WO2018166865A1 - Method and installation for creating and preparing a synthesis gas mixture - Google Patents
Method and installation for creating and preparing a synthesis gas mixture Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018166865A1 WO2018166865A1 PCT/EP2018/055612 EP2018055612W WO2018166865A1 WO 2018166865 A1 WO2018166865 A1 WO 2018166865A1 EP 2018055612 W EP2018055612 W EP 2018055612W WO 2018166865 A1 WO2018166865 A1 WO 2018166865A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- ammonia
- synthesis
- gas
- reformer
- gas mixture
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/382—Multi-step processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
- C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
- C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
- C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
- C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
- C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
- C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0415—Purification by absorption in liquids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0435—Catalytic purification
- C01B2203/0445—Selective methanation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/06—Integration with other chemical processes
- C01B2203/068—Ammonia synthesis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/14—Details of the flowsheet
- C01B2203/141—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in parallel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/14—Details of the flowsheet
- C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Definitions
- the present invention relates to a process for the production and preparation of a synthesis gas mixture for the production of ammonia, in which a hydrocarbon-containing starting gas mixture is converted in an autothermal reformer (ATR) by means of steam and oxygen in a Rohsynthesegasgemisch, which optionally supplied after further treatment at least one ammonia synthesis reactor is, wherein supplying only a partial stream of the starting gas mixture to the autothermal reformer, while supplying a further partial stream of the starting gas mixture to a primary reformer and the gas mixture produced there, optionally after further, known per se, treatment steps also supplies a Ammoniaksynthesereaktor.
- ATR autothermal reformer
- Rohsynthesegasgemisch which optionally supplied after further treatment at least one ammonia synthesis reactor is
- a process for the catalytic production of ammonia from a nitrogen-hydrogen mixture in which natural gas passes together with an oxygen-rich gas in an autothermal reformer, where at temperatures in the range of 900 ° C to 1200 ° C, a pressure of 40 to 100 bar and in the presence of a cracking catalyst produces a crude synthesis gas, wherein this crude synthesis gas is withdrawn from the autothermal reformer, cooled, passes through a catalytic conversion to convert CO to H 2 and a converted synthesis gas with an H 2 content of at least 55 vol.% and a CO content of at most 8 vol.%, whereby the converted synthesis gas is subjected to a multistage gas purification to remove CO 2 , CO and CH 4 and an N 2 Generates H 2 mixture, which is fed to an ammonia synthesis for the catalytic production of ammonia.
- WO 2016/198487 AI also a multi-pressure process for the production of ammonia is described in which a starting gas mixture comprising hydrogen, nitrogen, water, methane, optionally argon, carbon monoxide and carbon dioxide is prepared by reforming hydrocarbons, wherein the reforming in an autothermal reformer takes place, which is operated with pure oxygen or with oxygen-enriched air or with air.
- the document EP 0 522 744 A2 discloses a process for the production and preparation of a synthesis gas mixture having the features mentioned in the introduction.
- the conversion of a first partial stream of the starting gas mixture takes place in a primary reformer and a downstream secondary reformer, while a second partial stream of the starting gas mixture is first processed in a Vorreformer and then in an autothermal reformer. Thereafter, both partial streams are combined with each other and it then follows the addition of a nitrogen-containing stream with the gas mixture further nitrogen is supplied.
- this nitrogen-containing stream is a circulating gas, which is recycled from the ammonia synthesis after removal of a product stream and which consequently contains only a smaller proportion of nitrogen and also a larger proportion of hydrogen and carbon monoxide, carbon dioxide and optionally methane. Only after this addition of the recycle gas is an increase in pressure before the synthesis gas is fed to an ammonia synthesis.
- a natural gas is divided into two partial streams, wherein the first partial stream is fed to an autothermal reformer, which is supplied with an oxygen-enriched stream from an air separation plant.
- the second partial flow is fed to a primary steam reformer, which, however, is not followed by a secondary reformer.
- Both partial streams are combined after the primary reformer and then further processed by a CO shift and a pressure swing adsorption and then the treated gas mixture further nitrogen from the air separation plant is supplied.
- This synthesis gas mixture is fed to an ammonia synthesis reactor. A pressure increase of the gas mixture is not described in this document.
- the object of the present invention is to provide a process for the production and preparation of a synthesis gas mixture for the production of ammonia having the features of the aforementioned type, which allows an increase in capacity of an ammonia plant bypassing or significantly weakening the abovementioned bottlenecks ,
- Another concern of the present invention is to efficiently integrate an air separation plant into the revamping operations of an existing ammonia plant.
- the solution of the aforementioned object provides a process for the production and preparation of a synthesis gas mixture for the production of ammonia of the type mentioned above with the features of claim 1.
- the synthesis gas mixture is brought to an elevated pressure which corresponds to the ammonia synthesis pressure and only after the pressure increase the synthesis gas mixture from at least one line further nitrogen before the synthesis gas mixture enters a one- or multi-stage ammonia synthesis.
- the solution according to the invention has the advantage over the known processes that the expensive synthesis gas compressor is thereby relieved.
- the synthesis gas mixture after the pressure increase "additional” nitrogen it is meant that it is preferably a supply of nitrogen in the form of fresh gas from outside the plant and not in shape
- a recycle gas which is recirculated from the reactor, this contains nitrogen, but also other constituents such as, inter alia, hydrogen, wherein the exact composition of the circulating gas would probably have to be determined analytically, so that the addition of circulating gas is unsuitable to set a targeted for the ammonia synthesis stoichiometric ratio of hydrogen to nitrogen of 3: 1 targeted.
- nitrogen from “outside the plant” thus means in this context that this nitrogen originates from outside the actual plant for the production of ammonia and thus not from the recycle gas. If this nitrogen is produced for example in an air separation plant, this air separation plant can of course be installed on the be positioned in the same area as the plant for the production of ammonia This variant is therefore encompassed by the invention.
- further nitrogen is carried out with a purity of at least 60%, preferably with a purity of at least 80 %, more preferably with a purity of at least 90%, particularly preferably with a purity of at least 95% after the pressure increase of the synthesis gas mixture.
- a first partial stream fed to the primary reformer is branched off from a line containing the hydrocarbons and steam and leads the remaining partial stream of this gas mixture to the autothermal reformer.
- the gas mixture leaving the primary reformer is fed to a secondary reformer.
- a primary reformer and a secondary reformer are thus provided in addition to the autothermal reformer.
- the secondary reformer can be operated, for example, with enriched air.
- the use of the secondary reformer has the advantage, in comparison to the method known from US 2011/0297886 AI, that not all the nitrogen required for ammonia production has to be produced in an air separation plant. Rather, in this preferred variant of the present invention, the preferably significantly larger part of the nitrogen is obtained by supplying the process air to the secondary reformer, in which the oxygen contained in the air reacts with additional methane from the starting gas mixture, while the nitrogen contained in the process air subsequently available for ammonia synthesis.
- the crude synthesis gas stream treated in the autothermal reformer and the crude synthesis gas stream treated in the primary reformer are combined, and then a combined treatment of these gas streams takes place before they are fed to an ammonia synthesis reactor.
- the combining is preferably carried out before the CO conversion, more preferably before the cooling section, i. immediately after leaving the ATR and from the secondary reformer.
- the joint preparation of these gas streams comprises at least one step in which a CO conversion and / or a CGyWäsche and / or a methanation take place.
- the treated synthesis gas stream is fed to at least one synthesis gas compressor where it is compressed to an increased pressure Pi, which is higher than the initial pressure, then to a first synthesis unit ("Once "Through” or "GT 'ammonia synthesis, usually comprising a gas preheating, an ammonia converter (this optionally comprising a plurality of catalyst beds with a gas intermediate cooling), a gas cooling, an ammonia condensation and an ammonia deposition), wherein the Gas stream is compressed after the ammonia deposition in the multi-pressure process by means of a further compression stage or another synthesis gas compressor to a pressure p 2 , which is higher than the pressure Pi and this gas stream is then a second synthesis unit ("cyclic ammonia synthesis, also usually comprising a gas preheating, an ammonia converter (this comprising optionally a plurality of catalyst beds with a gas intermediate cooling), a gas cooling,
- the treated synthesis gas stream at least one synthesis gas compressor are fed there compressed to an elevated pressure and then fed to one or more ammonia synthesis reactors.
- the additional nitrogen introduced is produced in an air separation plant and then liquefied and pumped to the pressure Pi or p 2 .
- the nitrogen flowing through the secondary reformer is added, for example, between a second and a third synthesis gas compressor stage of the GT ammonia synthesis, which can be carried out at a pressure Pi in the order of about 100 bar.
- the nitrogen from the air separation plant is preferably pumped directly to the pressure p 2 of the circulatory ammonia synthesis of about 200 bar and is thus guided past the synthesis gas compressor.
- some of the nitrogen from the air separation plant can be added to the OT ammonia synthesis to increase the ammonia yield.
- the fresh gas before the ammonia synthesis thus contains, besides nitrogen and hydrogen, also the argon and methane gases, which are inert in relation to the ammonia synthesis, and possibly helium.
- An existing air separation plant is preferably modernized so far that the products 0 2 and N 2 are almost pure and in liquid form, the argon is preferably separated.
- an autothermal reformer is provided in parallel with the existing primary reformer and optionally secondary reformer, preferably with pure oxygen from the Air separation plant can be operated.
- the liquid oxygen is pumped to the working pressure of the autothermal reformer, for example, about 40 bar and then evaporated, the cold of the liquid oxygen is used.
- the starting gas mixture for example natural gas
- the starting gas mixture for example natural gas
- the natural gas-steam mixture for the autothermal reformer may advantageously be diverted from the main stream directed into the primary reformer only before the primary reformer. In this way, one obtains two piping systems, each with at least one reformer, in which the reforming process takes place in parallel and you can use the previously generated natural gas-steam mixture in both parallel piping systems. It is advantageous to bring both Rohsynthesegasstrom after reforming in the autothermal reformer or in the primary reformer and secondary reformer together again and then process together in further process steps.
- This treatment can comprise, for example, CO conversion and / or CO 2 scrubbing and / or methanation.
- the liquid nitrogen from the air separation plant is preferably pumped to the final synthesis pressure of, for example, about 200 bar and mixed with the fresh gas only after the synthesis gas compressor.
- the cold of the supercritical nitrogen can be used.
- Part of the ammonia can be formed by the OT ammonia synthesis between the compression stages of a syngas compressor (typically between the second and third stages).
- a portion of the nitrogen from the air separation plant after the second compression stage of the synthesis gas compressor is added to the make-up gas to optimize the gas composition prior to OT ammonia synthesis.
- Part of the oxygen is added to the secondary reformer to reduce the residual methane content so that the methane residue after the secondary reformer and after the autothermal reformer is approximately equal. This is advantageous for the economy of the process, since a lower methane residue leads to higher ammonia production.
- the distribution of the gas is new compared to the aforementioned known solutions.
- One advantage is, among other things, the massive relief of all process units between the secondary reformer and the main synthesis, including the process air compressor and the synthesis gas compressor.
- an advantage of the combination according to the invention with the primary reformer is that the heat in the flue gas channel of the primary reformer can be used.
- the preheating of the inlet streams for the autothermal reformer in the flue gas channel of the primary reformer is possible.
- the supplied additional nitrogen from the air separation plant brought by at least one pump to the intended ammonia synthesis pressure and then via a line immediately before the circulatory ammonia synthesis or partially before the OT Ammonia synthesis is supplied.
- a preferred embodiment of the invention provides that both the autothermal reformer and the secondary reformer oxygen is supplied, which was obtained in an air separation plant.
- a preferred embodiment of the invention provides that the secondary reformer process air is supplied, which was preferably previously brought by means of a compressor to an elevated pressure and / or by means of a heat exchanger, preferably in the flue gas duct of the primary reformer, was preheated.
- the process air can be additionally mixed with oxygen from outside, which was obtained in an air separation plant, and this oxygen-enriched air can be supplied to the secondary reformer.
- the present invention furthermore relates to a process for the production of ammonia, in which the preparation of the ammonia is carried out using a synthesis gas mixture produced and prepared in the manner described above.
- a synthesis gas mixture is first generated in this process for the production of ammonia, which contains the gases hydrogen and nitrogen in a ratio H 2 : N 2 greater than 3 and this superstoichiometric synthesis gas mixture is then prior to introduction into the ammonia synthesis reactor added more nitrogen.
- This additional nitrogen was preferably produced in an air separation plant.
- the ammonia synthesis can be carried out either at only one pressure level or alternatively it can be a multi-pressure process.
- the present invention further relates to a plant for the production and processing of a synthesis gas mixture for the production of ammonia, in which a hydrocarbon-containing starting gas mixture is converted in an autothermal reformer by means of steam and oxygen / air in a Rohsynthesegasgemisch, which supplied after further treatment at least one ammonia synthesis reactor is, according to the invention, this plant in addition to at least one autothermal reformer at least one primary reformer and further comprises at least one secondary reformer downstream of the primary reformer in the flow path.
- the autothermal reformer and the secondary reformer are arranged in mutually parallel piping systems, wherein the respective output lines of autothermal reformer and secondary reformer lead in a common conduit system for synthesis gas, preferably before the CO conversion tion.
- this comprises at least one CO conversion and / or at least one CGy wash and / or at least one methanation device, which are arranged in the common synthesis gas line system downstream of autothermal reformer and secondary reformer.
- the present invention further relates to a plant for the production of ammonia comprising a plant for the production and processing of a synthesis gas mixture of the type described above, this plant further comprises according to the invention at least one of the autothermal reformer and the primary reformer and optionally the secondary reformer in the flow downstream ammonia synthesis reactor.
- this plant further comprises according to the invention at least one of the autothermal reformer and the primary reformer and optionally the secondary reformer in the flow downstream ammonia synthesis reactor.
- these may also be two or more ammonia synthesis reactors, which operate at different pressures.
- Figure 1 is a simplified schematic flow diagram of a first exemplary system according to the invention
- Figure 2 is a schematically simplified flow diagram of a second exemplary system according to the invention according to an alternative variant of the present invention.
- FIG. 1 shows a simplified flow diagram of an exemplary plant according to the invention for the production and preparation of a synthesis gas mixture and for the subsequent production of ammonia from this synthesis gas mixture.
- argon is separated and liquid nitrogen from the air separation plant 10 is fed via line 11 to a pump 12 and there brought to a pressure of for example about 200 bar, heated in a heat exchanger 13 and then on the Line 14 fed to the cycle gas before it is fed to a cyclic ammonia synthesis 15.
- the liquid oxygen from the air separation plant 10 is fed via the line 16 to a pump 17, brought there to a higher pressure of for example about 40 bar, then evaporated in an evaporator 18 and a part of the gaseous oxygen is then via the line 19 of the process air the line 24 mixed before the enriched air is supplied to a secondary reformer 20.
- the system supplied process air is compressed in the process air compressor 21, passes via the line 22 in a device 23 for preheating the process air, where it is heated and is then fed via line 24 to a secondary reformer 20.
