Способ получения аммиака и метанола

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ВПЛЬСТВУ

Союз Севетсник

Социалист ическик

Республик

<1п798031

»» (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлена 0704.75 (21) 2120406/23-04 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опублмиоваио 23,0181.Бюллетень Н9 3 р )м. кл.

С 01 В 3/34

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытиЯ

РЗ) УДК 6 6 ° 09 7. 3 (088. 8) Дата опубликования описания 2 0181 (72) Авторы изобретения

В.П.Семенов, М.Х.Сосна, Ю.К.Байчток и A Ï.Ï8òàíèí (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ANNHAKA И NETAHOJlA

Изобретение относится к способу получения аммиака и метанола.

Известен способ получения аммиака и метанола, при котором углеводородное сырье после сероочистки подвергают паровоэдушной конверсии и после охлаждения полученный конвертированный гаэ используют в качестве свежего газа для цикла синтеза метанола. Продувочные газы цикла

10 синтеза метанола после подогрева подвергают конверсии СО с вводиьым . дополнительно паром, метанированию,. охлаждению с выделением газового конденсата, подогреву, метанированию 1 охлаждению с выделением газового конденсата, компримированию, после чего их подают в цикл синтеза аьмиака (1).

Недостатком известного способа 20 является большое количество цихлОв

"охлаждение-нагрев" и наоборот, что приводит к потерям тепловой энергии,, к увеличению количества аппаратов,. к повышению сопротивления газового тракта. Кроме того, полученный после реформинга газ содержит много инертов для синтеза метанола (азот, аргон, метан), которые снижают парциальные давления реагирующих веществ (Н,СО) 30 и значительно уменьшают эффективность процесс а ..

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения аммиака и метанола, включающий конверсию углеводородов с водяным паром на никелевом катализаторе при давлении 4070 ата и температуре 700-9000С кон-. версию окиси углерода при 400-450оС, очистку газа от двуокиси углерода, синтез аммиака и метанола.

Известный способ осуществляют, например следукщим образом: получение аммиака и метанола ведут путем паровой конверсии углеводородов при исходном соотношении пар:газ, равном

3:1, при 8700С и давлении 40-70 ата.

Конвертированный гаэ, содержащий водород, окись углерода, двуокись углерода, метан, водяной пар подвергают паро-воздушной конверсии (вторичному реформингу), в результате которой температура газов повышается до 980оС. Затем газ охлаждают до 40оC и компримируют до 50 атм, до бавляют в него водяной пар и направляют в колонну синтеза метанола (при 260 С). Полученный метанол выделяют путем охлаждения газа. Непрореагировавший конвертированный гаэ с

798031 остаточным метанолом (порядка 1-2Ъ) подогревают до 370ОС, смешивают с водяным паром и направляют на среднетемпературную конверсию окиси углерода, в результате которой происходит подогрев газа до 415 С. Затем

5 газы охлаждают в теплообменнике до

240ОС и направляют на низкотемпературную конверсию окиси углерода,где они нагреваются до 254оС. После охлаждения конвертированных газов !О проводят очистку их от двуокиси углерода, метанирование, компримирование до 150 ата и направляют в цикл синтеза аммиака $2j.

Однако технологическая последова тельность процессов, предусмотренная в известном способе, приводит к необходимости осуществления неоднократного охлаждения и подогрева потоков технологического газа, что, во-первых, усложняет способ, а во-вторых, увели- 20 чивает тепловые потери при охлаждении газов оборотной водой или воздухом и является причиной дополнительного расхода технологического пара для проведения таких процессов, как син- я тез метанола и конверсия окиси углерода.

Цель изобретения — упрощение способа, Указанная цель достигается тем, что аммиак и метанол получают способом, включающим конверсию углевородов с водяным паром на никелевом катализаторе при давлении 40-70 ата и температуре 700-900 С, выделение водорода диффузионным методом из конвертированного газа, конверсию окиси углерода при 400-450 С с дальнейшей очисткой газа от двуокиси углерода и синтезом аммиака при 300 ата и метанола при 40-70 ата, при этом синтез 40 аммиака осуществляют с использованием водорода, выделенного диффузионным методом из конвертированного газа, а оставшийся после выделения водорода конвертированный газ подвеРгают кон- 45 версии окиси углерода, снова выделяют водород диффузионным методом, проводят конверсию остаточных углеводородов, а затем очистку от двуокиси углерода до содержания 3-7Ъ СО с после- о дующим смешением газа с выделенным при конверсии окиси углерода водородом и использованием его для синтеза метанола.

Способ осуществляется следующим образом.

Очищенный от сернистых соединений газ в количестве 100 тыс.нм смешивают с паром до соотношения пар:газ

4:1 и полученную парогазовую смесь <0 направляют в реактор каталитической паровой конверсии, метана при 850 С, где осуществляется конверсия с получением конвертированного газа следующего состава: СН4 2,87; СО 6,3;

СО 8, 66 l Н О 17, 3; N 0, 56. Образую щийся в процессе конверсии водород выделяют в диффузионной камере при

500 С, конструктивно объединенной с

Ь реактором через селективную водородопроницаемую мембрану. Непродиффундировавший конвертированный газ, содержащий 7Ъ CH4 16Ъ СО;22Ъ СО,11Ъ Hj

44Ъ Н О, охлаждают до 400оС в теплообменнике и ° направляют в реактор конверсии окиси углерода. Конвертированный газ,образовавшийся в процессе конверсии СО и содержащий СН4 7,3Ъ, СО 4,73Ъ; СО 32,85Ъ; Нр 21,71Ъ;

Н О 3,2Ъ; N< 1,4Ъ,в количестве

214 тыс.ил подают в диффузионный аппарат, где выделяется 27 тыс.нм водорода, К непродиффундировавшему конвертированному газу добавляют необходимое количество водяного пара (порядка 5-10Ъ) и проводят конверсию этого газа в реакторе при 700оС.

Полученный конвертированный газ, содержащий 1Ъ метана, 16Ъ СО; 25Ъ

СО, 21Ъ Н, 37Ъ Н О, охлаждают до

500 С в теплообменнике и подвергают частичной конверсии СО в аппарате до содержания ее 12Ъ. При этом степень конверсии СО регулируют изменением количества перепускаемого по байпасу конвертированного газа.

Затем газ охлаждают в теплообменнике до 40ОС и подают в отделение, в котором проводят частичную очистку газа от СО1 состав газа после очистки СО 28Ъ) 21Ъ СНл,, 58Ъ Н, 7,4Ъ СО,. 1,5Ъ Н О; З,ОЪ N2, а его количество составляет 96,5 тыс.нм /ч.

После этого к газу добавляют водород, выделенный в аппарате, и полученный синтез-газ направляют для сжатия до

50 ата в компрессор и подают в цикл синтеза метанола. Продувочные газы из цикла синтеза метанола, содержащие 10Ъ СН4., 5% СО; 7Ъ СО и 68Ъ Н, используют для сероочистки.

Выделенный через водородопроницаемую мембрану водород в количестве

270000 нм смешивают с азотом, необ3 ходимым для образования азотоводородной смеси, полученную азотоводородную смесь охлаждают в теплообменнике до 40 С, компримируют компрессором до давления 300 ата и направляют в цикл синтеза аммиака. Общее отношение водорода, идущего на синтез аммиака, к синтез-газу метанола составляет 270000 нм :123500 нм, т.е. отношение 2:,1.

Предлагаемый способ производства аммиака и метанола позволяет получить на 1 т аммиака 0,34 т метанола.

При этом суммарный расход природного газа на оба продукта составляет

1195 ньР с 0н = 8850 ккал/нм3, или. в условном топливе за вычетом отходов — 1520 кг. При раздельном производстве метанола н аммиака, которое

798031

Формула изобретения

$0

40 ираж 516 Подписное

Филиал ППП. "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 осуществляется в агрегатах большой единичной мощности по замкнутой энерготехнологической схеме дает суммарный расход природного газа

1452 нм с Q< = 8850 ккал/нм, т.е. предлагаемый способ дает снижение расхода природного газа 20%.

Пример 1. IIo линии подают природный газ (СН4), сжимают его компрессором от 1 до 40 ата, подогревают в теплообменнике и подают в отделение сероочистки. Очищенный от сернистых соединений СН 1 при давлении 40 ата в количестве 100 тыс.нм смешивают с паром до соотношения пар:гаэ 4:1 и полученную парогаэовую смесь направляют в реактор, где осуществляют паровую конверсию СН 1 на никелевом катализаторе при 850ОС с образованием конвертированного газа следующего состава, %г СН 2,87;

СО 6,3; СО 8,66; НрО 17,3;. И

0,56; Н 64,48.

Образовавшийся в результате конверсии водород выделяют в диффузионной камере при 500ОС, конструктивно объединенной с реактором через селективную водородопроницаемую мембрану из палладиевого сплава.

Непродиффиндировавший конвертированный газ, содержащий 7% СН, 16%

СО; 22% СОд; 11% Н,, 44% Н О, охлаждают до 4ии С в теплообменнике и направляют в реактор конверсии окиси углерода. Конвертированный газ, образовавшийся при конверсии СО и содержащий, %: СН4 7,3; СО 4,73;

СОр32,85; Нд 21,71; Н О 3,2; и 1,4, в количестве 214 тыс.йм, подают в диффузионный аппарат, где выделяют водород в количестве 27 тыс.нм . К непродиффундировавшему конвертированному газу добавляют небольшое количество водяного пара (5-10% от пара, атодаваемого на кочверсию метана) и проводят конверсию этого газа в реакторе при 700оС. Полученный конвертированный гаэ содержит, %е 1 СН4 у 1 СО; 25 COg; 21 Н 1 37 Н О, охлаждают до 500 С в теплообменнике и подвергают частичной конверсии

СО в аппарате до содержания ее 12%.

При этом степень конверсии СО регулируют изменением количества перепускаемого по байпасу конвертированного газа.

Затем газ охлаждают в теплообменнике до 40 С и подают в отделение, в котором проводят частичную очистку газа от СО раствором МЭА, состав после очистки от СО1 следующий, %|

СО 28; 2,1 СН4, 58 Qr 7,4 CO@1.

1,5 Н10; 3,0 N,а его количество составляет 96,5 тыс.нм /ч. После этого к газу добавляют водород, выделенный в аппарате, и полученный

ВНИИПИ Заказ 9933/23 T синтез-газ направляют для сжатия до 50 ата в компрессор и подают в .цикл синтеза метанола. Продувочные газы из цикла синтеза метанола, содержащие 10% СН4, 5% СО; 17% СО и 68% Hg, используют для сероочистки.

Выделенный гаэ через водородопроницаемую мембрану иэ палладиевого сплава водород в количестве

270000 нм смешивают с азотом, необходимым для образования аэотовоцородной смеси, полученную азотоводородную смесь охлаждают в теплообменнике до 40oС, компримируют компрессором до давления 300 ата и направляют в цикл синтеза аммиака. Общее отношение водорода, идущего на синтез аммиака, к синтез-газу метанола составляет

270000:123500 нм, т..е. соотношение

2: 1.

Пример 2. Осуществление способа доочистки от СО аналогично примеру 1. Концентрацию двуокиси углерода снижают до 3% путем байпасирования части неочищенного газа, т.е. после очистки конвертированный газ имеет следующий состав, %: СО 28;

2,1 СН4 58 Н, 3 СОр, 1р5 Н О;

3,0 N<, количество его равно

96,5 тыс,нм /ч . Далее аналогично примеру 1.

Предложенный способ по сравнению с известным позволяет значительно упростить процесс.

Способ получения аммиака и метанола, включающий конверсию углеводородов с водяным паром на .никелевом катализаторе при давлении 40-70 ата и температуре 700-900ОC конверсию окиси углерода при 400-4500c,o÷èñòêó газа от двуокиси углерода, синтез аммиака и метанола., о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения способа, водород выделяют иэ конвертированного газа диффузионным методом и подают для синтеза аммиака, а оставшийся после выделения водорода конвертированный газ подвергают конверсии окиси углерода, снова выделяют водород диффузионным методом, проводят конверсию остаточных углеводородов, а затем очистку от двуокиси углерода до содержания

СО 3-7% с последующим смешением газа с выделенным при конверсии окиси углерода водородом и подачей

его на синтез метанола.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. 011 Gas Journal, 1972, 70, 9 22, р. 53-57.

2 ° Патент CIQA Р 3598527, кл. 23-199, опублик. 1969 (прототип),