Способ получения аммиака

 

Способ получения аммиака из углеводородного сырья, водяных паров, воздуха включает компримирование и очистку сырья от соединений серы, паровую и паровоздушную каталитическую конверсию метана, конверсию оксида углерода, очистку полученной азотоводородной смеси от кислородсодержащих соединений, компримирование, синтез аммиака в замкнутом цикле, использование неочищенного от соединений серы сырья в качестве топлива, утилизацию тепла дымовых газов и выделение дымовых газов в окружающую среду, при этом часть сырья, прошедшего очистку от соединений серы, дросселируют до атмосферного давления, сжигают в смеси с воздухом, а полученные дымовые газы после утилизации их тепла компримируют и направляют на паровоздушную каталитическую конверсию метана, величина части сырья, прошедшего очистку от соединений серы и направляемой на сжигание с воздухом, равна 0,001-0,048 от количества углеводородного сырья, а соотношение между количеством дымовых газов, направляемых на конверсию метана, и количеством воздуха, направляемого на паровоздушную каталитическую конверсию метана, равно 0,0146-1,685. Технический результат состоит в снижении удельного расхода углеводородного сырья и снижении количества выбрасываемых в атмосферу дымовых газов.

Изобретение относится к производству аммиака и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ получения аммиака из углеводородного сырья, водяных паров, воздуха, кислорода, включающий очистку от соединений серы, парокислородовоздушную каталитическую конверсию метана в шахтном конверторе, конверсию оксида углерода, очистку полученной азотоводородной смеси от кислородсодержащих соединений, компримирование, проведение синтеза в замкнутом цикле [1].

Способ требует расходовать технический кислород для проведения конверсии метана.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является способ получения аммика из углеводородного сырья, водяных паров, воздуха, включающий компримирование и очистку сырья от соединений серы, паровую и паровоздушную каталитическую конверсию метана, конверсию оксида углерода, очистку полученной азотоводородной смеси от кислородсодержащих соединений, компримирование, синтез аммиака в замкнутом цикле, использование неочищенного от соединений серы сырья в качестве топлива, утилизацию тепла, полученного в результате сжигания топлива, выделение дымовых газов в окружающую среду [2].

Данный способ характеризуется высоким удельным расходом углеводородного сырья вследствие подачи на паровоздушную конверсию метана кислорода воздуха в объеме большем, чем это требуется. Кислород связывается с водородом и затем выводится из системы в виде воды. Меньше подавать кислорода нельзя, так как количество подаваемого на пароводушную конверсию метана кислорода воздуха зависит от стехиометрического соотношения между основными компонентами газовой смеси, которое должно быть (водород+оксид углерода)/ азот=3,0-3,04.

Задачей изобретения является снижение удельного расхода углеводородного сырья и снижение количества выбрасываемых дымовых газов в атмосферу.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения аммиака из углеводородного сырья, водяных паров, воздуха, включающем компримирование и очистку сырья от соединений серы, паровую и паровоздушную каталитическую конверсию метана, конверсию оксида углерода, очистку полученной азотоводородной смеси от кислородсодержащих соединений, компримирование, синтез аммиака в замкнутом цикле, использование неочищенного от соединений серы сырья в качестве топлива, утилизацию тепла дымовых газов, выделение дымовых газов в окружающую среду, согласно изобретению часть сырья, прошедшего очистку от соединений серы, дросселируют до атмосферного давления, сжигают в смеси с воздухом, а полученные дымовые газы после утилизации их тепла компримируют и направляют на паровоздушную каталитическую конверсию метана.

