Способ получения аммиака и метанола

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ВПЛЬСТВУ Союз Сфветсник Социалист ическик Республик(22) Заявлема 070475 (21) 2120406/23-04с присоедимемиею заявки Йо(51)М. К . С 01 В 3/34 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(088,8) Дата опубликования описания 2 Ю 181(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АММИАКА И МЕТАНОЛА ФцИ ;:2 Изобретение относится к способу получения аммиака и метанола.Известен способ получения аммиака и метанола, при котором углеводородное сырье после сероочистки подвергают паровоэдушной конверсии и после охлаждения полученный конвертированный гаэ используют в качестве свежего газа для цикла синтеза метанола. Продувочные газы цикла30 синтеза метанола после подогрева подвергают конверсии СО с вводиьым .дополнительно паром, метанированию,. охлаждению с выделением газового конденсата, подогреву, метанированию 15 охлаждению с выделением газового конденсата, компримированию, после чего их подают в цикл синтеза ающака Щ . Недостатком известного способа 26является большое количество цихлОв"охлаждение-нагрев" и наоборот, чтоприводит к потерям тепловой энергиик увеличению количества аппаратов,.к повыаению сопротивления газового2 ктракта. Кроме того, полученный послереформинга газ содержит много инертовдля синтеза метанола (азот, аргон,метан), которые снижают парциальныадавления реагирующих веществ (Н,СО) 30 и значительно уменьшают эффективность процессаНаиболее близким к предлагаемому является способ получения аммиака и метанола, включающий конверсию углеводородов с водяным паром на никелевом катализаторе при давлении 40- 70 ата и температуре 700-900 ОС, кон-. версию окиси углерода при 400-450 оС, очистку газа от двуокиси углерода, синтез аммиака и метанола.Известный способ осуществляют, например следукщим образом: получение аммиака и метанола ведут путем паровой конверсии углеводородов при исходном соотношении пар:газ, равном 3:1, при 8700 С и давлении 40-70 ата. Конвертированный гаэ, содержащий водород, окись углерода, двуокись углерода, метан, водяной пар подвергают паро-воздушной конверсии (вторичному реформингу), в результате которой температура газов повышается до 980 оС. Затем газ охлаждают до 40 оС и компримируют до 50 атм, до бавляют в него водяной пар и направляют в колонну синтеза метанола (при 260 С). Полученный метанол выделяют путем охлаждения газа. Непроре" агировавший конвертированный гаэ состаточным метанолом (порядка 1-2)подогревают до 370 ОС, смешивают с водяным паром и направляют на среднетемпературную конверсию окиси углерода, в результате которой происходит подогрев газа до 415 С. Затем 5газы охлаждают в теплообменнике до240 ОС и направляют на низкотемпературную конверсию окиси углерода,гдеони нагреваются до 254 цС. Послеохлаждения конвертированных газов Опроводят очистку их от двуокисиуглерода, метанирование, компримирование до 150 ата и направляют вцикл синтеза аммиака 21.Однако технологическая последовательность процессов, предусмотреннаяв известном способе, приводит к необходимости осуществления неоднократного охлаждения и подогрева потоковтехнологического газа, что, во-первых,усложняет способ, а во-вторых, увеличивает тепловые потери при охлаждениигазов оборотной водой или воздухоми является причиной дополнительногорасхода технологического пара дляпроведения таких процессов, как синтез метанола и конверсия окиси углерода,Цель изобретения - упрощение способа,Указанная цель достигается тем,что аммиак и метанол получают способом, включающим конверсию углевородов с водяным паром на никелевомкатализаторе при давлении 40-70 атаи температуре 700-900 фС, выделениеводорода диффузионным методом из конвертированного газа, конверсию окисиуглерода при 400-450 оС с