[发明专利]用于制备氨和尿素的方法

权利要求书

1.一种用于制备氨的方法，包括以下步骤：

(a)提供烃类材料；

(b)使烃类材料进行催化部分氧化(CPO)，以产生包括一氧化碳、氢和二氧化碳的CPO气流；

(c)提供通过烃类进料的蒸汽重整(SR)而获得的SR气流；

(d)使所述CPO气流和所述SR气流进行水煤气变换(WGS)反应，以使一氧化碳与水反应形成包括氢和二氧化碳的WGS气体；

(e)在WGS反应之前或之后，使单独的气流进行混合步骤，以提供混合的WGS气体；

(f)使所述混合的WGS气体进行氢富集步骤，以获得富氢物流；

(g)在氨形成条件下使所述富氢物流与氮反应，以制备氨。

2.根据权利要求1所述的方法，包括混合所述CPO气流和所述SR气流以提供混合气体，并使所述混合气体进行WGS反应的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所混合的合成气体以范围为1.2～0.8vol％/vol％的CPO物流：SR物流比包括来自催化部分氧化(CPO物流)的合成气体和来自蒸汽重整(SR物流)的合成气体。

4.根据权利要求3所述的方法，其中CPO物流：SR物流比在1.1～0.9vol％/vol％的范围内，且优选为1.05～0.95vol％/vol％。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(b)中进行催化部分氧化的烃类材料和步骤(c)中的烃类进料是步骤(a)中提供的相同烃类材料的分开部分。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述催化部分氧化中使用的氧和所述氨形成反应中使用的氮从空气分离单元获得。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述催化部分氧化在包含至少40％氧、优选至少60％氧的含氧气流的影响下进行。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述含氧气流是具有90％～100％纯度的氧。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过从包括氢和二氧化碳的气体混合物中去除CO₂而从反应混合物中分离氢，以获得富含H₂的气体混合物。

10.根据权利要求9所述的方法，包括通过CO和CO₂的甲烷化来进一步纯化H₂。

11.根据权利要求9所述的方法，其中在CO₂去除之后使用变压吸附器来纯化H₂，以产生纯氢流和吹扫气流9，且其中使来自变压吸附器的吹扫气体再循环到CPO反应器中。

12.一种用于制备尿素的方法，包括根据权利要求8～10中任一项所述的用于制备氨的方法，以及使氨与去除的CO₂在尿素形成条件下反应。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述烃类材料选自天然气、液化石油气(LPG)、炼厂气、石脑油及其混合物。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述催化部分氧化中氧与碳的比率为0.3～0.7。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中得自所述催化部分氧化的未净化气体具有约900℃～1200℃的温度。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中CPO气体首先经历蒸汽发生热交换器且然后进行WGS反应，由此所得的物流与从现有SR单元获得的WGS气流混合。

17.根据权利要求9～11中任一项所述的方法用于提高现有尿素生产单元中尿素产量的用途。

18.一种提高与包括蒸汽重整器(SR)的合成气生产系统偶联的现有尿素生产中的尿素产量的方法，其通过将催化部分氧化(CPO)反应器以与所述蒸汽重整器并联的方式加至所述合成气生产系统。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述合成气生产系统还包括自热反应器(ATR)，且所述CPO反应器以还并联于所述自热反应器的方式加至所述合成气生产系统。