Величина части сырья, прошедшего очистку от соединений серы и направляемой на сжигание с воздухом, равна 0,001-0,048 от количества углеводородного сырья. Количество дымовых газов, направляемых на конверсию метана, равно 0,0146-1,685 от количества воздуха, направляемого на паровоздушную каталитическую конверсию метана.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1 Мощность агрегата производства аммиака 57,95 т/час. Аммиак получают из углеводородного сырья, водяных паров и воздуха, которые компримируют до давления 43,3 кг/см ^2,, очищают сырье от соединений серы, проводят паровую и паровоздушную каталитическую конверсию метана, конверсию оксида углерода, очистку полученной азотоводородной смеси от кислородсодержащих соединений, компримируют до давления 335 кг/см^2,, проводят синтез аммиака в замкнутом цикле, используют неочищенное от соединений серы сырье в качестве топлива, утилизируют тепло дымовых газов и выделяют дымовые газы в окружающую среду. Часть сырья, прошедшего очистку от соединений серы в количестве 59,764 нм³/час (0,001 от количества углеводородного сырья), дросселируют до атмосферного давления, сжигают в смеси с воздухом. Осуществить сжигание с воздухом углеводородного сырья, прошедшего очистку от соединений серы, можно, используя подогреватель природного газа перед сероочисткой. В подогревателе сжигается 1149,42 нм³/час природного газа и получается 14000 нм³/час дымовых газов с температурой 200^oС. Полученные дымовые газы в количестве 727,7 нм³/час (0,0146 от количества воздуха, направляемого на паровоздушную каталитическую конверсию метана) после утилизации их тепла компримируют до давления 34,5 кг/см² и направляют на паровоздушную каталитическую конверсию метана. В результате использования изобретения по сравнению с прототипом количество газовых выбросов в атмосферу сокращается на 0,18%, а удельный расход углеводородного сырья уменьшается на 0,119%(определено с использованием уравнения "квазипрямого перехода" [3].

Пример 2 Исходные данные в примере 2 такие же, как и примере 1, за исключением того, что количество добавляемых дымовых газов равно 34808,31 нм³/час (1,685 по сравнению с количеством воздуха, направляемого на паровоздушную каталитическую конверсию метана. При таком количестве дымовых газов тепло, получаемое в результате экзотермических реакций, равно количеству тепла, потребляемого эндотермическими реакциями, во время проведения паровоздушной конверсии метана и увеличение объема дымовых газов выше указанного предела нецелесообразно. При этом количество углеводородного сырья, прошедшее очистку от соединений серы и дросселируемое до атмосферного давления для сжигания в смеси с воздухом будет равно 2857, 825 нм³/час (0,048 от количества углеводородного сырья).

Осуществить сжигание с воздухом углеводородного сырья, прошедшего очистку от соединений серы можно, используя трубчатую печь. В трубчатой печи сжигается 24126 нм³/час природного газа и получается 350000 нм³/чac дымовых газов с температурой 160^oС. Удельный расход углеводородного сырья уменьшится на 5,7%.

За пределами указанных границ 0,001-0,048 и 0,0146-1,685 достичь ощутимого экономическою эффекта нельзя. При значениях меньше, чем 0,001 и 0,0146 эффект мал, вследствие значений приближающихся к нулю, а при значениях выше, чем 0,048 и 1,685 невозможно будет проводить паровоздушную каталитическую конверсию метана, так как не будет хватать тепла на проведение эндотермических реакций.

Таким образом, указанные в изобретении отличительные признаки позволяют достичь уменьшения расхода углеводородного сырья и уменьшить выбросы в атмосферу за счет использования дымовых газов в качестве сырья, а также утилизировать тепло отходящих дымовых газов.

Источники информации 1. Справочник азотчика. Т.1, М.,1967, с. 95-98, с. 211-366.

2. Справочник азотчика. М.: Химия, 1986, с. 360-364, 83-85, 213-222.

3. Лейтес И. Л., Сосна М. Х., Семенов В. П. Теория и практика химической энерготехнологии. М.: Химия, 1988, с. 165, 166.

Формула изобретения

Способ получения аммиака из углеводородного сырья, водяных паров, воздуха, включающий компримирование и очистку сырья от соединений серы, паровую и паровоздушную каталитическую конверсию метана, конверсию оксида углерода, очистку полученной азотоводородной смеси от кислородсодержащих соединений, компримирование, синтез аммиака в замкнутом цикле, использование неочищенного от соединений серы сырья в качестве топлива, утилизацию тепла дымовых газов и выделение дымовых газов в окружающую среду, отличающийся тем, что часть сырья, равную 0,001-0,048 от количества углеводородного сырья, прошедшего очистку от соединений серы, дросселируют до атмосферного давления, сжигают в смеси с воздухом, а полученные дымовые газы, в количестве 0,0146-1,685 от количества воздуха, направляемого на паровоздушную каталитическую конверсию метана, после утилизации их тепла компримируют и направляют на паровоздушную каталитическую конверсию метана.