дальнейшейочисткой газа от двуокиси углеродаи синтезом аммиака при 300 ата и метанола при 40-70 ата, при этом синтез 40аммиака осуществляют с использованиемводорода, выделенного диффузионнымметодом из конвертированного газа,а оставшийся после выделения водородаконвертированный газ подвергают конверсии окиси углерода, снова выделяютводород диффузионным методом, проводят конверсию остаточных углеводородов, а затем очистку от двуокиси углерода до содержания 3-7 СОс после Одующим смешением газа с выделеннымпри конверсии окиси углерода водородом и использованием его для синтеза метанола. Способ осуществляется следующимобразом,Очищенный от сернистых соединенийгаэ в количестве 100 тыс.нм смешивают с паром до соотношения пар:гаэ4:1 и полученную парогазовую смесь бОнаправляют в реактор каталитическойпаровой конверсии, метана при 850 С,где осуществляется конверсия с получением конвертированного газа следующего состава: СНА 2,87; СО 6,3; 45 СО 8,66; НО 17,3; й 0,56. Образующийся в процессе конверсии водородвыделяют в диффузионной камере при500 С, конструктивно объединенной сЬреактором через селективную водородопроницаемую мембрану, Непродиффундировавший конвертированный газ,содержащий 7 СН 4,16 СО; 22 СО, 11 Н44 НО , охлаждают до 400 оС в теплообменнике инаправляют в реакторконверсии окиси углерода. Конвертированный газ,образовавшийся в процессеконверсии СО и содержащий СН 4 7,3,СО 4 73 СО 32 85 Нд 21 71НО 3,2; й 1,4,в количестве214 тыс.ил подают в диффузионныйаппарат, где выделяется 27 тыс.нмводорода, К непродиффундировавшемуконвертированному газу добавляютнеобходимое количество водяного пара(порядка 5-10) и проводят конверсиюэтого газа в реакторе при 700 оС.Полученный конвертированный газ,содержащий 1 метана, 16 СО; 25СО, 21 Н, 37 НО, охлаждают до500 оС в теплообменйике и подвергаютчастичной конверсии СО в аппаратедо содержания ее 12. При этом степень конверсии СО регулируют изменением количества перепускаемого побайпасу конвертированного газа.Затем газ охлаждают в теплообменнике до 40 ОС и подают в отделение,в котором проводят частичную очисткугаза от СО, состав газа после очистки СО 28 21 СНл, 58 Н ,7,4 СО, 1,5 Н О; 3,0 й, а егоколичество составляет 96,5 тыс,нм /ч.После этого к газу добавляют водород,выделенный в аппарате, и полученныйсинтез-газ направляют для сжатия до50 ата в компрессор и подают в циклсинтеза метанола. Продувочные газыиз цикла синтеза метанола, содержащие 10 СН(, 5% СО; 7 СО и 68 Н,используют для сероочистки.Выделенный через водородопроницаемую мембрану водород в количестве270000 нм смешивают с азотом, необходимым для образования азотоводородной смеси, полученную азотоводородную смесь охлаждают в теплообменникедо 400 С, компримируют компрессоромдо давления 300 ата и направляют вцикл синтеза аммиака, Общее отношение водорода, идущего на синтез аммиака, к синтез-газу метанола составляет 270000 нм :123500 нмэ, т.е.отношение 2:,1. Предлагаемый способ производства аммиака и метанола позволяет получить на 1 т аммиака 0,34 т метанола. При этом суммарный расход природного газа на оба продукта составляет 1195 ньР с Он = 8850 ккал/нм 3, или в условном топливе за вычетом отходов - 1520 кг. При раздельном производстве метанола и аммиака, которое798031 5 10 15 20 25 ЗО Формула изобретения 35 45 50 55 60 ираж 516 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 осуществляется в агрегатах большойединичной мощности по замкнутойэнерготехнологической схеме даетсуммарный расход природного газа1452 нм с ЮР = 8850 ккал/нм , т.е.предлагаемый способ дает снижениерасхода природного газа 20,П р и м е р 1. По линии подаютприродный газ (СН 4), сжимают егокомпрессором от 1 до 40 ата, подогревают в теплообменнике и подают вотделение сероочистки, Очищенный отсернистых соединений СН при давлении 40 ата в количестве 100 тыс.нмсмешивают с паром до соотношенияпар:гаэ 4:1 и полученную парогазовую смесь направляют в реактор, гдеосуществляют паровую конверсию СНна никелевом катализаторе при 850 ОСс образованием конвертированногогаза следующего состава, : СИ 2,87;СО 6,3; СО 8,66; НО 17,3;, И0,56; Н 64,48Образовавшийся в результате конверсии водород выделяют в диффузионной камере при 500 ОС, конструктивнообъединенной с реактором через селективную водородопроницаемую мембрануиз палладиевого сплава,Непродиффиндировавший конвертированный газ, содержащий 7. СН, 16СО; 22 СОу 11 Н 44 НО,охлаждают до 4 о 0 С в теплообменникеи направляют в реактор конверсии окиси углерода. Конвертированный газ,образовавшийся при конверсии СО исодержащий, : СН 4 7,3; СО 4,73;СО 32,85; Нд 21,71; НО 3,2; й 1,4,в количестве 214 тыс.йм , подают вдиффузионный аппарат, где выделяютводород в количестве 27 тыс.нм. Кнепродиффундировавшему конвертированному газу добавляют небольшое количество водяного пара (5-10 от пара,атодаваемого на кочверсию метана)и проводят конверсию этого газа вреакторе при 700 ОС. Полученный конвертированный гаэ содержит, е 1 СН 4,1 СО; 25 СОу 21 Н у 37 НО,охлаждают до 500 дС в теплообменникеи подвергают частичной конверсииСО в аппарате до содержания ее 12.При этом степень конверсии СО регулируют изменением количества перепускаемого по байпасу конвертированного газа.Затем газ охлаждают в теплообменнике до 40 оС и подают в отделение,в котором проводят частичную очистку газа от СО раствором МЭА, составпосле очистки от СО следующий,СО 28 Р 21 СН 458 Нд74 СОд1,5 Н 10 ; 3,0 й,а его количествосоставляет 96,5 тыс.нм/ч. Послеэтого к газу добавляют водород,выделенный в аппарате, и полученныйВНИИПИ Заказ 9933/23 Т синтез-газ направляют для сжатия до 50 ата в компрессор и подают в .цикл синтеза метанола. Продувочные газы из цикла синтеза метанола, содержащие 10 СН 4; 5 СО; 17 СО и 68 Н, используют для сероочистки.Выделенный газ через водородопроницаемую мембрану иэ палладиевого сплава водород в количестве 270000 нм смешивают с азотом, необходимым для образования аэотовоцородной смеси, полученную азотоводородную смесь охлаждают в теплообменнике до 40 оС, компримируют компрессором до давления 300 ата и направляют в цикл синтеза аммиака. Общее отношение водорода, идущего на синтез аммиака, к синтез-газу метанола составляет 270000:123500 нм , те. соотношение 2; 1.П р и м е р 2. Осуществление спо" соба доочистки от СО аналогично примеру 1, Концентрацию двуокиси углерода снижают до 3 путем байпасирования части неочищенного газа, т,е. после очистки конвертированный газ имеет следующий состав, : СО 28;2,1 СН 4; 58 Н, 3 СО, 1,5 НО;3,0 й, количество его равно 96,5 тыс,нм/ч . Далее аналогично примеру 1.Предложенный способ по сравнению с известным позволяет значительно упростить процесс. Способ получения аммиака и метанола, включающий конверсию углеводородрв с водяным паром на .никелевомкатализаторе при давлении 40-70 атаи температуре 700-900 ОС, конверсиюокиси углерода при 400-450 ОС,очисткугаза от двуокиси углерода, синтезаммиака и метанола., о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа, водород выделяют иэконвертированного газа диффузионнымметодом и подают для синтеза аммиака, а оставшийся после выделенияводорода конвертированный газ подвергают конверсии окиси углерода,снова выделяют водород диффузионнымметодом, проводят конверсию остаточных углеводородов, а затем очисткуот двуокиси углерода до содержанияСО 3-7 с последующим смешениемгаза с выделенным при конверсииокиси углерода водородом и подачейего на синтез метанола.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. 01 бай Зонгпа), 1972, 70,М 2, р. 53-57.2. Патент США Р 3598527,кл. 23-199, опублик. 1969 (прототип),