甲醇和氨聯產方法

2023-05-10 14:35:21

專利名稱：甲醇和氨聯產方法
甲醇和氨聯產方法本發明涉及一種由合成氣聯產甲醇和氨的集成方法，更具體地一種由烴原料和空氣聯產甲醇和氨的方法。本發明進一步涉及一種聯產甲醇和脲的集成方法，更具體地一種由烴原料和空氣聯產甲醇和脲的方法。這類方法從專利公開US 7521483B2獲知。該文獻描述了一種由天然氣和空氣聯產甲醇和氨的方法，包括以下步驟i.將空氣送入空氣分離區以製備氧氣(O2)和氮氣(N2)流；ii.在組合的重整區中用O2流和蒸汽重整脫硫的天然氣，以製備包含一氧化碳 (CO)、二氧化碳(CO2)、蒸汽(H2O)和氫氣(H2)的合成氣混合物；iii.將合成氣混合物分成第一和第二合成氣流；iv.將第一合成氣流送入合成氣純化區以製備(X)2和吐流；v.將吐流分成第一和第二流；vi.將第一 H2流用N2流純化以製備純的H2/N2流；vii.將H2/N2流加入氨合成區，以製備氨流；viii.將第二 H2流和第二合成氣流送入甲醇環流式反應器以製備含甲醇的混合物；ix.從含甲醇的混合物中分離粗製的甲醇並且使剩餘氣體再循環到甲醇環流式反應器；χ.將粗製的甲醇送入甲醇純化區，得到甲醇流。其指出該方法能夠製得至多5000mtpd(公噸/天)甲醇與至多4000mtpd氨的組合。所述方法可以進一步包括使形成的(X)2和NH3反應成至多6800mtpd脲。甲醇是最重要化學原料的一種；製備的大多數甲醇被用作合成用的起始材料或溶劑；而其在燃料和能量領域中的應用被預期顯著增加。從20世紀60年代以來，用Cu基催化劑由無硫合成氣合成甲醇成為主要路徑，因為其可以在相當溫和的反應條件下工作。 甲醇方法的綜述可以例如在章節「甲醇」中在「Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology"(ffiley InterScience ；2005/02/18 在線郵遞，可通過 DOI :10. 1002/04712389 61. 1305200805140712. aOl. pub2 獲得)中找到。氨是另一種主要的化學原料，其用於製備脲和其它肥料，以及各種化學物例如己內醯胺和三聚氰胺。其在世界範圍由氮氣和氫氣製備，通常氫氣通過天然氣(或其它烴原料)蒸汽重整獲得。氨方法的綜述可以例如在章節「氨」中在「Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology"(ffiley Intei^cience ;2001/10/18 在線郵遞，可通過 DOI : 10. 1 002/0471238961. 0113131503262116. aOl. pub2 獲得)中找到。對於甲醇和氨製備，有利的是-從經濟觀點出發-開發具有儘可能高的容量的單線設備。每一個相關的反應或分離步驟僅引入一個工作單元或裝置的單線設備的生產容量，通常由於技術和經濟原因而受到一個或多個其的單元的最大容量的限制。所有單元的可靠性是極為重要的，因為為了經濟操作必須使停機時間最小化。例如，單個現有技術空氣分離單元(縮寫為ASU)被認為製得至多約4000mtpd(或5200kmol/h)氧氣。這種ASU隨後限制使用氧氣作為反應物的反應器，例如由天然氣、蒸汽和氧氣製備合成氣的自熱重整(ATR)單元的生產容量(ATR主要是蒸汽甲烷重整器(SMR)和部分氧化(POX)反應器的組合)。另一方面，SMR單元的最大尺寸在於反應器管的數目。對於單個單元操作而言，約 1000個管子被認為是最大的，否則將不能控制氣體和因此對所有管的傳熱的均勻分布。另外的容量限制得自於可以轉移給管的一定最大量的能量。因此預測技術和經濟可行的最大容量的SMR反應器目前特徵在於約1150GJ/h的最大重整熱負荷。甲醇通常在所謂的環流式反應器中以大規模製備，因為合成氣到甲醇的轉化相對低。這是指巨大體積的氣體需要處理和再循環。出於該原因，甲醇環流式反應器目前具有5000-6000mtpd甲醇的最大容量。甲醇和氨設備的集成通過共享單元操作、使材料流在內部再循環和能量(熱)的再利用，提供了另外的減少成本和升高容量的選擇。在較老的方法中，製備包含碳氧化物 (CO和CO2)、氫氣和氮氣的合成氣，並且使其在甲醇環流式反應器中部分轉化成甲醇，使甲醇從流出物中分離，純化未反應的氣體並且然後送入下遊的氨反應器。其的例子在US 4367206中給出，該專利提出使用包含碳氧化物、氫氣和氮氣的合成氣作為進料，通過存在和不存在水以兩個階段進行甲醇合成，改進該依次的甲醇和氨聯產。在DE 3336649A1中描述了由甲烷和空氣依次聯產甲醇和氨，其中通過使從甲醇環流式反應器的流出物中分離的過量氫氣與空氣反應，製備氫氣/氮氣氨合成氣流。用於聯產甲醇和氨的集成方法還公開於US 6333014B1中，該方法包含以下步驟i.在初級和次級重整器中用蒸汽和空氣重整脫硫的烴以製備合成氣混合物；ii.將合成氣混合物分成第一和第二合成氣流；iii.使第一合成氣流冷卻以除去水流，並且將剩餘的合成氣送入甲醇一次通過反應器以製備含甲醇的混合物；iv.將含甲醇的混合物分離成粗製的甲醇和無甲醇氣體；v.將第二合成氣流送入高溫CO轉化器；vi.將高溫CO轉化器的流出物、無甲醇氣體和水流送入低溫CO轉化器；vii.將低溫CO轉化器的流出物送入氨合成區以製備氨。US5180570還描述了一種由烴原料和空氣聯產甲醇和氨的集成方法，其包括以下步驟i.將空氣分離成基本純的&和N2流；ii.在組合的重整區中用蒸汽和&重整脫硫的烴以製備甲醇合成氣流；iii.將甲醇合成氣流送入甲醇環流式反應器以製備含甲醇的混合物；iv.從含甲醇的混合物中分離粗製的甲醇，並且使第一部分剩餘氣體再循環到甲醇環流式反應器；v.純化第二部分剩餘氣體並且使其與隊混合以製備氨合成氣流；vi.將氨合成氣流送入氨合成區以製備氨。考慮到對燃料和能量增加的需求，在工業中需要不斷更大並且更有效的甲醇和氨設備。目前工作的用於由烴原料製備甲醇和氨的集成的生產方法通常使用甲醇環流式反應器，所述反應器具有5000mtpd數量級的最大容量，並且需要處理約為使流出氣體再循環的約5倍的氣體體積。在工業中仍然需要採用不超過現有的實際容量限制(如上所述)的單元操作，以有效並且經濟的方式製備甲醇和氨的單線方法。根據如說明書和權利要求中定義的本發明，更具體地用一種聯產甲醇和氨的方法實現了該目的，其中首先使基本由一氧化碳(Co)、二氧化碳(CO2)和氫氣(H2)組成的合成氣混合物在甲醇一次通過反應器中部分反應，將未反應的合成氣分成第一和第二流，純化第一流並且送入氨合成區，並且將第二流送入甲醇合成和純化區。採用根據本發明的方法，可以在集成的單個方法中在非常高的容量下製備甲醇和氨。例如，所述方法允許由天然氣和空氣起始製備SOOOmtpd甲醇和2000mtpd氨，並且使用遠遠低於現有的最大容量限制的甲醇環流式反應器。所述方法進一步表現出氨和二氧化碳的平衡製備，由此允許脲的聯產也被集成。在根據本發明的聯產甲醇和氨的方法中，首先使基本由一氧化碳(CO)、二氧化碳 (CO2)和氫氣(H2)組成的合成氣混合物部分反應成甲醇。合成氣通常定義為通過重整烴原料製備的氣態混合物，並且包含氫氣(H2)和一氧化碳(CO)，以及任選地其它氣體組分例如二氧化碳(CO2)、水(H2O)、甲烷(CH4)和氮氣(N2)。在本發明的上下文中，基本由一氧化碳 (CO)、二氧化碳(CO2)和氫氣(H2)組成的合成氣混合物被理解為僅含微量的其它組分；即在使得不負面影響甲醇合成反應的水平下。例如，水含量低於在用於甲醇製備的進料中通常接受的最大量。一般而言，將從重整區得到的合成氣冷卻並且冷凝以基本除去存在的水。 合成氣的氮氣含量也低，因為優選地在前面的重整方法期間不加入空氣，而是僅有蒸汽和氮氣。合成氣的組成和因此其用於例如甲醇製備的適用性主要通過其的氫氣和一氧化碳含量表徵；這通常通過所謂的化學計量值(SN)表示，其被定義為SN = ([H2] - [CO2]) / ([CO] + [C02])其中組分的濃度以vol%或mol%表示。SN值取決於用於製備合成氣的原料和重整方法。不同的合適的重整技術以及它們的優點和限制的綜述例如由P. F. van den Oosterkamp在「Encyclopedia of Catalysis」 (John ffiley&Sons ；2002/12/13 在線郵遞，可通過 DOI :10. 1002/0471227617. eocl96獲得)的章節「合成氣產生工業」中給出。對於甲醇合成，使用優選具有1.9-2. 5的SN，更優選SN為1. 9-2. 3、2. 0-2. 2或 2. 0-2. 1的合成氣混合物。對於聯產甲醇和氨，合成氣的SN可以稍微高於單獨的甲醇，在氨合成區中將使用過量的氫氣；但優選將組成最優化用於甲醇轉化。在根據本發明的方法中，合成氣混合物可以用得到希望的合成氣的組成和量的任何已知方法製備。優選地，合成氣用組合的重整方法，即用其中使用不同重整反應器的組合的方法製備。一般而言，重整反應器被分類為以下類型的一種。傳統地，富甲烷原料的重整在蒸汽甲烷重整器(下文中縮寫為SMR)中通過首先使原料與蒸汽混合併且然後送入燃燒型(也稱為燃燒)反應器進行。第二類型是熱交換類型蒸汽重整反應器，其用在過程中別處產生的熱氣體加熱(也稱為氣體加熱的重整器，下文中縮寫為GHIO。自熱重整器(縮寫為ATR)是這樣的重整單元其中氣體除了進一步與蒸汽反應外還與氧氣在基本絕熱條件下進行(催化)部分氧化反應，由放熱氧化反應產生的過量熱用於提供用於吸熱蒸汽重整反應的熱。在部分氧化反應器(POX)中，原料主要通過熱部分氧化和蒸汽重整而重整。如果使用富含高級烴的原料例如石腦油，則原料通常首先在所謂的預重整步驟中處理以使進料中的重質烴轉化成甲烷、氫氣和碳氧化物。這種預重整器通常絕熱工作，並且通常被稱為絕熱預重整器(APR)。重整方法的合適例子從例如上述參考、從W02008/122399A1和從其中引用的文獻
中獲知。優選地，根據本發明的方法進一步包括組合重整區，其中使脫硫的烴原料用氧氣和蒸汽重整。本發明的方法與現有技術方法區別在於用指定組合物製備的所有合成氣首先送入甲醇反應器。在操作根據本發明的方法的優選方式中，用如W02008/122399A1中所述的組合重整方法製備合成氣，其中使脫硫的富甲烷原料與蒸汽混合併且通過絕熱預重整器(APR)，並且其中將得自APR的預重整氣分成三個流，所述流送入蒸汽甲烷重整器(SMR)、氣體加熱的重整器(GHR)，並且與氧氣一起送入自熱重整器(ATR)，該3個重整反應器平行工作。在操作根據本發明的方法的另一個優選方式中，用組合重整方法由脫硫的氣態烴原料製備合成氣，其中將原料分成第一和第二原料流，第一原料流與蒸汽混合併且送入串聯工作的氣體加熱的重整器(GHR)和蒸汽甲烷重整器(SMR)，並且第二原料流與來自SMR的重整氣混合併且然後與氧氣一起送入部分氧化重整器(POX)。由於用作進料用於部分反應成甲醇的合成氣僅含低含量的氮氣，因此優選在重整方法期間使用氧氣用於部分氧化。出於該原因，根據本發明的方法優選進一步包括空氣分離區，其中通過從空氣中分離製備純的氧氣和氮氣流，該氧氣和氮氣在方法中分別用於製備合成氣和氨。在根據本發明的方法中可以使用任何能夠輸送所需量的常規空氣分離單元 (ASU)。在本發明的方法中，可以使用在重整條件下為氣態的任何烴原料，例如具有約2-4 的H/C比例的烴混合物。合適的例子包括烴例如甲烷、乙烷、富甲烷混合物或者輕質石腦油 (主要是C5-C9鏈烷烴化合物的混合物)。富甲烷原料的合適例子是由氣田或油田獲得的天然氣。天然氣的主要組分是甲烷，其通常以80-97mOl%的量存在。天然氣還含有其它氣態烴，例如乙烷，通常約 3-15mol %，丙烷、丁烷和少量高級烴(通常總計少於5mol % )，以及變化量的含硫氣體例如硫化氫。另外微量(或者甚至痕量)的氮氣、氦氣、二氧化碳、水、添味劑和金屬例如汞也可以存在。天然氣的確切組成隨著其的來源變化。有機硫化合物和硫化氫( 是常見的來自天然資源的烴的雜質，在本方法中使用烴氣體作為原料前其應該除去以避免重整催化劑中毒。可以用常規技術進行脫硫。在合適的方法中，原料中的有機硫化合物用富氫流(例如得自甲醇合成迴路的馳放(purge)流) 轉化成H2S,其隨後藉助於通過合適的吸附劑除去，得到通常低於Ippm的脫硫氣態進料的硫含量。優選地，在根據本發明的方法中，脫硫的烴原料是包含至少75mol%甲烷(基於原料的總烴含量)，更優選至少80、85、90、92、94甚至至少96mol %甲烷的富甲烷原料。在根據本發明的聯產甲醇和氨的方法中，首先使合成氣混合物在甲醇一次通過反應器中部分反應。在本發明的上下文中，『甲醇一次通過反應器』被理解為是指其中合成氣部分反應成甲醇，並且未反應的流出物(合成氣)不再循環到反應器的反應區。該反應器因此不同於『甲醇環流式反應器』-其是其中進料氣體部分反應成甲醇，並且未反應的流出物連續分離並且再循環到反應器的反應區。因此在環流式反應器區中需要處理顯著更高體積的氣體，例如與一次通過反應器相比氣體流量高約4-6倍，並且因此需要更大的反應器和相關設備(熱交換器、分離器、壓縮機等)。因此一次通過甲醇反應器系統的資金和操作成本顯著低於處理相同量的進料氣體的甲醇環流式反應器。根據本發明的方法還使用下遊的但具有相對小的尺寸的甲醇環流式反應器區。根據本發明的方法的另一個優點是合成氣進料中碳氧化物的濃度相對高，使得對甲醇相對高的轉化。在根據本發明的方法中，在一次通過甲醇反應器中合成氣對甲醇的轉化率可以高至15、20、25、30、35、40、45或甚至50%。在根據本發明的方法中，首先使合成氣在甲醇一次通過反應器中部分反應，隨後將未反應的合成氣分成第一和第二流，然後純化第一流並且送入氨合成區，並且將第二流送入甲醇合成和純化區。氨合成區以及甲醇合成和純化區可以是通常使用環流式反應器以及分別的氨或甲醇分離器的任何常規系統，並且在技術人員已知的例如從上面給出的一般參考中獲知的條件下工作。該系統因此將不進一步詳細描述。未反應的合成氣的第一流與第二流的體積比取決於對甲醇的轉化率、合成氣的初始組成和希望製備的甲醇和氨的量，並且可以從約50/50變化到約80/20。優選地，第一和第二流以約陽/45-77/23或者約60/40-75/25，更優選65/35-73/27的比例分配。在優選實施方案中，比例約為70/30。本發明更具體地涉及一種聯產甲醇和氨的方法，包括以下步驟a)將基本由C0、0)2和吐組成的合成氣混合物送入甲醇一次通過反應器以製備甲醇/合成氣混合物；b)將步驟a)的混合物分離成粗製的甲醇和未反應的合成氣；c)將步驟b)的未反應的合成氣分成第一和第二流；d)將步驟C)的第一流送入合成氣純化區以製備CO、CO2和吐流；e)將步驟d)的吐流與隊流一起送入氨合成區以製備氨流；f)將步驟c)的第二流和步驟d)的CO流送入甲醇環流式反應器以製備含甲醇的混合物；g)從含甲醇的混合物中分離粗製的甲醇並且使剩餘氣體再循環到步驟f)；h)將得自步驟b)和得自步驟g)的粗製的甲醇送入甲醇純化區，得到甲醇流。優選地，根據本發明的方法由富甲烷的原料和空氣聯產甲醇和氨，並且包括以下步驟a」)將空氣送入空氣分離區以製備O2和N2流；a』)在組合的重整區中用得自步驟a」)的仏和蒸汽重整脫硫的烴原料，以製備基本由CO、CO2和吐組成的合成氣混合物；a)將步驟a』 )的合成氣混合物送入甲醇一次通過反應器以製備甲醇/合成氣混合物；b)將步驟a)的混合物分離成粗製的甲醇和未反應的合成氣；c)將步驟b)的未反應的合成氣分成第一和第二流；d)將步驟C)的第一流送入合成氣純化區以製備CO、CO2和吐流；e)將步驟d)的吐流與步驟a」)的隊流一起送入氨合成區以製備氨流；
f)將步驟c)的第二流和步驟d)的CO流送入甲醇環流式反應器以製備含甲醇的混合物；g)從含甲醇的混合物中分離粗製的甲醇並且使剩餘氣體再循環到步驟f)；h)將得自步驟b)和得自步驟g)的粗製的甲醇送入甲醇純化區，得到甲醇流。本發明進一步涉及根據所述的方法聯產甲醇和脲的集成方法，進一步包括隨後在脲合成區由方法中形成的CO2和NH3製備脲的步驟。作為脲合成區，可以使用本領域已知的任何脲生產技術、設備和工藝條件。在根據本發明的這些方法中，優選的步驟和選擇是在上面已經描述的那些。本發明的方法將使用由

圖1中所示的簡化方框圖表示的實施方案更詳細地論述。在該圖中並且在附圖中，方框內的符號具有以下含義ASU空氣分離單元SG合成氣產生區Ml甲醇一次通過反應器區CS 二氧化碳分離單元DR乾燥機單元HS氫氣分離單元ME甲烷轉化器單元AL氨合成區ML甲醇環流式反應器區DS甲醇蒸餾單元UR脲合成區C1-C5壓縮機單元1-5用於各個方法流的數字進一步描述於下文中。對於該實施方案，所述的壓力和溫度是估計值；並且不限制也可以使用的替代性方案和條件。在該方案中，環境空氣進料流3在ASU中分離成基本純的氧氣流4 (至少99. 8%純度；通常壓縮至例如3-5MPa)、基本純的氮氣流5 (少於5ppm的雜質例如仏和Ar ；常壓)， 和包含其它(a. ο.)氮氣和氬氣的馳放流6。氮氣流5在C2中壓縮成用於氨區的流27 (約 4-6MPa ； 140-170°C )。烴進料1在組合重整區SG中用氧氣流4和蒸汽(未示出)重整成合成氣混合物，使其冷卻並且除去冷凝水。所得的流2(約3-4MPa;35-45°C)在Cl中壓縮成流7(約 7-9MPa ；90-120°C )。然後將全部量的合成氣流7送入在7_8MPa和在約220-250°C溫度下工作的Ml。在通過反應器後，粗製的甲醇被除去並且用作流9(約3-4MPa;40-50°C)用於在單元DS中純化。使用該布置，在區Ml中製得約3000-5000mtpd甲醇。剩餘未反應的氣流8 (相對於7體積減少約40-45% )然後以約70/30的比例，但取決於希望的氨/甲醇產品分布，分離成流10和流11 (均在約6-8MPa ；45_55°C )用於進一步甲醇和氨製備。流11與來自低溫氫氣分離單元HS的富CO流30 (約6_7MPa ；20-30°C )混合製得組合流21 (約6-7MPa ；40-45°C )，並且在C4中進一步壓縮成流22 (約9-1 IMPa ；80-100°C )， 其送入在約8-lOMI^a和在220-250°C工作的常規尺寸甲醇環流式反應器ML。然後將來自ML
9的冷凝的粗製的甲醇流24 (約3-4MPa ；40-45 °C )與流9 一起送入用於在甲醇蒸餾單元DS 中純化。在方案中未示出來源於高壓粗製的甲醇流9和M閃蒸的來自單元DS的小的馳放氣流。使未反應的氣體再壓縮並且再循環到環流式反應器ML(未示出)；在該方法中使用馳放流23 (約0. 3-0. 5MPa ；40-50°C )作為燃料。甲醇產品作為流沈獲得；流25代表廢水。為了簡化方案，未示出用於從甲醇中除去未反應氣體的洗滌水流與單元Ml和ML 中的水。進一步加工其它分配的流10用於氨合成。首先在常規(X)2分離區CS，其可以是例如MDEA、MEA、Benfield, Catacarb或Rectisol單元中減小二氧化碳含量；得到基本無CO2 的流12 (約7-8MPa ；40-45 °C )和(X)2流13 (常壓)。隨後在其進入通過膨脹至約4_5MPa 的壓力在約-205至-210°C低溫工作的氫氣分離區HS前，在約6. 5-7. 5MPa下使流12通過分子篩乾燥單元DR，得到基本無(X)2和H2O的流14 (約6. 5-7. 5MPa ；40-50°C )。所得的氫氣流15 (約4-5MPa ；20-30°C )仍然包含約Ivol % CO,並且然後通過在約2. 5-5. OMPa和在 275-375°C工作的甲烷轉化器單元ME，得到包含少於IOppm碳氧化物的流16 (約4_4. 5MPa ； 90-100°C )。優選使用作為流30分離的CO以通過與流11混合增加甲醇的量。使流16與流27的所需量的氮氣混合得到包含3/1比例的氫氣和氮氣的混合流 17(約 4-5MPa ； 105_115°C )；其在 C3 中壓縮得到流 18 (約 15_16MPa ； 110_130°C )。流 18 然後作為補充氣體送入氨合成區AL的迴路，該反應器在約15-20MI^和350-450°C工作。在方法中使用小的馳放流19 (約0. 3-0. 5MPa ；20-30°C )作為燃料。通常在2_3MPa和40-50°C 下，氨產品作為流20獲得。在另一個優選實施方案中，在單元C5中壓縮至約16-20ΜΙ^和100-150°C後，0)2流 13與通過流20的希望的量的氨一起送入脲合成區UR，得到脲產品29 (粒狀或顆粒形狀)。本發明因此還涉及適合於用本發明的方法由合成氣製備甲醇和氨的集成的生產設備，包括甲醇一次通過反應器、甲醇環流式反應器、甲醇純化區、合成氣純化區，和氨合成區。本發明進一步涉及適合於用根據本發明的方法由富甲烷原料和空氣製備甲醇和氨的集成的生產設備，包括組合重整區、空氣分離區、甲醇一次通過反應器、甲醇環流式反應器、甲醇純化區、合成氣純化區，和氨合成區。本發明進一步涉及適合於採用本發明的方法由合成氣製備甲醇和脲的集成的生產設備，包括甲醇一次通過反應器、甲醇環流式反應器、甲醇純化區、合成氣純化區、氨合成區和脲合成區；以及涉及採用本發明的方法由富甲烷原料和空氣製備甲醇和脲的集成的生產設備，包括組合重整區、空氣分離區、甲醇一次通過反應器、甲醇環流式反應器、甲醇純化區、合成氣純化區、氨合成區和脲合成區。
實施例包括在圖1的流程圖中並且在上面描述的用根據本發明的方法由合成氣混合物製備甲醇、氨和脲現在進一步使用標準模擬包Pro-II，採用如WO 2008/122399A1中所述的從ASU到組合重整方法的5208kmol/h氧氣的最大輸入量作為邊界條件來描述。在表1中，給出了用於按照圖1編號的每一方法步驟或流的條件(溫度和壓力) 以及以kgmol/h (或mtpd)表示的計算的質量平衡。
可由該模擬得出結論用根據本發明的方法聯產例如約SOOOmtpd甲醇和約 2000mtpd氨是可行的。使用可在方法內獲得的二氧化碳，可以使氨轉化成約3500mtpd脲。表 權利要求
1.聯產甲醇和氨的方法，其中首先使基本由一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和氫氣(H2) 組成的合成氣混合物在甲醇一次通過反應器中部分反應，將未反應的合成氣分成第一和第二流，純化第一流並且送入氨合成區，並且將第二流送入甲醇合成和純化區。
2.根據權利要求1的聯產甲醇和氨的方法，包括以下步驟a)將基本由CO、CO2和吐組成的合成氣混合物送入甲醇一次通過反應器以製備甲醇/ 合成氣混合物；b)將步驟a)的混合物分離成粗製的甲醇和未反應的合成氣；c)將步驟b)的未反應的合成氣分成第一和第二流；d)將步驟c)的第一流送入合成氣純化區以製備CO、CO2和吐流；e)將步驟d)的吐流與隊流一起送入氨合成區以製備氨流；f)將步驟c)的第二流和步驟d)的CO流送入甲醇環流式反應器以製備含甲醇的混合物；g)從含甲醇的混合物中分離粗製的甲醇並且使剩餘氣體再循環到步驟f)；h)將得自步驟b)和得自步驟g)的粗製的甲醇送入甲醇純化區，得到甲醇流。
3.根據權利要求1或2的聯產甲醇和氨的方法，包括以下步驟 a」)將空氣送入空氣分離區以製備A和N2流；a』)在組合的重整區中用得自步驟a」)的O2和蒸汽重整脫硫的烴原料，以製備基本由 CO、CO2和吐組成的合成氣混合物；a)將步驟a』)的合成氣混合物送入甲醇一次通過反應器以製備甲醇/合成氣混合物；b)將步驟a)的混合物分離成粗製的甲醇和未反應的合成氣；c)將步驟b)的未反應的合成氣分成第一和第二流；d)將步驟c)的第一流送入合成氣純化區以製備CO、CO2和吐流；e)將步驟d)的H2流與步驟a」)的隊流一起送入氨合成區以製備氨流；f)將步驟c)的第二流和步驟d)的CO流送入甲醇環流式反應器以製備含甲醇的混合物；g)從含甲醇的混合物中分離粗製的甲醇並且使剩餘氣體再循環到步驟f)；h)將得自步驟b)和得自步驟g)的粗製的甲醇送入甲醇純化區，得到甲醇流。
4.根據權利要求1-3任一項的方法，其中合成氣混合物具有1.9-2. 3的化學計量值SN0
5.根據權利要求3的方法，其中使富甲烷原料與蒸汽混合併且通過絕熱預重整器 (APR)，並且其中將得自AI5R的預重整氣分成三個流，所述流送入蒸汽甲烷重整器(SMR)、氣體加熱的重整器(GHR)，並且與氧氣一起送入自熱重整器(ATR)，該3個重整反應器並行工作。
6.根據權利要求1-5任一項的方法，其中烴原料是包含至少75mol%甲烷的富甲烷原料。
7.根據權利要求1-6任一項的方法，其中未反應的合成氣的第一和第二流以 50/50-80/20的比例分配。
8.根據權利要求7的方法，其中第一與第二流的比例為70/30。
9.聯產甲醇和脲的方法，其包括根據權利要求1-8任一項的方法，和隨後在脲合成區由所述方法中形成的CO2和NH3製備脲的步驟。
10.用於根據權利要求1-9任一項的方法由合成氣製備甲醇和氨的生產設備，包括甲醇一次通過反應器、甲醇環流式反應器、甲醇純化區、合成氣純化區，和氨合成區。
全文摘要
本發明涉及一種聯產甲醇和氨的方法，其中首先使基本由一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和氫氣(H2)組成的合成氣混合物在甲醇一次通過反應器中部分反應，將未反應的合成氣分成第一和第二流，純化第一流並且送入氨合成區，並且將第二流送入甲醇合成和純化區。採用該方法，可以在集成的單個過程中採用不超過現有的實際容量限制的單元操作，在非常高的容量下製備甲醇和氨。例如，由天然氣和空氣起始，所述方法允許製備8000mtpd甲醇和2000mtpd氨。所述方法進一步表現出氨和二氧化碳的平衡製備，由此允許脲的聯產也被集成。
文檔編號C01C1/04GK102482183SQ201080036700
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月17日 優先權日2009年8月20日
發明者I·阿邁德, M·巴希爾 申請人:沙特基礎工業公司