- the natural gas is supplied via a compressor 25 and the line 26 of the system, then in a heat exchanger 27, preferably in the flue gas duct of the primary reformer, heated to a temperature of, for example, about 380 ° C, desulfurized in a corresponding device 28, then flows through the line 29, where an admixture of steam takes place, then through another heat exchanger 30 in the flue gas duct of the primary reformer, where the gas is heated, for example up to about 480 ° C to 600 ° C and then leaves this heat exchanger 30 via line 31, where then a Dividing the natural gas / steam mixture into two partial streams takes place, of which a partial stream is supplied via the line 32 to the primary reformer 33.
- the reaction of the hydrocarbons with the water vapor takes place to form a synthesis gas mixture which contains carbon monoxide and hydrogen as main components.
- the crude synthesis gas mixture leaving the primary reformer 33 is fed via the line 34 to the above-described secondary reformer 20, in which by the supply of air or oxygen methane to carbon monoxide and Hydrogen according to the reaction equation (1) and (3) and partially the following reaction equation (2) is reacted.
- the synthesis gas mixture leaving the secondary reformer 20 is then cooled, generating steam, and is supplied via the line 35 to a CO conversion 36.
- This cooling is called “waste heat recovery” (WHR), in which the gas gives off the heat to water, which then evaporates, so that the gas is cooled and heat is recovered.
- WHR waste heat recovery
- the so-called CO conversion also referred to as the water gas shift reaction, is used to reduce the carbon monoxide content in the syngas and generate additional hydrogen. It is an exothermic equilibrium reaction which follows the reaction equation (3) given below:
- a C0 2 scrubber 37 is provided to remove the C0 2 from the synthesis gas mixture.
- the synthesis gas flows through a device for methanation in which carbon monoxide or carbon dioxide react at elevated temperatures according to the reaction equations (4) and (5) reproduced below with hydrogen to give methane and water:
- the educt gases hydrogen and nitrogen are present in the generated synthesis gas mixture in a superstoichiometric ratio of more than 3: 1, that is, it contains more hydrogen in the gas mixture relative to nitrogen than is needed for the ammonia synthesis reaction.
- the synthesis gas mixture then enters the synthesis gas compressor, where it can operate, for example, with two compression stages 40 and 41 connected in series and an increase in pressure to, for example, 100 bar takes place in two stages.
- the water content in the fresh gas is too high (water deactivates the catalyst in the ammonia converter), the water is separated after each pressure increase, as exemplified by a device 42 is shown. This can be done both by the condensation and by other methods known in the art.
- the fresh gas enters the OT (once through) - ammonia synthesis 15, consisting of the gas preheating, an ammonia converter (possibly several catalyst beds with a gas intercooling), a gas cooling, an ammonia condensation and ammonia deposition).
- the remaining gas mixture is compressed in the two-pressure process shown in FIG. 1 in a further compressor stage 43 to a higher pressure of, for example, about 200 bar, and then via conduit 44 to a second ammonia synthesis , the circuit ammonia synthesis 45 supplied, also consisting of the gas preheating, ammonia converter (several catalyst beds with a gas intercooling), gas cooling, ammonia condensation and ammonia deposition.
- ammonia synthesis a further ammonia synthesis takes place at a higher pressure level.
- the ammonia is removed as a product via the lines 46 and 47, respectively.
- the supplied via the line 39 synthesis gas mixture indeed contains hydrogen in excess, - the fresh gas before the first ammonia synthesis 15, the OT-ammonia synthesis, via the from the line 14 branching branch 57 further nitrogen can be supplied.
- the remaining nitrogen from the line 14 opens before the second ammonia synthesis, the circulation ammonia synthesis, in the line 44.
- the cyclic ammonia synthesis 45 the ammonia is removed as a product via the line 47.
- the so-called purge gas - is removed via line 53 after synthesis 45 and before the admixing of the fresh gas.
- the gas mixture is fed via line 54 to a further compressor or a further compressor stage 55, in this brought to a required for the reaction of increased pressure and then via the return lines 56, 44 and after the Adding fresh gas and nitrogen from the line 14, the circuit ammonia synthesis 45 supplied so that you can lead unreacted starting materials in the circulation and bring in the ammonia synthesis reactor again to react.
- the crude synthesis gas mixture leaving the autothermal reformer 49 via the line 50 then contains approximately the same proportion of residual methane as the synthesis gas mixture leaving the secondary reformer 20 via the line 35.
- the two gas streams are best after the cooling section before the CO conversion at the branch 51 louen and the combined synthesis gas stream can then be introduced into the CO conversion 36. After the combination, the combined synthesis gas stream from the lines 50 and 35 can thus be further treated together and finally fed to the ammonia syntheses 15 and 45.
- the peculiarity of the method according to the invention thus lies in the fact that the process gas stream, that is, the natural gas / steam mixture is divided into two partial streams, of which a partial stream via the branch line 32 for reforming a primary reformer 33 is fed, while the other partial flow over the second branch line 48 is reformed in the autothermal reformer 49, wherein the two partial streams are then reunited after the respective reforming at the branch 51 and thereafter treated together in the further process.
- a further advantage of the method according to the invention is that the liquid nitrogen from the air separation plant 10 is pumped to the final synthesis pressure of, for example, about 200 bar (with significantly less energy expenditure compared with the compression of the gaseous nitrogen to the same pressure) and then via the line 14 bypassing the synthesis gas compressor 40 is mixed with fresh gas, which flows through the line 44 for cyclic ammonia synthesis 45, so that the synthesis gas compressor is relieved.
- the cold of the supercritical nitrogen is used beforehand.
- FIG. 1 shows a simplified flow diagram according to a second alternative variant of an exemplary plant according to the invention for the production of ammonia.
- the synthesis of the ammonia takes place at only one pressure level. Large areas of the plant scheme agree with the embodiment previously described with reference to FIG.
- the water is separated after each pressure increase, as exemplified by a device 42 is shown. This can be done both by the condensation and by other methods known in the art.
- the fresh gas is compressed to the synthesis pressure of, for example, about 200 bar and then fed via the line 44 of the cyclic ammonia synthesis 45, in which the ammonia synthesis takes place.
- the synthesis gas mixture supplied via the line 52 contains hydrogen in an excess, the gas mixture is supplied via the line 14 prior to the cyclic ammonia synthesis 45 fed additional nitrogen.
- the nitrogen line 14 opens into the line 44, which leads the synthesis gas mixture.
- the ammonia is removed as a product via line 47. So that the methane and argon which are inert for the ammonia synthesis and, if appropriate, helium do not accumulate in the recycle gas, a portion of the gas - the so-called purge gas - is removed via the line 53 after the synthesis 45 and before the admixing of the fresh gas.
- the gas mixture is fed via line 54 to a further compressor or a further compressor stage 55, in this brought to an elevated pressure required for the reaction and then via the return lines 56, 44 and after the admixing of the fresh gas and the nitrogen from the line 14, the circulation ammonia synthesis 45 is supplied so that you can lead unreacted starting materials in the circulation and bring in the ammonia synthesis reactor again to react.
- a branched first partial flow of the natural gas / steam mixture is introduced via the branch line 32 into the primary reformer.
- the second partial stream is fed via the line 48 to an autothermal reformer 49, to which oxygen is supplied via a partial stream diverted from the line 19.
- the crude synthesis gas mixture leaving the autothermal reformer 49 via the line 50 then contains approximately the same proportion of residual methane as the synthesis gas mixture leaving the secondary reformer 20 via the line 35.
- the two gas streams are best combined after the cooling section before the CO conversion at the branch 51 and the combined synthesis gas stream can then be introduced into the CO conversion 36.
- the combined synthesis gas stream from lines 50 and 35 can thus be further treated together and finally fed to the cyclic ammonia synthesis 45.
- the peculiarity of the method according to the invention is thus that the process gas stream, that is, the natural gas / steam mixture is divided into two streams, of which a partial stream via the branch line 32 for reforming a primary reformer 33 and then a secondary reformer is fed during the Other partial flow is reformed via the second branch line 48 in the autothermal reformer 49, wherein the two partial flows are then reunited after the respective reforming at the branch 51 and subsequently treated together in the further process.
- a further advantage of the method according to the invention is that the liquid nitrogen from the air separation plant 10 is pumped to the final synthesis pressure of, for example, about 200 bar (with significantly less energy expenditure compared with the compression of the gaseous nitrogen to the same pressure) and then via the line 14 bypassing the synthesis gas compressor 40 is mixed with fresh gas, which flows via the line 44 for cyclic ammonia synthesis 45.
- the cold of the supercritical nitrogen is used beforehand.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
The present invention relates to a method for creating and preparing a synthesis gas mixture for preparing ammonia, in which a starting gas mixture containing hydrocarbons and vapour is converted to a raw synthesis gas mixture in an autothermic reformer (49) by means of oxygen. After further preparation, said raw synthesis gas mixture is fed to at least one ammonia synthesis (15, 45), wherein only a partial flow (48) of the starting gas mixture is fed to the autothermic reformer (49), while a further partial flow (32) of the starting gas mixture is fed to a primary reformer (33) and then to the secondary reformer (20), and the gas mixture created in these primary and secondary reformers is, after further preparation as appropriate, also fed to an ammonia synthesis (15, 45), wherein the synthesis gas mixture (44) is brought to a higher pressure, which corresponds to the ammonia synthesis pressure, wherein only after the increase in pressure is further nitrogen fed to the synthesis gas mixture from at least one line (14, 57) before the synthesis gas mixture is fed to the ammonia synthesis. One advantage of this method is that the load on all process units between the secondary reformer and main synthesis, including the process air compressor and synthesis gas compressor, is enormously reduced. Compared to a variant with only one autothermic reformer, one advantage, in addition to other advantages, of the combination according to the invention with the primary reformer is for example that the heat in the flue gas duct of the primary reformer can be utilised.
Description
Verfahren und Anlage zur Erzeugung und Aufbereitung eines Svntheseqasqemisches Process and plant for the production and treatment of a sudese gas mixture
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung und Aufbereitung eines Synthesegasgemisches für die Herstellung von Ammoniak, bei dem ein Kohlenwasserstoffe enthaltendes Ausgangsgasgemisch in einem autothermen Reformer (ATR) mittels Dampf und Sauerstoff in ein Rohsynthesegasgemisch umgewandelt wird, welches gegebenenfalls nach weiterer Aufbereitung mindestens einem Ammoniaksynthesereaktor zugeführt wird, wobei man nur einen Teilstrom des Ausgangsgasgemisches dem autothermen Reformer zuführt, während man einen weiteren Teilstrom des Ausgangsgasgemisches einem Primärreformer zuführt und das dort erzeugte Gasgemisch gegebenenfalls nach weiteren, an sich bekannten, Aufbereitungsschritten ebenfalls einem Ammoniaksynthesereaktor zuführt. The present invention relates to a process for the production and preparation of a synthesis gas mixture for the production of ammonia, in which a hydrocarbon-containing starting gas mixture is converted in an autothermal reformer (ATR) by means of steam and oxygen in a Rohsynthesegasgemisch, which optionally supplied after further treatment at least one ammonia synthesis reactor is, wherein supplying only a partial stream of the starting gas mixture to the autothermal reformer, while supplying a further partial stream of the starting gas mixture to a primary reformer and the gas mixture produced there, optionally after further, known per se, treatment steps also supplies a Ammoniaksynthesereaktor.
Bei bestehenden Ammoniakanlagen gibt es im Bereich verschiedener Anlagenteile Engpässe, die eine gewünschte Kapazitätserhöhung verhindern . Dies sind insbesondere der Primärreformer, der Sekundärreformer, der Prozessluftkompressor, die CGyWäsche, der Synthesegaskompressor und der Ammoniaksynthesereaktor. Die Umgehung dieser Engpässe erfordert teure Maßnahmen. Hier gibt es von verschiedenen Anbietern unterschiedliche Konzepte zur wirtschaftlichen Umgestaltung und Erneuerung bestehender Anlagen (so genanntes„Revamp"). In the case of existing ammonia plants, there are bottlenecks in the area of various plant components which prevent a desired increase in capacity. These are in particular the primary reformer, the secondary reformer, the process air compressor, the CGyWäsche, the synthesis gas compressor and the ammonia synthesis reactor. The circumvention of these bottlenecks requires expensive measures. There are different concepts from different providers for the economic transformation and renewal of existing plants (so-called "revamp").
Aus der DE 100 55 818 AI ist ein Verfahren zur katalytischen Herstellung von Ammoniak aus einem Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch bekannt, bei dem man Erdgas zusammen mit einem Sauerstoffreichen Gas in einen autothermen Reformer leitet, wo man bei Temperaturen im Bereich von 900 °C bis 1200 °C, einem Druck von 40 bis 100 bar und in Gegenwart eines Spaltkatalysators ein rohes Synthesegas erzeugt, wobei man dieses rohe Synthesegas aus dem autothermen Reformer abzieht, kühlt, durch eine katalytische Konvertierung zum Umwandeln von CO in H2 leitet und ein konvertiertes Synthesegas mit einem H2-Gehalt von mindestens 55 Vol .-% und einem CO-Gehalt von höchstens 8 Vol.-% abzieht, wobei man das konvertierte Synthesegas einer mehrstufigen Gasreinigung zum Entfernen von C02, CO und CH4 unterzieht und ein N2-H2-Gemisch erzeugt, welches man einer Ammoniak-Synthese zum katalytischen Erzeugen von Ammoniak zuführt. Bei diesem bekannten Verfahren ist nur ein autothermer Reformer zum Reformieren vorgesehen und die Ammoniak- Synthese erfolgt bei nur einem Druckniveau . Der flüssige Stickstoff wird außerdem nach der Luftzerlegungsanlage vor dem Synthesegaskompressor für die Stickstoffwäsche eingesetzt, mit der alle inerten (Argon und Methan) und alle 02-haltigen Komponenten (CO, C02, H20) ausgewaschen werden und mit der das notwendige Verhältnis H2 : N2 gleich 3 : 1 eingestellt wird . Das frische Make-Up-Gas vor der Synthese enthält damit nur N2 und H2.
