用于改善氨合成气装置的效率的方法专利检索-水煤气燃料气体燃料燃料种类专利检索查询-专利查询网

用于改善氨 合成气装置的效率的方法

阅读：425发布：2020-05-11

专利汇可以提供用于改善氨合成气装置的效率的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及通过设置使用来自水电解的氧气并结合次级蒸汽重整以生产氨合成气来改善现有氨合成气装置或新型氨合成气装置的效率的方法。，下面是用于改善氨合成气装置的效率的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种改善氨合成气装置的效率的方法，该氨合成气装置包括燃烧的初级蒸汽重整器和用含氧气氛运行的次级蒸汽重整器、水煤气变换单元、二氧化碳去除单元、甲烷化步骤和氨合成气压缩机，所述方法包括以下步骤：
(a)设置电解单元，并通过电解水制备单独的含氢气流和单独的含氧气流；
(b)设置用于将单独的含氢气流从电解单元输送到合成气压缩机和/或甲烷化步骤的气体管道；和
(c)设置用于将至少一部分单独的氧气流从电解单元输送到次级重整器中的燃烧器的气体管道。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电解单元由可再生能源提供动力。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述含氧气氛是富含来自所述单独的氧气流的氧气的空气。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述电解单元被加压。
5.改善的氨合成气装置，其包括燃烧的初级蒸汽重整器和用含氧气氛运行的次级蒸汽重整器、水煤气变换单元、二氧化碳去除单元、甲烷化反应器和氨合成气压缩机，其中氨合成气装置还包括：电解单元，其通过水的电解提供单独的含氢气流和单独的含氧气流；用于将单独的含氢气流从电解单元输送到合成气压缩机和/或甲烷化反应器的气体管道；和用于将至少一部分单独的氧气流从电解装置输送到次级重整器的燃烧器上游或其中的气体管道。

说明书全文

用于改善氨 合成气装置的效率的方法

[0001] 本申请涉及氨合成气的制备。更具体地，本发明是通过将水的电解与烃原料的常规初级和次级蒸汽重整相结合以制备含氢和氮的氨合成气来改善常规氨合成气装置的效率的方法。

[0002] 氨合成气通常通过使烃进料(通常为天然气和/或高级烃)在燃烧的(fired)管式初级蒸汽重整器中通过与蒸汽重整催化剂接触而进行吸热蒸汽重整反应来制备。然后将经初级重整的气体进料到次级绝热重整器中，其中来自初级蒸汽重整的气体中的在初级蒸汽重整中形成的一部分氢和残留量的烃被空气和蒸汽部分氧化，并且随后在次级重整催化剂的存在下被重整。从次级重整器中取出粗合成气，其含有在原料的上述蒸汽重整反应的反应过程中形成的氢气、一氧化碳和二氧化碳，以及在次级重整步骤中通过添加空气而被引入的氮气。

[0003] 初级和次级重整过程的缺点是，用于在燃烧的初级蒸汽重整器中加热吸热的初级蒸汽重整的烃原料和燃料的消耗较高，因此来自用于加热重整器的燃烧器的烟道气中的CO2排放较大。可以从该过程中捕获二氧化碳产品，并将其用于下游过程，例如尿素生产或提高石油采收率。

[0004] 但是，工业中仍经常采用初级和次级蒸汽重整，特别是在现有的用于生产氨合成气的重整装置中。

[0005] 次级蒸汽重整包括使用含氧气氛将经初级重整的进料气体部分氧化为CO、CO2、H2、H2O和剩余的烃，然后将烃进行蒸汽重整以形成粗合成气。

[0006] 近来，至少在专利文献中，已经设想了将用于生产氢气的电解水与用于生产氮气的空气分离相结合，来制备氨合成气。如此产生的氢气和氮气以化学计量比结合以形成用于氨生产的合成气。然而，电解和空气分离相结合的缺点在于，氧气在电解和空气分离中均作为副产物产生，其在氨合成中没有用途，并且可被认为是能量损失。

[0007] 通常，如上所述，现有的工业氨合成气装置(即所谓的氨装置的前端)包括燃烧的初级蒸汽重整器、在气体入口侧带有燃烧器且在气体出口侧带有蒸汽重整催化剂床的次级蒸汽重整器。燃烧器通常使用空气操作。

[0008] 从次级蒸汽重整器中取出的粗氨合成气随后在水煤气变换单元中进行处理，以通过已知的水煤气变换反应进一步生产氢气并将一氧化碳转化为二氧化碳。

[0009] 然后，在二氧化碳去除过程中，去除变换后的氨合成气中包含的二氧化碳。

[0010] 在将一氧化碳和/或二氧化碳转化为甲烷的化学反应中，通过甲烷化作用去除来自二氧化碳去除过程的氨合成气中剩余的二氧化碳和/或一氧化碳。

[0011] 将如此制备的氨合成气引入到氨补充气体压缩机中，并送入氨生产单元中。

[0012] 本发明是基于设置燃烧的初级蒸汽重整过程和次级重整过程以及新的电解水的执行步骤的组合来生产氨合成气，其在次级重整燃烧器的操作中使用空气或富氧空气。

[0013] 因此，本发明提供了改善氨合成气装置的效率的方法，该氨合成气装置包括燃烧的初级蒸汽重整器和用含氧气氛运行的次级蒸汽重整器、水煤气变换单元、二氧化碳去除单元、甲烷化步骤和氨合成气压缩机，所述方法包括以下步骤：

[0014] (a)设置电解单元，并通过电解水制备单独的含氢气流和单独的含氧气流；

[0015] (b)设置用于将单独的含氢气流从电解单元输送到合成气压缩机和/或甲烷化步骤的气体管道；和

[0016] (c)设置用于将至少一部分单独的氧气流从电解单元输送到次级重整器中的燃烧器的气体管道。

[0017] 本发明的方法可用于改善通过初级和次级重整操作的现有氨合成气装置或具有初级和次级重整的新装置的效率。通过本发明的方法对现有的或新的氨合成气装置进行的改善旨在增加装置的产能和/或以固定的容量节省燃烧的初级蒸汽重整器中的燃料，因为来自水电解的氧气提供了用于次级重整器中的重整反应的热量。因此，当次级重整器中含氧气氛中的氧含量随着在水电解中制备的氧气而增加时，初级重整器的负荷降低。结果是，来自初级重整器的气体中的烃逸出(slip)增加，且气体出口温度降低，这又导致用于燃烧初级重整器的燃料消耗降低。由于较低的燃料消耗，降低了重整器管壁的温度，从而显著延长了管的使用寿命。

[0018] 另一个优点是，离开次级重整装置的总烃逸出可以与不带电解的常规装置相同，或者可以减少以获得改善的合成气组成，这是因为减少了惰性气体含量，导致来自氨回路的吹扫减少，因此更有效地利用了原料。

[0019] 根据本发明的方法提供了进一步的优点，即来自初级烟道气堆的CO2排放更少。

[0020] 还有一个优点在于，在二氧化碳去除单元的入口处增加了CO2分压，这通过减少所需的能量消耗而改善了二氧化碳去除效率。

[0021] 与使用水电解产生氢气和通过空气分离以产生氮气的现有技术方法相比，来自水电解的氧气产物有利地用于次级重整器中的部分氧化，从而导致新装置中初级重整器的尺寸减小或现有装置的负荷减少，而现有装置是一个昂贵且能源密集的单元和过程。

[0022] 本发明的又一个优点是，用于操作电解单元的能量可以是由风车、太阳能电池、水力能源或其他可再生能源产生的可再生能源。

[0023] 因此，在本发明的优选实施方案中，电解单元由可再生能源提供动力。

[0024] 优选地，根据工艺空气压缩机的排出压力，在升高的压力下进行水的电解，其将制备的氧气流在升高的压力下递送至次级重整器的燃烧器，并将氢气流递送至合成气压缩机和/或甲烷化步骤。

[0025] 因此，在本发明的优选实施方案中，电解单元被加压。

[0026] 将水电解与次级重整技术相结合以生产氨合成气的协同作用在于，可总体上节省用于重整过程的烃原料和燃料。

[0027] 在下面的表1中，对于2200MTPD氨装置给出了制备氨合成气的关键数据，其用于比较常规合成气技术和结合了水电解的常规合成气技术。

[0028]

标题	发布/更新时间	阅读量
一种以煤和炼厂干气为原料制合成油的方法	2020-05-12	32
一种基于熔浴床的低阶煤分区热解气化多联供系统及方法	2020-05-14	912
一种带有甲烷三重整的生物质制氢装置及方法	2020-05-14	340
用于增强烷烃的脱氢性能的方法	2020-05-12	150
用于制备氨合成气的方法	2020-05-12	802
籽煤一体化热解气化装置及方法	2020-05-14	256
纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料及其合成方法与应用	2020-05-08	991
一种适用煤制气工艺样品在线分析仪表的预处理装置	2020-05-08	373
一种气化炉出口水煤气深度喷淋装置	2020-05-11	801
一种含水煤气氧含量在线分析除雾器	2020-05-14	563

用于改善氨合成气装置的效率的方法

用于改善氨合成气装置的效率的方法

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：