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MXPA04006957A - Purificador de bajo ?p para la remocion de nitrogeno, metano y argon a partir de gas sintetico. - Google Patents

Purificador de bajo ?p para la remocion de nitrogeno, metano y argon a partir de gas sintetico.

Info

Publication number
MXPA04006957A
MXPA04006957A MXPA04006957A MXPA04006957A MXPA04006957A MX PA04006957 A MXPA04006957 A MX PA04006957A MX PA04006957 A MXPA04006957 A MX PA04006957A MX PA04006957 A MXPA04006957 A MX PA04006957A MX PA04006957 A MXPA04006957 A MX PA04006957A
Authority
MX
Mexico
Prior art keywords
stream
syngas
distillation column
nitrogen
fixed charge
Prior art date
Application number
MXPA04006957A
Other languages
English (en)
Inventor
Richard Welter Bradley
Original Assignee
Kellogg Brown & Root Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kellogg Brown & Root Inc filed Critical Kellogg Brown & Root Inc
Publication of MXPA04006957A publication Critical patent/MXPA04006957A/es

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Abstract

Un procedimiento para manufacturar amoniaco a partir de syngas con aire en exceso para convertir y eliminar nitrogeno con perdida de baja presion; se provee una auto-refrigeracion para enfriar el syngas para el enriquecimiento de hidrogeno criogenico por medio de la expansion de una corriente de fluidos de exhaustacion pobre en hidrogeno a partir de una columna de destilacion.

Description

PURIFICADOR DE BAJO ?? PARA LA REMOCIÓN DE NITRÓGENO, METANO Y ARGÓN A PARTIR DE GAS SINTÉTICO CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se refiere a un método y aparato para mejorar la producción de gas de síntesis para fabricar amoníaco. La invención reduce las pérdidas de presión en una unidad purificadora de lavado de Nitr ógeno .
ANTECEDENTES DE LA INVENCION Son muy conocidos los procedimientos para manufacturar amoníaco a partir de un hidrocarburo y aire, mediante un gas de síntesis de hidrógeno/nitrógeno (syngas) . Los componentes de syngas externos típicamente incluyen gases inertes a partir del aire y/o la alimentación de hidrocarburos, tal como argón y metano. Cuando se utiliza aire en exceso en la producción de syngas, el nitrógeno también está p re senté en ürr ~~e ? tß"? s~ eliminar a partir de una corriente de syngas crudo de relleno o debe ser purgado a partir de un bucle de síntesis de amoníaco para mantener una composición de alimentación del reactor de síntesis de amoníaco deseado. La patente EUA 3,422,613 a Grotz, describe un método de producción de syngas utilizando aire en exceso y purificación de syngas criogénico, que se basa en una caída corriente arriba de presión de syngas o purificación para la refrigeración. Posteriormente, se configura la caída de presión en un compresor que eleva la presión de syngas a presión de bucle de síntesis de amoníaco. El método también reduce la velocidad de flujo de gas de purga o reciclado a partir del bucle de reactor de amoníaco debido a la remoción corriente arriba desde el syngas de relleno de gases inertes, tales como argón y metano en la purificación de syngas. La patente EUA 4 , 568,530 a Mandelik et al provee un método de síntesis de amoníaco utilizando un catalizador de alta actividad en el reactor de síntesis de amoníaco. Se eliminan los gases de purga mediante un procedimiento de enriquecimiento de hidrógeno que opera en una corriente lateral del s-y-xug-as—r ci-c-l-a-d-o— a-4—G-o-mp-r-e-s-e-r -d-e—b-u-eie—d-e —s-ámte~STS~r flujo de reciclado total es aproximadamente veces la velocidad de flujo del syngas de relleno La patente EUA 4,681,745 a Pinto recomienda utilizar la separación de aire para proveer un aire enriquecido de oxigeno tal, que su conversión produce un gas de síntesis con un deslizamiento de hidrocarburo más elevado que en otros sistemas de manufactura de amoníaco. Se puede manejar una concentración más elevada de gas no reactivo en la síntesis de amoníaco purgando a partir de una corriente de syngas residual después de la recuperagión del producto de amoníaco. Este enfoque descarga el gas del extremo frontal de los reactores de conversión, a costa de incluir la separación de aire, pero permite de manera ostentosa un procedimiento de corriente de purga menor después de la síntesis de amoníaco. La patente EUA 5,180,570 a Lee et al, describe un sistema de procedimiento integrado para sintetizar metanol y amoníaco. Una sección de síntesis de amoníaco utiliza un lavado de nitrógeno por medio del fraccionamiento criogénico para purificar el syngas de amoníaco, en donde se suministre externamente la refrigeración y no exTs é r"é cupérae i Ó~ñ del polvo d~e "^ p~a~rrs~ló~n e~n e 1~ procedimiento.
Gronell et al, "New Kellogg Brown & Root Ammonia Process", Julio 1999 "Nuevo procedimiento de amoniaco de Kellogg Brown & Root", presentado en el simposio de seguridad de amoniaco AIChE en septiembre de 1999, describe un procedimiento de síntesis de amoníaco utilizando la purificación de syngas criogénico integrada con una planta optimizada con un extremo frontal, para la generación de syngas y un catalizador de amoníaco de alta actividad en la síntesis.
SUMARIO DE LA INVENCION La presente invención provee un método para purificar syngas, por ejemplo, tal como el que se presenta en los procedimientos de manufactura de amoníaco. El método utiliza la destilación criogénico para purificar el syngas y obtiene la refrigeración de la destilación que proviene de la expansión del fluido de exhaustación utilizando un expansor de líquidos para recuperar la carga fija mecánica a partir del fluido de exhaustación. Este método reduce las pérdidas de presión en la corriente de syngas "y coricomit antementé, reduce los costos de compresión y polvo relacionados con los procedimientos de amoniaco de técnicas anteriores similares, utilizando la remoción de nitrógeno y materiales inertes. El método de esta invención se aplica particularmente al diseño de plantas mineras, y también se puede aplicar preferiblemente para retroalimentar los sistemas existentes de gas de síntesis para mejorar el rendimiento del procedimiento y la economía. Por ejemplo, en la retroalimentación, la caída de presión mas baja de la invención puede permitir la modificación del procedimiento para convertirlo, con aire en exceso y con la remoción de nitrógeno a partir del syngas de relleno sin una modificación o reemplazo costosos, del bucle de síntesis y/o de los compresores de gas de relleno. En una modalidad la presente invención se provee un método para purificar syngas que incluye: a) introducir una corriente de syngas crudo que contenga nitrógeno en exceso a una zona de alimentación en una columna de destilación; b) expandir una corriente de sedimentos líquidos a partir de la columna de destilación, a través de un e¾p-a-n-so- —d-e—±-í prír&rs—con—tura—"r"crdrcrcrri"ó"n de carga" térmica para formar una corriente de fluido de exhaustación enfriada; c) rectificar el vapor de la zona de alimentación a la columna de destilación para formar una corriente de carga fija de vapor de nitrógeno reducido y el contenido de materias inertes; d) enfriar la corriente de vapor de carga fija en un intercambio calorífico indirecto con la corriente de fluido de exhaustación enfriada, para formar una corriente de carga fija parcialmente condensada y una corriente de fluido de exhaustación relativamente templada; e) separar la corriente de carga fija parcialmente condensada en una corriente condensada y una corriente de vapor de syngas purificada con un contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes; y f) refluir la columna de destilación con la corriente de material condensado. EL método también puede incluir el enfriamiento de la corriente de syngas crudo por medio de la expansión a través de una válvula de Joule-Thompson (J-T) antes de la introducción a la zona de alimentación. Adicionalmente, el método puede incluir enfriar la corriente de syngas crudo en un intercambio reciproco contra la corriente de fluido de exhaustación templada y contra la cocxi^fite—de— v-ape- —d-e —s-yn-g-a-s—p-trr- ixrraTd^a-: En esta modalidad, el ajuste del flujo a la expansión de corriente de sedimentos líquidos controla el nivel de líquidos en la columna de destilación. Además, el método puede incluir la producción de gas de síntesis crudo convirtiendo un hidrocarburo, en donde esta conversión incluye una conversión auto-térmica o secundaria con aire en exceso. Y, mediante este método, se puede suministrar la corriente de vapor de syngas purificado a un bucle de síntesis de amoníaco para manufacturar amoníaco. TEn otra modalidad, la presente invención provee un procedimiento de amoníaco, que incluye: a) convertir un hidrocarburo para formar syngas, en donde esta conversión incluye una conversión auto-térmica o secundaria con aire en exceso para formar una corriente de syngas crudo que contenga nitrógeno en exceso para la síntesis de amoníaco; b) enfriar la corriente de syngas crudo en un inter cambiador recíproco; c) expandir la corriente de syngas crudo enfriada a partir del intercambiador recíproco; d) introducir la corriente de syngas crudo expandida a una zona de alimentación en una columna de destilación, e) e_x_pa_n.d i r—un.a—ce-r^i-eftte de— s-eidrm-ent-o-s Jrirgrri d~o~s—a" partir de la columna de destilación a través de un expansor líquido para formar una corriente de fluidos de exhaustación enfriada; f) rectificar el vapor de la zona de alimentación en la columna de destilación para formar una carga fija de corriente de vapor de contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes, g) enfriar la corriente de vapor de carga fija en intercambio calorífico indirecto con la corriente de fluido de exhaustación enfriada para formar una corriente de carga fija parcialmente condensada y una corriente de fluidos de exhaustación parcialmente templada; h) separar la corriente de carga fija parcialmente condensada en una corriente de material condensado y una corriente de vapor de syngas purificada contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes; i) refluir la columna de destilación con la corriente de materiales condensados; j) calentar la corriente de vapor de syngas purificada en el intercambiador recíproco; k) calentar la corriente de fluidos de exhaustación parcialmente templada en el intercambiador recíproco; 1) suministrar la corriente de vapor de syngas purificada desde el intercambiador recíproco a un bucle de síntesis de -a-m-o-n-i-a-e-e- En otra modalidad, la presente invención se puede aplicar para mejorar un procedimiento de amoníaco que incluya los pasos de: convertir un hidrocarburo con aire en exceso para formar una corriente de syngas crudo, eliminar el nitrógeno y materias inertes a partir de la corriente de syngas crudo por medio de la destilación, en donde se provee un enfriamiento por medio de la expansión de fluidos de procedimiento a través de un generador expansor, en donde una corriente de carga fija se condensa t parcialmente contra una corriente de exhaustación enfriada por medio de un liquido de sedimentos de expansión a partir de una columna de destilación, y suministrar syngas con un contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes a partir de la destilación hacia un bucle de síntesis de amoníaco. En esta modalidad, las mejoras al procedimiento de amoníaco incluyen: a) expandir opcionalmente la corriente de syngas crudo a través de una válvula Joule-Thompson corriente arriba de la columna de destilación; y b) expandir el líquido de sedimentos a través de un expansor de líquidos con una producción de carga térmica. En o L ra uroda 1 i d ur r, 3~a piresre n e imvención provee un aparato de purificación para purificar una corriente de syngas crudo que contiene nitrógeno en exceso, y que incluye: medios para introducir la corriente de syngas crudo a una zona de alimentación en una columna de destilación; medios para expandir una corriente de sedimentos líquidos a partir de la columna de destilación para formar una corriente de fluidos de exhaustación enfriada; medios para rectificar el vapor que proviene de la zona de alimentación en la columna de destilación para formar una corriente de vapor de carga fija con un contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes; medios para enfriar la corriente de vapor de carga fija en intercambio calorífico indirecto con la corriente de fluidos de exhaustación enfriada para formar una corriente de carga fija parcialmente condensada y una corriente de fluidos de exhaustación relativamente templada; medios para separar la corriente de carga fija parcialmente condensada en una corriente de materiales condensados y una corriente de vapor de syngas purificada con un contenido de nitrógeno y materiales inertes reducido; y medios para refluir la columna de destilación con la corriente de mate ri a ie~3 €^UTnS~~rrs~a~dro~s ~. En una modalidad adicional, la invención provee una planta de procesamiento de amoníaco, que incluye a) medios para convertir un hidrocarburo para formar syngas, en donde el medio de conversión incluye un convertidor auto-térmico o secundario y medios para suministrar aire en exceso al convertidor auto-térmico o secundario, para formar una corriente de syngas crudo que contenga nitrógeno en exceso para la síntesis de amoníaco; b) medios de un intercambiador recíproco para enfriar la corriente de syngas crudo; c) medios para expandir la corriente de syngas crudo enfriada desde el intercambiador recíproco; d) medios para introducir la corriente expandida de syngas crudo a una zona de alimentación en una columna de destilación; e) medios para expandir una corriente de sedimentos líquidos a partir de la columna de destilación a través de un expansor de líquidos para formar una corriente de fluidos de exhaustación enfriada; f) medios para rectificar vapor de la zona de alimentación en la columna de destilación para formar una corriente de vapor de carga fija de contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes; g) medios para enfriar la cmrri¾TTt"e de va~p~OT: _ ~d~e c~ Tg~a fr±js—en ±n:t"e ~c^Tn~b~i~o- calorífico indirecto con la corriente de fluidos de xhaustación enfriada, para formar una corriente carga fija parcialmente condensada y una corriente de fluidos de exhaustación parcialmente templada; h) medios para separar la corriente de carga fija parcialmente condensada en una corriente de materiales condensados y una corriente de vapor de syngas purificada con un contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes; i) medios para refluir la columna de destilación con la corriente de materiales condensados; j) medios para calentar la corriente de vapor de syngas purificada en el intercambiador reciproco; k) medios para calentar la corriente de fluidos de exhaustación parcialmente templados en el inter cambiador reciproco; 1) medios para suministrar la corriente de vapor de syngas purificada a partir del intercambiador reciproco a un bucle de síntesis de amoníaco .
