專(zhuān)利名稱(chēng):制備氨的工藝的制作方法
本發(fā)明涉及一種制備氨的工藝。
在現(xiàn)行的制備氨氣的過(guò)程中，合成氨通常是用水蒸氣轉(zhuǎn)化或用部分氧化一種烴進(jìn)料來(lái)制備的，這種烴進(jìn)料可以是液態(tài)或是氣態(tài)烴，或烴類(lèi)混合物。例如輕質(zhì)油或天然氣。用部分氧化獲得合成氣的這種過(guò)程，可以從1983年國(guó)際化肥會(huì)議記錄第159-175頁(yè)上P.H.勃魯克先生所發(fā)表的“合成氨廠的改造”論文中得知。在此過(guò)程中，天然氣在得克薩科氣化器中用空氣進(jìn)行部分氧化，在此過(guò)程中用空氣帶進(jìn)的氮?dú)鈹?shù)量超過(guò)將氫轉(zhuǎn)化為氨所需的化學(xué)計(jì)量量，此種過(guò)量的氮?dú)鈹?shù)量可達(dá)約200%，可在低溫分離段除去。將進(jìn)料氣和過(guò)程空氣分別在單獨(dú)的爐子中通過(guò)燃燒一種合適的燃料例如，膨脹至大氣壓的天然氣，預(yù)熱至約590℃和約815℃。氧氣的量必須充足以便達(dá)到所要求的烴轉(zhuǎn)化率，而其以空氣形式的進(jìn)料，在反應(yīng)壓力下進(jìn)入部分化區(qū)時(shí)，涉及到將過(guò)量的氮?dú)夂涂諝庵械钠渌煞輭嚎s和加熱的工序，空氣的加熱是在預(yù)熱區(qū)和部分氧化區(qū)用燃燒天然氣來(lái)進(jìn)行的。但是，只能部分地回收用于壓縮和加熱所需要的能量和熱量。
此外，所采用的非催化部分氧化過(guò)程必需要有一除去碳的工序來(lái)除去在部分氧化區(qū)所形成的固態(tài)碳，和夾帶在氣態(tài)流出物中的固態(tài)碳。在部分氧化反應(yīng)器中的溫度是很高的，因此在出口處的溫度約達(dá)1260℃。
本發(fā)明的主要目的是要提供一種制備氨的過(guò)程，此過(guò)程的能量消耗低于上述已知的過(guò)程的能量消耗。較特別的是，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種制備氨的過(guò)程，在此過(guò)程中，可以除去，在氨合成氣中存在的大量過(guò)剩的氮?dú)?，因此可以省去低溫除去過(guò)剩的氮?dú)獾墓ば?。本發(fā)明的另一個(gè)特殊目標(biāo)是提供一種過(guò)程，在此過(guò)程中在部分氧化區(qū)所產(chǎn)生的熱量可用一種高效率的方式加以利用。
這些目標(biāo)以及根據(jù)下列的詳細(xì)敘述即可明了的其他目標(biāo)將可由下列工序組成的用氫和氮制備氨的過(guò)程中達(dá)到。
a)在合適的壓力下，將空氣流和烴或烴混合物通入第一反應(yīng)區(qū)，通過(guò)部分氧化即可生成由氫氣、氮?dú)?、一氧化碳、二氧化碳、水和未轉(zhuǎn)化的烴原料組成的氣體混合物;
b)將工序a)中所獲得的氣體混合物所包含的一氧化碳移動(dòng)轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫，并把二氧化碳和水從上述移動(dòng)轉(zhuǎn)化反應(yīng)形成的氣體混合物中除去;
c)把工序b)中所產(chǎn)生的合成氣混合物送到第二反應(yīng)區(qū)，將上述合成氣混合物中包含的氫氣和氮?dú)獠糠值剞D(zhuǎn)化為氨;
d 從上述第二反應(yīng)區(qū)中產(chǎn)生的氣態(tài)流出物分離出來(lái)。
e)將工序d)中分離出氨氣后剩余的至少一部分氣體混合物進(jìn)行循環(huán)使用。
