046—Purification by cryogenic separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/068—Ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • 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
    • F25J2205/86—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using electrical phenomena, e.g. Corona discharge, electrolysis or magnetic field
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/50—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being oxygen
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • 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
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Винахід стосується способу отримання газу для синтезу аміаку за допомогою комбінування ATR або процесу вторинного риформінгу з використанням кисню з блока розділення повітря та електролізу води для отримання газу для синтезу аміаку.

Description

Представлений винахід спрямований на отримання газу для синтезу аміаку. Більш конкретно, винахід поєднує розділення повітря, електроліз води та часткове окислення газоподібної вуглеводневої сировини в отриманні водню та азоту, які містяться в синтез-газі для отримання аміаку.
Газ для синтезу аміаку, зазвичай, отримують шляхом піддавання вуглеводневої сировини природного газу або вищих вуглеводнів реакціям ендотермічного риформінгу з водяною парою у полум'яному трубчастому паровому риформеру шляхом контактування з каталізатором парового риформінгу. Потім первинний конвертований газ подають у вторинний адіабатичний риформер, в якому частина водню та залишкові кількості вуглеводнів у газі частково окислюються повітрям або повітрям, збагаченим киснем, у присутності каталізатора вторинного риформінгу. З вторинного риформера неочищений синтез-газ, який містить водень, азот, монооксид вуглецю та діоксид вуглецю, які утворюються під час взаємодії вихідної сировини у вищевказаних реакціях риформінга з водяною парою, та азот вводять у газ шляхом додавання повітря на стадії вторинного риформінгу.
Недоліком процесу первинного та вторинного риформінга є порівняно високий об'єм вуглеводневої сировини та витрата палива для використання при нагріванні ендотермічного первинного парового риформінга та, як наслідок, значні викиди СО». Продукт СО», який уловлюється в процесі, може бути використаний для наступних процесів, таких як виробництво сечовини або для підвищення нафтовіддачі пласту.
Первинний та вторинний реформинг з водяною парою у великомасштабній установці для синтезу аміаку може бути замінено автотермічним риформінгом (АТЕ).
Однак первинний та вторинний паровий риформінг все ще часто застосовується у промисловості, особливо у існуючих установках риформінгу.
АТЕ включає часткове окислення з використанням кисню в реакції з природним газом до
СО, СО», Н», НО і вуглеводнів, та наступний паровий риформінг вуглеводню з утворенням неочищеного синтез-газу. Завдяки технології АТА, питоме споживання вуглеводнів можна дещо зменшити, а також зменшити викиди СО».
У процесі АТА блок розділення повітря (АБ) постачає кисень для АТР і азот для синтезу аміаку.
Зо Менше половини азоту, який переробляється в АБИ, буде використовуватися для синтезу аміаку, оскільки АТЕ вимагає відносно більше кисню, ніж азоту, ніж співвідношення між киснем та азотом в атмосферному повітрі. Надлишок азоту можна розглядати як втрату енергії від АБО.
Останнім часом комбінування електролізу води для отримання водню та розділення повітря для виробництва азоту було передбачене для отримання газу для синтезу аміаку, принаймні, в патентній літературі. Отримані таким чином водень та азот об'єднують у стехіометричних співвідношеннях, щоб утворити синтез-газ для виробництва аміаку. Однак, проблема комбінування електролізу та розділення повітря полягає в тому, що кисень утворюється як побічний продукт як при електролізі, так і при розділенні повітря, який не використовується в синтезі аміаку, і може розглядатися як втрата енергії.
Даний винахід грунтується на комбінуванні процесу АТА або процесу вторинного риформінгу з використанням кисню з блоку розділення повітря та електролізу води для отримання газу для синтезу аміаку.
Таким чином, представлений винахід являє собою спосіб отримання газу для синтезу аміаку, який включає стадії: (а) забезпечення газоподібною вуглеводневою сировиною; (5) розділення атмосферного повітря на окремий потік, який містить газоподібний кисень, та на окремий потік, який містить газоподібний азот; (с) отримання окремого потоку, який містить газоподібний водень, і окремого потоку, який містить газоподібний кисень, шляхом електролізу води; (4) автотермічний риформінг або вторинний риформінг, щонайменше, частини вихідної газоподібної вуглеводневої сировини з потоком, який містить газоподібний кисень, отриманий розділенням атмосферного повітря на стадії (Б), та потоком, який містить газоподібний кисень, отриманий електролізом води на стадії (с), до технологічного газу, який включає газоподібний водень, монооксид вуглецю та діоксид вуглецю; (є) обробку технологічного газу, який відводиться на стадії автотермічного риформінгу або вторинного риформінгу (а), в одній або декількох реакціях конверсії водяного газу; (І) видалення діоксиду вуглецю з технологічного газу, обробленого в результаті конверсії водяного газу; (9) очищення технологічного газу зі стадії (І) для отримання потоку очищеного водню; та
