Способ получения аммиака и производных соединений, в частности мочевины - RU2017111252A
Код документа: RU2017111252A
Формула
1. Способ получения аммиака и производного соединения аммиака из природного газового сырья, включающий:
конверсию природного газа в синтез-газ во входной части;
синтез аммиака из синтез-газа в контуре синтеза;
использование по меньшей мере части аммиака для получения производного соединения аммиака,
причем способ осуществляют с энергопотребителями (2), требующими для работы механическую энергию, и потребителями (3) тепла, требующими для работы подвод тепла,
отличающийся тем, что
часть (15) природного газового сырья используют для снабжения топливом поршневого газового двигателя (6);
энергию (7), вырабатываемую газовым двигателем (6), используют для обеспечения, по меньшей мере частично, потребности энергопотребителей (2) в энергии;
рекуперируют тепло из отходящего газа газового двигателя и по меньшей мере часть тепла рекуперируют для обеспечения им по меньшей мере одного из указанных потребителей (3) тепла,
причем тепло, рекуперированное из отходящего газа газового двигателя, представляет собой по меньшей мере часть низкотемпературного тепла (10), передаваемого по меньшей мере одному из потребителей тепла посредством теплопередающей среды, которую нагревают путем непрямого теплообмена с отходящим газом до температуры не выше 200°С.
2. Способ по п. 1, в котором указанную энергию (7) передают от газового двигателя (6) по меньшей мере одному из энергопотребителей (2) в виде электрической или механической энергии.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором конверсию природного газа в синтез-газ во входной части осуществляют путем конверсии с водяным паром при общей величине молярного отношения водяного пара к углероду не выше 2,7, предпочтительно в диапазоне от 2,3 до 2,6.
4. Способ по п. 1, в котором указанное тепло, рекуперированное из отходящего газа газового двигателя (6), используют для обеспечения теплом одного или более потребителей тепла, посредством по меньшей мере одного из следующего:
нагрев теплопередающей среды, такой как горячая вода или термическое масло,
регенерация раствора с высоким содержанием СО2 в узле удаления СО2,
энергоснабжение холодильника для абсорбционного охлаждения,
дистилляция водного раствора аммиака с высоким содержанием аммиака,
нагрев природного газа или другого топлива,
нагрев технологического воздуха,
нагрев воздуха для горения,
прямое использование отходящих газов газового двигателя в качестве среды для горения.
5. Способ по п. 1, в котором
первую часть тепла, рекуперированного из отходящего газа газового двигателя, используют в парогенераторе (9) для производства пара посредством рекуперированного тепла и указанный пар расширяют в паровой турбине с противодавлением или с регулируемым отбором пара, дополнительно вырабатывая механическую энергию (13), образуя, таким образом, комбинированный цикл, а вторую часть тепла, рекуперированного из отходящего газа газового двигателя, используют для обеспечения низкотемпературного тепла (10).
6. Способ по п. 5, в котором поток водяного пара, отбираемый из паровой турбины с противодавлением или с регулируемым отбором пара, используют для обеспечения теплом по меньшей мере одного из указанных потребителей тепла.
7. Способ по п. 1, в котором конверсия природного газа в синтез-газ включает использование установки для первичной конверсии с водяным паром и установки для вторичной конверсии или только установки для автотермической конверсии или реактора для частичного окисления, обеспечивая получение неочищенного синтез-газа, а также очистку неочищенного синтез-газа, включающую по меньшей мере реакцию конверсии СО и удаление диоксида углерода из газа, подвергнутого конверсии.
8. Способ по п. 7, в котором СО-конверсия представляет собой высокотемпературную конверсию на катализаторе на основе железа или среднетемпературную конверсию на катализаторе на основе меди.
9. Способ по п. 7 или 8, в котором удаление диоксида углерода осуществляют с использованием аминов или активированных аминов, или карбоната калия.
10. Способ по п. 1, в котором производным соединением аммиака является мочевина.
11. Способ по п. 1, в котором энергопотребителями являются по меньшей мере один из компрессора, вентилятора или насоса.
12. Способ по п. 1, в котором отходящий газ газового двигателя используют для обеспечения, частично, среды горения для установки огневой конверсии или другом огневом нагревателе.
13. Способ по п. 1, в котором часть топлива для газового двигателя представляет собой поток топлива из отходов, такой как продувочный газ, отобранный из контура синтеза аммиака, или отходящий газ из контура узла продувки.
14. Установка для получения аммиака и производного соединения аммиака, в частности мочевины, из природного газового сырья, включающая:
входную часть для получения подпиточного синтез-газа для синтеза аммиака;
контур синтеза для синтеза аммиака из подпиточного синтез-газа;
секцию конверсии по меньшей мере части синтезированного аммиака в производное соединение;
энергопотребителей (2), требующих для работы механическую энергию, и по меньшей мере одного потребителя (3) тепла, требующего для работы подвод тепла;
отличающаяся тем, что она дополнительно включает:
по меньшей мере один поршневой газовый двигатель (6), способный вырабатывать энергию (7) для передачи ее по меньшей мере одному из энергопотребителей,
средства (9) рекуперации тепла для рекуперации тепла из отходящего газа газового двигателя,
средства рекуперации тепла для рекуперации низкотемпературного тепла (10) из отходящего газа газового двигателя посредством теплопередающей среды, содержащие средства непрямого теплообмена для нагрева указанной среды до температуры не выше 200°С, и
средства для передачи низкотемпературного тепла по меньшей мере одному из потребителей тепла.
15. Способ модернизации установки для получения аммиака и производного соединения аммиака, в частности мочевины, включающей входную часть для получения подпиточного синтез-газа для синтеза аммиака; контур синтеза для синтеза аммиака из подпиточного синтез-газа; секцию конверсии по меньшей мере части синтезированного аммиака в производное соединение; а также энергопотребителей (2) и потребителей (3) тепла,
отличающийся тем, что
обеспечивают по меньшей мере один поршневой газовый двигатель (6) и подходящие средства передачи энергии для передачи энергии (7), вырабатываемой этим двигателем, по меньшей мере одному из энергопотребителей,
обеспечивают средства рекуперации тепла для рекуперации тепла из отходящего газа газового двигателя,
обеспечивают средства рекуперации тепла для рекуперации низкотемпературного тепла (10) из отходящего газа газового двигателя путем непрямого теплообмена со средой, которую нагревают отходящим газом до температуры не выше 200°С, и
обеспечивают таким образом рекуперированным низкотемпературным теплом (10) по меньшей мере одного из потребителей тепла установки или по меньшей мере одного вновь установленного потребителя тепла.
16. Способ по п. 15, в котором обеспечение средств передачи энергии включает обеспечение электродвигателя и электрогенератора, соединенного с газовым двигателем.
17. Способ по п. 16, в котором указанным вновь установленным потребителем тепла является один из следующего: ребойлер для раствора с высоким содержанием СО2 в узле удаления СО2, ребойлер холодильника для абсорбционного охлаждения, ребойлер для системы дистилляции водного раствора аммиака с высоким содержанием аммиака, подогреватель природного газа или топливного газа, подогреватель технологического воздуха, подогреватель воздуха для горения.
18. Способ по любому из пп. 15-17, дополнительно включающий стадию уменьшения общей величины отношения количества водяного пара к количеству углерода во входной части установки до значения ниже первоначального, предпочтительно ниже 2,7 и более предпочтительно в диапазоне от 2,3 до 2,6.
