Способ получения аммиака

 

Способ получения аммиака из углеводородного сырья, водяных паров, воздуха, включает компримирование и очистку сырья от соединений серы, паровую и паровоздушную каталитическую конверсию метана, конверсию оксида углерода, очистку полученной азотоводородной смеси от кислородсодержащих соединений, компримирование, синтез аммиака в замкнутом цикле, использование неочищенного от соединений серы сырья в качестве топлива, утилизацию тепла дымовых газов и выделение их в окружающую среду и отличается тем, что часть сырья, равную 0,001-0,048 от количества углеводородного сырья, прошедшего очистку от соединений серы, сжигают в смеси с компримированным воздухом, а полученные дымовые газы в количестве 0,0146-1,685 от количества воздуха, направляемого на паровоздушную каталитическую конверсию метана, подают на паровоздушную каталитическую конверсию метана. Технический результат состоит в уменьшении расхода углеводородного сырья, снижении выбросов в атмосферу и утилизации тепла отходящих дымовых газов.

Изобретение относится к процессам химической технологии, а именно к способам производства аммиака.

Известен способ получения аммиака из углеводородного сырья, водяных паров, воздуха, кислорода, включающий очистку сырья от соединений серы, парокислородовоздушную каталитическую конверсию метана в шахтном конверторе, конверсию оксида углерода, очистку полученной сероводородной смеси от кислородсодержащих соединений, компримирование, проведение синтеза в замкнутом цикле /1/.

Данный способ требует расхода технического кислорода для проведения конверсии метана.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является способ получения аммиака из углеводородного сырья, водяных паров, воздуха, включающий компримирование и очистку сырья от соединений серы, паровую и паровоздушную каталитическую конверсию метана, конверсию оксида углерода, очистку полученной азотоводородной смеси от кислородсодержащих соединений, компримирование, синтез аммиака в замкнутом цикле, использование неочищенного от соединений серы сырья в качестве топлива, утилизацию тепла, полученного в результате сжигания топлива, и сброс дымовых газов в окружающую среду /2/.

Указанный способ характеризуется высоким удельным расходом углеводородного сырья вследствие подачи на паровоздушную конверсию метана кислорода воздуха в объеме большем, чем это требуется. Кислород связывается с водородом и затем выводится из системы в виде воды. Меньше подавать кислорода нельзя, так как количество подаваемого на паровоздушную конверсию метана кислорода воздуха зависит от стехиометрического соотношения между основными компонентами газовой смеси, которое должно быть (Н₂+СО):N₂=3,0...3,04.

Задачей изобретения является снижение удельного расхода углеводородного сырья и уменьшение количества выбрасываемых в атмосферу дымовых газов.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения аммиака из углеводородного сырья, водяных паров и воздуха, включающем компримирование и очистку сырья от соединения серы, паровую и паровоздушную каталитическую конверсию метана, конверсию оксида углерода, очистку полученной азотоводородной cмеси от кислородсодержащих соединений, компримирование, синтез аммиакa в замкнутом цикле, использование неочищенного от соединений серы сырья в качестве топлива, утилизацию тепла домовых газов и выброс их в окружающую среду, согласно изобретению часть компримированного сырья, прошедшего очистку от соединений серы, сжигают в смеси с компримированным воздухом, а полученные дымовые газы после утилизации их тепла направляют на паровоздушную каталитическую конверсию метана.

Величина части сырья, прошедшего очистку от соединений серы и направляемой на сжигание с воздухом, равна 0,001...0,048 от количества углеводородного сырья. Количество дымовых газов, направляемых на конверсию метана, равно 0,0146...1,685 от количества воздуха, направляемого на паровоздушную каталитическую конверсию метана.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1. Мощность агрегата производства аммиака 57,95 т/ч. Аммиак получают из углеводородного сырья, водяных паров и воздуха, которые компримируют до давления 43,3 кг/см², очищают сырье от соединений серы, проводят паровую и паровоздушную каталитическую конверсию метана, конверсию оксида углерода, очистку полученной азотоводородной смеси от кислородсодержащих соединений, компримируют до давления 335 кг/см², проводят синтез аммиака в замкнутом цикле, используют неочищенное от соединений серы сырье в качестве топлива, утилизируют тепло дымовых газов и выделяют последние в окружающую среду. Часть компримированного сырья, прошедшего очистку от соединений серы в количестве 59,704 нм³/ч (0,001 от количества углеводородного сырья), сжигают в смеси с компримированным воздухом, а полученные дымовые газы в количестве 727,9 нм³/ч (0,0146 от количества воздуха, направляемого на паровоздушную каталитическую конверсию метана) подают на паровоздушную каталитическую конверсию метана.

Осуществить сжигание с воздухом углеводородного сырья, прошедшего очистку от соединений серы, можно, используя подогреватель природного газа перед сероочисткой. В подогревателе сжигается 1149,42 нм³/ч природного газа и получается 14000 нм³/ч дымовых газов с температурой 200^oС.

В результате использования изобретения, по сравнению с прототипом, количество газовых выбросов в атмосферу сокращается на 0,18%, а удельный расход углеводородного сырья уменьшается на 0,12% (определено с использованием уравнения "квазипрямого перехода") /3/.

Пример 2. Исходные данные в примере 2 те же, что и в примере 1, за исключением того, что количество добавляемых дымовых газов равно 34808,31 нм³/ч (1,685 по сравнению с количеством воздуха, направляемого на паровоздушную каталитическую конверсию метана). При таком количестве дымовых газов тепло, получаемое в результате экзотермических реакций, равно количеству тепла, потребляемого эндотермическими реакциями во время проведения паровоздушной конверсии метана, и увеличение объема дымовых газов выше указанного предела нецелесообразно. При этом количество компримированного углеводородного сырья, прошедшего счистку от соединений серы и сжигаемого в смеси с компримированным воздухом, будет равно 2857,825 нм³/ч (0,048 от количества углеводородного сырья).

Осуществить сжигание с воздухом углеводородного сырья, прошедшего очистку от соединений серы, можно, используя трубчатую печь. В печи сжигается 24126 нм³/ч природного газа и получается 350000 нм³/ч дымовых газов с температурой 160^oС, Удельный расход углеводородного сырья уменьшится на 5,71%.

Таким образом, указанные в изобретении отличительные признаки позволяют достичь уменьшения углеводородного сырья за счет использования дымовых газов как сырьевого компонента, снизить выбросы в атмосферу, а также утилизировать тепло отходящих дымовых газов.

Из примеров видно, что за пределами указанных границ 0,001...0,048 и 0,0146...1,685 достичь ощутимого экономического эффекта нельзя. При значениях меньше 0,001 и 0,0146 эффект мал вследствие значений, приближающихся к нулю, а при значениях выше 0,048 и 1,685 невозможно будет проводить паровоздушную каталитическую конверсию метана, так как не будет хватать тепла на проведение эндотермических реакций.

Источники информации 1. Справочник азотчика. - М., 1967, т.1, с. 95-98, 211, 366.

2. Справочник азотчика. - М.: Химия, 1986, с. 83-84, 213, 222, 360-364.

3. Лейтес и др. Теория и практика химической энерготехнологии, М.: Химия, 1988, c. 165-166.

Формула изобретения

Способ получения аммиака из углеводородного сырья, водяных паров и воздуха, включающий компримирование и очистку сырья от соединений серы, паровую и паровоздушную каталитическую конверсию метана, конверсию оксида углерода, очистку полученной азотоводородной смеси от кислородосодержащих соединений, компримирование, синтез аммиака в замкнутом цикле, использование неочищенного от соединений серы сырья в качестве топлива, утилизацию тепла дымовых газов и их выделение в окружающую среду, отличающийся тем, что часть сырья, равную 0,001-0,048 количества углеводородного сырья, прошедшего очистку от соединений серы, сжигают в смеси с компримированным воздухом, а полученные дымовые газы в количестве 0,0146-1,685 количества воздуха, направляемого на паровоздушную каталитическую конверсию метана, подают на паровоздушную каталитическую конверсию метана.