[发明专利]甲醇、氨和尿素的联合生产

说明书

本发明涉及从烃进料与生产尿素一起联合生产甲醇和氨的方法，该方法无需将从甲醇或氨合成气中捕获的二氧化碳排放到大气中并且无需使用昂贵的空气分离装置和水煤气变换。从来自重整工段的烟道气中除去二氧化碳，以将所有氨部分或全部地转化为尿素。协同生产甲醇、氨和尿素以生产用于尿素生产的涂层。

本发明涉及一种用于从烃进料联合生产甲醇和氨的方法，该方法无需将从甲醇和氨合成气中捕获的二氧化碳排放到大气中并且无需使用昂贵的水煤气变换和二氧化碳去除步骤。更具体地，本发明涉及用于联合生产甲醇和氨的顺序和单程(once-through)(单程(single pass))方法，其中没有水煤气变换和二氧化碳去除，并且没有在设备的重整工段中使用的空气分离装置。

目前用于联合生产甲醇和氨的方法通常涉及平行工艺，其中使用共用的重整工段来产生合成气，该合成气被分成分开的平行流，其中一种用于甲醇合成，另一种用于氨合成。甲醇和氨的联合生产也可以顺序或串联进行，其中在重整工段中产生的合成气首先被转化为甲醇，随后将含有碳氧化物和氢气的未反应的气体用于氨合成。需要合成气流的水煤气变换和/或二氧化碳去除步骤，因此涉及将CO₂释放到大气中以及涉及用于进行变换转化和二氧化碳去除的非常昂贵且复杂的装置的投资。

在本发明的第一方面，提供了一种用于联合生产甲醇、氨和尿素的方法，该方法比现有方法更简单并且其同时使二氧化碳最小程度地释放到大气中。

在本发明的第二方面，提供了一种用于联合生产甲醇、氨和尿素的方法，该方法允许两条平行的甲醇生产线的优化使用。

通过本发明的用于从烃原料联合生产甲醇、氨和尿素的方法实现了这些和其它优点，所述方法包括以下步骤：

a)从包括第一重整步骤和第一甲醇转化步骤的第一甲醇工艺获得包含甲醇的第一流出物和包含氮气、氢气和未转化的碳氧化物的第一气体流出物；和

从包括第二重整步骤和第二甲醇转化步骤的第二甲醇工艺获得包含甲醇的第二流出物和包含氮气、氢气和未转化的碳氧化物的第二气体流出物；

b)在共用的催化甲烷化阶段中，从包含氮气、氢气和未转化的碳氧化物的第一和/或第二气体流出物产生氨合成气，并取出优选具有约3:1的H₂:N₂摩尔比的所述氨合成气；

c)在共用的氨合成阶段中催化转化所述氨合成气中的氮气和氢气，并取出包含氨的流出物和包含氢气、氮气和/或甲烷的废气流；和

d)使包含氨的流出物的至少一部分与来自第一和第二重整步骤中的至少一个的包含CO₂的烟道气的至少一部分反应，以生产尿素。

换句话说，通过本发明，申请人提供了一种基于两个平行的甲醇生产线的方法，每个生产线包括重整工段和甲醇反应工段。每个甲醇反应工段提供甲醇产物(其可被送至进一步加工、储存等)以及包含氮气、氢气和未转化的碳氧化物的气体流出物(其非常适合作为通过甲烷化来合成氨的基础)。此外，来自工业设备和工艺的CO₂排放问题受到普遍关注，使得当前的方法非常令人感兴趣，因为来自重整工段的烟道气的至少一部分CO₂被用于生产尿素。

如本文所用，术语“碳氧化物”是指组分一氧化碳和二氧化碳。

如本文所用，在步骤(b)的催化甲烷化中，术语“通过除去未转化的碳氧化物”是指将未转化的碳氧化物转化为甲烷。这明显不同于通过在酸性气体洗涤中使用吸收剂来除去二氧化碳，而本发明消除了这种情况。

因此，如本文所用，术语“二氧化碳去除”是指酸性气体洗涤形式的非常昂贵的CO₂去除阶段，例如常规的MDEA和碳酸盐洗涤过程。

优选地，在第一和第二甲醇工艺的每一个中，进行以下步骤：

1)在包括初级和次级重整阶段的重整工段中，通过使烃原料进行蒸汽重整来制备含有氢气、碳氧化物和氮气的甲醇合成气；