(AR) طريقة لإنتاج غاز مخلق synthesis gas
يتعلق الاختراع الحالي بطريقة لإنتاج غاز مخلق synthesis gas للحصول على مركبات مثل أمونيا ammonia أو methanol . وبشكل أكثر تحديدا ، يتعلق الاختراع الحالي بطريقة لإنتاج غاز مخلق synthesis gas تتضمن الخطوات التالية :
- تغذية تدفق أول محتوي على هيدروكربونات hydrocarbons وتدفق غاز أول محتوي على بخار إلى قسم تهذيب reforming كيميائي ابتدائي .
- تغذية تدفق غاز أول محتوي على اكسجين oxygen ، وربما محتوي على نيتروجين nitrogen إلى قسم تهذيب reforming كيميائي ثانوي .
- مفاعلة الهيدروكربونات hydrocarbons والبخار أولا ، في قسم التهذيب الكيميائي الابتدائي يتم مفاعلتها مع الأكسجين oxygen في قسم التهذيب الكيميائي الثانوي ، والحصول على طول غاز أول محتويا على أول أكسيد الكربون carbon monoxide ، وثاني أكسيد الكربون CO2 ، وهيدروجين H2 hydrogen ، وربما نيتروجين nitrogen . - تغذية طور الغاز الأول المحتوي على أول أكسيد الكربون carbon monoxide وثاني أكسيد الكربون CO2 وهيدروجين hydrogen وربما نيتروجين nitrogen ، إلى قسم تحويل أول أكسيد كربون carbon monoxide .
- وطول هذا الوصف وفي عناصر الحماية المرافقة ، يستخدم مصطلح "هيدروكربونات hydrocarbons " ليدل على مصدر مادة خام من هيدروجين hydrogen وكربون ، مثل ميثان methane ، غاز طبيعي natural gas ، نفثا GPL naphtha ( أي غاز بترول مسيل )
أو غاز مصفاة تكرير واخلاط منها .
- كما يتعلق الاختراع الحالي كذلك بمعمل لإنتاج غاز مخلق synthesis gas ( غاز اصطناعي) لتنفيذ الطريقة السابقة الذكر ، وبطريقة لإعادة تجهيز معمل قائم وموجود بالفعل ، لجعله ينتج غاز مخلق synthesis gas .
- كما هو معروف ، في مجال إنتاج غاز مخلق synthesis gas ، هناك حاجة ملحة بشكل مستمر إلى توفير طرق سهلة التنفيذ وتسمح بتحقيق قدرات إنتاجية أعلى وأعلى بتكاليف تشغيل واستثمار ، وباستهلاك طاقة منخفضة .
ولتلبية هذه المطالب ، وجدت طرق إنتاج غاز مخلق synthesis gas يتم فيها إرسال تدفق محتوي على هيدروكربونات hydrocarbons وتدفق غاز محتوي على بخار ، أولا ، إلى قسم تهذيب كيميائي ابتدائي ثم ، وجبنا إلى جنب مع تدفق غاز محتوي على اكسجين oxygen وربما ، على نيتروجين nitrogen ، إرسالها إلى قسم تهذيب كيميائي ثانوي ، استخداما واسعا . وبذلك يتم الحصول على طور غاز غني بأول أكسيد الكربون carbon monoxide ، وبثاني أكسيد الكربون CO2 ، وبهيدروجين hydrogen وربما بنيتروجين nitrogen ، ترسل بدورها إلى أقسام معالجة مثل أقسام تحويل أول أكسيد الكربون carbon monoxide مثلا على درجة حرارة مرتفعة ومنخفضة . ويمكن لأقسام المعالجة أن تتنوع استنادا على نوع الغاز المخلق المطلوب إنتاجه .
ولتطوير حصيلة ومردود التحويل للهيدروكربونات hydrocarbons ، ولتخفيض استهلاك الطاقة أيضا ، تستخدم طرق لإنتاج غاز مخلق synthesis gas في المجال حيث يتم تنفيذ تفاعل التحويل في قسم التهذيب الكيميائي الثانوي بوجود حافز catalyst .
والمهذبات الكيميائية reformers الثانوية المعدة لتنفيذ مثل هذه الطرق تسمي عادة ذاتية الحرارة ، نظرا لأنها لا تتطلب مدد حرارة خارجية لتشغيلها .
وعلى الرغم من أنها مناسبة في بعض المظاهر ، ألا ان الطرق السابقة الوصف تبدي سلسلة من النقائص والعيوب . فأولا وقبل أي شي حقيقة أنها مرنة قليلا وغير قادرة على تكييف أنفسها بفاعلية للتغيرات في ظروف التشغيل ، خاصة عندما تكون زيادات كبيرة في كمية الغاز المخلق المطلوب إنتاجه مطلوبة .
في الحقيقة ، لا تستطيع أقسام التهذيب الرئيسية والثانوية المسؤولة عن هيدروكربونات hydrocarbons ، أن تعمل بالشكل المناسب بعيدا عن سعة التصميم ولذلك ، وبهدف تهيئة وتكييف معامل إنتاج الغاز المخلق التي تعمل طبقا للطرق السابقة الوصف ، لزيادات السعة المطلوبة اكثر فأكثر في هذا المجال ، فأنه من الضروري حدوث تدخلات شديدة تتعلق بإعادة التجهيز وباستبدال أقسام التهذيب ( أي أقسام التهذيب الكيميائي) نفسها بأقسام لها سعة متزايدة
وبتكاليف استثمارية عالية جدا . كذلك ، من المهم ملاحظه أن وجود قسم التهذيب الكيميائي الابتدائي يتطلب مدد من كميات كبيرة من الحرارة ، من الخارج ، تؤثر سلبا على الاستهلاك الكلي للطاقة اللازمة لتنفيذ مثل هذه الطرق .
وبسبب هذه النقائص والعيوب ، يتطلب تنفيذ طرق إنتاج غاز مخلق synthesis gas طبقا للفن السابق ، استثمارات ضخمة في الوقت الحاضر واستهلاك طاقة ، مما يوقع عقوبات صارمة على تكاليف إنتاج الكيميائيات الأساسية كالهيدروجين hydrogen وأول أكسيد الكربون carbon monoxide ، بصرف النظر عن الطلب المتزايد دائما على مثل هذه المنتجات .
المشكلة التي تواجه الاختراع الحالي هي توفير طريقة لإنتاج غاز مخلق synthesis gas ، سهلة التنفيذ وتسمح الحصول على قدرات إنتاج عالية بتكاليف تشغيل واستثمار منخفض بالإضافة إلى استهلاك منخفض للطاقة .
لقد تم حل المشكلة المذكورة ، طبقا للاختراع الحالي ، بتوفير طريقة لإنتاج غاز مخلق synthesis gas من النوع الساق الذكر ، تتميز في أنها تتضمن الخطوات التالية :
- تغذية تدفق ثاني محتوي على هيدروكربونات hydrocarbons ، وتدفق غاز ثاني محتوي على بخار وتدفق غاز ثاني محتوي على اكسجين oxygen وربما على نيتروجين nitrogen إلى قسم تهذيب كيميائي ذاتي الحرارة موفر بالتوازي بالنسبة لقسمي التهذيب الكيميائي الابتدائي والثانوي .
- مفاعلة الهيدروكربونات hydrocarbons ، والبخار والاكسجين oxygen في قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة وللحصول على طور غاز ثاني محتوي على أول أكسيد الكربون carbon monoxide ، ثاني أكسيد الكربون CO2 ، هيدروجين hydrogen وربما نيتروجين
- تغذية طور الغاز الثاني المحتوي على أول وثاني اكسيد الكربون CO2 وهيدروجين hydrogen وربما نيتروجين nitrogen لقسم تحويل أول أكسيد الكربون carbon monoxide . وطوال هذا الوصف
وفي عناصر الحماية المرافقة . يستخدم مصطلح " قسم التهذيب الكيميائي
autothermal reforming section (أو التهذيب ) ذاتي الحرارة ليشير إلى قسم التهذيب ) حيث تتم مفاعلة هيدروكربون hydrocarbon ، بخار واكسجين oxygen ، يفضل بوجود حافز ، بدون
المدد بالحرارة من مصدر خارجي . وفي إنتاج غاز مخلق synthesis gas لأمونيا ammonia أو ميثان methane أو methanol ، تسمي أقسام من هنا النوع أقسام التهذيب الكيميائي الثانوية . بشكل مناسب ، وبفضل الخطوة التي يتم بها مفاعلة تدفق ثاني من هيدروكربونات hydrocarbons في قسم تهذيب كيميائي ذاتي الحرارة ، فأنه من الممكن مواجهة تنويعات قدرات أساسية من المعمل الذي ينفذ الطريقة وفقا للاختراع وبشكل بسيط وبفاعلية . في الحقيقة ، طبقا للاختراع الحالي ، يتم تنفيذ تفاعل التهذيب الكيميائي للهيدروكربونات hydrocarbons في مرحلتين ، موفرتين على التوازي ، حيث المشكل يحتوي على قسم التهذيب الكيميائي الابتدائي وعلى قسم التهذيب الكيميائي الثانوي ، مع كون الأخير يحتوي على قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة وبهذه الطريقة ، يصبح من الممكن تقسيم الإنتاج الكلي المرغوب فيه من الغاز المخلق في مرحلتي التهذيب الكيميائي ، والتي يمكن تنويع قدراتها من وقت لأخر وبشكل مستقل ، طبقا للطلب الخاص ، وبدون التأثير على الطريقة المتبقية . بشكل خاص .
وتجزئة الحمولة في أقسام التهذيب الكيميائي. المرتبة على التوازي ، تسمح ، من بين ما تسمح به من أشياء أخرى ، بجعل استهلاك الطاقة مثاليا ، وبتكبير إنتاج الغاز المخلق في قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة للحد الأقصى ، وبنفس الوقت ، وبتقليل التغذية للمهذب الكيميائي الابتدائي إلى حده الأدنى .
بمعنى أخر ، ولكون قدرة إنتاج الغاز المخلق مساوية ، فأن الطريقة الحالية تسمح بالتقسيم وبالتجزئة إلى مرحلتي التهذيب الكيميائي ، مرتبتين على التوازي ، الهيدروكربونات hydrocarbons والبخار . ولذلك يكون استهلاك الكلي للطاقة أقل من الضروري بواسطة المجال
وبشكل مناسب ، يتم إرسال دفقات الغاز المحتوية على أول أكسيد الكربون carbon monoxide ، وثاني أكسيد الكربون CO2 وهيدروجين hydrogen وربما نيتروجين nitrogen والتي يتم الحصول عليها على التوالي في قسم التهذيب الكيميائي reforming الثانوي وفي قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة ، إلى قسم تحويل أول أكسيد كربون carbon monoxide ، مماثل مما يؤدي إلى استغلال خط جهاز واحد ، بهذه الطريقة ، بغرض تنفيذ خطوات تالية لتحضير الغاز المخلق .
وهناك ميزة أخرى ، ناتجة من الطريقة ، طبقا للاختراع ، وهي تمثيل في الحقيقة التي تفيد بأنه لتوفير امكانية تغذية تدفقات منفصلة من هيدروكربون hydrocarbon إلى مراحل التهذيب
الكيميائي ، بشكل مستقل ، فأنه من الممكن استخدام هيدروكربونات hydrocarbons ذات طبيعة مختلفة في مراحل التهذيب الكيميائي المختلفة لإنتاج غاز المخلق ، وبذلك تكون الطريقة قد تم أعدادها وتكييفها للموارد الطبيعية الموجودة بالفعل ولأي مطلب أخر قد ينشأ فيما بعد . وللحصول على غاز مخلق synthesis gas لإنتاج أمونيا ammonia بنسبة جزيئيه جرامية عالية لثاني أكسيد الكربون CO2 /الهيدروجين hydrogen ، فأن تدفق الغاز الثاني المحتوي على الاكسجين oxygen الملقم لقسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة يحتوي ، وبشكل مناسب ، على هواء غني بالاكسجين oxygen .
وطوال هذا الوصف وفي عناصر الحماية اللاحقة ، يستخدم مصطلح " هواء غني بالاكسجين oxygen" ليدل على هواء بمنسوب اكسجين oxygen جزيئي جرامي يزيد عن 21 % ، كأن يكون مثلا ما بين 22 % - 80 % .
هذه الميزة مفيدة مناسبة بشكل خاص لتركيب يوريا urea لاحق ، نظرا لأنها تسمح بتحقيق نسبة نقاوة لثاني اكسيد الكربون CO2 / أمونيا ammonia ، وبشكل فعال ورخيص ، وبذلك تسمح بزيادة حصيلة تحويل كربون ملقم في ثاني أكسيد كربون وزيادة حصيلة اليوريا urea بالتالي أيضا .
لتنفيذ الطريقة السابقة الذكر ، يوفر الاختراع الحالي وبشكل مناسب ، معمل لإنتاج غاز مخلق synthesis gas ، يحتوي على ما يلي ، قسم التهذيب الكيميائي الابتدائي " وقسم التهذيب الكيميائي " ثانوي مرتبتين ، على التوالي ، للحصول على طور غاز أول محتوي على أول أكسيد الكربون carbon monoxide وثاني اكسيد الكربون CO2 ، هيدروجين hydrogen ، وربما نيتروجين nitrogen .
-وسائل خاصة لتغذية تدفق أول محتوي على هيدروكربونات hydrocarbons وتدفق غاز أول محتوي على بخار للقسم الابتدائي للتهذيب الكيميائي.
- وسائل لتغذية تدفق غاز أول محتوي على اكسجين oxygen وربما على نيتروجين nitrogen للقسم الثانوي للتهذيب الكيميائي ،
- وسائل لتغذية طور الغاز الأول المحتوي على أول أكسيد الكربون carbon monoxide وثاني أكسيد الكربون CO2 وهيدروجين hydrogen وربما نيتروجين nitrogen إلى قسم تحويل أول أكسيد كربون carbon monoxide .
والذي يتميز بحقيقة أنه يحتوي على :
- قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة للحصول على طور غاز ثاني محتوي على أول أكسيد الكربون carbon monoxide ، ثاني اكسيد الكربون CO2 ، هيدروجين hydrogen وربما نيتروجين nitrogen .
- وسائل خاصة لتغذية تدفق ثاني محتوي على هيدروكربونات hydrocarbons وتدفق غاز ثاني محتوي على بخار ودفق غاز ثاني محتوي علي اكسجين oxygen ربما على نيتروجين nitrogen ، لقسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة .
- وسائل لتغذية طور الغاز الثاني المحتوي على أول أكسيد كربون carbon monoxide ، ثاني اكسيد الكربون CO2 ، وهيدروجين hydrogen وربما نيتروجين nitrogen لقسم تحويل أول أكسيد الكربون carbon monoxide .
- وطبقا لمظهر أخر من الاختراع ، تم توفير طريقة لإعادة تجهيز معمل ( تزويد المعمل بمعدات عند الحاجة لها ، ونزعها من المعمل عند عدم الحاجة لها ) لإنتاج غاز مخلق synthesis gas ، من النوع المحتوي على قسم التهذيب الكيميائي الابتدائي ، وقسم التهذيب الكيميائي الثانوي مرتبين على التوالي وذلك للحصول على طور غاز أول محتوي على أول أكسيد كربون carbon monoxide ، ثاني اكسيد كربون CO2 ، هيدروجين hydrogen وربما نيتروجين nitrogen وعلى وسائل خاصة لتغذية تدفق غاز أول محتوي على هيدروكربونات hydrocarbons وتدفق غاز أول محتوي على بخار ، لقسم التهذيب الكيميائي الابتدائي ووسائل لتغذية تدفق غاز أول محتوي على اكسجين oxygen وربما على نيتروجين nitrogen لقسم التهذيب الكيميائي الثانوي ، ووسائل لتغذية طور الغاز الأول المحتوي على أول أكسيد كربون carbon monoxide ، ثاني أكسيد كربون ، وهيدروجين hydrogen وربما نيتروجين nitrogen إلى قسم تحويل أول أكسيد كربون carbon monoxide ، والطريقة تتضمن الخطوات التالية :
- توفير قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة للحصول على طور غاز ثاني محتوي على : أول أكسيد كربون carbon monoxide ، ثاني أكسيد كربون ، هيدروجين hydrogen وربما نيتروجين nitrogen .
- توفير وسائل خاصة لتغذية تدفق ثاني محتوي على هيدروكربونات hydrocarbons وتدفق غاز ثاني محتوي على بخار ، وتدفق غاز ثاني محتوي على اكسيد ربما على نيتروجين nitrogen لقسم التهذيب الكيميائي الذاتي الحرارة .
- توفير وسائل لتغذية طور الغاز الثاني المحتوي عل أول أكسيد كربون carbon monoxide ، ثاني أكسيد الكربون CO2 وهيدروجين hydrogen ربما على نيتروجين nitrogen ، إلى قسم تحويل أول أكسيد الكربون carbon monoxide .
وبفضل الطريقة السابقة للتجهيز ، من الممكن وبسهولة زيادة قدرة إنتاج معمل قائم وموجود ، لإنتاج اكثر من غاز مخلق synthesis gas ، بتكاليف تشغيل باستثمار منخفضة وباستهلاك منخفض للطاقة .
وسوف تتضح خصائص ومزايا الاختراع اكثر من خلال الوصف التالي لتجسيد منه موضح بطريقة مثال غير تقييدي بالرجوع للرسومات .
شكل ١ : يبين رسم بلوكي block ( قوالب ) لطريقة إنتاج غاز مخلق synthesis gas طبقا للاختراع في حالة كون الأمونيا ammonia واليوريا urea هي المنتجات المرغوبة .
في شكل ١ ، تم توضيح خطوات الطريقة ، طبقا للاختراع الحالي ، لإنتاج متفاعلات غازية مثل هيدروجين hydrogen ، نيتروجين nitrogen ، وثاني اكسيد كربون CO2 ، حيث سيتم استخدام الهيدروجين hydrogen والنيتروجين nitrogen لتركيب أمونيا ammonia ، وسيتم استخدام ثاني اكسيد الكربون CO2 جنبا إلى جنب مع الأمونيا ammonia الناتجة لتركيب اليوريا urea . لكن الاختراع الحالي على أية حال موصوف ، بشكل خاص ، لإنتاج متفاعلات غازية ليس لتركيب الأمونيا ammonia فحسب ، بل أيضا لتركيب ميثان methane و methanol ، ولتفاعلات عضوية متنوعة تتطلب هيدروجين hydrogen ، أول أكسيد كربون carbon monoxide وربما تتطلب نيتروجين nitrogen وثاني أكسيد الكربون CO2 . يوصف البلوك block 10 عموما ، والذي يوضح خطوات الطريقة لإنتاج أمونيا ammonia ويوريا urea ، وحيث يتضمن كذلك طريقة إنتاج غاز مخلق synthesis gas طبقا للاختراع . في الرسم البلوكي block 10 ، تشير البلوكات blocks ١١-١٨ على التوالي إلى : " قسم معيد تهذيب " ابتدائي (بلوك ١١) ، قسم معيد تهذيب ثانوي ( بلوكة ١٢ ) ، وقسم تحويل أول أكسيد كربون carbon monoxide ، وقسم فصل ثاني أكسيد الكربون CO2 ( البلوكة b ) . وقسم تنقية للغاز المخلق (بلوكة ١٦ ) ، وقسم تركيب أمونيا ammonia ( بلوكة 17 ) وقسم تركيب يوريا urea ( بلوكة ١٨ ) .
وطبقا لنوع الغاز المخلق الذي سيتم إنتاجه ، يمكن تقسيم قسم تحول أول أكسيد الكربون carbon monoxide إلى جزء أو أكثر .
وفي مثال شكل ١ ، يحتوي قسم تحويل أول أكسيد الكربون carbon monoxide على درجة حرارة عالية (بلوكة ١٣) وعلى درجة حرارة منخفضة ( بلوكة 14 ). والبلوكات 19 و 20 تدل ، وبشكل مناسب ، على قسم التهذيب الكيميائي مسبق ( اختياري ) بلوكة ( 19 ) وقسم إعادة تهذيب كيميائي ذاتي الحرارة ( بلوكة 20 ) ، أما البلوكتين 19 و 20 فهما موفرتين بالتوازي بالنسبة للبلوكات 11 و 12. يعمل قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة ( بلوكة 20 ) باستهلاك طاقة منخفض ويمكنه أن يحتوي على أرضية للحافز لتسهيل تفاعل التهذيب الكيميائي الهيدروكربونات hydrocarbons .
وهناك خط تدفق ١ يمثل تدفق له تركيبة تتنوع مع الممر من خلال أقسام التفاعل المختلفة ، يقطع البلوكات ( 11-18 ) . بشكل خاص ، وعلى مدخل قسم التهذيب الكيميائي الابتدائي الموضح بالبلوكة ١١ ، يحتوى خط التدفق ١ على تدفق أول محتوي على هيدروكربونات hydrocarbons ، وعلى تدفق غاز أول محتوي على بخار طقم في خط التدفق ١ بواسطة خط التدفق ٢ .
يفضل أن تكون الهيدروكربونات hydrocarbons الداخلة إلى قسم التهذيب الكيميائي reforming الابتدائي ( بلوكة 11 ) من النوع الغازي كان تكون غاز طبيعي natural gas مثلا . يدل خط التدفق ٣ على دفق غاز أول محتوي على اكسجين oxygen طقم في قسم التهذيب الكيميائي الثانوي ( بلوكة 12 ) مارة من خلال قسم التهذيب الكيميائي الابتدائي وقسم التهذيب الكيميائي الثانوي ( بلوكات 11 و 12 ) المرتبة على التوالي ، تفاعل الهيدروكربونات hydrocarbons والبخار المحتواة في تدفق التغذية ١ جنبا إلى جنب مع الاكسجين oxygen المحتوي في التدفق ٣- للحصول على طور غاز أول محتوي على أول أكسيد كربون carbon monoxide ، ثاني اكسيد كربون وهيدروجين hydrogen . وطور الغاز gas phase المغادر من قسم التهذيب الكيميائي reforming الثانوي من خال خط التدفق ١ ، سوف يحتوي إيضا على كمية مناسبة من النيتروجين nitrogen ضرورية للتركيب التالي للأمونيا ammonia في البلوكة 17 .
ولتحقيق ذلك ، يحتوي دفق الغاز المحتوي على الاكسجين oxygen والملقم بواسطة خط التدفق ٣ إلى البلوكة 12 ، على نيتروجين nitrogen أيضا ، يفضل لخط التدفق ٣ أن يمثل تدفق هواء
وطبقا لنوع التركيب النهائي المرغوب فيه ، يمكن استخدام خط التدفق ٣ لتغذية مواد ذات طبيعية مختلفة فمثلا ، وفي حالة تركيب ميثان methane و methanol ، يقوم خط التغذية ٣ بتغذية الكمية المناسبة فقط من الاكسجين oxygen ، لقسم التهذيب الكيميائي reforming الثانوي .
وهكذا يتحول أول أكسيد الكربون carbon monoxide المحتوي في طور الغاز الذي يغادر البلوكة 12 ، إلى ثاني اكسيد الكربون CO2 من خلال أقسام التحويل ذات الحرارة المرتفعة والمنخفضة بلوكة 13 وبلوكة 14 ) ، وينفصل في قسم فصل ثاني اكسيد الكربون CO2 ( بلوكة 15 ) ويتم تغذيتة أخيرا كمادة متفاعلة لتركيب اليوريا urea من خلال خط التدفق ٤ إلى البلوكة (١٨) .
ومن خلال البلوكة 15 ، يمر طور الغاز الخالي ، بشكل أساسي ، في أول أكسيد الكربون carbon monoxide ومن ثاني اكسيد الكربون CO2 ، من خلال قسم تنقية الغاز المخلق ( بلوكة 16 ) ثم يتم تغذيتة ، في شكل تدفق غاز يحتوي بشكل أساسي على هيدروجين hydrogen ونيتروجين nitrogen ، إلى قسم تخليق الأمونيا ammonia الموضح بالبلوكة 17 . عندئذ يتم إرسال الأمونيا ammonia الناتجة التي تغادر البلوكة 17 ، من خلال خط التدفق ١ دائما ، إلى قسم تخليق ( تركيب ) اليوريا urea بلوكة ( 18 ) ، حيث يتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون CO2 القادم من قسم فصل ثاني اكسيد الكربون CO2 ( بلوكة 15 ) وهكذا ، يحتوي التدفق المغادر من البلوكة (١٨) ( خط التدفق ١ ) على يوريا urea بشكل ابتدائي . وعلى نحو مناسب ومفيد ، يقوم خط تدفق ثاني مبين برقم ٥ في شكل ١ بعبور البلوكات 19 و 20 من الرسم البياني 10 .
وعند مدخل قسم التهذيب الكيميائي المسبق ( بلوكة 19 ) يحتوي خط التدفق 5 على تدفق ثان محتوي على هيدروكربون hydrocarbon ، وعلى تدفق غاز ثاني محتوي بدوره على بخار ملقمه في خط التدفق 5 بواسطة خط التدفق ٦ .
والهيدروكربونات hydrocarbons التي يتم تغذية ها لمثل هذا القسم ، يمكن لها أن تكون من نفس النوع الملقم لقسمي التهذيب الكيميائي reforming الموضحين بالبلوكات 11 و 12 ، أو يمكن لها أن تكون من نوع مختلف ، كأن يكون نفثا naphtha مثلا . بشكل خاص ، وبفضل وجود قسم التهذيب الكيميائي reforming المسبق ( بلوكة 19 ) ، فأنه من الممكن استخدام أي نوع من الهيدروكربونات hydrocarbons لتفاعل التهذيب الكيميائي ،
والحصول بنفس الوقت على تخفيض في الطاقة وفي استهلاك بخار تغذية ، وكل ذلك بشكل مناسب وعملي .
بهذه الطريقة ، من الممكن تكييف الطريقة وأعدادها لإنتاج غاز مخلق synthesis gas لأي نوع من الحالات ومن أنواع الهيدروكربونات hydrocarbons وأخلاطها المتوفرة . تعتبر البلوكة 19 اختيارية وليست ضرورية ، خاصية عند استخدام هيدروكربونات hydrocarbons غازية مثل غاز طبيعي natural gas لتفاعل التهذيب الكيميائي. في هذا الشأن ، سيتم التوضيح بأنه ليس من الضروري على الاطلاق تغذية كل التدفق الثاني المحتوي على هيدروركربونات hydrocarbons وكل التدفق الثاني المحتوي على بخار ، لقسم التهذيب الكيميائي المسبق ( بلوكة 19 ) . وفي الموقع ، وفي بعض الحالات ، واستنادا إلى الظروف التشغيلية وإلى نوع الهيدروكربونات hydrocarbons المتاحة ، سيكون من المناسب أكثر إرسال جزء فقط من مثل هذه التدفقات ( ما بين 20 % -80 % مثلا ) إلى البلوكة ١٩ ، وإرسال المتبقي مباشرة لقسم التهذيب الكيميائي reforming الذاتي الحرارة ( بلوكة 20 ). كذلك ، يتم إرسال تدفق غاز ثاني محتوي على اكسجين oxygen وفي هذه الحالية ، محتوي على نيتروجين nitrogen أيضا ، مثل هواء ، إلى قسم التهذيب الكيميائي reforming الذاتي الحرارة ( بلوكة 20 ) بواسطة خط التدفق ٧ ، بشكل متشابه مع ما سبق وصفه بالنسبة لخط التدفق ٣ . ماراة من خلال قسم التهذيب الكيميائي reforming المسبق وقسم التهذيب الكيميائي reforming الذاتي الحرارة ( بلوكات 19 و 20 ) تتفاعل الهيدروكربونات hydrocarbons والبخار الموجود في خط التغذية 5 ، منتجة طور غاز ثاني محتوي على أول أكسيد الكربون carbon monoxide ، ثاني اكسيد الكربون CO2 وهيدروجين hydrogen ونيتروجين nitrogen ، متحد مع طور الغاز الأول ( خط التدفق ١ ) مباشرة فوق قسم تحويل أول أكسيد الكربون carbon monoxide ويمر ، جنبا إلى جنب معه ، من خلال البلوكات المتبقية من الرسم 10 كما سبق وصفه . وفي واحد لمثال المبين في شكل ١ ، يدخل خط التدفق 5 إلى خط التدفق ١ فوق قسم التحويل عالي درجة الحرارة الموضح بالبلوكة 13 . على أية حال ، لا يتم استبعاد إمكانية إرسال جزء على الأقل من طور الغاز الثاني القادم من قسم التهذيب الكيميائي reforming الذاتي الحراري (بلوكة 20 ) إلى موقع فوق قسم تحول أول أكسيد الكربون carbon monoxide على درجة حرارة منخفضة بين البلوكتين 13 و 14 ،
ولقد تم الحصول على نتائج مرضية بشكل خاص بواسطة تغذية هواء غني بالاكسجين oxygen للبلوكة 20 من خلال خط التدفق ٧ .
وبفعل ذلك ، تزداد كمية ثاني أكسيد الكربون CO2 الموجودة في طور الغاز الثاني وبالتالي تزداد الكمية التي يمكن تغذية ها بقسم تركيب اليوريا urea ( بلوكة 18 ) وبشكل مناسب ، مما يؤدي إلى تطوير وتحسين حصيلة التحويل . وبالتحكم بتركيز وبمعدل تغذية التدفق المحتوي على الهواء الغني بالاكسجين oxygen الملقم لقسم التهذيب الكيميائي الذاتي الحرارة فأنه من الممكن عندئذ الحصول على ثاني أكسيد الكربون CO2 بكمية كافية لتحويل كل الأمونيا ammonia ، التي تم الحصول عليها، إلى يوريا urea ، وذلك بشكل مستقل عن نوع الهيدروكربونات hydrocarbons التي تم تغذيتها للبلوكات أو ٥ .
كذلك ، يسمح استخدام هواء غني باكسجين oxygen في الطريقة الحالية بتخفيض كمية الغازات الخاملة المرسلة لقسم تركيب الأمونيا ammonia ( بلوكة 18 ) مما يزيد ، بشكل مناسب ، من حصيلة التحويل في مثل هذا القسم .
وطبقا لتجسيد بديل من الاختراع الحالي ، من المتوقع تحويل جزء من التدفق المحتوي على هيدروكربونات hydrocarbons تغذية من خط التدفق ١ إلى خط التدفق ٥ ليتم إرسالها إلى قسم التهذيب الكيميائي reforming ذاتي الحرارة ( بلوكة 20 ) وفقا لما هو موضح بواسطة خط التدفق ٨ الممثل بخط متقطع .
بهذه الطريقة ، وحيثما لا تكون القدرة التشغيلية القصوى لعمل تنفيذ الطريقة الحالية ، مطلوبة ، عندئذ من الممكن تخفيض استهلاك الطاقة الكلي أكثر ، لأنه من الممكن تكبير الحمولة لقسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة ( بلوكة 20 ) للحد الأقصى ، ومن الممكن كذلك تخفيض المدد الخارجي من الطاقة لقسم التهذيب الكيميائي reforming الابتدائي ( بلوكة 11 ). يفضل ، لجزء التدفق الأول من الهيدروكربونات hydrocarbons المتحول إلى خط التدفق ٥ أن يتكون مما نسبته ٥ % - 60 % من الإجمالي .
على نحو بديل ، وطبقا لتجسيد لم يتم تمثيله ، من الاختراع الحالي ، ينتقل خط التدفق ٨ من خط التدفق ١ في موقع أسفل المدخل ، إلى الخط ١ من خط تدفق ٢ في هذه الحالة ، وجنبا لجنب مع جزء من التدفق الأول المحتوي على هيدروكربونات hydrocarbons ، جزء أخر كذلك من تدفق الغاز الأول المحتوي على البخار يتم تغذيته في خط التدفق ٥ . عموما ، تسمح المرونة العالية جدا للطريقة ، طبقا للاختراع ، تخفيض ، استنادا إلى معدلات التدفق وكمية الغاز المخلق المطلوب إنتاجها ، الحمولة " لقسم التهذيب الكيميائي " الابتدائي مع ميزة مطابقة بالنسبة لاستهلاك مخفض من الطاقة .
في هذا الشأن ، تم الحصول على نتائج مرضية بشكل خاص ، بتقليل كمية الهيدروكربونات hydrocarbons المتلقعة لقسم التهذيب الكيميائي الابتدائي وبنفس الوقت ، تكبير الكمية التي سيتم إرسالها من الهيدروكربونات hydrocarbons إلى "قسم التهذيب الكيميائي " ذاتي الحرارة. والظروف التشغيلية للأقسام الموضحة بالبلوكات 11-20 ، طبيعية التفاعلات الكيميائية chemical reactions الواقعة فيها ، تقليدية كلها ولذلك يتم وصفها اكثر لأنها معروفة لصاحب مهارة في هذا الفن.
طبقا لطريقة إنتاج غاز مخلق synthesis gas وفقا للاختراع الحالي ، يتم تغذية تدفق أول محتوي على هيدروكربونات hydrocarbons " وتدفق غاز " أول محتوي على بخار ( خط التدفق 1 و 2 ) إلى قسم التهذيب الكيميائي reforming الابتدائي ( بلوكة 11 ) بينما يتم تغذية تدفق غاز أول محتوي على اكسجين oxygen وربما على نيتروجين nitrogen ( خط التدفق ٣ ) إلى "قسم التهذيب الكيميائي " ثانوي ( بلوكة 12 ) .
تفاعل الهيدروكربونات hydrocarbons والبخار في القسم الابتدائي للتهذيب الكيميائي ، ثم -تتفاعل وجنبا إلى جنب مع اكسجين oxygen- في قسم التهذيب الكيميائي reforming الثانوي ، للحصول على طور غاز أول محتوي على أول أكسيد كربون carbon monoxide ، وثاني اكسيد كربون CO2 وهيدروجين hydrogen وربما نيتروجين nitrogen ، عندئذ يتم تغذية الغاز الذي تم الحصول عليه كذلك ، إلى قسم تحويل أول أكسيد الكربون carbon monoxide . وبشكل مناسب ، وطبقا للخطوات الأخرى للطريقة الحالية ، يتم تغذية تدفق ثاني محتوي على هيدروكربون hydrocarbon، تدفق غاز ثاني محتوي على بخار ، وتدفق غاز ثاني محتوي على اكسجين oxygen وربما على نيتروجين nitrogen ( خطوط التدفق 5-7 ) لقسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة ( بلوكة 20 ) مرتب على التوازي بالنسبة للقسمي الابتدائي والثانوي للتهذيب الكيميائي. وتتم مفاعلة الهيدروكربونات hydrocarbons ، والبخار والاكسجين oxygen في القسم ذاتي الحرارة للتهذيب الكيميائي للحصول على طور غار ثاني محتوى على أول أكسيد الكربون carbon monoxide ، ثاني أكسيد الكربون CO2 ، وهيدروجين hydrogen ونيتروجين nitrogen ، يتم إرساله بدوره ( خط التدفق ٥ ) إلى قسم تحويل أول أكسيد الكربون
طبقا لتجسيد بديل ، تتضمن الطريقة ، طبقا للاختراع الحالي ، خطوة تعريض جزء ، على الأقل ، من التدفق الثاني المحتوي على هيدروكربونات hydrocarbons ، ومن التدفق الثاني للغاز
المحتوي على على بخار إلى معالجة التهذيب الكيميائي مسبقة ( بلوكة 19 ) قبل أن يتم تغذية ها إلى القسم الذاتي الحرارة للتهذيب الكيميائي .
