專利名稱：一體化的尿素制造設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
將合成氣發(fā)生器(如液態(tài)烴和固體含碳物質(zhì)的轉(zhuǎn)化器和氣化器)與主要用于由合成氣產(chǎn)生液態(tài)烴的Fischer Tropsch(FT)裝置相組合，以便形成一體化設(shè)備，該設(shè)備用來(lái)提供尿素、氨、二氧化碳、電力中的一種或多種，當(dāng)處理含硫原料時(shí)甚至還提供硫。
背景技術(shù)：
在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，如果停止燃燒提供動(dòng)力和電力的含碳物質(zhì)，我們的現(xiàn)代文明將無(wú)以為繼。所述的燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳(CO2)可能導(dǎo)致了從1900年以來(lái)地球溫度的逐漸升高。這種情況的存在是因?yàn)镃O2使得太陽(yáng)能能夠透過(guò)大氣層進(jìn)入地球，但卻阻止由地球發(fā)射的長(zhǎng)波進(jìn)入大氣層中。
通過(guò)生產(chǎn)在后面制造設(shè)備流程圖說(shuō)明中論述的各種產(chǎn)物，本發(fā)明的一體化設(shè)備和方法能夠幫助減少目前排入空氣中的CO2量。另外，通過(guò)平衡如下所述的放熱反應(yīng)器和吸熱反應(yīng)器，本發(fā)明的設(shè)備將大大地節(jié)省能量。
已知的轉(zhuǎn)化器和氣化器有好多種。US5,611,947(授予J.S.Vavruska)、US5,993,761(授予Plotr和Albin Czernichowski等人)和US6,153,852(授予A.F.Blutke等人)均教導(dǎo)了可用于構(gòu)造本發(fā)明方法所用的一體化設(shè)備的等離子體轉(zhuǎn)化器。同樣地，Charles B.Benham等人的US5,621,155利用轉(zhuǎn)化器將原料流提供給使用鐵基催化劑的Fischer Tropsch反應(yīng)器。美國(guó)專利申請(qǐng)S/N 09/376/709(08/17/99由Mark S.Bohn等人申請(qǐng))教導(dǎo)烴和電力可在利用Fischer-Tropsch(FT)反應(yīng)器的設(shè)備中產(chǎn)生。另外該專利申請(qǐng)還提出可生產(chǎn)尿素，但是，至于如何制備尿素或?qū)嶋H的生產(chǎn)方式卻沒(méi)有任何建議。
所提及的參考文獻(xiàn)均涉及經(jīng)濟(jì)環(huán)境，其中，必須將賦稅刺激、管理罰款等激勵(lì)機(jī)制與其它因素結(jié)合，以便使所述方法工業(yè)化。全球氣溫的持續(xù)升高或大氣層中二氧化碳和全球氣溫升高之間的更緊密關(guān)聯(lián)將很快導(dǎo)致所述的激勵(lì)機(jī)制。一些邊遠(yuǎn)地區(qū)有著大量過(guò)剩的天然氣、石油、煤或其它含碳物質(zhì)，但由于運(yùn)輸成本等因素這些物質(zhì)目前尚不能回收，在這種地區(qū)所述設(shè)備將是特別有用的。
不斷增加的管理要求限制了(在某些情況下壓制了)石油生產(chǎn)商和精煉廠家對(duì)廢氣的燃燒。另外，對(duì)能夠局部環(huán)境無(wú)害處理的其它廢物的數(shù)量和種類常常存在限制(例如，在海上原油生產(chǎn)平臺(tái))。本發(fā)明的多-產(chǎn)物設(shè)備提供了一種整合本發(fā)明所需的各種單元操作的機(jī)制，其整合方式使所述設(shè)備能夠?yàn)槠脚_(tái)提供電力供應(yīng)，消除了對(duì)燃燒的需要，將通常用于燃燒的廢氣和液體轉(zhuǎn)化成液態(tài)烴、氨和/或尿素，同時(shí)明顯消除了局部CO2的排放。另外，還可以生產(chǎn)用于農(nóng)業(yè)的固體產(chǎn)品，例如硫和尿素顆粒。對(duì)于海上石油和/或天然氣平臺(tái)，這種自主式設(shè)備所提供的折衷辦法能夠改善其經(jīng)濟(jì)壽命。當(dāng)待回收的廢棄物含有硫或包括一些二氧化碳的生成時(shí)，所述設(shè)備將是特別有用的。
本發(fā)明的單元操作均是熟知的并經(jīng)過(guò)了工業(yè)生產(chǎn)的驗(yàn)證。然而，在本發(fā)明中教導(dǎo)的這些單元操作的連接對(duì)環(huán)境和其它目的提供了效用，這在以前是無(wú)法預(yù)料的。
發(fā)明概述通過(guò)在生產(chǎn)合成氣的合成氣發(fā)生器中使氧、水和碳源發(fā)生反應(yīng)可產(chǎn)生氨、二氧化碳、烴、電力和尿素，利用水煤氣轉(zhuǎn)換機(jī)理提供二氧化碳，在FT反應(yīng)器中使合成氣反應(yīng)生成FT烴和氫，使氫與來(lái)自空氣分離制氧機(jī)的氮?dú)夥磻?yīng)形成氨，然后使二氧化碳和氨反應(yīng)形成尿素。通過(guò)在用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒氫和/或利用在合成氣生產(chǎn)期間形成的蒸汽來(lái)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)(它又驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī))可產(chǎn)生電力。當(dāng)使用含硫或金屬的碳源時(shí)，可回收硫和各種重金屬。正如所指出的那樣，在氨制備中產(chǎn)生的許多化合物、元素和電力均可“封裝”銷售。
附圖簡(jiǎn)介附圖闡明了通過(guò)結(jié)合若干熟知的單元操作來(lái)制備多種材料能夠獲得的有利的經(jīng)濟(jì)性和相互作用的容易性，并且如果可獲得合適的原料，那么所有這些材料均可以適合工業(yè)銷售的量提供。


圖1描述了將合成氣生產(chǎn)單元和FT單元結(jié)合起來(lái)以提供液態(tài)烴和電力。
圖2a利用了圖1的基本方案，描繪了最簡(jiǎn)單的裝備并指出了將圖1的單元轉(zhuǎn)換成氨生產(chǎn)裝置所需的閥和其它管道的改變，所述氨生產(chǎn)裝置利用基本上為固體的含碳原料如煤和石油煉制殘余物。
圖2b描述了將圖2a的設(shè)備中生產(chǎn)的氨轉(zhuǎn)換成尿素所需增加的裝備。
圖3a和3b教導(dǎo)了利用天然氣作為合成氣原料制備尿素的另一舉例性設(shè)備布局。
附圖的詳細(xì)說(shuō)明在圖1的煤氣化/FT/動(dòng)力設(shè)備中，分別通過(guò)管線12、13和14，將碎煤、水(優(yōu)選為蒸汽)以及氧(O2)引入合成氣發(fā)生器11中。優(yōu)選的是，氧來(lái)自低溫空氣分離裝置15。然而也可使用變壓吸附。這兩種方式均能提供用于氨(NH3)合成設(shè)備(未示出)的氮?dú)?N2)。在2400°F-2700°F的溫度下從合成氣發(fā)生器11中排出熱氣體，并在一個(gè)或更多個(gè)水冷驟冷裝置16中冷卻，以除去礦渣及其它礦物。將冷卻的合成氣和可溶雜質(zhì)送入余熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)17中，其將供給水加熱成希望溫度(例如230°F至600°F)的蒸汽，并將蒸汽用于驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)18、酸性氣體脫除裝置(AGR)19和脫硫裝置(SRU)20。將合成氣送至酸性氣體脫除裝置(AGR)19以便從合成氣發(fā)生器11產(chǎn)出物中除去大量的硫。然后，使得到的氣體通過(guò)脫硫裝置(SRU)20，以便除去痕量的硫。優(yōu)選的是，SRU20使用氧化鋅基催化劑并在600-725°F的溫度下運(yùn)行，其線速度為4-10英尺/秒。
