[发明专利]甲醇和氨的共同生产

说明书

本发明涉及用于共同生产甲醇和氨的一种依次的和一次通过的(once-through)(单道的)方法，其无需水气转换和酸气清洗二氧化碳去除，也无需在设备的重整部分所用的空气分离装置。

目前用于共同生产甲醇和氨的方法通常包括并行的过程，在其中一个共同的重整部分被用于产生合成气，合成气被分成分开的平行流，将其中一个用于甲醇合成，将另一个用于氨合成。甲醇和氨的共同生产也可以依次或者连续来进行，这里将在重整部分生产的合成气首先转化成甲醇，随后将含有碳氧化物和氢气的未反应气体用于氨合成。合成气流的水气转换和/或二氧化碳去除步骤是必需的，因此涉及将CO₂释放到大气和在用于进行转换转化和二氧化碳去除的非常昂贵和复杂的装置上的投资。

US-A-2007/0299144在一种实施方案中公开了一种方法，其中甲醇和氨是平行和独立于共用的合成气流来生产的，并且没有产生尿素。因为没有产生尿素，因此不需要分流二氧化碳用于尿素合成。用于氨合成的合成气流中的一氧化碳被转化成二氧化碳，并且该重整是在吹氧反应器中用从空气分离装置提供的氧气来进行的。

美国专利6106793描述了一种方法，其中甲醇和氨是平行和独立生产的。次级重整部分中所产生的气体通过与第二初级重整部分中的含有甲烷和蒸气的气体的间接热交换而被冷却，以产生氨合成气。该加热的气体反应来产生包含CO、CO₂和H₂的甲醇合成气。

EP-A-0553631公开了一种生产甲醇并随后生产氨的方法。在进行氨合成之前，将未反应的甲醇合成气送到CO₂-去除步骤和氮气-清洗。空气分离装置将氮气提供给N₂-清洗和将氧气提供给甲醇合成部分上游的吹氧次级重整器。

JP-A-2000063115描述了一种共同生产甲醇和氨的方法。在该重整部分中，次级重整器是吹空气的，并且从合成气中除去二氧化碳来调整该合成气的组成。不需要转换反应器来将CO转化成CO₂。该合成气被用于在使用再循环产物流的方法中生产甲醇。将来自甲醇部分的工艺吹扫气体(process purged gas)进行甲烷化，然后用于氨生产。

我们的EP-A-2192082描述了一种共同生产甲醇和氨的方法，其中提升了甲醇和氨的产物分割(split)的最小灵活性；即，用于控制甲醇和氨之间的产物比的最小灵活性。甲醇和氨之间的产物比是由给料组成产生的。这种方法比目前的方法更简单并且在资金成本和运行成本两方面都更廉价，同时能够使得释放到大气中的二氧化碳最少化。

本发明的一个目的是提供如EP-A-2192082所公开的共同生产甲醇和氨的方法，但是任选地可以提高氨生产能力而不会牺牲简单和廉价的资金成本和运行成本的理念。

这个和其他目的可通过本发明来解决。

因此，我们提供一种由烃给料来共同生产甲醇和氨的方法，其包含以下依次步骤：

(a)通过在初级重整阶段和随后在吹空气的次级重整阶段蒸气重整该烃给料，产生含有氢气、碳氧化物和氮气的甲醇合成气；

(b)将该甲醇合成气分成含有1-50vol%的该甲醇合成气的第一甲醇合成气流和含有50-99 vol%的该甲醇合成气的第二甲醇合成气流，通过使该第一甲醇合成气流穿过CO₂变压吸附(CO₂ PSA)，同时使该第二甲醇合成气流从旁路绕过，形成具有降低含量的二氧化碳的第一甲醇合成气流，从该CO₂变压吸附中取出含有氢气、二氧化碳、一氧化碳和甲烷的废气流，并且通过使该具有降低含量的二氧化碳的第一甲醇流与从旁路绕过的第二甲醇合成流混合，形成合并的甲醇合成气；

(c)在一次通过的甲醇合成阶段催化转化该合并的甲醇合成气中的碳氧化物和氢气，并且取出含有甲醇的流出物和含有氮气、氢气和未转化的碳氧化物的气体流出物；

(d)通过在催化甲烷化阶段将步骤(c)的该气体流出物中的未转化的碳氧化物除去，来生产氨合成气，并取出具有H₂：N₂摩尔比为3：1的氨合成气，其中无需使用水气转换，也无需使用二氧化碳去除；

(e)在氨合成阶段催化转化该氨合成气中的氮气和氢气，并取出含有氨的流出物和含有氢气、氮气和甲烷的废气流。