Застосування продувного газу синтезу сечовини у способі синтезу аміаку й сечовини на одній установці й установка для здійснення цього способу

Реферат: Винахід стосується способу і установки синтезу аміаку й сечовини, де потік (3) продувного газу, що утворюється в секції синтезу сечовини, застосовується як джерело аміаку для селективного каталітичного відновлення оксидів азоту, що містяться в димових газах (4) спалювання, виділюваних секцією синтезу аміаку. UA 112909 C2 (12) UA 112909 C2 UA 112909 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки, до якої відноситься винахід Даний винахід відноситься до способів синтезу аміаку й сечовини на одній установці й установок для їхнього здійснення. Рівень техніки Синтез сечовини здійснюють шляхом реакції аміаку з діоксидом вуглецю. Як аміак, так і діоксид вуглецю, що є вихідним матеріалом установки для синтезу сечовини, можуть бути отримані на установці для синтезу аміаку, і тому на практиці відоме об'єднання установок для синтезу аміаку й сечовини в одну установку. Крім того, установка для синтезу аміаку виробляє тепло, а установка для синтезу сечовини є споживачем тепла, що є ще одним стимулом для об'єднання. Звичайне тепло, вироблене установкою для синтезу аміаку, не забезпечує потреби всієї установки для синтезу аміаку й сечовини, що означає необхідність підведення додаткового тепла. Таке додаткове тепло звичайно одержують за рахунок спалювання палива в допоміжних пальниках. Установка для синтезу аміаку й сечовини містить секцію для синтезу аміаку й секцію для синтезу сечовини. У секції для синтезу аміаку здійснюють синтез аміаку з водню й азоту при відповідному високому тиску й у присутності каталізатора; водень звичайно надходить із процесу риформінгу джерела вуглеводнів, наприклад, природного газу, а азот звичайно надходить із повітря, наприклад, яке є оксидантом повітря, що входить на другу риформінгустановку. Риформінг джерела вуглеводнів відбувається у вхідній частині секції синтезу аміаку, яка містить установку для видалення СO2 з метою очищення свіжого газу; діоксид вуглецю, що виділяється із зазначеної установки, можна подавати в секцію синтезу сечовини. Установка для синтезу сечовини звичайно містить секцію синтезу при високому тиску, секцію вибирання сечовини при середньому й (або) низькому тиску й секцію остаточної обробки. Всебічний розгляд різних способів і відповідних установок для одержання сечовини можна знайти в літературі, наприклад, в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (Енциклопедія Ульмана з промислової хімії), вид-во Wiley-VCH Verlag. У всіх відомих способах синтезу сечовини утворюється також потік продувного газу. Цей потік продувного газу застосовують для видалення інертних газів (таких як азот, водень і кисень) і виключення їх накопичення на установці для синтезу сечовини. Зазначений потік продувного газу містить деяку кількість газоподібного аміаку й при скиданні в атмосферу створює небезпеку для навколишнього середовища. У відомому рівні техніки пропонували повертати потік продувного газу синтезу сечовини для повторного застосування як сировини для інтегрованого процесу синтезу аміаку. Наприклад, пропонувалося об'єднати потік продувного газу синтезу сечовини при високому тиску з подачею оксидантів на установку автотермічного риформінгу в секції синтезу аміаку. Однак ще одну небезпеку для навколишнього середовища викликає спалювання димового газу, що викидається установкою для синтезу аміаку й сечовини, звичайно секцією синтезу аміаку. Зазначений димовий газ може містити пари з основної риформінг-установки у вхідній частині секції синтезу аміаку й, можливо, пари з казанів для виробництва додаткового тепла (водяної пари) для установки синтезу сечовини. Зазначені пари містять забруднюючі речовини, включаючи, зокрема, оксиди азоту (NOx), і очищення від них означає додаткові витрати. Застосування потоку продувного газу синтезу сечовини як палива для секції синтезу аміаку забезпечує повернення аміаку для повторного застосування, але не є рішенням проблеми очищення від оксидів азоту. Фактично, при використанні потоку продувного газу як палива можливе збільшення вмісту оксидів азоту. Розкриття винаходу Пропонується використовувати потік продувного газу, що містить NH3, синтезу сечовини як джерело аміаку для селективного каталітичного відновлення оксидів азоту (NOx), що містяться в димових газах спалювання, що утворюються в секції синтезу аміаку. Таким чином, у даному винаході пропонується спосіб, у якому у секції аміаку установки для синтезу аміаку й сечовини здійснюють синтез аміаку шляхом реакції водню з азотом, при цьому згаданий водень одержують шляхом риформінгу джерела вуглеводнів; щонайменше частину зазначеного аміаку застосовують для синтезу сечовини в секції синтезу сечовини зазначеної установки, причому в зазначеній секції синтезу сечовини утворюється потік продувного газу, що містить деяку кількість аміаку; спосіб, що відрізняється тим, що зазначений потік продувного газу застосовують як джерело аміаку для селективного каталітичного відновлення оксидів азоту, що містяться в димових газах спалювання, які утворюються на зазначеній установці для синтезу аміаку й сечовини. Таким чином, особливість винаходу полягає в створенні установки для синтезу аміаку й сечовини, що містить секцію синтезу аміаку й секцію синтезу сечовини, на якій у секції синтезу 1 UA 112909 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 аміаку здійснюють синтез аміаку з водню й азоту, причому згаданий водень одержують за допомогою риформінгу джерела вуглеводнів, і щонайменше частину зазначеного аміаку для синтезу сечовини пропускають у секцію синтезу сечовини, що відрізняється тим, що дана установка містить секцію для селективного каталітичного відновлення з метою видалення оксидів азоту з димових газів, що утворюються на установці, спалювання, а також містить трубопровід, змонтований для подачі в згадану секцію потоку продувного газу, що утворюється в секції синтезу сечовини, для застосування в згаданій секції як джерело аміаку. Інша особливість винаходу полягає в модифікації існуючої установки для синтезу аміаку й сечовини, на якій монтують секцію для селективного каталітичного відновлення з метою видалення оксидів азоту з утворюваних на установці димових газів спалювання й потік продувного газу із секції синтезу сечовини цієї установки направляють у зазначену секцію або до введення в зазначену секцію змішують із димовими газами спалювання. Селективне каталітичне відновлення СКВ оксидів азоту представляє собою відомий спосіб, тому докладний опис не потрібний. В основному, реакція відновлення NOx відбувається при проходженні змішаних з аміаком газів через камеру каталізатора. У ході реакції аміак і оксиди азоту (переважно NO і NO2) перетворюються на N2 і водяну пару. У секції синтезу аміаку димові гази можуть виділятися, зокрема, основною риформінгустановкою й (або) другою риформінг-установкою у вхідній частині секції й додатковими паровими казанами, у які подають природний газ або інше паливо. У процесі СКВ можна використовувати всю кількість продувного газу, що відбирається із секції синтезу сечовини, або його частина. Відповідно до різних варіантів здійснення винаходу при необхідності для процесу СКВ може бути передбачене інше джерело аміаку. Перевага винаходу полягає в повторному використанні на установці потоку продувного газу, що утворюється в секції синтезу сечовини, і в той же час у відновленні забруднюючих оксидів азоту в димовому газі, що утворюється в секції синтезу аміаку. Значною перевагою винаходу є також виключення скидання аміаку й оксидів азоту в атмосферу. Опис переважного варіанта здійснення винаходу На фіг. 1 показана блок-схема конкретного варіанта здійснення винаходу. Установка для синтезу аміаку й сечовини містить секцію AM синтезу аміаку й секцію UR синтезу сечовини. Секція AM синтезу аміаку одержує сировину 1, що є придатним джерелом вуглеводнів, наприклад, природний газ, або вихідний матеріал, що містить метан, або інше джерело, наприклад, нафту. Зазначена секція AM синтезу аміаку містить вхідну частину для перетворення сировини 1 і повітря в придатний свіжий газ, а також контур синтезу. Відповідно до відомого рівня техніки вхідна частина може містити основну риформінг-установку, другу риформінг-установку, СО-конвертер, установку для видалення СО2 і метанатор. Типова вхідна частина установки синтезу аміаку описана, наприклад, в ЕР 2022754. Аміак 2, отриманий у секції AM, пропускають у секцію UR синтезу сечовини, у якій здійснюють синтез сечовини U. Відповідно до різних варіантів здійснення винаходу в секцію UR синтезу сечовини можна пропускати вся кількість аміаку, отриманого в секції AM, або його частина. У секції UR синтезу сечовини можна здійснювати будь-які відомі способи синтезу сечовини, у тому числі, наприклад, спосіб з відпарюванням діоксидом вуглецю (СО 2), спосіб із самовідпарюванням або інші. У секцію UR синтезу сечовини переважно подають також діоксид вуглецю, що надходить із процесу очищення свіжого газу у вхідній частині секції AM синтезу аміаку. Із секції UR синтезу сечовини випускають потік 3 продувного газу, що містить деяка кількість аміаку. Цей потік 3 продувного газу або щонайменше його частину направляють на установку СКВ селективного каталітичного відновлення для очищення від димових газів 4 спалювання із секції AM синтезу аміаку. У цьому прикладі потік 3 продувного газу змішують із димовими газами 4 до введення димових газів на установку СКВ. В інших варіантах здійснення винаходу потік 3 можна подавати на установку СКВ. Зазначений потік 3 продувного газу доставляє аміак для відновлення оксидів азоту в димових газах 4; очищений димовий газ 5, що скидається в атмосферу містить в основному N2 і Н2О і має зменшений або навіть нехтовно малий вміст оксидів азоту. При необхідності для установки СКВ може бути передбачене інше джерело аміаку. 2 UA 112909 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 1. Спосіб синтезу аміаку й сечовини, у якому у секції (AM) синтезу аміаку установки для синтезу аміаку й сечовини здійснюють синтез аміаку (2) шляхом реакції водню з азотом, причому згаданий водень одержують шляхом риформінгу джерела (1) вуглеводнів; забезпечують реакцію щонайменше частини зазначеного аміаку (2) в секції (UR) синтезу сечовини зазначеної установки для синтезу сечовини (U), при цьому в згаданій секції синтезу сечовини утворюють потік (3) продувного газу, що містить деяку кількість аміаку, який відрізняється тим, що зазначений потік (3) продувного газу застосовують як джерело аміаку для селективного каталітичного відновлення оксидів азоту, що містяться в димових газах (4) спалювання, які утворюються в установці для синтезу аміаку й сечовини. 2. Спосіб за п. 1, у якому згадані димові гази (4) спалювання виділяються секцією (AM) синтезу аміаку зазначеної установки для синтезу аміаку й сечовини. 3. Спосіб за п. 1 або 2, у якому зазначений потік (3) продувного газу або щонайменше його частину подають на установку (СКВ) для селективного каталітичного відновлення або змішують зі згаданими димовими газами (4) спалювання до введення на зазначену установку для відновлення. 4. Установка для синтезу аміаку й сечовини, що містить секцію (AM) синтезу аміаку й секцію (UR) синтезу сечовини, на якій у секції синтезу аміаку здійснюють синтез аміаку (2) з водню й азоту, причому згаданий водень одержують за допомогою риформінгу джерела (1) вуглеводнів, і щонайменше частину зазначеного аміаку (2) пропускають у секцію синтезу сечовини для синтезу сечовини, яка відрізняється тим, що містить установку (СКВ) для селективного каталітичного відновлення з метою видалення оксидів азоту, що утворюються в установці димових газів (4) спалювання, й тим, що містить трубопровід, змонтований для подачі потоку (3) продувного газу, що утворюється в секції синтезу сечовини, у зазначену установку (СКВ) для селективного каталітичного відновлення з метою застосування згаданого потоку (3) продувного газу як джерело аміаку для зазначеної установки. 5. Спосіб модифікації існуючої установки для синтезу аміаку й сечовини, що містить, установки (СКВ) для селективного каталітичного відновлення з метою видалення оксидів азоту, що утворюються в установці димових газів (4) спалювання й забезпечення трубопроводу (3) для продувного газу, який монтують для напрямку потоку продувного газу, що утворюється в секції синтезу сечовини, на зазначену установку (СКВ) для селективного каталітичного відновлення або для змішування згаданого потоку продувного газу з потоком димових газів спалювання, що входять на зазначену установку для відновлення. 3 UA 112909 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4