可再生能量在氨合成中的使用制造技术

提供了一种氨合成设备，所述氨合成设备包括：进料预处理段，其可操作以预处理进料流；合成气生成段，其可操作以重整进料流而产生重整器产物流；变换转化段，其可操作以使重整器产物流进行水煤气变换反应而产生比重整器气体流包含更多氢气的经变换气体流；纯化段，其可操作以从经变换气体流移除至少一种组分并提供氨合成进料流；和/或氨合成段，其可操作以从氨合成进料流产生氨，其中所述氨合成设备被配置为使得相对于常规的氨合成设备而言，本发明专利技术的氨合成设备或其一个或多于一个段所需的能量中更多由基于非碳的能源、可再生能源和/或电力提供。电力提供。电力提供。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可再生能量在氨合成中的使用


[0001]本公开涉及可再生能量在氨合成中的使用；更特别地，本公开涉及氨合成设备的电气化；还更特别地，本公开涉及通过减少在氨合成设备中用作燃料的烃(例如，天然气/化石燃料)的燃烧来减少环境排放如二氧化碳。

技术介绍

[0002]人们利用化学合成设备来提供多种化学品。通常，烧或“燃烧”专用燃料来提供化学合成的反应热、加热一个或多个工艺流的能量、蒸发液体(例如，使用沸水作为稀释剂)的能量、做功(例如，驱动压缩机或泵)的能量或用于整个化学合成设备的其他过程操作的能量。燃料的这种烧或燃烧会导致可能对环境有害的烟气的产生，并且还导致过程的能量效率的损失。同样，常规上人们常利用蒸汽作为化学合成设备内的全厂热量和/或能量传递流体。用于热量和/或能量传递的蒸汽常经由燃料的燃烧产生，从而导致在化学合成过程中产生额外的烟气和进一步的能量效率损失。另外，原本可用作反应物的材料用于作为燃料燃烧的使用也会减少化学合成设备从给定量的材料产生的期望的化学产品的量。因此，需要增强的化学合成系统和方法，由此减少或消除燃烧以提供能量的燃料的量，尤其是化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种氨合成设备，所述氨合成设备包括：进料预处理段，所述进料预处理段可操作以预处理包含天然气、甲烷、丙烷、丁烷、LPG、石脑油、煤、石油焦或其组合的进料流；合成气生成段，所述合成气生成段包括一个或多于一个重整器，所述重整器可操作以重整所述进料流而产生包含一氧化碳和氢气的重整器产物流；变换转化段，所述变换转化段包括一个或多于一个变换反应器，所述变换反应器可操作以使所述重整器产物流进行水煤气变换反应而产生比重整器气体流包含更多氢气的经变换气体流；纯化段，所述纯化段可操作以从所述经变换气体流移除至少一种组分并提供包含氢气和氮气的氨合成进料流；和氨合成段，所述氨合成段包括一个或多于一个氨合成反应器，所述氨合成反应器可操作以从所述氨合成进料流产生氨，其中所述氨合成设备消耗大于或等于约25MW的电力，其中每吨氨产生的CO2的量小于或等于约1.6吨CO2每生产一吨氨，并且其中比能耗小于或等于约12GJ每生产一吨氨。3.根据权利要求1所述的氨合成设备，其中所述氨合成设备不具有烟气热量回收段。3.根据权利要求1所述的氨合成设备，其中能够在所述一个或多于一个重整器中的至少一个内达到预定的重整温度而无需外部燃烧燃料或基于碳的燃料，并且其中经由电力加热并包括相关的对流、辐射或其他传热措施而将所述一个或多于一个重整器加热至所述预定的重整温度。4.根据权利要求1所述的氨合成设备，其中所述一个或多于一个反应器以感应方式加热。5.根据权利要求1所述的氨合成设备，其中除了生产用于蒸汽甲烷重整器或预重整器中的蒸汽外，不采用蒸汽作为主要的能量传递介质。6.根据权利要求1所述的氨合成设备，其中在所述氨合成设备中所做的机械功的至少25％在不使用蒸汽的情况下完成。7.根据权利要求1所述的氨合成设备，其中在蒸汽甲烷重整器、预重整器或其组合中采用的蒸汽中的至少50％由电加热产生。8.根据权利要求1所述的氨合成设备，其中所述预处理段、所述合成气生成段、所述变换转化段、所述纯化段、所述氨合成段或其组合包括一个或多于一个压缩机，并且其中所述一个或多于一个压缩机中的至少一半被配置为非燃气驱动或非蒸汽驱动运行或被配置为经由在不烧燃料的情况下产生的蒸汽来运行。9.根据权利要求1所述的氨合成设备，其中使用压缩氢气、压缩天然气进料、低温液体、热电池、高热质炉衬材料、电池组或其组合来储存能量，使得在可再生电力不可得时能够在所述氨合成设备中采用来自所述氢气、所述天然气、所述低温液体、所述热电池和电力的储存能量。10.根据权利要求1所述的氨合成设备，所述氨合成设备还包括电力生产装置，所述电力生产装置被配置为从所述氨合成设备内的压力或热量产生电力，并且其中所述电力生产装置包括膨胀器、热电设备或其组合。
11.根据权利要求1所述的氨合成设备，所述氨合成设备包括(a)可操作以提供氢气的以电的方式加热的蒸汽重整器和可操作以提供用于氨合成的氮气的以电的方式提供动力的空气分离单元(ASU)、(b)无自热重整器(ATR)、和(c)将所述ASU与所述一个或多于一个氨合成反应器流体连接的氮气入口管线，能够通过所述氮气入口管线将来自所述ASU的氮气作为进料的组分引入到所述一个或多于一个氨合成反应器。12.一种生产氨的方法，所述方法包括：(a)向合成气生成段如蒸汽重整或部分氧化中引入包含含碳材料的进料以产生包含氢气和一氧化碳的合成气产物，所述含碳材料选自天然气、甲烷、丙烷、丁烷、LPG、石脑油、煤、石油焦或其组合，其中所述合成气生成段所需的能量由热量输入Q1供给；(b)通过实现热量移除Q2来冷却所述重整器产物以产生经冷却的合成气；(c)变换所述经冷却的合成气以产生经变换的合成气产物；(d)通过实现热量移除Q3来冷却所述经变换的合成气以产生经冷却的经变换合成气；(e)通过以下步骤纯化所...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术公司，
类型：发明
国别省市：