為了達(dá)到所需的處理程度，隨后將來(lái)自SRU的氣態(tài)處理的蒸汽輸送至FT反應(yīng)器和產(chǎn)品分離裝置21中，從而獲得液體的FT烴類產(chǎn)品。經(jīng)由CO2除去裝置22輸送FT反應(yīng)器和產(chǎn)品分離器21的尾氣，以便除去二氧化碳。將脫硫合成氣的另一部分輸送至水煤氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)器23中，所述反應(yīng)器優(yōu)選設(shè)計(jì)使用高溫鐵/鉻催化劑。將來(lái)自FT反應(yīng)器和產(chǎn)品分離裝置21的尾氣流與轉(zhuǎn)換反應(yīng)器23的產(chǎn)出物混合，并輸送通過(guò)二氧化碳除去裝置22。將來(lái)自二氧化碳除去裝置22的可燃組分供至用來(lái)驅(qū)動(dòng)連動(dòng)的發(fā)電機(jī)25的燃?xì)廨啓C(jī)24中。同樣地，汽輪機(jī)18可用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)25。燃?xì)廨啓C(jī)24的煙道氣被返回至余熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)17中。
被二氧化碳除去裝置22所吸收的二氧化碳在二氧化碳汽提裝置26中解吸，并通過(guò)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)27進(jìn)行壓縮以便裝罐或進(jìn)行其它的儲(chǔ)存，優(yōu)選在135個(gè)大氣壓以上的壓力下儲(chǔ)存，或者根據(jù)需要循環(huán)使用。
在圖2a中，所示設(shè)備不同于圖1之處僅僅在于將二氧化碳除去裝置22的非二氧化碳產(chǎn)出物輸送通過(guò)氫(H2)除去裝置28并將回收的氫輸送至氨轉(zhuǎn)化器38(圖2b)中。將氫氣除去裝置(HRU)28的非-氫產(chǎn)出物作為燃料輸送至燃?xì)廨啓C(jī)24。優(yōu)選的是，氫氣除去裝置28使用薄膜分離器。這樣的裝置是由Monsanto Company(位于St.Louis，Missouri，USA)或Air Liquide(位于Paris，F(xiàn)rance)制造的。
圖2b是圖2a流程圖的繼續(xù)，其中通過(guò)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)27對(duì)來(lái)自汽提裝置26(圖2a)的二氧化碳進(jìn)行壓縮，并引入在330-375°F和2000-3000psig下運(yùn)行的尿素合成器29中。將尿素合成器29中合成的尿素泵送至尿素提純單元31中，以減少水和其它的雜質(zhì)。然后將尿素造?；蚺渲瞥珊蛩鼗驘o(wú)水顆粒出售。
將來(lái)自氫除去裝置28(圖2a)的氫(H2)輸送通過(guò)氫氣壓縮機(jī)32并與來(lái)自空氣分離裝置15(參見(jiàn)圖1)的氮(N2)混合，然后將該混合物輸送至加熱器33中，以使溫度升至約500°F，并引入甲烷化反應(yīng)器34中，所述反應(yīng)器34優(yōu)選使用27-35％的氧化鎳催化劑，在500-600°F下進(jìn)行操作。
甲烷化反應(yīng)器所用的催化劑以氧化鋁上的氧化鎳的形式添加，其在操作時(shí)就地還原成鎳的催化劑。多個(gè)供應(yīng)商均銷售該催化劑。甲烷化反應(yīng)器在約500-550°F的進(jìn)口處溫度和在約275-375psig的壓力下操作。將甲烷化反應(yīng)器34的產(chǎn)品流輸送通過(guò)冷卻器35進(jìn)入氨/合成氣壓縮機(jī)36中。將壓縮后的產(chǎn)品流在交換器37中冷卻并供至NH3轉(zhuǎn)化器38中。通過(guò)管線39將得到的氨氣流返回至熱交換器37中。在交換器41再次對(duì)冷卻的流出物進(jìn)行冷卻，并在輸送至分離器43之前利用來(lái)自氨制冷裝置42的冷卻流再次進(jìn)行冷卻。然后，將來(lái)自氨分離器43的冷凝氨輸送通過(guò)泵44，泵送入尿素合成器29中，為造粒而進(jìn)行干燥或制成希望濃度的水溶液。
