DE102014209635A1 - Synthesis of synthesis gas with two autothermal reformers - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas mit Hilfe von zwei autothermen Reformern und die anschließende Synthese von Ammoniak aus dem Synthesegas.The invention relates to an apparatus and a process for the production of synthesis gas with the aid of two autothermal reformers and the subsequent synthesis of ammonia from the synthesis gas.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas mit Hilfe von zwei autothermen Reformern und die anschließende Synthese von Ammoniak aus dem so hergestellten Synthesegas.The invention relates to an apparatus and a process for the production of synthesis gas with the aid of two autothermal reformers and the subsequent synthesis of ammonia from the synthesis gas thus produced.
Die großtechnische Herstellung von Synthesegas aus Erdgas für die Ammoniaksynthese basiert heute weitgehend auf einer zweistufigen Reformierung mit einem extern beheizten Dampfreformer als primärem Reformer und einem mit komprimierter Luft als Oxidationsmittel betriebenen Sekundärreformer. Diese zweistufige Reformierung ist bei Kapazitäten von bis zu 3.300 tato Ammoniak technisch mit großer Zuverlässigkeit realisierbar und wirtschaftlich im Vergleich zu Alternativen für die Herstellung von Synthesegas unübertroffen.The large-scale production of synthesis gas from natural gas for ammonia synthesis is based today largely on a two-stage reforming with an externally heated steam reformer as a primary reformer and operated with compressed air as the oxidant secondary reformer. With capacities of up to 3,300 tpd of ammonia, this two-stage reforming is technically feasible with great reliability and economically unsurpassed compared to alternatives for the production of syngas.
Um die Kapazität einer Ammoniakanlage auf mehr als 3.300 tato Ammoniak zu steigern, können grundsätzlich die Abmessungen der Apparate und Rohrleitungen entsprechend vergrößert werden. Alternativ oder zusätzlich kann zur Kapazitätssteigerung auch der Betriebsdrucks bei der Herstellung von Synthesegas erhöht werden. Die Druckerhöhung im Reformer reduziert die Volumenströme im gesamten Prozessweg und ermöglicht damit größere Kapazitäten auch ohne Vergrößerung der Komponenten der Anlage. Außerdem sorgt ein höherer Betriebsdruck für eine Entlastung des Synthesegasverdichters, der für die anschließende Ammoniaksynthese bei deutlich höherem Druck benötigt wird. Dies hat besondere Bedeutung, weil die verfügbaren Synthesegasverdichter bei Anlagenkapazitäten von 3300 tato Ammoniak bereits begrenzende Komponenten darstellen. Die Gründe hierfür sind u.a. technisch bedingt und betreffen insbesondere die Antriebsturbine.In order to increase the capacity of an ammonia plant to more than 3,300 tpd ammonia, the dimensions of the apparatuses and pipelines can generally be increased accordingly. Alternatively or additionally, to increase the capacity and the operating pressure in the production of synthesis gas can be increased. The increase in pressure in the reformer reduces the volume flow in the entire process path and thus allows larger capacities even without increasing the components of the system. In addition, a higher operating pressure for a discharge of the syngas compressor, which is required for the subsequent ammonia synthesis at significantly higher pressure. This is of particular importance because the available syngas compressors are already limiting components for plant capacities of 3300 tpd of ammonia. The reasons are u.a. For technical reasons and in particular concern the drive turbine.
Vergrößerung der Komponenten der Anlage und Druckerhöhung sind jedoch zur Kapazitätssteigerung nicht immer wirtschaftlich sinnvoll. However, increasing the components of the system and increasing the pressure are not always economically viable to increase capacity.
Was die zweistufige Reformierung betrifft, so hat der Dampfreformer wegen seiner Komplexität und der großen Beanspruchung einen vergleichsweise großen Anteil an den Gesamterrichtungskosten. Im Prinzip kann ein Dampfreformer als eine Parallelschaltung einer großen Zahl einzelner Rohrreaktoren aufgefasst werden, deren individuelle Kapazität sich nicht mehr wesentlich steigern lässt. Die Kapazität eines Dampfreformers ist daher eng mit der Anzahl an Rohrreaktoren verbunden und eine Steigerung ist im Wesentlichen nur durch Vergrößerung der Anzahl an Rohrreaktoren möglich. Nahezu sämtliche, für die Realisierung eines Dampfreformers erforderliche Komponenten sind an die Anzahl der Rohrreaktoren gekoppelt. Die Errichtungskosten eines Dampfreformers sind deshalb weitgehend proportional zur Kapazität der Gesamtanlage. Eine Vergrößerung des Dampfreformers zur Steigerung der Kapazität ist wirtschaftlich nicht sinnvoll. Auch einer Anhebung des Betriebsdrucks sind bei der zweistufigen Reformierung relativ enge Grenzen gesetzt, weil die Rohre im Dampfreformer bereits ohnehin an der durch Druck und Temperatur definierten Belastungsgrenze arbeiten.As far as the two-stage reforming process is concerned, the steam reformer has a comparatively large share of the total construction costs due to its complexity and the great demands placed on it. In principle, a steam reformer can be considered as a parallel connection of a large number of individual tubular reactors whose individual capacity can not be significantly increased. The capacity of a steam reformer is therefore closely related to the number of tubular reactors and an increase is essentially only possible by increasing the number of tubular reactors. Almost all components required for the realization of a steam reformer are coupled to the number of tube reactors. The construction costs of a steam reformer are therefore largely proportional to the capacity of the entire system. Increasing the steam reformer to increase capacity is not economically viable. Also, an increase in the operating pressure are set relatively narrow limits in the two-stage reforming, because the pipes already work in the steam reformer anyway at the load limit defined by pressure and temperature.
Eine Alternative zur zweistufigen Reformierung ist die rein autotherme Reformierung von Erdgas mit Hilfe kostengünstigerer autothermer Reformer (ATR). Um die hierfür erforderliche zusätzliche Sauerstoffmenge bereit zu stellen, ist dafür entweder Sauerstoff aus einer Luftzerlegungsanlage oder eine entsprechend größere Luftmenge erforderlich. Die Kosten für die Luftzerlegung oder die Bereitstellung der zusätzlichen Luftmenge sowie die Abtrennung des überschüssigen Stickstoffs sind allerdings erheblich und kompensieren bei Anlagenkapazitäten von bis zu 3.300 tato Ammoniak die Einsparungen, welche durch den Entfall des Dampfreformers erreicht werden. Vorrichtungen für die Luftzerlegung bzw. die Abtrennung des überschüssigen Stickstoffs zeigen jedoch bei Erhöhung ihrer Kapazität durch Vergrößerung der Komponenten eine ausgeprägte Degression der zusätzlichen Kosten. Bei wachsender Kapazität oberhalb von 3300 tato Ammoniak bringt damit die Vergrößerung der Komponenten von Anlagen auf Basis von rein autothermen Reformern im Vergleich zur zweistufigen Reformierung Kostenvorteile mit sich.An alternative to two-stage reforming is the purely autothermal reforming of natural gas with the help of cheaper autothermal reformers (ATR). In order to provide the additional amount of oxygen required for this purpose, either oxygen from an air separation plant or a correspondingly larger amount of air is required. However, the cost of air separation or the provision of additional air and the removal of excess nitrogen are significant and, with plant capacities of up to 3,300 tpd of ammonia, compensate for the savings achieved by eliminating the steam reformer. However, devices for the separation of air and the separation of the excess nitrogen show a significant degression of the additional costs when increasing their capacity by increasing the components. With increasing capacity above 3300 tpd of ammonia, the increase in the components of plants based on purely autothermal reformers brings cost advantages compared to the two-stage reforming.
Weiterhin haben Anlagen auf Basis rein autothermer Reformierung prinzipiell ein erheblich größeres Potenzial zur Steigerung des Betriebsdrucks bei der Herstellung von Synthesegas. Eine Anhebung des Betriebsdrucks bei der Herstellung von Synthesegas ist aber auch bei rein autothermer Reformierung nicht beliebig möglich bzw. sinnvoll. Die Druckabhängigkeit der Gleichgewichtslage der Reformierungsreaktion führt dazu, dass der Methanumsatz mit wachsendem Druck zurückgeht und der Restgehalt an Methan im erzeugten Synthesegas steigt. In der Synthesegasaufbereitung muss dann ein zunehmender Anteil des Kreislaufstroms aus der Synthese abgezogen werden (Purge), wodurch die Anlagenwirtschaftlichkeit negativ beeinflusst wird. Weiterhin führt der durch die Druckanhebung zunehmende Partialdruck des in der Reformierung gebildeten Kohlenstoffmonoxids zu zusätzlicher Beanspruchung in den nachfolgenden Aufbereitungsschritten, insbesondere bei der Konvertierung von Kohlenstoffmonoxid. Dieser Partialdruck von Kohlenstoffmonoxid liegt bereits bei herkömmlichen Anlagen an der Grenze der technischen Realisierbarkeit. Die Verhältnisse werden noch dadurch verschärft, dass für die Reformierung eine möglichst geringe Wasserdampfzugabe, d.h. ein möglichst niedriges Wasserdampf-/Kohlenstoff-Verhältnis angestrebt wird, da hierdurch der Sauerstoffbedarf minimiert werden kann. Eine geringere Wasserdampfmenge bedingt größere Partialdrücke der übrigen Gase im Gemisch und hat damit im Prinzip die gleichen Auswirkungen wie eine Anhebung des Gesamtdrucks, d.h. höherer Restgehalt an Methan und größerer Partialdruck von Kohlenstoffmonoxid im Produktgas.Furthermore, systems based on purely autothermal reforming have, in principle, a considerably greater potential for increasing the operating pressure in the production of synthesis gas. An increase in the operating pressure in the production of synthesis gas is not arbitrarily possible or useful even with purely autothermal reforming. The pressure dependence of the equilibrium position of the reforming reaction means that the methane conversion decreases with increasing pressure and the residual content of methane in the synthesis gas produced increases. In the synthesis gas treatment then an increasing proportion of the cycle stream must be removed from the synthesis (purge), whereby the plant economy is adversely affected. Furthermore, increasing the partial pressure of the carbon monoxide formed in the reforming by the pressure increase leads to additional stress in the subsequent treatment steps, in particular in the conversion of carbon monoxide. This partial pressure of carbon monoxide is already in conventional systems at the limit of technical feasibility. The conditions are exacerbated by the fact that the lowest possible addition of water vapor, ie the lowest possible water vapor / carbon ratio is sought for the reforming, as this allows the oxygen demand can be minimized. A smaller one Water vapor quantity causes larger partial pressures of the other gases in the mixture and thus has in principle the same effects as an increase in the total pressure, ie higher residual content of methane and greater partial pressure of carbon monoxide in the product gas.
