專利名稱：合成氣體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合成氣體用以獲得氨水和甲醇一類化合物的制造方法。更具體地說，本發(fā)明涉及具有以下步驟的合成氣體的制造方法供給含有碳?xì)浠衔锏牡谝粴饬饕约昂兴羝牡谝粴饬髦脸醮无D(zhuǎn)化段；供給含有氧和可能含有氮的第一氣流至二次轉(zhuǎn)化段；首先在初次轉(zhuǎn)化段使碳?xì)浠衔锱c水蒸汽反應(yīng)以及隨后在二次轉(zhuǎn)化段與氧一起反應(yīng)，獲得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一氣體相；供給含有CO，CO2，H2和可能含有N2的第一氣體相至一氧化碳轉(zhuǎn)化段。
在本說明書和權(quán)利要求書中術(shù)語“碳?xì)浠衔铩蓖ǔＳ糜谥负跫疤嫉脑牧希缂淄?、天然氣、揮發(fā)油、液化石油氣(GPL)或精煉氣體及其混合物。
本發(fā)明還涉及到實(shí)現(xiàn)上述方法的制造合成氣體的設(shè)備，以及改造現(xiàn)有生產(chǎn)合成氣體設(shè)備的方法。
如同在合成氣體生產(chǎn)領(lǐng)域所知，越來越多地感到需要一些簡單易行的過程，以達(dá)到高的生產(chǎn)率和低的使用及投資費(fèi)用，以及低的能源消耗。
為了滿足這些要求，廣泛地使用了合成氣體制造方法，其中首先供給含有碳?xì)浠衔锏臍饬骱秃兴羝臍怏w至初次轉(zhuǎn)化段，以及隨后用與含有氧和可能含有氮的氣流一起至二次轉(zhuǎn)化段。從而獲得富CO，CO2，H2和可能含有N2的氣體相，它又被供給至處理段，例如高溫和低溫一氧化碳轉(zhuǎn)化段。該處理段可以根據(jù)所生產(chǎn)的合成氣體的類型而改變。
為了改進(jìn)碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)化獲取率以及降低能源消耗，在此領(lǐng)域使用的合成氣體制造方法在其二次轉(zhuǎn)化段內(nèi)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)在催化劑的參與下進(jìn)行。用于進(jìn)行這些方法的二次轉(zhuǎn)化裝置通常稱為自熱的，因?yàn)樗鼈児ぷ鲿r(shí)不需要外加熱源。
上述過程雖然在某些方面具有優(yōu)點(diǎn)，但也顯示出一系列缺點(diǎn)。首先是靈活性極小的事實(shí)，以及其本身不能在工作條件下適應(yīng)有效的變化，特別是要求大大增加合成氣體的產(chǎn)量時(shí)。
事實(shí)上，擔(dān)負(fù)碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化任務(wù)的初次和二次轉(zhuǎn)化段不能方便地脫離其設(shè)計(jì)能力來工作。因此，為了使按上述過程工作的合成氣體生產(chǎn)設(shè)備適應(yīng)在此領(lǐng)域迫切需要的提高產(chǎn)量，必須進(jìn)行大量的改造，以及最后甚至需要更換轉(zhuǎn)化段為更大能力的轉(zhuǎn)化段而引起極高的投資費(fèi)用。
此外還須指出，存在初次轉(zhuǎn)化段要求由外部源供給大量的熱，這也為實(shí)現(xiàn)這些過程所需總能源消耗產(chǎn)生不利影響。
由于這些缺點(diǎn)，按現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)合成氣體的制造方法，今天會(huì)要求高的投資和能耗，這樣就顯著地提高了基本化學(xué)產(chǎn)品如氫和一氧化碳的成本，盡管對(duì)這些產(chǎn)品的需求一直增加。
本發(fā)明的目的是提供一種合成氣體的制造方法，它簡單易行和可獲得高的生產(chǎn)率和低的使用及投資費(fèi)用以及低的能源消耗。
