способ подготовки природного газа в составе производства аммиака

Формула изобретения

Способ подготовки природного газа в производстве аммиака, включающий дросселирование газа из магистрального трубопровода, сжигание его в качестве топлива, нагревание, гидрирование и сероочистку, отличающийся тем, что дросселирование газа из магистрального трубопровода с давлением 5,5-7,0 МПа проводят до давления 3,5-4,5 МПа, отбирают 25-45% газа и дросселируют его до давления 0,8-1,2 МПа, полученный газ используют в качестве топлива, а остальную часть газа с давлением 3,5-4,5 МПа подают для нагревания в блок рекуперативных теплообменников либо в огневой подогреватель при необходимости дополнительного подогрева.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к процессам подготовки природного газа в производстве аммиака, применяемым на крупнотоннажных агрегатах, и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой и смежных отраслях промышленности.

Известен технологический способ риформинга природного газа для производства аммиака, описанный в [Справочник азотчика. Изд. 2-е переработанное. М.: Химия. 1986, - 512 с.]. Данное техническое решение предусматривает использование природного газа с низким давлением как в качестве топлива, так и для технологических нужд. Для оптимизации условий синтеза аммиака технологический газ перед подачей на риформинг подвергается сжатию специальным компрессором до давления 4,5-4,9 МПа. В результате этого он нагревается до температуры не более 200°С. Для предотвращения "гидравлических ударов" перед компрессором природного газа устанавливают сепаратор - аппарат, в котором от газа отделяется газовый конденсат, сконденсировавшийся вследствие низкой температуры природного газа на входе в эту машину. На всех действующих аммиачных агрегатах этот компонент природного газа отводится в топливную сеть, что увеличивает расход природного газа на технологию производства аммиака.

Для поддержания в зимних условиях в компремируемом природном газе температуры 20-35°С и компенсации теплопотерь при дросселировании, перед компрессором устанавливается подогреватель природного газа. Указанный теплообменный аппарат нагревается паром, что также увеличивает энергозатраты на проведение процесса риформинга. После компрессора природный газ направляется в огневой подогреватель системы гидро- и сероочистки, где нагревается до температуры 370-400°С и далее по технологической схеме процесса риформинга для производства аммиака. К недостаткам этого процесса относятся большие потери энергии при компремировании природного газа, а также необходимость использования парового подогрева в вышеописанном рекуперативном теплообменнике.

Известен [RU № 2117520, кл. B01D 53/00, С07С 27/26, С07С 29/92] способ подготовки природного газа в производстве метанола, предусматривающий деление газа с давлением 30-45 атм на два потока в соотношении (75-85): (25-15), причем первый основной поток направляется на нагревание до 80°С в трубчатое пространство рекуперативного теплообменника теплом циркуляционного газа с температурой 105-110°С, а второй после дросселирования и нагревания в метанольном подогревателе до температуры 50-60°С используется в качестве топливного газа. Применение данного технического решения в производстве аммиака затруднено по следующим причинам:

а) количество природного газа, отбираемое в качестве топлива, не обеспечивает заданного теплового баланса в аммиачном производства;

б) этого количества недостаточно для оптимизации условий проведения кинетических реакций и фазовых превращений в процессе производства аммиака.

Следует также иметь ввиду, что рекомендуемый метод подогрева природного газа в трубчатом пространстве рекуперативного теплообменника недостаточно эффективен. При его осуществлении, особенно в зимнее время, не достигается температура, необходимая для сероочистки.

Наиболее близким по технической сущности является процесс подготовки природного газа в крупнотоннажном производстве аммиака, описанный авторами [RU № 2175950, кл. С01С 1/04, С01В 3/24]. Он включает отбор природного газа высокого давления из магистрального трубопровода, его дросселирование и сжигание в качестве топлива, нагревание, гидрирование и сероочистку по технологической схеме процесса риформинга производства аммиака, причем дросселированию подвергают 30-45% природного газа под давлением 3,8-5,0 МПа, который направляют на сжигание с целью получения тепла, а остальную часть природного газа после фильтрации подают непосредственно на нагревание отходящими газами с печи риформинга для использования в технологии.

Практическая реализация данного изобретения затруднена из-за того, что давление природного газа в магистральных трубопроводах сегодня увеличено до 5,5-7,0 МПа, что существенно превышает давление газа, подаваемого в процесс риформинга агрегатов аммиака. Это значит, что газ указанных параметров не может быть использован для прямой подачи на технологию без предварительного редуцирования, как это предусмотрено в известном техническом решении.

Технической задачей изобретения является усовершенствование технологической схемы подготовки природного газа для процесса риформинга, позволяющей использовать газ с магистральных трубопроводов давлением более 5,5 МПа.

Поставленная задача достигается тем. что природный газ с магистрального трубопровода, поступающий на производстве аммиака, дросселируется в два этапа, на первом до давления 3,5-4,5 МПа, на втором только часть его в количестве 25-45% - до 0,8-1,2 МПа.

Сущностью предлагаемого технического решения является способ подготовки природного газа в производстве аммиака, включающий дросселирование газа из магистрального трубопровода, сжигание его в качестве топлива, нагревание, гидрирование и сероочистку, причем дросселирование газа из магистрального трубопровода с давлением 5,5-7,0 МПа проводят до давления 3,5-4,5 МПа, отбирают 25-45% газа и дросселируют его до давления 0,8-1,2 МПа, полученный газ используют в качестве топлива, а остальную часть газа с давлением 3,5-4,5 МПа подают для нагревания в блок рекуперативных теплообменников, либо в огневой подогреватель при необходимости дополнительного подогрева.

Предлагаемый способ реализуется по принципиальной схеме, представленной на чертеже.

Пример.

Природный газ из магистрального трубопровода 1 под высоким (5,5-7,0 МПа) давлением подается на аммиачный агрегат. С использованием дросселирующего устройства 2 (1-ый этап) его давление снижается до 3,5 - 4,5 МПа, после чего газовый поток делится на два в объемном соотношении (55-75):(45-25). Меньшая часть направляется на второе по ходу дросселирующее устройство 3 (2-ой этап) для снижения давления газа до 0,8-1,2 МПа, который используется для сжигания в качестве топлива. Остальная часть природного газа после очистки от твердых механических примесей в аппарате 4 подается в блок рекуперативных теплообменников 5, где нагревается до требуемой температуры за счет тепла отходящих дымовых газов и направляется затем на узел гидрирования и сероочистки 7, либо в огневой подогреватель 6 при необходимости дополнительного подогрева до 350-400°С.

Для практической реализации предлагаемого способа подготовки природного газа не требуются большие финансовые затраты. Вместе с тем его использование позволяет перевести отечественные аммиачные агрегаты на газ с давлением свыше 5,5 МПа и повысить безопасность эксплуатации крупнотоннажных установок.