[發(fā)明專(zhuān)利]生產(chǎn)合成氣的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780027501.0
• 申請(qǐng)日: 2017-04-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109153565A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·奧斯圖尼;E·菲利皮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 卡薩爾公司
• 主分類(lèi)號(hào): C01B3/02
• 分類(lèi)號(hào): C01B3/02;C01B3/32
• 代理公司: 北京市中倫律師事務(wù)所 11410
• 代理人: 楊黎峰;鐘錦舜

本發(fā)明涉及由天然氣原料制造含氫合成氣的方法，其包括將所述天然氣轉(zhuǎn)化為粗產(chǎn)物氣體并純化所述產(chǎn)物氣體，該方法具有由燃料燃燒提供的熱輸入；所述方法包括轉(zhuǎn)化碳質(zhì)原料的步驟，并且所述燃料的至少一部分是通過(guò)轉(zhuǎn)化所述碳質(zhì)原料的步驟獲得的氣態(tài)燃料，并且所述燃料的沃泊指數(shù)通過(guò)二氧化碳去除和甲烷化的步驟來(lái)得以提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及由天然氣原料生產(chǎn)含氫合成氣的方法、相關(guān)設(shè)備以及改造相關(guān)設(shè)備的方法。本發(fā)明尤其涉及包含約3:1摩爾比的氫氣和氮?dú)獾陌焙铣蓺獾纳a(chǎn)。

背景技術(shù)

由烴原料生產(chǎn)合成氣通常涉及組合的重整方法，其中初級(jí)重整器用脫硫烴和蒸汽進(jìn)料，次級(jí)重整器接收來(lái)自初級(jí)重整器的經(jīng)部分重整的氣體和合適的氧化劑(例如空氣或氧氣)的流。

然后，典型地，離開(kāi)次級(jí)重整器的經(jīng)重整的氣體在一系列下游裝置中被處理，以獲得具有適合特定用途的組成的合成氣。

例如，氨(NH₃)的合成需要包含以約3:1的合適摩爾比的氫氣(H₂)和氮?dú)?N₂)的合成氣，即所謂的補(bǔ)充氣體。術(shù)語(yǔ)“氨合成氣”通常參考具有上述組成的合成氣來(lái)使用。

氨合成氣通常在前端的區(qū)段中產(chǎn)生，并且所述合成氣體到氨的轉(zhuǎn)化在合成回路中進(jìn)行。

從效率的角度來(lái)看，用于制造氨合成氣的理想的烴原料是天然氣，因?yàn)槠涮卣髟谟谄錇樵谒谢剂袭?dāng)中氫含量最高的其中一種。

從天然氣開(kāi)始生產(chǎn)氨合成氣的方法的一個(gè)實(shí)例公開(kāi)于EP 2 065 337中。

氨合成氣的生產(chǎn)需要燃燒一定量的燃料以產(chǎn)生重整熱；另外量的燃料通常用于產(chǎn)生蒸汽以對(duì)蒸汽輪機(jī)提供動(dòng)力，蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器，例如泵或壓縮機(jī)(諸如空氣壓縮機(jī)和氣體壓縮機(jī))，其使所產(chǎn)生的補(bǔ)充氣體的壓力升高到氨合成和氨制冷壓縮機(jī)的壓力。氨通常轉(zhuǎn)化為其衍生物之一，通常是尿素。尿素工藝還需要大量蒸汽作為汽提蒸汽和用于二氧化碳?jí)嚎s機(jī)蒸汽輪機(jī)。

為此目的，基于天然氣的設(shè)備的常用方法是使用一部分天然氣原料作為燃料。天然氣總消耗量的約30-40％通常用作燃料，特別是用于初級(jí)重整器的燃燒。設(shè)備還包含天然氣燃燒輔助鍋爐，以產(chǎn)生該方法和蒸汽輪機(jī)所需的額外蒸汽。

EP 2 662 327描述了生產(chǎn)氨的方法，其中進(jìn)料到該設(shè)備的天然氣基本上分成兩部分：第一部分(稱(chēng)為工藝部分)，用作重整工藝的反應(yīng)物；以及第二部分(稱(chēng)為燃料部分)，用于設(shè)備的運(yùn)行。

然而，近來(lái)出現(xiàn)了對(duì)天然氣量的限制和國(guó)際烴市場(chǎng)不穩(wěn)定性的增加。因此，處于在天然氣昂貴和/或可獲得量有限的所在地的合成氣設(shè)備必須使天然氣的消耗最小化。因此，目前可用的工藝可能太昂貴而無(wú)法運(yùn)行，特別是在天然氣成本高的情況下。

為了解決面臨有限天然氣供應(yīng)時(shí)如何維持或增加合成氣的生產(chǎn)的問(wèn)題，對(duì)替代烴來(lái)源技術(shù)的興趣一直在增加。在可獲得的來(lái)源當(dāng)中，由于廣泛的可用性和廉價(jià)性，煤是非常令人感興趣的，其代表了用于生產(chǎn)含氫合成氣和氨合成氣的可行的替代原料。

已經(jīng)提出了煤制氨設(shè)備，其中將煤在高壓和高溫下在蒸汽和有限量的氧存在下氣化，并提供主要含有一氧化碳和氫氣的合成氣。然后通過(guò)包括如下一系列步驟純化所述氣體：例如除去顆粒物、酸氣變換(其中CO轉(zhuǎn)化為CO₂)、在酸性氣體去除單元中除去CO₂和H₂S。

煤制氨設(shè)備的缺點(diǎn)是它們比基于氣體的設(shè)備昂貴得多。所述技術(shù)的缺點(diǎn)之一是由煤氣化產(chǎn)生的氣體還含有大量的硫組分(主要是H₂S和COS)和其他雜質(zhì)(包括氯化物、HCN、氨、金屬)，為了使用所述氣體作為工藝氣體，必須將這些硫組分和其他雜質(zhì)完全去除。然而，在沒(méi)有大規(guī)模且昂貴的改造的情況下，現(xiàn)有的氨設(shè)備的前端通常不能處理這種基于煤的工藝氣體。