In der EP 1339641 Bl wird ein Verfahren zur Synthese von Ammoniak auf zwei Druckniveaus beschrieben. Hier erfolgt die Herstellung von Ammoniak aus frischem Synthesegas, welches außer den Reaktanten Wasserstoff und Stickstoff inerte Bestandteile enthält, nacheinander in verschiedenen Synthesesystemen, wobei in allen Synthesesystemen jeweils aus einem Teil des Synthesegases Ammoniak erzeugt und ein Teil davon ausgeschleust wird und jedes nachfolgende Synthesesystem einen höheren Druck aufweist als das jeweils vorangegangenen Synthesesystem. From DE 100 55 818 Al a process for the catalytic production of ammonia from a nitrogen-hydrogen mixture is known in which natural gas passes together with an oxygen-rich gas in an autothermal reformer, where at temperatures in the range of 900 ° C to 1200 ° C, a pressure of 40 to 100 bar and in the presence of a cracking catalyst produces a crude synthesis gas, wherein this crude synthesis gas is withdrawn from the autothermal reformer, cooled, passes through a catalytic conversion to convert CO to H 2 and a converted synthesis gas with an H 2 content of at least 55 vol.% and a CO content of at most 8 vol.%, whereby the converted synthesis gas is subjected to a multistage gas purification to remove CO 2 , CO and CH 4 and an N 2 Generates H 2 mixture, which is fed to an ammonia synthesis for the catalytic production of ammonia. In this known method, only an autothermal reformer is provided for reforming and the ammonia synthesis takes place at only one pressure level. The liquid nitrogen is also used after the air separation plant before the synthesis gas compressor for nitrogen scrubbing, with all inert (argon and methane) and all 0 2 -containing components (CO, C0 2 , H 2 0) are washed out and with the necessary ratio H 2 : N 2 is set equal to 3: 1. The fresh make-up gas prior to synthesis thus contains only N 2 and H 2 . EP 1339641 B1 describes a process for the synthesis of ammonia at two pressure levels. Here, the production of ammonia from fresh synthesis gas, which contains in addition to the reactants hydrogen and nitrogen inert constituents, successively in different synthesis systems, wherein produced in all synthesis systems in each case from a portion of the synthesis gas ammonia and a part thereof is discharged and each subsequent synthesis system a higher Pressure than the previous synthesis system.
In der WO 2016/198487 AI wird ebenfalls ein Mehrdruckverfahren zur Herstellung von Ammoniak beschrieben, bei dem ein Ausgangsgasgemisch umfassend Wasserstoff, Stickstoff, Wasser, Methan, gegebenenfalls Argon, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid durch Reformierung von Kohlenwasserstoffen hergestellt wird, wobei die Reformierung in einem autothermen Reformer erfolgt, welcher mit reinem Sauerstoff oder mit an Sauerstoff angereicherter Luft oder mit Luft betrieben wird . In WO 2016/198487 AI also a multi-pressure process for the production of ammonia is described in which a starting gas mixture comprising hydrogen, nitrogen, water, methane, optionally argon, carbon monoxide and carbon dioxide is prepared by reforming hydrocarbons, wherein the reforming in an autothermal reformer takes place, which is operated with pure oxygen or with oxygen-enriched air or with air.
Aus dem Dokument EP 0 522 744 A2 ist ein Verfahren zur Erzeugung und Aufbereitung eines Synthesegasgemisches mit den eingangs genannten Merkmalen bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren erfolgt die Umwandlung eines ersten Teilstroms des Ausgangsgasgemisches in einem Primärreformer und einem diesem nachgeschalteten Sekundärreformer, während ein zweiter Teilstrom des Ausgangsgasgemisches zunächst in einem Vorreformer und danach in einem autothermen Reformer aufbereitet wird . Danach werden beide Teilströme miteinander vereint und es folgt dann die Zugabe eines stickstoffhaltigen Stroms mit dem dem Gasgemisch weiterer Stickstoff zugeführt wird . Bei diesem stickstoffhaltigen Strom handelt es sich jedoch um ein Kreislaufgas, welches aus der Ammoniaksynthese nach Abtrennung eines Produktstroms zurückgeführt wird und welches folglich nur einen geringeren Anteil an Stickstoff und daneben einen größeren Anteil an Wasserstoff sowie Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und gegebenenfalls Methan enthält. Erst nach dieser Zugabe des Kreislaufgases erfolgt eine Druckerhöhung, bevor das Synthesegas einer Ammoniaksynthese zugeführt wird . The document EP 0 522 744 A2 discloses a process for the production and preparation of a synthesis gas mixture having the features mentioned in the introduction. In this known method, the conversion of a first partial stream of the starting gas mixture takes place in a primary reformer and a downstream secondary reformer, while a second partial stream of the starting gas mixture is first processed in a Vorreformer and then in an autothermal reformer. Thereafter, both partial streams are combined with each other and it then follows the addition of a nitrogen-containing stream with the gas mixture further nitrogen is supplied. However, this nitrogen-containing stream is a circulating gas, which is recycled from the ammonia synthesis after removal of a product stream and which consequently contains only a smaller proportion of nitrogen and also a larger proportion of hydrogen and carbon monoxide, carbon dioxide and optionally methane. Only after this addition of the recycle gas is an increase in pressure before the synthesis gas is fed to an ammonia synthesis.
Ein weiteres Verfahren zur Erzeugung und Aufbereitung eines Synthesegasgemisches für die Herstellung von Ammoniak ist aus der US 2011/0297886 AI bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein Erdgas in zwei Teilströme aufgeteilt, wobei der erste Teilstrom einem autothermen Reformer zugeleitet wird, dem ein mit Sauerstoff angereicherter Strom aus einer Luftzerlegungsanlage zugeführt wird . Der zweite Teilstrom wird einem primären Dampfreformer zugeführt, dem jedoch kein Sekundärreformer nachgeschaltet ist. Beide Teilströme werden nach dem Primärreformer vereint und dann weiter aufbereitet durch einen CO-Shift und eine Druckwechseladsorption und danach wird dem aufbereiteten Gasgemisch weiterer Stickstoff aus der Luftzerlegungsanlage zugeführt. Dieses Synthesegasgemisch wird einem Ammoniaksynthesereaktor zugeführt. Eine Druckerhöhung des Gasgemischs wird in diesem Dokument nicht beschrieben. Das Fehlen eines Sekundärreformers nach dem Primärreformer hat bei diesem bekannten Verfahren den Nachteil, dass der gesamte für die Ammoniakproduktion erforderliche Stickstoff in der Luftzerlegungsanlage produziert werden muss.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Erzeugung und Aufbereitung eines Synthesegasgemisches für die Herstellung von Ammoniak mit den Merkmalen der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, welches eine Kapazitätserhöhung einer Ammoniakanlage unter Umgehung bzw. mit deutlicher Abschwächung der oben genannten Engpässe ermöglicht. Another method for the production and preparation of a synthesis gas mixture for the production of ammonia is known from US 2011/0297886 AI. In this known method, a natural gas is divided into two partial streams, wherein the first partial stream is fed to an autothermal reformer, which is supplied with an oxygen-enriched stream from an air separation plant. The second partial flow is fed to a primary steam reformer, which, however, is not followed by a secondary reformer. Both partial streams are combined after the primary reformer and then further processed by a CO shift and a pressure swing adsorption and then the treated gas mixture further nitrogen from the air separation plant is supplied. This synthesis gas mixture is fed to an ammonia synthesis reactor. A pressure increase of the gas mixture is not described in this document. The lack of a secondary reformer after the primary reformer has the disadvantage in this known method that the entire nitrogen required for ammonia production must be produced in the air separation plant. The object of the present invention is to provide a process for the production and preparation of a synthesis gas mixture for the production of ammonia having the features of the aforementioned type, which allows an increase in capacity of an ammonia plant bypassing or significantly weakening the abovementioned bottlenecks ,
Ein weiteres Anliegen der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Luftzerlegungsanlage effizient in die Revamp-Maßnahmen einer bestehenden Ammoniakanlage zu integrieren. Another concern of the present invention is to efficiently integrate an air separation plant into the revamping operations of an existing ammonia plant.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe liefert ein Verfahren zur Erzeugung und Aufbereitung eines Synthesegasgemisches für die Herstellung von Ammoniak der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1. The solution of the aforementioned object provides a process for the production and preparation of a synthesis gas mixture for the production of ammonia of the type mentioned above with the features of claim 1.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass man das Synthesegasgemisch auf einen erhöhten Druck bringt, welcher dem Ammoniaksynthesedruck entspricht und man erst nach der Druckerhöhung dem Synthesegasgemisch aus mindestens einer Leitung weiteren Stickstoff zuführt, bevor das Synthesegasgemisch in eine ein- oder mehrstufige Ammoniak-Synthese gelangt. According to the invention, the synthesis gas mixture is brought to an elevated pressure which corresponds to the ammonia synthesis pressure and only after the pressure increase the synthesis gas mixture from at least one line further nitrogen before the synthesis gas mixture enters a one- or multi-stage ammonia synthesis.
De erfindungsgemäße Lösung hat im Vergleich zu den bekannten Verfahren den Vorteil, dass der teure Synthesegaskompressor dadurch entlastet wird. The solution according to the invention has the advantage over the known processes that the expensive synthesis gas compressor is thereby relieved.
Wenn in der vorliegenden Anmeldung davon die Rede ist, dass man dem Synthesegasgemisch nach der Druckerhöhung „weiteren " Stickstoff zuführt, dann ist damit gemeint, dass es sich vorzugsweise um eine Zufuhr von Stickstoff in Form von Frischgas von außerhalb der Anlage handelt und nicht in Form eines Kreisgases, welches bereits an der Reaktion im Ammoniaksynthesereaktor teilgenommen hat. Gibt man dem „make-up"-Gas ein Kreisgas zu, welches aus dem Reaktor zurückgeführt wird, enthält dieses zwar Stickstoff, daneben aber auch andere Bestandteile wie unter anderem auch Wasserstoff, wobei die genaue Zusammensetzung des Kreisgases womöglich erst analytisch bestimmt werden müsste, so dass die Zugabe von Kreisgas ungeeignet ist, ein für die Ammoniaksynthese angestrebtes stöchiometrisches Verhältnis Wasserstoff zu Stickstoff von 3 : 1 gezielt einzustellen. Weiterer Stickstoff von„außerhalb der Anlage" bedeutet somit in diesem Zusammenhang, dass dieser Stickstoff von außerhalb der eigentlichen Anlage zur Herstellung von Ammoniak und somit nicht aus dem Kreisgas stammt. Wenn dieser Stickstoff beispielsweise in einer Luftzerlegungsanlage erzeugt wird, kann diese Luftzerlegungsanlage selbstverständlich auf dem gleichen Gelände positioniert sein wie die Anlage zur Herstellung von Ammoniak. Diese Variante ist folglich von der Erfindung umfasst. If it is mentioned in the present application that the synthesis gas mixture after the pressure increase "additional" nitrogen, then it is meant that it is preferably a supply of nitrogen in the form of fresh gas from outside the plant and not in shape If one adds to the "make-up" gas a recycle gas, which is recirculated from the reactor, this contains nitrogen, but also other constituents such as, inter alia, hydrogen, wherein the exact composition of the circulating gas would probably have to be determined analytically, so that the addition of circulating gas is unsuitable to set a targeted for the ammonia synthesis stoichiometric ratio of hydrogen to nitrogen of 3: 1 targeted. Further nitrogen from "outside the plant" thus means in this context that this nitrogen originates from outside the actual plant for the production of ammonia and thus not from the recycle gas.If this nitrogen is produced for example in an air separation plant, this air separation plant can of course be installed on the be positioned in the same area as the plant for the production of ammonia This variant is therefore encompassed by the invention.
Vorzugsweise führt man gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens weiteren Stickstoff mit einer Reinheit von wenigstens 60 %, vorzugsweise mit einer Reinheit von wenigstens 80
%, weiter bevorzugt mit einer Reinheit von wenigstens 90 %, besonders bevorzugt mit einer Reinheit von wenigstens 95 % nach der Druckerhöhung des Synthesegasgemisches zu. Preferably, according to a development of the process according to the invention, further nitrogen is carried out with a purity of at least 60%, preferably with a purity of at least 80 %, more preferably with a purity of at least 90%, particularly preferably with a purity of at least 95% after the pressure increase of the synthesis gas mixture.
Vorzugsweise zweigt man einen ersten, dem Primärreformer zugeführten Teilstrom aus einer die Kohlenwasserstoffe und Dampf enthaltendes Gasgemisch führenden Leitung ab und führt den übrigen Teilstrom dieses Gasgemisches dem autothermen Reformer zu . Preferably, a first partial stream fed to the primary reformer is branched off from a line containing the hydrocarbons and steam and leads the remaining partial stream of this gas mixture to the autothermal reformer.
Bevorzugt wird bei der Variante mit Verwendung eines Primärreformers das aus dem Primärreformer austretende Gasgemisch einem Sekundärreformer zugeleitet. Preferably, in the variant using a primary reformer, the gas mixture leaving the primary reformer is fed to a secondary reformer.
Bei dieser bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sind somit neben dem autothermen Reformer ein Primärreformer und ein Sekundärreformer vorgesehen. Der Sekundärreformer kann beispielsweise mit angereicherter Luft betrieben werden . Die Verwendung des Sekundärreformers hat im Vergleich zu dem aus der US 2011/0297886 AI bekannten Verfahren den Vorteil, dass nicht der gesamte für die Ammoniakproduktion notwendige Stickstoff in einer Luftzerlegungsanlage produziert werden muss. Vielmehr wird bei dieser bevorzugten Variante der vorliegenden Erfindung der bevorzugt deutlich größere Teil des Stickstoffs dadurch erhalten, dass die Prozessluft dem Sekundärreformer zugeführt wird, in dem der in der Luft enthaltene Sauerstoff mit weiterem Methan aus dem Ausgangsgasgemisch reagiert, während der in der Prozessluft enthaltene Stickstoff anschließend für die Ammoniaksynthese zur Verfügung steht. In this preferred variant of the method according to the invention, a primary reformer and a secondary reformer are thus provided in addition to the autothermal reformer. The secondary reformer can be operated, for example, with enriched air. The use of the secondary reformer has the advantage, in comparison to the method known from US 2011/0297886 AI, that not all the nitrogen required for ammonia production has to be produced in an air separation plant. Rather, in this preferred variant of the present invention, the preferably significantly larger part of the nitrogen is obtained by supplying the process air to the secondary reformer, in which the oxygen contained in the air reacts with additional methane from the starting gas mixture, while the nitrogen contained in the process air subsequently available for ammonia synthesis.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vereint man den in dem autothermen Reformer behandelten Rohsynthesegasstrom und den in dem Primärreformer behandelten Rohsynthesegasstrom und danach erfolgt eine gemeinsame Aufbereitung dieser Gasströme, bevor diese einem Ammoniaksynthesereaktor zugeführt werden . Das Vereinen erfolgt bevorzugt vor der CO-Konver- tierung, noch bevorzugter vor der Abkühlstrecke, d.h . direkt nach dem Austritt aus dem ATR und aus dem Sekundärreformer. According to a preferred development of the invention, the crude synthesis gas stream treated in the autothermal reformer and the crude synthesis gas stream treated in the primary reformer are combined, and then a combined treatment of these gas streams takes place before they are fed to an ammonia synthesis reactor. The combining is preferably carried out before the CO conversion, more preferably before the cooling section, i. immediately after leaving the ATR and from the secondary reformer.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die gemeinsame Aufbereitung dieser Gasströme mindestens einen Schritt, in dem eine CO- Konvertierung und/oder eine CGyWäsche und/oder eine Methanisierung erfolgen . According to a preferred embodiment of the invention, the joint preparation of these gas streams comprises at least one step in which a CO conversion and / or a CGyWäsche and / or a methanation take place.