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 es una hoja de diagrama de flujo del procedimiento esquemático que muestra la puri fTcac i oñ de s yngas de 3ra: rt rrrca arrte~r ior , utilizando una alimentación de syngas corriente arriba para impulsar un expansor y la energía de syngas de extracción en carga fija para que funcione y lograr así una mejor auto-refrigeración. La figura 2 es una hoja del diagrama de flujo de proceso esquemático de una modalidad de la presente invención, utilizando la expansión de una corriente de exhaustación de líquidos, rico en nitrógeno para generar la auto-refrigeración en el procedimiento. La figura 3 es una hoja de diagrama de flujo de), procedimiento esquemático que muestra una modalidad alternativa de la presente invención, en donde la alimentación de syngas o el gas de exhaustación licuado se puede expandir a través de un expansor de líquidos para la refrigeración. La figura 4 es un diagrama de flujo en bloques de una modalidad de la invención que muestra la remoción de nitrógeno de caída de baja presión integrada en un procedimiento de síntesis de amoníaco con una conversión secundaria de aire en exceso y con una conversión de intercambio calorífico . La figura 5 es un diagrama de flujo en loques de mra itroT±a"t±ria d arxtne' Trairrva d~e ía~ invención que muestra la remoción de nitrógeno de caída de baja presión integrada en un procedimiento de síntesis de amoníaco con la conversión convencional de vapor primario y con la conversión secundaria con aire en exceso.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Con referencia a las figuras 1-3, en donde se enumeran de manera similar las corrientes similares y elementos similares, la figura 1 describe la purificación PA de syngas de la técnica anterior. Una corriente de alimentación de syngas 10 impulsa el expansor 12, extrayendo la energía de syngas como carga fija 14 para lograr la auto-refrigeración. La corriente de alimentación 10 se pone a enfriar en intercambiadores recíprocos 16, 18, por medio de la transferencia calorífica indirecta con corrientes de producto frío a partir de la columna de destilación 20. Entre los intercambiadores recíprocos 16,18, se expande el syngas crudo 10 en un turboexpansor 12, enfriando el syngas crudo 10 y recuperando la carga fija 14. El expansor 12 se puede desviar o suplementar ?????izando ü~na G?tG?tpGa ütro re^TtroTrr s ?G ( J —T} 2 2.~, pror~ ejemplo durante el arranque. El syngas crudo parcialmente licuado 13 que proviene del intercambiador reciproco 18, entra a la columna de destilación 20 para que sea posteriormente enfriado, parcialmente condensado y rectificado, rindiendo una corriente de syngas purificada 24 de un contenido más bajo de nitrógeno y materiales inertes y una corriente de gas de exhaustación pobre en hidrógeno 26. La corriente, de syngas purificada 24 y la corriente de gas de exhaustación 26 pasan a través de los intercambiadores reciproceos 16,18 para poner a enfriar la corriente de alimentación de syngas crudo 10 como se mencionó previamente . La corriente de gas de exhaustación 26 es descargada desde la columna de destilación 20 como la corriente de sedimentos 28; se retrocede a través de la válvula de control de niveles 30, y se utiliza como un refrigerante en un intercambiador térmico 32 que está integrado a la columna de destilación 20. El intercambiador de calor 32 enfria y parcialmente condensa el vapor de carga fija desde la columna 20 para obtener liquido de syngas para que refluya en la columna 20. La &OT«refrt-e—de—s-yirg-a-s -de—r-ed-teiro—- —se ?tp-prime para la conversión en los reactores de síntesis de amoniaco (que no se muestran) que operan a presiones más elevadas. Por lo tanto, se debe volver a tomar la caída de presión en la que incurrió el syngas crudo 10 en la purificación PA corriente abajo, recuperando una energía adicional para- la compresión. La figura 2 describe una modalidad de la purificación de syngas 34 de acuerdo con la presente invención, utilizando la expansión mecánica de la corriente de sedimentos líquidos 28 para generar una fracción principal de la auto-refrigeración en el procedimiento de purificación 34. Se utiliza sólo un intercambiador recíproco 26 en lugar de los intercambiadores recíprocos 16, 18, de la figura 1, aunque el intercambiador recíproco 36 puede incluir una pluralidad de etapas físicas. La corriente de syngas crudo 10 se pasa a través de la estación de válvula 38 corriente arriba de la columna de destilación 20. La estación de válvula 38 puede incluir una válvula de paso de magnitud de línea primaria, para que fluya durante la operación normal, y una válvula secundaria de equilibrio J-T y/o para el arranque para la auto-refrigeración. La c mrireTrtre dre syTrgirs cxxn±o ±fr, eTrtra en orrcre^s a l^a zona de entrada 40 de la columna 20, preferiblemente como una mezcla de vapor y líquido de syngas. En la zona de entrada 40, el líquido de syngas se separa y es recolectado en la zona de retención de líquidos 42. El líquido sale de la columna 20 como una corriente de sedimentos 28 mediante una salida inferior 44. La corriente de sedimentos de la columna 28 se expande a través de un expansor de líquidos 46 para autorefrigerar los sedimentos 28 y recuperar la carga fija 48, que se puede utilizar para impulsar una bomba, un compresor, un generador eléctrico, o algo similar. Como se utiliza en la presente invención, un "expansor de líquidos" es un dispositivo de carga fi a-rendimiento que recibe un suministro de líquidos y produce un líquido o un efluyente de vapor, preferiblemente un efluyente de vapor-liquido mixto. En donde el fluido efluyente es líquido, el expansor líquido 46 puede ser una turbina hidráulica. Se incluye una válvula de paso J-T 50 o un flujo de 2 fases, por ejemplo, en el arranque. Durante la operación, la expansión de la corriente de sedimentos 28 preferiblemente es una fuente primaria efe aritore fr igera~cir0n 571 e~T — ro"c~5¾lmi ento de purificación de syngas 34 de la presente invención, en donde la expansión a través de la válvula J-T de desviación en la estación de válvula 38, es una fuente relativamente menor. Sin embargo, la válvula de paso J-T puede ser una fuente de refrigeración significativa durante el arranque. Desde el expansor de líquidos 46, la corriente de fluidos de exhaustación que se pone a enfriar 28 entra a una entrada de refrigeración 52 de una zona de intercambio térmico indirecta 32 que está integrada a la columna 20. La velocidad de flujo al expansor líquido 46 controla el nivel de líquidos en la zona de retención 42 y también, en parte, regula las condiciones en la columna 20 con base en la retroalimentación desde un analizador de syngas 56. Las condiciones en la columna 20 determinan la composición de la corriente de syngas purificada 24, es decir, entre más refrigeración, se reduce el contenido de nitrógeno y entre menos refrigeración, se incrementa. La corriente de fluidos de exhaustación que se pone a enfriar 28 pasa a través de la zona de intercambio calorífico 32, descargándose de la columna 20 mediante la salida del refrigerante 56. Durante su tránsito a corriente de sedimentos 28 se enfría y parcialmente condensa el vapor de carga fija desde la columna 20. Desde la zona de entrada 40, el vapor de syngas fluye hacia arriba a través de una zona de contacto 58, en contacto con el liquido que fluye hacia abajo a través de la zona de contacto 58, para absorber nitrógeno y enriquecer el contenido de hidrógeno del vapor. En el extremo superior de la zona de contacto 58, el vapor entra en un elevador de vapor 60 y fluye hacia una zona de entrada de vapor 62 en el extremo superior de la zona de intercambio calorífico 32. El vapor pasa lateralmente en el tubo a través de la zona de intercambio calorífico 32 para la condensación parcial, contra la corriente de fluidos de exhaustación 28, enriqueciendo adicionalmente el vapor en componentes de calefacción inferior. El vapor y los materiales condensados salen de la zona de intercambio calorífico 32 y están separados en una zona de deshidratación 64. El vapor sale de la columna 20 como una corriente de syngas purificada 24, descargándose a través de la salida de syngas 66. El material condensado se colecta en un pozo de s eTTacTo I í"qTTi cTo 6~8 derraj~o~ d~e ía zmxa Se~ deshidratación 64 y en comunicación con la zona de contacto 58. Los materiales condensados sobre-fluyen desde el pozo de sellado 68 para fluir hacia abajo a través de la zona de contacto 58 hacia la zona de retención de líquidos 42, tal como se describió previamente. La figura 3 describe otra modalidad de un procedimiento de purificación de syngas 70, en donde el procedimiento PA de la figura 1, se puede modificar o retroalimentar de acuerdo con la presente invención. Se agrega un expansor de líquidos de sedimentos 46, para autorefrigerar la corriente de sedimentos 28, recuperando la carga fija, por ejemplo como energía 48. También se instala una válvula de paso J-T 50, como en la figura 2, en donde el procedimiento de purificación de retroalimentación resultante 70 se puede comparar con la modalidad inventiva de la figura 2, pero también se puede operar en la configuración original, si se desea. Para la operación de caída de baja presión, se desvía el turbo-expansor de syngas original 12 y se configura la válvula 22 para que esté totalmente abierta, o se puede desviar opcionalment e (no se muestra) . -Bf>—un-a—mo-d-a-l-i-d-a-d—p-r- í-e-r-i-d-a—de—1-a— -eseTrtre-invención, la expansión de una corriente de producto secundario liquido de gases purgados, es decir, la corriente de sedimentos de la columna 28, genera una porción principal de la refrigeración que se requiere para el procedimiento de purificación. Esto evita una parte principal de la pérdida de presión de syngas que se incurría en la configuración de la técnica anterior de la figura 1. En el procedimiento PA de la figura 4 de la técnica anterior, ocurre una caída de presión de aproximadamente 3.1 barias desde la introducción de la corriente de alimentación de syngas 10, para salir de la corriente de syngas purificada 24. La mayor parte de esto ocurre a través del expansor 12, que hace que la presión de syngas crudo caiga aproximadamente de 1.8 a 2.0 barias. En la modalidad de la presente invención que se aprecia en la figura 2, la caída de presión desde la introducción de la corriente de alimentación de syngas 10 para salir de la corriente de syngas purificada 24, se puede limitar a una escala de alrededor de 0.75 a 1.3 barias, obteniendo una porción primordial del efecto de autorefrigeración requerido desde la expansión de la corriente de s¾^i-m¾rrtrcrs—&e—ra—rcdrumn-a—2rQ-, en—Jrtrg-ar—oVe—qrre—sea desde la corriente de alimentación de syngas crudo 10 Refiriéndose a la figura 4, una modalidad de un procedimiento de manufactura de amoniaco puede incluir la conversión catalítica de una alimentación que incluye hidrocarburos 100 y vapor 102 en un reactor / intercambiador 104 del tipo conocido bajo la designación comercial KRES. Se puede efectuar la conversión adicional de una alimentación que incluya hidrocarburos 100 y vapor 102 con aire en exceso 106, como oxidante en un convertidor secundario 108. El procedimiento también puede incluir una conversión de transición de alta y/o baja temperatura y la remoción de bióxido de carbono 110, y el metanado y secado 112, la purificación de syngas 114, tal como se describió con referencia a las figuras 2 ó 3, la compresión 116, y la síntesis de amoníaco 118. Se recicla una corriente de purga 120 a partir de la síntesis de amoníaco 118 corriente arriba de la purificación de syngas 114, por ejemplo, para el metanado y secado 112. La corriente reciclada 120 puede ser relati amente menor en velocidad de flujo de masa que la corriente de syngas crudo 10 (véase 13 firgurra 2 ? p-or rj-empd-o en mra e-s-ca-l-a d~e- alrededor de 5 por ciento en peso a 25 por ciento en peso de la corriente de syngas crudo 10, y preferiblemente en una escala de alrededor de 10 a 20 por ciento en peso de la corriente de crudo 10. La corriente de gas de exhaustación 26 se puede exportar para la válvula de gas combustóleo. Refiriéndose ahora a la figura 5, otra modalidad de un procedimiento de manufactura de amoniaco puede incluir la conversión catalítica de una alimentación incluyendo hidrocarburos 100 y vapor 102 en un convertidor primario convencional 122 seguido de la conversión adicional con aire en exceso 106, en un convertidor catalítico secundario convencional 124. La conversión de transición y la remoción de dióxido de carbono 110, el metanado y el secado 112, la purificación de syngas 114, la compresión 116, la síntesis de amoníaco 118 y la corriente de purga 120 como reciclamiento, son como se describen con referencia a la figura 4. La corriente de gas de exhaustación 26 se puede quemar como un combustible en el convertidor primario 122 y/o se puede exportar para el gas combustóleo como sucede en la figura 4. El procedimiento de purificación de la fTTjtrra—2r~sr —prre de~xrlrr-ti-zrarr-—em urra- -rrtrev-a— i¾-rr-a—p-arra el consumo mejorado de energía y para ahorrar costos de capital, o se puede utilizar para retroalimentar un procedimiento de purificación existente similar al de la figura 1, para reducir los costos operativos y/o incrementar la capacidad. El procedimiento de la figura 2 también se puede utilizar para retroalimentar una planta existente que no utilice purificación y/o exceso de aire. La retroal imentación para una conversión con aire en exceso puede incrementar la capacidad de la planta existente y mejorar la duración de las tuberías y/u otros materiales internos en los convertidores existentes, cambiando ciertas labores de conversión al convertidor secundario y reduciendo la temperatura operativa del convertidor primario. Instalar la remoción de nitrógeno también permite una operación de conversión más flexible (por ejemplo un deslizamiento de metano más elevado) , y menos purga o reciclamiento desde el bucle de síntesis de amoníaco debido a la reducción de materiales inertes con la remoción de nitrógeno. La purificación de nitrógeno/aire en exceso se retroal imenta utilizando el procedimiento de purificación de bajo ?? de la presente invención, puede me] o ar Ta r e t r oa 3riTtrerrt~a cirón Tre~dTrc~ierrdo — eliminando el grado de modificaciones al compresor de syngas de relleno, que puede hacer que la recuperación sea factible económicamente para un número mayor de plantas de amoniaco existentes.
EJEMPLO El método de purificación de la modalidad de la presente invención de la figura 2 se compara con aquél de la técnica anterior de la figura 1. En ambas figuras 1 y 2, se procesan una corriente de retroalimentación de syngas 10 para producir una corriente de syngas purificada 24 y una corriente de gas de exhaustación 26, y las composiciones de la corriente de entrada y salida son las mismas en ambos casos, tal como se muestra en el cuadro 1 a continuación : CUADRO 1 Especificaciones de syngas de purificación Composición de la corriente, porcentaje en moles Componente Syngas crudo Syngas Gas de de gas purificado exhaustación (10) (24) (26) Hidrógeno 65.8 74.7 6.6 Nitrógeno 31.4 24.9 74.2 "Metano 2~T2 0÷0 CT6 1"6 ~7 Argón 0.6 0.4 2.5 Total 100.0 100.0 100.0 Operación del procedimiento de bajo ?? de la figura 2 que se simuló para 2,200 toneladas métricas por día en la planta de amoniaco para comparar las temperaturas, presiones y velocidades de flujo operativas con aquellas de la figura 1, del procedimiento de la técnica anterior como caso base. Los resultados se muestran en el cuadro 2 a continuación : CUADRO 2 Condiciones operativas de purificación Base: Amoniaco 2200 MTPD Corriente Caso Base Ej emp1o procesamiento , (Figura 1) (Figura 2) Ubicación SYNGAS CRUDO (10) , ENTRADA AL INTERCA BIADOR RECIPROCO (20) Temperatura °C 4.0 4.0 Pres ión , kPa 3,479.0 3,479.0 Flujo de masa, kg/hr 142, 124 142,124 SYNGAS CRUDO (10), ENTRADA A LA COLUMNA (20) Temperatura °C -172.6 -172.0 Presión, kPa 3,240.0 3,454.0 Flujo de masa, kg/hr 142,124 142,124 SYNGAS (24) SALIDA DE LA COLUMNA (20) Temperatura °C -178.6 -178.2 Presión, kPa 3,215.0 3,429.0 Flujo de masa, kg/hr 99,607 99,529 SYNGAS (24) SALIDA DESDE EL INTERCAMBIADOR RECIPROCO—{?ß???? Temperatura °C 1.3 2.1 Presión, kPa 3,165.0 3,404.0 Flujo de masa, kg/hr 99,607 99,529 LÍQUIDO DE SEDIMENTOS (28 ) , SALIDA DESDE LA COLUMNA (20) Temperatura °C -172.8 -172.2 Presión, kPa 3,240.0 3,454.0 Flujo de masa, kg/hr 42,517 42,596 FLUIDO DE EXHAUSTACIÓN (26), ENTRADA INTERCAMBIADOR RECIPROCO (32) Temperatura °C -186.0 -187.6 Presión, kPa 319.0 302.1 Flujo de masa, kg/hr 42,517 42, 596 FLUIDO DE EXHAUSTACIÓN (26), SALIDA INTERCAMBIADOR RECIPROCO (16,36) Temperatura °C 1.3 2.1 Presión, kPa 256.4 253.3 Flujo de masa, kg/hr 42,517 42,596 Los datos del cuadro 2, muestran que las velocidades de flujo y temperatura son similares, pero la caída de presión para el syngas en la entrada y salida del procedimiento de purificación es considerablemente menor en el ejemplo de la figura 2. comparado con el caso base de la figura 1. Esto generalmente requerirá menos compresión de gas Se réT-TeiTO a 3ra p~r¾~s~i"ó~n de fcnxcte de"~s~±rrt-e~s~i~s— e~ amoníaco. Los requisitos de energía para la compresión de syngas de relleno, la salida de polvo de expansión del fluido, y la compresión y expansión neta también se determinaron para el caso base de la figura 1 y para el ejemplo de la figura 2. Los resultados se muestran en el cuadro 3 a cont inuación CUADRO 3 Balance en polvo Base: Amoniaco 2200 MTPD Compresión/Expansión Caso Base Ej emplo ( Figura 1 ) (Figura 2) COMPRESIÓN 51 SYNGAS DE 8,310.66 7,453.49 CONFIGURACION Kw EXPANSIÓN DE SYNGAS CRUDO, Kw -203.39 EXPANSIÓN DE FLUIDO DE ¦120.40 EXHAUSTACIÓN, Kw COMPRESION NETA/ENERGIA DE 8,107.27 7,333.09 EXPANSION, KW Como se puede apreciar en los datos que se mostraron anteriormente, el procedimiento de purificación de la figura 2 está caracterizado por una menor caída de presión de syngas que el procedimiento de la técnica anterior de la figura 1. Mientras se recupera menos polvo de la expansión del fluido de exhaustación en el ejemplo de la f4^ü--a 2 qy-e 1-a e¾p-a¾-siróii de a-i rirrentr3r ~r&n ~3e syngas en el caso base de la figura 1, la reducción en el polvo de compresión de relleno es más significati a. Por lo tanto, no solamente se reduce la calda de presión de syngas, si no que son menos los requisitos del polvo en general, resultando potencialmente tanto en ahorros de capital como en ahorros de costo operativo en una nueva planta de amoniaco. En una retroalimentación de una planta de amoniaco basada en un no purificador existente, la caída de presión reducida del ejemplo de la figura 2, puede dar como resultado una capacidad incrementada y/o una modificación menos significativa o inexistente del compresor de syngas de relleno . La invención que se describió anteriormente con referencia a los ejemplos no limitativos, se proporcionan para ejemplos ilustrativos solamente. Serán aparentes para aquellos expertos en la técnica, varias modificaciones y cambios en vista de lo anterior. Es la intención, que todos esos cambios y modificaciones se encuentren dentro del alcance y espíritu de las reivindicaciones anexas, y se deben considerar por lo tanto.

Claims (6)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes : REIVINDICACIONES
1.- Un método para purificar syngas, que comprende: introducir una corriente de syngas crudo que contenga nitrógeno en exceso a una zona de alimentación en una columna de destilación; expandir en una corriente de sedimentos líquidos desde la columna de destilación a través de un expansor de líquidos con un producción de carga térmica para formar una corriente de fluidos de exhaustación enfriada; rectificar vapor desde la zona de retroalimentación en la columna de destilación para formar una corriente de vapor de contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes; enfriar la corriente de vapor de carga fija en intercambio calorífico indirecto con la corriente de los fluidos de exhaustación enfriada para forma r una corriente Se" carga fT a parcialmente condensada y una corriente de fluido s de exhaustación relativamente templada; separar la corriente de carga fija parcialmente condensada en una corriente de materiales condensados y una corriente de vapor de syngas purificada con un contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes; y refluir la columna de destilación con la corriente de materiales condensados.
2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende enfriar y expandir la corriente de syngas crudo a través de una válv la Joule-Thompson antes de la introducción a la zona de alimentación.
3.- El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el enfriamiento de la corriente de syngas crudo incluye un intercambio reciproco contra la corriente de fluidos de exhaustación enfriada y contra la corriente de vapor de syngas purificada.
4. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se controla el nivel de líquidos en la columna de destilación, ajusfando el flujo a la expansión de la corriente de sedimentos líquidos. 5~ ?? meTt odo <3?§ con t ormidad con Ta reivindicación 1, caracte izado porque el fluido de exhaustación del expansor de líquidos comprende vapor y líquidos mixtos. 6.- El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el fluido de exhaustación enfriado desde el enfriamiento de vapor de carga fija, consiste de una fase de vapor. 7. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el expansor de líquidos comprende una turbina hidráulica. 8. - El método de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende producir el gas de síntesis crudo convirtiendo un hidrocarburo, en donde dicha conversión incluye la conversión auto-térmica o secundaria con aire en exceso. 9.- El método de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende suministrar la corriente de vapor syngas purificada a un bucle de síntesis de amoníaco para formar amoníaco. 10.- Un procedimiento de amoníaco, que comprende: convertir un hidrocarburo para formar syngas, en donde la conversión incluye la conversión auto-térmica o secundaria con aire en exceso, para formar una corriente de syngas crudo ue—co-rrte-rrg-a—?-??tts??tt? en exceso para Ta sintesis de amoníaco; enfriar la corriente de syngas crudo en un intercambiador reciproco; expandir la corriente de syngas crudo enfriada a partir del intercambiador reciproco; introducir la corriente de syngas crudo expandida a una zona de alimentación en una columna de destilación; expandir una corriente de sedimentos líquidos desde la columna de destilación a través de un expansor de líquidos para formar una corriente de fluidos de exhaustación enfriados; rectificar el vapor desde la zona de alimentación en la columna de destilación para formar una corriente de vapor de carga fija con un contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes; enfriar la corriente de vapor de carga fija en intercambio calorífico indirecto con la corriente de fluidos de exhaustación enfriados para formar una corriente de carga fija parcialmente condensada y una corriente de fluidos de exhaustación enfriados; separar la corriente de carga fija parcialmente condensada dentro de una corriente de materiales condensados y una corriente de vapor de syngas purificada de contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes; refluir la columna de destilación con la corriente de vapor de syngas purificada en el intercambiador recíproco; calentar la corriente de fluidos de exhaustación parcialmente templada en el intercambiador recíproco; suministrar la corriente de vapor de syngas purificada desde el intercambiador recíproco hacia un bucle de síntesis de amoníaco. 11. - El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el fluido de exhaustación desde el expansor de líquidos comprende vapor y líquido mixtos. 12. - El método de conformidad con la reivindicación 11, ca acterizado porque el fluido de exhaustación templado desde el enfriamiento de vapor de carga fija consiste de una fase de vapor. 13.- El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el expansor de líquidos comprende una turbina hidráulica. 14.- En un procedimiento de amoníaco, que incluye los pasos de convertir un hidrocarburo con aire en exceso para formar una corriente de syngas crudo, eliminar nitrógeno y materiales inertes desde la corriente de syngas crudo por medio de la destilación, en donde el enfriamiento se provee por me ie—dre - -a—e¾-p¾-n-s~irórr —de—fircnrcho~s d~e pr5~c~edimiervto a través de un generador expansor y en donde una corriente de carga fija es parcialmente condensada contra una corriente de exhaustación enfriada expandiendo el liquido de sedimentos desde una columna de destilación y suministrando syngas con un contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes desde la destilación hacia un bucle de síntesis de amoníaco, cuya mejora es donde el líquido de los sedimentos se expande a través de un expansor de líquidos con una producción de carga térmica . T1
5.- La mejora de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque el fluido de exhaustación del expansor de líquidos comprende vapor y líquidos mixtos. 1
6.- La mejora de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque el expansor de líquidos comprende una turbina hidráulica. alimentación en una columna de destilación; medios para expandir una corriente de sedimentos líquidos desde la columna de destilación a través de un expansor de líquidos para formar una corriente de fluidos de exhaustación enfriada; medios para rectificar vapor de la zona de alimentación de la columna de destilación para formar una corriente de vapor de carga fija con un contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes; medios para enfriar la corriente de vapor de carga fija en intercambio térmico indirecto con la corriente de fluidos de exhaustación enfriada para formar una corriente de carga fija parcialmente condensada y una corriente de fluidos de exhaustación templada; medios para separar la corriente de carga fija parcialmente condensada en una corriente de materiales condensados y una corriente de vapor de syngas purificada con un contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes; y medios para refluir la columna de destilación con la corriente de materiales condensados. 19.- Una planta de procesamiento de amoníaco que comprende: medios para convertir un hid o-ca-rta-r-?—-pa-r-a— f-e-rma-r—s ynga s ;—en—cto-rn±e—el ??e?G??" conversión incluye un transformador auto térmico secundario y medios para suministrar aire en exceso al convertidor auto térmico secundario para formar una corriente de syngas crudo que contenga nitrógeno en exceso para síntesis de amoníaco; medios de un intercambiador recíproco para enfriar la corriente de syngas crudo; medios para expandir la corriente de syngas crudo enfriada desde el intercambiador recíproco; medios para introducir la corriente de syngas crudo expandida a una zona de alimentación en una columna de destilación; medios para expandir una corriente de sedimentos líquidos desde la columna de destilación a través de un expansor de líquidos para formar una corriente de fluidos de exhaustación enfriada; medios para rectificar vapor desde la zona de alimentación en la columna de destilación, para formar una corriente de vapor de carga fija con un contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes; medios para enfriar la corriente de vapor de carga fija en intercambio térmico indirecto con la corriente de fluidos de exhaustación con la corriente enfriada para formar una corriente de carga fija parcialmente condensada y una corriente de fluidos cTe exfiaustaci~ó~ñ " templada,- medí o s pa'ra separar I~a corriente de carga fija parcialmente condensada en una corriente de materiales condensados y una corriente de vapor de syngas purificado con un contenido reducido de nitrógeno y materiales inertes; medios para refluir la columna de destilación con la corriente de materiales condensados; medios para calentar la corriente de vapor syngas purificada en el intercambiador reciproco; medios para calentar la corriente de fluidos de exhaustación parcialmente templada en el intercambiador reciproco; medios para suministrar la corriente de vapor syngas purificada desde el intercambiador reciproco a un bucle de síntesis de amoníaco .
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