Diese herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Synthesegas sind nicht in jeder Hinsicht zufriedenstellend, insbesondere im Hinblick auf eine Kapazitätssteigerung.These conventional processes for the production of synthesis gas are not satisfactory in every respect, especially with regard to an increase in capacity.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas für die anschließende Ammoniaksynthese bereitzustellen. Mit dem Verfahren und der Vorrichtung sollen signifikante Steigerungen der Kapazität über das Niveau von 3300 tato Ammoniak hinaus realisiert werden können, ohne die technischen und wirtschaftlichen Grenzen zu überschreiten.The invention has for its object to provide an advantageous method and apparatus for the production of synthesis gas for the subsequent ammonia synthesis. The process and apparatus should enable significant increases in capacity above the level of 3300 tpd of ammonia to be achieved without exceeding the technical and economical limits.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Patentansprüche gelöst.This object is solved by the subject matter of the claims.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas umfassend die Schritte
- (a) Bereitstellen eines Gasgemischs umfassend Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise Methan oder Erdgas; Wasserdampf; und ein Oxidationsmittel, vorzugsweise Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft;
- (b) Reformieren des in Schritt (a) bereitgestellten Gasgemischs in einem ersten autothermen Reformer, wodurch ein erstes Synthesegas umfassend Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan erhalten wird;
- (c) Erhöhen des Gehalts an Wasserstoff des in Schritt (b) erhaltenen ersten Synthesegases durch Abtrennen eines Gasgemischs umfassend Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan;
- (d) Bereitstellen eines Gasgemischs umfassend das in Schritt (c) abgetrennte Gasgemisch;
- (e) Reformieren des in Schritt (d) bereitgestellten Gasgemischs in einem zweiten autothermen Reformer, wodurch ein zweites Synthesegas umfassend Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid erhalten wird;
- (A) providing a gas mixture comprising hydrocarbons, preferably methane or natural gas; Steam; and an oxidizing agent, preferably oxygen or oxygen-enriched air;
- (b) reforming the gas mixture provided in step (a) in a first autothermal reformer, thereby obtaining a first synthesis gas comprising hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and methane;
- (c) increasing the content of hydrogen of the first synthesis gas obtained in step (b) by separating a mixed gas comprising carbon monoxide, carbon dioxide and methane;
- (d) providing a gas mixture comprising the gas mixture separated in step (c);
- (e) reforming the gas mixture provided in step (d) in a second autothermal reformer, thereby obtaining a second synthesis gas comprising hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide;
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Reformierung in zwei autothermen Reformern bei verschiedenem Druck. Die erste autotherme Reformierung wird bei einem so hohen Druck betrieben, dass das gebildete wasserstoffreiche erste Synthesegas nach Abtrennung von CO, CO2 sowie ggf. Resten an nicht umgesetztem CH4 direkt vor die zweite Stufe des Synthesegasverdichters geleitet werden kann, welcher dem Ammoniakreaktor vorgeschaltet ist. Dieser Synthesegasverdichter ist bevorzugt mehrstufig, wobei eine erste Verdichterstufe das Gasgemisch bevorzugt auf einen ersten Druck im Bereich von 50 bis 150 bar, bevorzugter 60 bis 140 bar verdichtet, und wobei eine nachgeschaltete zweite Verdichterstufe das (vorverdichtete) Gasgemisch auf einen zweiten Druck im Bereich von bevorzugt mindestens 150 bar, bevorzugter mindestens 170 bar verdichtet, wie er für die anschließende Ammoniaksynthese benötigt wird. Die Abtrennung von CO, CO2 und ggf. CH4 erfolgt dabei bevorzugt durch Druckwechsel-Adsorption (PSA, Pressure Swing Absorption) oder mit Hilfe von Membranen. Das abgetrennte Gasgemisch wird ggf. (bevorzugt) verdichtet und einer zweiten autothermen Reformierung zugeführt und hier mit Luft, ggf. mäßig mit Sauerstoff angereicherter Luft, zu einem zweiten Synthesegas reformiert. Die anschließende Reinigung dieses zweiten Synthesegases aus dem zweiten autothermen Reformer erfolgt dann bevorzugt durch (i) ein- oder zweistufige Konvertierung von CO, (ii) Abtrennung von CO2 und/oder (iii) abschließende Reinigung, beispielsweise durch Methanisierung, Druckwechsel-Adsorption oder Stickstoffwäsche. Das erste Synthesegas und das zweite Synthesegas werden anschließend ggf. nach getrennter (Vor-)Verdichtung vereint, ggf. mit der zur Erreichung der gewünschten Stöchiometrie noch erforderlichen Menge an Stickstoff angereichert und der Ammoniaksynthese in einem Ammoniakreaktor zugeführt. Dabei wird das erste Synthesegas bevorzugt lediglich in der zweiten Verdichterstufe des Synthesegasverdichters verdichtet, das zweite Synthesegas hingegen bevorzugt sowohl in der ersten Verdichterstufe, als auch – nach Vereinigung mit dem ersten Synthesegas – in der zweiten Verdichterstufe.The inventive method is based on the reforming in two autothermal reformers at different pressures. The first autothermal reforming is operated at such a high pressure that the hydrogen-rich first synthesis gas formed after separation of CO, CO 2 and possibly residues of unreacted CH 4 can be passed directly before the second stage of the synthesis gas compressor, which is upstream of the ammonia reactor , This synthesis gas compressor is preferably multi-stage, wherein a first compressor stage preferably compresses the gas mixture to a first pressure in the range of 50 to 150 bar, more preferably 60 to 140 bar, and wherein a downstream second compressor stage the (pre-compressed) gas mixture to a second pressure in the range of preferably at least 150 bar, more preferably compressed at least 170, as required for the subsequent ammonia synthesis. The separation of CO, CO 2 and optionally CH 4 is preferably carried out by pressure swing adsorption (PSA, Pressure Swing Absorption) or with the aid of membranes. The separated gas mixture is optionally (preferably) compressed and fed to a second autothermal reforming and reformed here with air, possibly moderately oxygen-enriched air to a second synthesis gas. The subsequent purification of this second synthesis gas from the second autothermal reformer is then preferably carried out by (i) one or two-stage conversion of CO, (ii) separation of CO 2 and / or (iii) final purification, for example by methanation, pressure swing adsorption or nitrogen wash. The first synthesis gas and the second synthesis gas are then optionally combined after separate (pre-) compression, if necessary with the amount still required to achieve the desired stoichiometry Nitrogen enriched and fed to the ammonia synthesis in an ammonia reactor. In this case, the first synthesis gas is preferably compressed only in the second compressor stage of the synthesis gas compressor, while the second synthesis gas is preferred both in the first compressor stage and - after being combined with the first synthesis gas - in the second compressor stage.
Das erfindungsgemäße Verfahren bedingt zusätzliche und/oder andere Apparate im Vergleich mit einer herkömmlichen einsträngigen Prozessführung mit nur einem einzelnen autothermen Reformer. So werden für das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere ein zweiter autothermer Reformer (bevorzugt mitsamt Abkühlstrecke) für das Synthesegas, eine Vorrichtung zur Abtrennung der übrigen Bestandteile des Synthesegases (bevorzugt durch Druckwechsel-Adsorption) sowie ein zusätzlicher Verdichter benötigt. Dafür ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren jedoch, den ersten autothermen Reformer mit einem sehr kleinen Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis zu betreiben und damit den Sauerstoffbedarf, also auch die Baugröße der kostenintensiven Luftzerlegung zu minimieren. Auch die Baugrößen der Vorrichtungen zur anschließenden Reinigung des Synthesegases aus dem zweiten autothermen Reformer werden durch die im Vergleich zu der herkömmlichen einsträngigen Prozessführung kleineren Volumenströme signifikant reduziert. Insgesamt ergeben sich deshalb für das erfindungsgemäße Verfahren Kostenvorteile gegenüber einer herkömmlichen einsträngigen Anlage gleicher Kapazität, welche nach dem derzeitigen Stand der Technik einsträngig nicht realisiert werden könnten.The inventive method requires additional and / or other apparatus in comparison with a conventional single-stranded process management with only a single autothermal reformer. For example, a second autothermal reformer (preferably together with cooling section) for the synthesis gas, a device for separating off the remaining constituents of the synthesis gas (preferably by pressure swing adsorption) and an additional compressor are required for the process according to the invention. However, the method according to the invention makes it possible to operate the first autothermal reformer with a very low steam / carbon ratio and thus to minimize the oxygen requirement, ie also the size of the expensive air separation. The sizes of the devices for the subsequent purification of the synthesis gas from the second autothermal reformer are significantly reduced by the compared to the conventional single-strand process control smaller volume flows. Overall, therefore, there are cost advantages for the inventive method over a conventional single-strand system of the same capacity, which could not be realized single-stranded according to the current state of the art.
Autotherme Reformer haben im Vergleich zu herkömmlichen Dampfreformern einen erhöhten Sauerstoffbedarf. Es wurde überraschend gefunden, dass der Sauerstoffbedarf zur Herstellung von Synthesegas umso kleiner wird, je weniger Wasserdampf zugegeben wird, d.h. je geringer das Wasserdampf/-Kohlenstoff-Verhältnis ist. Es wurde in diesem Zusammenhang allerdings auch überraschend gefunden, dass der Restgehalt an Methan im Synthesegas nach der Reformierung im autothermen Reformer bei geringerer Wasserdampfzugabe und bei erhöhtem Druck auf für den Gesamtprozess nicht mehr akzeptable Werte zunimmt.Autothermal reformers have an increased oxygen demand compared to conventional steam reformers. It has surprisingly been found that the less water vapor is added, the smaller the oxygen requirement for synthesis gas production becomes. the lower the water vapor / carbon ratio is. However, it was surprisingly found in this connection that the residual content of methane in the synthesis gas after reforming in the autothermal reformer increases with lower addition of steam and at elevated pressure to values that are no longer acceptable for the overall process.
Bei einer rein einsträngigen Herstellung von Synthesegas auf Basis eines einzelnen autothermen Reformers müsste daher zur Steigerung der Kapazität bei Erhöhung des Drucks die Wasserdampfzugabe ebenfalls entsprechend gesteigert werden, um den Restgehalt an Methan nach der Reformierung auf dem Niveau der konventionellen Anlage zu halten und den Synthesegasverdichter zu entlasten. Mit der Steigerung der Wasserdampfzugabe wächst aber auch wieder der Bedarf an teurem Sauerstoff, so dass eine Reduzierung des Sauerstoffbedarfs und entsprechend der Betriebs- und Investitionskosten bei rein einsträngiger Herstellung von Synthesegas auf Basis eines einzelnen autothermen Reformers nicht realisierbar wäre. Wegen des hohen Anteils der Luftzerlegung an den Gesamtkosten einer Ammoniakanlage auf Basis von autothermer Reformierung hat dies signifikante Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit, d.h. auf die Kostenrelationen im Vergleich zu konventionellen Anlagen. Letztlich ergibt sich damit eine größere Grenzkapazität, ab der eine Ammoniakanlage auf Basis von autothermer Reformierung Kostenvorteile gegenüber einer konventionellen Anlage aufweist.In a purely single-stranded production of synthesis gas based on a single autothermal reformer would therefore increase the capacity to increase the pressure, the steam addition can also be increased accordingly to keep the residual content of methane after reforming at the level of the conventional system and the synthesis gas compressor relieve. As the addition of water vapor increases, however, the need for expensive oxygen also increases, so that a reduction in the oxygen requirement and corresponding operating and investment costs in the case of a pure single-strand synthesis gas based on a single autothermal reformer would not be feasible. Because of the high proportion of air separation in the total cost of an ammonia plant based on autothermal reforming, this has a significant impact on economy, i. on the cost relations compared to conventional systems. Ultimately, this results in a larger limit capacity, from which an ammonia plant based on autothermal reforming has cost advantages over a conventional system.
Es wurde überraschend gefunden, dass alle Vorteile der autothermen Reformierung genutzt werden können, wenn die Reformierung in zwei Schritten auf unterschiedlichen Druckniveaus durchgeführt wird. Der erste Schritt nutzt dabei bevorzugt sowohl den Vorteil einer geringen Wasserdampfmenge im Prozessgas zur Minimierung der benötigten Sauerstoffmenge als auch den eines erhöhten Drucks zur Entlastung des Synthesegasverdichters.It has surprisingly been found that all the advantages of the autothermal reforming can be utilized if the reforming is carried out in two steps at different pressure levels. The first step preferably uses both the advantage of a small amount of steam in the process gas to minimize the required amount of oxygen as well as an increased pressure to relieve the synthesis gas compressor.
Ein autothermer Reformer im Sinne der Erfindung ist ein Reformer, bei dem die bei der Reformierung durch exotherme Reaktionen hergestellte Wärme für endotherme Reaktionen genutzt wird, so dass der Reformierprozess autotherm erfolgt. Dabei weist der autotherme Reformer vorzugsweise einen Katalysator und einen Brenner auf. Reaktoren zur autothermen partiellen katalytischen Oxidation an Edelmetallkatalysatoren, welche keinen Brenner aufweisen, sind bevorzugt keine autothermen Reformer im Sinne der Erfindung.An autothermal reformer in the context of the invention is a reformer in which the heat produced during the reforming by exothermic reactions is used for endothermic reactions, so that the reforming process takes place autothermally. In this case, the autothermal reformer preferably has a catalyst and a burner. Reactors for the autothermal partial catalytic oxidation of noble metal catalysts which have no burner are preferably not autothermal reformers in the sense of the invention.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt
- – der erste autotherme Reformer in Schritt (b) bei einem Druck betrieben, der mindestens um 5 bar, bevorzugter mindestens um 10 bar, noch bevorzugter mindestens um 15 bar, am bevorzugtesten mindestens um 20 bar und insbesondere mindestens um 25 bar höher ist als der Druck, bei dem der zweite autotherme Reformer in Schritt (e) betrieben wird; und/oder
- – der erste autotherme Reformer in Schritt (b) bei einem Druck von mindestens 30 bar betrieben, bevorzugt mindestens 35 bar oder mindestens 40 bar, bevorzugter mindestens 45 bar oder mindestens 50 bar, noch bevorzugter mindestens 55 bar oder mindestens 60 bar, am bevorzugtesten mindestens 65 bar oder mindestens 70 bar, und insbesondere mindestens 75 bar oder mindestens 80 bar; und/oder
- – der zweite autotherme Reformer in Schritt (e) bei einem Druck von höchstens 60 bar betrieben, bevorzugt höchstens 55 bar oder höchstens 50 bar, bevorzugter höchstens 45 bar oder höchstens 40 bar, noch bevorzugter höchstens 38 bar oder höchstens 36 bar, am bevorzugtesten höchstens 34 bar oder höchstens 32 bar, und insbesondere höchstens 30 bar, höchstens 28 bar, höchstens 26 bar, höchstens 24 bar, höchstens 22 bar oder höchstens 20 bar.
- - The first autothermal reformer in step (b) operated at a pressure which is at least 5 bar, more preferably at least 10 bar, more preferably at least 15 bar, most preferably at least 20 bar and in particular at least 25 bar higher than that Pressure at which the second autothermal reformer is operated in step (e); and or
- - The first autothermal reformer in step (b) operated at a pressure of at least 30 bar, preferably at least 35 bar or at least 40 bar, more preferably at least 45 bar or at least 50 bar, more preferably at least 55 bar or at least 60 bar, most preferably at least 65 bar or at least 70 bar, and in particular at least 75 bar or at least 80 bar; and or
- - The second autothermal reformer in step (e) operated at a pressure of at most 60 bar, preferably at most 55 bar or at most 50 bar, more preferably at most 45 bar or at most 40 bar, more preferably at most 38 bar or at most 36 bar, most preferably at most 34 bar or at most 32 bar, and in particular at most 30 bar, at most 28 bar, at most 26 bar, at most 24 bar, at most 22 bar or at most 20 bar.
Bevorzugt wird der erste autotherme Reformer in Schritt (b) bei einem Druck betrieben, der um 20 bis 45 bar höher ist als der Druck, bei dem der zweite autotherme Reformer in Schritt (e) betrieben wird. Dabei wird der erste autotherme Reformer in Schritt (b) vorzugsweise bei solch einem hohen Druck betrieben, dass nach Abzug aller weiteren Druckverluste stromabwärts des ersten autothermen Reformers das erhaltene Gasgemisch sicher nach der ersten Stufe eines mehrstufigen Synthesegasverdichters der anschließenden Ammoniaksynthese zugeführt werden kann, wobei das Verdichtungsverhältnis bevorzugt beispielsweise 2,5 beträgt.Preferably, the first autothermal reformer in step (b) is operated at a pressure which is 20 to 45 bar higher than the pressure at which the second autothermal reformer is operated in step (e). In this case, the first autothermal reformer in step (b) is preferably operated at such a high pressure that after deduction of all further pressure losses downstream of the first autothermal reformer, the resulting gas mixture can safely be fed to the subsequent stage of a multi-stage synthesis gas compressor subsequent ammonia synthesis, said Compression ratio, for example, preferably 2.5.
Der Druck, bei dem der erste autotherme Reformer betrieben wird, liegt bevorzugt im Bereich von 30 bis 80 bar. Ein Druck unterhalb von 30 bar ist nicht bevorzugt, da sich dies ungünstig auf die Dimensionierung des dem zweiten autothermen Reformer vorgeschalteten Verdichters auswirken würde. Ein Druck oberhalb von 80 bar ist nicht bevorzugt, da sich dies ungünstig auf die Gleichgewichtslage der im ersten autothermen Reformer stattfindenden Reaktion (Dampfreformierung) auswirken würde.The pressure at which the first autothermal reformer is operated is preferably in the range of 30 to 80 bar. A pressure below 30 bar is not preferred because this would adversely affect the dimensioning of the second autothermal reformer upstream compressor. A pressure above 80 bar is not preferred since this would adversely affect the equilibrium position of the reaction taking place in the first autothermal reformer (steam reforming).
Der Druck, bei dem der zweite autotherme Reformer betrieben wird, liegt bevorzugt im Bereich von 30 bis 60 bar. Ein Druck unterhalb von 30 bar ist grundsätzlich möglich, wirkt sich allerdings ungünstig auf die Dimensionierung des zweiten autothermen Reformers aus. Ein Druck oberhalb von 60 bar ist nicht bevorzugt, da dann bei gegebenem Verdichtungsverhältnis der erste autotherme Reformer bei so hohen Drücken betrieben werden müsste, bei denen die Gleichgewichtslage der im ersten autothermen Reformer stattfindenden Reaktion (Dampfreformierung) auf der Seite der Edukte läge.The pressure at which the second autothermal reformer is operated is preferably in the range of 30 to 60 bar. A pressure below 30 bar is basically possible, but has an unfavorable effect on the dimensioning of the second autothermal reformer. A pressure above 60 bar is not preferred because then for a given compression ratio of the first autothermal reformer would have to be operated at such high pressures at which the equilibrium position of taking place in the first autothermal reformer reaction (steam reforming) would be on the side of the reactants.
In Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens
- – wird bevorzugt das Oxidationsmittel in Form von reinem Sauerstoff oder in Form von mit Sauerstoff angereicherter Luft mit einem Gehalt an Sauerstoff von mindestens 90 Vol.-%, bevorzugter mindestens 92 Vol.-%, noch bevorzugter mindestens 94 Vol.-%, am bevorzugtesten mindestens 96 Vol.-% und insbesondere mindestens 98 Vol.-% bereitgestellt, wobei der benötigte Sauerstoff vorzugsweise aus einer Luftzerlegungsanlage stammt; und/oder
- – werden bevorzugt dem Gasgemisch die Kohlenwasserstoffe in Form von Methan oder Erdgas zugesetzt, wobei das Erdgas ggf. bevorzugt zuvor entschwefelt wurde; und/oder
- – weist bevorzugt das bereitgestellte Gasgemisch ein molares Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis von höchstens 3,6,
3,4höchstens 3,2 auf, bevorzugt höchstens 3,0,oder höchstens 2,8höchstens 2,6; bevorzugter höchstens 2,4,oder höchstens 2,2höchstens 2,0; noch bevorzugter höchstens 1,8, unter Umständen ggf.oder höchstens 1,6,auch höchstens 1,4,höchstens 1,2,höchstens 1,0,höchstens 0,8,höchstens 0,6,höchstens 0,4höchstens 0,2; und/oderoder höchstens - – weist bevorzugt das bereitgestellte Gasgemisch einen Gehalt an Stickstoff von höchstens 10 Vol.-% auf, bevorzugter höchstens 8 Vol.-%, noch bevorzugter höchstens 6 Vol.-%, am bevorzugtesten höchstens 4 Vol.-%, und insbesondere höchstens 2 Vol.-%.
- It is preferred that the oxidizing agent be in the form of pure oxygen or in the form of oxygen-enriched air containing at least 90% by volume of oxygen, more preferably at least 92% by volume, even more preferably at least 94% by volume, most preferably provided at least 96 vol .-% and in particular at least 98 vol .-%, wherein the required oxygen preferably originates from an air separation plant; and or
- - Are preferably added to the gas mixture, the hydrocarbons in the form of methane or natural gas, wherein the natural gas, if appropriate, preferably previously desulfurized; and or
- The gas mixture provided preferably has a molar steam / carbon ratio of not more than 3.6, not more than 3.4 or not more than 3.2, preferably not more than 3.0, not more than 2.8 or not more than 2.6; more preferably at most 2.4, at most 2.2 or at most 2.0; more preferably at most 1.8, possibly even at most 1.6, at most 1.4, at most 1.2, at most 1.0, at most 0.8, at most 0.6, at most 0.4 or at most 0, 2; and or
- The gas mixture provided preferably has a content of nitrogen of not more than 10% by volume, more preferably not more than 8% by volume, even more preferably not more than 6% by volume, most preferably not more than 4% by volume and in particular not more than 2% by volume .-%.
Das molare Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis im Sinne der Erfindung ist das Stoffmengenverhältnis von Molekülen Wasserdampf zu Atomen Kohlenstoff im Gasgemisch, wobei allerdings nur diejenigen Kohlenstoffatome von Verbindungen eingerechnet werden, welche reine Kohlenwasserstoffe, d.h. frei von Sauerstoff sind. Kohlenstoffatome von Alkoholen, Aldehyden, etc. werden entsprechend nicht eingerechnet.The molar water vapor / carbon ratio in the context of the invention is the molar ratio of molecules of water vapor to atoms carbon in the gas mixture, but only those carbon atoms of compounds which pure hydrocarbons, i. are free of oxygen. Carbon atoms of alcohols, aldehydes, etc. are not included accordingly.
Ein molares Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis von größer 3,2 ist zwar technisch möglich, jedoch nicht bevorzugt, da es dazu führen würde, dass mehr Sauerstoff verbraucht werden würde als notwendig ist und die Ausbeute an Wasserstoff sinken würde. Erfindungsgemäß stellt ein molares Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis von 3,2 daher bevorzugt die ökonomische Obergrenze dar. Ein molares Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis von kleiner 0,3 ist nicht bevorzugt, da sonst Ruß entstehen würde, der den Katalysator deaktivieren würde.Although a molar water vapor / carbon ratio of greater than 3.2 is technically possible, it is not preferred because it would result in more oxygen being consumed than is necessary and the yield of hydrogen would decrease. Therefore, according to the invention, a molar steam / carbon ratio of 3.2 preferably represents the upper limit of the economy. A molar steam / carbon ratio of less than 0.3 is not preferred, since otherwise carbon black would form, which would deactivate the catalyst.
Bevorzugt weist das in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene erste Synthesegas
- – ein molares Wasserstoff/Kohlenstoffmonoxid-Verhältnis von höchstens 4,5 auf, bevorzugt höchstens 4,2,
3,9höchstens 3,6; bevorzugter höchstens 3,3,oder höchstens 3,0höchstens 2,7; noch bevorzugter höchstens 2,4,oder höchstens 2,1höchstens 1,8; am bevorzugtesten höchstens 1,5,oder höchstens 1,2höchstens 1,0; und insbesondere höchstens 0,8,oder höchstens 0,6höchstens 0,4; und/oderoder höchstens - – einen Gehalt an
0,3 Vol.-% auf,Methan von mindestens 0,6 Vol.-%,bevorzugt mindestens 0,9 Vol.-mindestens 1,2 Vol.-%;% oder mindestens 1,5 Vol.-%,bevorzugter mindestens 1,8 Vol.-mindestens 2,1 Vol.-%; noch bevorzugter% oder mindestens 2,4 Vol.-%,mindestens 2,7 Vol.-mindestens 3,0 Vol.-%; am% oder mindestens 3,3 Vol.-%,bevorzugtesten mindestens 3,6 Vol.-mindestens 3,9 Vol.-%; und insbesondere% oder mindestens 4,2 Vol.-%,mindestens 4,5 Vol.-mindestens 4,8 Vol.-%; und/oder% oder mindestens - – einen Gehalt an Wasserstoff von mindestens 30 Vol.-% auf, bevorzugt mindestens 32 Vol.-%, mindestens 34 Vol.-% oder mindestens 36 Vol.-%; bevorzugter mindestens 38 Vol.-%, mindestens 40 Vol.-% oder mindestens 42 Vol.-%; noch bevorzugter mindestens 44 Vol.-%, mindestens 46 Vol.-% oder mindestens 48 Vol.-%; am bevorzugtesten mindestens 50 Vol.-%, mindestens 52 Vol.-% oder mindestens 54 Vol.-%; und insbesondere mindestens 56 Vol.-%, mindestens 58 Vol.-% oder mindestens 60 Vol.-%; und/oder
- – einen Gehalt an Kohlenstoffmonoxid im Bereich von 20 ± 19 Vol.-% auf, bevorzugter 20 ± 16 Vol.-%, noch bevorzugter 20 ± 13 Vol.-%, am bevorzugtesten 20 ± 9 Vol.-%, und insbesondere 20 ± 5 Vol.-%; und/oder
- – einen Gehalt an Kohlenstoffdioxid
im Bereich von 12 ± 11 Vol.-% auf, bevorzugter 12 ± 10 Vol.-%,noch bevorzugter 12 ± 8 Vol.-%, am bevorzugtesten 12 ± 6 Vol.-%, und insbesondere 12 ± 4 Vol.-%; und/oder - – einen Gehalt an Stickstoff von höchstens 10 Vol.-% auf, bevorzugter höchstens 8 Vol.-%, noch bevorzugter höchstens 6 Vol.-%, am bevorzugtesten höchstens 4 Vol.-%, und insbesondere höchstens 2 Vol.-%; und/oder
- – einen Gehalt an Wasserdampf von 30 ± 29 Vol.-% auf, bevorzugter 30 ± 25 Vol.-%, noch bevorzugter 30 ± 20 Vol.-%, am bevorzugtesten 30 ± 15 Vol.-%, und insbesondere 30 ± 10 Vol.-%;
- A molar hydrogen / carbon monoxide ratio of at most 4.5, preferably at most 4.2, at most 3.9 or at most 3.6; more preferably at most 3.3, at most 3.0 or at most 2.7; even more preferably at most 2.4, at most 2.1 or at most 1.8; most preferably at most 1.5, at most 1.2 or at most 1.0; and in particular not more than 0.8, not more than 0.6 or not more than 0.4; and or
- A content of methane of at least 0.3% by volume, preferably at least 0.6% by volume, at least 0.9% by volume or at least 1.2% by volume; more preferably at least 1.5 vol.%, at least 1.8 vol.% or at least 2.1 vol.%; even more preferably at least 2.4 vol%, at least 2.7 vol%, or at least 3.0 vol%; at the most preferably at least 3.3 vol%, at least 3.6 vol% or at least 3.9 vol%; and in particular at least 4.2% by volume, at least 4.5% by volume or at least 4.8% by volume; and or
- A hydrogen content of at least 30% by volume, preferably at least 32% by volume, at least 34% by volume or at least 36% by volume; more preferably at least 38% by volume, at least 40% by volume or at least 42% by volume; even more preferably at least 44% by volume, at least 46% by volume or at least 48% by volume; most preferably at least 50% by volume, at least 52% by volume or at least 54% by volume; and in particular at least 56% by volume, at least 58% by volume or at least 60% by volume; and or
- A content of carbon monoxide in the range of 20 ± 19% by volume, more preferably 20 ± 16% by volume, more preferably 20 ± 13% by volume, most preferably 20 ± 9% by volume, and especially 20 ± 5% by volume; and or
- A content of carbon dioxide in the range of 12 ± 11% by volume, more preferably 12 ± 10% by volume, more preferably 12 ± 8% by volume, most preferably 12 ± 6% by volume, and especially 12 ± 4% by volume; and or
- A content of nitrogen of at most 10% by volume, more preferably at most 8% by volume, even more preferably at most 6% by volume, most preferably at most 4% by volume, and especially at most 2% by volume; and or
- A water vapor content of 30 ± 29% by volume, more preferably 30 ± 25% by volume, more preferably 30 ± 20% by volume, most preferably 30 ± 15% by volume, and especially 30 ± 10% by volume .-%;
Sofern nicht ausdrücklich anderweitig darauf hingewiesen wird, sind alle Prozentangaben in Bezug auf Gasgemische, welche Wasserdampf enthalten, als Feuchtkonzentrationen aufzufassen.Unless expressly stated otherwise, all percentages in relation to gas mixtures containing water vapor are to be construed as wet concentrations.
Trocken gerechnet weist das in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene erste Synthesegas bevorzugt
- – einen Gehalt an Wasserstoff im Bereich von 38 bis 69 Vol.-% auf; und/oder
- – einen Gehalt an Kohlenstoffmonoxid
im Bereich von 7 bis 31 Vol.-% auf; und/oder - – einen Gehalt an Kohlenstoffdioxid
im Bereich von 3 bis 19 Vol.-% auf.
- A content of hydrogen in the range from 38 to 69% by volume; and or
- A content of carbon monoxide in the range of 7 to 31% by volume; and or
- A content of carbon dioxide in the range of 3 to 19% by volume.
Der Gehalt an Methan im ersten Synthesegas kann grundsätzlich auch mehr als 4,8 Vol.-% betragen, insbesondere wenn ein niedriges molares Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis eingestellt wird und dem ersten autothermen Reformer eine vergleichsweise geringe Menge an Sauerstoff zugeführt wird, so dass die Temperatur in der POX-Zone des Reaktors vergleichsweise niedrig ist. Gehalte an Methan von mehr als 4,8 Vol.-% sind jedoch nicht bevorzugt, da diese in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens abgetrennt werden müssen, so dass anschließend eine größere Gasmenge auf den Druck des zweiten autothermen Reformers rückverdichtet werden muss. Hierdurch steigen die Betriebskosten an.The content of methane in the first synthesis gas can basically also be more than 4.8% by volume, in particular if a low molar steam / carbon ratio is set and a comparatively small amount of oxygen is fed to the first autothermal reformer, so that the Temperature in the POX zone of the reactor is comparatively low. However, methane contents of more than 4.8% by volume are not preferred since they have to be separated off in step (c) of the process according to the invention, so that subsequently a larger amount of gas must be recompressed to the pressure of the second autothermal reformer. This increases the operating costs.
Geeignete Maßnahmen, den relativen Gehalt der einzelnen Gaskomponenten im autotherm hergestellten ersten und zweiten Synthesegas einzustellen, sind dem Fachmann bekannt, insbesondere Sauerstoffmenge, Dampfmenge, Kohlenwasserstoffmenge, Temperatur und Druck. Der Einfluss dieser Parameter auf die Zusammensetzung des Synthesegases kann ggf. durch geeignete Routineversuche verifiziert werden.Suitable measures to adjust the relative content of the individual gas components in autothermally produced first and second synthesis gas are known in the art, in particular oxygen, steam, hydrocarbon, temperature and pressure. If necessary, the influence of these parameters on the composition of the synthesis gas can be verified by suitable routine tests.
Das im ersten autothermen Reformer hergestellte erste Synthesegas ist wegen seines vergleichsweise hohen CO-Partialdrucks und des vergleichsweise niedrigen Gehalts an Wasserdampf schlecht oder sogar ungeeignet für eine anschließende CO-Konvertierung. Mit Hilfe einer Druckwechsel-Adsorption (PSA) kann aber der Wasserstoff auf hohem Druckniveau abgetrennt und direkt dem Synthesegasverdichter zugeführt werden. Der Druck bei der ersten autothermen Reformierung wird daher bevorzugt so gewählt werden, dass der Wasserstoff direkt dem Synthesegasverdichter, vorzugsweise der zweiten Stufe eines mehrstufigen Synthesegasverdichters zugeführt werden kann.The first synthesis gas produced in the first autothermal reformer is poor or even unsuitable for a subsequent CO conversion because of its comparatively high CO partial pressure and the comparatively low content of water vapor. With the help of a pressure swing adsorption (PSA) but the hydrogen can be separated at a high pressure level and fed directly to the synthesis gas compressor. The pressure in the first autothermal reforming is therefore preferably selected so that the hydrogen can be fed directly to the synthesis gas compressor, preferably the second stage of a multistage synthesis gas compressor.
Bevorzugt erfolgt in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens das Abtrennen des Gasgemischs umfassend CO, CO2 und CH4 vom ersten Synthesegas (i) durch Druckwechsel-Adsorption (PSA – Pressure Swing Adsorption) oder (ii) durch selektive Membran-Permeation und anschließende Druckwechsel-Adsorption.Preferably, in step (c) of the process according to the invention, the separation of the gas mixture comprising CO, CO 2 and CH 4 from the first synthesis gas (i) by pressure swing adsorption (PSA - Pressure Swing Adsorption) or (ii) by selective membrane permeation and subsequent pressure swing adsorption.
Bei der Druckwechsel-Adsorption wird das Gasgemisch umfassend H2, CO, CO2 und CH4 unter Druck mittels Adsorption physikalisch voneinander getrennt. Vorzugsweise werden poröse Materialien (z.B. Zeolithe, Aktivkohle) als Adsorbens eingesetzt. Die Trennwirkung kann erfindungsgemäß auf zwei verschiedenen Prinzipien beruhen: Gleichgewichtsadsorption oder Molekularsiebwirkung. Das Gasgemisch wird bevorzugt unter erhöhtem Druck in einen Festbettreaktor eingeleitet, welcher mit dem Adsorbens gefüllt ist, so dass dieses durchströmt wird. CO, CO2 und CH4 aus dem Gasgemisch werden nun adsorbiert und am Ausgang des Betts kann H2 entnommen werden. Nach einer Weile ist das Adsorberbett gesättigt und der Prozess wird über Ventile umgeschaltet, so dass der Ausgang für H2 geschlossen und ein Auslass für CO, CO2 und CH4 geöffnet wird. Dies ist begleitet von einer Druckabsenkung. Bei dem niedrigeren Druck werden nun das adsorbierte CO, CO2 und CH4 wieder desorbiert und können am Auslass gewonnen werden. Zwei oder mehr wechselseitig be- und entladene Adsorber ermöglichen dabei bevorzugt einen kontinuierlichen Betrieb.In pressure swing adsorption, the gas mixture comprising H 2 , CO, CO 2 and CH 4 is physically separated from each other under pressure by adsorption. Preferably, porous materials (eg zeolites, activated carbon) are used as adsorbent. According to the invention, the release effect can be based on two different principles: equilibrium adsorption or molecular sieve action. The gas mixture is preferably introduced under elevated pressure into a fixed bed reactor, which is filled with the adsorbent, so that it is flowed through. CO, CO 2 and CH 4 from the gas mixture are now adsorbed and at the outlet of the bed H 2 can be removed. After a while, the adsorber bed is saturated and the process is switched by valves so that the outlet for H 2 is closed and an outlet for CO, CO 2 and CH 4 is opened. This is accompanied by a pressure reduction. At the lower pressure, the adsorbed CO, CO 2 and CH 4 are now desorbed again and can be recovered at the outlet. Two or more adsorbers alternately loaded and unloaded preferably allow continuous operation.
In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt (c) das erste Synthesegas zunächst einer Membran-Trennanlage zum Abtrennen von Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid durch selektive Membran-Permeation zugeführt. Die Membran hat die Eigenschaft, dass sie Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid wesentlich schneller durchlässt als Wasserstoff. Die Triebkraft für diesen Trennprozess ist der Unterschied der Partialdrücke der abzutrennenden Komponente auf der Hoch- und Niederdruckseite der Membran. Hierbei wird der Druck auf der Niederdruckseite der Membran so eingestellt, dass er nur wenig höher als der Druck der Kohlenwasserstoffe (Erdgas) an der Anlagengrenze ist. In der Membran-Trennanlage wird das erste Synthesegas in einen an Wasserstoff und Methan angereicherten Retentatstrom und einen an Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid angereicherten Permeatstrom getrennt. Der Retentatstrom wird erst dann dem Abtrennen von Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan gemäß Schritt (c) zugeführt, wobei das Abtrennen von Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan dann vorzugsweise ebenfalls durch Druckwechsel-Adsorption erfolgt. Das anfallende Abgas enthält überwiegend Methan, vorher nicht abgeschiedenes Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid sowie in geringen Mengen auch Wasserstoff. Es kann als Brenngas weiter verwendet werden, z.B. in einem Hilfskessel zur Dampferzeugung.In a preferred variant of the method according to the invention, in step (c) the first synthesis gas is first fed to a membrane separation plant for separating carbon monoxide and carbon dioxide by selective membrane permeation. The membrane has the property that it lets carbon monoxide and carbon dioxide through much faster than hydrogen. The driving force for this separation process is the difference in the partial pressures of the component to be separated on the high and low pressure side of the membrane. Here, the pressure on the low pressure side of the membrane is set so that it is only slightly higher than the pressure of the hydrocarbons (natural gas) at the plant boundary. In the membrane separation plant, the first synthesis gas is separated into a hydrogen and methane-enriched retentate stream and a carbon monoxide and carbon dioxide-enriched permeate stream. The retentate stream is then fed to the separation of carbon monoxide, carbon dioxide and methane according to step (c), wherein the separation of carbon monoxide, carbon dioxide and methane then preferably also takes place by pressure swing adsorption. The resulting exhaust gas contains predominantly methane, previously not deposited carbon monoxide and carbon dioxide and in small quantities also hydrogen. It can be further used as fuel gas, e.g. in an auxiliary boiler for steam generation.
Nach dem Abtrennen des Gasgemischs umfassend Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan in Schritt (c) hat das erste Synthesegas bevorzugt
- – einen Gehalt an Wasserstoff von mindestens 90 Vol.-%, bevorzugter mindestens 92 Vol.-%, noch bevorzugter mindestens 94 Vol.-%, am bevorzugtesten mindestens 96 Vol.-%, und insbesondere mindestens 98 Vol.-%; und/oder
- – einen Gehalt an Stickstoff von höchstens 10 Vol.-% auf, bevorzugter höchstens 8 Vol.-%, noch bevorzugter höchstens 6 Vol.-%, am bevorzugtesten höchstens 4 Vol.-%, und insbesondere höchstens 2 Vol.-%.
- A hydrogen content of at least 90% by volume, more preferably at least 92% by volume, even more preferably at least 94% by volume, most preferably at least 96% by volume, and especially at least 98% by volume; and or
- A content of nitrogen of at most 10% by volume, more preferably at most 8% by volume, more preferably at most 6% by volume, most preferably at most 4% by volume, and most preferably at most 2% by volume.
Der Hauptteil des Wasserstoffs ist nach der Abtrennung des Gasgemisches im ersten Synthesegas enthalten. Das abgetrennte Gasgemisch umfasst seinerseits zum größten Teil in der Reformierung gebildetes CO, nicht umgesetztes CH4 und weitere, vergleichsweise kleine Anteile an CO2 sowie H2. Es wurde überraschend gefunden, dass die weitere Umsetzung dieses Stroms am vorteilhaftesten in einem zweiten autothermen Reformierungsschritt erfolgt, um sowohl das restliche Methan umzusetzen als auch Probleme mit der CO-Konvertierung durch den großen Partialdruck des Kohlenstoffmonoxids zu vermeiden. Ggf. nach Zugabe von weiteren Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise von Methan oder Erdgas, wird das abgetrennte Gasgemisch, welches vorzugsweise der Druckwechsel-Adsorption entstammt, einem zweiten autothermen Reformer zugeführt und hier mit komprimierter Luft, ggf. auch mäßig mit Sauerstoff angereicherter Luft als Oxidationsmedium ebenfalls autotherm reformiert. Auf Grund des niedrigeren Drucks in dieser Reformierung und einer spezifisch größeren Wasserdampfzugabe zum Prozessgas ergibt sich in diesem zweiten autothermen Reformer ein Restgehalt an Methan, welcher mit dem einer konventionellen Anlage vergleichbar ist.The main part of the hydrogen is contained after the separation of the gas mixture in the first synthesis gas. For its part, the separated gas mixture comprises CO formed for the most part in the reforming, unreacted CH 4 and further, comparatively small amounts of CO 2 and H 2 . It has surprisingly been found that the further implementation of this stream is most advantageously carried out in a second autothermal reforming step in order to react both the residual methane and avoid problems with the CO conversion by the large partial pressure of the carbon monoxide. Possibly. after addition of further hydrocarbons, preferably of methane or natural gas, the separated gas mixture, which preferably originates from the pressure swing adsorption, fed to a second autothermal reformer and here also autothermally reformed with compressed air, possibly also moderately oxygen-enriched air as the oxidation medium. Due to the lower pressure in this reforming and a specifically greater addition of steam to the process gas results in this second autothermal reformer, a residual content of methane, which is comparable to that of a conventional plant.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt so die Vorteile eines höheren Druckniveaus in der ersten autothermen Reformierung, vermeidet aber einen größeren Methaneintrag in die bevorzugt im Anschluss erfolgende Ammoniaksynthese sowie eine größere Beanspruchung der nachfolgenden Prozessstufen für die Reinigung des Synthesegases und ermöglicht auch eine signifikante Entlastung des Synthesegasverdichters.The process according to the invention thus utilizes the advantages of a higher pressure level in the first autothermal reforming, but avoids a larger methane input into the preferably subsequent ammonia synthesis and greater stress on the subsequent process stages for the purification of the synthesis gas and also allows a significant relief of the synthesis gas compressor.
In Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens
- – wird bevorzugt dem Gasgemisch Luft oder mit durch Sauerstoff angereicherte Luft mit einem Gehalt an Sauerstoff von höchstens 90 Vol.-%, bevorzugter höchstens 80 Vol.-%, noch bevorzugter 70 Vol.-%, am bevorzugtesten höchstens 60 Vol.-% und insbesondere höchstens 50 Vol.-% zugesetzt; und/oder
- – werden bevorzugt dem Gasgemisch Kohlenwasserstoffe in Form von Methan oder Erdgas zugesetzt, wobei das Erdgas ggf. bevorzugt zuvor entschwefelt wurde; und/oder
- – weist bevorzugt das bereitgestellte Gasgemisch ein molares Wasserdampf/Kohlenstoff-
3,2 auf,Verhältnis von mindestens 3,4,bevorzugt mindestens 3,6mindestens 3,8;oder mindestens 4,0,bevorzugter mindestens 4,2mindestens 4,4;oder mindestens 4,6,noch bevorzugter mindestens 4,8mindestens 5,0; amoder mindestens 5,2,bevorzugtesten mindestens 5,4mindestens 5,6; und insbesondereoder mindestens 5,8,mindestens 6,0mindestens 6,2; und/oderoder mindestens - – weist bevorzugt das bereitgestellte Gasgemisch einen Gehalt an Stickstoff von höchstens 70 Vol.-% auf, bevorzugter höchstens 60 Vol.-%, noch bevorzugter höchstens 50 Vol.-%, am bevorzugtesten höchstens 40 Vol.-%, und insbesondere höchstens 30 Vol.-%; und/oder
- – weist bevorzugt das bereitgestellte Gasgemisch einen Gehalt an
Stickstoff von mindestens 10 Vol.-% auf, bevorzugter mindestens 20 Vol.-%, noch bevorzugter mindestens 30 Vol.-%, am bevorzugtesten mindestens 40 Vol.-%, und insbesondere mindestens 50 Vol.-%.
- Is preferably the gas mixture air or oxygen-enriched air with an oxygen content of at most 90 vol .-%, more preferably at most 80 vol .-%, more preferably 70 vol .-%, most preferably at most 60 vol .-% and in particular at most 50% by volume added; and or
- Hydrocarbons in the form of methane or natural gas are preferably added to the gas mixture, the natural gas possibly having been previously desulphurized; and or
- The gas mixture provided preferably has a molar steam / carbon ratio of at least 3.2, preferably at least 3.4, at least 3.6 or at least 3.8; more preferably at least 4.0, at least 4.2, or at least 4.4; more preferably at least 4.6, at least 4.8, or at least 5.0; most preferably at least 5.2, at least 5.4, or at least 5.6; and in particular at least 5.8, at least 6.0 or at least 6.2; and or
- The gas mixture provided preferably has a nitrogen content of at most 70% by volume, more preferably at most 60% by volume, even more preferably at most 50% by volume, most preferably at most 40% by volume, and in particular not more than 30% by volume .-%; and or
- The gas mixture provided preferably has a nitrogen content of at least 10 vol. %, more preferably at least 20% by volume, even more preferably at least 30% by volume, most preferably at least 40% by volume, and most preferably at least 50% by volume.
Nach der Umsetzung im zweiten autothermen Reformer erfolgt erfindungsgemäß bevorzugt eine Hochtemperaturkonvertierung von Kohlenstoffmonoxid mit Wasserdampf zu Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff. Daher wird der zweite autotherme Reformer vorzugsweise so betrieben, dass nach der Dampfreformierung immer noch genügend Wasserdampf im zweiten Synthesegas enthalten ist, damit die Hochtemperaturkonvertierung von Kohlenstoffmonoxid effizient erfolgen werden kann.After the reaction in the second autothermal reformer is carried out according to the invention preferably a high-temperature conversion of carbon monoxide with steam to carbon dioxide and hydrogen. Therefore, the second autothermal reformer is preferably operated so that after steam reforming there is still enough water vapor in the second synthesis gas to enable the high temperature conversion of carbon monoxide to be efficiently carried out.
Das molare Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis bei der autothermen Reformierung im zweiten autothermen Reformer in Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist bevorzugt größer als das molare Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis bei der autothermen Reformierung im ersten autothermen Reformer in Schritt (b). Vorzugsweise beträgt die relative Differenz des molaren Wasserdampf/-Kohlenstoff-Verhältnis in Schritt (e) zum molaren Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis in Schritt (b) mindestens 0,1 oder mindestens 0,2, bevorzugter mindestens 0,3 oder mindestens 0,4, noch bevorzugter mindestens 0,5 oder mindestens 0,6, am bevorzugtesten mindestens 0,7 oder mindestens 0,8 und insbesondere mindestens 0,9 oder mindestens 1,0.The molar steam / carbon ratio in the autothermal reforming in the second autothermal reformer in step (e) of the process according to the invention is preferably greater than the molar steam / carbon ratio in the autothermal reforming in the first autothermal reformer in step (b). Preferably, the relative difference of the molar steam / carbon ratio in step (e) to the molar steam / carbon ratio in step (b) is at least 0.1 or at least 0.2, more preferably at least 0.3 or at least 0.4 more preferably at least 0.5 or at least 0.6, most preferably at least 0.7 or at least 0.8 and in particular at least 0.9 or at least 1.0.
Bevorzugt weist das in Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene zweite Synthesegas
- – ein molares Wasserstoff/Kohlenstoffmonoxid-Verhältnis von höchstens 4,5 auf, bevorzugt höchstens 4,2,
3,9höchstens 3,6; bevorzugter höchstens 3,3,oder höchstens 3,0höchstens 2,7; noch bevorzugter höchstens 2,4,oder höchstens 2,1höchstens 1,8; unter Umständen ggf.oder höchstens 1,5,auch höchstens 1,2,höchstens 1,0,höchstens 0,8,höchstens 0,6höchstens 0,4; und/oderoder höchstens - – einen Gehalt an Methan von höchstens 10 Vol.-%, höchstens 7,5 Vol.-%, höchstens 5,0 Vol.-
4,8 Vol.-% auf, bevorzugt höchstens 4,5 Vol.-%, höchstens 4,2 Vol.-% oder höchstens 3,9 Vol.-%; bevorzugter höchstens 3,6 Vol.-%, höchstens 3,3 Vol.-% oder höchstens 3,0 Vol.-%; noch bevorzugter höchstens 2,7 Vol.-%, höchstens 2,4 Vol.-% oder höchstens 2,1 Vol.-%; am bevorzugtesten höchstens 1,8 Vol.-%, höchstens 1,5 Vol.-% oder höchstens 1,2 Vol.-%; und insbesondere höchstens 0,9 Vol.-%, höchstens 0,6 Vol.-% oder höchstens 0,3 Vol.-%; und/oder% oder höchstens - – einen Gehalt an Wasserstoff von mindestens 50 Vol.-% auf, bevorzugt mindestens 52 Vol.-%, mindestens 54 Vol.-% oder mindestens 56 Vol.-%; bevorzugter mindestens 58 Vol.-%, mindestens 60 Vol.-% oder mindestens 62 Vol.-%; noch bevorzugter mindestens 64 Vol.-%, mindestens 66 Vol.-% oder mindestens 68 Vol.-%; am bevorzugtesten mindestens 70 Vol.-%, mindestens 72 Vol.-% oder mindestens 74 Vol.-%; und insbesondere mindestens 76 Vol.-%, mindestens 78 Vol.-% oder mindestens 80 Vol.-%; und/oder
- – einen Gehalt an Kohlenstoffmonoxid im Bereich von 20 ± 19 Vol.-% auf, bevorzugter 20 ± 16 Vol.-%, noch bevorzugter 20 ± 13 Vol.-%, am bevorzugtesten 20 ± 9 Vol.-%, und insbesondere 20 ± 5 Vol.-%; und/oder
- – einen Gehalt an Kohlenstoffdioxid
im Bereich von 12 ± 11 Vol.-% auf, bevorzugter 12 ± 10 Vol.-%,noch bevorzugter 12 ± 8 Vol.-%, am bevorzugtesten 12 ± 6 Vol.-%, und insbesondere 12 ± 4 Vol.-%; und/oder - – einen Gehalt an Stickstoff von höchstens 10 Vol.-% auf, bevorzugter höchstens 8 Vol.-%, noch bevorzugter höchstens 6 Vol.-%, am bevorzugtesten höchstens 4 Vol.-%, und insbesondere höchstens 2 Vol.-%; und/oder
- – einen Gehalt an Wasserdampf von 40 ± 30 Vol.-% auf, bevorzugter 40 ± 25 Vol.-%, noch bevorzugter 40 ± 20 Vol.-%, am bevorzugtesten 40 ± 15 Vol.-%, und insbesondere 40 ± 10 Vol.-%;
- A molar hydrogen / carbon monoxide ratio of at most 4.5, preferably at most 4.2, at most 3.9 or at most 3.6; more preferably at most 3.3, at most 3.0 or at most 2.7; even more preferably at most 2.4, at most 2.1 or at most 1.8; possibly also not more than 1,5, not more than 1,2, not more than 1,0, not more than 0,8, not more than 0,6 or not more than 0,4; and or
- A content of methane of not more than 10% by volume, not more than 7,5% by volume, not more than 5,0% by volume or not more than 4,8% by volume, preferably not more than 4,5% by volume at most 4.2% by volume or at most 3.9% by volume; more preferably at most 3.6% by volume, at most 3.3% by volume or at most 3.0% by volume; even more preferably at most 2.7% by volume, at most 2.4% by volume or at most 2.1% by volume; most preferably at most 1.8 vol%, at most 1.5 vol% or at most 1.2 vol%; and in particular at most 0.9 vol.%, at most 0.6 vol.% or at most 0.3 vol.%; and or
- A content of hydrogen of at least 50% by volume, preferably at least 52% by volume, at least 54% by volume or at least 56% by volume; more preferably at least 58% by volume, at least 60% by volume or at least 62% by volume; even more preferably at least 64% by volume, at least 66% by volume or at least 68% by volume; most preferably at least 70% by volume, at least 72% by volume or at least 74% by volume; and in particular at least 76% by volume, at least 78% by volume or at least 80% by volume; and or
- A content of carbon monoxide in the range of 20 ± 19% by volume, more preferably 20 ± 16% by volume, more preferably 20 ± 13% by volume, most preferably 20 ± 9% by volume, and especially 20 ± 5% by volume; and or
- A content of carbon dioxide in the range of 12 ± 11% by volume, more preferably 12 ± 10% by volume, more preferably 12 ± 8% by volume, most preferably 12 ± 6% by volume, and especially 12 ± 4% by volume; and or
- A content of nitrogen of at most 10% by volume, more preferably at most 8% by volume, even more preferably at most 6% by volume, most preferably at most 4% by volume, and especially at most 2% by volume; and or
- A content of water vapor of 40 ± 30% by volume, more preferably 40 ± 25% by volume, more preferably 40 ± 20% by volume, most preferably 40 ± 15% by volume, and especially 40 ± 10% by volume .-%;
Trocken gerechnet weist das in Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene zweite Synthesegas bevorzugt
- – einen Gehalt an Wasserstoff im Bereich von 38 bis 69 Vol.-% auf; und/oder
- – einen Gehalt an Kohlenstoffmonoxid
im Bereich von 7 bis 31 Vol.-% auf; und/oder - – einen Gehalt an Kohlenstoffdioxid
im Bereich von 3 bis 19 Vol.-% auf.
- A content of hydrogen in the range from 38 to 69% by volume; and or
- A content of carbon monoxide in the range of 7 to 31% by volume; and or
- A content of carbon dioxide in the range of 3 to 19% by volume.
Insbesondere wenn die nachfolgende Aufreinigung des zweiten Synthesegases nicht durch CO2-Wäsche und Methanisierung, sondern durch Druckwechsel-Adsorption oder N2-Wäsche erfolgt, kann dadurch das restliche Methan von dem zweiten Synthesegas mit abgetrennt werden. Das abgetrennte Methan kann dann zusammen mit dem ebenfalls abgetrennten Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und überschüssigem Stickstoff als Fuel Gas verwendet werden. Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es durchaus tolerabel, wenn der Gehalt an Methan im zweiten Synthesegas mehr als 5 Vol.-% beträgt. Erfolgt die nachfolgende Aufreinigung des zweiten Synthesegases hingegen durch CO2-Wäsche und Methanisierung, so liegt der Gehalt an Methan im zweiten Synthesegas bevorzugt unterhalb von 5 Vol.-%.In particular, if the subsequent purification of the second synthesis gas is not carried out by CO 2 scrubbing and methanation, but by pressure swing adsorption or N 2 scrubbing, thereby the residual methane can be separated from the second syngas with synonymous. The separated methane can then be used together with the also separated carbon monoxide, carbon dioxide and excess nitrogen as fuel gas. In this variant of the method according to the invention, it is perfectly tolerable if the content of methane in the second synthesis gas is more than 5% by volume. If the subsequent purification of the second synthesis gas, however, by CO 2 scrubbing and methanation, so the content of methane in the second synthesis gas is preferably below 5 vol .-%.
Ein vergleichsweise hoher Gehalt an Wasserdampf im zweiten Synthesegas ist bevorzugt, damit für die bevorzugt im Anschluss erfolgende Hochtemperaturkonvertierung von Kohlenstoffmonoxid genügend Wasserdampf zur Verfügung steht. Ein Gehalt an Wasserdampf vor der Hochtemperaturkonvertierung von z.B. 35 bis 40 Vol.-% ist bevorzugt. Ein Gehalt an Wasserdampf von mehr als 40 Vol.-% ebenfalls kann durchaus relevant sein, ist allerdings nicht bevorzugt. Für ein entsprechend hohes relatives molares Wasserdampf-/Kohlenstoff-Verhältnis am Eintritt des zweiten autothermen Reformers und damit einen hohen Gehalt an Wasserdampf im zweiten Synthesegas am Austritt des zweiten autothermen Reformers wäre nämlich mehr Sauerstoff erforderlich, was sich ungünstig auf die Ausbeute an Wasserstoff auswirken würde.A comparatively high content of water vapor in the second synthesis gas is preferred so that sufficient steam is available for the preferably subsequent high-temperature conversion of carbon monoxide. A content of water vapor before high-temperature conversion of, for example, 35 to 40% by volume is preferred. A content of water vapor of more than 40% by volume may also be relevant, but is not preferred. For a correspondingly high relative molar water vapor / carbon ratio at the entrance of the second autothermal reformer and thus a high content of water vapor in the second synthesis gas at the outlet of the second autothermal reformer more oxygen would be required, which would adversely affect the yield of hydrogen ,
Der Restgehalt an Methan im ersten Synthesegas, welches bei der autothermen Reformierung im ersten autothermen Reformer in Schritt (b) erhalten wird, ist bevorzugt größer als der Restgehalt an Methan im zweiten Synthesegas, welches bei der autothermen Reformierung im zweiten autothermen Reformer in Schritt (e) erhalten wird. Vorzugsweise beträgt die relative Differenz des Restgehalts an Methan des in Schritt (b) erhaltenen ersten Synthesegases und des Restgehalts an Methan des in Schritt (e) erhaltenen zweiten Synthesegases mindestens 0,4 Vol.-% oder mindestens 0,8 Vol.-%, bevorzugter mindestens 1,2 Vol.-% oder mindestens 1,6 Vol.-%, noch bevorzugter mindestens 2,0 Vol.-% oder mindestens 2,4 Vol.-%, am bevorzugtesten mindestens 2,8 Vol.-% oder mindestens 3,2 Vol.-% und insbesondere mindestens 3,6 Vol.-% oder mindestens 4,0 Vol.-%.The residual content of methane in the first synthesis gas, which is obtained during the autothermal reforming in the first autothermal reformer in step (b), is preferably greater than the residual content of methane in the second synthesis gas, which in the autothermal reforming in the second autothermal reformer in step (e ). Preferably, the relative difference of the residual content of methane of the first synthesis gas obtained in step (b) and the residual content of methane of the second synthesis gas obtained in step (e) is at least 0.4 vol% or at least 0.8 vol% more preferably at least 1.2 vol.% or at least 1.6 vol.%, more preferably at least 2.0 vol.% or at least 2.4 vol.%, most preferably at least 2.8 vol.% or at least 3.2% by volume and in particular at least 3.6% by volume or at least 4.0% by volume.
Der Gehalt an Kohlenstoffmonoxid im ersten Synthesegas, welches bei der autothermen Reformierung im ersten autothermen Reformer in Schritt (b) erhalten wird, ist bevorzugt größer als der Gehalt an Kohlenstoffmonoxid im zweiten Synthesegas, welches bei der autothermen Reformierung im zweiten autothermen Reformer in Schritt (e) erhalten wird. Vorzugsweise beträgt die relative Differenz des Gehalts an Kohlenstoffmonoxid des in Schritt (b) erhaltenen ersten Synthesegases und des Gehalts an Kohlenstoffmonoxid des in Schritt (e) erhaltenen zweiten Synthesegases mindestens 0,4 Vol.-% oder mindestens 0,8 Vol.-%, bevorzugter mindestens 1,2 Vol.-% oder mindestens 1,6 Vol.-%, noch bevorzugter mindestens 2,0 Vol.-% oder mindestens 2,4 Vol.-%, am bevorzugtesten mindestens 2,8 Vol.-% oder mindestens 3,2 Vol.-% und insbesondere mindestens 3,6 Vol.-% oder mindestens 4,0 Vol.-%.The content of carbon monoxide in the first synthesis gas, which is obtained in the autothermal reforming in the first autothermal reformer in step (b), is preferably greater than the content of carbon monoxide in the second synthesis gas, which in the autothermal reforming in the second autothermal reformer in step (e ). Preferably, the relative difference in the content of carbon monoxide of the first synthesis gas obtained in step (b) and the content of carbon monoxide of the second synthesis gas obtained in step (e) is at least 0.4% by volume or at least 0.8% by volume. more preferably at least 1.2 vol.% or at least 1.6 vol.%, more preferably at least 2.0 vol.% or at least 2.4 vol.%, most preferably at least 2.8 vol.% or at least 3.2% by volume and in particular at least 3.6% by volume or at least 4.0% by volume.
Der Gehalt an Wasserdampf im ersten Synthesegas, welches bei der autothermen Reformierung im ersten autothermen Reformer in Schritt (b) erhalten wird, ist bevorzugt kleiner als der Gehalt an Wasserdampf im zweiten Synthesegas, welches bei der autothermen Reformierung im zweiten autothermen Reformer in Schritt (e) erhalten wird. Vorzugsweise beträgt die relative Differenz des Gehalts an Wasserdampf des in Schritt (e) erhaltenen zweiten Synthesegases und des Gehalts an Wasserdampf des in Schritt (b) erhaltenen ersten Synthesegases mindestens 5 Vol.-% oder mindestens 6 Vol.-%, bevorzugter mindestens 7 Vol.-% oder mindestens 8 Vol.-%, noch bevorzugter mindestens 9 Vol.-% oder mindestens 10 Vol.-%, am bevorzugtesten mindestens 11 Vol.-% oder mindestens 12 Vol.-% und insbesondere mindestens 13 Vol.-% oder mindestens 14 Vol.-%.The content of steam in the first synthesis gas, which is obtained in the autothermal reforming in the first autothermal reformer in step (b), is preferably smaller than the content of water vapor in the second synthesis gas, which in the autothermal reforming in the second autothermal reformer in step (e ). Preferably, the relative difference in the content of water vapor of the second synthesis gas obtained in step (e) and the content of water vapor of the first synthesis gas obtained in step (b) is at least 5 vol.% Or at least 6 vol.%, More preferably at least 7 vol % or at least 8% by volume, more preferably at least 9% by volume or at least 10% by volume, most preferably at least 11% by volume or at least 12% by volume and in particular at least 13% by volume or at least 14% by volume.
Bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die zusätzlichen Schritte
- (f) ein- oder zweistufiges Konvertieren von Kohlenstoffmonoxid, welches in dem in Schritt
- (e) erhaltenen zweiten Synthesegas enthalten ist, zu Kohlenstoffdioxid;
- (g) Abtrennen von Kohlenstoffdioxid, welches in dem in Schritt (f) erhaltenen zweiten Synthesegas enthalten ist; und
- (h) abschließendes Reinigen des in Schritt (g) erhaltenen zweiten Synthesegases vorzugsweise durch Methanisierung oder Stickstoffwäsche.
- (f) one or two step conversion of carbon monoxide, which is in the step
- (e) obtained second synthesis gas is included, to carbon dioxide;
- (g) separating carbon dioxide contained in the second synthesis gas obtained in step (f); and
- (h) finally purifying the second synthesis gas obtained in step (g), preferably by methanation or nitrogen scrubbing.
Alternativ umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die zusätzlichen Schritte
- (f) ein- oder zweistufiges Konvertieren von Kohlenstoffmonoxid, welches in dem in Schritt
- (e) erhaltenen zweiten Synthesegas enthalten ist, zu Kohlenstoffdioxid; und
- (g') Abtrennen eines Gasgemischs umfassend Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan vom zweiten Synthesegas durch Druckwechsel-Adsorption.
- (f) one or two step conversion of carbon monoxide, which is in the step
- (e) obtained second synthesis gas is included, to carbon dioxide; and
- (g ') separating a gas mixture comprising carbon monoxide, carbon dioxide and methane from the second synthesis gas by pressure swing adsorption.
Umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Druckwechsel-Adsorption gemäß Schritt (g'), so werden Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan durch die Druckwechsel-Adsorption vollständig aus dem zweiten Synthesegas abgetrennt. Stickstoff wird lediglich zum Teil abgetrennt, so dass genügend Stickstoff im zweiten Synthesegas verbleibt, um das benötigte H2/N2-Verhältnis für die Ammoniaksynthese einstellen zu können. Wasserstoff wird durch die Druckwechsel-Adsorption praktisch nicht abgetrennt. Der Abgasstrom der Druckwechsel-Adsorption kann beispielsweise als Fuel Gas in einem Hilfskessel verfeuert werden. Umfasst das erfindungsgemäße Verfahren auch in Schritt (c) eine Abtrennung durch Druckwechsel-Adsorption, so umfasst das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt zwei Druckwechsel-Adsorptionen.If the process according to the invention comprises the pressure swing adsorption according to step (g '), carbon monoxide, carbon dioxide and methane are completely separated off from the second synthesis gas by the pressure swing adsorption. Nitrogen is only partially removed, so that sufficient nitrogen remains in the second synthesis gas in order to adjust the required H 2 / N 2 ratio for the ammonia synthesis can. Hydrogen is practically not separated by the pressure swing adsorption. The exhaust stream of the pressure swing adsorption can be burned for example as a fuel gas in an auxiliary boiler. If the process according to the invention also comprises separation by pressure swing adsorption in step (c), the process according to the invention comprises a total of two pressure swing adsorptions.
Die für die Durchführung dieser Schritte erforderlichen Maßnahmen sind dem Fachmann bekannt. Diesbezüglich kann beispielsweise verweisen werden auf
Die Schritte (a) bis (h) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vorzugsweise zeitlich nacheinander durchgeführt, wobei allerdings die Bereitstellung in Schritt (a) zumindest teilweise zeitgleich mit der ersten autothermen Reformierung in Schritt (b) und/oder wobei entsprechend die Bereitstellung in Schritt (d) zumindest teilweise zeitgleich mit der ersten autothermen Reformierung in Schritt (e) durchgeführt werden kann.The steps (a) to (h) of the method according to the invention are preferably carried out in succession, although the provision in step (a) at least partially coincides with the first autothermal reforming in step (b) and / or according to the provision in step (a). d) at least partially simultaneously with the first autothermal reforming in step (e) can be performed.
Nach dem Konvertieren von Kohlenstoffmonoxid in Schritt (f), dem Abtrennen von Kohlenstoffdioxid in Schritt (g) und dem abschließenden Reinigen in Schritt (h) bzw. nach dem Abtrennen von Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan in Schritt (g') hat das zweite Synthesegas bevorzugt
- – einen Gehalt an Wasserstoff im Bereich von 40 ± 35 Vol.-% auf, bevorzugter 40 ± 30 Vol.-%, noch bevorzugter 40 ± 25 Vol.-%, am bevorzugtesten 40 ± 20 Vol.-%, und insbesondere 40 ± 15 Vol.-%; und/oder
- – einen Gehalt an Stickstoff im Bereich von 60 ± 55 Vol.-% auf, bevorzugter 60 ± 50 Vol.-%, noch bevorzugter 60 ± 45 Vol.-%, am bevorzugtesten 60 ± 40 Vol.-%, und insbesondere 60 ± 35 Vol.-%.
- A content of hydrogen in the range of 40 ± 35% by volume, more preferably 40 ± 30% by volume, more preferably 40 ± 25% by volume, most preferably 40 ± 20% by volume, and especially 40 ± 15% by volume; and or
- A content of nitrogen in the range of 60 ± 55% by volume, more preferably 60 ± 50% by volume, more preferably 60 ± 45% by volume, most preferably 60 ± 40% by volume, and especially 60 ± 35% by volume.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt kontinuierlich betrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert bevorzugt eine Gesamtproduktion von mehr als 3300 tato an Synthesegas (Summe über das erste Synthesegas und das zweite Synthesegas, vorzugsweise nach Abtrennung in Schritt (c) und abschließender Reinigung in Schritt (h)), bevorzugter mindestens 3500 tato Synthesegas, noch bevorzugter mindestens 3800 tato Synthesegas und insbesondere mindestens 4000 tato Synthesegas.The process according to the invention is preferably operated continuously. The process of the present invention preferably provides a total production of more than 3300 tpd of synthesis gas (total over the first synthesis gas and the second synthesis gas, preferably after separation in step (c) and final purification in step (h)), more preferably at least 3500 tpd synthesis gas more preferably at least 3800 t of synthesis gas and in particular at least 4000 t of synthesis gas.
Der erste autotherme Reformer hat bevorzugt eine Kapazität von mindestens 1000 tato an Synthesegas, bezogen auf das unmittelbare, ungereinigte Reaktionsprodukt der ersten autothermen Reformierung aus Schritt (b), bevorzugter mindestens 1500 tato, noch bevorzugter mindestens 2000 tato, am bevorzugtesten mindestens 2500 tato und insbesondere mindestens 3000 tato an Synthesegas.The first autothermal reformer preferably has a capacity of at least 1000 tpd of syngas based on the immediate, unpurified reaction product of the first autothermal reformer of step (b), more preferably at least 1500 tpd, more preferably at least 2000 tpd, most preferably at least 2500 tpd, and especially At least 3000 tpd of syngas.
Der zweite autotherme Reformer hat bevorzugt eine Kapazität von mindestens 1000 tato an Synthesegas, bezogen auf das unmittelbare, ungereinigte Reaktionsprodukt der zweiten autothermen Reformierung in Schritt (e), bevorzugter mindestens 1500 tato, noch bevorzugter mindestens 2000 tato, am bevorzugtesten mindestens 2500 tato und insbesondere mindestens 3000 tato an Synthesegas.The second autothermal reformer preferably has a capacity of at least 1000 tpd of syngas based on the instant, unpurified reaction product of the second autothermal reforming in step (e), more preferably at least 1500 tpd, even more preferably at least 2000 tpd, most preferably at least 2500 tpd, and especially At least 3000 tpd of syngas.
Bevorzugt entspricht die Kapazität des ersten autothermen Reformers im Wesentlichen der Kapazität des zweiten autothermen Reformers.Preferably, the capacity of the first autothermal reformer substantially corresponds to the capacity of the second autothermal reformer.
Als Kohlenwasserstoff wird in Schritt (a) und ggf. zusätzlich in Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt Erdgas eingesetzt, welches ggf. zunächst entschwefelt wird. Der Gesamtverbrauch an Erdgas wird bevorzugt als Erdgasstrom bereitgestellt, welcher bevorzugt in zwei Teilströme aufgeteilt wird: Der erste Erdgasteilstrom wird in Schritt (a) dem Gasgemisch zugesetzt, welches anschließend in Schritt (b) im ersten autothermen Reformer reformiert wird; und der zweite Erdgasteilstrom wird in Schritt (d) dem Gasgemisch zugesetzt, welches anschließend in Schritt (e) im zweiten autothermen Reformer reformiert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das relative Gewichtsverhältnis des ersten Erdgasteilstroms zum zweiten Erdgasteilstrom weniger als 1:1, bevorzugter weniger als 1:1,5. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform beträgt das relative Gewichtsverhältnis des ersten Erdgasteilstroms zum zweiten Erdgasteilstrom mehr als 1:1, bevorzugter mehr als 1,5:1. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt das relative Gewichtsverhältnis des ersten Erdgasteilstroms zum zweiten Erdgasteilstrom im Bereich von 70:30 bis 30:70, bevorzugter 60:40 bis 40:60 und insbesondere 55:45 bis 45:55.The hydrocarbon used in step (a) and optionally additionally in step (d) of the process according to the invention is preferably natural gas, which is optionally first desulfurized. The total consumption of natural gas is preferably provided as a natural gas stream, which is preferably divided into two partial streams: the first natural gas partial stream is added in step (a) to the gas mixture, which is then reformed in step (b) in the first autothermal reformer; and the second partial gas stream is added in step (d) to the gas mixture, which is subsequently reformed in step (e) in the second autothermal reformer. In a preferred embodiment, the relative weight ratio of the first partial gas stream to the second partial gas stream is less than 1: 1, more preferably less than 1: 1.5. In another preferred embodiment, the relative weight ratio of the first partial gas stream to the second partial gas stream is greater than 1: 1, more preferably greater than 1.5: 1. In another preferred embodiment, the relative weight ratio of the first partial gas stream to the second partial gas stream is in the range of 70:30 to 30:70, more preferably 60:40 to 40:60, and most preferably 55:45 to 45:55.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniak umfassend das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Synthesegas, wobei das erste Synthesegas und das zweite Synthesegas gemeinsam einem Ammoniakreaktor zugeführt werden.A further aspect of the invention relates to a process for the production of ammonia comprising the above-described process according to the invention for the production of synthesis gas, wherein the first synthesis gas and the second synthesis gas are fed together to an ammonia reactor.
Bevorzugt wird dabei das in Schritt (c) erhaltene erste Synthesegas ohne weitere Reinigung mit Hilfe eines Synthesegasverdichters auf einen Druck verdichtet, bei welchem der Ammoniakreaktor betrieben wird. Vorzugsweise wird der Ammoniakreaktor bei einem Druck von mindestens 150 bar betrieben, bevorzugter mindestens 170 bar, noch bevorzugter mindestens 190 bar, am bevorzugtesten mindestens 210 bar und insbesondere mindestens 230 bar.Preferably, the first synthesis gas obtained in step (c) is compacted without further purification with the aid of a synthesis gas compressor to a pressure at which the ammonia reactor is operated. Preferably, the ammonia reactor is operated at a pressure of at least 150 bar, more preferably at least 170 bar, even more preferably at least 190 bar, most preferably at least 210 bar and especially at least 230 bar.
Bevorzugt wird dabei das in Schritt (e) erhaltene zweite Synthesegas gemäß den zusätzlichen Schritten (f), (g) und (h) oder gemäß den zusätzlichen Schritten (f) und (g') gereinigt; danach mit Hilfe eines Synthesegasverdichters zunächst auf einen Druck vorverdichtet, welcher geringer ist als der Druck, bei welchem der Ammoniakreaktor betrieben wird; und anschließend mit Hilfe eines weiteren Synthesegasverdichters auf einen Druck verdichtet, bei welchem der Ammoniakreaktor betrieben wird. Vorzugsweise wird das zweite Synthesegas zunächst mit Hilfe eines Synthesegasverdichters auf einem Druck im Bereich von 100 ± 50 bar vorverdichtet, bevorzugter 100 ± 40 bar, noch bevorzugter 100 ± 30 bar, am bevorzugtesten 100 ± 20 bar und insbesondere 100 ± 10 bar; und anschließend mit Hilfe eines weiteren Synthesegasverdichters auf einen Druck verdichtet, bei welchem der Ammoniakreaktor betrieben wird, welcher bevorzugt mindestens 150 bar beträgt, bevorzugter mindestens 170 bar, noch bevorzugter mindestens 190 bar, am bevorzugtesten mindestens 210 bar und insbesondere mindestens 230 bar.The second synthesis gas obtained in step (e) is preferably purified according to the additional steps (f), (g) and (h) or according to the additional steps (f) and (g '); then precompressed with the aid of a synthesis gas compressor initially to a pressure which is lower than the pressure at which the ammonia reactor is operated; and then compressed by means of another synthesis gas compressor to a pressure at which the ammonia reactor is operated. Preferably, the second synthesis gas is first at a pressure in the range using a syngas compressor precompressed from 100 ± 50 bar, more preferably 100 ± 40 bar, even more preferably 100 ± 30 bar, most preferably 100 ± 20 bar and especially 100 ± 10 bar; and then compressed using a further synthesis gas compressor to a pressure at which the ammonia reactor is operated, which is preferably at least 150 bar, more preferably at least 170 bar, more preferably at least 190 bar, most preferably at least 210 bar and in particular at least 230 bar.
Das erfindungsgemäße Verfahren liefert bevorzugt eine Gesamtproduktion von mehr als 3300 tato an Ammoniak, bevorzugter mindestens 3500 tato, noch bevorzugter mindestens 3700 tato, am bevorzugtesten mindestens 3900 tato und insbesondere mindestens 4000 tato an Ammoniak.The process of the present invention preferably provides a total production of more than 3300 tpc of ammonia, more preferably at least 3500 tpd, even more preferably at least 3700 tpd, most preferably at least 3900 tpd and especially at least 4000 tpd of ammonia.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas umfassend
- – einen ersten autothermen Reformer zum Herstellen eines ersten Synthesegases umfassend Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan aus einem Gasgemisch umfassend Kohlenwasserstoffe, Wasserdampf und ein Oxidationsmittel, vorzugsweise Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft;
- – eine Anlage zum Abtrennen eines Gasgemischs umfassend Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan von dem ersten Synthesegas;
- – einen zweiten autothermen Reformer zum Herstellen eines zweiten Synthesegases umfassend Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid aus einem Gasgemisch umfassend Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan;
- – Mittel zum Überführen des von dem ersten Synthesegas abtrennten Gasgemischs umfassend Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan zu dem zweiten autothermen Reformer;
- A first autothermal reformer for producing a first synthesis gas comprising hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and methane from a gas mixture comprising hydrocarbons, water vapor and an oxidizing agent, preferably oxygen or oxygen-enriched air;
- A plant for separating a gas mixture comprising carbon monoxide, carbon dioxide and methane from the first synthesis gas;
- A second autothermal reformer for producing a second synthesis gas comprising hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide from a gas mixture comprising carbon monoxide, carbon dioxide and methane;
- - Means for transferring the separated from the first synthesis gas gas mixture comprising carbon monoxide, carbon dioxide and methane to the second autothermal reformer;
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Synthesegas. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft daher die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Synthesegas.The device according to the invention is suitable for carrying out the process according to the invention for the production of synthesis gas. A further aspect of the invention therefore relates to the use of the apparatus according to the invention for the production of synthesis gas in the process according to the invention for the production of synthesis gas.
Alle bevorzugten Ausführungsformen, welche vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden, gelten analog auch im Hinblick auf die Auslegung und Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und werden daher diesbezüglich nicht wiederholt.All preferred embodiments, which were described above in connection with the method according to the invention, apply analogously also with regard to the design and construction of the device according to the invention and are therefore not repeated in this respect.
Bevorzugt umfasst die Anlage zum Abtrennen des Gasgemischs umfassend Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan von dem ersten Synthesegas eine Druckwechsel-Adsorptions-Anlage. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Druckwechsel-Adsorptions-Anlage eine Membran-Trennanlage vorgeschaltet, in welcher zunächst ein Großteil des im ersten Synthesegas enthaltenen Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid als Permeatstrom abgetrennt wird. Der Retentatstrom, welcher Wasserstoff sowie Methan und nicht abgetrenntes Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid enthält, wird dann der Druckwechsel-Adsorptions-Anlage zugeführt.Preferably, the plant for separating the gas mixture comprising carbon monoxide, carbon dioxide and methane from the first synthesis gas comprises a pressure swing adsorption plant. In a preferred embodiment, the pressure swing adsorption plant is preceded by a membrane separation plant, in which initially a large part of the carbon monoxide and carbon dioxide contained in the first synthesis gas is separated off as permeate stream. The retentate stream containing hydrogen as well as methane and uncut carbon monoxide and carbon dioxide is then fed to the pressure swing adsorption unit.
Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung
- – eine Entschwefelungsanlage zum Entfernen von Schwefelverbindungen aus Kohlenwasserstoffen und Mittel zum Überführen der entschwefelten Kohlenwasserstoffe zum ersten autothermen Reformer oder einer dem autothermen Reformer vorgeschalteten Mischanlage; und/oder
- – eine Luftzerlegungsanlage und Mittel zum Überführen von reinem Sauerstoff oder von mit Sauerstoff angereicherter Luft mit einem Gehalt an Sauerstoff von mindestens 90 Vol.-% zum ersten autothermen Reformer oder einer dem autothermen Reformer vorgeschalteten Mischanlage; und/oder
- – eine ein- oder zweistufige Konvertierungsanlage zur Konvertierung von Kohlenstoffmonoxid, welches in dem zweiten Synthesegas enthalten ist, zu Kohlenstoffdioxid; und/oder
- – eine Anlage zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid, welches in dem zweiten Synthesegas enthalten ist; und/oder
- – eine Anlage zum Abtrennen eines Gasgemischs umfassend Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan von dem zweiten Synthesegas, vorzugsweise durch Druckwechsel-Adsorption; und/oder
- – eine Anlage zur abschließenden Reinigung des zweiten Synthesegases, vorzugsweise durch Methanisierung oder Stickstoffwäsche.
- - A desulfurization plant for removing sulfur compounds from hydrocarbons and means for transferring the desulfurized hydrocarbons to the first autothermal reformer or upstream of the autothermal reformer mixing plant; and or
- - An air separation plant and means for transferring pure oxygen or oxygen-enriched air containing at least 90 vol .-% of oxygen to the first autothermal reformer or upstream of the autothermal reformer mixing plant; and or
- A one- or two-stage conversion plant for converting carbon monoxide contained in the second synthesis gas into carbon dioxide; and or
- - An apparatus for the separation of carbon dioxide, which is contained in the second synthesis gas; and or
- A system for separating a gas mixture comprising carbon monoxide, carbon dioxide and methane from the second synthesis gas, preferably by pressure swing adsorption; and or
- - An installation for the final purification of the second synthesis gas, preferably by methanation or nitrogen scrubbing.
Die Luftzerlegungsanlage ist vorzugsweise so dimensioniert, dass sie genügend reinen Sauerstoff produziert, wie in dem erfindungsgemäßen Verfahren benötigt wird. Für die Erzeugung von Synthesegas für eine Ammoniakanlage mit einer Kapazität von 3600 tato können beispielsweise 73 t/h reiner Sauerstoff benötigt werden.The air separation plant is preferably dimensioned so that it produces enough pure oxygen, as required in the method according to the invention. For example, the production of synthesis gas for an ammonia plant with a capacity of 3600 tpd requires 73 t / h of pure oxygen.
Die Schwefelverbindungen können dabei durch herkömmliche, dem Fachmann bekannte Verfahren abgetrennt werden. Beispielsweise können die Schwefelverbindungen durch Adsorption an Aktivkohle oder an Molekularsiebe abgetrennt werden oder durch katalytische Hydrierung der organischen Schwefelverbindungen und anschließende Adsorption des gebildeten Schwefelwasserstoffs an Zinkoxid.The sulfur compounds can be separated by conventional methods known to those skilled in the art. For example, the sulfur compounds can be adsorbed on Activated carbon or be separated on molecular sieves or by catalytic hydrogenation of the organic sulfur compounds and subsequent adsorption of the hydrogen sulfide formed on zinc oxide.
Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung
- – einen mehrstufigen Verdichter umfassend eine erste Verdichtungsstufe und eine nachgeschaltete zweite Verdichtungsstufe;
- – Mittel zum Überführen des ersten Synthesegases aus der Anlage zum Abtrennen des Gasgemischs umfassend Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan von dem ersten Synthesegas zur zweiten Verdichtungsstufe; und
- – eine Anlage zur abschließenden Reinigung des zweiten Synthesegases, vorzugsweise durch Methanisierung, Druckwechsel-Adsorption oder Stickstoffwäsche, und Mittel zum Überführen des abschließend gereinigten zweiten Synthesegases zur ersten Verdichtungsstufe.
- - A multi-stage compressor comprising a first compression stage and a downstream second compression stage;
- - Means for transferring the first synthesis gas from the plant for separating the gas mixture comprising carbon monoxide, carbon dioxide and methane from the first synthesis gas to the second compression stage; and
- A plant for the final purification of the second synthesis gas, preferably by methanation, pressure swing adsorption or nitrogen scrubbing, and means for transferring the finally purified second synthesis gas to the first compression stage.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Ammoniak aus Synthesegas umfassend die erfindungsgemäße, vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas und einen Ammoniakreaktor.Another aspect of the invention relates to an apparatus for the production of ammonia from synthesis gas comprising the inventive apparatus described above for the production of synthesis gas and an ammonia reactor.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Ammoniak. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft daher die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Ammoniak in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Ammoniak.The device according to the invention is suitable for carrying out the process according to the invention for the production of ammonia. A further aspect of the invention therefore relates to the use of the apparatus according to the invention for the production of ammonia in the process according to the invention for the production of ammonia.
Der Erfindung wird anhand der
Die autotherme Reformierung im ersten autothermen Reformer (
Das in Anlage (
Die autotherme Reformierung im zweiten autothermen Reformer (
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Chapter 6, pages 202-326 [0054]
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