Handelt es sich bei der Ammoniakherstellung um ein so genanntes Mehrdruckverfahren, dann wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung der aufbereitete Synthesegasstrom mindestens einem Synthesegaskompressor zugeführt, dort auf einen erhöhten Druck Pi verdichtet, welcher höher ist als der Ausgangsdruck, dann einer ersten Syntheseeinheit („Once-Through " bzw.„GT'-Ammoniak- Synthese, in der Regel umfassend eine Gas-Vorwärmung, einen Ammoniak-Konverter (dieser gegebenenfalls umfassend mehrere Katalysator-Betten mit einer Gas-Zwischenkühlung), eine Gas- Abkühlung, eine Ammoniak-Kondensation und eine Ammoniak-Abscheidung), zugeführt, wobei der
Gasstrom nach der Ammoniak-Abscheidung beim Mehrdruckverfahren mittels einer weiteren Verdichtungsstufe bzw. eines weiteren Synthesegaskompressors auf einen Druck p2 verdichtet wird, welcher höher ist als der Druck Pi und dieser Gasstrom wird dann einer zweiten Syntheseeinheit („Kreislauf'-Ammoniak-Synthese, ebenfalls in der Regel umfassend eine Gas-Vorwärmung, einen Ammoniak-Konverter (dieser umfassend gegebenenfalls mehrere Katalysator-Betten mit einer Gas- Zwischenkühlung), eine Gas-Abkühlung, eine NH3-Kondensation und eine Ammoniak-Abscheidung), zugeführt. If the production of ammonia is a so-called multi-pressure process, then according to a preferred development of the invention, the treated synthesis gas stream is fed to at least one synthesis gas compressor where it is compressed to an increased pressure Pi, which is higher than the initial pressure, then to a first synthesis unit ("Once "Through" or "GT 'ammonia synthesis, usually comprising a gas preheating, an ammonia converter (this optionally comprising a plurality of catalyst beds with a gas intermediate cooling), a gas cooling, an ammonia condensation and an ammonia deposition), wherein the Gas stream is compressed after the ammonia deposition in the multi-pressure process by means of a further compression stage or another synthesis gas compressor to a pressure p 2 , which is higher than the pressure Pi and this gas stream is then a second synthesis unit ("cyclic ammonia synthesis, also usually comprising a gas preheating, an ammonia converter (this comprising optionally a plurality of catalyst beds with a gas intermediate cooling), a gas cooling, a NH 3 condensation and an ammonia deposition) supplied.
Handelt es sich hingegen um eine Variante der Ammoniaksynthese mit nur einem Druckniveau, dann kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung der aufbereitete Synthesegasstrom mindestens einem Synthesegaskompressor zugeführt werden, dort auf einen erhöhten Druck verdichtet und dann einem oder mehreren Ammoniaksynthesereaktoren zugeführt werden. If, however, it is a variant of the ammonia synthesis with only one pressure level, then, according to a preferred embodiment of the invention, the treated synthesis gas stream at least one synthesis gas compressor are fed there compressed to an elevated pressure and then fed to one or more ammonia synthesis reactors.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird dem auf einen erhöhten Druck gebrachten Synthesegasgemisch bevor es der Kreislauf-Ammoniak-Synthese zugeführt wird und/oder bevor es bei der Mehrdruckvariante einer GT-Ammoniak-Synthese zugeführt wird, jeweils über eine Leitung weiterer Stickstoff zugeführt. According to a preferred embodiment of the invention, the synthesis gas mixture brought to an elevated pressure before it is fed to the cyclic ammonia synthesis and / or before it is supplied in the multi-pressure variant of a GT ammonia synthesis, in each case via a line further nitrogen.
Besonders vorteilhaft ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, wenn der zugeführte weitere Stickstoff in einer Luftzerlegungsanlage erzeugt und anschließend verflüssigt und auf den Druck Pi bzw. p2 gepumpt wurde. According to a development of the invention, it is particularly advantageous if the additional nitrogen introduced is produced in an air separation plant and then liquefied and pumped to the pressure Pi or p 2 .
Der Stickstoff, der durch den Sekundärreformer strömt, wird beispielsweise zwischen einer zweiten und einer dritten Synthesegaskompressorstufe der GT-Ammoniak-Synthese zugefügt, wobei bei einem Druck Pi in der Größenordnung von etwa 100 bar gearbeitet werden kann. Der Stickstoff aus der Luftzerlegungsanlage wird hingegen bevorzugt direkt auf den Druck p2 der Kreislauf-Ammoniak- Synthese von etwa 200 bar gepumpt und wird somit an dem Synthesegaskompressor vorbei geführt. Ein Teil des Stickstoffs aus der Luftzerlegungsanlage kann jedoch der OT -Ammoniak- Synthese zugefügt werden, um die Ammoniak-Ausbeute zu erhöhen . Vorzugsweise wird anders als im Stand der Technik gemäß DE 100 55 818 AI Methan bei der Gasreinigung nicht entfernt, sondern es entsteht sogar zusätzliches Methan in der Methanisierungseinheit. Das Frischgas vor der Ammoniaksynthese enthält somit neben Stickstoff und Wasserstoff auch die in Bezug auf die Ammoniaksynthese inerten Gase Argon und Methan und ggf. Helium. The nitrogen flowing through the secondary reformer is added, for example, between a second and a third synthesis gas compressor stage of the GT ammonia synthesis, which can be carried out at a pressure Pi in the order of about 100 bar. By contrast, the nitrogen from the air separation plant is preferably pumped directly to the pressure p 2 of the circulatory ammonia synthesis of about 200 bar and is thus guided past the synthesis gas compressor. However, some of the nitrogen from the air separation plant can be added to the OT ammonia synthesis to increase the ammonia yield. Preferably, unlike in the prior art according to DE 100 55 818 Al methane is not removed in the gas cleaning, but it even creates additional methane in the methanation unit. The fresh gas before the ammonia synthesis thus contains, besides nitrogen and hydrogen, also the argon and methane gases, which are inert in relation to the ammonia synthesis, and possibly helium.
Eine vorhandene Luftzerlegungsanlage wird vorzugsweise soweit modernisiert, dass die Produkte 02 und N2 nahezu rein und in flüssiger Form vorliegen, wobei das Argon bevorzugt abgetrennt wird . An existing air separation plant is preferably modernized so far that the products 0 2 and N 2 are almost pure and in liquid form, the argon is preferably separated.
Gemäß der Erfindung ist ein autothermer Reformer parallel zu dem vorhandenen Primärreformer und gegebenenfalls Sekundärreformer vorgesehen, der vorzugsweise mit reinem Sauerstoff aus der
Luftzerlegungsanlage betrieben werden kann . Der flüssige Sauerstoff wird auf den Arbeitsdruck des autothermen Reformers von beispielsweise etwa 40 bar gepumpt und dann verdampft, wobei die Kälte des flüssigen Sauerstoffs genutzt wird . According to the invention, an autothermal reformer is provided in parallel with the existing primary reformer and optionally secondary reformer, preferably with pure oxygen from the Air separation plant can be operated. The liquid oxygen is pumped to the working pressure of the autothermal reformer, for example, about 40 bar and then evaporated, the cold of the liquid oxygen is used.
Das Ausgangsgasgemisch, beispielsweise Erdgas, wird in der Regel vor der Einleitung in den autothermen Reformer bzw. den Primärreformer mit Dampf gemischt. Da in dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl ein autothermer Reformer als auch ein Primärreformer verwendet werden, kann das Erdgas-Dampf-Gemisch für den autothermen Reformer in vorteilhafter Weise von dem Hauptstrom, der in den Primärreformer geleitet wird, erst vor dem Primärreformer abgezweigt werden. Auf diese Weise erhält man zwei Leitungssysteme mit jeweils mindestens einem Reformer, in denen der Reformierungsprozess parallel abläuft und man kann das zuvor erzeugte Erdgas-Dampf-Gemisch in beiden parallel arbeitenden Leitungssystemen nutzen . Es ist vorteilhaft, beide Rohsynthesegasströme nach der Reformierung im autothermen Reformer bzw. im Primärreformer und Sekundärreformer wieder zusammen zu führen und anschließend in weiteren Verfahrensschritten gemeinsam aufzubereiten. Diese Aufbereitung kann beispielsweise eine CO-Konvertierung und/oder eine C02- Wäsche und/oder eine Methanisierung umfassen. The starting gas mixture, for example natural gas, is usually mixed with steam before it is introduced into the autothermal reformer or primary reformer. Since both an autothermal reformer and a primary reformer are used in the process of the present invention, the natural gas-steam mixture for the autothermal reformer may advantageously be diverted from the main stream directed into the primary reformer only before the primary reformer. In this way, one obtains two piping systems, each with at least one reformer, in which the reforming process takes place in parallel and you can use the previously generated natural gas-steam mixture in both parallel piping systems. It is advantageous to bring both Rohsynthesegasstrom after reforming in the autothermal reformer or in the primary reformer and secondary reformer together again and then process together in further process steps. This treatment can comprise, for example, CO conversion and / or CO 2 scrubbing and / or methanation.
Der flüssige Stickstoff aus der Luftzerlegungsanlage wird vorzugsweise auf den Endsynthesedruck von beispielsweise etwa 200 bar gepumpt und erst nach dem Synthesegaskompressor mit dem Frischgas gemischt. Die Kälte des überkritischen Stickstoffs kann dabei genutzt werden. The liquid nitrogen from the air separation plant is preferably pumped to the final synthesis pressure of, for example, about 200 bar and mixed with the fresh gas only after the synthesis gas compressor. The cold of the supercritical nitrogen can be used.
Ein Teil des Ammoniaks kann durch die OT-Ammoniak-Synthese zwischen den Kompressionsstufen eines Synthesegaskompressors (in der Regel zwischen der zweiten und der dritten Stufe) gebildet werden . Gegebenenfalls wird ein Teil des Stickstoffs aus der Luftzerlegungsanlage nach der zweiten Kompressionsstufe des Synthesegaskompressors dem Frischgas zugefügt, um die Gaszusammensetzung vor der OT-Ammoniak-Synthese zu optimieren. Part of the ammonia can be formed by the OT ammonia synthesis between the compression stages of a syngas compressor (typically between the second and third stages). Optionally, a portion of the nitrogen from the air separation plant after the second compression stage of the synthesis gas compressor is added to the make-up gas to optimize the gas composition prior to OT ammonia synthesis.
Ein Teil des Sauerstoffs wird dem Sekundärreformer zugefügt um den Methan-Restgehalt zu verringern, so dass der Methan-Rest nach dem Sekundärreformer und nach dem autothermen Reformer annähernd gleich ist. Dies ist für die Wirtschaftlichkeit des Prozesses vorteilhaft, da ein geringerer Methan-Rest zu höherer Ammoniak-Produktion führt. Part of the oxygen is added to the secondary reformer to reduce the residual methane content so that the methane residue after the secondary reformer and after the autothermal reformer is approximately equal. This is advantageous for the economy of the process, since a lower methane residue leads to higher ammonia production.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auch die Aufteilung des Gases neu im Vergleich zu den vorgenannten bekannten Lösungen . Ein Vorteil ist unter anderem die massive Entlastung aller Prozesseinheiten zwischen dem Sekundärreformer und der Hauptsynthese, einschließlich des Prozessluftkompressors und des Synthesegaskompressors. Gegenüber einer Variante mit dem Reformieren in nur einem autothermen Reformer besteht ein Vorteil der erfindungsgemäßen Kombination mit dem Primärreformer darin, dass die Wärme im Rauchgaskanal des Primärreformers
genutzt werden kann. So ist die Vorwärmung der Eintrittsströme für den autothermen Reformer im Rauchgaskanal des Primärreformers möglich. In the method according to the invention, the distribution of the gas is new compared to the aforementioned known solutions. One advantage is, among other things, the massive relief of all process units between the secondary reformer and the main synthesis, including the process air compressor and the synthesis gas compressor. Compared to a variant with the reforming in only one autothermal reformer, an advantage of the combination according to the invention with the primary reformer is that the heat in the flue gas channel of the primary reformer can be used. Thus, the preheating of the inlet streams for the autothermal reformer in the flue gas channel of the primary reformer is possible.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es so, dass der zugeführte weitere Stickstoff aus der Luftzerlegungsanlage mittels mindestens einer Pumpe auf den für die Ammoniaksynthese vorgesehenen Druck gebracht und dann über eine Leitung unmittelbar vor der Kreislauf-Ammoniak- Synthese bzw. teilweise vor der OT-Ammoniak-Synthese zugeführt wird . According to a preferred embodiment of the invention, it is such that the supplied additional nitrogen from the air separation plant brought by at least one pump to the intended ammonia synthesis pressure and then via a line immediately before the circulatory ammonia synthesis or partially before the OT Ammonia synthesis is supplied.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sowohl dem autothermen Reformer als auch dem Sekundärreformer Sauerstoff zugeführt wird, der in einer Luftzerlegungsanlage gewonnen wurde. A preferred embodiment of the invention provides that both the autothermal reformer and the secondary reformer oxygen is supplied, which was obtained in an air separation plant.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass dem Sekundärreformer Prozessluft zugeführt wird, die vorzugsweise zuvor mittels eines Kompressors auf einen erhöhten Druck gebracht wurde und/oder mittels eines Wärmetauschers, bevorzugt im Rauchgaskanal des Primärreformers, vorgewärmt wurde. A preferred embodiment of the invention provides that the secondary reformer process air is supplied, which was preferably previously brought by means of a compressor to an elevated pressure and / or by means of a heat exchanger, preferably in the flue gas duct of the primary reformer, was preheated.