按照本發(fā)明上述類型合成氣體制造方法的使用實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的，該方法包括以下步驟供給含有碳?xì)浠衔锏牡诙饬?，含有水蒸汽的第二氣流和含有氧及可能含有氮的第二氣流至相?duì)于初次和二次轉(zhuǎn)化段平行設(shè)置的自熱轉(zhuǎn)化段；使碳?xì)浠衔?，水蒸汽和氧在自然重整段?nèi)反應(yīng)，獲得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第二氣體相；供給含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第二氣體相至一氧化碳轉(zhuǎn)化段。
在本說明書和權(quán)利要求書中術(shù)語“自熱轉(zhuǎn)化段”用于指示在其內(nèi)碳?xì)浠衔?，水蒸汽和氧起反?yīng)的轉(zhuǎn)化段，最好有催化劑參與，而不需要外部熱源。在生產(chǎn)氨水或甲醇時(shí)，這些段通常稱為二次轉(zhuǎn)化段。
有利的是，由于在自熱轉(zhuǎn)化段中碳?xì)浠衔锏牡诙饬鲄⑴c反應(yīng)的步驟，使在按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)過程時(shí)可以更容易和有效地甚至實(shí)質(zhì)上改變?cè)O(shè)備的能力。
事實(shí)上，按照本發(fā)明，碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)化反應(yīng)是在兩個(gè)平行的階段進(jìn)行，前者包括初次轉(zhuǎn)化段和二次轉(zhuǎn)化段，而后者包括自熱轉(zhuǎn)化段。
這種方式可以在兩個(gè)轉(zhuǎn)化段內(nèi)分配希望的合成氣體的總產(chǎn)量，因而也可以時(shí)常改變其能力，以及根據(jù)特殊的意圖單獨(dú)改變而不影響其余的過程。
尤其是在平行設(shè)置的轉(zhuǎn)化段中加料的分配使有可能在其之間優(yōu)化能耗，提高自熱轉(zhuǎn)化段中合成氣體的產(chǎn)量以及同時(shí)減少向初次轉(zhuǎn)化裝置供料。
換句話說，合成氣體的生產(chǎn)能力是相等的；本過程適合于在兩個(gè)平行設(shè)置的兩個(gè)轉(zhuǎn)化段之間分配碳?xì)浠衔锖退羝Ｒ虼丝偰芎谋痊F(xiàn)有技術(shù)低。
有利的是，在二次轉(zhuǎn)化段和在自熱轉(zhuǎn)化段分別獲得的含有CO，CO2，H2及可能含有N2的氣流被送往同一個(gè)一氧化碳轉(zhuǎn)化段，以這種方式僅使用一種設(shè)備生產(chǎn)線來進(jìn)行合成氣體隨后的制備階段。
按照本發(fā)明導(dǎo)致的另一優(yōu)點(diǎn)是，它能夠供給獨(dú)立的碳?xì)浠衔餁饬髦粱ゲ幌嚓P(guān)的各轉(zhuǎn)化段，這樣有利于在合成氣體的生產(chǎn)中在不同的轉(zhuǎn)化階段使用不同性質(zhì)的碳?xì)浠衔?，從而使該方法適合于現(xiàn)有的自然資源和產(chǎn)生的任何要求。
為了獲得制造帶有高的CO2/H2分子比的氨水，含有氧的第二氣流被供給至最好含有富氧空氣的自熱轉(zhuǎn)化段。
在本說明書和權(quán)利要求書中術(shù)語“富氧空氣”用于指示分子氧含量大于21％的空氣，例如含量在22％和80％之間。
這種性能特別有利于隨后尿素的合成，因?yàn)樗墒褂行Ш土畠r(jià)地達(dá)到CO2/NH3化學(xué)計(jì)量比以及提高供給碳轉(zhuǎn)化為CO2及隨后轉(zhuǎn)化為尿素的轉(zhuǎn)化獲取率。
為了實(shí)施上述方法，本發(fā)明優(yōu)選地提供一種制造合成氣體的設(shè)備，它具有初次轉(zhuǎn)化段和順序設(shè)置的二次轉(zhuǎn)化段以獲得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一氣體相；供給含有碳?xì)浠衔锏牡谝粴饬骱秃兴羝牡谝粴饬髦脸醮无D(zhuǎn)化段的相應(yīng)裝置；供給含有氧和可能含有氮的第一氣體流至第二轉(zhuǎn)化段的裝置；供給含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一氣體相至一氧化碳轉(zhuǎn)化段的裝置；其特征是還具有用于獲得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的自熱轉(zhuǎn)化段；供給含有碳?xì)浠衔锏亩螝饬饕约昂兴羝亩螝饬骷昂醒鹾涂赡芎械亩螝饬髦磷詿徂D(zhuǎn)化段的相應(yīng)裝置；供給含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第二氣體相至一氧化碳轉(zhuǎn)化段的裝置。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種改造這種合成氣體制造設(shè)備的方法，它具有初次轉(zhuǎn)化段和順序設(shè)置的二次轉(zhuǎn)化段，以獲取含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一氣體相，供給含有碳?xì)浠衔锏牡谝粴饬骷昂兴羝牡谝粴饬髦脸醮无D(zhuǎn)化段的相應(yīng)裝置，供給含有氧和可能含有氮的第一氣流至二次轉(zhuǎn)化段的裝置，以及供給含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一氣體相至一氧化碳轉(zhuǎn)化段的裝置，該方法包括以下步驟提供獲得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第二氣體相用的自熱轉(zhuǎn)化段；提供供給含有碳?xì)浠衔锏牡诙饬鳎兴羝牡诙饬骷昂醒鹾涂赡芎械牡诙饬髦磷詿徂D(zhuǎn)化段的相應(yīng)裝置；提供含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第二氣體相至一氧化碳轉(zhuǎn)化段的裝置。
由于上述改造方法，可以容易地顯著增加現(xiàn)有合成氣體制造設(shè)備的生產(chǎn)能力，僅需低的使用和投資費(fèi)用及低的能耗。
通過下面參照附圖，對(duì)作為非限制性實(shí)例的實(shí)施例的說明，會(huì)對(duì)本發(fā)明的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)有進(jìn)一步的了解，附圖中

圖1為按照本發(fā)明合成氣體制造方法的方框圖，在這種情況下氨水和尿素是希望的產(chǎn)品。
圖1的方框圖示出按照本發(fā)明制造氣體反應(yīng)物方法的步驟，這些氣體反應(yīng)物如H2，N2和CO2等，其中H2和N2用于氨水的合成，而CO2與如此制造的氨水一起用于尿素的合成。
然而特別應(yīng)指出，制造氣體反應(yīng)物的本方法不僅可用于氨水的合成，也可用于甲醇的合成，以及用于要求含有CO和可能還含有N2及CO2的有機(jī)反應(yīng)物。
具有10個(gè)方框的方框圖用于說明制造氨水和尿素的方法步驟，其中包括按照本發(fā)明合成氣體的制造過程。
圖中方框11～18相應(yīng)指示初級(jí)轉(zhuǎn)化段(方框11)，二次轉(zhuǎn)化段(方框12)，CO轉(zhuǎn)化段，CO2分離段(方框15)，合成氣體凈化段(方框16)，氨水合成段(方框17)，以及尿素合成段(方框18)。
根據(jù)所制造的合成氣體種類的不同，CO轉(zhuǎn)化段可分成一部分或數(shù)部分。在圖1實(shí)例中，CO轉(zhuǎn)化段具有CO高溫轉(zhuǎn)化段(方框13)和CO低溫轉(zhuǎn)化段(方框14)。
方框19和20優(yōu)選地表示預(yù)先轉(zhuǎn)化段(方框19)和自熱轉(zhuǎn)化段(方框20)。方框19和20相對(duì)于方框11和12平行設(shè)置。
自熱轉(zhuǎn)化段(方框20)以低能耗工作，它可以包括催化劑床以促進(jìn)碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)化反應(yīng)。
方框11一18被一條流動(dòng)線1貫穿，它表示在通過不同反應(yīng)段的通道內(nèi)具有可變成分的氣流。
特別的是，在初次轉(zhuǎn)化段(方框11)的入口處流動(dòng)線1具有含有碳?xì)浠衔锏牡谝粴饬骱秃兴羝牡谝粴饬?，水蒸汽是借助流?dòng)線2供入流動(dòng)線1。
進(jìn)入初次轉(zhuǎn)化段(方框11)的碳氧化合物最好為氣體，例如天然氣。
流動(dòng)線3指示含有氧的第一氣流，供給至第二轉(zhuǎn)化段(方框12)。
通過初次轉(zhuǎn)化段和順序設(shè)置的二次轉(zhuǎn)化段(方框11和12)后碳?xì)浠衔锱c供給氣流1中所含水蒸汽與氣流3中所含的氧一起反應(yīng)，從而獲得含有CO，CO2和H2的第一氣體相。
離開二次轉(zhuǎn)化段通過流動(dòng)線1的氣體相會(huì)再含有適宜量的氮(N2)，為隨后在方框17內(nèi)氨水的合成所需要。
為此，含有由流動(dòng)線3供給至方框12的氧的氣流也含有氮。最好流動(dòng)線3代表空氣流。
根據(jù)希望的最終合成種類的不同，流動(dòng)線3可用于供給不同性質(zhì)的物質(zhì)，例如在甲醇合成情況下，流動(dòng)線3僅供給適宜量的氧至二次轉(zhuǎn)化段。
氣體相中所含一氧化碳離開方框12后通過高溫和低溫轉(zhuǎn)化段(方框13和14)轉(zhuǎn)化為二氧化碳，隨后在CO2分離段(方框15)分離，以及最后作為尿素合成用的反應(yīng)物通過流動(dòng)線4供給至方框18。
離開方框15，氣體相實(shí)質(zhì)上無CO，以及CO2通過合成氣體凈化段(方框16)和隨后以實(shí)際含有氫和氮?dú)饬鞯男问焦┙o至氨水合成段(方框17)。
生產(chǎn)的氨水離開方框17，隨后常常通過流動(dòng)線1供給至尿素合成段(方框18)，在那里與來自CO2分離段(方框15)的二氧化碳反應(yīng)。
因此，離開方框18(流動(dòng)線1)的氣流主要含有尿素。
有利的是，圖1中的第二流動(dòng)線5貫穿了方框19和20。在預(yù)先轉(zhuǎn)化段(方框19)的入口處含有碳?xì)浠衔锏牡诙饬骱秃兴羝牡诙饬鹘柚鲃?dòng)線6供給至流動(dòng)線5。
供給至此段的碳?xì)浠衔锟梢允枪┙o至轉(zhuǎn)化段(方框11和12)的同一種或者不同種，例如揮發(fā)油。
特別是由于存在預(yù)先轉(zhuǎn)化段(方框19)，有可能方便地使用任何種類的碳?xì)浠衔镞M(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，同時(shí)達(dá)到降低能耗和供給水蒸汽消耗的效果。
這樣一來，有可能在任何條件下和使用任何混合的碳?xì)浠衔锒伎墒乖摲椒ㄟm合于制造合成氣體。
方框19應(yīng)作為任選方案考慮，特別是氣體碳?xì)浠衔铮缣烊粴庥糜谵D(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)，它是不需要的。
在此實(shí)施例中應(yīng)該明確，完全沒有必要供給全部含有碳?xì)浠衔锏牡诙饬骱腿亢兴羝牡诙饬髦令A(yù)先轉(zhuǎn)化段(方框19)。事實(shí)上，在某些情況下根據(jù)可用的工作條件和使用的碳?xì)浠衔?，更有利的是僅供給部分此種氣流(例如20％和80％之間)至方框19，而其余部分直接供給至自熱轉(zhuǎn)化段(方框20)。
此外，含有氧和此種情況下也含有氮，例如第二氣流的空氣被通過流動(dòng)線7傳送至自熱轉(zhuǎn)化段(方框20)，這與上述流動(dòng)線3的情況類似。
通過預(yù)先轉(zhuǎn)化段和自熱轉(zhuǎn)化段(方框19和20)后碳?xì)浠衔锖土鲃?dòng)線5中的水蒸汽反應(yīng)，獲得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第二氣體相，它在CO轉(zhuǎn)化段的上游與第一氣體相(流動(dòng)線1)直接結(jié)合和一起通過圖中其余的方框。
在圖1所示的實(shí)施例中，流動(dòng)線5進(jìn)入高溫轉(zhuǎn)化段(方框13)上游的流動(dòng)線1內(nèi)。無論如何，如果不是代表性的，也不排除可能把至少一部分來自自熱轉(zhuǎn)化段(方框20)的第二氣體相供至方框13和14之間低溫CO轉(zhuǎn)化段的上游位置。
通過流動(dòng)線7把富氧空氣供至方框20獲得特別滿意的結(jié)果。
這樣做的結(jié)果是第二氣體相中CO2的含量及可供給至尿素合成段(方框18)的CO2的含量有利地增加了，從而改進(jìn)了轉(zhuǎn)化獲得率?？刂乒┙o至自熱轉(zhuǎn)化段含有富氧空氣的氣流的濃度和供給速率，就有可能獲得足夠量的CO2以便把全部制出的氨水轉(zhuǎn)化為尿素，以及這個(gè)過程是與供給至方框1和5碳?xì)浠衔锏姆N類無關(guān)的。
此外，在本方法中使用富氧空氣可以減少供給至氨水合成段(方框17)的惰性氣體量，有利地提高此段的轉(zhuǎn)化獲得率。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，可以預(yù)見，正如圖中虛線8所示，使含有碳?xì)浠衔锏牟糠謿饬鲝牧鲃?dòng)線1轉(zhuǎn)至流動(dòng)線5供送至自熱轉(zhuǎn)化段(方框20)。
以這種方式，當(dāng)不要求實(shí)施本方法的設(shè)備有最大工作能力時(shí)，有可能進(jìn)一步降低總能量消耗，因?yàn)樽詿徂D(zhuǎn)化段(方框20)的加料可以調(diào)節(jié)至最大和供給至初次轉(zhuǎn)化段(方框11)的外部能量可以降低。
最好，分配給流動(dòng)線5的碳?xì)浠衔锏牡谝粴饬髡伎偭康?％和60％之間。
可代替的方案是，按照本發(fā)明一個(gè)非典型的實(shí)施例，流動(dòng)線8在流動(dòng)線2入口處下游的位置離開流動(dòng)線1。在這一情形下，除含有碳?xì)浠衔锏牡谝粴饬鞯囊徊糠滞猓€有含有水蒸汽的第一氣流的一部分供給至流動(dòng)線5。
通常來說，按照本發(fā)明方法非常高的靈活性可使根據(jù)流動(dòng)速率和生產(chǎn)的合成氣體量來降低至初次轉(zhuǎn)化段的加料，同時(shí)得到降低能耗的相應(yīng)優(yōu)點(diǎn)。
在此實(shí)施例中，獲得特別滿意的結(jié)果，降低了供給至初次轉(zhuǎn)化段的碳?xì)浠衔锪浚瑫r(shí)又提高了供給至自熱轉(zhuǎn)化段的碳?xì)浠衔锪俊?br> 方框11-20指示的各段的工作條件以及其中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)是通常的，本專業(yè)技術(shù)人員對(duì)此已熟悉，因此不用敘述。
按照本發(fā)明的合成氣體的制造方法，含有碳?xì)浠衔锏牡谝粴饬骱秃兴羝牡谝粴饬鞅还┙o至(按流動(dòng)線1和2)初次轉(zhuǎn)化段(方框11)，而含有氧和可能含有氮的第一氣流被供給至(按流動(dòng)線3)二次轉(zhuǎn)化段(方框12)。碳?xì)浠衔锖退羝诔醮无D(zhuǎn)化段內(nèi)反應(yīng)以及隨后在二次轉(zhuǎn)化段內(nèi)與氧一起反應(yīng)，獲得含有CO，CO2，H2和可能含有N2的第一氣體相。獲得的氣體相隨后供給至一氧化碳轉(zhuǎn)化段。
有利的是，根據(jù)本過程的以下步驟，含有碳?xì)潴w化合物的第二氣流，含有水蒸汽的第二氣流以及含有氧和可能氮的第二氣流(按流動(dòng)線5-7)被供給至自熱轉(zhuǎn)化段(方框20)，它相對(duì)于初次和二次轉(zhuǎn)化段平行設(shè)置。碳?xì)浠衔?，水蒸汽和氧在自熱轉(zhuǎn)化段內(nèi)反應(yīng)，獲得含有CO，CO2，H2和可能N2的第二氣體相，它又被供給至(按流動(dòng)線5)一氧化碳轉(zhuǎn)化段。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一實(shí)施例，它還具有一個(gè)步驟是將含有碳?xì)浠衔锏牡诙饬饕约昂兴羝牡诙饬髟诠┙o至自熱轉(zhuǎn)化段之前至少一部分供給至預(yù)先轉(zhuǎn)化段(方框19)。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一實(shí)施例，它還具有一個(gè)步驟是將含有碳?xì)浠衔锏牡谝粴饬鞯囊徊糠止┙o至(按流動(dòng)線8)自熱轉(zhuǎn)化段。
按照本發(fā)明制造合成氣體的工廠具有圖1所示方框11-20指示的各段。
在構(gòu)成上述設(shè)備的入口處和單獨(dú)段之間設(shè)置了適當(dāng)?shù)墓┙o和連接裝置。這些裝置為已知的種類，例如導(dǎo)管，管道等。在圖1中用流動(dòng)線1-8表示。普通的熱交換器在圖1中未示出，在設(shè)備中也需要設(shè)置。
本發(fā)明一個(gè)特別重要的實(shí)施例是改造現(xiàn)有合成氣體制造設(shè)備。
在這方面，本發(fā)明提供了一種此類合成氣體制造設(shè)備的改造方法，它具有順序連接的初次轉(zhuǎn)化段，二次轉(zhuǎn)化段和一氧化碳轉(zhuǎn)化段(方框11-14)，方法最好具有以下步驟提供與現(xiàn)有轉(zhuǎn)化段平行設(shè)置的自熱轉(zhuǎn)化段(方框20)，以及適當(dāng)?shù)难b置用以供給含有碳?xì)浠衔锏牡诙饬?，含有水蒸汽的第二氣流以及含有氧和可能含有氮的第二氣流供至自熱轉(zhuǎn)化段，以及自熱轉(zhuǎn)化段和一氧化碳轉(zhuǎn)化段之間的連接裝置(流動(dòng)線5-7)。
由于采用本改造方法，有可能顯著地提高現(xiàn)有設(shè)備的生產(chǎn)能力，例如由20％至70％，而又不會(huì)使轉(zhuǎn)化段過載以及如果不是降低最終也可保持低的能量消耗和工作費(fèi)用。
此外，一旦改造完成，設(shè)備獲得更高的靈活性，適合于以任何種類的碳?xì)浠衔镌谌魏螚l件下工作。
特別是有可能在平行設(shè)置的各轉(zhuǎn)化段之間分配裝料，以這樣一種方式減少初次轉(zhuǎn)化和從而優(yōu)化能耗。
很重要的是指出，按照本發(fā)明的改造方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要增強(qiáng)或更換現(xiàn)有的轉(zhuǎn)化段。
要補(bǔ)充說明的是，用于處理已產(chǎn)出的合成氣體的各下游段不會(huì)遭受特殊的過載，在這種情況下如果要求，也僅是極少的和不昂貴的加入。應(yīng)該指出，這些段可能的更換或?qū)嵸|(zhì)的改進(jìn)所需費(fèi)用比改進(jìn)一個(gè)甚至兩個(gè)轉(zhuǎn)化段低得多。
根據(jù)本改造方法的一個(gè)最佳實(shí)施例，供給至自熱轉(zhuǎn)化段(方框20)的含有氧的第二氣流(流動(dòng)線7)還含有富氧的空氣，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是有可能提高制造的CO2的量，例如達(dá)到用于尿素合成的CO2/NH3化學(xué)計(jì)量比，而與供給的碳?xì)浠衔锏姆N類無關(guān)。
為了進(jìn)一步降低能耗，按照本發(fā)明的改造方法有利地包括一個(gè)步驟，提供將含有碳?xì)浠衔锏牡谝粴饬鞯囊徊糠止┙o至自熱轉(zhuǎn)化段(流動(dòng)線8)的裝置。
代替的方案是與含有碳?xì)浠衔餁饬鞯囊徊糠忠黄?，還將含有水蒸汽氣流的一部分供給至流動(dòng)線5。在這種情況下供給至自熱轉(zhuǎn)化段的碳?xì)浠衔锖退羝詈萌∽粤鲃?dòng)線1已適當(dāng)混合和預(yù)加熱的氣流。這樣做的結(jié)果是有可能減少(如果不是消除)供給至自熱轉(zhuǎn)化段的反應(yīng)劑用的混合和預(yù)加熱的相應(yīng)設(shè)備，同時(shí)保證節(jié)約能源和投資費(fèi)用。
最后，按照本發(fā)明的改造方法的另一實(shí)施例還規(guī)定了一些步驟提供預(yù)先轉(zhuǎn)化段(方框19)，以及提供供給裝置，將至少一部分含有碳?xì)浠衔锏牡诙饬饕约昂兴羝牡诙饬鞴┙o至該預(yù)先轉(zhuǎn)化段，以及在預(yù)先轉(zhuǎn)化段和自熱轉(zhuǎn)化段之間設(shè)置連接裝置(流動(dòng)線5)。
采用這種方式有可能使用任何一種碳?xì)浠衔镒鳛樘己蜌湓磥砉┙o至自熱轉(zhuǎn)化段，而不影響其工作，相反，還會(huì)降低傳送至該段的水蒸汽的量，從而節(jié)約能耗和使用費(fèi)用。
實(shí)例從下面實(shí)例可顯示出按照本發(fā)明的改造方法的優(yōu)點(diǎn)。
特別，對(duì)相對(duì)于制氨水的現(xiàn)有合成氣體生產(chǎn)廠能力提高等于50％時(shí)的能量消耗進(jìn)行了討論。
該實(shí)例的結(jié)果是采用普通商用計(jì)算系統(tǒng)獲得的。
現(xiàn)有的設(shè)備屬于圖1中方框11-17所示的那種，設(shè)計(jì)氨水平均日生產(chǎn)能力1000丈量噸?？偰芰肯恼?300卡丈量噸氨水。
使用天然氣作為碳?xì)浠衔镌春凸┙o至二次轉(zhuǎn)化段的含有氧的氣流還含有空氣。
現(xiàn)有設(shè)備的初次和二次轉(zhuǎn)化段的設(shè)計(jì)并未考慮提高能力50％，但最多可以承受超過平均產(chǎn)量10-15％的非過載生產(chǎn)峰值。
按照本發(fā)明的改造方法，該設(shè)備的生產(chǎn)能力提高50％，達(dá)到氨水日產(chǎn)量1500丈量噸，它增加了平行設(shè)置的適當(dāng)尺寸的自熱轉(zhuǎn)化段，供以空氣，水蒸汽，揮發(fā)油和一部分來自現(xiàn)有工廠的天然氣氣流(見圖1方框5-8，20)。
裝料最好以這種方式分配，60％生產(chǎn)在現(xiàn)有轉(zhuǎn)化步驟進(jìn)行(日產(chǎn)900丈量噸)和其余40％在自熱轉(zhuǎn)化段進(jìn)行(日產(chǎn)600丈量噸)。
由于本改造方法，驚人地發(fā)現(xiàn)不僅生產(chǎn)能力提高50％，總能耗也相對(duì)于現(xiàn)有工廠降低了2-3％，降至8100千卡/丈量噸氨水。
與舊技術(shù)進(jìn)行的改造比較，它需要用具有增加50％生產(chǎn)能力的新轉(zhuǎn)化段來更換現(xiàn)有的初次和二次轉(zhuǎn)化段，按照本發(fā)明的改造方法顯得在降低能耗以及特別是降低投資費(fèi)用兩個(gè)方面均極為有利。
最后，值得強(qiáng)調(diào)的是，為了實(shí)現(xiàn)本方法，并不需要現(xiàn)有設(shè)備長期停工，因?yàn)樽詿徂D(zhuǎn)化段是與現(xiàn)有段平行設(shè)置的。以這種方式改造時(shí)，現(xiàn)有工廠可以一直工作到增加的段和一氧化碳轉(zhuǎn)化段之間實(shí)現(xiàn)連接之前。
與此相反，按照原有技術(shù)，設(shè)備必須長期停工，以便進(jìn)行轉(zhuǎn)化段的改造或更換，從而帶來相關(guān)的生產(chǎn)損失。
由上述公開的內(nèi)容可以清晰地顯現(xiàn)本發(fā)明達(dá)到的各種優(yōu)點(diǎn)，特別是它能提供極為靈活的合成氣體的制造方法，既易于實(shí)現(xiàn)，又可提高生產(chǎn)能力和降低使用及投資費(fèi)用以及能耗。
權(quán)利要求
1.一種用于獲得氨水或甲醇一類化合物的合成氣體的制造方法，它包括以下步驟供給含有碳?xì)浠衔锏牡谝粴饬饕约昂兴羝牡谝粴饬髦脸醮无D(zhuǎn)化段；供給含有氧和可能包含氮的第一氣流至二次轉(zhuǎn)化段；首先在初次轉(zhuǎn)化段使上述碳?xì)浠衔锱c上述水蒸汽反應(yīng)以及隨后在二次轉(zhuǎn)化段與上述氧一起反應(yīng)，獲得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一氣體相；供給含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一氣體相至一氧化碳轉(zhuǎn)化段；它還包括以下步驟供給含有碳?xì)浠衔锏牡诙饬鳎兴羝牡诙饬?，以及含有氧和可能氮的第二氣流至相?duì)于上述初次和二次轉(zhuǎn)化段平行設(shè)置的自熱轉(zhuǎn)化段；使上述碳?xì)浠衔锖蜕鲜鲅踉谏鲜鲎詿徂D(zhuǎn)化段反應(yīng)，獲得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第二氣體相；供給含有CO，CO2，H2及可能含有N2的上述第二氣體相至上述一氧化碳轉(zhuǎn)化段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于含有氧的上述第二氣體相還含有富氧的空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于它還包括一個(gè)在供給至上述自熱轉(zhuǎn)化段之前至少將一部分含有碳?xì)浠衔锏纳鲜龅诙饬骱秃兴羝纳鲜龅诙饬鬟M(jìn)行預(yù)先的轉(zhuǎn)化處理步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于它還包括一個(gè)供給一部分含有碳?xì)浠衔锏纳鲜龅谝粴饬髦辽鲜鲎詿徂D(zhuǎn)化段的步驟。
5.用于獲得氨水或甲醇一類化合物的合成氣體的制造設(shè)備，它具有初次轉(zhuǎn)化段(11)和順序設(shè)置的二次轉(zhuǎn)化段(12)以獲得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一氣體相；供給含有碳?xì)浠衔锏牡谝粴饬骱秃兴羝牡谝粴饬髦辽鲜龀醮无D(zhuǎn)化段(11)的相應(yīng)裝置(1，2)；供給含有氧和可能氮的第一氣流至上述二次轉(zhuǎn)化段(12)的裝置；供給含有CO，CO2，H2及可能含有N2的上述第一氣體相至一氧化碳轉(zhuǎn)化段(13，14)的裝置；其特征在于它還具有用于獲得含有CO，CO2，H2和可能含有N2的第二氣體相的自熱轉(zhuǎn)化段(20)；供給含有碳?xì)浠衔锏牡诙饬骱秃兴羝牡诙饬饕约昂醒鹾涂赡芎械牡诙饬髦辽鲜鲎詿徂D(zhuǎn)化段(20)的相應(yīng)裝置(5-7)；供給含有CO，CO2，H2及可能含有N2的上述第二氣體相至上述一氧化碳轉(zhuǎn)化段(13，14)的裝置(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于它還具有預(yù)先轉(zhuǎn)化段(19)；供給至少一部分含有碳?xì)浠衔锏纳鲜龅诙饬骱秃兴羝纳鲜龅诙饬髦辽鲜鲱A(yù)先轉(zhuǎn)化段(19)的裝置(5)；上述預(yù)先轉(zhuǎn)化段(19)與上述自熱轉(zhuǎn)化段(20)的連接裝置(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于它還具有供給一部分含有碳?xì)浠衔锏纳鲜龅谝粴饬髦辽鲜鲎詿徂D(zhuǎn)化段(20)的裝置(8)。
8.一種用于獲得氨水或甲醇一類化合物的合成氣體生產(chǎn)設(shè)備的改造方法，該種類型的設(shè)備具有初次轉(zhuǎn)化段(11)和順序設(shè)置的二次轉(zhuǎn)化段(12)以獲得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第一氣體相，供給含有碳?xì)浠衔锏牡谝粴饬骱秃兴羝牡谝粴饬髦辽鲜龀醮无D(zhuǎn)化段(11)的相應(yīng)裝置(1，2)，供給含有氧和可能含有氮的第一氣流至上述二次轉(zhuǎn)化段(12)的裝置(3)，供應(yīng)含有CO，CO2，H2及可能含有N2的上述第一氣體相至一氧化碳轉(zhuǎn)化段(13，14)的裝置(1)，上述方法包括下列步驟提供用于獲得含有CO，CO2，H2及可能含有N2的第二氣體相的自熱轉(zhuǎn)化段(20)；提供用于供給含有碳?xì)浠衔锏牡诙饬鳎兴羝牡诙饬骱秃醒鹾涂赡芎械牡诙饬髦辽鲜鲎詿徂D(zhuǎn)化段(20)的相應(yīng)裝置(5-7)；提供用于供給含有CO，CO2，H2及可能含有N2的上述第二氣體相至上述一氧化碳轉(zhuǎn)化段(13，14)的裝置(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于它還具有以下步驟提供預(yù)先轉(zhuǎn)化段(19)；提供用于供給至少一部分含有碳?xì)浠衔锏纳鲜龅诙饬骱秃兴羝纳鲜龅诙饬髦辽鲜鲱A(yù)先轉(zhuǎn)化段(19)的裝置(5)；提供上述預(yù)先轉(zhuǎn)化段(19)與上述自熱轉(zhuǎn)化段(20)的連接裝置(5)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于它還具有以下步驟提供用于供給一部分含有碳?xì)浠衔锏纳鲜龅谝粴饬饕约翱赡芤徊糠趾兴羝纳鲜龅谝粴饬髦辽鲜鲎詿徂D(zhuǎn)化段(20)的裝置(8)。
全文摘要
用于獲得氨水或甲醇一類化合物的合成氣體的制造方法,按此方法,首先使碳?xì)浠衔锖退羝诔醮无D(zhuǎn)化段(11)反應(yīng),隨后與氧一起在二次轉(zhuǎn)化段(12)反應(yīng),從而得到CO,CO
文檔編號(hào)C01B3/38GK1253114SQ9912340
公開日2000年5月17日 申請(qǐng)日期1999年11月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月3日
發(fā)明者馬爾科·巴達(dá)諾 申請(qǐng)人:阿莫尼·卡薩爾公司