СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИНТЕЗА АММИАКА

1. Способ производства синтез-газа, включающий:
риформинг углеводорода в присутствии пара и одного или более первых катализаторов в первой реакционной зоне с получением выходящего потока, содержащего часть углеводорода, моноксид углерода, диоксид углерода и водород при первой температуре, при этом первая реакционная зона может включать одну или более содержащих катализатор трубок;
непрямой нагрев выходящего потока от первой температуры до второй температуры;
и
риформинг выходящего потока при второй температуре в присутствии одного или более окислителей, и одного или более вторых катализаторов в условиях, достаточных для получения синтез-газа, включающего водород, моноксид углерода, диоксид углерода и меньше чем примерно 5 мол.% метана на сухое вещество, при этом синтез-газ используют для нагрева выходящего потока непрямым образом от первой температуры до второй температуры.
2. Способ по п.1, в котором первая температура составляет примерно 700°С или более.
3. Способ по п. 1, в котором температура синтез-газа составляет примерно 990°С или более.
4. Способ по п.1, где вторая температура составляет примерно 850°С или более.
5. Способ по п.1, в котором углеводород включает метан.
6. Способ по п.1, в котором температура синтез-газа после нагрева выходящего потока непрямым образом от первой температуры до второй температуры составляет примерно 880°С или более.
7. Способ по п.1, в котором тепло непрямым образом обменивают от синтез-газа после того, как синтез-газ использовали для нагрева выходящего потока непрямым образом к конденсату для получения пара высокого давления.
8. Способ по п.1, дополнительно включающий реакцию синтез-газа в присутствии одного или более третьих катализаторов для конверсии, по меньшей мере, части моноксида углерода в охлажденном синтез-газе в диоксид углерода для получения конвертированного синтез-газа, включающего 5 мол.% сухой массы моноксида углерода или меньше.
9. Способ по п.1, дополнительно включающий реакцию охлажденного синтез-газа в присутствии катализатора для конверсии, по меньшей мере, части моноксида углерода в охлажденном синтез-газе в диоксид углерода для получения конвертированного синтез-газа, включающего 1 мол.% сухой массы моноксида углерода или меньше;
отделение, по меньшей мере, части диоксида углерода от конвертированного синтез-газа для получения первого водородного продукта, включающего водород, моноксид углерода и диоксид углерода;
реакцию, по меньшей мере, части моноксида углерода и диоксида углерода в первом водородном продукте для получения второго водородного продукта, включающего водород, метан и воду; и
реакцию, по меньшей мере, части второго водородного продукта с азотом в присутствии одного или более третьих катализаторов для получения аммиачного продукта.
10. Способ по п.1, дополнительно включающий реакцию охлажденного синтез-газа в присутствии одного или более третьих катализаторов для конверсии, по меньшей мере, части моноксида углерода в охлажденном синтез-газе в диоксид углерода для получения конвертированного синтез-газа, включающего моноксид углерода меньше на 1 мол.% сухой массы или меньше;
реакцию, по меньшей мере, части моноксида углерода и диоксида углерода в первом водородном продукте для получения второго водородного продукта, включающего водород, метан и воду;
отделение, по меньшей мере, части воды от второго водородного продукта для получения осушенного водородного продукта; и
реакцию, по меньшей мере, части осушенного водородного продукта с азотом в присутствии одного или более третьих катализаторов для получения аммиачного продукта.
11. Способ производства синтез-газа, включающий:
риформинг углеводорода в присутствии пара и одного или более первых катализаторов в первой реакционной зоне с получением выходящего потока при первой температуре, где температуру углеводорода и пара монотонно увеличивают до первой температуры;
непрямой нагрев выходящего потока при первой температуре для получения выходящего потока при второй температуре; и
риформинг выходящего потока при второй температуре в присутствии одного или более окислителей, и одного или более вторых катализаторов для получения синтез-газа, где синтез-газ включает водород, моноксид углерода, диоксид углерода, азот и воду, и где синтез-газ используют для нагрева выходящего потока непрямым образом от первой температуры до второй температуры.
12. Способ по п.11, дополнительно включающий обмен тепла непрямым образом от синтез-газа к конденсату для получения пара высокого давления; и
конверсию, по меньшей мере, части моноксида углерода в синтез-газе в диоксид углерода для получения конвертированного синтез-газа, включающего 1 мол.% сухой массы моноксида углерода или меньше.
13. Способ по п.12, дополнительно включающий удаление, по меньшей мере, части диоксида углерода в конвертированном синтез-газе для получения бедного синтез-газа, включающего 1 мол.% сухой массы диоксида углерода и моноксида углерода или меньше;
конверсию, по меньшей мере, части любого количества диоксида углерода, моноксида углерода или обоих, содержащихся в бедном синтез-газе, в метан;
отделение, по меньшей мере, части воды от бедного синтез-газа;
отделение, по меньшей мере, части азота в бедном синтез-газе для получения аммиачного синтез-газа, имеющего соотношение водорода и азота примерно в 2,9:1 - примерно 3,2:1;
реакцию, по меньшей мере, части водорода и азота в аммиачном синтез-газе для получения аммиачного продукта.
14. Способ по п.11, в котором первая температура составляет примерно 700°С или более.
15. Способ по п.11, в котором температура синтез-газа составляет примерно 990°С или более.
16. Способ по п.1, где вторая температура составляет примерно 850°С или более.
17. Система для производства синтез-газа, включающая:
первый реактор, приспособленный для риформинга углеводорода и пара в присутствии одного или более первых катализаторов для получения выходящего потока при первой температуре;
теплообменник, приспособленный для обмена тепла непрямым образом от синтез-газа к выходящему потоку при первой температуре для получения охлажденного синтез-газа и второго нагретого выходящего потока; и
второй реактор, приспособленный для риформинга выходящего потока при второй температуре в присутствии одного или более окислителей, и одного или более вторых катализаторов в условиях, достаточных для получения синтез-газа, где синтез-газ включает водород, моноксид углерода, диоксид углерода, азот и воду.
18. Система по п.17, дополнительно включающая второй теплообменник, приспособленный для обмена тепла непрямым образом от охлажденного синтез-газа к конденсату для получения пара высокого давления.
19. Система по п.17, дополнительно включающая конвертер, приспособленный для конверсии, по меньшей мере, части моноксида углерода в охлажденном синтез-газе в диоксид углерода для получения конвертированного синтез-газа; и сепаратор, приспособленный для селективного отделения, по меньшей мере, части диоксида углерода от конвертированного синтез-газа для получения синтез-газа, включающего 3 мол.% сухой массы моноксида углерода и диоксида углерода или меньше.
20. Система по п.19, дополнительно включающая аммиачный реактор, приспособленный для реакции водорода и азота в синтез-газе до аммиака.