Der Prozessluft kann von außerhalb zusätzlich Sauerstoff beigemischt werden, der in einer Luftzerlegungsanlage gewonnen wurde, und diese mit Sauerstoff angereicherte Luft kann dem Sekundärreformer zugeführt werden. The process air can be additionally mixed with oxygen from outside, which was obtained in an air separation plant, and this oxygen-enriched air can be supplied to the secondary reformer.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniak, bei dem die Herstellung des Ammoniaks unter Verwendung eines in der zuvor beschriebenen Weise erzeugten und aufbereiteten Synthesegasgemisches erfolgt. The present invention furthermore relates to a process for the production of ammonia, in which the preparation of the ammonia is carried out using a synthesis gas mixture produced and prepared in the manner described above.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird in diesem Verfahren zur Herstellung von Ammoniak zunächst ein Synthesegasgemisch erzeugt, welches die Gase Wasserstoff und Stickstoff in einem Verhältnis H2 : N2 von größer als 3 enthält und diesem überstöchiometrischen Synthesegasgemisch wird dann vor der Einleitung in den Ammoniaksynthesereaktor weiterer Stickstoff zugemischt. Dieser weitere Stickstoff wurde vorzugsweise in einer Luftzerlegungsanlage erzeugt. According to a preferred embodiment of the invention, a synthesis gas mixture is first generated in this process for the production of ammonia, which contains the gases hydrogen and nitrogen in a ratio H 2 : N 2 greater than 3 and this superstoichiometric synthesis gas mixture is then prior to introduction into the ammonia synthesis reactor added more nitrogen. This additional nitrogen was preferably produced in an air separation plant.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Ammoniaksynthese entweder auf nur einem Druckniveau erfolgen oder alternativ kann es sich um ein Mehrdruckverfahren handeln. In the process according to the invention, the ammonia synthesis can be carried out either at only one pressure level or alternatively it can be a multi-pressure process.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Anlage zur Erzeugung und Aufbereitung eines Synthesegasgemisches für die Herstellung von Ammoniak, bei dem ein Kohlenwasserstoffe enthaltendes Ausgangsgasgemisch in einem autothermen Reformer mittels Dampf und Sauerstoff/Luft in ein Rohsynthesegasgemisch umgewandelt wird, welches nach weiterer Aufbereitung mindestens einem Ammoniaksynthesereaktor zugeführt wird, wobei erfindungsgemäß diese Anlage zusätzlich zu
mindestens einem autothermen Reformer mindestens einen Primärreformer und weiterhin mindestens einen dem Primärreformer im Strömungsweg nachgeschalteten Sekundärreformer umfasst. The present invention further relates to a plant for the production and processing of a synthesis gas mixture for the production of ammonia, in which a hydrocarbon-containing starting gas mixture is converted in an autothermal reformer by means of steam and oxygen / air in a Rohsynthesegasgemisch, which supplied after further treatment at least one ammonia synthesis reactor is, according to the invention, this plant in addition to at least one autothermal reformer at least one primary reformer and further comprises at least one secondary reformer downstream of the primary reformer in the flow path.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anlage sind der autotherme Reformer und der Sekundärreformer in zueinander parallel angeordneten Leitungssystemen angeordnet, wobei die jeweiligen Ausgangsleitungen von autothermem Reformer und Sekundärreformer in ein gemeinsames Leitungssystem für Synthesegas führen, bevorzugt vor der CO-Konvertie- rung . According to a further preferred development of the system according to the invention, the autothermal reformer and the secondary reformer are arranged in mutually parallel piping systems, wherein the respective output lines of autothermal reformer and secondary reformer lead in a common conduit system for synthesis gas, preferably before the CO conversion tion.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anlage umfasst diese mindestens eine CO-Konvertierung und/oder mindestens eine CGyWäsche und/oder mindestens eine Einrichtung zur Methanisierung, welche in dem gemeinsamen Leitungssystem für Synthesegas stromabwärts von autothermem Reformer und Sekundärreformer angeordnet sind . According to a further preferred development of the system according to the invention, this comprises at least one CO conversion and / or at least one CGy wash and / or at least one methanation device, which are arranged in the common synthesis gas line system downstream of autothermal reformer and secondary reformer.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Anlage zur Herstellung von Ammoniak umfassend eine Anlage zur Erzeugung und Aufbereitung eines Synthesegasgemisches der zuvor beschriebenen Art, wobei diese Anlage erfindungsgemäß weiterhin mindestens einen dem autothermen Reformer und dem Primärreformer und gegebenenfalls dem Sekundärreformer im Strömungsweg nachgeschalteten Ammoniaksynthesereaktor umfasst. Insbesondere in einem Mehrdruckverfahren können dies auch zwei oder mehrere Ammoniaksynthesereaktoren sein, die bei jeweils unterschiedlich hohen Drücken arbeiten. The present invention further relates to a plant for the production of ammonia comprising a plant for the production and processing of a synthesis gas mixture of the type described above, this plant further comprises according to the invention at least one of the autothermal reformer and the primary reformer and optionally the secondary reformer in the flow downstream ammonia synthesis reactor. In particular, in a multi-pressure process, these may also be two or more ammonia synthesis reactors, which operate at different pressures.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen : Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to two embodiments with reference to the accompanying drawings. Showing:
Figur 1 ein schematisch vereinfachtes Fließbild einer ersten beispielhaften erfindungsgemäßen Anlage; Figure 1 is a simplified schematic flow diagram of a first exemplary system according to the invention;
Figur 2 ein schematisch vereinfachtes Fließbild einer zweiten beispielhaften erfindungsgemäßen Anlage gemäß einer alternativen Variante der vorliegenden Erfindung. Figure 2 is a schematically simplified flow diagram of a second exemplary system according to the invention according to an alternative variant of the present invention.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 ein erstes mögliches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Die Darstellung zeigt ein vereinfachtes Fließschema einer beispielhaften erfindungsgemäßen Anlage zur Erzeugung und Aufbereitung eines Synthesegasgemisches sowie zur anschließenden Herstellung von Ammoniak aus diesem Synthesegasgemisch. In einer Luftzerlegungsanlage 10 wird Argon abgetrennt und flüssiger Stickstoff aus der Luftzerlegungsanlage 10 wird über die Leitung 11 einer Pumpe 12 zugeleitet und dort auf einen Druck von beispielsweise etwa 200 bar gebracht, in einem Wärmetauscher 13 aufgewärmt und dann über die
Leitung 14 dem Kreislaufgas zugeleitet, bevor dieses einer Kreislauf-Ammoniak-Synthese 15 zugeleitet wird. Hereinafter, a first possible embodiment of the present invention will be explained in more detail with reference to FIG. The illustration shows a simplified flow diagram of an exemplary plant according to the invention for the production and preparation of a synthesis gas mixture and for the subsequent production of ammonia from this synthesis gas mixture. In an air separation plant 10 argon is separated and liquid nitrogen from the air separation plant 10 is fed via line 11 to a pump 12 and there brought to a pressure of for example about 200 bar, heated in a heat exchanger 13 and then on the Line 14 fed to the cycle gas before it is fed to a cyclic ammonia synthesis 15.
Der flüssige Sauerstoff aus der Luftzerlegungsanlage 10 wird über die Leitung 16 einer Pumpe 17 zugeführt, dort auf einen höheren Druck von beispielsweise etwa 40 bar gebracht, dann in einem Verdampfer 18 verdampft und ein Teil des gasförmigen Sauerstoffs wird dann über die Leitung 19 der Prozessluft aus der Leitung 24 zugemischt, bevor die angereicherte Luft einem Sekundärreformer 20 zugeführt wird . The liquid oxygen from the air separation plant 10 is fed via the line 16 to a pump 17, brought there to a higher pressure of for example about 40 bar, then evaporated in an evaporator 18 and a part of the gaseous oxygen is then via the line 19 of the process air the line 24 mixed before the enriched air is supplied to a secondary reformer 20.
Die der Anlage zugeführte Prozessluft wird in dem Prozessluftkompressor 21 komprimiert, gelangt über die Leitung 22 in eine Vorrichtung 23 zur Vorwärmung der Prozessluft, wo sie erwärmt wird und wird dann über die Leitung 24 einem Sekundärreformer 20 zugeführt. The system supplied process air is compressed in the process air compressor 21, passes via the line 22 in a device 23 for preheating the process air, where it is heated and is then fed via line 24 to a secondary reformer 20.
Das Erdgas wird über einen Kompressor 25 und die Leitung 26 der Anlage zugeführt, dann in einem Wärmetauscher 27, bevorzugt im Rauchgaskanal des Primärreformers, auf eine Temperatur von beispielsweise etwa 380 °C erwärmt, in einer entsprechenden Einrichtung 28 entschwefelt, strömt dann über die Leitung 29, wo eine Zumischung von Dampf stattfindet, dann durch einen weiteren Wärmetauscher 30 im Rauchgaskanal des Primärreformers, wo das Gas beispielsweise bis auf etwa 480 °C bis 600 °C erhitzt wird und verlässt dann diesen Wärmetauscher 30 über die Leitung 31, wo dann eine Aufteilung des Erdgas/Dampf-Gemisches in zwei Teilströme erfolgt, von denen der eine Teilstrom über die Leitung 32 dem Primärreformer 33 zugeführt wird. In dem Primärreformer 33 erfolgt die Umsetzung der Kohlenwasserstoffe mit dem Wasserdampf zu einem Synthesegasgemisch, welches als Hauptkomponenten Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff enthält. The natural gas is supplied via a compressor 25 and the line 26 of the system, then in a heat exchanger 27, preferably in the flue gas duct of the primary reformer, heated to a temperature of, for example, about 380 ° C, desulfurized in a corresponding device 28, then flows through the line 29, where an admixture of steam takes place, then through another heat exchanger 30 in the flue gas duct of the primary reformer, where the gas is heated, for example up to about 480 ° C to 600 ° C and then leaves this heat exchanger 30 via line 31, where then a Dividing the natural gas / steam mixture into two partial streams takes place, of which a partial stream is supplied via the line 32 to the primary reformer 33. In the primary reformer 33, the reaction of the hydrocarbons with the water vapor takes place to form a synthesis gas mixture which contains carbon monoxide and hydrogen as main components.
Bei der Dampfreformierung reagiert üblicherweise Methan mit Wasserdampf im Primärreformer nach den folgenden Reaktionsgleichungen (1) und (3): In steam reforming, methane usually reacts with water vapor in the primary reformer according to the following reaction equations (1) and (3):
CH4 + H2O ^ CO + 3 H2 (1) CH 4 + H 2 O 3 CO + 3 H 2 (1)
Da in dem Primärreformer 33 keine vollständige Umsetzung des Methans erfolgt, wird zur Erhöhung der Ausbeute an Wasserstoff das den Primärreformer 33 verlassende Rohsynthesegasgemisch über die Leitung 34 dem oben beschriebenen Sekundärreformer 20 zugeleitet, in dem durch die Zuführung von Luft bzw. Sauerstoff Methan zu Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff gemäß der Reaktionsgleichung (1) und (3) und teilweise der nachfolgenden Reaktionsgleichung (2) umgesetzt wird . Since no complete conversion of the methane takes place in the primary reformer 33, the crude synthesis gas mixture leaving the primary reformer 33 is fed via the line 34 to the above-described secondary reformer 20, in which by the supply of air or oxygen methane to carbon monoxide and Hydrogen according to the reaction equation (1) and (3) and partially the following reaction equation (2) is reacted.
2 CH4 + 02 ^ 2 CO + 4 H2 (2) 2 CH 4 + 0 2 ^ 2 CO + 4 H 2 (2)
Das den Sekundärreformer 20 verlassende Synthesegasgemisch wird anschließend abgekühlt, wobei Dampf generiert wird, und wird über die Leitung 35 einer CO-Konvertierung 36 zugeführt. Diese Abkühlung wird als„waste heat recovery" (WHR) bezeichnet, bei der das Gas die Wärme an Wasser abgibt, welches dadurch verdampft, so dass das Gas abgekühlt und Wärme rückgewonnen wird.
Die so genannte CO-Konvertierung, die auch als Wassergas-Shift-Reaktion bezeichnet wird, wird genutzt, um den Kohlenmonoxid-Anteil im Synthesegas zu verringern und zusätzlichen Wasserstoff zu erzeugen. Es handelt sich um eine exotherme Gleichgewichtsreaktion, die der nachstehend wiedergegebenen Reaktionsgleichung (3) folgt: The synthesis gas mixture leaving the secondary reformer 20 is then cooled, generating steam, and is supplied via the line 35 to a CO conversion 36. This cooling is called "waste heat recovery" (WHR), in which the gas gives off the heat to water, which then evaporates, so that the gas is cooled and heat is recovered. The so-called CO conversion, also referred to as the water gas shift reaction, is used to reduce the carbon monoxide content in the syngas and generate additional hydrogen. It is an exothermic equilibrium reaction which follows the reaction equation (3) given below:
CO + H20 C02 + H2 (3) CO + H 2 0 C0 2 + H 2 (3)
Im Anschluss an die CO-Konvertierung 36 ist eine C02-Wäsche 37 vorgesehen, um das C02 aus dem Synthesegasgemisch zu entfernen . Following the CO conversion 36, a C0 2 scrubber 37 is provided to remove the C0 2 from the synthesis gas mixture.
Im Anschluss an die C02-Wäsche durchströmt das Synthesegas eine Einrichtung 38 zur Methanisierung, in der Kohlenmonoxid bzw. Kohlendioxid bei erhöhten Temperaturen nach den unten wiedergegebenen Reaktionsgleichungen (4) und (5) mit Wasserstoff zu Methan und Wasser reagieren: Following the C0 2 scrubbing, the synthesis gas flows through a device for methanation in which carbon monoxide or carbon dioxide react at elevated temperatures according to the reaction equations (4) and (5) reproduced below with hydrogen to give methane and water:
CO + 3 H2 -> CH4 + H20 (4) CO + 3 H 2 -> CH 4 + H 2 O (4)
C02 + 4 H2 -> CH4 + 2 H20 (5) C0 2 + 4 H 2 -> CH 4 + 2 H 2 0 (5)
Nach der Methanisierung liegen in dem erzeugten Synthesegasgemisch die Eduktgase Wasserstoff und Stickstoff in einem überstöchiometrischen Verhältnis von mehr als 3 : 1 vor, das heißt, es ist im Verhältnis zu Stickstoff mehr Wasserstoff im Gasgemisch enthalten, als es für die Ammoniaksynthesereaktion benötigt wird. Über die Leitung 39 gelangt das Synthesegasgemisch dann in den Synthesegaskompressor, wobei dieser beispielsweise mit zwei hintereinander geschalteten Kompressionsstufen 40 und 41 arbeiten kann und in zwei Stufen eine Druckerhöhung auf beispielsweise 100 bar erfolgt. Solange das Wasser-Gehalt im Frischgas zu hoch ist (Wasser deaktiviert den Katalysator im Ammoniak-Konverter) wird nach jeder Druckerhöhung das Wasser abgetrennt, wie beispielhaft durch eine Einrichtung 42 gezeigt wird . Das kann sowohl durch die Kondensation als auch durch andere dem Fachmann bekannte Verfahren erfolgen. Danach gelangt das Frischgas in die OT(once through)- Ammoniak-Synthese 15, bestehend aus der Gas-Vorwärmung, einem Ammoniak-Konverter (gegebenenfalls mehrere Katalysator-Betten mit einer Gas-Zwischenkühlung), einer Gas-Abkühlung, einer Ammoniak-Kondensation und einer Ammoniak-Abscheidung). Nach der Ammoniak-Abschei- dung wird das restliche Gasgemisch bei dem im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 dargestellten Zwei-Druck-Verfahren in einer weiteren Kompressorstufe 43 auf einen höheren Druck von beispielsweise etwa 200 bar komprimiert und wird dann über die Leitung 44 einer zweiten Ammoniaksynthese, der Kreislauf-Ammoniak-Synthese 45 zugeführt, ebenfalls bestehend aus der Gas-Vorwärmung, Ammoniak-Konverter (mehrere Katalysator-Betten mit einer Gas-Zwischenkühlung), Gas-Abkühlung, Ammoniak-Kondensation und Ammoniak-Abscheidung . In dieser Kreislauf- Ammoniak-Synthese erfolgt eine weitere Ammoniaksynthese auf einem höheren Druckniveau. Aus den beiden Ammoniaksynthesen 15 und 45 wird das Ammoniak als Produkt über die Leitungen 46 bzw. 47 abgeführt.
