JPH10231102A - 水蒸気改質方法 - Google Patents

水蒸気改質方法

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JPH10231102A JP9271527A JP27152797A JPH10231102A JP H10231102 A JPH10231102 A JP H10231102A JP 9271527 A JP9271527 A JP 9271527A JP 27152797 A JP27152797 A JP 27152797A JP H10231102 A JPH10231102 A JP H10231102A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンモニア合成ガスの製造方法を提供する。 【解決手段】 供給ガスを任意に煙道ガスと混合して混
合ガスとする段階、および各反応器が工程および燃料側
および燃焼側を有しており、各組の反応器が工程および
燃料側においては並列に配置されておりそして燃焼側に
おいては直列に配置されている、少なくとも一組の改質
反応器に、任意に煙道ガスと混合された供給ガスを供給
する段階からなるアンモニア合成ガスを製造する方法に
おいて、過剰の燃焼空気を各組の第一反応器に供給し、
そして酸素が消費された燃焼空気を各組の第二反応器に
供給することによって、各組の反応器内の火炎温度を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、アンモニア合成ガスの製造方法
に関する。本発明は、アンモニア合成ガスの製造方法を
提供する。この方法は、供給流および煙道ガスを混合し
て混合ガスとする段階、およびこの混合ガスを分割した
流れとして、少なくとも一組の改質反応器に供給する段
階を包含する。それぞれの反応器は、工程および燃料側
および燃焼側を有している。各組の反応器は、工程およ
び燃料側においては並列に配置され、そして燃焼側にお
いては直列に配置されている。各反応器における火炎温
度は、約1400℃以下に維持される。供給ガスは、一般に
脱硫される。
【０００２】一般に、煙道ガスは、主としてCO2 、H2O
およびN2からなり、これは各組の第二の反応器から回収
される。煙道ガスの量は、予め決定された合成ガス中の
H2/N 2 比が得られるように選択される。供給流は、さら
に、水蒸気と混合することができる。好ましくは、第一
の反応器の温度は、大幅に過剰な、例えば約105 ％過剰
な空気を供給することによって維持される。第一反応器
からの煙道ガスは、各組の反応器の第二反応器のための
燃焼用空気として供給される。煙道ガスは、酸素が消費
されており、これは火炎温度を約1400℃以下に制限す
る。全体で過剰な空気は、約５％に低く抑えられる。
【０００３】好ましい態様によれば、この混合ガスは、
少なくとも二組の反応器に供給される。各反応器は、工
程ガス側においては並列に接続されている。各組の反応
器は、燃焼側においては、もう一方の組の反応器と直列
に接続されている。従来技術に対する本発明による方法
の主な長所は以下の点にある：NH3 製造からの化学量論
的合成ガスが、豊富な空気の使用または過剰な窒素の低
温分離なしで熱交換改質反応器において製造される点；
燃焼空気側において直列に接続された二つの改質反応器
を使用することにより、全体で極端に過剰な燃焼空気を
使用しないで火炎温度を制御する点；改質工程から大気
中へのNOx の放出が最小化される点；SO2 の放出が排除
される点；燃焼により生じるCO2 および水蒸気を、部分
的に改質器供給物として使用し、全体で必要な水蒸気を
低減する点；および燃焼空気の圧縮に必要な出力を、過
剰な煙道ガスの膨張により部分的に回収する点。
【０００４】さらに、引き続いての熱交換水蒸気改質工
程段階からの窒素および二酸化炭素含有煙道ガスと混合
された供給ガスの水蒸気改質は、炭化水素供給物の高い
水蒸気改質転換率を与える。従って、反応器流出物中の
未変換炭化水素の濃度は低下する。水蒸気改質反応器に
おいて、吸熱水蒸気改質反応のために必要な熱量は、加
圧された煙道ガスとの間接的な熱交換により供給され
る。
【０００５】熱交換水蒸気改質工程において使用するた
めの煙道ガスを提供するために、燃料は第一の熱交換水
蒸気改質段階において過剰な空気と燃焼され、その際空
気は反応器の低い燃焼温度の原因となる。次いで、酸素
含有煙道ガスを第一改質段階から回収し、中間で冷却
し、そしてさらに続いての１つ以上の改質段階において
追加的な燃料と燃焼させる。
【０００６】本発明によるその他の特徴及び長所は、図
面を参考にした本発明の以下の説明から明らかとなるで
あろう。図１には、本発明による方法の簡略化した図面
が示されている。供給流20は、一般に脱硫された天然ガ
スであり、二つの流れに分割される。この供給流は、水
蒸気および製造される合成ガスに必要とされる正確なH2
/N2 比を得るために予め決定された量の脱酸素化され、
加圧された煙道ガス40（以下、参照）と混合される。こ
のガス混合物は、工程および燃料側においては並列に配
置され、そして燃焼空気側においては直列に配置されて
いる二つの熱交換改質反応器60、80において、工程ガス
として使用される。改質反応器に配置されている各触媒
床62、82からの出口温度は、十分に低いCH4 排出量を保
証する程度に高い。
【０００７】空気100 は、熱交換器の上流の工程ガスの
圧力よりもわずかに高い圧力に圧縮される。この空気
は、最初に火炎温度を1400℃以下に維持するために大幅
に過剰な空気（約105 ％過剰）を操作する第一熱交換バ
ーナー64において燃焼空気として使用される。第一反応
器の改質管と熱交換した後に、この加圧された煙道ガス
102 （約600℃）は、さらに第二反応器80において燃焼
空気として使用される。この燃焼空気は、酸素が消費さ
れており、これは火炎温度を約1400℃以下に制限し、そ
の際全体で過剰な空気は、約５％に低く抑えられる。
【０００８】第二反応器からの煙道ガス104 は、二つの
流れ106 、108 に分割される。流れ106 は、空気の圧縮
に必要とされる出力の一部を提供するために膨張させら
れる。残りの量の煙道ガス108 は、残りの痕跡量の酸素
を取り除くために脱酸素器に流され、さらに上記したよ
うに反応器への供給流に流される。図２には、本発明の
別の特別な態様が示されている。これに従い、工程ガス
中のメタンは、四つの熱交換水蒸気改質反応器I 、II、
III およびIVにおいて水蒸気改質される。
【０００９】この改質器は、外側の被覆管内に同軸状に
配置された内部管を有する一般的なバヨネット管型であ
る。水蒸気改質触媒は、内部管と外部管との壁面の間に
作られた環状の空間に装填される。工程ガス中で進行す
る吸熱水蒸気改質反応に必要な熱量は、被覆管の壁面の
外部に沿って熱煙道ガスを流入することによって提供さ
れる。
【００１０】工程ガス２を導入する前に、このガスは、
主としてCO2 、H2OおよびN2からなる煙道ガス４と混合
される。煙道ガス４は、反応器内で進行する水蒸気改質
反応に熱量を供給した後に、反応器IIから回収される。
煙道ガス４は、反応器I からIVの水蒸気改質により製造
される合成ガスに必要なN2/H2 比が得られるような量で
工程ガスに混合される。
【００１１】反応器I からIVまでは、混合された工程ガ
ス６の導入に関して並列に接続されている。燃焼／煙道
ガス側において、この反応器は、反応器I 、IIの群およ
びIII 、IVの群に配置される。この二つの反応器群は、
直列に接続される。反応器I およびIIは、加圧された空
気８で燃料を燃焼することによって加熱される。反応器
I 中の燃焼は、好適な燃焼温度を達成するために、そし
て燃料との次の燃焼のために反応器I から回収され、反
応器IIに導入される煙道ガス10中に必要な酸素含有量を
提供するために、過剰な空気を用いて実施される。反応
器IIから回収される煙道ガス12は、ガス中の残余量の酸
素を取り除くために、一般的な酸化触媒床を有する脱酸
素器14に循環される。脱酸素器14から、実質的に窒素、
二酸化炭素および水からなる煙道ガス４が循環され、そ
して供給ガス２と混合される。
【００１２】煙道ガス側において直列に接続された反応
器III およびIVは、大気圧下に燃料を燃焼することによ
って加熱される。反応器III からの煙道ガス16は、反応
器IVでの燃焼に流入される。反応器IVに熱量を供給した
後に、煙道ガスは、一般的な廃熱回収に流入される。本
発明を特定の態様に関して説明したが、その他の多くの
変法及び態様が当業者には明らかである。従って、本発
明は、ここに記載した特定の記載によってではなく、請
求の範囲によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に従った方法の工程図である。
【図２】図２は、本発明に従ったその他の態様を示す図
面である。
【符号の説明】
20・・・供給流 40、102 、104 、106 、108 ・・・煙道ガス 60、80・・・熱交換改質反応器 62、82・・・触媒 64・・・バーナー 100 ・・・空気 ２・・・工程ガス ４、10、12、16・・・煙道ガス ６・・・混合ガス ８・・・空気 14・・・脱酸素器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カルステン・ラウ・ラウルセン デンマーク国、2920シヤルロッテンルン ト、スクヨルトゴールツベエイ、６アー

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 供給ガスを任意に煙道ガスと混合して混
    合ガスを調整する段階、および各反応器が工程および燃
    料側および燃焼側を有しており、各組の反応器が工程お
    よび燃料側においては並列に配置されておりそして燃焼
    側においては直列に配置されている、少なくとも一組の
    改質反応器に、任意に煙道ガスと混合された供給ガスを
    供給する段階からなるアンモニア合成ガスを製造する方
    法において、過剰の燃焼空気を各組の第一反応器に供給
    し、そして酸素が消費された燃焼空気を各組の第二反応
    器に供給することによって、各組の反応器内の火炎温度
    を制御することを特徴とする上記方法。
  2. 【請求項２】 火炎温度が、約1400℃以下に維持される
    請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 約105 ％過剰な空気をさらに第一反応器
    に供給する段階からなる請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 第二反応器内の火炎温度を制限し、第二
    反応器内の全体の過剰な空気を約５％に維持するよう
    に、酸素が消費された第一反応器からの煙道ガスを各組
    の反応器の第二反応器のための燃焼空気として供給する
    請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 第一反応器に供給される燃焼空気が、反
    応器の上流に位置している供給ガスの圧力よりもわずか
    に高い圧力に圧縮される請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 空気を圧縮するために必要な出力の少な
    くとも一部を提供するために、第二反応器からの煙道ガ
    スを膨張させる請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 供給ガスと混合される煙道ガスが、各組
    の反応器の第二反応器から回収される請求項１に記載の
    方法。
  8. 【請求項８】 混合されたガスが、少なくとも二組の反
    応器に供給され、そして各組の反応器がもう一方の組の
    反応器に燃焼側において直列に接続されている請求項１
    に記載の方法。
  9. 【請求項９】 予め決定された合成ガス中のH2/N2 比を
    得るように、供給ガスと混合される煙道ガスの量が選択
    される請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 供給物が脱硫される請求項１に記載の
    方法。
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