在圖3a中，將來(lái)自空氣分離裝置40的液態(tài)氧(O2)輸送通過(guò)低溫泵45、加熱器46并引入混合區(qū)47中。在壓縮機(jī)48中，將天然氣壓縮至約200-500psia，在交換器49中進(jìn)行加熱并使之通過(guò)脫硫裝置51以使原料氣“脫硫”，然后在進(jìn)入混合區(qū)47之前進(jìn)入另一加熱器52。在合成氣發(fā)生器53中將天然氣和氧轉(zhuǎn)化成合成氣，并在交換器54中進(jìn)行冷卻，然后在二氧化碳除去裝置55中進(jìn)行處理。
在循環(huán)至尿素合成器29(圖3b)之前，在汽提器56中對(duì)吸收的二氧化碳進(jìn)行汽提。在進(jìn)入FT反應(yīng)器58之前使合成氣流通過(guò)加熱器57。將得到產(chǎn)物引入產(chǎn)物分離器59，以提供帶有戊烷的液態(tài)烴流或更大部分的含水氧化烴流，后者通過(guò)泵60在約200-500psia的壓力下泵送，并在進(jìn)入混合區(qū)47之前在熱交換器61和52中進(jìn)行再加熱。尾氣流也通過(guò)壓縮機(jī)62流至混合區(qū)47中，同時(shí)將二氧化碳輸送至二氧化碳?jí)嚎s機(jī)63(圖3b)中。圖3b的流程圖示出了來(lái)自二氧化碳汽提器56的二氧化碳經(jīng)由壓縮機(jī)63進(jìn)入尿素合成器64，并從此通過(guò)尿素提純單元65。然后，將FT尾氣流通過(guò)變壓吸附器66，從而除去氫氣。將貧氫部分用作燃料，而剩余部分與來(lái)自空氣分離裝置40的氮?dú)?N2)混合，輸送至加熱器67中，并從此輸送至除去殘余的微量二氧化碳的甲烷化反應(yīng)器68中。將來(lái)自甲烷化反應(yīng)器的產(chǎn)品流輸送入冷卻器69中，然后輸送到氨合成氣壓縮機(jī)71中。在交換器72中對(duì)壓縮機(jī)71的產(chǎn)物進(jìn)行冷卻，并將其引入氨轉(zhuǎn)化器73中。將來(lái)自轉(zhuǎn)化器73的氨供至交換器72中，借助氨制冷裝置75在交換器74中對(duì)其進(jìn)行冷卻。使來(lái)自交換器74的氨氣流通過(guò)氨分離器76。將來(lái)自分離器76的一部分流出物循環(huán)至氨合成氣壓縮機(jī)71中，并將其余的用作燃料。使提純的氨通過(guò)泵77，并在引入尿素合成器64之前與壓縮二氧化碳進(jìn)行混合。然后使所產(chǎn)生的尿素通過(guò)凈化器65以備使用或銷售。
實(shí)施例實(shí)施例1 將煤氣化成FT液體、電力和二氧化碳實(shí)施例1是基于圖1流程圖的計(jì)算機(jī)模擬。利用3328噸/日的水和5156噸/日的氧使5500噸/日的Pittsburgh #8煤氣化。所述煤的碳含量為74.16％。在驟冷和凈化之后，將一部分合成氣輸送至FT反應(yīng)器。對(duì)其余合成氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而盡可能多地使一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳。將該轉(zhuǎn)化的氣流與FT反應(yīng)器尾氣混合。從混合氣流中除去二氧化碳并壓縮以用于工業(yè)用途或進(jìn)行收集。將不含二氧化碳的氣體輸送至燃?xì)廨啓C(jī)以產(chǎn)生動(dòng)力。