Um das Verhältnis von Wasserstoff zu Stickstoff in Richtung 3 : 1 zu ändern, -denn das über die Leitung 39 zugeführte Synthesegasgemisch enthält ja Wasserstoff in einem Überschuss,— kann dem Frischgas vor der ersten Ammoniaksynthese 15, der OT-Ammoniak-Synthese, über die aus der Leitung 14 abzweigende Zweigleitung 57 weiterer Stickstoff zugeführt werden. Der restliche Stickstoff aus der Leitung 14 mündet vor der zweiten Ammoniak-Synthese, der Kreislauf-Ammoniak-Synthese, in die Leitung 44. Aus der Kreislauf-Ammoniak-Synthese 45 wird das Ammoniak als Produkt über die Leitung 47 abgeführt. Damit sich die für die Ammoniaksynthese inerten Methan und Argon und ggf. Helium im Kreislaufgas nicht anreichern, wird ein Teil des Gases - das sogenannte Purge-Gas - nach der Synthese 45 und vor der Zumischung des Frischgases über die Leitung 53 abgeführt. Um die Druckverluste im Synthese-Kreislauf zu kompensieren, wird das Gasgemisch über die Leitung 54 einem weiteren Kompressor bzw. einer weiteren Kompressorstufe 55 zugeführt, in diesem auf einen für die Reaktion erforderlichen erhöhten Druck gebracht und dann über die Rückführleitungen 56, 44 und nach der Zumischung des Frischgases und des Stickstoffs aus der Leitung 14, der Kreislauf- Ammoniak-Synthese 45 zugeführt, so dass man nicht abreagierte Edukte im Kreislauf führen und im Ammoniaksynthesereaktor erneut zur Reaktion bringen kann. After methanation, the educt gases hydrogen and nitrogen are present in the generated synthesis gas mixture in a superstoichiometric ratio of more than 3: 1, that is, it contains more hydrogen in the gas mixture relative to nitrogen than is needed for the ammonia synthesis reaction. Via the line 39, the synthesis gas mixture then enters the synthesis gas compressor, where it can operate, for example, with two compression stages 40 and 41 connected in series and an increase in pressure to, for example, 100 bar takes place in two stages. As long as the water content in the fresh gas is too high (water deactivates the catalyst in the ammonia converter), the water is separated after each pressure increase, as exemplified by a device 42 is shown. This can be done both by the condensation and by other methods known in the art. Thereafter, the fresh gas enters the OT (once through) - ammonia synthesis 15, consisting of the gas preheating, an ammonia converter (possibly several catalyst beds with a gas intercooling), a gas cooling, an ammonia condensation and ammonia deposition). After the ammonia separation, the remaining gas mixture is compressed in the two-pressure process shown in FIG. 1 in a further compressor stage 43 to a higher pressure of, for example, about 200 bar, and then via conduit 44 to a second ammonia synthesis , the circuit ammonia synthesis 45 supplied, also consisting of the gas preheating, ammonia converter (several catalyst beds with a gas intercooling), gas cooling, ammonia condensation and ammonia deposition. In this cycle ammonia synthesis, a further ammonia synthesis takes place at a higher pressure level. From the two ammonia syntheses 15 and 45, the ammonia is removed as a product via the lines 46 and 47, respectively. In order to change the ratio of hydrogen to nitrogen in the direction of 3: 1, denn the supplied via the line 39 synthesis gas mixture indeed contains hydrogen in excess, - the fresh gas before the first ammonia synthesis 15, the OT-ammonia synthesis, via the from the line 14 branching branch 57 further nitrogen can be supplied. The remaining nitrogen from the line 14 opens before the second ammonia synthesis, the circulation ammonia synthesis, in the line 44. From the cyclic ammonia synthesis 45, the ammonia is removed as a product via the line 47. So that the methane and argon which are inert for the synthesis of ammonia and, if appropriate, helium do not accumulate in the recycle gas, part of the gas - the so-called purge gas - is removed via line 53 after synthesis 45 and before the admixing of the fresh gas. To compensate for the pressure losses in the synthesis cycle, the gas mixture is fed via line 54 to a further compressor or a further compressor stage 55, in this brought to a required for the reaction of increased pressure and then via the return lines 56, 44 and after the Adding fresh gas and nitrogen from the line 14, the circuit ammonia synthesis 45 supplied so that you can lead unreacted starting materials in the circulation and bring in the ammonia synthesis reactor again to react.
Oben wurde bereits ausgeführt, dass nur ein abgezweigter erster Teilstrom des Erdgas/Dampf- Gemisches über die Zweigleitung 32 in den Primärreformer eingeleitet wird . Der zweite Teilstrom wird nach der Abzweigung über die Leitung 48 einem autothermen Reformer 49 zugeleitet, welchem Sauerstoff über einen aus der Leitung 19 abgezweigten Teilstrom 19 a zugeführt wird . Die autotherme Reformierung ist eine Kombination aus Dampfreformierung und partieller Oxidation, um den Wirkungsgrad zu optimieren . Dabei kann ein Kohlenwasserstoff wie beispielsweise Erdgas reformiert werden . Durch die Kombination der Dampfreformierung mit der partiellen Oxidation ergänzt sich der Vorteil der Oxidation, durch die Wärmeenergie bereitgestellt wird, mit dem Vorteil der Dampfreformierung, die zu einer höheren Wasserstoffausbeute führt. Die Luft- und Wasserdampfzufuhr muss hier genau dosiert werden. Das den autothermen Reformer 49 über die Leitung 50 verlassende rohe Synthesegasgemisch enthält dann in etwa den gleichen Methanrestanteil wie das aus dem Sekundärreformer 20 über die Leitung 35 austretende Synthesegasgemisch . Die beiden Gasströme lassen sich am besten nach der Abkühlungsstrecke vor der CO-Konvertierung bei dem Abzweig 51 Vereinen und der vereinte Synthesegasstrom kann anschließend in die CO-Konvertierung 36 eingeleitet werden . Nach der Vereinigung kann somit der vereinte Synthesegasstrom aus den Leitungen 50 und 35 gemeinsam weiter behandelt und schließlich den Ammoniaksynthesen 15 und 45 zugeführt werden. It has already been stated above that only a branched-off first partial flow of the natural gas / vapor mixture is introduced via the branch line 32 into the primary reformer. The second partial stream is fed to the branch 48 via the line 48 an autothermal reformer 49, which oxygen is supplied via a diverted from the line 19 partial flow 19 a. Autothermal reforming is a combination of steam reforming and partial oxidation to optimize efficiency. In this case, a hydrocarbon such as natural gas can be reformed. By combining steam reforming with partial oxidation, the advantage of oxidation, which provides thermal energy, adds to the advantage of steam reforming, which results in higher hydrogen yield. The air and water supply must be precisely metered here. The crude synthesis gas mixture leaving the autothermal reformer 49 via the line 50 then contains approximately the same proportion of residual methane as the synthesis gas mixture leaving the secondary reformer 20 via the line 35. The two gas streams are best after the cooling section before the CO conversion at the branch 51 Vereinen and the combined synthesis gas stream can then be introduced into the CO conversion 36. After the combination, the combined synthesis gas stream from the lines 50 and 35 can thus be further treated together and finally fed to the ammonia syntheses 15 and 45.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt somit darin, dass der Prozessgasstrom, das heißt das Erdgas/Dampf-Gemisch in zwei Teilströme aufgeteilt wird, von denen der eine Teilstrom über die Zweigleitung 32 zwecks Reformierung einem Primärreformer 33 zugeleitet wird, während der andere Teilstrom über die zweite Zweigleitung 48 in dem autothermen Reformer 49 reformiert wird,
wobei die beiden Teilströme anschließend nach der jeweiligen Reformierung an dem Abzweig 51 wieder vereint und im weiteren Prozess danach gemeinsam behandelt werden . The peculiarity of the method according to the invention thus lies in the fact that the process gas stream, that is, the natural gas / steam mixture is divided into two partial streams, of which a partial stream via the branch line 32 for reforming a primary reformer 33 is fed, while the other partial flow over the second branch line 48 is reformed in the autothermal reformer 49, wherein the two partial streams are then reunited after the respective reforming at the branch 51 and thereafter treated together in the further process.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass der flüssige Stickstoff aus der Luftzerlegungsanlage 10 auf den Endsynthesedruck von beispielsweise etwa 200 bar gepumpt (mit deutlich geringerem Energieaufwand, verglichen mit der Kompression des gasförmigen Stickstoffes auf den gleichen Druck) und dann über die Leitung 14 unter Umgehung des Synthesegaskompressors 40 mit Frischgas gemischt wird, welches über die Leitung 44 zur Kreislauf-Ammoniak-Synthese 45 strömt, so dass der Synthesegaskompressor entlastet wird . Dabei wird die Kälte des überkritischen Stickstoffs vorher genutzt. A further advantage of the method according to the invention is that the liquid nitrogen from the air separation plant 10 is pumped to the final synthesis pressure of, for example, about 200 bar (with significantly less energy expenditure compared with the compression of the gaseous nitrogen to the same pressure) and then via the line 14 bypassing the synthesis gas compressor 40 is mixed with fresh gas, which flows through the line 44 for cyclic ammonia synthesis 45, so that the synthesis gas compressor is relieved. The cold of the supercritical nitrogen is used beforehand.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 2 ein zweites mögliches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Die Darstellung zeigt ein vereinfachtes Fließschema gemäß einer zweiten alternativen Variante einer beispielhaften erfindungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Ammoniak. Bei dieser Variante erfolgt die Synthese des Ammoniaks auf nur einem Druckniveau . Große Bereiche des Anlagenschemas stimmen mit dem zuvor anhand von Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel überein . Hereinafter, a second possible embodiment of the present invention will be explained in more detail with reference to FIG. The illustration shows a simplified flow diagram according to a second alternative variant of an exemplary plant according to the invention for the production of ammonia. In this variant, the synthesis of the ammonia takes place at only one pressure level. Large areas of the plant scheme agree with the embodiment previously described with reference to FIG.
Bei der in Figur 2 dargestellten Variante der Anlage sind die mit den Bezugszeichen 10 bis 50 bezeichneten Anlagenteile, die zuvor unter Bezugnahme auf Figur 1 bereits erläutert wurden, in gleicher Form vorhanden, so dass deren Funktion hier nicht noch einmal beschrieben wird, sondern auf die obigen Ausführungen zu Figur 1 Bezug genommen wird . In the variant of the system shown in FIG. 2, the system parts designated by the reference numerals 10 to 50, which have already been explained above with reference to FIG. 1, are present in the same form, so that their function will not be described again here, but instead The above comments on Figure 1 reference is made.
Solange das Wasser-Gehalt im Frischgas zu hoch ist (Wasser deaktiviert den Katalysator im Ammoniak-Konverter) wird nach jeder Druckerhöhung das Wasser abgetrennt, wie beispielhaft durch eine Einrichtung 42 gezeigt wird . Das kann sowohl durch die Kondensation als auch durch andere dem Fachmann bekannte Verfahren erfolgen. In der letzten Kompressorstufe 43 wird das Frischgas auf den Synthese-Druck von beispielsweise etwa 200 bar verdichtet und danach über die Leitung 44 der Kreislauf-Ammoniak-Synthese 45 zugeführt, in der die Ammoniaksynthese erfolgt. Um das für die Reaktion notwendige stöchiometrische Verhältnis von Wasserstoff zu Stickstoff = 3 : 1 herzustellen, - denn das über die Leitung 52 zugeführte Synthesegasgemisch enthält ja Wasserstoff in einem Überschuss,- wird dem Gasgemisch vor der Kreislauf-Ammoniak-Synthese 45 über die Leitung 14 weiterer Stickstoff zugeführt. Dazu mündet die Stickstoff-Leitung 14 in die Leitung 44, die das Synthesegasgemisch führt. Aus der Kreislauf-Ammoniak-Synthese 45 wird das Ammoniak als Produkt über die Leitung 47 abgeführt. Damit sich die für die Ammoniaksynthese inerten Methan und Argon und ggf. Helium im Kreislaufgas nicht anreichern, wird ein Teil des Gases - das sogenannte Purge- Gas - nach der Synthese 45 und vor der Zumischung des Frischgases über die Leitung 53 abgeführt. Um die Druckverluste im Synthese-Kreislauf zu kompensieren wird das Gasgemisch über die Leitung 54 einem weiteren Kompressor bzw. einer weiteren Kompressorstufe 55 zugeführt, in diesem auf einen für die Reaktion erforderlichen erhöhten Druck gebracht und dann über die Rückführleitungen
56, 44 und nach der Zumischung des Frischgases und des Stickstoffs aus der Leitung 14, der Kreislauf-Ammoniak-Synthese 45 zugeführt, so dass man nicht abreagierte Edukte im Kreislauf führen und im Ammoniaksynthesereaktor erneut zur Reaktion bringen kann . Oben wurde bereits ausgeführt, dass nur ein abgezweigter erster Teilstrom des Erdgas/Dampf-Gemisches über die Zweigleitung 32 in den Primärreformer eingeleitet wird. Der zweite Teilstrom wird nach der Abzweigung über die Leitung 48 einem autothermen Reformer 49 zugeleitet, welchem Sauerstoff über einen aus der Leitung 19 abgezweigten Teilstrom zugeführt wird . Das den autothermen Reformer 49 über die Leitung 50 verlassende rohe Synthesegasgemisch enthält dann in etwa den gleichen Methanrestanteil wie das aus dem Sekundärreformer 20 über die Leitung 35 austretende Synthesegasgemisch. Die beiden Gasströme lassen sich am besten nach der Abkühlungsstrecke vor der CO-Konvertierung bei dem Abzweig 51 vereinen und der vereinte Synthesegasstrom kann anschließend in die CO-Konvertierung 36 eingeleitet werden. Nach der Vereinigung kann somit der vereinte Synthesegasstrom aus den Leitungen 50 und 35 gemeinsam weiter behandelt und schließlich der Kreislauf-Ammoniak- Synthese 45 zugeführt werden. As long as the water content in the fresh gas is too high (water deactivates the catalyst in the ammonia converter), the water is separated after each pressure increase, as exemplified by a device 42 is shown. This can be done both by the condensation and by other methods known in the art. In the last compressor stage 43, the fresh gas is compressed to the synthesis pressure of, for example, about 200 bar and then fed via the line 44 of the cyclic ammonia synthesis 45, in which the ammonia synthesis takes place. In order to produce the stoichiometric ratio of hydrogen to nitrogen = 3: 1 necessary for the reaction, since the synthesis gas mixture supplied via the line 52 contains hydrogen in an excess, the gas mixture is supplied via the line 14 prior to the cyclic ammonia synthesis 45 fed additional nitrogen. For this purpose, the nitrogen line 14 opens into the line 44, which leads the synthesis gas mixture. From the cyclic ammonia synthesis 45, the ammonia is removed as a product via line 47. So that the methane and argon which are inert for the ammonia synthesis and, if appropriate, helium do not accumulate in the recycle gas, a portion of the gas - the so-called purge gas - is removed via the line 53 after the synthesis 45 and before the admixing of the fresh gas. In order to compensate for the pressure losses in the synthesis cycle, the gas mixture is fed via line 54 to a further compressor or a further compressor stage 55, in this brought to an elevated pressure required for the reaction and then via the return lines 56, 44 and after the admixing of the fresh gas and the nitrogen from the line 14, the circulation ammonia synthesis 45 is supplied so that you can lead unreacted starting materials in the circulation and bring in the ammonia synthesis reactor again to react. It has already been stated above that only a branched first partial flow of the natural gas / steam mixture is introduced via the branch line 32 into the primary reformer. After the branching off, the second partial stream is fed via the line 48 to an autothermal reformer 49, to which oxygen is supplied via a partial stream diverted from the line 19. The crude synthesis gas mixture leaving the autothermal reformer 49 via the line 50 then contains approximately the same proportion of residual methane as the synthesis gas mixture leaving the secondary reformer 20 via the line 35. The two gas streams are best combined after the cooling section before the CO conversion at the branch 51 and the combined synthesis gas stream can then be introduced into the CO conversion 36. After unification, the combined synthesis gas stream from lines 50 and 35 can thus be further treated together and finally fed to the cyclic ammonia synthesis 45.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt somit darin, dass der Prozessgasstrom, das heißt das Erdgas/Dampf-Gemisch in zwei Teilströme aufgeteilt wird, von denen der eine Teilstrom über die Zweigleitung 32 zwecks Reformierung einem Primärreformer 33 und anschließend einem Sekundärreformer zugeleitet wird, während der andere Teilstrom über die zweite Zweigleitung 48 in dem autothermen Reformer 49 reformiert wird, wobei die beiden Teilströme anschließend nach der jeweiligen Reformierung an dem Abzweig 51 wieder vereint und im weiteren Prozess danach gemeinsam behandelt werden . The peculiarity of the method according to the invention is thus that the process gas stream, that is, the natural gas / steam mixture is divided into two streams, of which a partial stream via the branch line 32 for reforming a primary reformer 33 and then a secondary reformer is fed during the Other partial flow is reformed via the second branch line 48 in the autothermal reformer 49, wherein the two partial flows are then reunited after the respective reforming at the branch 51 and subsequently treated together in the further process.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass der flüssige Stickstoff aus der Luftzerlegungsanlage 10 auf den Endsynthesedruck von beispielsweise etwa 200 bar gepumpt (mit deutlich geringerem Energieaufwand, verglichen mit der Kompression des gasförmigen Stickstoffes auf den gleichen Druck) und dann über die Leitung 14 unter Umgehung des Synthesegaskompressors 40 mit Frischgas gemischt wird, welches über die Leitung 44 zur Kreislauf-Ammoniak-Synthese 45 strömt. Dabei wird die Kälte des überkritischen Stickstoffs vorher genutzt.
