[发明专利]用于改造氨装置的方法

说明书

描述了一种用于改造氨生产设施的方法，所述氨生产设施具有前端，所述前端包括以烃原料进料速率用烃原料进料的一个或多个重整器以及用得自所述一个或多个重整器的重整气进料且包含含铁水煤气变换催化剂的固定床的高温变换反应器，所述前端以第一蒸汽与碳比率和第一压降运行，所述方法包括以下步骤：(i)用低蒸汽水煤气变换催化剂替换所述含铁水煤气变换催化剂以形成经改进的前端，(ii)以第二蒸汽与碳比率和第二压降运行所述经改进的前端，其中所述第二蒸汽与碳比率比所述第一蒸汽与碳比率低至少0.2且所述第二压降小于所述第一压降，以及(iii)提高所述一个或多个重整器的烃原料进料速率。

本发明涉及一种用于改造高温变换工艺的方法。更具体而言，本发明涉及一种用于改造氨装置中的高温变换工艺的方法。

常规地，通过使氢气和氮气在高压下反应的哈伯-博施(Haber-Bosch)工艺来生产氨。该反应的总化学计量是：

通常地，通过在被称为初级重整的工艺中对诸如天然气的烃原料蒸汽重整，以产生包含未反应烃、氢气、二氧化碳和一氧化碳的料流来获得氢气。氮气可由多种来源提供，但往往通过用空气对初级重整的产物进行次级重整以产生粗合成气来提供。然后使用催化水煤气变换转化，通常在包括在含铁催化剂的床上的高温变换阶段的两个阶段中，以将一氧化碳的至少一些转化至二氧化碳并形成另外的氢气。然后例如通过吸收来去除二氧化碳。剩余料流往往经受催化甲烷化，以将残留量的一氧化碳和二氧化碳转化至甲烷。来自甲烷转化器的料流将主要由氢气和氮气组成且具有痕量的甲烷，然后被压缩并传递至氨反应器，其中氢气与氮气反应形成氨。

将包括以下的多种因素考虑在内来决定氨装置中的最小蒸汽与碳比率：化学转化效率，跨过初级重整器的碳形成，和特别是防止高温变换催化剂过度还原的需要，所述过度还原可导致合成气中不需要的烃形成。多个装置还是压降限制的，使得经过装置的压降限制了总生产率。这意指固有压降的减小可使得装置通过量增加。降低蒸汽与碳比率使经过装置的流量减少并因此减小压降。

EP2590893(A1)公开了一种由含烃原料生产氨合成气的方法，利用以下的步骤：初级重整，用氧化剂料流次级重整，并且对合成气进一步处理，包括变换、去除二氧化碳和甲烷化，其中由次级重整输送的合成气在200与350℃之间的温度在铜/氧化锌/氧化铝催化剂上经受中温变换(MTS)，并且通过安装上游预重整器、利用低于2的蒸汽与碳比率来运行初级重整。公开了用于改造氨装置的对应方法，其中现有的高温变换(HTS)反应器经改进在中温下运行，或用新的MTS反应器替换，并且将预重整器安装在初级重整器的上游，以使得初级重整器中蒸汽与碳比率可降低至1.5至2范围内的值。

我们已意识到可采用替代方法来降低蒸汽与碳比率且提高产量而不需安装预重整器和MTS反应器。

因此，本发明提供一种用于改造并运行氨生产设施的方法，所述氨生产设施具有前端，所述前端包括用烃原料进料的一个或多个重整器以及用得自所述一个或多个重整器的重整气进料且包含含铁水煤气变换催化剂的固定床的高温变换反应器，所述前端以第一蒸汽与碳比率和第一压降运行，所述方法包括以下步骤：(i)用低蒸汽水煤气变换催化剂替换含铁水煤气变换催化剂以形成经改进的前端，(ii)以第二蒸汽与碳比率和第二压降运行经改进的前端，其中第二蒸汽与碳比率比第一蒸汽与碳比率低至少0.2且第二压降小于第一压降，并且然后(iii)提高所述一个或多个重整器的烃原料进料速率。

由替换水煤气变换反应器中的催化剂和调整蒸汽与碳比率引起的前端压降减小允许氨工艺的操作员增加至一个或多个重整器的烃原料流量并且进而制造更多的氨。因此，本申请中的术语“改造”意指增加现有氨生产设施的氨产量的方法。