Способ совместного производства аммиака и метанола

Изобретение относится к области химической промышленности, а именно к совместному производству аммиака и метанола из углеводородного сырья. Способ включает риформинг природного газа, утилизацию тепла риформинга, конверсию оксида углерода, очистку конвертированного газа от диоксида углерода, синтез метанола, метанирование и синтез аммиака. Горячий конвертированный синтез-газ с первичного или вторичного риформинга подают в межтрубное пространство аппарата постриформинга, который представляет собой кожухотрубчатый теплообменный реактор, а в трубы, заполненные катализатором, - дополнительную сырьевую парогазовую смесь, которую подают с общего тройника смешения или с раздельных тройников смешения. Далее поток синтез-газа из межтрубного пространства для производства аммиака подается на конверсию СО либо напрямую, если постриформинг установлен после шахтной печи вторичного риформинга, либо через вторичный риформинг, если постриформинг установлен после трубчатой печи первичного риформинга. Технический результат заключается в повышении производительности способа совместного производства аммиака и метанола, оптимизации состава синтез-газа, снижении содержания оксидов углерода перед метанатором и в снижении вредных веществ. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области химической промышленности, а именно к совместному производству аммиака и метанола из углеводородного сырья.

Из уровня техники известны способы совместного производства аммиака и метанола, например способ низкоэнергетического получения аммиака и метанола, известный из (см. RU 2461516 C1, 20.09.2012), включающий в себя стадию риформинга или частичного окисления, по меньшей мере один генератор сверхкритического пара, имеющий рубашечную сторону и трубчатую сторону, по меньшей мере один перегреватель, по меньшей мере одну турбину с противодавлением, по меньшей мере одну турбину для экстракции и конденсации, по меньшей мере один насос для подачи питающей воды в котел. Синтез-газ подается в рубашечную сторону генератора сверхкритического пара. В генератор сверхкритического пара подается питающая вода под давлением. Поток питающей воды регулируется для поддержания постоянной температуры пара на выходе из генератора сверхкритического пара в диапазоне 375-500°С. Сверхкритический пар получают в генераторе при давлении 225-450 бар. Сверхкритический пар далее нагревается в перегревателе до температуры 500-750°С и подается в турбину с противодавлением.

Указанный способ достаточно сложен в реализации, что обусловлено сложностью генерирования сверхкритического пара.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ совместного производства метанола и аммиака из исходного углеводородного сырья (см. RU 2534092 C2, 27.11.2014), который осуществляют посредством следующих этапов. Сначала получают синтез-газ производства метанола, содержащий водород, оксиды углерода и азот, посредством парового риформинга исходного углеводородного сырья на первичной стадии риформинга и затем на вторичной стадии риформинга с воздушным дутьем. После этого проводят каталитическую конверсию оксидов углерода и водорода синтез-газа на однопроходной стадии синтеза метанола и отведение выходящего продукта, содержащего метанол, и отходящего газового потока, содержащего азот, водород и неконвертированные оксиды углерода. Неконвертированные оксиды углерода газового потока с предыдущего этапа удаляют путем гидрогенизации до метана на стадии каталитической метанации с образованием синтез-газа, имеющего молярное отношение H2:N2, равное 3:1. Синтезируют аммиак каталитической конверсией азота и водорода и отводят продукт, содержащий аммиак, и отходящий газовый поток, содержащий водород, азот и метан.

Недостатками наиболее близкого аналога является низкая производительность способа и большое содержание вредных выбросов.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение производительности способа совместного производства аммиака и метанола; оптимизация состава синтез-газа, подаваемого на синтез аммиака и метанола; снижение содержания оксидов углерода перед метанатором; снижение вредных веществ.

Заявленный технический результат достигается созданием способа совместного производства аммиака и метанола, включающего реформинг природного газа, утилизацию тепла риформинга, конверсию оксида углерода, очистку конвертированного газа от диоксида углерода, синтез метанола, метанирование и синтез аммиака, в котором горячий конвертированный синтез-газ с первичного или вторичного риформинга подают в межтрубное пространство аппарата постриформинга, который представляет собой специальный кожухотрубчатый теплообменный реактор, а в трубы, заполненные катализатором - дополнительную сырьевую парогазовую смесь, которую подают с общего тройника смешения или с раздельных тройников смешения, поток синтез-газа из межтрубного пространства для производства аммиака подается на конверсию СО либо напрямую, если постриформинг установлен после шахтной печи вторичного риформинга, либо через вторичный риформинг, если постриформинг установлен после трубчатой печи первичного риформинга.

В частном случае выполнения способа совместного производства аммиака и метанола (т.н. «двухступенчатый реформинг») синтез-газ со стадии риформинга поступает в аппарат постриформинга, где отдает свое тепло для реакции паровой конверсии дополнительного потока природного газа.

В другом частном случае выполнения способа совместного производства аммиака и метанола из аппарата постриформинга конвертированный газ выходит двумя потоками: основной поток синтез-газа проходит последующие стадии производства аммиака, а дополнительный поток синтез-газа, отдав избыточное тепло в теплообменниках котла-утилизатора, подается на стадию синтеза метанола, его выделение в сепараторе, отвод продувочного газа.

На фиг. 1, иллюстрирующей изобретение, представлена схема выполнения способа производства аммиака и метанола, где:

1 - риформинг;

2 - котел-утилизатор;

3 - конверсия СО;

4 - выделение СО2;

5 - синтез метанола;

6 - метанирование и синтез аммиака;

7, 8, 10, 11, 12 - дроссели;

9 - постриформинг.

Далее приводятся варианты исполнения способа выполнения устройства, не являющиеся исчерпывающими.

Сущность изобретения заключается во включении в схему технологического процесса дополнительного реакционного аппарата теплообменного риформинга 9, выполняющего роль постриформинга.

Аппарат постриформинга 9 устанавливается после трубчатой печи первичного риформинга, либо после шахтного аппарата вторичного риформинга. В межтрубное пространство аппарата постриформинга подается горячий конвертированный синтез-газ с первичного или вторичного риформинга, а в трубы, заполненные катализатором, - дополнительная сырьевая парогазовая смесь. В результате появляется возможность увеличить выработку синтез-газа без повышения расхода топлива. При этом сырьевая парогазовая смесь (ПГС) может подаваться как с общего тройника смешения, так и с двух раздельных тройников смешения, что позволит получать на выходе реакционных труб постриформинга и шахтной печи вторичного риформинга синтез-газ различного состава, оптимизированный для различных технологических целей (последующей переработки).

Таким образом, из трубного и межтрубного пространства постриформига соответственно выходят два потока конвертированного синтез-газа различного состава.

Поток синтез-газа из межтрубного пространства для производства аммиака подается на конверсию СО 3 (реактора ВТК и НТК) - либо напрямую, если постриформинг установлен после шахтной печи вторичного риформинга, либо через вторичный риформинг, если постриформинг установлен после трубчатой печи первичного риформинга.

Поток синтез-газа для производства метанола из рекционных труб постриформинга идет на синтез метанола 5.

Постриформинг расходует часть тепла, которое в исходной схеме горячий синтез-газ отдавал на генерацию пара в котле-утилизаторе.

Снижение парообразования вследствие потребления постриформингом части тепла конвертированного газа компенсируется внешним парогенератором.

В КААМ (комбинированных агрегатах для производства аммиака и метанола), в которых синтез-газ до модернизации подается на синтез аммиака через проточный реактор (реактора) синтеза метанола, при введении в технологическую схему стадии постриформинга обе реакционные секции полностью разделяются, организуется рецикл непревращенного синтез-газа с сепаратора метанола на вход реактора синтеза метанола, а синтез-газ на контур синтеза аммиака подается, минуя реактор синтеза метанола.

При этом возникает техническая возможность по отдельности оптимизировать состав обоих потоков синтез-газа: для контуров синтеза аммиака и метанола соответственно.

Сырьевая парогазовая смесь может подаваться на вход реакционных труб постриформинга (синтез-газ из которых будет подаваться только на реактор метанола) с пониженным соотношением пар-углерод, а также может быть организован частичный рецикл избыточного диоксида углерода на вход постриформинга как для ограничения выбросов парниковых газов, так и для оптимизации состава сырья синтеза-метанола, а также для улучшения экономических показателей процесса.