A further advantage of the method according to the invention is that the liquid nitrogen from the air separation plant 10 is pumped to the final synthesis pressure of, for example, about 200 bar (with significantly less energy expenditure compared with the compression of the gaseous nitrogen to the same pressure) and then via the line 14 bypassing the synthesis gas compressor 40 is mixed with fresh gas, which flows via the line 44 for cyclic ammonia synthesis 45. The cold of the supercritical nitrogen is used beforehand.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
10 Luftzerlegungsanlage 10 air separation plant
11 Stickstoff-Leitung (flüssig) 11 nitrogen line (liquid)
12 Stickstoff-Pumpe 12 nitrogen pump
13 Stickstoff Vorwärmung 13 nitrogen preheating
14 Stickstoff-Leitung (gasförmig) 14 nitrogen line (gaseous)
15 „Once Through" bzw. OT -Ammoniak-Synthese, bestehend aus einer Gas-Vorwärmung, Ammoniak-Konverter (gegebenenfalls mehrere Katalysator-Betten mit einer Gas- Zwischenkühlung), Gas-Abkühlung, Ammoniak-Kondensation und Ammoniak-Abscheidung 15 "Once Through" or OT ammonia synthesis, consisting of a gas preheating, ammonia converter (possibly several catalyst beds with a gas intercooling), gas cooling, ammonia condensation and ammonia separation
16 Sauerstoff-Leitung (flüssig) 16 oxygen line (liquid)
17 Sauerstoff-Pumpe 17 oxygen pump
18 Sauerstoff-Verdampfer 18 oxygen evaporator
19 Sauerstoff-Leitung (gasförmig) 19a Sauerstoff-Teilstrom (gasförmig) 19 Oxygen line (gaseous) 19a Oxygen partial stream (gaseous)
20 Sekundärreformer 20 secondary reformers
21 Prozessluftkompressor 21 process air compressor
22 Leitung für Prozessluft 22 line for process air
23 Vorwärmung Prozessluft 23 preheating process air
24 Leitung für Prozessluft 24 line for process air
25 Kompressor für Erdgas 25 compressor for natural gas
26 Leitung für Erdgas 26 pipe for natural gas
27 Vorwärmung Erdgas vor der Entschwefelung 27 Preheating natural gas before desulphurisation
28 Einrichtung zur Entschwefelung 28 Desulfurization equipment
29 Leitung für Erdgas 29 pipe for natural gas
30 Vorwärmung Erdgas/Dampf-Gemisch 30 preheating natural gas / steam mixture
31 Leitung für Erdgas/Dampf 31 Pipeline for natural gas / steam
32 Zweigleitung für Teilstrom
Primärreformer Leitung für teilreformiertes Synthesegas nach dem Primärreformer Leitung für rohes Synthesegas nach der Abkühlungsstrecke nach dem Sekundärreformer CO-Konvertierung C02-Wäsche Einrichtung zur Methanisierung Leitung für Frischgas erste Kompressionsstufe des Synthesegaskompressors zweite Kompressionsstufe des Synthesegaskompressors Einrichtung zur Abtrennung von Wasser weitere Kompressorstufe(n) Leitung Kreislauf-Ammoniak-Synthese, bestehend aus der Gas-Vorwärmung, Ammoniak-Konverter (mehrere Katalysator-Betten mit der Gas-Zwischenkühlung), Gas-Abkühlung, Ammoniak- Kondensation und -Abscheidung Leitung für Ammoniak (flüssig) Leitung für Ammoniak (flüssig) Leitung für zweiten Teilstrom autothermer Reformer Leitung für rohes Synthesegas Vereinen des rohen Synthesegas nach dem Sekundärreformer und dem autothermen Reformer Leitung für Purge-Gas Rückführleitung Kreislauf-Kompressor(stufe) Rückführleitung Zweigleitung für Stickstoff
32 branch line for partial flow Primary reformer Partially reformed synthesis gas line after the primary reformer Line for crude synthesis gas after cooling down to secondary reformer CO conversion C0 2 scrubber Methanation device Fresh gas line First compression stage of synthesis gas compressor Second stage compression of the synthesis gas compressor Separate water separator Further compressor stage (s) Cond Circulation ammonia synthesis, consisting of gas preheating, ammonia converter (several catalyst beds with gas intercooling), gas cooling, ammonia condensation and separation Conduction for ammonia (liquid) Conduction for ammonia (liquid) Line for second partial stream autothermal reformer Line for crude synthesis gas Combination of crude synthesis gas to secondary reformer and autothermal reformer Purge gas line Return line Compressor (stage) Return line Branch pipe for nitrogen
Claims
1. Verfahren zur Erzeugung und Aufbereitung eines Synthesegasgemisches für die Herstellung von Ammoniak, bei dem ein Kohlenwasserstoffe und Dampf enthaltendes Ausgangsgasgemisch in einem autothermen Reformer (49) mittels Sauerstoff in ein Rohsynthesegasgemisch umgewandelt wird, welches mindestens einer Ammoniaksynthese (15, 45) zugeführt wird, wobei man nur einen Teilstrom (48) des Ausgangsgasgemisches dem autothermen Reformer (49) zuführt, während man einen weiteren Teilstrom (32) des Ausgangsgasgemisches einem Primärreformer (33) zuführt und das im Primärreformer erzeugte Gasgemisch ebenfalls einer Ammoniaksynthese (15, 45) zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass man das Synthesegasgemisch (44) auf einen erhöhten Druck bringt, welcher dem Ammoniaksynthesedruck entspricht und man erst nach der Druckerhöhung dem Synthesegasgemisch aus mindestens einer Leitung (14, 57) weiteren Stickstoff zuführt, bevor das Synthesegasgemisch in eine ein- oder mehrstufige Ammoniak-Synthese gelangt. 1. A process for the production and preparation of a synthesis gas mixture for the production of ammonia, in which a hydrocarbon and vapor-containing starting gas mixture is converted in an autothermal reformer (49) by means of oxygen in a Rohsynthesegasgemisch which at least one ammonia synthesis (15, 45) is supplied in which only one substream (48) of the starting gas mixture is fed to the autothermal reformer (49) while another substream (32) of the starting gas mixture is fed to a primary reformer (33) and the gas mixture produced in the primary reformer is likewise fed to an ammonia synthesis (15, 45), characterized in that bringing the synthesis gas mixture (44) to an elevated pressure, which corresponds to the ammonia synthesis pressure and only after the pressure increase the synthesis gas mixture from at least one line (14, 57) further nitrogen before the synthesis gas mixture in a single or multi-stage Ammonia synthesis gela depends.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das im Primärreformer (33) erzeugte Gasgemisch anschließend einem Sekundärreformer (20) zuführt. 2. Method according to claim 1, characterized in that the gas mixture produced in the primary reformer (33) is subsequently fed to a secondary reformer (20).
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man den weiteren Stickstoff als Frischgas von außerhalb der Anlage und nicht in Form eines Kreisgases zuführt. 3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that one feeds the additional nitrogen as a fresh gas from outside the plant and not in the form of a circulating gas.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man weiteren Stickstoff mit einer Reinheit von wenigstens 60 %, vorzugsweise mit einer Reinheit von wenigstens 80 %, weiter bevorzugt mit einer Reinheit von wenigstens 90 %, besonders bevorzugt mit einer Reinheit von wenigstens 95 % zuführt. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that further nitrogen having a purity of at least 60%, preferably with a purity of at least 80%, more preferably with a purity of at least 90%, more preferably with a purity of at least 95% feeds.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man einen ersten, dem Primärreformer (33) und gegebenenfalls anschließend dem Sekundärreformer (20) zugeführten Teilstrom (32) aus einer die Kohlenwasserstoffe und Dampf enthaltendes Gasgemisch führenden Leitung (31) abzweigt und den übrigen Teilstrom (48) dieses Gasgemisches dem autothermen Reformer (49) zuführt. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a first, the primary reformer (33) and optionally then the secondary reformer (20) supplied partial stream (32) from a gas mixture containing the hydrocarbons and steam containing line (31) branches off and the remaining portion (48) of this gas mixture to the autothermal reformer (49) supplies.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ammoniak- Synthese (15, 45) eine Gas-Vorwärmung vor der Reaktion in einem Ammoniak-Konverter umfasst, sowie eine anschließende Gas-Abkühlung, eine Ammoniak-Kondensation und eine Ammoniak-Abscheidung . 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the ammonia synthesis (15, 45) comprises a gas preheating before the reaction in an ammonia converter, and a subsequent gas cooling, an ammonia condensation and an ammonia separation.
1
1
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ammoniak-Synthese in einem Ammoniak-Konverter mit mehreren Katalysatorbetten erfolgt, wobei eine Gas-Zwischenkühlung vorgesehen ist. 7. The method according to claim 6, characterized in that the ammonia synthesis takes place in an ammonia converter with a plurality of catalyst beds, wherein a gas intermediate cooling is provided.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man den in dem autothermen Reformer (49) behandelten Rohsynthesegasstrom (50) und den in dem Sekundärreformer (20) behandelten Rohsynthesegasstrom (35) vereint und danach eine gemeinsame Aufbereitung dieser Gasströme erfolgt, bevor diese einer Ammoniaksynthese (15, 45) zugeführt werden . 8. The method according to any one of claims 2 to 7, characterized in that one combines in the autothermal reformer (49) treated Rohsynthesegasstrom (50) and in the secondary reformer (20) treated Rohsynthesegasstrom (35) and then a common treatment of these gas streams takes place before they are fed to an ammonia synthesis (15, 45).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Aufbereitung dieser Gasströme mindestens einen Schritt umfasst, in dem eine CO-Konvertierung (36) und/oder eine CGyWäsche (37) und/oder eine Methanisierung (38) erfolgt. 9. The method according to claim 8, characterized in that the combined treatment of these gas streams comprises at least one step in which a CO conversion (36) and / or a CGyWäsche (37) and / or a methanation (38).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der aufbereitete Synthesegasstrom mindestens einem Synthesegaskompressor (40, 41) zugeführt wird, dort auf einen erhöhten Druck Pi verdichtet wird, welcher höher ist als der Ausgangsdruck,, dann einer ersten Ammoniaksynthese (15) zugeführt wird, vorzugsweise umfassend eine Gas-Vorwärmung, einen Ammoniak-Konverter, gegebenenfalls mit mehreren Katalysator-Betten und mit einer Gas-Zwischenkühlung, eine Gas-Abkühlung, eine Ammoniak- Kondensation und eine Ammoniak-Abscheidung, wobei anschließend das die Ammoniaksynthese (15) verlassende Produktgasgemisch mittels mindestens einer weiteren Verdichtungsstufe (43) auf einen Druck p2 verdichtet wird, welcher höher ist als der Druck Pi und dieser Gasstrom (44) nach der Zumischung des Stickstoffs aus der Leitung (14) dann einer zweiten Ammoniaksynthese (45), ebenfalls vorzugsweise umfassend eine Gas-Vorwärmung, einen Ammoniak-Konverter, gegebenenfalls mit mehreren Katalysator-Betten und mit einer Gas-Zwischenkühlung, eine Gas-Abkühlung, eine Ammoniak-Kondensation und eine Ammoniak-Abscheidung, zugeführt wird. 10. The method according to any one of claims 8 or 9, characterized in that the processed synthesis gas stream at least one synthesis gas compressor (40, 41) is supplied there is compressed to an elevated pressure Pi, which is higher than the outlet pressure, then a first ammonia synthesis (15), preferably comprising a gas preheating, an ammonia converter, optionally with a plurality of catalyst beds and with a gas intermediate cooling, a gas cooling, an ammonia condensation and an ammonia deposition, wherein then the Ammonia synthesis (15) leaving product gas mixture is compressed by means of at least one further compression stage (43) to a pressure p 2 , which is higher than the pressure Pi and this gas stream (44) after admixing the nitrogen from the line (14) then a second ammonia synthesis (45), also preferably comprising a gas preheating, an ammonia converter, optionally with meh Reren catalyst beds and with a gas intercooling, a gas cooling, ammonia condensation and ammonia deposition, is supplied.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zugeführte weitere Stickstoff in einer Luftzerlegungsanlage (10) erzeugt wurde. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the supplied additional nitrogen in an air separation plant (10) was generated.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zugeführte weitere Stickstoff aus der Luftzerlegungsanlage (10) mittels mindestens eines Kompressors oder einer Pumpe (12) auf den für die Ammoniaksynthese vorgesehenen Druck gebracht und dann über eine Leitung (14) oder 57 dem Gasgemisch unmittelbar vor der Ammoniaksynthese (45) oder jeweils vor den Ammoniaksynthesen (15, 45) zugeführt wird . 12. The method according to claim 11, characterized in that the supplied additional nitrogen from the air separation plant (10) by means of at least one compressor or a pump (12) brought to the intended ammonia synthesis pressure and then via a line (14) or 57 the Gas mixture immediately before the ammonia synthesis (45) or in each case before the ammonia synthesis (15, 45) is supplied.
