[RU]

Установка производства аммиака или водорода, содержащая секцию десульфуризации, секцию риформинга и секцию сдвига, где указанная секция сдвига содержит низкотемпературный конвертер сдвига и среднетемпературный конвертер сдвига, по ходу процесса ниже низкотемпературного конвертера сдвига и среднетемпературного конвертера сдвига расположена линия продувки для обеспечения повторного нагревания конвертеров сдвига с помощью технологического газа при низком давлении (как правило, 3-7 бар). Таким образом удается избежать конденсации водяных паров в технологическом газе. С применением линии продувки возможно добиться значительной экономии времени, в частности, 8-24 часа, для повторного запуска производства после его временной остановки, так как исключается этап нагревания конвертера НТС/СТС при циркуляции азота.

(57) Реферат / Формула:

Установка производства аммиака или водорода, содержащая секцию десульфуризации, секцию риформинга и секцию сдвига, где указанная секция сдвига содержит низкотемпературный конвертер сдвига и среднетемпературный конвертер сдвига, по ходу процесса ниже низкотемпературного конвертера сдвига и среднетемпературного конвертера сдвига расположена линия продувки для обеспечения повторного нагревания конвертеров сдвига с помощью технологического газа при низком давлении (как правило, 3-7 бар). Таким образом удается избежать конденсации водяных паров в технологическом газе. С применением линии продувки возможно добиться значительной экономии времени, в частности, 8-24 часа, для повторного запуска производства после его временной остановки, так как исключается этап нагревания конвертера НТС/СТС при циркуляции азота.

