UA127164C2 - Спосіб отримання газу для синтезу аміаку - Google Patents

Спосіб отримання газу для синтезу аміаку Download PDF

Info

Publication number
UA127164C2
UA127164C2 UAA202001255A UAA202001255A UA127164C2 UA 127164 C2 UA127164 C2 UA 127164C2 UA A202001255 A UAA202001255 A UA A202001255A UA A202001255 A UAA202001255 A UA A202001255A UA 127164 C2 UA127164 C2 UA 127164C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
stage
flow
gas
reforming
process gas
Prior art date
Application number
UAA202001255A
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
Application filed by Хальдор Топсьое А/С filed Critical Хальдор Топсьое А/С
Publication of UA127164C2 publication Critical patent/UA127164C2/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
    • 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
    • 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
    • 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
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming 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
    • C01B2203/02—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
    • C01B2203/0435—Catalytic purification
    • C01B2203/0445—Selective methanation
    • 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
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0816—Heating by flames
    • 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
    • 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
    • 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)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Спосіб отримання газу для синтезу аміаку оснований на поєднанні автотермічного риформінгу та електролізу води.

Description

Представлений винахід спрямований на отримання газу для синтезу аміаку. Більш конкретно, винахід поєднує електроліз води та автотермічний риформінг газоподібної вуглеводневої сировини під час отримання водню та азоту, що містить газ для синтезу 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 риформінг з водяною парою у великомасштабній установці для синтезу аміаку може бути замінено автотермічним риформінгом (АТК).
АТК включає часткове окислення з використанням кисню в реакції з природним газом до
СО, СО», Не, НО і вуглеводнів, та наступний паровий риформінг вуглеводню з утворенням неочищеного синтез-газу. Завдяки технології АТК, питоме споживання вуглеводнів можна дещо зменшити, а також зменшити викиди СО».
У процесі АТЕ блок розділення повітря (АБУ) постачає кисень для АТЕ і азот для синтезу аміаку.
Менше половини азоту, який переробляється в АБУ, 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 АБИ.
Зо 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.
Представлений винахід грунтується на поєднанні процесу АТК з використанням кисню з електролізу води під час часткового окиснення вуглеводневої сировини в процесі АТК. Водень з електролізу може бути використаний для регулювання молярного співвідношення водень/азот в синтез-газі аміаку приблизно до стехіометричного співвідношення, необхідного для виробництва аміаку, а також для додаткового отримання синтез-газу.
У порівнянні зі способами попереднього рівня техніки, що використовують електроліз води для отримання водню і розподіл повітря для виробництва азоту, кисневий продукт електролізу води переважно використовується для часткового окиснення в автотермічному риформінгу, так що в способі відповідно до винаходу уникають дорогого і енергоємного АБИ.
Таким чином, представлений винахід являє собою спосіб отримання синтез-газу аміаку, що включає стадії (а) отримання вуглеводневої сировини; (Б) отримання окремого потоку водню та окремого потоку кисню шляхом електролізу води; (с) забезпечення технологічного повітря для використання в автотермічному риформінгу шляхом збагачення атмосферного повітря потоком кисню зі стадії (Б); (а) автотермічний риформінг, щонайменше, частини вуглеводневої сировини із збагаченим киснем технологічним повітрям у потік технологічного газу, що включає водень, азот, окис вуглецю та двоокис вуглецю; (є) обробка потоку технологічного газу, виведеного зі стадії автотермічного риформінгу (9), в одній або більше реакціях зсуву водного газу; () видалення двоокису вуглецю з потоку технологічного газу, обробленого технологічним газом; та (9) очищення потоку технологічного газу зі стадії (); та бо (п) отримання синтез-газу аміаку.