在將原煤中的多數(shù)碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳中，該流程圖利用了鐵基FT催化劑的水煤氣轉(zhuǎn)化活性。在US5,504,118(授予Charles B.Benham等人)中對(duì)該催化劑進(jìn)行了論述。根據(jù)該流程圖設(shè)備的計(jì)算機(jī)模似，使用5500噸/天煤將生產(chǎn)出6000桶/天的FT液體、400MW的凈電力以及10515噸/天的可收集二氧化碳。僅9％的原料碳留在煙道氣中。
實(shí)施例2 將煤氣化成FT液體、電力和尿素實(shí)施例2以圖2a和2b的流程圖為基準(zhǔn)。通過(guò)將收集的二氧化碳與氨反應(yīng)來(lái)生產(chǎn)尿素，該流程圖以實(shí)施例1的流程圖為基礎(chǔ)。為制備所需要的氨，將來(lái)自空氣分離裝置的氮與在發(fā)電之前從氣流中除去的氫進(jìn)行反應(yīng)。這證明了與鐵基FT催化劑可能的協(xié)同作用。
利用這兩個(gè)流程圖，根據(jù)計(jì)算機(jī)模似，5500噸/天的煤將生產(chǎn)出6000桶/天的FT液體、223MW的凈電功率和4230噸/天的尿素。煙道氣中的碳與實(shí)施例1相同。不同之處在于，收集的二氧化碳用于生產(chǎn)尿素。
實(shí)施例3 將天然氣轉(zhuǎn)化成FT液體和尿素本實(shí)施例以圖3a和3b為基準(zhǔn)并利用含硫天然氣。利用自動(dòng)加熱轉(zhuǎn)化器中的氧對(duì)天然氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化。在合成氣冷卻之后，除去二氧化碳并輸送至尿素生產(chǎn)設(shè)備中。然后，將合成氣輸送至FT反應(yīng)器中。將絕大部分FT尾氣循環(huán)至自動(dòng)加熱反應(yīng)器中。其余的用于氨生產(chǎn)設(shè)備中。從合成氣中除去氨和二氧化碳，并輸送至尿素生產(chǎn)設(shè)備中。
在該流程圖中，計(jì)算機(jī)模似表明，100MMSCFD的天然氣將生產(chǎn)出10,170桶/天的FT液體和275噸/天的尿素。需注意的是，幾乎所有的原料碳都被轉(zhuǎn)化到FT液體和尿素中。
煤氣化器的模擬基于“由各種含碳原料生產(chǎn)合成氣”(TexacoGasification Process for Solid Feedstocks，Texaco DevelopmentCorporation，1993)的表1中給出的合成氣組合物。Fischer-Tropsch反應(yīng)器的模擬基于Rentech的鐵基催化劑(US5,504,118)。
本發(fā)明的一般教導(dǎo)利用本發(fā)明的單元操作和方法的明顯益處包括1.對(duì)于圖1、2a和2b，通過(guò)轉(zhuǎn)變煤氣化器的用途，由產(chǎn)生通常希望的一氧化碳轉(zhuǎn)變成產(chǎn)生二氧化碳，帶來(lái)了意想不到的益處。其使得合成氣的熱值能夠同時(shí)產(chǎn)生電力和生產(chǎn)二氧化碳。通過(guò)利用鐵基FT催化劑由一氧化碳形成二氧化碳，使得一些原料碳能夠以二氧化碳的形式被收集。當(dāng)收集的二氧化碳與從合成氣生產(chǎn)中回收的氫、FT尾氣和來(lái)自空氣分離裝置的氮發(fā)生反應(yīng)時(shí)，通過(guò)生產(chǎn)尿素將獲得協(xié)同益處。另外，如圖所示，當(dāng)使來(lái)自天然氣原料的二氧化碳、由FT尾氣獲得的氫以及由空氣分離裝置獲得的氮反應(yīng)時(shí)，可生產(chǎn)出尿素，而不必將二氧化碳排至大氣中。
原料包括天然氣和低價(jià)工業(yè)材料，例如煤和氫/碳原子比約為1的精煉底部產(chǎn)物。然而，原料可具有更高的比值，例如比值約4∶1的天然氣。這些材料的大多數(shù)將包括必須除去的雜質(zhì)(例如硫、砷和含硅材料)，這些雜質(zhì)將在合成氣制備步驟中作為礦渣或含硫化物被除去。
所生產(chǎn)的合成氣可摻雜有二氧化碳和不需要的雜質(zhì)如氯、氯化物及其它必須安全地除去并存儲(chǔ)的有毒材料。
對(duì)于本發(fā)明，鐵基FT催化劑是優(yōu)選的，這是因?yàn)榻柚渌畾廪D(zhuǎn)化活性，它們將產(chǎn)生二氧化碳。通常，反應(yīng)器、構(gòu)造材料和方法對(duì)于精煉和Fischer Tropsch工業(yè)中的熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是熟知的。所教導(dǎo)的反應(yīng)器的組成了在本發(fā)明所要求保護(hù)的有序組合的化學(xué)加工裝置的基礎(chǔ)。有序組合的化學(xué)方法、催化劑、溫度、濃度和其它指出的參數(shù)組成了化學(xué)方法權(quán)利要求的基礎(chǔ)。應(yīng)當(dāng)理解的是，在附圖及其討論中所述的化學(xué)處理裝置和方法步驟的順序以及各種條件是可調(diào)整的，并且所述調(diào)整應(yīng)包括在本發(fā)明說(shuō)明書(shū)和附圖所教導(dǎo)的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種由含碳物質(zhì)制備尿素的方法，其包括在空氣分離裝置中將氧與空氣中的氮?dú)庀喾蛛x，在形成合成氣的操作條件下，將含碳原料、水和來(lái)自空氣分離裝置的氧引入合成氣發(fā)生器中，利用水煤氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)形成合成氣和二氧化碳；將合成氣引入Fischer-Tropsch反應(yīng)器中并形成脂族烴；分離脂族烴、二氧化碳、一氧化碳和氫，將來(lái)自空氣分離裝置的氮和合成氣以及氫引入甲烷化反應(yīng)器中以形成甲烷和氨；分離氨；在形成尿素的條件下將所形成的二氧化碳和氨引入尿素合成器中，并回收尿素。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中對(duì)添加至合成氣發(fā)生器的原料和反應(yīng)物組分進(jìn)行調(diào)節(jié)，以生產(chǎn)出合成氣，并且Fischer-Tropsch反應(yīng)器的催化劑是用銅和鉀促進(jìn)的沉淀鐵催化劑。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中，在一個(gè)復(fù)合循環(huán)裝置的燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒至少一部分由合成氣發(fā)生器產(chǎn)生的氫，以驅(qū)動(dòng)機(jī)械地連接到燃?xì)廨啓C(jī)上的發(fā)電機(jī)來(lái)產(chǎn)生電力。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中，將至少一部分由合成氣發(fā)生器和Fischer-Tropsch裝置操作回收的蒸汽引入復(fù)合循環(huán)裝置的汽輪機(jī)中，以驅(qū)動(dòng)機(jī)械地連接到汽輪機(jī)上的發(fā)電機(jī)來(lái)產(chǎn)生電力。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其中，至少一部分來(lái)自氨轉(zhuǎn)化器的氨被分離和壓縮，并封裝銷售。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其中，對(duì)來(lái)自脫硫裝置的硫進(jìn)行封裝銷售。
7.按照權(quán)利要求1的方法，其中，回收至少一部分來(lái)自Fischer-Tropsch反應(yīng)器的氫，并封裝銷售。
8.按照權(quán)利要求1的方法，其中，從二氧化碳汽提器回收至少一部分二氧化碳，并封裝銷售。
