本发明提供了一种生产蓝氨的方法和系统，提供了更高百分比的碳捕获。本发明的方法和系统可用于任何氨设备。
背景技术：
1、蓝氨是一种以化石燃料为基础的产品，其生产中向大气排放的二氧化碳最少。它被视为传统的以化石燃料为基础的氨和由绿色或可再生能源和空气产生的绿氨之间的过渡产品。蓝氨生产所产生的二氧化碳应永久储存或转化为其他化学品。生产蓝氨的主要步骤与生产传统的以化石燃料为基础的氨基本相同，不同之处在于捕获了更多来自碳燃料的碳，为进一步加工提供了可能性。
2、此处的关键在于，蓝氨在用作肥料或被燃烧时不释放任何二氧化碳。目前可用的技术捕获转化过程中产生的几乎所有二氧化碳，使这种燃料成为首批大规模使用的无碳燃料的选择之一。蓝氨被认为是一种环保产品，在有足够的可再生或绿色能源可用于生产绿氨之前，可以一直使用蓝氨。
3、文献wo2018/149641公开了一种从天然气合成氨的方法，包括将脱硫的天然气和蒸汽与富氧空气或氧气的进料转化成合成气(11)，并用变换反应和脱碳处理合成气(11)，其中脱碳后获得的一部分贫co2合成气被分离，并用作转化段的一个或多个炉子的燃料馏分，剩余部分气体被用于生产氨。
4、本发明与该文献公开的方法的不同之处在于，通过本发明的方法，来自不同工艺步骤的废气在预热系统中被用作燃料，该预热系统具有多个燃烧预热器，用于预热烃原料，同时从至少一个预热器中捕获碳，这使得能够使用更贫碳的燃料，从而与现有技术相比实现更高的碳回收率(超过98％)。
技术实现思路
1、本发明提供了一种生产氨的方法、系统和设备，其具有高百分比的碳捕获，优选为>98％，相比之下，标准方法中实现的最佳碳捕获率为约90-93％。
2、本发明的方法提供了以下优点：
3、-可以应用于基础设备和改造
4、-利用氨工艺中已有的co2去除步骤来进行完全的co2捕获；
5、-能够实现>98％的co2回收率；
6、-降低绝热火焰温度，从而减少nox的形成，从而减少nox向大气的排放；
7、所述优点由一组特征提供，包括：
8、-减少用于引燃器的天然气燃烧；
9、-贫碳气体(主要是h2和n2)用作燃料系统的燃料；
10、-含有超过60％甲烷和/或co的废气被重新引导到重整段或脱硫段作为补充进料气体；
11、发明描述
12、减少co2排放已成为化学工业的一项必修任务。使用烃作为原料来生产氨不可避免地导致co2的形成，这通常会形成至少两个含有co2的工艺流，一个从合成气净化段提取的几乎纯的co2流(1)，和一个或多个烟道气流(2)。co2流(1)可用于进一步的化学加工或储存。烟道气流(2)中的co2需要回收后才能用于类似用途。烟道气回收工艺具有较高的运营和资本成本。因此，限制烟道气中的co2含量是一种优势。
13、众所周知，通过使用无碳燃料可以避免烟道气中的co2。通常，烃类(例如天然气)和来自工艺的含碳废气被用作燃料。本发明的优点在于，这些燃料的主要部分被内部的富含氢气的流取代，并且不可避免的废气被再循环到工艺中。通过应用本发明，可以将烟道气流中的co2含量降低90％以上。如果使用或储存纯的co2流(1)，则产品氨将被视为蓝氨。
14、定义
15、蓝氨是利用化石燃料产生的氨，其中化石燃料中至少90％的碳被捕获以用于其他产品和工艺或者被储存。
16、污染物是指任何不想要的物质或元素。在本发明的上下文中，污染物包括催化剂毒物。
17、闪蒸气体是指在基于溶剂的co2去除步骤中在co2解吸过程中获得的中间气流。
18、绿氨是利用绿色电力、水和空气生产的氨。
19、绿色电力是由风能、太阳能、水能或地热能等可再生资源生产的电力。
20、燃料系统包括用于向管式重整器和/或火焰加热器和/或辅助锅炉和/或燃气轮机的燃烧侧供应燃料的燃料系统。这些系统包括一个或多个燃烧器，其中进入的燃料流与空气在可变温度和压力下一起燃烧。
21、高压电解(hpe)是在高压(通常高于10bar)下使电流通过水，将水(h2o)分解为氧气(o2)和氢气(h2)的过程。
