[发明专利]用于在双氨转化器系统中制备氨的方法和系统

说明书

提供了用于制备氨的方法和系统。该方法可以包括加热第一压缩合成气以产生加热的第一合成气。可以将加热的第一合成气和第二压缩合成气合并以产生合并合成气。合并合成气可以在第一氨转化器和第二氨转化器中反应以产生氨产物。可以将来自氨产物的热传递到第一传热介质以产生第一冷却产物和第二传热介质。可以将来自第一冷却产物的热传递到第三传热介质以产生第二冷却产物。可以将来自第二冷却产物的热传递到所述合并合成气以产生第三冷却产物。可以分离第三冷却产物以产生纯化的氨产物和循环气体。

技术领域

本申请要求2013年8月7日提交的序列号为61/863,281的美国临时专利申请的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。所公开的实施方案一般地涉及用于制备氨的方法和系统。更具体地，这些实施方案涉及用于将含有氢和氮的合成气转化为氨的方法和系统。

背景技术

通常通过在氨合成转化器的反应区中在催化剂的存在下使氢和氮反应来制备氨。合成气体或“合成气”通常是氢和氮的来源。通常通过在高温下在蒸汽和/或氧化剂的存在下重整含碳材料产生合成气。合成气的任何未反应的组分可以被回收并再循环到氨转化器，其经常被称为“氨合成回路”。补充合成气被连续地加入到氨合成回路中以提供新鲜的氢和氮。

未反应的氢和氮的再循环降低了合成气到氨合成回路的流速，从而妨碍了最大容量的氨制备。因此，存在对用于制备氨的改进的方法和系统的需要。

附图简述

图1描绘了根据所述一个或多个实施方案的用于制备氨的示例性系统的示意图。

图2描绘了根据所述一个或多个实施方案的用于产生合成气的示例性系统的示意图。

图3描绘了根据所述一个或多个实施方案的用于产生合成气的另一示例性系统的示意图。

详述

提供了用于制备氨的方法和系统。在一个或多个实施方案中，该方法可包括压缩第一合成气和第二合成气以产生第一压缩合成气和第二压缩合成气。可以加热第一压缩合成气以产生在约60℃至约350℃的温度下的加热的第一合成气。可以将加热的第一合成气和第二压缩合成气合并以产生在约60℃至约200℃的温度下的合并合成气。可以使合并合成气在第一氨转化器中反应以产生流出物。可以使流出物在第二氨转化器中反应以产生氨产物。可以将来自氨产物的热传递到第一传热介质，以产生在约150℃至约375℃温度下的第一冷却产物和第二传热介质。可以将热从第一冷却产物传递到第三传热介质以产生第二冷却产物。可以将热从第二冷却产物传递到合并合成气以产生第三冷却产物。可以分离第三冷却产物以产生纯化的氨产物和循环气体。

图1描绘了根据一个或多个实施方案的用于制备氨的示例性系统100的示意图。系统100可包括第一压缩机单元110，其被配置成压缩和/或干燥管线104中的第一合成气以产生经由管线112的第一压缩合成气。管线112中的第一压缩合成气可通过与氨产物和/或第二氨转化器140中的流出物的间接热交换被加热，以产生经由管线118的加热的第一合成气。管线106中的第二合成气可在第二压缩机单元120中被压缩和/或干燥，以产生经由管线122的第二压缩合成气。可以将管线118中的加热的第一合成气和管线122中的第二压缩合成气混合或以其它方式合并，以提供经由管线126的合并合成气。管线126中的合并合成气可以在热交换器135中被加热，以产生经由管线138的加热的合成气。管线138中的加热的合成气可以被引入到第一氨转化器130以产生经由管线132的流出物。经由管线132的流出物可以被引入到第二氨转化器140以产生经由管线142的氨产物。管线142中的氨产物可以在一个或多个热交换器(示出了三个)150、155、135中被冷却，以产生经由管线158的冷却的氨产物。经由管线158的冷却的氨产物被引入到分离器175，以产生经由管线176的纯化的氨产物和经由管线178的循环气体。