9.一種由含碳物質(zhì)制備脂族烴和尿素的方法，其包括a)在合成氣分離器中使含碳物質(zhì)與蒸汽和來(lái)自空氣分離裝置的氧發(fā)生反應(yīng)，從而生產(chǎn)出含氫、一氧化碳和二氧化碳的氣體混合物；b)在包含至少一種用于形成脂族烴和用于形成二氧化碳的催化劑的Fischer-Tropsch反應(yīng)器中，經(jīng)由水煤氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)使所述氣體混合物發(fā)生反應(yīng)；c)從Fischer-Tropsch氣體產(chǎn)物中分離脂族烴；d)從氣體產(chǎn)物中分離二氧化碳；e)從氣體產(chǎn)物中分離氫；f)使分離出的氫和來(lái)自空氣分離裝置的氮與剩余的Fischer-Tropsch氣體在甲烷化反應(yīng)器裝置中反應(yīng)，以形成氨；g)在氨轉(zhuǎn)化器中對(duì)甲烷化反應(yīng)器排出氣進(jìn)行反應(yīng)；h)從氨轉(zhuǎn)化器排出氣中分離氨；和i)在尿素合成器中使分離的二氧化碳與分離的氨進(jìn)行反應(yīng)，并回收尿素。
10.按照權(quán)利要求9的方法，其中，F(xiàn)ischer-Tropsch反應(yīng)器包含鐵基催化劑，并且其與合成氣發(fā)生器在約2400-2700°F的溫度下進(jìn)行操作。
11.按照權(quán)利要求9的方法，其中，用于Fischer-Tropsch催化劑的催化劑是沉淀的、未被負(fù)載的鐵催化劑。
12.按照權(quán)利要求10的方法，其中，所述催化劑用鉀和銅促進(jìn)。
13.按照權(quán)利要求8或9方法，其中所述含碳物質(zhì)中含有硫，并且在合成氣發(fā)生器中反應(yīng)之前將所述硫從天然氣中除去。
14.一種生產(chǎn)脂族烴和尿素的裝置，其包括a)用于分離氧和氮?dú)獾目諝夥蛛x裝置；b)可操作地連接至空氣分離裝置上的合成氣發(fā)生器裝置，以便使含碳物質(zhì)與蒸汽和來(lái)自空氣分離裝置的氧反應(yīng)從而生產(chǎn)出合成氣；c)可操作地連接至合成氣發(fā)生器裝置上的使合成氣反應(yīng)的Fischer-Tropsch反應(yīng)器裝置，并且所述裝置包含用于生產(chǎn)脂族烴和其它Fischer-Tropsch反應(yīng)產(chǎn)物的鐵基催化劑；e)可操作地連接至Fischer-Tropsch反應(yīng)裝置上并且分別用于分離烴、一氧化碳、二氧化碳、氫和尾氣的分離器；f)可操作地連接至分離器裝置上的甲烷化反應(yīng)器，用于使氫與來(lái)自空氣分離裝置的氮反應(yīng)形成氨；g)可操作地連接的尿素合成器，用于接受氨和二氧化碳以生產(chǎn)尿素。
15.在本申請(qǐng)中描述或教導(dǎo)的所有發(fā)明。
全文摘要
一種由含碳物質(zhì)、來(lái)自空氣分離裝置的氧和水(優(yōu)選為蒸汽)制備尿素的設(shè)備，它由合成氣發(fā)生器裝置、空氣分離裝置、Fischer－Tropsch裝置、二氧化碳脫除裝置、除氫裝置、甲烷化反應(yīng)器裝置、氨轉(zhuǎn)化器裝置和尿素合成器裝置組成。在適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)條件下可對(duì)Fischer－Tropsch液體、氨、氫和尿素中的每一種進(jìn)行回收。通過(guò)添加聯(lián)結(jié)至發(fā)電機(jī)上的汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)可回收電力。
文檔編號(hào)C10G2/00GK1625547SQ01823824
公開(kāi)日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2001年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月25日
發(fā)明者理查德·O.·謝潑德, 丹尼斯·L.·雅各布松 申請(qǐng)人:瑞恩泰克公司