用于在双氨转化器系统中制备氨的方法和系统技术方案

提供了用于制备氨的方法和系统。该方法可以包括加热第一压缩合成气以产生加热的第一合成气。可以将加热的第一合成气和第二压缩合成气合并以产生合并合成气。合并合成气可以在第一氨转化器和第二氨转化器中反应以产生氨产物。可以将来自氨产物的热传递到第一传热介质以产生第一冷却产物和第二传热介质。可以将来自第一冷却产物的热传递到第三传热介质以产生第二冷却产物。可以将来自第二冷却产物的热传递到所述合并合成气以产生第三冷却产物。可以分离第三冷却产物以产生纯化的氨产物和循环气体。

Methods and systems for the preparation of ammonia in a dual ammonia converter system

Methods and systems for the preparation of ammonia are provided. The method may include heating the first compressing gas to produce the first syngas of heating. The combined synthetic gas can be produced by combining the heated first syngas with the second compressed syngas. The synthesis gas can be combined to produce ammonia reaction products in the first and the second ammonia converter converter. The heat from the ammonia product can be transferred to the first heat transfer medium to produce the first cooling product and the second heat transfer medium. The heat from the first cooling product can be transferred to the third heat transfer medium to produce a second cooling product. The heat from the second cooling product can be transferred to the combined syngas to produce a third cooling product. The third cooling products can be separated to produce purified ammonia products and circulating gases.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在双氨转化器系统中制备氨的方法和系统
本申请要求2013年8月7日提交的序列号为61/863,281的美国临时专利申请的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。所公开的实施方案一般地涉及用于制备氨的方法和系统。更具体地，这些实施方案涉及用于将含有氢和氮的合成气转化为氨的方法和系统。
技术介绍
通常通过在氨合成转化器的反应区中在催化剂的存在下使氢和氮反应来制备氨。合成气体或“合成气”通常是氢和氮的来源。通常通过在高温下在蒸汽和/或氧化剂的存在下重整含碳材料产生合成气。合成气的任何未反应的组分可以被回收并再循环到氨转化器，其经常被称为“氨合成回路”。补充合成气被连续地加入到氨合成回路中以提供新鲜的氢和氮。未反应的氢和氮的再循环降低了合成气到氨合成回路的流速，从而妨碍了最大容量的氨制备。因此，存在对用于制备氨的改进的方法和系统的需要。附图简述图1描绘了根据所述一个或多个实施方案的用于制备氨的示例性系统的示意图。图2描绘了根据所述一个或多个实施方案的用于产生合成气的示例性系统的示意图。图3描绘了根据所述一个或多个实施方案的用于产生合成气的另一示例性系统的示意图。详述提供了用于制备氨的方法和系统。在一个或多个实施方案中，该方法可包括压缩第一合成气和第二合成气以产生第一压缩合成气和第二压缩合成气。可以加热第一压缩合成气以产生在约60℃至约350℃的温度下的加热的第一合成气。可以将加热的第一合成气和第二压缩合成气合并以产生在约60℃至约200℃的温度下的合并合成气。可以使合并合成气在第一氨转化器中反应以产生流出物。可以使流出物在第二氨转化器中反应以产生氨产物。可以将来自氨产物的热传递到第一传热介质，以产生在约150℃至约375℃温度下的第一冷却产物和第二传热介质。可以将热从第一冷却产物传递到第三传热介质以产生第二冷却产物。可以将热从第二冷却产物传递到合并合成气以产生第三冷却产物。可以分离第三冷却产物以产生纯化的氨产物和循环气体。图1描绘了根据一个或多个实施方案的用于制备氨的示例性系统100的示意图。系统100可包括第一压缩机单元110，其被配置成压缩和/或干燥管线104中的第一合成气以产生经由管线112的第一压缩合成气。管线112中的第一压缩合成气可通过与氨产物和/或第二氨转化器140中的流出物的间接热交换被加热，以产生经由管线118的加热的第一合成气。管线106中的第二合成气可在第二压缩机单元120中被压缩和/或干燥，以产生经由管线122的第二压缩合成气。可以将管线118中的加热的第一合成气和管线122中的第二压缩合成气混合或以其它方式合并，以提供经由管线126的合并合成气。管线126中的合并合成气可以在热交换器135中被加热，以产生经由管线138的加热的合成气。管线138中的加热的合成气可以被引入到第一氨转化器130以产生经由管线132的流出物。经由管线132的流出物可以被引入到第二氨转化器140以产生经由管线142的氨产物。管线142中的氨产物可以在一个或多个热交换器(示出了三个)150、155、135中被冷却，以产生经由管线158的冷却的氨产物。经由管线158的冷却的氨产物被引入到分离器175，以产生经由管线176的纯化的氨产物和经由管线178的循环气体。在一个或多个实施方案中，经由管线102的合成气可以被分开(divide)、分配(apportion)、分流(split)或以其它方式分成经由管线104的第一合成气和经由管线106的第二合成气。管线102中的合成气的氢浓度可以是约60摩尔％、约65摩尔％、约70摩尔％或约75摩尔％至约77摩尔％、约80摩尔％、约85摩尔％或约90摩尔％。管线102中的合成气的氮浓度可以是约10摩尔％、约15摩尔％、约20摩尔％或约24摩尔％至约26摩尔％、约28摩尔％、约30摩尔％或约35摩尔％。管线102中的合成气的氨浓度可以是0摩尔％、约0.001摩尔％、约0.005摩尔％或约0.01摩尔％至约0.1摩尔％、约0.3摩尔％、约0.5摩尔％或约1摩尔％。管线102中的合成气的二氧化碳浓度可以为0摩尔％、约0.001摩尔％、约0.005摩尔％或约0.01摩尔％至约0.1摩尔％、约0.3摩尔％、约0.5摩尔％或约1摩尔％。管线102中的合成气的一氧化碳浓度可以为0摩尔％、约0.001摩尔％、约0.005摩尔％或约0.01摩尔％至约0.1摩尔％、约0.3摩尔％、约0.5摩尔％或约1摩尔％。管线102中的合成气的甲烷浓度可以为约0.1摩尔％、约0.5摩尔％、约0.6摩尔％或约0.9摩尔％至约1.2摩尔％、约1.4摩尔％、约1.8摩尔％或约2摩尔％。管线102中的合成气的氩浓度可以为约0.1摩尔％、约0.3摩尔％、约0.4摩尔％或约0.8摩尔％至约1.2摩尔％、约1.4摩尔％、约1.8摩尔％或约2摩尔％。除非另有说明，本文中以“摩尔％”表示的所有浓度应认为是基于干基例如“摩尔％干基”。管线104中的第一合成气可以包括管线102中的合成气总量的约10体积％至约70体积％。管线106中的第二合成气可以包括管线102中的合成气总量的约90体积％至约30体积％。例如，管线104中的第一合成气可以包括管线102中的合成气总量的约20体积％至约60体积％，并且管线106中的第二合成气可以包括管线102中的合成气总量的约80体积％至约40体积％。在一个或多个实施方案中，管线104中的第一合成气和管线106中的第二合成气可以彼此不同、来自不同的来源等。当被引入至第一压缩机单元110时，管线104中的第一合成气可以处于约0℃、约4℃、约6℃或约10℃至约15℃、约25℃、约35℃或约45℃的温度。当被引入至第一压缩机单元110时，管线104中的第一合成气可以处于约1500kPa、约2000kPa、约2500kPa或约2600kPa至约2700kPa、约3500kPa、约4500kPa或约5500kPa的压力。第一压缩机单元110可包括一个或多个压缩区。例如，第一压缩机单元110可包括单级压缩机、两级压缩机或三级压缩机。第一压缩机单元110可以是或包括并联和/或串联布置的任何数量的压缩机。第一压缩机单元110可以具有一个或多个壳体或压力壳。例如，第一压缩机单元110可以包括单壳压缩机、双壳压缩机和/或三壳压缩机。第一压缩机单元110可由电动机、气动机(gaspoweredmotor)、一个或多个涡轮机或其任何组合驱动。在一个或多个实施例中，第一压缩机单元110可包括一个或多个干燥器。例如，管线104中的第一合成气中包含的任何水(气体、液体或其混合物)的至少部分可以被所述一个或多个干燥器除去。可以使用任何合适的系统、装置或系统和/或装置的组合除去水。例如，合成气中的任何水的至少部分可以通过吸附或吸收过程被除去。管线112中的第一压缩合成气的水浓度可以为0摩尔％至约1摩尔％。经由管线118的加热的第一合成气可以处于约60℃、约75℃、约90℃或约115℃至约120℃、约175℃、约250℃或约350℃的温度。由第二氨转化器140产生的经由管线118的加热的第一合成气可以处于约9,000kPa、约12,000kPa、约14,000kPa或约15,000kPa至约16,000kPa、约17本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备氨的方法，所述方法包括：压缩第一合成气和第二合成气以产生第一压缩合成气和第二压缩合成气；加热所述第一压缩合成气以产生在约60℃至约350℃的温度下的加热的第一合成气；将加热的第一合成气和所述第二压缩合成气合并以产生在约60℃至约200℃的温度下的合并合成气；使所述合并合成气在第一氨转化器中反应以产生流出物；使所述流出物在第二氨转化器中反应以产生氨产物；将热从所述氨产物传递到第一传热介质，以产生在约150℃至约375℃的温度下的第一冷却产物和第二传热介质；将热从所述第一冷却产物传递到第三传热介质以产生第二冷却产物；将热从所述第二冷却产物传递到所述合并合成气以产生第三冷却产物；和分离所述第三冷却产物以产生纯化的氨产物和循环气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.05 US 14/4524691.一种用于制备氨的方法，所述方法包括：压缩第一合成气和第二合成气以产生第一压缩合成气和第二压缩合成气；加热所述第一压缩合成气以产生在约60℃至约350℃的温度下的加热的第一合成气；将加热的第一合成气和所述第二压缩合成气合并以产生在约60℃至约200℃的温度下的合并合成气；使所述合并合成气在第一氨转化器中反应以产生流出物；使所述流出物在第二氨转化器中反应以产生氨产物；将热从所述氨产物传递到第一传热介质，以产生在约150℃至约375℃的温度下的第一冷却产物和第二传热介质；将热从所述第一冷却产物传递到第三传热介质以产生第二冷却产物；将热从所述第二冷却产物传递到所述合并合成气以产生第三冷却产物；和分离所述第三冷却产物以产生纯化的氨产物和循环气体。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一压缩合成气处于约9,000kPa至约20,000kPa的压力下，并且其中所述第二压缩合成气处于约9,000kPa至约20,000kPa的压力下。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二压缩合成气在所述第二氨转化器中通过间接热交换被加热。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述流出物的氨浓度为约10摩尔％至约28摩尔％。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述流出物具有约45摩尔％至约65摩尔％的氢浓度和约10摩尔％至约30摩尔％的氮浓度。6.根据权利要求1的方法，其中所述氨产物具有约10摩尔％至约30摩尔％的氨浓度，最高达约0.5摩尔％的氢浓度和最高达约0.3摩尔％的氮浓度。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二传热介质处于约100℃至约600℃的温度和约50kPa至约20,000kPa的压力下。8.根据权利要求1所述的方法，还包括将热从所述氨产物传递到所述循环气体以产生加热的循环气体和冷却的氨产物。9.根据权利要求1所述的方法，其中将所述循环气体的至少部分与所述第二合成气压缩以产生所述第二压缩合成气。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一压缩合成气的水浓度为最高达约1摩尔％，且所述第二压缩合成气的水浓度为最高达约1摩尔％。11.根据权利要求1所述的方法，还包括重整烃以产生所述合成气，其中在重整烃之前，将所述循环气体的至少部分与所述烃合并。12.根据权利要求1所述的方法，还包括在变压吸附单元中分离粗合成气和至少部分所述循环气体以产生所述合成气。13.一种用于制备氨的方法，所述方法包括：压缩第一合成气和第二合成气以产生第一压缩合成气和第二压缩合成气；加热所述第一压缩合成气以产生在约60℃至约250℃的温度下的加热的第一合成气；将加热的第一合成气和所述第二压缩合成气合并以产生在约60℃至约200℃的温度下的合并合成气；使所述合并合成气在第一氨转化器中反应以...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙希·普拉卡什·辛格，阿希尔·简·纳哈尔，斯蒂芬·艾伦·诺埃，
申请(专利权)人：凯洛格·布朗及鲁特有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US