(п) введення потоку, який містить газоподібний азот, отриманий шляхом розділення атмосферного повітря на стадії (Б), в потік очищеного водню в кількості, яка забезпечує молярне співвідношення водню до азоту 2,7-3,3 у змішаному потоці газоподібного водню та азоту для отримання газу для синтезу аміаку.
Очищення технологічного газу, отриманого на стадії автотермічного риформінгу, може здійснюватися шляхом піддавання газу реакції конверсії водяного газу СО до СО» для отримання більшої кількості водню та видалення СО» за допомогою рідкого розчинника, який є збагачений карбонатом калію або аміном і, тим самим, селективно поглинає діоксид вуглецю у рідкому розчиннику, як є відомим в даній галузі з рівня техніки.
У порівнянні зі способами з попереднього рівня техніки, які використовують електроліз води для отримання водню та розділення повітря для отримання азоту, кисневмісний продукт електролізу води та розділення повітря переважно використовується для часткового окислення в автотермічному риформінгу (АТА) або вторинному риформінгу, що призводить до зменшення розміру АБО, який є затратним та енергоємним блоком та процесом. Для мінімізації втрат енергії АБО розмір АБО може бути зменшений до рівня, при якому утворюється достатня кількість азоту, яка необхідна для синтезу аміаку. Коли стехіометричне співвідношення водню та азоту для синтезу аміаку досягається в АТА або вторинному риформінгу та при електролізі води, розмір АБ буде мінімальним і, таким чином, не буде виходити будь-який зайвий азот.
Однак, залежно від наявності енергії для електролізу води та ефективності електролізу води, конструкцію АБО може бути змінено, щоб забезпечити надлишок кисню для заміни частини вуглеводневої сировини воднем, який є вироблений при електролізі води.
Ще однією перевагою представленого винаходу є те, що енергія для роботи електролітичного блоку та АБО може бути відновлюваною енергією, яка виробляється вітряками, сонячними елементами, гідравлічною енергією або іншими відновлюваними джерелами енергії.
Таким чином, у переважному варіанті здійснення винаходу електроліз води та розділення повітря приводяться в дію відновлюваною енергією.
Спосіб розділення повітря, який використовується у способі відповідно до представленого винаходу, переважно являє собою фракційну дистиляцію в кріогенній установці розділення
Зо повітря для отримання азоту та кисню. Альтернативно, можуть бути використані інші способи, такі як мембранне розділення, адсорбція зі зміною тиску (РБА) та вакуумна адсорбція з коротким циклом (УРБА).
Перевага використання кріогенного розділення повітря полягає в тому, що частина виділеного азоту знаходиться в рідкому стані. Рідкий азот переважно застосовують на стадії (9) в установці для промивання азоту для видалення побічних продуктів: метану, аргону та монооксиду вуглецю на стадії риформінгу.
Після промивання рідкого азоту газ для синтезу аміаку не буде, по суті, містити інертні речовини та буде більш ефективним в синтезі аміаку, оскільки при цьому можна уникнути продувного газу.
Однією з головних переваг способу, відповідно до представленого винаходу, є значно підвищена ефективність електролізної установки, майже на 50 95, порівняно з ефективністю в процесах, описаних в попередньому рівні техніки, які використовують виключно електроліз та розділення повітря, без АТЕА або вторинного риформінгу.
Заявлена ефективність комерціалізованих технологій електролізу води становить від 40 95 до 60 90. Ефективність електролізу води визначається як нижнє значення нагрівання (І НУ) водню, який виробляється, розділене на споживану електроенергію. Кисню, який виробляється, не надається енергетична цінність, оскільки він не має термодинамічного значення нагрівання.
Синергія в комбінуванні електролізу води та АТЕ або технології вторинного перетворення для виробництва газу для синтезу аміаку призводить до загальної економії вуглеводневої сировини та палива для процесу часткового окислення та зниження енергоспоживання в АБО завдяки його зменшеному розміру.
У наведеній нижче таблиці 1 надані основні цифри для установки із синтезу аміаку з потужністю 2200 млн. тонн за добу, для порівняння технологій синтез-газів для АТА з АБО та технологій синтез-газів для АТА з АБИ у поєднанні з електролізом води.
Таблиця 1
Технологія для синтез- й п Сліди СО», природного газу, | потужність АБИ, електролізної газу 8 Нм3/год.
Нм3/год. МВт установки, МВт
АТАЗАБО | 65506 | 303 | (0 | 79700 води
За допомогою способу, відповідно до представленого винаходу, при використанні потужності 195,3 МВт для електролізу води з ефективністю 50 96 економія природного газу становить 129 МВт (І НМУ-39771 КДж/Нм3) і 12,9 МВт потужності для АБИ. Тоді загальна ефективність електролізу води зросла з 50 95 до 72,6 95. Це збільшення майже на 50 95.
Оскільки споживання природного газу скоротилося на 22 95, то викиди СО», відповідно, зменшились.
При використанні для реконструкції або для збільшення потужностей установок АТА або установок для синтезу аміаку на основі первинного та вторинного риформінгу, спосіб, відповідно до представленого винаходу, забезпечує додаткові переваги, які полягають у зменшенні питомого споживання вуглеводневої вихідної сировини і, як наслідок, зменшення виробництва СО». Як відомо в даній галузі з рівня техніки, СОг необхідно видалити з газу для синтезу аміаку в наступному процесі шляхом промивання кислих газів амінами або розчином карбонату калію. Цей процес є затратним, а зменшення кількості СОг в неочищеному газі для синтезу аміаку зменшує загальну вартість технологічного процесу.