---

Линия продувки для применения в установках производства аммиака и
водорода
Настоящее изобретение относится к линии продувки для применения в установках производства аммиака и водорода, при этом указанная линия продувки расположена по ходу процесса ниже секции сдвига установки. Более конкретно, настоящее изобретение относится к части установки производства аммиака и водорода, где происходит производство синтез-газа, которая включает секцию риформинга, секцию сдвига, блок удаления диоксида углерода и метанатор, при этом указанная секция сдвига содержит низкотемпературный конвертер сдвига (НТС) и/или среднетемпературный конвертер сдвига (СТС). Указанная установка отличается тем, что по ходу процесса ниже низкотемпературного конвертера сдвига и/или среднетемпературного конвертера сдвига расположена линия продувки, при этом указанная линия продувки обеспечивает повторное нагревание конвертера (конвертеров) сдвига с помощью технологического газа при низком давлении (как правило, 3-7 бар), а также наличием клапана снижения входного давления и клапана продувки, причем указанные клапаны обеспечивают контроль давления, в результате чего также обеспечивается контроль температуры конденсации в катализаторе СТС и НТС. Также, настоящее изобретение относится к применению линии продувки в установке производства аммиака или водорода для обеспечения простого и быстрого повторного запуска производства после его временной остановки.
Часть установки производства аммиака, где происходит производство синтез-газа, а также установки производства водорода состоит, в общих чертах, из секции десульфуризации, например, секции гидродесульфуризации (ГДС) (необходимой для того, чтобы избежать отравления катализатора в расположенном ниже по ходу процесса паровом риформере), секции риформинга, секции сдвига, блока удаления диоксида углерода, метанатора и блока синтеза аммиака. В основе конструкции секции риформинга может, например, лежать трубчатый риформер, перед которым расположен предварительный риформер. Предварительный риформер используют для низкотемпературного парового риформинга углеводородного сырья, такого как природный газ. Это обеспечивает
полную конверсию высших углеводородов и удаление серы, и это также обеспечивает защиту катализатора, расположенного ниже по ходу процесса.
Предварительный риформер расположен по ходу процесса выше трубчатого риформинга. Для того чтобы получить необходимое соотношение пар/водород, перед подачей в предварительный риформер сырье смешивают с технологическим газом. В предварительном риформере происходит конверсия всех высших углеводородов в смесь оксидов углерода, водорода и метана.
В установке производства аммиака блок конверсии монооксида углерода расположен ниже по ходу процесса от вторичного риформера.
Назначением секции сдвига является максимальное увеличение выхода водорода и снижение уровня содержания монооксида углерода в синтез-газе.
В установке производства аммиака секция сдвига обычно состоит из высокотемпературного реактора сдвига (реактор ВТС), после которого расположен низкотемпературный реактор сдвига (реактор НТС). Секция сдвига, в некоторых случаях, может состоять из среднетемпературного реактора сдвига (реактор СТС), после которого расположен низкотемпературный реактор сдвига (реактор НТС). Для того чтобы синтез-газ в установке производства аммиака при подаче в петлю синтеза аммиака не содержал оксидов углерода, его пропускают через метанатор, в котором происходит конверсия остаточных количеств диоксида углерода и непрореагировавшего монооксида углерода из секции сдвига в метан.
Эффективность функционирования блока сдвига сильно влияет на общую энергоэффективность установки производства аммиака, так как непрореагировавший монооксид углерода вступает в реакцию с водородом с образованием метана (СН4) в метанаторе, таким образом, поток сырья уменьшается, и повышается уровень содержания инертного газа в петле синтеза.
В установке производства водорода секция сдвига обычно состоит из среднетемпературного реактора сдвига (реактор СТС), и, в некоторых случаях, низкотемпературного реактора сдвига (реактор НТС). Синтез-газ обычно очищают в блоке адсорбции при переменном давлении (АПД), и какие-либо количества непрореагировавшего монооксида углерода (СО) будут содержаться в
газе, выходящем из блока АПД. Обычно его отделяют и используют в качестве топлива, а не используют непосредственно для производства водорода.
Установки для производства водорода описаны в нескольких патентных документах. Например, документ US 2003/0087138 А1 относится к системе топливного элемента, которая включает компоненты для обработки топлива, такие как секция десульфуризации, секция риформинга и секция сдвига, при этом ниже секции сдвига по ходу процесса расположена линия продувки. Однако такую линию продувки используют только при остановке функционирования системы, когда в топливный элемент прекращается подача сырья, и компоненты для обработки топлива прочищают от остаточных количеств водорода с использованием потока воздуха. Подобным образом, в документе US 2003/0072978 А1 описан процесс прочистки системы топливного элемента при запуске или остановке функционирования. Продувочные газы из системы обработки топлива в конце процесса выбрасываются в атмосферу с помощью линии продувки, однако, процесс повторного нагревания при низком давлении в технологическом газе в этом документе не описан. Наконец, в документе US 2006/0063047 А1 описана энергоустановка на топливных элементах, которую используют для получения продукта риформинга в дополнение к генерированию электричества и тепла. Такая установка, однако, не включает линию продувки.
Основной идеей, лежащей в основе настоящего изобретения, является то, что по ходу процесса ниже низкотемпературного конвертера сдвига и/или среднетемпературного конвертера сдвига в установке производства аммиака или водорода расположена линия продувки, как показано на Фигуре. Причиной использования указанной конфигурации является следующее:
После краткой (возможно, незапланированной) остановки функционирования установки катализатор среднетемпературного сдвига (СТС) и/или катализатор низкотемпературного сдвига (НТС) только слегка охлаждается, т.е. до 140 - 250°С. Конденсация пара наносит вред катализаторам СТС и НТС, таким образом, необходимо, чтобы их температура значительно превышала температуру конденсации синтез-газа перед подачей синтез-газа в секцию с катализатором.
Пример синтез-газа из трубчатого риформера в установке производства водорода приведен в Таблице 1 ниже.
Настоящим изобретением предусматривается то, что часть потока синтез-газа поступает в отдел с катализатором СТС и/или НТС, в частности, при пониженном давлении. Это обеспечивается использованием клапана снижения входного давления и клапана продувки, которые обеспечивают контроль давления, в результате чего также обеспечивается контроль температуры конденсации в катализаторе СТС и/или НТС.
Примеры температур конденсации синтез-газа при пониженном давлении приведены в Таблице 2 ниже:
На Фигуре показана конструкция установок в соответствии с известным уровнем техники, а также линия продувки в соответствии с настоящим изобретением. Десульфуризированное углеводородное сырье (УС) подают в секцию риформинга (Р) вместе с технологическим паром (П). При необходимости, в секцию риформинга также подают окисляющее вещество (ОК), которым может являться воздух, обогащенный воздух или чистый кислород. Из секции риформинга полученный синтез-газ подают в секцию СТС и/или НТС, при необходимости, после пропускания через высокотемпературный реактор сдвига (реактор ВТС).
В соответствии с известным уровнем техники при запуске обеспечивается циркуляция азота в секции СТС и/или НТС, которая используется после остановки функционирования установки. Такая циркуляция N2 (обозначена пунктирными стрелками) для нагревания катализатора СТС и/или НТС может быть исключена путем применения линии продувки в соответствии с настоящим изобретением. Таким образом, обеспечивается повторное нагревание конвертера (конвертеров) СТС и/или НТС с использованием синтез-газа при пониженном давлении (как правило, 3-7 бар), в результате чего удается избежать конденсации водяных паров в технологическом газе. Как уже упоминалось, использование линии продувки осуществляют после экстренной остановки (возможно, незапланированной) установки или конвертера, с относительно небольшой продолжительностью, когда происходит лишь небольшое охлаждение катализатора, т.е. до 140 - 250°С. Если подача углеводородного сырья будет осуществляться при нормальном рабочем давлении, то будет происходить конденсация воды, что приведет к повреждению катализатора НТС и/или СТС.
Сниженное давление, которое необходимо при подаче потока синтез-газа в секцию с катализатором СТС или НТС, обеспечивается с использованием клапана снижения входного давления (КСВД) и клапана продувки (КП). Указанные клапаны обычно закрыты, и синтез-газ подают в секцию СТС и/или НТС через обычно открытый клапан (ООК). При использовании линии продувки обычно открытый клапан (ООК) закрыт, а клапан снижения входного давления (КСВД) и клапан продувки (КП) - открыты. Таким образом, обеспечивается контроль давления, в результате чего также обеспечивается контроль температуры конденсации в катализаторе СТС и/или НТС.
С применением линии продувки согласно изобретению возможно добиться значительной экономии времени, в частности, 8-24 часа, для повторного запуска производства после его временной остановки. Такая экономия времени возможна, так как исключается этап нагревания конвертера НТС/СТС при циркуляции азота.
Формула изобретения
1. Установка производства аммиака или водорода, отличающаяся тем, что участок образования синтез-газа содержит секцию риформинга, секцию сдвига, блок удаления диоксида углерода и метанатор, при этом указанная секция сдвига содержит низкотемпературный конвертер сдвига (НТС) и/или среднетемпературный конвертер сдвига (СТС), отличающаяся тем, что по ходу процесса ниже конвертера НТС и/или конвертера СТС расположена линия продувки, причем указанная линия продувки обеспечивает повторное нагревание конвертера (конвертеров) сдвига с помощью технологического газа при низком давлении, а также отличающаяся наличием клапана снижения входного давления и клапана продувки, причем указанные клапаны обеспечивают контроль давления, в результате чего также обеспечивается контроль температуры конденсации в катализаторе СТС и/или НТС.
2. Установка производства аммиака или водорода по п. 1, отличающаяся тем, что пониженное давление обеспечивается с помощью клапана снижения входного давления и клапана продувки, причем указанные клапаны обычно закрыты, и синтез-газ подают в секцию СТС и/или НТС через обычно открытый клапан.
3. Установка производства аммиака или водорода по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что пониженным давлением является давление 3-7 бар.
4. Применение линии продувки в установке по любому из пп. 1-3 для простого и быстрого повторного запуска производства после его временной остановки.
1.
продукт
--->
кед