Потік технологічного газу залишає стадію автотермічного риформінгу при високій температурі від 950 до 1100 С. Висока температура технологічного газу може переважно використовуватися в паровому риформінгу частини вуглеводневої сировини в риформінг- теплообміннику. В одному типі такого процесу вихідна сировина для вуглеводнів розділяється на два підпотоки, де один з підпотоків вводитися в етап автотермічний риформінгу, а інший з підпотоків вводитися в риформінг-теплообмінник і піддається риформінгу з водяною парою за допомогою непрямого теплообміну з гарячим технологічним потоком залишає етап автотермічний риформінгу. Реформований паром технологічний газ з риформінгу з теплообміном змішується з потоком технологічного газу з автотермічний риформінгу до того, як потік змішаного технологічного газу обробляється в реакціях конверсії водяного газу.
Таким чином, у варіанті здійснення винаходу спосіб включає додаткову стадію парового риформінгу частини вихідного вуглеводневої сировини в непрямому теплопередаючому взаємозв'язку з технологічним потоком, що залишає стадію автотермічного риформінгу (9), і змішування процесу риформінгу з теплообмінних паром газовий потік з автотермічним реформованим технологічним газовим потоком на стадії вище (є).
В іншому типі такого процесу паровий риформінг з теплообміном виконується послідовно з етапом автотермічний риформінгу. У процесі послідовного парового риформінгу з теплообміном всю вуглеводневу сировину проходить через риформінг-теплообмінник, де він нагрівається і частково перетворюється. Частково конвертовану сировину потім подають в автотермічний риформер, де відбувається остаточна конверсія. Гарячий технологічний потік з автотермічного риформера проходить через теплообмінний риформер в непрямому теплообмінному взаємодії з вуглеводневим сировиною і забезпечує необхідне тепло для реакції ендотермічного риформінгу з водяною парою.
Таким чином, в іншому варіанті здійснення винаходу спосіб включає додаткову стадію парового теплообміну, що реформує вуглеводневу сировину, в непрямий теплопередаючий зв'язок з технологічним потоком, що залишає етап (4) автотермічний риформінгу і пропускає теплообмінний пар реформованого вуглеводневої вихідної сировини, до кроку (4).
Азот в синтез-газі аміаку відбувається з атмосферного повітря, що вводиться в процес АТЕК.
Оскільки АТЕ вимагає щодо більше кисню, ніж азоту, ніж молярне співвідношення між киснем і
Зо азотом в атмосферному повітрі, атмосферне повітря, що використовується в способі за цим винаходом, збагачується киснем в результаті електролізу води, щоб забезпечити технологічний повітря з вмістом кисню між 22 і 45 мол. 95, Переважно 37 мовляв. 95, Де з АТК можна отримати низький прослизання метану.
Молярне відношення водню до азоту в синтез-газі аміаку має становити 2,7-3,3. Необхідну молярне відношення зазвичай отримують шляхом регулювання кількості технологічного повітря, що вводиться в процес автотермічний риформінгу.
Іншим способом або додатковим способом регулювання молярного відношення водню до азоту в синтез-газі аміаку є введення потоку водню, отриманого при електролізі води, в очищений технологічний газ.
Потім потік водню буде вводитися в очищений технологічний газ, переважно поблизу всмоктування компресора синтез-газу для контуру аміаку.
Таким чином, у варіанті здійснення винаходу, щонайменше, частина потоку водню, отриманого на стадії (б), додають до потоку технологічного газу після стадії (д) в кількості, що забезпечує молярне відношення водню до азоту 2.7-3.3 в синтез-газі аміаку.
При використанні потоку водню з електролізу води для регулювання синтез-газу аміаку електроліз води переважно проводять при підвищеному тиску, відповідному тиску технологічного газу, що заощаджує енергію стиснення.
Очищення технологічного газу, отриманого на етапі автотермічний риформінгу і, необов'язково, на етапі парового риформінгу з теплообміном, переважно проводять, піддаючи технологічний газ однієї або декількох реакцій перетворення водяного газу з СО в для отримання більшої кількості водню і видалення СО за допомогою хімічного впливу, і / або фізичне поглинання Со», як відомо в даній області.
Коли АБО не включений в підготовку синтез-газу аміаку, рідкий азот не доступний для видалення домішок з технологічного газу шляхом промивання рідким азотом, і використання рідкого азоту на стадії очищення менш здійсненне.
Промивання азотом на стадії очищення переважно можна замінити метануванням в способі відповідно до винаходу для видалення слідів оксидів вуглецю в технологічному газі.
Стадія очищення також може бути заснована на кріогенних методах, таких як так званий процес "холодного боксу", який також можна використовувати для коригування молярного 60 відношення М2 / Н2 шляхом видалення надлишку М2.
Спосіб відповідно до винаходу в значній мірі заснований на електролізі води, оскільки в цьому способі використовуються обидва продукти електролізу.
Перевага винаходу полягає в тому, що енергія для роботи електролізу води може бути відновлюваною енергією, що генерується вітряками, сонячними елементами, гідравлічної енергією або іншими поновлюваними джерелами енергії.
Таким чином, в кращому варіанті здійснення винаходу електроліз води наводиться в дію відновлюваною енергією.
