Cпособ получения мочевины - заявка 2016146996 на патент на изобретение в РФ

1. Способ получения мочевины, включающий стадии:
- преобразование содержащего метан, а также предпочтительно обессеренного исходного потока газа (NG) с кислородом посредством частичного окисления (20) с образованием потока синтез-газа (S), содержащего водород и монооксид углерода,
- преобразование монооксида углерода из потока синтез-газа (S) в реакции конверсии водяного газа (40) с водой в диоксид углерода и водород,
- разделение потока синтез-газа (S) на по меньшей мере один первый и второй частичные потоки синтез-газа (Sʹ, Sʺ),
- при этом первый частичный поток синтез-газа (Sʹ) подвергают адсорбции при переменном давлении (50, 51), при этом водород отделяют от первого частичного потока синтез-газа (Sʹ), и
- при этом второй частичный поток синтез-газа (Sʺ) подвергают адсорбции при переменной температуре (50, 52), при этом диоксид углерода отделяют от второго частичного потока синтез-газа (Sʺ),
- преобразование (60) отделенного от первого частичного потока синтез-газа (Sʹ) водорода с азотом в аммиак, и
- преобразование (70) аммиака с отделенным из второго частичного потока синтез-газа (Sʺ) диоксидом углерода в мочевину.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление потока отделенного диоксида углерода после отделения (52) является высоким и составляет по меньшей мере 10 бар, предпочтительно по меньшей мере 20 бар, наиболее предпочтительно по меньшей мере 50 бар.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что подают отделенный диоксид углерода для преобразования (70) аммиака в мочевину по меньшей мере стехиометрическом количестве для полного преобразования аммиака в мочевину.
4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в ходе адсорбции при переменной температуре (52) диоксид углерода из второго частичного потока синтез-газа (Sʺ) адсорбируют, а затем десорбируют, при этом применяемый при адсорбции при переменной температуре адсорбент нагревают и/или охлаждают, предпочтительно по меньшей мере частично не напрямую, в частности с помощью теплоносителя, который не находится в непосредственном контакте с адсорбентом.
5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что при адсорбции при переменной температуре (52) для отделения диоксида углерода во время технологического цикла, диоксид углерода из второго частичного потока синтез-газа (Sʺ) адсорбируют на этапе адсорбции и затем десорбируют, при этом продолжительность технологического цикла предпочтительно составляет менее 360 мин, предпочтительно менее 240 мин, наиболее предпочтительно менее 180 мин.
6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что для отделения водорода из первого частичного потока синтез-газа (Sʹ) при адсорбции при переменном давлении (51) содержащиеся в первом частичном потоке синтез-газа (Sʹ) CО2 и CO адсорбируют на адсорбере (51) при первом значении давления, при этом предпочтительно адсорбер регенерируют при втором значении давления, указанное второе значение ниже, чем первое значение давления, при этом адсорбированный CО2 и CO десорбируют, и при этом адсорбер для удаления десорбированных CО2 и CO продувают с образованием газообразных отходов (A).
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что газообразные отходы (A) адсорбции при переменном давлении (51) применяют в качестве горючего, при этом предпочтительно газообразные отходы (A) сжигают для нагревания исходного потока газа (NG) и/или для получения и/или перегрева водяного пара.
8. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что образующиеся при адсорбции при переменной температуре (52) газообразные отходы (Aʹ), содержащие H2 и CO, также подвергают адсорбции при переменном давлении для того, чтобы предоставить дополнительно водород для получения аммиака, при этом предпочтительно те газообразные отходы (Aʹ) из адсорбции при переменной температуре (52) вместе с первым частичным потоком синтез-газа (Sʹ) подвергают упомянутой адсорбции при переменном давлении (51), и/или тем, что газообразные отходы (Aʹ), полученные из процесса адсорбции при переменной температуре (52) смешивают с образующимися в ходе осуществления процесса адсорбции при переменном давлении (51) газообразными отходами (A) и применяют в качестве горючего.
9. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что отделенный при адсорбции при переменной температуре (52) CО2 (V) содержит загрязнения в форме по меньшей мере одного из следующих веществ: H2, CH4, CO; при этом загрязнения удаляют на стадии очистки (53), предпочтительно с помощью каталитического окисления, осуществляемого выше по потоку, чем преобразование CО2 и аммиака в мочевину (70).
10. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что поток синтез-газа (S) выше по потоку и/или ниже по потоку, чем конверсия водяного газа, охлаждают (40), при этом поток синтез-газа (S) предпочтительно охлаждают водой с образованием технологического пара (W).
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что выделяющееся при охлаждении тепло применяют для регенерации адсорбера (52) при адсорбции при переменной температуре (52).
12. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что кислород получают с помощью криогенного разделения (10) воздуха (L), при этом при разделении (10), дополнительно образуется азот, который взаимодействует с водородом с образованием аммиака.
13. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что исходный поток газа (NG) выше по потоку, чем частичное окисление (20), проходит через адсорбирующий элемент (30), при этом одно или несколько еще имеющихся в исходном потоке газа (NG) соединений серы адсорбируют в адсорбирующем элементе (30) и тем самым удаляют из исходного потока газа (NG).
14. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что поток синтез-газа (S) или оба частичных потока синтез-газа (Sʹ, Sʺ) подвергают сушке ниже потоку, чем конверсия водяного газа (40), а также выше по потоку, чем адсорбция при переменном давлении (51), а также адсорбция при переменной температуре (52).
15. Устройство для получения мочевины, включающее:
- POX-реактор (20) для взаимодействия содержащего метан, а также предпочтительно обессеренного исходного потока газа (NG) с кислородом посредством частичного окисления (20) с образованием потока синтез-газа (S), содержащего водород и монооксид углерода,
- реактор конверсии водяного газа (40) ниже по потоку POX-реактора (20) для преобразования монооксида углерода потока синтез-газа (S) в ходе конверсии водяного газа (40) с водой в диоксид углерода и водород, при этом устройство выполненное с возможностью разделения выходящего из реактора конверсии водяного газа (40) потока синтез-газа (S) на по меньшей мере один первый и второй частичные потоки синтез-газа (Sʹ, Sʺ),
- средство адсорбции при переменном давлении (50, 51), выполненное с возможностью адсорбции при переменном давлении (50, 51) первого частичного потока синтез-газа (Sʹ), при этом отделяют водород от первого частичного потока синтез-газа (Sʹ), и
- средство адсорбции при переменной температуре (50, 52), выполненное с возможностью адсорбции второго частичного потока синтез-газа (Sʺ) при переменной температуре (50, 52), при этом диоксид углерода отделяют от второго частичного потока синтез-газа (Sʺ),
- реактор получения аммиака (60) для преобразования отделенного от первого частичного потока синтез-газа (Sʹ) водорода с азотом в аммиак,
- и реактор получения мочевины (70) для преобразования аммиака с отделенным от второго частичного потока синтез-газа (Sʺ) диоксидом углерода в мочевину.
Наверх