根據(jù)本發(fā)明，在此過(guò)程中工序a)的部分氧化反應(yīng)是在有一種合適的催化劑存在的情況下，在壓力為35巴至150巴和在第一反應(yīng)區(qū)出口處的溫度為850℃至1200℃的條件下進(jìn)行的，送到第一反應(yīng)區(qū)的空氣的數(shù)量應(yīng)使得在由工序b)中所生成的氣體混合物中的氫對(duì)氮的克分子比在2.5和3至1之間，向第一反應(yīng)區(qū)再加入一定量的補(bǔ)充氧氣，此數(shù)量的氧氣與上述數(shù)量的空氣中所含的氧氣一起，即足以達(dá)到所要求的烴轉(zhuǎn)化率。
烴的催化部分氧化反應(yīng)本來(lái)就是已知的。它包括把烴進(jìn)料在壓力約35至150巴之間和反應(yīng)區(qū)的溫度逐漸向出口處增加到約850℃至1200℃之間通過(guò)一種合適的催化劑。在部分氧化過(guò)程中首先用有限數(shù)量的氧氣將烴氧化，從而形成一氧化碳和二氧化碳并放出熱。在催化部分氧化過(guò)程中，在有水蒸氣存在的情況下，將此氧化過(guò)程中所釋放出的熱量用來(lái)將尚未被氧化的烴進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化。因此，在后一種生產(chǎn)過(guò)程中，不需要通過(guò)反應(yīng)區(qū)的壁從外部熱源來(lái)供給熱能。迄今，非催化部分氧化過(guò)程實(shí)際上一直是只應(yīng)用于將象燃料油或裂化在油這樣的高級(jí)烴轉(zhuǎn)化為合成氣的生產(chǎn)中，而水蒸汽轉(zhuǎn)化過(guò)程則一直被認(rèn)為更適合于加工較低級(jí)烴，但是非催化部分氧化過(guò)程必須在相當(dāng)高的溫度1250℃至1400℃之間或更高的溫度下進(jìn)行。申請(qǐng)人現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將催化部分氧化過(guò)程應(yīng)用于使用低級(jí)的烴例如，含1-3個(gè)碳原子的烴來(lái)合成氨時(shí)，如果用足夠數(shù)量的氧氣富化的空氣進(jìn)行氧化，則對(duì)于水蒸氣轉(zhuǎn)化過(guò)程和非催化部分氧化過(guò)程來(lái)說(shuō)，催化部分氧化過(guò)程的確提供了下列特別優(yōu)點(diǎn)- 催化部分氧化過(guò)程可在比水蒸氣轉(zhuǎn)化過(guò)程高的壓力下進(jìn)行，因此只需要較少的壓縮能量來(lái)將合成氣混合物壓縮至合成氨氨所需要的壓力。如果原材料已經(jīng)是在高壓力下提供的天然氣，則這是特別有利的，因?yàn)樵诖饲闆r下不需要降低壓力。
- 催化部分氧化過(guò)程可在比非催化部分氧化過(guò)程低的出口處溫度下進(jìn)行，因而對(duì)于烴的轉(zhuǎn)化來(lái)說(shuō)，只需要較少的氧氣和進(jìn)料氣。
- 由于，根據(jù)需要，僅僅就供應(yīng)那么多空氣給部分氧化反應(yīng)來(lái)獲得含有所要求的氫氣/氮?dú)獗鹊暮铣蓺饣旌衔?，所以壓縮空氣和合成氣所需的能量的數(shù)量實(shí)際上是減少了。在此過(guò)程中處理的氣體的總數(shù)量也相應(yīng)地減少了。
- 可省去非催化部分氧化過(guò)程所需要的除碳工序。
- 本過(guò)程需要的水比水蒸氣轉(zhuǎn)化過(guò)程需要的水少，即可達(dá)到在部分氧化區(qū)所需的轉(zhuǎn)化率，因?yàn)檗D(zhuǎn)化反應(yīng)部分地按下列反應(yīng)進(jìn)行
此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，并釋放37兆焦/千克分子CH4的熱量。
因此，減少了需要供應(yīng)的水蒸氣，而分解此水蒸氣的能量也減少了。因而水蒸氣和碳的克分了比可在1.0至3.0之間變化。為了獲得催化部分氧化反應(yīng)過(guò)程所提供的最大效益，此比值最好選擇在1.5至2.5之間。
參看隨文附上的流程示意圖，即可更詳細(xì)地?cái)⑹龈鶕?jù)本發(fā)明的過(guò)程的原理。
經(jīng)由管路1將空氣輸送到空氣分離裝置2，在此裝置中即可產(chǎn)生主要含有體積比約為40%的氧氣和約60%的氮?dú)獾臍怏w混合物。剩余的空氣經(jīng)管路3排放出，如需要時(shí)可加工供進(jìn)一步使用。選擇要使用的氣體混合物中氧所占的比例是根據(jù)進(jìn)行部分氧化反應(yīng)過(guò)程的條件決定的。將在空氣分離裝置2中獲得的氧氣和氮?dú)獾幕旌衔锝?jīng)由管路4和通過(guò)管路5的空氣流一起輸送到壓縮機(jī)6。選擇一定的空氣數(shù)量以便使合成氣混合物中，具有所要求的氫/氮比，根據(jù)所采用的合成氨過(guò)程該比率在2.5至3之間。將烴壓縮至其壓力稍高于所選定的壓力(即部分氧化反應(yīng)過(guò)程在此壓力下進(jìn)行)。此壓力在35巴至120巴之間，最好是在45巴至80巴之間，將氧氣富化的空氣通入飽和器27，在此飽和器中使氧在水中達(dá)到飽和，所采用的方法將在下面進(jìn)行討論。經(jīng)由管路7，可在飽和的富氧空氣中再加一定數(shù)量的水或水蒸氣，根據(jù)需要，將飽和的富氧空氣在1個(gè)或幾個(gè)加熱器8中加熱至溫度450至900℃，然后將其送到第一反應(yīng)區(qū)，即經(jīng)由管路9送至部分氧化反應(yīng)器10。
經(jīng)由管路11供應(yīng)烴進(jìn)料。此種烴進(jìn)料每克分子中含有1至3個(gè)碳原子，最好是天然氣，但是其他的氣態(tài)烴，甚至輕質(zhì)油也可以使用。在飽和器12中加入水。必要時(shí)，可將氣態(tài)烴進(jìn)料進(jìn)行壓縮使其壓力稍高于所選定的反應(yīng)器壓力。另一方面，正如在許多實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)情況那樣，如果烴進(jìn)料是在高壓下提供的，通常就不需要再降低壓力，因?yàn)榇呋趸磻?yīng)過(guò)程可在較高壓力下(從35巴至150巴)進(jìn)行。如果所產(chǎn)生的二氧化碳在隨后的二氧化碳除去段中應(yīng)實(shí)際上不含硫的化合物的話，則唯一需要的就是烴進(jìn)料的脫硫，脫硫可以在烴進(jìn)料通入變換器12之前進(jìn)行或在本過(guò)程的其他任何合適的部分進(jìn)行。根據(jù)需要，可經(jīng)由管路13，如果需要的話可再加入一定數(shù)量的水或水蒸氣。隨后將實(shí)際上被水飽和的烴進(jìn)料流在加熱器14中預(yù)熱，預(yù)熱溫度的最佳范圍是450℃至750℃。將富氧的空氣流和烴進(jìn)料流加熱至所指定的高溫度，實(shí)際上導(dǎo)致減少了部分氧化反應(yīng)器10中所需要供給的熱量，因而也就減少了需要由空氣分離器2供應(yīng)的補(bǔ)充氧氣的數(shù)量和在壓縮機(jī)6中需要壓縮的氧氣的數(shù)量。預(yù)熱后的烴進(jìn)料流經(jīng)由管路15進(jìn)入部分氧化反應(yīng)器10，在此反應(yīng)器中用富氧空氣，將最重要的一部分烴進(jìn)料燃燒，生成一氧化碳、二氧化碳和水，然后將此混合物通過(guò)催化劑床16，此催化劑床是由一種合適的催化劑，例如含鎳的催化劑組成的，在催化劑床中大部分仍然存在的烴即被轉(zhuǎn)化為一氧化碳、二氧化碳和氫氣。于是就得到了由氫氣、氮?dú)?、一氧化碳、二氧化碳、水蒸氣、像氬和氦那樣的隋性氣體和一些未轉(zhuǎn)化的烴組成的流出氣體混合物。根據(jù)過(guò)程的條件、所用的原材料等因素，此流出氣體混合物的溫度可在850℃至1200℃之間，而在反應(yīng)器中壓力在約55巴時(shí)，則此流出氣體混合物的溫度將在900℃至1050℃之間。
在此提交的具體實(shí)施方案中，流出氣體混合物首先經(jīng)由管路17被送到廢熱鍋爐18，使通過(guò)管路42流入到廢熱鍋爐的水形成水蒸氣，將水蒸氣經(jīng)由管路19抽出，然后被送到預(yù)熱器14將烴進(jìn)料預(yù)熱至約650℃。該廢熱鍋爐18可以被隨意省去，而流而氣體混合物的較大部分的熱含量可用來(lái)預(yù)熱烴進(jìn)料流，使其達(dá)到較高的溫度例如700℃至750℃。
將離開(kāi)預(yù)熱器14的部分冷卻的流出氣體混合物通入移動(dòng)轉(zhuǎn)化段21，此轉(zhuǎn)化器通常由本技術(shù)中眾所周知的一個(gè)高溫和一個(gè)低溫段組成，在此移動(dòng)轉(zhuǎn)化段中將一氧化碳與水蒸氣催化轉(zhuǎn)化為二氧化碳。如果在部分氧化工序中，保持相當(dāng)?shù)偷乃魵鈱?duì)碳的比，那未氣體混合物中水蒸氣的含量也就相當(dāng)?shù)牡?，但是，可以理解，通過(guò)恰當(dāng)?shù)剡x擇高低溫段的催化劑，則這二個(gè)溫度段均仍能獲得令人滿(mǎn)意的轉(zhuǎn)化率。
將從移動(dòng)轉(zhuǎn)化段21出來(lái)的原料合成氣混合物在冷卻裝置22中進(jìn)一步冷卻，以冷凝其中所含的大部分水。這種冷凝作用是在一溫度值下進(jìn)行的，此溫度能對(duì)過(guò)程的冷凝液流和(或)通過(guò)管路20和46供給熱交換部件47的水進(jìn)行加熱，和將通過(guò)泵23和管路24和25分別輸送到飽和器12和27中的水進(jìn)行蒸發(fā)。因此，通過(guò)冷卻和冷凝所釋放出的熱量即可通過(guò)利用在烴進(jìn)料流和富氧空氣流(它們有只需要較低的蒸發(fā)溫度)中比較低的水蒸氣分壓而有效地加以利用。在飽和器12和27中未蒸發(fā)的水可經(jīng)由管路43和44循環(huán)到冷卻器22進(jìn)行再加熱。把大部分水已經(jīng)被分離出的原料合成氣混合物在段45中，用已知的方法再次進(jìn)行處理，來(lái)實(shí)際上除去全部所余留在原料合成氣混合物中的水份，因此把所形成的過(guò)程冷凝液經(jīng)由管路46循環(huán)至冷卻裝置22再使用于飽和烴進(jìn)料流和富氧空氣而將剩余的氣體混合物通入二氧化碳分離段和一般用33表示甲烷化段，在此段中將二氧化碳從合成原料氣混合物中分離出來(lái)，例如通過(guò)選擇性吸附作用，并隨后將一氧化碳和二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷。合成氣在適合于氨合成的壓力下離開(kāi)裝置33，根據(jù)所選擇的合成氨過(guò)程，適合于氨合成的壓力可在60至300巴之間變化?？梢岳斫?，通過(guò)適合地選擇制備合成氣的壓力和適當(dāng)?shù)剡x擇合成氨操作的壓力，則合成用的氣體的壓縮即可減少到最低的程度或者完全省去，因此可導(dǎo)致大幅度地節(jié)省能量消耗。
經(jīng)由管路28將合成氣混合物與經(jīng)由管路37進(jìn)行循環(huán)的未轉(zhuǎn)化的氣流一起送到第二反應(yīng)區(qū)，即氨的合成反應(yīng)器29。將合成氨后的流出物流送到氨分離段30，在此分離器中通過(guò)致冷來(lái)回收氨。于是將所得到的液態(tài)氨經(jīng)由管路31和40送到減壓裝置48。在此減壓裝置中(此裝置在提交的實(shí)施方案中是一臺(tái)膨脹渦輪)，壓力降至稍稍高于部分氧化反應(yīng)器的操作壓力，其理由將在下面加以解釋。膨脹后的合成氨流出物流入閃蒸罐49，在該罐中將含有一些氨氣的未轉(zhuǎn)化的氣體閃蒸出去。將氨分離器30出來(lái)的未轉(zhuǎn)化的氣體，此氣體含有一些溜過(guò)部分氧化反應(yīng)器而沒(méi)有被轉(zhuǎn)化的氣態(tài)烴和在甲烷化工序中形成甲烷，經(jīng)由管路32被送到一個(gè)吸收塔34或類(lèi)似的裝置，在此吸收塔中，這些氣體與液態(tài)氨相接觸(該液態(tài)氨是經(jīng)由管路39來(lái)自閃蒸罐49)，并用泵51將壓力增加至氨合成時(shí)的壓力。在此處理中，所采用的方法，是根據(jù)甲烷和氬氣比氫氣和氮?dú)舛几菀兹芙庠谝簯B(tài)氨中的事實(shí)，因此可將相當(dāng)大量的甲烷和氬氣從循環(huán)使用的氣體混合物中分離出來(lái)。用此種回收未轉(zhuǎn)化的氣態(tài)烴的方法就使部分氧化反應(yīng)器的操作具有較大的靈活性，因?yàn)榱镞^(guò)部分氧化反應(yīng)器而未被轉(zhuǎn)化的氣態(tài)烴的數(shù)量已不再是關(guān)鍵的問(wèn)題。一大部分的循環(huán)氣體混合物經(jīng)由管路37再次被送入氨合成反應(yīng)29，另一部分，最好是2%到10%(體積)，經(jīng)由管路38和50循環(huán)到部分氧化反應(yīng)器10，而剩余的一小部分可經(jīng)由管路53送到氣體洗滌塔52，用經(jīng)由管路54所供給水來(lái)吸收回收氨，再剩余的殘余氣體可作為鍋爐的燃料等，或經(jīng)由管路55直接從過(guò)程中放出。從洗滌器52排出的含水氨的溶液可與經(jīng)過(guò)泵56和管路57從段54中排出過(guò)程冷凝液流相混合。應(yīng)該注意到清洗用的氣流可以從另一種氣流中分離出來(lái)的，例如來(lái)自氨分離段30中的氣流。此外，不需在吸收塔34中處理全部氣體混合物，其中一部分可以直接循環(huán)到氨合成反應(yīng)器30，其送入量取決于送到此反應(yīng)器中的進(jìn)料中惰性氣體的含量。
含有未轉(zhuǎn)化的氣態(tài)烴和惰性氣體的液態(tài)氨在吸收塔34中被吸收后經(jīng)由41與從氨分離器30出來(lái)的液態(tài)氨流混合，然后經(jīng)由管路40將混合物氨流送到膨脹渦輪48。將閃蒸罐49中所分離出來(lái)的主要含有未轉(zhuǎn)化的氣態(tài)烴的氣體流經(jīng)由管路35和50循環(huán)到部分氧化反應(yīng)器10。需要時(shí)，其中一部分可以通過(guò)清洗氣體洗滌塔52進(jìn)行清洗。在閃蒸罐49中所獲得的液態(tài)氨的一部分用泵51泵送到吸收塔34，此塔是在約為氨的合成壓力下進(jìn)行操作，而泵51則可用膨脹渦輪來(lái)驅(qū)動(dòng)。剩下部分的液氨可在減壓裝置58，例如一臺(tái)膨脹渦輪將壓力減到合適的壓力后送到貯罐60，而仍含有一些氣態(tài)烴的釋放氣體已在閃蒸罐59中進(jìn)行分離。將這些釋放氣體經(jīng)由管路36送到清洗氣體的洗滌塔52。在所提交的具體實(shí)施方案中，將從氨分離段30中排放出的液態(tài)氨的壓力在二個(gè)工序中降低，因而可將很大一部分的回收的氣態(tài)烴循環(huán)到部分氧化反應(yīng)器10而不需要在一套單獨(dú)的壓縮設(shè)備中來(lái)進(jìn)行壓縮。不過(guò)也可以在一個(gè)工序中將壓力降至氨貯于貯罐的壓力，和將釋放氣體再壓縮至所需的壓力或作為鍋爐的燃料加以使用等。
例子在一家根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程生產(chǎn)氨的工廠中，原材料氣是被預(yù)熱到650℃的天然氣和被預(yù)熱到800℃的富氧空氣。在催化部分氧化反應(yīng)器中，水蒸氣和碳的克分子比率為2，壓力保持為55巴。反應(yīng)器出口處的溫度為1050℃。除在飽和器和廢熱鍋爐中產(chǎn)生水蒸氣外，還用一臺(tái)單獨(dú)的使用天然氣或過(guò)程清洗氣作燃料的鍋爐來(lái)供給過(guò)程所需要的補(bǔ)充數(shù)量的水蒸氣。氨的合成壓力是200巴。
下列表出了生產(chǎn)1噸氨的各種主要過(guò)程流的成份。各過(guò)程流的代號(hào)和附圖的代號(hào)一致。表中單位為公斤。
天然氣 天然氣 富氧空 至POR＊的 POR＊ 至鍋爐 產(chǎn)名稱(chēng) 過(guò)程 鍋爐 氣進(jìn)料 循環(huán)氣 流出物 的清洗氣 品燃料 燃料氣流號(hào) 11 4+5 50 17 55 60氧氣O2608氮?dú)釴225 2 806 28 860 8氫氣H26 144 2一氧化碳CO 641二氧化碳CO222 2 471甲烷CH4448 35 13 8 5乙烷C2H672 6氬氣Ar 20 16 36 4氨NH31 1000水H2O總計(jì) 567 45 1436 64 3231 19 1000＊表中POR為不完全氧化反應(yīng)器的英文縮寫(xiě)最低的發(fā)熱值，天然氣的總量為567+45＝612公斤/噸氨，相當(dāng)于生產(chǎn)每噸氨需要28千兆焦的熱量。
比較實(shí)例在上述勃魯克先生的論文所敘述的工藝過(guò)程中，氮?dú)饬砍^(guò)氨合成時(shí)所需的化學(xué)計(jì)量數(shù)量的200%。
在部分氧化反應(yīng)是在70巴壓力下進(jìn)行的工藝過(guò)程中，壓縮此過(guò)量氮的能量消耗是1.1千兆焦/噸氨。
在10巴下，在低溫除氮段中獲得氮。在膨脹渦輪中這些氮?dú)饪缮a(chǎn)0.4千焦耳/噸氨。
因此還需要供給的機(jī)械能是0.7千兆焦/噸氨。
根據(jù)本發(fā)明，在用富氧空氣進(jìn)行的部分氧化反應(yīng)的工藝過(guò)程中，生產(chǎn)補(bǔ)充氧氣需要機(jī)械能0.35千兆焦/噸氨。
上述結(jié)果表明根據(jù)本發(fā)明的工藝過(guò)程比上述已知的工藝過(guò)程在機(jī)械能上具有節(jié)省0.35千兆焦/噸氨的優(yōu)點(diǎn)，這就相當(dāng)在天然氣消耗量上具有節(jié)省約1千兆焦/噸氨的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.由氫和氮制造氨的過(guò)程由下列工序組成a)在合適的壓力下，將空氣流和烴或烴混合物通入第一反應(yīng)區(qū)，通過(guò)部分氧化反應(yīng)即生成由氫氣、氮?dú)狻⒍趸?、一氧化碳、水和未轉(zhuǎn)化的烴原料組成的氣體混合物。b)將工序a)所生成的氣體混合物中所含有的一氧化碳移動(dòng)轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣，并把二氧化碳和水從上述移動(dòng)轉(zhuǎn)化反應(yīng)形成的氣體混合物中除去。c)把從工序b)所得到的合成氣混合物送到第二反應(yīng)區(qū)，將上述合成氣混合物中所含有的氫氣和氮?dú)獠糠值剞D(zhuǎn)化為氨氣。d)把氨氣從上述第二反應(yīng)區(qū)的氣態(tài)流出物中分離出來(lái)。e)把在工序d)中分離出氨氣后所剩余的至少一部分氣體混合物進(jìn)行循環(huán)利用。其特征在于工序a)的部分氧化反應(yīng)是在有一種合適的催化劑存在的情況下，在壓力為35巴至150巴，和在第一反應(yīng)區(qū)出口處的溫度為850℃至1200℃的條件下進(jìn)行的，輸送到第一反應(yīng)區(qū)的空氣的數(shù)量應(yīng)使在工序b)中所生成的氣體混合物中氫對(duì)氮的克分子比是在2.5和3到1之間，向第一反應(yīng)區(qū)加入一定數(shù)量的補(bǔ)充氧氣，此數(shù)量的氧氣與上述數(shù)量的空氣中所含的氧氣一起，即足以達(dá)到所要求的烴轉(zhuǎn)化率。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的過(guò)程，其特征在于在第一反應(yīng)區(qū)中水蒸氣對(duì)碳的克分子比保持在1.0至3之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的過(guò)程，其特征在于在第一反應(yīng)區(qū)中水蒸氣對(duì)碳的克分子比保持在1.5到2.5之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1至3的過(guò)程，其特征在于在第一反應(yīng)區(qū)中的催化部分氧化反應(yīng)是在壓力為45巴至80巴，和第一反應(yīng)區(qū)出口處的溫度為900℃至1100℃的條件下進(jìn)行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1至4的過(guò)程，其特征在于將工序b)所獲得的氣體混合物冷卻，以使其中所含的水蒸氣至少有一部分被冷凝，將由此而釋放出的熱量用來(lái)蒸發(fā)水，并將由此所獲得的水蒸氣輸送到第一反應(yīng)區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的過(guò)程，其特征在于將輸送到第一反應(yīng)區(qū)的水蒸發(fā)，所蒸發(fā)的水至少是在送到第一反應(yīng)區(qū)的進(jìn)料氣流中的一種氣流中。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1至6的過(guò)程，其特征在于在工序e)中分離氨后所剩余的氣體混合物中把要重新循環(huán)使用的一部分氣體混合物，至少部分地進(jìn)行處理以分離出烴原料和惰性氣體，因此被分離出來(lái)的烴原料至少有一部分被循環(huán)至第一反應(yīng)區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1至7的過(guò)程，其特征在于通過(guò)液態(tài)氨的吸收和將所生成的吸收液進(jìn)行分離，即可將烴原料和惰性氣體從要循環(huán)至第二反應(yīng)區(qū)的至少一部分的氣體混合物分離出來(lái)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的過(guò)程，其特征在于通過(guò)將吸收液的壓力基本上降到第一反應(yīng)區(qū)所保持的壓力，即可將烴原料和惰性氣體從吸收液中分離出來(lái)，因而至少有一部分用此法分離出來(lái)的氣體混合物可循環(huán)至上述的第一反應(yīng)區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1至9的過(guò)程，基本上參看流程示意圖進(jìn)行了詳細(xì)敘述和說(shuō)明。
專(zhuān)利摘要
在用氫和氮制備氨的過(guò)程中，通過(guò)部分氧化反應(yīng)，在有一種合適的催化劑存在的情況下，在壓力為35巴至150巴，和部分氧化區(qū)出口處溫度為850℃至1200℃的條件下制造合成氣混合物，隨后再?gòu)牟糠盅趸磻?yīng)區(qū)的氣態(tài)流出物中除去一氧化碳、二氧化碳和水。用于催化部分氧化反應(yīng)的空氣，應(yīng)供應(yīng)如此的數(shù)量以至合成氣中的氫對(duì)氮的克分子比在2.5和3到1之間，和用如此數(shù)量的氧進(jìn)行富化以致氧氣的總數(shù)量足以達(dá)到所要求的烴轉(zhuǎn)化率。
文檔編號(hào)C01BGK85106795SQ85106795
公開(kāi)日1987年3月11日 申請(qǐng)日期1985年9月10日
發(fā)明者德拉圖特爾 申請(qǐng)人:斯塔米卡本公司(Dsm附屬公司)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan