生产氨/尿素的气化工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种氨和尿素的联产方法，其中，用两个平行气化器优化混合的合成气产品中的Ｈ↓［２］／ＣＯ↓［２］比，以此使氨和尿素产量最大化。在第一个气化器中，固体和／或液体烃类物质在富氧气体和温度调节剂的存在下部分氧化，以生成第一种合成气混合物。在第二个气化器中，天然气在富氧气体存在下部分氧化，以生成第二种合成气混合物。通过运行两个独立进料的平行气化器，可以各自调节各个气化器的进料速度，实现产量最大化。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
生产氨/尿素的气化工艺                        
本专利技术涉及氨和尿素的联产方法。                        专利技术背景在生产氨气(NH3)和尿素((NH2)2CO)时，包含氢气(H2)和一氧化碳(CO)的合成气物流首先供入CO变换单元，将CO转化成CO2，然后经由一个酸性气体脱除装置，使CO2与H2分离。H2和氮气(N2)混合后供入氨气合成单元。CO2与部分NH3产品混合后供入尿素合成单元。该过程的主要反应是：(1)(2)众所周知，用气化法可以生成供入氨气/尿素生产装置中的合成气原料。在气化工艺中，烃类物质在富氧气体和温度调节剂的存在下在高温下部分氧化。气化工艺的合成气产品主要包括H2和CO。有多种可供入气化反应器中的烃类物质，从天然气至重油和诸如煤的固体物质。因为天然气的C/H比低于固体和液体烃类物质的C/H比，所以当用天然气气化剂生产合成气时，生成的CO2不足以生产尿素。相反，高C/H比的固体和液体烃类物质生成过量的CO2，其量比生产尿素需要的量大得多，因此，当只用固体和/或液体烃类物质生产合成气时，大部分的CO2要排出。因此，为了使尿素产量最大化，开发一种能够优化合成气中的CO2含量的一体化气化和氨气/尿素生产方法是有利的。另外，大家都知道CO2对环境有副作用，例如造成全球热效应。因此，还需要使一体化气化/尿素生产装置中排出的CO2最少。                         专利技术概述本专利技术涉及一种氨气和尿素的联产方法，其中，用两个平行气化器以优化混合的合成气产品中的H2/CO2比，以此使氨气和尿素产量最-->大化。在第一个气化器中，固体和/或液体烃类物质在富氧气体和温度调节剂的存在下部分氧化，以生成包括一氧化碳、氢气和二氧化碳的第二种合成气混合物。富氧气体通常用空气分离单元(ASU)从空气中提取。ASU的副产品-氮气(N2)用在下游氨气生产单元中。在第二个气化器中，天然气在富氧气体存在下部分氧化，以生成第二种包括一氧化碳、氢气和二氧化碳的合成气混合物。通过运行两个独立进料的平行气化器，可以各自调节各个气化器的进料速度以优化混合的合成气产品物流中的H2/CO2比，以此使氨气和尿素产量最大化，使CO2排放量最少化。然后将混合的合成气产品物流在CO变换反应器中加工，使合成气中的所有CO转化成H2和CO2。然后在酸性气体脱除单元中将CO2从合成气中除去，通常和H2S及其它所有含硫成分一道除去，剩下基本纯净的H2物流。然后H2物流和来自空气分离单元的N2混合后形成氨气(NH3)。CO2回收单元回收的CO2与至少一部分NH3产品混合后形成尿素((NH2)2CO)。                       附图简述图1是对本专利技术的一个实施方案的说明，其中，固体和/或液体气化器与天然气气化器平行运行，形成优化的合成气产品。图2是对本专利技术的第二个实施方案的说明，其中，当只用天然气气化器时，用CO2发生器弥补合成气中CO2的不足。                说明性实施方案的描述在本专利技术中，首先得到和制备用于供入气化反应器的含碳燃料。含碳燃料可以是任何可作为用于生产合成气的气化工艺的原料的固体、液体或气体可燃有机物。气化工艺的原料通常是烃类物质，即一种或多种通常是有机物的物质，这类物质包含可用于气化反应的元素氢和碳。烃类物质可以是气体、液体或固体状态，或根据需要使用其结合状态，如流化态的固-液组成。原料制备步骤不一定是必需的，这要看原料的组成和物理性质。一般来说，固体含碳燃料在供入气化器之前需要用油或水液化。液体-->和气体含碳燃料可以直接供入气化器，但是，可以对其预处理以除去原料中可能存在的所有杂质。本申请中用于描述各种合适原料的术语“液体烃类燃料”包括可泵送的液体烃类物质和可泵送的固体含碳材料的液体浆料及其混合物。例如，固体含碳燃料的可泵送的含水浆料是合适的原料。事实上，基本上所有的可燃含碳液体有机物或其浆料都可包括在术语“液体烃类燃料”的定义中。例如有：(1)固体含碳燃料如煤、颗粒炭、石油焦、浓缩的下水道污泥及其混合物在可气化的液体载体如水、液体CO2、液体烃类燃料、及其混合物中的可泵送的浆料；(2)适于供入气化器的液体烃类燃料包括各种物质，如液化石油气、石油馏分及残留物、汽油、石脑油、煤油、原油、沥青、柴油、残油、焦油砂油和页岩油、煤提炼油、芳香烃(如苯、甲苯、二甲苯馏分)、煤焦油、流化床催化裂化操作中产生的循环瓦斯油、焦化瓦斯油的糠醛提取物、及其混合物；(3)术语“液体烃类燃料”的定义中还包括氧化烃类有机物，其包括碳水化合物、纤维质、醛、有机酸、醇、酮、氧化燃料油、化学方法产生的含有氧化烃类有机物的废液和副产品、及其混合物。可单独或与液体烃类燃料一起在部分氧化气化器中燃烧的气体烃类燃料包括气化的液体天然气、炼油厂废气、C1-C4烃类气体、和化学方法产生的含碳废气。如果使用了原料制备步骤，则在该步骤后将固体和/或液体含碳燃料送入第一个气化反应器或气化器，天然气送入第二个气化器。在这两个气化器中，原料和含反应性游离氧的气体反应，本申请使用的术语“含游离氧的气体”表示空气、富氧空气(即，氧气含量大于21mol％)、和基本纯净的氧气(即，氧气含量约大于95mol％，其余成分通常包括N2和稀有气体)。优选基本纯净的氧气，例如空气分离单元(ASU)产生的氧气。有利的是，烃类物质的部分氧化在气化区在温度控制调节剂如水蒸汽的存在下完成，从而得到热的合成气体或合成气。在本申请-->的说明书中，合成气和合成气体可互换使用。在气体发生器的反应区中对控制温度的温度调节剂的需要一般取决于原料中的碳氢比和氧化剂物流中的氧含量。温度调节剂一般和液体烃类燃料一起与基本纯净的氧气一起使用。水或蒸汽是优选的温度调节剂。作为温度调节剂的蒸汽可以以其与一个或两个反应试剂物流的混合物形式引入。温度调节剂也可以通过燃烧器中的单独的导管引入气体发生器的反应区。其它温度调节剂包括富含CO2的气体、氮气、和循环合成气。气化反应器一般包括反应区，反应区由垂直圆柱状有耐火材料衬里的耐压钢容器和如美国专利2809104(此处引入该专利作为参考)所示的骤冷筒组成。可以用如美国专利2928460(此处引入该专利作为参考)所示的燃烧器将原料物流导入反应区。在气化器的反应区，内容物达到的温度范围一般约为1700°F(927℃)-3000°F(1649℃)，更一般地是约为2000°F(1093℃)-2800°F(1538℃)。压力范围一般是约1psi(101kPa)至约3675psi(25331kPa)，更一般地是约200psi(1378kPa)至约2000psi(13782kPa)，甚至更一般地是约800psi(5513kPa)至约1200psi(8269kPa)。参见描述了部分氧化燃烧器组件的美国专利3945942。参见描述了有机物气化方法和装置的美国专利5656044。还可参见描述了许多现有技术中已知的气化方法中的几种方法的美国专利5435940，4851013和4159238。此处全部引入上述专利的公开内容作为参考。热气化工艺产品-合成气体或合成气包括一氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工艺，其包括：（ａ）部分氧化固体或液体烃类物质或其混合物，方法是使所述物质与富氧气体在温度调节剂的存在下反应，以生成包括一氧化碳、氢气和二氧化碳的第一种合成气混合物；（ｂ）部分氧化天然气原料，方法是使所述天然气与富氧气体反应，以生成包括一氧化碳、氢气和二氧化碳的第二种合成气混合物；（ｃ）将第一种合成气混合物与第二种合成气混合物混合，形成混合的包括一氧化碳、氢气和二氧化碳的合成气混合物；（ｄ）将混合的合成气混合物中的部分一氧化碳转化成氢气和二氧化碳；（ｅ）从混合的合成气混合物中脱除二氧化碳，剩下氢气物流；（ｆ）使氢气物流和氮反应，生成氨；和（ｇ）使部分氨和部分二氧化碳反应，生成尿素。

【技术特征摘要】
US 2001-5-7 09/850,4801、一种工艺，其包括：(a)部分氧化固体或液体烃类物质或其混合物，方法是使所述物质与富氧气体在温度调节剂的存在下反应，以生成包括一氧化碳、氢气和二氧化碳的第一种合成气混合物；(b)部分氧化天然气原料，方法是使所述天然气与富氧气体反应，以生成包括一氧化碳、氢气和二氧化碳的第二种合成气混合物；(c)将第一种合成气混合物与第二种合成气混合物混合，形成混合的包括一氧化碳、氢气和二氧化碳的合成气混合物；(d)将混合的合成气混合物中的部分一氧化碳转化成氢气和二氧化碳；(e)从混合的合成气混合物中脱除二氧化碳，剩下氢气物流；(f)使氢气物流和氮反应，生成氨；和(g)使部分氨和部分二氧化碳反应，生成尿素。2、根据权利要求1所述的工艺，其中的富氧气体和氮由空气分离单元供应。3、根据权利要求1所述的工艺，其中，混合的合成气混合物还包括硫化氢。4、根据权利要求3所述的工艺，其中还包括将硫化氢和二氧化碳一起从混合的合成气混合物中脱除。5、根据权利要求4所述的工艺，其中还包括至少将一部分二氧化碳与硫化氢分离。6、根据权利要求5所述的工艺，其中，分离的二氧化碳与部分氨反应，生成尿素。7、根据权利要求1所述的工艺，其中，固体或液体烃类物质选自煤和油。8、一种工艺，其包括：(a)部分氧化天然气原料，方法是使所述天然气与富氧气体反应，以生成包括一氧化碳、氢气和二氧化碳的合成气混合物；(b)将合成气混合物中的部分一氧化碳转化成氢气和二氧化碳；(c)从合成气混合物中脱除二氧化碳，剩下氢气物流；(d)使氢气物流和氮反应，生...

【专利技术属性】
技术研发人员：WCF冯，EA里奇，
申请(专利权)人：德士古发展公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]