Claims (6)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб отримання газу для синтезу аміаку, який включає стадії: (а) забезпечення газоподібною вуглеводневою сировиною; (в) розділення атмосферного повітря на окремий потік, який містить кисень, та на окремий потік, який містить азот; (с) отримання окремого потоку, який містить водень, і окремого потоку, який містить кисень, шляхом електролізу води; (4) автотермічний або вторинний риформінг щонайменше частини вихідного газоподібного вуглеводню з потоком, який містить кисень, отриманий розділенням атмосферного повітря на стадії (Б), та потоком, який містить кисень, отриманий електролізом води на стадії (с), до технологічного газу, який містить водень, монооксид вуглецю та діоксид вуглецю; Зо (є) обробку технологічного газу, який відводиться на стадії автотермічного риформінгу або вторинного риформінгу (а), в одній або декількох реакціях конверсії водяного газу; (Ї) видалення діоксиду вуглецю з оброблюваного технологічного газу, обробленого в результаті конверсії водяного газу; (9) очищення технологічного газу зі стадії (І) для отримання очищеного потоку водню; та (п) введення потоку, який містить азот, отриманого розділенням атмосферного повітря на стадії (р), в потік очищеного водню в кількості, щоб забезпечити молярне співвідношення водню і азоту 2,7-3,3 у змішаному потоці газоподібного водню та азоту для отримання газу для синтезу аміаку.
2. Спосіб за пунктом 1, який відрізняється тим, що розділення атмосферного повітря на стадії (р) та електроліз води забезпечуються відновлюваною енергією.
3. Спосіб за пунктами 1 або 2, в якому потік очищеного водню на стадії (ду) отримують шляхом промивання рідкого азоту.
4. Спосіб за будь-яким одним з пунктів 1-3, в якому розділення атмосферного повітря на стадії (р) здійснюється з використанням кріогенного розділення.
5. Спосіб за будь-яким одним з пунктів 1-4, в якому щонайменше частину потоку, який містить водень зі стадії (с), додають до потоку очищеного водню на стадії (М).
6. Застосування способу за будь-яким одним із пунктів 1-5 для модернізації та/або збільшення виробничої потужності існуючої установки з виробництва газу для синтезу аміаку на основі автотермічного (АТЕ) або вторинного риформінгу.
UAA202001261A 2017-07-25 2018-07-11 Спосіб отримання газу для синтезу аміаку UA126346C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201700425 2017-07-25
PCT/EP2018/068802 WO2019020376A1 (en) 2017-07-25 2018-07-11 METHOD FOR THE PREPARATION OF AN AMMONIA SYNTHESIS GAS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA126346C2 true UA126346C2 (uk) 2022-09-21

Family

ID=62873362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA202001261A UA126346C2 (uk) 2017-07-25 2018-07-11 Спосіб отримання газу для синтезу аміаку

Country Status (15)

Country Link
US (1) US11370658B2 (uk)
EP (1) EP3658489B1 (uk)
KR (1) KR102446845B1 (uk)
CN (1) CN110869314A (uk)
AR (7) AR112344A1 (uk)
AU (1) AU2018308586B2 (uk)
BR (1) BR112020001487A2 (uk)
CA (1) CA3069240C (uk)
CL (1) CL2020000151A1 (uk)
EA (1) EA039782B1 (uk)
IL (1) IL271937B2 (uk)
PE (1) PE20200525A1 (uk)
UA (1) UA126346C2 (uk)
WO (1) WO2019020376A1 (uk)
ZA (1) ZA201908075B (uk)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019214812A1 (de) 2019-09-27 2020-06-18 Thyssenkrupp Ag Verfahren und Anlage zur Erzeugung von Synthesegas
AU2022211554A1 (en) 2021-01-21 2023-06-29 Casale Sa Method for preparing a synthesis gas
CN113401920B (zh) * 2021-06-25 2022-04-22 国能经济技术研究院有限责任公司 基于碘硫半开式循环制氢的co2零排放合成氨***、方法及应用
WO2023046860A1 (de) * 2021-09-22 2023-03-30 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren zur ammoniaksynthese und anlage zur herstellung von ammoniak
BE1029787B1 (de) * 2021-09-22 2023-04-24 Thyssenkrupp Ind Solutions Ag Verfahren zur Ammoniaksynthese und Anlage zur Herstellung von Ammoniak
US20230183083A1 (en) * 2021-12-14 2023-06-15 Saudi Arabian Oil Company Ammonia production from carbon- and water-derived hydrogen
US20230264956A1 (en) * 2022-02-18 2023-08-24 Gti Energy Integrated partial oxidation and electrolysis process
WO2023176921A1 (ja) * 2022-03-16 2023-09-21 東洋エンジニアリング株式会社 尿素製造方法及び尿素製造装置
GB2619949A (en) * 2022-06-22 2023-12-27 Equinor Energy As Process

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4197281A (en) * 1975-12-17 1980-04-08 Texaco Development Corporation Production of ammonia synthesis gas from solid carbonaceous fuels
US5736116A (en) 1995-10-25 1998-04-07 The M. W. Kellogg Company Ammonia production with enriched air reforming and nitrogen injection into the synthesis loop
KR100514178B1 (ko) * 2004-01-17 2005-09-13 한국과학기술연구원 고온 메탄 개질형 하이브리드 수전해 시스템
EP1657409A1 (en) * 2004-11-15 2006-05-17 Elsam A/S A method of and an apparatus for producing electrical power
US20070122339A1 (en) 2005-11-28 2007-05-31 General Electric Company Methods and apparatus for hydrogen production
EP2166064A1 (en) 2008-09-19 2010-03-24 Siemens Aktiengesellschaft A chemical product providing system and method for providing a chemical product
CN101880046A (zh) * 2009-05-05 2010-11-10 中村德彦 复合设备
US9321639B2 (en) * 2009-08-20 2016-04-26 Saudi Basic Industries Corporation Process for methanol and ammonia co-production
FR2971789B1 (fr) 2011-02-22 2013-02-22 Areva Methode de production de methanol ou d'hydrocarbures a partir d'une matiere carbonee, avec une etape de reformage dont les conditions de fontionnement sont ajustees selectivement
EP2589574B1 (en) 2011-11-02 2015-10-21 Casale Sa Method for load regulation of an ammonia plant
EP2631213A1 (en) * 2012-02-24 2013-08-28 Ammonia Casale S.A. Process for producing ammonia synthesis gas and a related front-end of an ammonia plant
EP2818447A1 (en) 2013-06-26 2014-12-31 Ammonia Casale S.A. A process for purification of a synthesis gas containing hydrogen and impurities
US20150129806A1 (en) 2013-11-08 2015-05-14 Ammonia Casale Sa Process for Producing Ammonia Synthesis Gas and a Method for Revamping a Front-End of an Ammonia Plant
US9957161B2 (en) 2015-12-04 2018-05-01 Grannus, Llc Polygeneration production of hydrogen for use in various industrial processes
AU2017100018A4 (en) 2017-01-07 2017-03-02 Cooper, James MR Using renewable ammonia as a strategic energy reserve for Australia's defence

Also Published As

Publication number Publication date
IL271937A (en) 2020-02-27
AU2018308586A1 (en) 2020-01-23
AR112572A1 (es) 2019-11-13
EP3658489B1 (en) 2022-01-19
AR112462A1 (es) 2019-10-30
CA3069240C (en) 2024-03-05
US11370658B2 (en) 2022-06-28
KR20200032671A (ko) 2020-03-26
AR112573A1 (es) 2019-11-13
PE20200525A1 (es) 2020-03-09
CN110869314A (zh) 2020-03-06
ZA201908075B (en) 2023-04-26
AR112344A1 (es) 2019-10-16
US20210198104A1 (en) 2021-07-01
AR112623A1 (es) 2019-11-20
WO2019020376A1 (en) 2019-01-31
BR112020001487A2 (pt) 2020-09-08
IL271937B2 (en) 2023-08-01
EP3658489A1 (en) 2020-06-03
EA202090324A1 (ru) 2020-05-15
AR112624A1 (es) 2019-11-20
IL271937B1 (en) 2023-04-01
CA3069240A1 (en) 2019-01-31
EA039782B1 (ru) 2022-03-14
KR102446845B1 (ko) 2022-09-23
AU2018308586B2 (en) 2024-05-23
AR112571A1 (es) 2019-11-13
CL2020000151A1 (es) 2020-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA126346C2 (uk) Спосіб отримання газу для синтезу аміаку
US11840448B2 (en) Method for the preparation of ammonia synthesis gas
AU2018308863B2 (en) Process for the co-production of methanol and ammonia
JP2020531388A (ja) 自己熱アンモニア分解方法
RU2014138380A (ru) Способ получения синтез-газа для синтеза аммиака и соответствующая внешняя секция установки для получения аммиака
EA027871B1 (ru) Способ получения аммиака и мочевины
WO2015075071A1 (en) Process and apparatus for the production of co and co2
UA126924C2 (uk) Спосіб отримання синтез-газу для виробництва аміаку
EA040478B1 (ru) Способ получения синтез-газа для производства аммиака
TW201443220A (zh) 用於生產轉化為產品用的合成氣之方法
EA039172B1 (ru) Способ совместного производства метанола и аммиака
NZ760482B2 (en) Method for improving efficiency of an ammonia synthesis gas plant
EA040550B1 (ru) Способ повышения эффективности установки для получения синтез-газа для производства аммиака