طبقا لتجسيد بديل أخر ، تتوقع الطريقة الحالية حدوث خطوة تغذية ( خط تدفق ٨ ) جزء من التدفق الأول المحتوي على هيدروكربونات hydrocarbons لقسم التهذيب الكيميائي ذاتي
يحتوي المعمل الخاص بإنتاج غاز مخلق synthesis gas طبقا للاختراع الحالي ، على الأقسام الموضحة بالبلوكات 11-20 من شكل ١ . ومن المتوقع وجود وسائل تغذية وربط مناسبة على المدخل وبين الأقسام الفردية التي تشكل المعمل السابقة الذكر ، على التوالي .وهذه الوسائل معروفة النوع مثل قنوات مواسير وأنابيب أو ما شابه ، ممثلة تخطيطيا بواسطة خطوط التدفق ١-٨ من شكل ١ . كما يمكن توفير مبادلات حرارية تقليدية ، غير ممثلة في شكل ١ - في المعمل أيضا .
وهناك مظهر هام بشكل خاص من الاختراع ممثل بواسطة إعادة تجهيز معامل قائمة وموجودة مسبقا ، لإنتاج غاز مخلق synthesis gas
في هذا الخصوص ، يوفر الاختراع الحالي طريقة لإعادة تجهيز معمل لإنتاج غاز مخلق synthesis gas من النوع المحتوي على قسم التهذيب الكيميائي الابتدائي ، وقسم التهذيب الكيميائي الثانوي ، وقسم تحويل أول أكسيد كربون carbon monoxide ( بلوكات 11-14 ) مربوطة بالتوالي ، والطريقة تتضمن ، بشكل مناسب خطوات توفير قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة ( بلوكة 20 ) بالتوازي مع أقسام التهذيب الكيميائي القائمة والموجودة فعلا ، ووسائل مناسبة للتقليم، في قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة ، تدفق ثاني محتوي على هيدروكربونات hydrocarbons ، وتدفق غاز ثاني محتوي على بخار وتدفق غاز ثاني محتوي على اكسجين oxygen وربما على نيتروجين، على التوالي ، ووسائل ربط بين قسم التهذيب الكيميائي الذاتي الحرارة وقسم تحويل أول أكسيد الكربون carbon monoxide ( خطوط تدفق 5-7 ) . وبفضل طريقة إعادة التجهيز هذه ، يصبح من الممكن زيادة القدرة الإنتاجية لمعمل موجود وبشكل ملحوظ وبارز من 20-70 % مثلا بدون تحميل فائض على أقسام التهذيب الكيميائي ، وفوق ذلك كله ، الحفاظ على استهلاك منخفض للطاقة وعلى تكاليف تشغيل منخفضة أن لم يتم تقليلها اكثر .
كذلك ، وبمجرد إعادة التجهيز ، يكتسب المعمل مرونة أعلى من خلال كونه في وضعية تشغيل مناسبة بأي نوع من الهيدروكربونات hydrocarbons وبأي ظرف تشغيل .
بشكل خاص ، من الممكن تقسيم وتجزئة الأحمال بين مراحل التهذيب الكيميائي reforming المرتبة على التوازي ، بطريقة تقلل تحويل التهذيب الكيميائي الابتدائي وطبقا لذلك استغلال طاقة أفضل من خلال جعل استهلاكها أمثل من المهم ملاحظة . وبشكل مناسب ، أن طريقة إعادة التجهيز طبقا للاختراع الحالي لا تتطلب تعزيز أو استبدال أقسام التهذيب الكيميائي الموجودة . بالإضافة لذلك ، لا يتم تعريض الأقسام السفلية عند معالجة الغاز المخلق المنتج لأحمال فائضة ، بل تتطلب فئ ، أن اقتضى الأمر ، تدخلات هامشية وغير مكلفة وسوف تتم ملاحظة أن استبدال ممكن أو تعديل أساسي لمثل هذه الأقسام يتضمن على أية حال ، تكلفة أكثر انخفاضا من تكلفة تعديل قسم التهذيب الكيميائي واحد أو حتى قسمين طبقا لتجسيد مفضل من الاختراع الحالي خاص بطريقة إعادة التجهيز ، يحتوي تدفق الغاز الثاني المحتوي على الاكسجين oxygen ( خط تدفق ٧ ) والملقم لقسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة ( بلوكة 20 ) ، على هواء غني بالاكسجين oxygen . وبفعل ذلك ، يصبح من الممكن على نحو مناسب ، زيادة كمية ثاني أكسيد الكربون CO2 المنتج ، حتى تتحقق نسبة نقاوة ثاني أكسيد الكربون CO2 /أمونيا ammonia لتركيب اليوريا urea مثلا ، بشكل مستقل عن نوع الهيدروكربون الذي تم تغذية ٥ . ولتقليل استهلاك الطاقة أكثر ، فأن طريقة إعادة التجهيز طبقا للاختراع الحالي توقع ، وبشكل مناسب ، حدوث خطوة توفير وسائل لتغذية جزء من التدفق الأول المحتوي على الهيدروكربون إلى قسم التهذيب الكيميائي reforming ذاتي الحرارة ( خط تدفق ٨ ) . على نحو بديل ، وجنبا إلى جنب مع جزء التدفق المحتوي على الهيدروكربونات hydrocarbons ، يتم أيضا ارسال جزء من تدفق الغاز المحتوي على بخار إلى خط التدفق O . وفي هذه الحالة ، يفضل استخلاص الهيدروكربونات hydrocarbons والبخار والتي سيتم إرسالها . إلى قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة ، مخلوطة تماما ومسبقة التسخين من خط التدفق 1 . وبتنفيذ ذلك ، يصبح من الممكن تقليل ، أن لم يكن استئصال ، أجهزة لخلط وتسخين المتفاعلات تسخينا مسبقا ليتم إرسالها إلى قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة ، مع ضمان توفير في تكاليف الطاقة والاستثمار .
اخيرا ، وطبقا لتجسيد أخر ، لطريقة إعادة التجهيز طبقا للاختراع الحالي ، ثم توفير خطوات توفير قسم التهذيب الكيميائي مسبق ( بلوكة 19 ) ، وخطوات توفير وسائل تغذية لجزء، على الأقل ، من التدفق الثاني المحتوي على هيدروكربونات hydrocarbons ولجزء من تدفق الغاز الثاني المحتوي على بخار لمثل قسم التهذيب الكيميائي المسبق وهذا أو وسائل ربط بين قسم التهذيب الكيميائي المسبق وقسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة ( خط التدفق ٥ ) .
وبهذه الطريقة ، من الممكن استخدام أي نوع من الهيدروكربونات hydrocarbons كمصدر للكربون وللهيدروجين hydrogen الذي سيتم إرساله في قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة ، بدون التأثير على تشغيله لكن ، مع السماح بحدوث تخفيض في كمية البخار التي سيتم إرسالها لمثل هذا القسم، مع ضمان التوفير باستهلاك الطاقة وبتكاليف التشغيل . مثال :
في المثال التالي ، سوف نعرض المزايا الناتجة من طريقة إعادة التجهيز طبقا للاختراع الحالي: بشكل خاص تم بحث استهلاك الطاقة بالنسبة لزيادة قدرة تساوي 50 % من معمل قائم وموجود لإنتاج غاز مخلق synthesis gas للحصول على أمونيا ammonia . وقد تم الحصول على نتائج المثال الحالي بواسطة حسابات متوفرة تجاريا . والمعمل الموجود من النوع المبين والموصوف بالرجوع لشكل ١ ، بلوكات ( 11-17 ) ، وكان مصمما ليعمل بقدرة إنتاج متوسطة من 1000 MTD من الأمونيا ammonia . وللاستهلاك الكلي من الطاقة عادة يبلغ 8300 Kcal / MT من الأمونيا ammonia . يستخدم الغاز الطبيعي كمصدر للهيدروكربونات hydrocarbons وتدفق الغاز المحتوي على الاكسجين oxygen والملقم لقسم التهذيب الكيميائي الثانوي يتكون من الهواء . ولم يكن قسمي التهذيب الكيميائي الابتدائي والثانوي في المعمل الموجود مصممين ليواجها زيادة قدرة تساوي 50 % ، بل على العكس ، لم يكن باستطاعتها أن يتحملا قمم إنتاج لا تتجاوز القيمة المتوسطة باكثر من 10-15% .
وطبقا لطريقة إعادة التجهيز التأهيل ، وفقا للاختراع الحالي ، يتم الحصول على زيادة قدرة إنتاجية لمثل هذا المعمل بحوالي 50% بغرض إنتاج كلي من الأمونيا ammonia بمقدار 1500 MTD بإضافة ، وعلى التوازي ، قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة مشكل ، بإبعاد مناسبة ملقم بهواء، ببخار ، بنفثا naphtha وبجزء من تدفق الغاز الطبيعي القادم من المعمل الموجود ( راجع شكل ١، إشارات مرجعية 5-8 ، 20 ) .
ينشطر الحمل ، بشكل مناسب ، بطريقة لتنفيذ 60 % من الإنتاج الكلي في خطوة التهذيب الكيميائي الموجودة ( 900 MTD ) وأل 40 % المتبقية في قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة ( 600 MTD ) .
وبفضل الطريقة الحالية لإعادة التجهيز والتأهيل ، لوحظ بشكل مدهش بأنه ، بدون تحمل زيادة في القدرة لحوالي 50 % ، انخفض استهلاك الطاقة الكلي 2-3 % بالنسبة للمعمل الموجود وتطابق مع 8100 Kcal / MT من الأمونيا ammonia .
ومقارنة باعادة تجهيز وتأهيل تم تنفيذها طبقا للفن السابق ، الذي يتنبأ باستبدال قسمي التهذيب الكيميائي الموجودين الابتدائي والثانوي بأقسام التهذيب الكيميائي جديدة لها قدرة زائدة بحوالي 50 % ، تكون طريقة إعادة التجهيز والتأهيل طبقا للاختراع الحالي مناسبة ومفيدة للغاية لكلا استهلاك مخفض للطاقة ، وخاصة ، لتكاليف الاستثمار المنخفضة . اخيرا ، من الجديد بالذكر التركيز على انه لتنفيذ الطريقة الحالية ، لا يتطلب الأمر أوقات توفق طويلة للمعمل الموجود ، وذلك في ضوء حقيقة مفادها أن قسم التهذيب الكيميائي ذاتي الحرارة منصوب على التوازي بالنسبة للأقسام الموجودة . وبذلك ، يمكن للمعمل الموجود والقائم بالفعل أن يعمل حتى يتحقق الربط بين القسم الإضافي وقسم تحويل أول أكسيد الكربون
وعلى العكس ، طبقا للفن السابق ، يجب إيقاف المعمل لفترة أطول لتنفيذ إعادة تأهيله أو لاستبدال أقسام التهذيب الكيميائي ، مع ضمان حدوث مهدورات إنتاج وثيقة الصلة بذلك . مما سبق الكشف عنه بعالية ، تتضح المزايا العديدة التي يحققها الاختراع الحالي ، خاصة ، من خلال إمكانية الحصول على طريقة غاية في المرونة لإنتاج غاز مخلق synthesis gas ، سهله التنفيذ وتسمح بتحقيق قدرات إنتاجية عالية بتكاليف استثمار وتشغيل منخفضة وباستهلاك منخفض أيضا من الطاقة .