Способ получения аммиака

 

Изобретение относится к производству 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 кислородосодержащих соединений, компримирование, синтез аммиака в замкнутом цикле, при этом к исходному воздуху добавляют диоксид углерода в количестве 0,001-0,124 от объема получаемой смеси и эту смесь направляют на паровоздушную каталитическую конверсию метана. Технический результат состоит в уменьшении удельного расхода углеводородного сырья.

Изобретение относится к производству аммиака и может быть использовано в химической промышленности. 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 азотоводородной смеси от кислородосодержащих соединений, компримирование и проведение синтеза аммиака в замкнутом цикле (1).

Способ требует расходовать технический кислород 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 кислородосодержащих соединений, компримирование и синтез аммиака в замкнутом цикле (2).

Данный способ характеризуется высоким удельным расходом углеводородного сырья вследствие подачи на паровоздушную конверсию метана кислорода воздуха в объеме, большем, чем это требуется для проведения в шахтном конверторе метана автотермичного режима. 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 (H₂+CO)/N₂=3,0...3,04.

Задачей изобретения является снижение удельного расхода углеводородного сырья. Поставленная задача достигается тем, что в способе получения аммиака из углеводородного сырья, водяных паров воздуха, включающем компримирование и очистку сырья от соединений серы, паровую и паровоздушную каталитическую конверсию метана, конверсию оксида углерода, очистку полученной азотоводородной смеси от кислородосодержащих соединений, компримирование и синтез аммиака в замкнутом цикле, согласно изобретению, к воздуху добавляют диоксид углерода и эту смесь направляют на паровоздушную каталитическую конверсию метана.

Доля диоксида углерода в диоксидоуглеродовоздушной смеси, направляемой на паровоздушную каталитическую конверсию метана, равна 0,001-0,124.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1.

Мощность агрегата 57,95 т/час. Аммиак получают из углеводородного сырья, водяных паров и воздуха, забираемого из атмосферы и очищаемого от пыли, которые компримируют, очищают сырье от соединений серы на катализаторе при температуре 400^oС, проводят паровую при температуре 760-825^oС и паровоздушную каталитическую конверсию метана при температуре на выходе 990-1002^oС, очистку полученной азотоводородной смеси от кислородосодержащих соединений, компримируют и проводят синтез аммиака в замкнутом цикле. К воздуху в количестве 50375 нм³/час добавляют 50,37 нм³/час диоксида углерода (0,001 от количества воздуха) и эту смесь направляют на паровоздушную каталитическую конверсию метана. Удельный расход углеводородного сырья уменьшается на 0,145% (расчет произведен с использованием уравнения " квазипрямого перехода" (3).

Пример 2.

Исходные данные в примере 2 такие же, как и в примере 1, за исключением того, что к воздуху в количестве 50375 нм³/час добавляют 6246,5 нм³/час диоксида углерода (0,124 от количества воздуха) и эту смесь направляют на паровоздушную каталитическую конверсию метана. В этом случае количество тепла, получаемого в результате экзотермических реакций, равно количеству тепла, потребляемого эндотермическими реакциями. То есть увеличивать количество диоксида углерода выше указанного уровня нецелесообразно. Удельный расход углеводородной смеси, определенный по уравнению "квазипрямого перехода", уменьшается на 17,97% (расчет произведен с использованием уравнения "квазипрямого перехода" (3).

Из приведенных примеров видно, что при использовании смеси воздуха и диоксида углерода на стадии паровоздушной каталитической конверсии уменьшается расход углеводородного сырья более чем на 17%, что при больших объемах использования сырья дает существенный положительный результат.

Примеры показывают, что за пределами указанных границ 0,001-0,124 достичь ощутимого экономического эффекта нельзя. При значении меньше чем 0,001 эффект мал вследствие значений, приближающихся к нулю, а при значениях выше чем 0,124 невозможно будет проводить паровоздушную каталитическую конверсию метана, так как не будет хватать тепла на проведение эндотермических реакций.

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

2. Справочник азотчика. М., Химия, 1986, с.83-85, 213, 222, 360-364.

3. Лейтес И. Л., Сосна М.Х., Семенов В.П. Теория и практика химической энерготехнологии. М., Химия, 1988, с.165-166.

Формула изобретения

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 кислородосодержащих соединений, компримирование и синтез аммиака в замкнутом цикле, отличающийся тем, что к воздуху добавляют диоксид углерода в количестве 0,001-0,124 от объема получаемой смеси, эту смесь направляют на паровоздушную каталитическую конверсию метана.