Состав сырьевой парогазовой смеси, подаваемой на вход реакционных труб печи парового риформинга, в свою очередь будет оптимизирован для последующего синтеза аммиака. Байпасы, которые в изначальной схеме КААМ организованы вокруг стадий ВТК и НТК СО для обеспечения состава газа, допускающего получение как метанола, так и аммиака, будут закрыты, и в контур синтеза аммиака также будет поступать газ оптимизированного состава.

Практическая реализация изобретения предусматривает следующий объем модернизации действующего агрегата:

- установку аппарата теплообменного риформинга;

- расшивку секции компрессии сырьевого природного газа;

- дополнительный паропровод от внешнего парогенератора;

- новые байпасные линии синтез-газа с пострифомринга на контур синтеза метанола;

- организацию контура синтеза метанола (в исходной схеме реактор синтеза метанола работает на проток).

Модернизация практически не затрагивает существующее реакционное оборудование секций первичного и вторичного риформинга, реакторы ВТК и НТК конверсии СО, секции ректификации метанола, не требует установки дополнительного огневого подогревателя, финальные врезки могут быть выполнены в течение планово-предупредительного ремонта.

Эффект от внедрения изобретения:

- увеличение производительности действующих агрегатов без потребления дополнительного топлива и перегрузки котлов-утилизаторов;

- оптимизация состава синтез-газа, подаваемого на синтез аммиака;

- снижение содержания оксидов углерода перед метанатором;

- оптимизация состава синтез-газа, подаваемого на синтез метанола (извлечение азотного балласта, снижение соотношения пар-углерод, возможность рецикла СО2);

- повышение энергоэффективности;

- снижение вредных веществ.

1. Способ совместного производства аммиака и метанола, включающий риформинг природного газа, утилизацию тепла риформинга, конверсию оксида углерода, очистку конвертированного газа от диоксида углерода, синтез метанола, метанирование и синтез аммиака, отличающийся тем, что горячий конвертированный синтез-газ с первичного или вторичного риформинга подают в межтрубное пространство аппарата постриформинга, который представляет собой кожухотрубчатый теплообменный реактор, а в трубы, заполненные катализатором, – дополнительную сырьевую парогазовую смесь, которую подают с общего тройника смешения или с раздельных тройников смешения, поток синтез-газа из межтрубного пространства для производства аммиака подается на конверсию CO либо напрямую, если постриформинг установлен после шахтной печи вторичного риформинга, либо через вторичный риформинг, если постриформинг установлен после трубчатой печи первичного риформинга.

2. Способ совместного производства аммиака и метанола по п.1, отличающийся тем, что синтез-газ со стадии риформинга поступает в аппарат постриформинга, где отдает свое тепло для реакции паровой конверсии дополнительного потока природного газа.

3. Способ совместного производства аммиака и метанола по п.1, отличающийся тем, что из аппарата постриформинга конвертированный газ выходит двумя потоками: основной поток синтез-газа проходит последующие стадии производства аммиака, а дополнительный поток синтез-газа, отдав избыточное тепло в теплообменниках котла-утилизатора, подается на стадию синтеза метанола, его выделение в сепараторе, отвод продувочного газа.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к установке получения метанола и к способу ее работы. Установка включает блок получения синтез-газа с устройством для его осушки и линиями подачи топлива, воды, углеводородного сырья, блок получения метанола с каталитическим реактором, оснащенным линией ввода хладагента и устройством для выделения метанола, оснащенным линиями подачи отходящего газа в блок получения синтез-газа в качестве топлива и вывода сырого метанола.

Изобретение относится к газодобывающей отрасли, а именно к выделению метанола из водно-метанольных технологических смесей (рефлюкса) для повторного использования, и может быть использовано в области добычи природного газа.

Изобретение относится к способу получения метанола из богатого диоксидом углерода потока в качестве первого сырьевого потока и богатого углеводородами потока в качестве второго сырьевого потока, а также к установке для его осуществления.

Изобретение относится к объединенному способу получения уксусной кислоты, включающему следующие стадии: (I) подача синтез-газа и диметилового эфира в реакционную зону карбонилирования и взаимодействие в ней синтез-газа и диметилового эфира в присутствии катализатора карбонилирования, с получением газообразного продукта реакции карбонилирования, включающего метилацетат и синтез-газ, обогащенный водородом, (II) отведение продукта реакции карбонилирования из реакционной зоны карбонилирования и извлечение из него жидкого потока, обогащенного метилацетатом, и потока синтез-газа, (III) подача по крайней мере части синтез-газа, извлеченного из реакционной зоны карбонилирования, в зону синтеза метанола и ее контактирование в ней с катализатором синтеза метанола, с получением продукта синтеза метанола, содержащего метанол и непревращенный синтез-газ, (IV) отведение продукта синтеза метанола из зоны синтеза метанола и извлечение из него жидкого потока, обогащенного метанолом, и потока синтез-газа, (V) подача по крайней мере части обогащенного метилацетатом жидкого потока и по крайней мере части обогащенного метанолом жидкого потока в реакционную зону дегидратации-гидролиза и контактирование в ней метанола и метилацетата по крайней мере с одним катализатором, проявляющим активность в дегидратации метанола и в гидролизе метилацетата, с получением продукта реакции дегидратации-гидролиза, содержащего уксусную кислоту и диметиловый эфир, (VI) извлечение из продукта реакции дегидратации-гидролиза обогащенного уксусной кислотой потока и обогащенного диметиловым эфиром потока.

Настоящее изобретение относится к вариантам способа преобразования исходного топлива во вторичное топливо посредством установки реформинга. Один из вариантов способа включает следующие этапы: подачу исходного топлива в печь установки реформинга, причем исходное топливо содержит отходы в виде сточных вод и/или твердых отходов, содержащих углерод; подачу в печь метана в качестве дополнительного исходного топлива; подачу воды в печь; обеспечение одного или более плазменно-дуговых источников тепла в установке реформинга для расщепления указанных исходных топлив и указанной воды на один или более составляющих компонентов и/или их комбинации; преобразование по меньшей мере части указанного одного или более составляющих компонентов воды и исходных топлив и/или их комбинации в указанное вторичное топливо с использованием одного или более катализаторов; вывод указанного вторичного топлива из установки реформинга.

Изобретение относится к способу получения метанола, включающему комбинированную конверсию газообразных реагентов в синтез-газ, синтез метанола и отбор готового продукта.

Изобретение относится к установке низкотемпературного получения метанола, включающей блок конверсии углеводородного сырья, состоящий из конвертора и узла водоподготовки, и блок синтеза метанола, состоящий по меньшей мере из одного узла синтеза метанола, который содержит устройство для охлаждения, сепарации, рекуперационного нагрева синтез-газа и охлаждаемый конвертор синтез-газа, также включающий устройство для выделения метанола, оснащенное линиями подачи отходящего газа на сжигание и вывода метанола с установки.

Изобретение относится к области переработки природного газа, а именно к способу получения синтез-газа для производства метанола, а также может быть использовано на предприятиях химической и нефтехимической промышленности, производящих метанол.

Изобретение относится к установке синтеза метанола, которая может быть использована в химической или газовой промышленности. Установка включает блок получения синтез-газа и по меньшей мере два узла синтеза метанола, каждый из которых содержит устройство для охлаждения, сепарации, рекуперационного нагрева синтез-газа и охлаждаемый каталитический реактор, а также устройство для охлаждения и сепарации отходящего газа, оснащенное линией подачи отходящего газа на сжигание.

Изобретение относится к установке синтеза метанола, которая включает расположенные на линии подачи синтез-газа узлы синтеза метанола, состоящие каждый из устройства для охлаждения, сепарации, рекуперационного нагрева синтез-газа и охлаждаемого каталитического реактора, а также устройство для охлаждения и сепарации отходящего газа, оснащенное линией подачи отходящего газа.

Изобретение относится к системе для производства ароматического соединения, содержащей: первое производственное устройство, синтезирующее аммиак, метанол или водород из природного газа; второе производственное устройство, синтезирующее ароматическое соединение из природного газа посредством каталитической реакции и подающее газовую смесь, в основном включающую непрореагировавший метан и водород в качестве побочного продукта, в первое производственное устройство для получения аммиака, метанола или водорода; и устройство отделения водорода, выделяющее водород из продувочного газа, образующегося при реакции синтеза в первом производственном устройстве, и подающее водород во второе производственное устройство для восстановления катализатора, используемого в каталитической реакции.

Изобретение относится к системе для производства ароматического соединения, содержащей: первое производственное устройство, синтезирующее аммиак, метанол или водород из природного газа; второе производственное устройство, синтезирующее ароматическое соединение из природного газа посредством каталитической реакции и подающее газовую смесь, в основном включающую непрореагировавший метан и водород в качестве побочного продукта, в первое производственное устройство для получения аммиака, метанола или водорода; и устройство отделения водорода, выделяющее водород из продувочного газа, образующегося при реакции синтеза в первом производственном устройстве, и подающее водород во второе производственное устройство для восстановления катализатора, используемого в каталитической реакции.
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении материалов для электроники, электротехники, а также катализаторов. Сначала формируют порошок предшественника соединения типа майенита гидротермальной обработкой смеси порошка исходных материалов соединения типа майенита и воды.
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении материалов для электроники, электротехники, а также катализаторов. Сначала формируют порошок предшественника соединения типа майенита гидротермальной обработкой смеси порошка исходных материалов соединения типа майенита и воды.

Изобретение относится к катализатору очистки обогащенных водородом газовых смесей от оксида углерода путем селективного метанирования оксида углерода, при этом катализатор содержит кобальтцериевую оксидную систему, содержащую в своем составе хлор.

Изобретение относится к нефтехимии, газохимии, углехимии и касается синтеза Фишера-Тропша в компактном варианте, требующем осуществления синтеза углеводородов в высокопроизводительных режимах с производительностью более 1000 кг/м3кат⋅ч.

Изобретение относится к области получения аммиака на основе риформинга углеводородов, в частности к способу повышения производительности установки для получения аммиака.

Изобретение относится к получению синтетического аммиака каталитическим взаимодействием газообразного сырьевого потока, содержащего азот и водород. Реактор синтеза аммиака содержит вертикальный цилиндрический корпус, механически изолированные реакционные зоны с катализатором, расположенные друг над другом, газоходы для обхода реакционных зон газами, относящимися к другим реакционным зонам, и теплообменные трубки, находящиеся в слое катализатора для охлаждения реакционных зон.

Изобретение относится к способу селективного удаления газообразных продуктов реакции из газообразной системы, включающей реагенты и продукты, при проведении химических реакций, таких как синтез аммиака, метанола и т.д., и реакторам для проведения способа.
Изобретение может быть использовано при изготовлении суперконденсаторов, сенсорных материалов, адсорбентов, носителей для катализаторов. Готовят смесь, содержащую 50-100 масс.

Изобретение относится к области химической промышленности, а именно к совместному производству аммиака и метанола из углеводородного сырья. Способ включает риформинг природного газа, утилизацию тепла риформинга, конверсию оксида углерода, очистку конвертированного газа от диоксида углерода, синтез метанола, метанирование и синтез аммиака. Горячий конвертированный синтез-газ с первичного или вторичного риформинга подают в межтрубное пространство аппарата постриформинга, который представляет собой кожухотрубчатый теплообменный реактор, а в трубы, заполненные катализатором, - дополнительную сырьевую парогазовую смесь, которую подают с общего тройника смешения или с раздельных тройников смешения. Далее поток синтез-газа из межтрубного пространства для производства аммиака подается на конверсию СО либо напрямую, если постриформинг установлен после шахтной печи вторичного риформинга, либо через вторичный риформинг, если постриформинг установлен после трубчатой печи первичного риформинга. Технический результат заключается в повышении производительности способа совместного производства аммиака и метанола, оптимизации состава синтез-газа, снижении содержания оксидов углерода перед метанатором и в снижении вредных веществ. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх