[發明專利]氨合成用合成氣的制備方法

無效

• 申請號: 200910147532.7
• 申請日: 2009-06-18
• 公開（公告）號: CN101607694A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 埃爾曼諾·菲利皮;杰弗里·弗雷得里克·斯金納
• 申請（專利權）人: 阿梅尼亞·卡薩萊股份有限公司
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02;C01B3/34
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王 旭

技術領域

本發明涉及用于制備合成氣(synthesis?gas)或合成氣(syngas)的方法和 設備，所述合成氣主要由氫和氮組成、適用于氨的合成。更具體地，本發 明涉及一種方法和設備，其中所述合成氣是通過烴例如天然氣的轉化和深 冷精餾獲得的。

背景技術

現有技術進行天然氣蒸汽-轉化，或蒸汽-甲烷轉化(SMR)，和/或通過 空氣的天然氣原料的部分氧化，以獲得適用于氨的合成，即主要含有摩爾 比為約3∶1的H₂和N₂的合成氣。在本說明書的其它部分中，術語HN比 是指所述的H₂/N₂摩爾比。

現有技術的一個具體實施方案或形式主要包括以下方法：在空氣引入 與氨合成下游所需的氮的量相比過量的氮的情況下，在第一(初級)蒸汽轉 化器和第二轉化器中轉化，從而獲得含H₂和N₂以及一定量的CO、CO₂、 Ar和H₂O的原料合成氣。通過在合適的深冷段中進行的深冷凈化和HN 比調節步驟將所述原料合成氣凈化，所述合適的深冷段有利地包括分餾 塔，或冷卻塔和回流冷凝器的組裝體，或被稱為Braun?Purifier^TM的凈化器， 或類似的已知裝置。

在重要的方面中，所述凈化和HN調節脫除雜質(CH₄、Ar、H₂O)和過 量的氮。實際上，歸因于第二轉化器內部過量的空氣，離開第二轉化器的 氣體通常含一些氮余物(nitrogen?excess)。過量的氮被脫除至將HN比平衡 到氨合成所需的約3∶1的值所需的程度。將凈化的合成氣進料到主壓縮機 中，在所述主壓縮機中將合成氣的壓力升高到適用于氨合成的值，通常 100-200巴。

常規深冷凈化方法基本上公開于US?3,572,046中，并且涉及原料合成 氣的自動制冷和膨脹，以提供深冷段的凈制冷并且將整個深冷工藝保持在 熱平衡中。所述膨脹發生在氣體膨脹器如汽輪機中，并且對保持深冷工藝 運轉是不可缺少的；然而，其包括在下游主合成氣壓縮機的吸入端處較低 壓力的缺點，從而增加用于新設備的所述壓縮機的尺寸和成本。

在現有設備的改造中，通常希望增加合成氣流量以及因而的設備的生 產率。然而發現瓶頸在于起使總合成氣流膨脹作用的原有膨脹器和相關管 道的壓力下降。還應當指出，膨脹的流通過深冷段中的熱交換器，因而流 的顯著增加將需要新的且更大的膨脹器以及深冷段的昂貴改裝。

世界上的許多SMR氨工廠，包括實施著名的Braun?Purifier^TM方法的 那些，可以從改造干預(revamping?intervention)和生產率增加中受益。因此， 感到了克服上述缺點和限制的需要。

發明內容

本發明的問題在于通過天然氣的蒸汽轉化改善用于制備適用于氨合成 的合成氣的已知方法，特別涉及包括采用Braun?Purifier^TM技術的那些的現 有氨設備的改造。具體地，本發明旨在減小與用于深冷凈化工藝的凈制冷 的合成氣膨脹有關的上述缺點。

該問題是通過一種用于制備適于制備氨的含氫和氮的合成氣的方法解 決的，所述方法包括以下步驟：

a)將烴原料轉化，所述轉化包括變換(shift)、CO₂脫除和甲烷化的步 驟，從而獲得含H₂、N₂和雜質的原料合成氣流；

b)將所述原料氣流在深冷段中冷卻至深冷溫度并且進行凈化和HN比 調節處理，從而獲得含摩爾比為約3∶1的H₂和N₂的凈化合成氣流；

c)將所述凈化合成氣流通過與所述冷卻原料氣流的熱交換再加熱，并 且在主壓縮段中壓縮至適于氨合成的壓力， 其特征在于，在所述凈化和HN比調節的步驟后，將處于深冷溫度的所述 凈化合成氣的較小部分分離并且進行膨脹，從而獲得凈化合成氣的主流和 較小的膨脹的流，并且將所述較小的流用作所述深冷段中的熱交換介質， 然后壓縮并且在所述深冷段的出口和所述主壓縮段上游與所述主流再合 并。