Спосіб винаходу також може бути вигідно використаний для реконструкції та / або збільшення виробничої потужності існуючої установки синтезу аміаку на основі АТЕ.
Одним з основних переваг способу згідно з винаходом є значно підвищена ефективність електролізера майже на 3095 в порівнянні з ефективністю в процесах попереднього рівня техніки, що використовують виключно електроліз і поділ повітря, без АТЕ або вторинного риформінгу.
Заявлена ефективність комерціалізованих технологій електролізу води становить від 40 95 до 60 до. Ефективність електролізу води визначається як нижня теплотворна здатність (НМ) виробленого водню, поділена на споживану електроенергію. Чи не виділяється енергія для виробленого кисню, так як у нього немає термодинамічної теплотворної здатності.
Синергія в поєднанні електролізу води в поєднанні з АТК або технологією вторинного риформінгу для виробництва синтез-газу аміаку призводить до загальної економії вуглеводневої сировини і палива для процесу часткового окислення і потреби в енергії для
АБИ, оскільки АБИ відсутня у винахідницькому процесі.
У наведеній нижче таблиці 1 наведені ключові показники для аміачної установки потужністю 2200 млн. Тонн на добу для порівняння технологій синтез-газу для АТК з АБИ і АТЕ в поєднанні з електролізом води без АБИ.
Таблиця 1
Споживання Споживана . ; . . : Потужність для | Об'єм викидів
Технологія для синтез-газу Іприродного газу, | потужність АБИ, електролізу МВт СО», Нмз/го
Нм3/год МВт р У, 2 д (Загальноприйнята | 74528 | (0 ЮюБЕК| 0 | 91075
АТАЗАБО | 656506 | 303 | 0 | 79700 (АТКтаелектролізводи | 53,819. | 0 -.ЮЙММИ|7.Дрюр2гоби | о65953 щЖ «(
У порівнянні зі способом, що використовують АТЕ та АБИ, спосіб відповідно до винаходу при використанні потужності 205,7 МВт для електролізу води з ефективністю 60 95 економія природного газу складає 129 МВт (НМ - 39771 кДж / Нм3) і 30,3 МВт, потужність для АБИ.
Зо Загальна ефективність електролізу води збільшилася з 60 95 до 77,4 95. Це майже збільшення на 30 95. Крім того, капітальні витрати на АБИ були збережені. Оскільки споживання природного газу знижується на 22 95, а викиди СОг відповідно знижуються.
Конкретний варіант здійснення винаходу розкритий більш детально з посиланням на креслення, на яких фігура 1 являє собою спрощену блок-схему способу за представленим винаходом для отримання газу для синтезу аміаку з використанням електролізу води в поєднанні з АТЕ та паралельним риформінгу з теплообмінних паром.
У спрощеній блок-схемі, продемонстрованій на фігурі 1, спосіб виконується шляхом автотермічного риформінгу потоку вуглеводневої сировини 2, наприклад, природний газ (МО), змішаний з потоком пари 4 в автотермічному риформері (АТК) б та теплообмінному риформінгу (НТЕК) 8. НТЕК 8 працює паралельно з АТЕ 6, а частина потоку 2 обходить АТК 6 в потоці Зр і введений в НТЕК 8.
АТЕ 6 працює з збагаченим киснем повітрям. Кисень для збагачення повітря отримують електролізом води в водному електролізері (УУЕ) 10, а потік кисню 7, що утворюється в УМЕ 10, змішують з повітрям 5 в кількості, щоб отримати технологічний повітря 9 з вмістом кисню 37 мовляв. 95. У АТЕК 6 частина природного газу 4 вводиться в потік За і піддається автотермічний риформінгу за допомогою відомого процесу автотермічний риформінгу. Гарячий потік 11 автотермічний риформінгу, що відводиться з АТК б при температурі близько 10007 С, пропускається через НТЕК 8 при непрямому теплообміні з природним газом, що подається в
НТЕК 8 по лінії ЗБ, і забезпечує тепло для реакцій парового риформінгу в НТЕК 8. Загальна кількість потоку технологічного газу 13, підданого риформінгу з водяною парою і автотермічний риформінгу, що містить водень, азот, монооксид вуглецю і діоксид вуглецю, надходить в установку 12 зміни водяного газу (МУС5), і велика частина оксидів вуглецю в потоці 13 конвертується відомими реакціями М/5. до вуглекислого газу.
Двоокис вуглецю, що утворюється в результаті реакцій М/С5 і реакцій парового риформінгу, видаляється з потоку 15 обробленого газу, підданого конверсії водяного газу, в газорідинному контакторі 14 шляхом абсорбції в М-Метилдіетаноламін (МОЕА), як відомо в даній області техніки.
Остаточне очищення технологічного газового потоку 17, що відводиться з газорідинного контактора 14, виконується шляхом метанування залишкових кількостей оксиду вуглецю в метанаторі 16 шляхом реакції оксиду вуглецю з метаном.
Молярне відношення азот/водень в потоці 19 очищеного технологічного газу з метанатора 16 доводять до приблизно З шляхом введення відповідної кількості водню, що утворився в М/Е 10, через потік 21 в потік 19.
Приготований таким чином синтез-газ аміаку проходить по лінії 23 в компресор підживлювального газу (не показаний) і подається в контур синтезу аміаку (не показаний).

Claims (9)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб отримання газу для синтезу аміаку, що включає стадії: (а) забезпечення вуглеводневою сировиною; (Б) отримання окремого потоку водню та окремого потоку кисню шляхом електролізу води; (с) забезпечення технологічного повітря для використання в автотермічному риформінгу шляхом збагачення атмосферного повітря потоком кисню зі стадії (Б); (4) автотермічний риформінг щонайменше частини вуглеводневої сировини із збагаченим киснем технологічним повітрям у потік технологічного газу, що містить водень, азот, монооксид вуглецю та діоксид вуглецю; (є) обробка потоку технологічного газу, отриманого на стадії автотермічного риформінгу (а), в одній або більше реакціях конверсії водяного газу; (Ї) видалення діоксиду вуглецю з потоку технологічного газу, обробленого в результаті конверсії водяного газу; та Зо (9) очистка потоку технологічного газу зі стадії (М); та (п) отримання газу для синтезу аміаку, причому щонайменше частину потоку водню, отриманого на стадії (Б), додають до потоку технологічного газу після стадії (д) в кількості, що забезпечує молярне співвідношення водню і азоту 2,7-3,3 в газі для синтезу аміаку.
2. Спосіб за п. 1, що включає додаткову стадію парового риформінгу частини вихідної вуглеводневої сировини у непрямому теплообмінному зв'язку з технологічним потоком, що залишає стадію автотермічного риформінгу (4), та змішування потоку технологічного газу, що пройшов теплообмінний паровий риформінг, з потоком технологічного газу, що пройшов автотермічний риформінг вище за течією стадії (є).
З. Спосіб за п. 1, що включає додаткову стадію теплообмінного парового риформінгу вуглеводневої сировини в непрямому теплообмінному зв'язку з технологічним потоком, що залишає стадію автотермічного риформінгу (а) та подання вуглеводневої вихідної сировини, що пройшла теплообмінний паровий риформінг, на стадію (4).
4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, в якому технологічне повітря містить від 22 до 45 мол. 95, переважно 37 мол. 95 кисню.
5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, в якому стадію (Б) проводять під тиском.
6. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, в якому очищення потоку технологічного газу на стадії (ї) виконують шляхом метанування.
7. Спосіб за будь-яким з пп. 1-6, в якому очищення потоку технологічного газу на стадії (ї) виконують кріогенним способом.
8. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, в якому електроліз води здійснюють за допомогою відновлюваної енергії.
9. Застосування способу за будь-яким з пп. 1-8 для модернізації та/або збільшення виробничої потужності існуючої установки для синтезу аміаку.
UAA202001255A 2017-07-25 2018-07-11 Спосіб отримання газу для синтезу аміаку UA127164C2 (uk)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201700425 2017-07-25
DKPA201700522 2017-09-25
DKPA201800237 2018-05-28
PCT/EP2018/068808 WO2019020378A1 (en) 2017-07-25 2018-07-11 PROCESS FOR THE PREPARATION OF AMMONIA SYNTHESIS GAS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA127164C2 true UA127164C2 (uk) 2023-05-24

Family

ID=62874919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA202001255A UA127164C2 (uk) 2017-07-25 2018-07-11 Спосіб отримання газу для синтезу аміаку

Country Status (13)

Country Link
US (1) US11840448B2 (uk)
EP (1) EP3658491B1 (uk)
KR (1) KR102599461B1 (uk)
CN (1) CN110770162B (uk)
AU (1) AU2018308587B2 (uk)
CA (1) CA3069817A1 (uk)
CL (1) CL2020000156A1 (uk)
IL (1) IL271940B2 (uk)
PE (1) PE20200524A1 (uk)
PL (1) PL3658491T3 (uk)
UA (1) UA127164C2 (uk)
WO (1) WO2019020378A1 (uk)
ZA (1) ZA201908174B (uk)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019020513A1 (en) 2017-07-25 2019-01-31 Haldor Topsøe A/S METHOD OF PREPARING A SYNTHESIS GAS
US11649163B2 (en) 2019-04-08 2023-05-16 Haldor Topsøe A/S Chemical synthesis plant
US20240101417A1 (en) 2021-01-21 2024-03-28 Casale Sa Method for preparing a synthesis gas
PE20231735A1 (es) * 2021-03-30 2023-10-31 Casale Sa Proceso para la sintesis de amoniaco utilizando hidrogeno verde
US11820657B2 (en) 2021-10-06 2023-11-21 Saudi Arabian Oil Company Combined hydrogen and electricity production from aqueous ammonia feed
US11649549B1 (en) 2021-11-11 2023-05-16 Pyrochem Catalyst Company Oxidative reforming and electrolysis system and process for hydrogen generation
US20230183083A1 (en) * 2021-12-14 2023-06-15 Saudi Arabian Oil Company Ammonia production from carbon- and water-derived hydrogen
US11617981B1 (en) 2022-01-03 2023-04-04 Saudi Arabian Oil Company Method for capturing CO2 with assisted vapor compression
WO2023139175A1 (de) * 2022-01-19 2023-07-27 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag AMMONIAKSYNTHESE UND HARNSTOFFSYNTHESE MIT REDUZIERTEM CO2-FUßABDRUCK
WO2023139179A1 (de) * 2022-01-19 2023-07-27 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag AMMONIAKSYNTHESE UND HARNSTOFFSYNTHESE MIT REDUZIERTEM CO2-FUßABDRUCK
BE1030201B1 (de) * 2022-01-19 2023-08-21 Thyssenkrupp Ind Solutions Ag Ammoniaksynthese und Harnstoffsynthese mit reduziertem CO2-Fußabdruck
BE1030199B1 (de) * 2022-01-19 2023-08-21 Thyssenkrupp Ag Ammoniaksynthese und Harnstoffsynthese mit reduziertem CO2-Fußabdruck
BE1030241B1 (de) * 2022-02-03 2023-09-04 Thyssenkrupp Ind Solutions Ag Anlage zur Erzeugung von Ammoniak
GB2619949A (en) * 2022-06-22 2023-12-27 Equinor Energy As Process

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4479925A (en) 1982-09-13 1984-10-30 The M. W. Kellogg Company Preparation of ammonia synthesis gas
US4792441A (en) 1988-01-19 1988-12-20 Air Products And Chemicals, Inc. Ammonia synthesis
WO1999019277A1 (en) * 1997-10-10 1999-04-22 Syntroleum Corporation System and method for converting light hydrocarbons to heavier hydrocarbons with separation of water into oxygen and hydrogen
DE69835357T2 (de) 1998-11-03 2007-08-23 Ammonia Casale S.A. Verfahren zur Herstellung von Synthesegas
US6642398B2 (en) * 1999-06-10 2003-11-04 Warner-Lambert Company Mono-and disubstituted 3-propyl gamma-aminobutyric acids
DE10055818A1 (de) 2000-11-10 2002-05-23 Ammonia Casale Sa Verfahren zum Herstellen von Ammoniak aus einem Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch aus Erdgas
CA2357527C (en) 2001-10-01 2009-12-01 Technology Convergence Inc. Methanol recycle stream
EP1403216B1 (en) * 2002-09-26 2011-03-23 Haldor Topsoe A/S Process for the preparation of synthesis gas
US8273139B2 (en) 2003-03-16 2012-09-25 Kellogg Brown & Root Llc Catalytic partial oxidation reforming
CN100564495C (zh) 2003-03-18 2009-12-02 凯洛格·布朗及鲁特有限公司 制氢用自热转化器-转化交换器布置
KR100514178B1 (ko) 2004-01-17 2005-09-13 한국과학기술연구원 고온 메탄 개질형 하이브리드 수전해 시스템
DE102004014292A1 (de) 2004-03-22 2005-10-20 Lurgi Ag Koproduktion von Methanol und Ammoniak aus Erdgas
US7479468B2 (en) 2004-04-15 2009-01-20 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Integrating an air separation unit into an oxygenate-to-olefins reaction system
EP1657409A1 (en) * 2004-11-15 2006-05-17 Elsam A/S A method of and an apparatus for producing electrical power
GB0521534D0 (en) 2005-10-24 2005-11-30 Johnson Matthey Catalysts Metal passivation
US20070256360A1 (en) 2006-05-08 2007-11-08 Alchemix Corporation Method for the gasification of moisture-containing hydrocarbon feedstocks
EP2135841A1 (en) 2008-06-20 2009-12-23 Ammonia Casale S.A. Process for the production of syngas for ammonia synthesis
EP2166064A1 (en) 2008-09-19 2010-03-24 Siemens Aktiengesellschaft A chemical product providing system and method for providing a chemical product
EP2192082B1 (en) 2008-11-28 2013-07-03 Haldor Topsoe A/S Co-production of methanol and ammonia
DE102009018126B4 (de) 2009-04-09 2022-02-17 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Energieversorgungssystem und Betriebsverfahren
CN101880046A (zh) * 2009-05-05 2010-11-10 中村德彦 复合设备
CN101892492A (zh) 2009-05-19 2010-11-24 无锡尚弗能源科技有限公司 中高压纯水水电解制氢***
RU2560363C2 (ru) 2010-01-19 2015-08-20 Хальдор Топсеэ А/С Способ риформинга углеводородов
FI20105503A (fi) 2010-05-10 2011-11-11 Neste Oil Oyj Menetelmä hiilivetykoostumuksen tuottamiseksi
JP5604204B2 (ja) * 2010-07-21 2014-10-08 日立造船株式会社 アンモニアの合成方法
EP2450449A1 (en) 2010-11-09 2012-05-09 Ineos Commercial Services UK Limited Process and apparatus for the production of alcohols
WO2012084135A1 (en) 2010-12-22 2012-06-28 Haldor Topsøe A/S Process for reforming hydrocarbon
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
KR101920775B1 (ko) 2011-06-29 2018-11-21 할도르 토프쉐 에이/에스 탄화수소의 개질 방법
EP2589574B1 (en) 2011-11-02 2015-10-21 Casale Sa Method for load regulation of an ammonia plant
WO2013078142A2 (en) * 2011-11-21 2013-05-30 Saudi Arabian Oil Company Method and a system for combined hydrogen and electricity production using petroleum fuels
CA2860386C (en) 2012-01-04 2020-04-28 Haldor Topsoe A/S Co-production of methanol and urea
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
EP2676924A1 (en) 2012-06-21 2013-12-25 Haldor Topsoe A/S Process for Reforming Hydrocarbons
US9296671B2 (en) 2013-04-26 2016-03-29 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing methanol using an integrated oxygen transport membrane based reforming system
PL2805914T3 (pl) * 2013-05-23 2018-02-28 Haldor Topsøe A/S Sposób współwytwarzania amoniaku, mocznika i metanolu
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
UA120173C2 (uk) * 2013-12-12 2019-10-25 Хальдор Топсьое А/С Спосіб отримання синтез-газу
US20150203359A1 (en) * 2014-01-17 2015-07-23 Air Products And Chemicals, Inc. System and Process for Producing Ammonia Using an Ion Transport Membrane, Gasifier, and Ammonia Synthesis Unit
CA2938779C (en) 2014-02-28 2019-10-29 Haldor Topsoe A/S Process for producing synthesis gas by catalytic steam reforming of hydrocarbon feedstock
WO2016008820A1 (en) 2014-07-18 2016-01-21 Haldor Topsøe A/S A pseudo-isothermal reactor
US20160115405A1 (en) 2014-10-24 2016-04-28 Pioneer Astronautics Organic Fuel and Waste Reformer
CN107530669B (zh) * 2015-03-17 2020-10-02 鲁玛斯技术有限责任公司 甲烷氧化偶合方法和***
GB2545474A (en) 2015-12-17 2017-06-21 Avocet Infinite Plc Integrated system and method for producing methanol product
WO2019020513A1 (en) 2017-07-25 2019-01-31 Haldor Topsøe A/S METHOD OF PREPARING A SYNTHESIS GAS
US11124424B2 (en) 2017-07-25 2021-09-21 Haldor Topsoe A/S Process for the co-production of methanol and ammonia in parallel
IL271939B2 (en) 2017-07-25 2024-04-01 Haldor Topsoe As A method for making synthesis gas
UA127414C2 (uk) 2017-07-25 2023-08-16 Хальдор Топсьое А/С Спосіб отримання синтез-газу

Also Published As

Publication number Publication date
PL3658491T3 (pl) 2024-02-05
WO2019020378A1 (en) 2019-01-31
AU2018308587B2 (en) 2023-12-07
US20200172394A1 (en) 2020-06-04
CN110770162A (zh) 2020-02-07
IL271940B2 (en) 2024-04-01
EP3658491A1 (en) 2020-06-03
KR20200035268A (ko) 2020-04-02
PE20200524A1 (es) 2020-03-09
ZA201908174B (en) 2024-05-30
IL271940B1 (en) 2023-12-01
KR102599461B1 (ko) 2023-11-08
US11840448B2 (en) 2023-12-12
EP3658491B1 (en) 2023-08-30
IL271940A (en) 2020-02-27
CN110770162B (zh) 2024-03-08
CL2020000156A1 (es) 2020-07-31
AU2018308587A1 (en) 2020-01-23
CA3069817A1 (en) 2019-01-31
BR112020001494A2 (pt) 2020-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA127164C2 (uk) Спосіб отримання газу для синтезу аміаку
US11370658B2 (en) Method for the preparation of ammonia synthesis gas
CN107021450B (zh) 用于制备氨和尿素的方法
AU2018308863A1 (en) Process for the co-production of methanol and ammonia
CN105209373A (zh) 联产氨、尿素和甲醇的方法
CN103303863A (zh) 由焦炉气制取氨合成气的方法
CA3112531A1 (en) Process for the production of methanol from gaseous hydrocarbons
CN110958988A (zh) 用于改善氨合成气装置的效率的方法
CN116761774A (zh) 用于制备合成气的方法
EA040478B1 (ru) Способ получения синтез-газа для производства аммиака
RU2808874C1 (ru) Способ получения низкоуглеродного аммиака из природного газа "Аммиак декарбонизированный-3000"
BR112020001494B1 (pt) Método para a preparação do gás de síntese de amônia e uso desse método
EA039172B1 (ru) Способ совместного производства метанола и аммиака
EA040550B1 (ru) Способ повышения эффективности установки для получения синтез-газа для производства аммиака
NZ760482B2 (en) Method for improving efficiency of an ammonia synthesis gas plant
EA041183B1 (ru) Рециркуляция углерода в процессе парового риформинга
CN112678771A (zh) 一种生产氢气的方法及smr和甲醇蒸汽重整的整合***