22、psa意指变压吸附。
23、优选实施方案
24、1.一种生产氨的方法，包括以下步骤：
25、a)在燃料系统中预热烃进料；
26、b)从经预热的烃进料中去除硫和其他污染物；
27、c)对来自步骤b)的经预热的烃进料进行重整，得到包含co、co2、h2、h2o和ch4的合成气；
28、d)将来自步骤c)的合成气送经变换反应步骤以降低co含量；
29、e)将来自步骤d)的气体送至co2去除步骤，在该co2去除步骤中将其分流成至少富含co2的流；和富含氢气的流以及任选的闪蒸气体；
30、f)将来自步骤e)的富含氢气的流送经：
31、i)氢气纯化和氮气洗涤，其中在废气流中除去h2o、co、co2、ch4并获得经纯化的氢气流，并且其中添加氮气以获得包含氮气和氢气的氨合成气流；或者
32、ii)psa，得到含有超过99.5％氢气的氢气流和废气流，向该氢气流中添加氮气以获得包含氮气和氢气的合成气流；或
33、iii)甲烷化，将co和co2与氢气一起转化为ch4和h2o，以获得包含氮气、氢气和含有ch4的惰性气体的合成气流；
34、g)将来自步骤f)的合成气流的一部分送经氨合成段，在该氨合成段中将其转化为氨，并将合成气流的另一部分送至预热系统；
35、其中预热系统包括至少两个或更多个独立的火焰加热器，其中至少一个火焰加热器配备有从所得烟道气中去除80％或更多co2的单元，并且其中所述火焰加热器使用来自步骤f)的废气和来自步骤e)的闪蒸气体以及在f)iii)的情况下来自步骤g)的废气作为燃料。
36、2.根据实施方案1所述的方法，其中重整步骤c)在自热重整器或管式重整器中进行，随后进行自热重整器或管式重整器然后是空气鼓风次级重整器(air blown secondaryreformer)中的步骤。
37、3根据实施方案1或2所述的方法，其中将烃燃料、来自步骤e)的闪蒸气体、来自步骤f)的废气和来自步骤f)的合成气流的一部分预混合，或者分别进料至燃料系统。
38、4.根据前述任一实施方案所述的方法，其包括对来自步骤b)的烃流进行的绝热预重整步骤c0)。
39、5.根据前述任一实施方案所述的方法，其中在步骤f)i)中，氢气纯化和氮气添加是通过以下进行的：将富含氢气的流送至psa，然后将氮气添加到所得氢气流中，并将所得废气流的至少一部分送至步骤a)中的预热。
40、6.根据前述任一项实施方案所述的方法，其中在甲烷化步骤f)iii)中，co、co2和氢气被转化为ch4和h2o，并且其中添加来自氨合成的包含ch4的吹扫气流。
41、7.根据实施方案8所述的方法，其中在氢气回收单元中从来自氨合成段的未反应组分流中捕获ch4，得到含有超过99％氢气的流，该流被送至步骤g)中的氨合成段和/或步骤a)中的预热系统；以及废气，该废气含有进入步骤g)中的氨合成段的合成气流中的ch4含量的超过95％，该废气在配备有烟道气co2去除单元的一个或多个火焰加热器中用作燃料。
42、8.根据实施方案2所述的方法，其中调节进入空气鼓风次级重整器的空气的量，以使来自步骤f iii)中的甲烷化的流中的n2和h2的摩尔比在1:2.5至1:3.5之间。
43、9.根据前述实施方案所述的方法，其中从步骤f)获得的合成气物流包含比例在1:2.9至1:3.1之间的n2和h2。
44、10.一种用于根据实施方案1至9中所述的方法来生产氨的系统，其包括：
45、a)预热单元
46、b)脱硫单元；
47、c)重整单元；
48、d)变换单元；
49、e)co2去除单元；
50、f)氮气洗涤单元或变压吸附单元或甲烷化单元，
51、g)氨合成段；和
52、h)燃料系统，其向预热单元中的至少两个或更多个独立的加热器供应燃料，其中至少一个加热器配备有从产生的烟道气中去除80％或更多co2的单元。
53、11.根据实施方案10所述的系统，其中预重整单元被布置在重整单元c)的上游。
54、12.根据实施方案10或11所述的系统，其中重整单元c)包括自热重整器或管式重整器，随后是自热重整器或管式重整器，随后是空气鼓风次级重整器。
55、13.根据实施方案10或11所述的系统，其中重整单元c)包括自热重整器并且f)是co2和h2o干燥器，随后是氮气洗涤单元。
56、14.根据实施方案10或11所述的系统，其中重整单元c)包括自热重整器并且f)是psa。
57、15.根据实施方案10或11所述的系统，其中重整单元c)包括管式蒸汽重整器，随后是自热重整器，并且f)是co2和h2o干燥器，随后是氮气洗涤。
58、16.根据实施方案10或11所述的系统，其中重整单元c)包括管式蒸汽重整器，随后是自热重整器，并且f)是psa。
59、17.根据实施方案10或11所述的系统，其中重整单元c)包括管式蒸汽重整器，随后是空气鼓风次级重整器，并且f)是甲烷化单元。
1.一种生产氨的方法，其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中重整步骤c)在自热重整器或管式重整器中进行，随后进行自热重整器或管式重整器然后是空气鼓风次级重整器中的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中将烃燃料、来自步骤e)的闪蒸气体、来自步骤f)的废气和来自步骤f)的合成气流的一部分预混合，或者单独进料至燃料系统。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括对来自步骤b)的烃流进行的绝热预重整步骤c0)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤f)i)中，氢气纯化和氮气添加是通过以下进行的：将富含氢气的流送至psa，然后将氮气添加到所得氢气流中，并将所得废气流的至少一部分送至步骤a)中的预热。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在甲烷化步骤f)iii)中，co、co2和氢气被转化为ch4和h2o，并且其中添加来自氨合成的包含ch4的吹扫气流。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在氢气回收单元中从来自氨合成段的未反应组分流中捕获ch4，得到含有超过99％氢气的流，该流被送至步骤g)中的氨合成段和/或步骤a)中的预热系统；以及废气，该废气含有进入步骤g)中的氨合成段的合成气流中的ch4含量的超过95％，该废气在配备有烟道气co2去除单元的一个或多个火焰加热器中用作燃料。
8.根据权利要求2所述的方法，其中调节进入空气鼓风次级重整器的空气量，以使来自步骤f iii)中的甲烷化的流中的n2和h2的摩尔比在1:2.5至1:3.5之间。
9.根据前述权利要求所述的方法，其中从步骤f)获得的合成气物流包含比例在1:2.9至1:3.1之间的n2和h2。
10.一种用于根据权利要求1至9所述的方法来生产氨的系统，其包括：
11.根据权利要求10所述的系统，其中预重整单元被布置在重整单元c)的上游。
12.根据权利要求10或11所述的系统，其中重整单元c)包括自热重整器或管式重整器，随后是自热重整器或管式重整器，随后是空气鼓风次级重整器。
13.根据权利要求10或11所述的系统，其中重整单元c)包括自热重整器并且f)是co2和h2o干燥器，随后是氮气洗涤单元。
14.根据权利要求10或11所述的系统，其中重整单元c)包括自热重整器并且f)是psa。
15.根据权利要求10或11所述的系统，其中重整单元c)包括管式蒸汽重整器，随后是自热重整器，并且f)是co2和h2o干燥器，随后是氮气洗涤。
16.根据权利要求10或11所述的系统，其中重整单元c)包括管式蒸汽重整器，随后是自热重整器，并且f)是psa。
17.根据权利要求10或11所述的系统，其中重整单元c)包括管式蒸汽重整器，随后是空气鼓风次级重整器，并且f)是甲烷化单元。