2
2
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, umfassend, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl dem autothermen Reformer (49) als auch dem Sekundärreformer (20) Sauerstoff zugeführt wird, der in einer Luftzerlegungsanlage (10) gewonnen wurde. 13. The method according to any one of claims 2 to 12, comprising, characterized in that both the autothermal reformer (49) and the secondary reformer (20) oxygen is supplied, which was obtained in an air separation plant (10).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem14. The method according to any one of claims 2 to 13, characterized in that the
Sekundärreformer (20) Prozessluft zugeführt wird, die zuvor mittels eines Kompressors (21) auf einen erhöhten Druck gebracht wurde, welcher höher ist als der Ausgangsdruck und die mittels mindestens eines Wärmetauschers (23) vorgewärmt wurde. Secondary reformer (20) process air is supplied, which was previously brought by means of a compressor (21) to an elevated pressure which is higher than the outlet pressure and which has been preheated by means of at least one heat exchanger (23).
15. Verfahren zur Herstellung von Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Ammoniaks unter Verwendung eines nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 erzeugten und aufbereiteten Synthesegasgemisches erfolgt. 15. A process for the production of ammonia, characterized in that the preparation of the ammonia is carried out using a synthesis gas mixture produced and treated by a process according to any one of claims 1 to 14.
16. Verfahren zur Herstellung von Ammoniak nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in diesem ein Synthesegasgemisch erzeugt wird, welches die Gase Wasserstoff und Stickstoff in einem Verhältnis H2 : N2 von größer als 3 enthält und diesem überstöchiometrischen Synthesegasgemisch entweder nach mindestens einer Kompressionsstufe eines Synthesegaskompressors (40, 41), oder sofern es nahezu Synthesedruck hat, vor der Einleitung in die Ammoniaksynthese, weiterer Stickstoff zugemischt wird . 16. A process for the production of ammonia according to claim 15, characterized in that in this a synthesis gas mixture is produced which contains the gases hydrogen and nitrogen in a ratio H 2 : N 2 of greater than 3 and this superstoichiometric synthesis gas mixture either after at least one compression stage a synthesis gas compressor (40, 41), or if it has almost synthesis pressure, before the introduction into the ammonia synthesis, further nitrogen is mixed.
17. Verfahren zur Herstellung von Ammoniak nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass in diesem Verfahren die Ammoniaksynthese auf nur einem Druckniveau erfolgt. 17. A process for the production of ammonia according to any one of claims 15 or 16, characterized in that in this process the ammonia synthesis is carried out at only one pressure level.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die18. The method according to any one of claims 15 or 16, characterized in that the
Ammoniaksynthese auf zwei oder mehreren Druckniveaus erfolgt. Ammonia synthesis is carried out at two or more pressure levels.
19. Anlage zur Erzeugung und Aufbereitung eines Synthesegasgemisches für die Herstellung von19. Plant for the production and preparation of a synthesis gas mixture for the production of
Ammoniak, wobei ein Kohlenwasserstoffe und Dampf enthaltendes Ausgangsgasgemisch in einem autothermen Reformer (49) mittels Sauerstoff in ein Rohsynthesegasgemisch umgewandelt wird, welches nach weiterer Aufbereitung mindestens einer Ammoniaksynthese (15, 45), zugeführt wird, vorzugsweise für die Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage zusätzlich zu mindestens einem autothermen Reformer (49) mindestens einen Primärreformer (33) u sowieweiterhin mindestens einen dem Primärreformer (33) im Strömungsweg nachgeschalteten Sekundärreformer (20) umfasst. Ammonia, wherein a starting gas mixture containing hydrocarbons and steam in an autothermal reformer (49) is converted by means of oxygen into a Rohsynthesegasgemisch, which after further processing at least one ammonia synthesis (15, 45), preferably for carrying out a method according to one of the claims 1 to 14, characterized in that the system in addition to at least one autothermal reformer (49) at least one primary reformer (33) u sowieweiterhin at least one primary reformer (33) downstream in the flow secondary reformer (20).
3
3
20. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der autotherme Reformer (49) und der Sekundärreformer (20) in zueinander parallel angeordneten Leitungssystemen angeordnet sind, wobei die jeweiligen Ausgangsleitungen von autothermem Reformer und Sekundärreformer in ein gemeinsames Leitungssystem für Synthesegas führen . 20. Plant according to claim 19, characterized in that the autothermal reformer (49) and the secondary reformer (20) are arranged in mutually parallel conduit systems, wherein the respective output lines of autothermal reformer and secondary reformer lead in a common conduit system for synthesis gas.
21. Anlage nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens eine CO-Konvertierung (36) und/oder mindestens eine C02-Wäsche (37) und/oder mindestens eine Einrichtung zur Methanisierung (38) umfasst, welche in dem gemeinsamen Leitungssystem für Synthesegas stromabwärts von autothermem Reformer (49) und Sekundärreformer (20) angeordnet sind. 21. Installation according to one of claims 19 or 20, characterized in that it comprises at least one CO conversion (36) and / or at least one C0 2 scrubbing (37) and / or at least one means for methanation (38), which in the common synthesis gas manifold downstream of autothermal reformer (49) and secondary reformer (20).
22. Anlage zur Herstellung von Ammoniak umfassend eine Anlage zur Erzeugung und Aufbereitung eines Synthesegasgemisches gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass diese weiterhin mindestens eine dem autothermen Reformer (49) und dem Primärreformer (33) und dem Sekundärreformer (20) im Strömungsweg nachgeschaltete Ammoniaksynthese (15, 45) umfasst, jeweils vorzugsweise umfassend eine Gas-Vorwärmung, mindestens einen Ammoniak-Konverter mit einem oder mehreren Katalysator-Betten, mit gegebenenfalls einer Gas-Zwischenkühlung, eine Gas-Abkühlung, eine Ammoniak- Kondensation und eine Ammoniak-Abscheidung. 22. A plant for the production of ammonia comprising a plant for the production and processing of a synthesis gas mixture according to one of claims 19 to 21, characterized in that it further comprises at least one of the autothermal reformer (49) and the primary reformer (33) and the secondary reformer (20) in the flow path downstream ammonia synthesis (15, 45), each preferably comprising a gas preheating, at least one ammonia converter with one or more catalyst beds, optionally with a gas intermediate cooling, a gas cooling, an ammonia condensation and a ammonia deposition.
4
4
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201992148A EA201992148A1 (en) | 2017-03-14 | 2018-03-07 | METHOD AND INSTALLATION FOR RECEIVING AND PROCESSING SYNTHESIS-GAS MIXTURE |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017204208.7 | 2017-03-14 | ||
DE102017204208.7A DE102017204208A1 (en) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Process and plant for the production and preparation of a synthesis gas mixture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2018166865A1 true WO2018166865A1 (en) | 2018-09-20 |
Family
ID=61599160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2018/055612 WO2018166865A1 (en) | 2017-03-14 | 2018-03-07 | Method and installation for creating and preparing a synthesis gas mixture |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017204208A1 (en) |
EA (1) | EA201992148A1 (en) |
WO (1) | WO2018166865A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115385362A (en) * | 2022-08-29 | 2022-11-25 | 贵州开阳化工有限公司 | Method for shortening start time of synthetic ammonia production line |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019005452B4 (en) | 2019-08-02 | 2023-01-19 | Hans-Jürgen Maaß | Process for generating synthesis gas for the production of ammonia |
DE102020200905A1 (en) | 2020-01-27 | 2021-07-29 | Thyssenkrupp Ag | Process for ammonia synthesis and plant for the production of ammonia |
DE102022205453A1 (en) | 2022-05-31 | 2023-11-30 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Plant and process for producing ammonia |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0522744A2 (en) | 1991-07-09 | 1993-01-13 | Imperial Chemical Industries Plc | Synthesis gas production |
EP0770578A2 (en) * | 1995-10-25 | 1997-05-02 | The M.W. Kellogg Company | Ammonia production with enriched air reforming and nitrogen injection into the synthesis loop |
DE10055818A1 (en) | 2000-11-10 | 2002-05-23 | Ammonia Casale Sa | Catalytic production of ammonia, especially for direct conversion into urea, using nitrogen-hydrogen starting gas mixture obtained from natural gas by autothermal reforming and catalytic conversion |
EP1339641B1 (en) | 2000-11-21 | 2004-09-01 | Uhde GmbH | Multipressure method for producing ammonia |
EP2199253A1 (en) * | 2008-12-18 | 2010-06-23 | Ammonia Casale S.A. | Process and equipment for the production of ammonia make-up syngas with an air separation unit as nitrogen source |
EP2662327A1 (en) * | 2012-05-07 | 2013-11-13 | Ammonia Casale S.A. | Method of revamping of an ammonia plant fed with natural gas |
EP2805914A1 (en) * | 2013-05-23 | 2014-11-26 | Haldor Topsøe A/S | A process for co-production of ammonia, urea and methanol |
EP2930141A1 (en) * | 2014-04-08 | 2015-10-14 | Casale Sa | A method for revamping a front-end of an ammonia plant |
WO2016198487A1 (en) | 2015-06-12 | 2016-12-15 | Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag | Multiple-pressure process for the production of ammonia |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69835357T2 (en) * | 1998-11-03 | 2007-08-23 | Ammonia Casale S.A. | Process for the production of synthesis gas |
-
2017
- 2017-03-14 DE DE102017204208.7A patent/DE102017204208A1/en not_active Ceased
-
2018
- 2018-03-07 WO PCT/EP2018/055612 patent/WO2018166865A1/en active Application Filing
- 2018-03-07 EA EA201992148A patent/EA201992148A1/en unknown
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0522744A2 (en) | 1991-07-09 | 1993-01-13 | Imperial Chemical Industries Plc | Synthesis gas production |
EP0770578A2 (en) * | 1995-10-25 | 1997-05-02 | The M.W. Kellogg Company | Ammonia production with enriched air reforming and nitrogen injection into the synthesis loop |
DE10055818A1 (en) | 2000-11-10 | 2002-05-23 | Ammonia Casale Sa | Catalytic production of ammonia, especially for direct conversion into urea, using nitrogen-hydrogen starting gas mixture obtained from natural gas by autothermal reforming and catalytic conversion |
EP1339641B1 (en) | 2000-11-21 | 2004-09-01 | Uhde GmbH | Multipressure method for producing ammonia |
EP2199253A1 (en) * | 2008-12-18 | 2010-06-23 | Ammonia Casale S.A. | Process and equipment for the production of ammonia make-up syngas with an air separation unit as nitrogen source |
US20110297886A1 (en) | 2008-12-18 | 2011-12-08 | Ammonia Casale S.A. | Process and equipment for the production of ammonia make-up syngas with an air separation unit as nitrogen source |
EP2662327A1 (en) * | 2012-05-07 | 2013-11-13 | Ammonia Casale S.A. | Method of revamping of an ammonia plant fed with natural gas |
EP2805914A1 (en) * | 2013-05-23 | 2014-11-26 | Haldor Topsøe A/S | A process for co-production of ammonia, urea and methanol |
EP2930141A1 (en) * | 2014-04-08 | 2015-10-14 | Casale Sa | A method for revamping a front-end of an ammonia plant |
WO2016198487A1 (en) | 2015-06-12 | 2016-12-15 | Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag | Multiple-pressure process for the production of ammonia |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115385362A (en) * | 2022-08-29 | 2022-11-25 | 贵州开阳化工有限公司 | Method for shortening start time of synthetic ammonia production line |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102017204208A1 (en) | 2018-09-20 |
EA201992148A1 (en) | 2020-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0816290B1 (en) | Process for the production of carbon monoxide and hydrogen | |
DE60215372T2 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR INCREASING OIL EFFORT BY GAS INJECTION | |
DE69617878T2 (en) | Production of ammonia by means of reforming with enriched air and nitrogen injection in the synthesis cycle | |
EP1648817B1 (en) | Method for extracting hydrogen from a gas containing methane, especially natural gas and system for carrying out said method | |
EP2697188B1 (en) | Method and system for producing methanol from inert-rich syngas | |
DE69835357T2 (en) | Process for the production of synthesis gas | |
WO2018166865A1 (en) | Method and installation for creating and preparing a synthesis gas mixture | |
EP3954650A1 (en) | Method and system for the production of hydrogen and deposition of carbon dioxide | |
EP3176152B1 (en) | Method for preparing urea | |
EP3115336B1 (en) | Method and plant for the cooling of synthesis gas | |
DE102019202893A1 (en) | Process for the production of ammonia | |
EP3466869B1 (en) | Method for the combined preparation of methanol and ammonia | |
DE102007027397B4 (en) | A method for cooling a hydrogen and steam containing process gas from a hydrogen recovery plant | |
DE3518362A1 (en) | Process for the preparation of methanol | |
DE102021210549A1 (en) | Process for the synthesis of ammonia and plant for the production of ammonia | |
EP3802410B1 (en) | Method and device for carrying out a water-gas shift reactor | |
DE102017201681A1 (en) | Process for the treatment of a synthesis gas stream | |
DE69801883T2 (en) | OXYGEN AND NITROGEN ADDITIVES TO INCREASE THE YIELD OF PRODUCING AMMONIA | |
EP3075706A1 (en) | Method and a plant for the production of synthesis gas | |
BE1029787B1 (en) | Process for the synthesis of ammonia and plant for the production of ammonia | |
EP3150549A1 (en) | Method and system for the production of synthesis gas with variable composition | |
EP4197967B1 (en) | Method and installation for producing methanol and carbon monoxide | |
EP3744416B1 (en) | Method and system for synthesising methanol | |
WO2023046860A1 (en) | Method for synthesizing ammonia and plant for producing ammonia | |
EP3686179B1 (en) | Method for operating a plant for the synthesis of methanol |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18709567 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
DPE1 | Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101) | ||
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18709567 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |