生产氨合成气的方法技术

用于由含烃原料(20)生产氨合成气的方法和相关设备，所述方法包括以下步骤：用蒸汽(21)进行初级重整，用氧化剂流(23)进行二次重整，以及净化所述二次重整的流出物，所述净化包括一氧化碳的变换(13)步骤，其中对由所述二次重整产生的合成气(25)进行铜基催化剂下的中温变换，并且所述方法中的总体汽碳比不大于2。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】用于由含烃原料(20)和相关设备，所述方法包括以下步骤：用蒸汽(21)进行初级重整，用氧化剂流(23)进行二次重整，以及净化所述二次重整的流出物，所述净化包括一氧化碳的变换(13)步骤，其中对由所述二次重整产生的合成气(25)进行铜基催化剂下的中温变换，并且所述方法中的总体汽碳比不大于2。【专利说明】
本专利技术涉及用于制备合成气(synthesis gas)的经的重整，该合成气又称合成气syngas，用于生产氨。
技术介绍
氨(NH3)的合成需要以大约3:1的合适比例包括氢气(H2)和氮气(N2)的合成气。下面将参照具有以上组成的合成气来使用术语“氨合成气”。已知可通过对包含甲烷的烃(HC)原料的重整来生产所述合成气。在初级重整器中进行重整，然后在二次重整器中进行重整。通常，将原料和合适量的蒸汽加入初级重整器，在这里，甲烷路经合适的催化剂被转化成一氧化碳、二氧化碳和氢的混合物;二次重整器接收初级重整器送来的气体产物，和空气流。离开二次重整器的重整气体然后在变换部、CO2去除部和甲烷化部净化。US 4 296 085公开了在至少30巴(bar)的压力下从包含脱硫烃的原料生产氨的方法，包括:将所述原料分为两个部分;仅对其中的第一部分进行初级蒸汽重整反应;将来自所述初级蒸汽重整的气态流出物与原料的第二部分会合;使混合物在二次重整反应器中反应。先在具有铁基催化剂的高温变换器中进行净化，然后在低温变换器中进行净化。在专利EP2 065 337中能够找到另外的生产氨合成气的
技术介绍
。重整工艺的相关参数在于汽碳摩尔比，即为以烃原料引入的碳的摩尔数与蒸汽的摩尔数之间的比。最常见的现有技术是以大于2.6并通常在2.8-3.5范围内的高汽碳比下操作初级重整器，以避免损害HTS变换器中的铁基催化剂。专利EP2 404 869公开了:用于从含烃原料，该方法包括以下步骤:用蒸汽对所述原料进行初级重整；用氧化剂流进行二次重整，以及对合成气进行进一步处理，至少包括变换、去除二氧化碳和甲烷化，其中将由所述二次重整产生的合成气在200°C与350°C之间的温度下进行中温变换，并且所述初级重整在汽碳比低于2的条件下操作。通过降低汽碳比，能够增加在初级重整器中处理的气体的量。然而，由于相关的空气分离单元的更高的投资成本，导致需要在二次重整器中引入富氧空气或氧气来补偿，这负面地抵消了上述优点。更概括地说，存在减少昂贵设备如二次重整器和空气分离单元的尺寸和成本的持续动机。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述缺点。所述目的用提供根据权利要求1所述的方法达成。所述方法包括以下步骤:用蒸汽初级重整所述原料;用氧化剂流二次重整，和对合成气进行进一步处理，所述处理至少包括变换和去除二氧化碳，其特征在于，由将所述二次重整产生的合成气(可选添加蒸汽)进行铜基催化剂下的中温变换，并且所述方法中的总体汽碳比不大于2。由蒸汽的摩尔总量除以原料引入的碳的摩尔数确定总体汽碳比。根据本专利技术的优选实施方式，在所述方法过程的多个阶段添加蒸汽。在初级重整(可能包括预重整步骤)之前添加第一量的蒸汽，并且在中温变换之前添加第二量的蒸汽。中温变换优选是等温的，这意味着通过浸没在催化剂中的合适的热交换器移除热量。所述催化剂优选是铜锌催化剂。变换的温度优选为200-300°C范围内的温度，并且更优选在250°C左右。用于二次重整的氧化剂流可以包括空气、富氧空气或基本纯的氧气。所述基本纯的氧气气理解为从空气分离单元可得到的氧气，并且优选具有等于或高于95%的纯度。在一些实施方式中，初级重整部在0.5-1.5的低汽碳比下操作，特别地，在具有预重整器的实施方式中能够采用小于I并可以在0.5左右的低比例。之后，根据需要，在变换之前的接下来的蒸汽引入有利于转化一氧化碳并产生氢气。在一些实施方式中，使烃原料的一部分绕过初级重整阶段或预重整阶段(当提供时)。所述绕过为确定局部汽碳比提供额外的自由度，例如当总体比例保持在2或更低的数值时，原料的一部分绕过的初级重整阶段在诸如2.5-3的高比例下进行操作。—些优选实施方式与所附权利要求一致。本专利技术提供了具有和不具有预重整的实施方式。根据一些实施方式，不管具有还是不具有预重整，原料的一部分都绕过初级重整部。在一些包括预重整的实施方式中，原料分为两个部分。第一部分送至预重整和初级重整，并且第二部分绕过预重整和初级重整并与初级重整的流出物一起供给至二次重整。在一些其它的实施方式中，预重整阶段的流出物分为两个部分，第一部分送至初级重整步骤并且第二部分绕过所述预重整并与其流出物汇合。另外量的蒸汽能够可选地添加至所述第一部分。优选在1-1.5的汽碳比下操作初级重整阶段。在具有预重整器的实施方式中，所述预重整器能够在低至0.5的较低的汽碳比下操作。更详细地，一些优选实施方式如下。在第一实施方式中，预重整器和初级重整器在1-1.5的低S/C比(Steam to Carbonrat1n，汽碳比)下操作。在MTS的上游添加蒸汽以达到大约为2的总体S/C比并改善了在MTS催化剂下CO的转化。在第二实施方式中，原料的一部分绕过预重整器和重整器。来自旁路的原料添加在二次重整器或自热重整器的入口(添加少许蒸汽或不添加蒸汽)处，从而减小重整区域中的S/C比。在MTS的上游引入额外的蒸汽但限于大约为2的低的总体S/C比，从而改善⑶的转化。添加的蒸汽的量取决于绕过重整器的天然气的量。在第三实施方式中，原料的一部分(优选至少40-50%)绕过初级蒸汽重整器，所述初级重整器能够在没有预重整器的条件下以大约2.7-3的S/C比操作。在MTS的上游添加蒸汽但限于大约为2的低的总体S/Ot。在第四实施方式中，以0.5-1.5的低S/C比预重整所有进入的原料，然后使预重整后的气体一部分绕过初级重整器。在初级重整器的上游和MTS的上游添加蒸汽，但限于小于2的低的总体S/Ot。本专利技术的所有实施方式可以包括二氧化碳去除和可选的甲烷化步骤。可以提供另外的工序步骤以净化合成气，特别是去除甲烷、未反应的烃或惰性气体。所述另外的步骤可以包括低温分离、变压吸附或等同物的任一种。在一些实施方式中，能够用已知的处理例如低温工艺去除取自合成回路的吹扫气体中的惰性气体和甲烷。本专利技术的优点包括使高成本设备的尺寸减小，所述高成本设备包括重整器、在高温高压下操作的相关管道系统以及提供富氧空气或纯氧的空气分离单元。由于借助于在中温变换阶段之前的蒸汽添加而将总体汽碳比保持在所需值的前提下，能够改变局部汽碳比，例如使预重整器用低比例或使初级重整器用较高比例，所以本专利技术提供了对各个部的更好和优化的利用。根据所附权利要求，本专利技术还包括用于生产氨合成气的设备和改造氨厂的方法。本专利技术的一方面是改造氨厂的方法，所述氨厂包括用于生产氨合成气的前端和用于使所述合成气反应生成氨的合成回路，所述前端至少包括初级蒸汽重整器、二次重整器和高温变换器，所述方法至少包括以下步骤:将所述变换器替换为具有铜基催化剂的中温变换器，或改造现有的高温变换器以在中温下使用铜基催化剂进行操作；以使得经改造的氨厂以不大于2的总体汽碳比操作的方式调整所述氨厂的所述蒸汽管线和其它蒸汽管线(若有的话)。优选地，所述方法还包括:提供至少一个蒸汽管线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于由含烃原料(20)生产氨合成气的方法，所述方法包括以下步骤：用蒸汽(21)进行初级重整，用氧化剂流(23)进行二次重整，以及净化所述二次重整的流出物，所述净化包括一氧化碳的变换(13)步骤，所述方法的特征在于：对由所述二次重整产生的合成气(25)进行铜基催化剂下的中温变换，并且所述方法中的总体汽碳比不大于2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·菲利皮，R·欧斯图尼，
申请(专利权)人：卡萨尔公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH