制氫工藝簡介

1、歡迎丸家!ij我介紹:姓名：常亞莉職位：焦化加制氫聯(lián)合車間工藝員TCHEMCHINA中國化工集團公司10000Nm3/h干氣制氫裝置目錄第一節(jié)制氫工藝發(fā)展簡介第二節(jié)原料、產(chǎn)品性質(zhì)及要求第三節(jié)制氫化學反應機理第四節(jié)制氫裝置工藝過程第五節(jié)制氫催化劑及吸附劑第六節(jié)制氫裝置主要設備q第七節(jié)制氫裝置安全運行第一節(jié)制氫工藝發(fā)展簡介隨著煉油工藝的發(fā)展，特別是加氫工藝廣泛的應用，增大了對氫氣的需求，同時促進了制氫工藝的發(fā)展?，F(xiàn)各種制氫工藝路線有干氣制氫、電解制氫、水煤氣制氫、重油制氫等。甲醇裂解制氫、輕油制氫、制氫工藝技術(shù)多樣化發(fā)展，各制氫工藝路線不同，相應成本也不同。相比之下蒸汽輕坯轉(zhuǎn)化制氫成本較其它制氫工

2、藝要低得多。尤其是干氣制氫成本最低。蒸氣桂類轉(zhuǎn)化制氫法是由國外巴登苯胺純堿公司和法本公司于19131927年研究發(fā)展起來的，目前國內(nèi)制氫工藝應用發(fā)展較快,至今全國共建近60多套制氫裝置，目前國內(nèi)地方煉油為了增加效益，提高產(chǎn)品質(zhì)量，爭先恐后建設制氫、加氫裝置，這就更加促進制氫工藝的應用及發(fā)展。笫二節(jié)原料.產(chǎn)醃性質(zhì)及要求原料：我公司制氫裝置原料主要是焦化干氣，現(xiàn)簡要介紹一下焦化干氣的成分.序號組分組成(V%)1H2O02H216.533CH458.564C2H618.695C3H86C4H107C5H128C2H43.599H2S99.9%CH40.1%CO+CO2C3H8+Q熱量2加氫脫硫反應硫

3、醇加氫:RSH+H2RH+H2S硫醍加I氫：R1SR2+3H2-R1H+R2H+H2S嗟吩加氫：C4H4S+4H2-C4H10+H2S3氧化鋅脫硫反應H2S+ZnO-ZnS+H4脫氯反應：脫氯劑脫出HCI.5脫金屬反應AsPb吸附在催化劑上。二、原料的脫硫與凈化原料凈化的目的主要是脫除原料中的硫、氯，保證轉(zhuǎn)化催化劑的正常運行，其反應機理為，利用金屬氧化物在一定溫度下與HCI、H2S反應生成金屬氯化物與金屬硫化物，是原料中的氯、硫被固定下來，脫除原料氣。本裝置脫硫劑的主要活性組分為ZnO,其脫硫機理為：ZnO+H2S=ZnS+H2O三、蒸汽炷類轉(zhuǎn)化反應姪類的蒸汽轉(zhuǎn)化是以炷類為原料，在催化劑作用下

4、使組成為CnHm的炷類和水蒸汽反應，轉(zhuǎn)化為氣體H2和CO,同時伴生C02和少量殘余的CH4,其中H2是本裝置的目的產(chǎn)物。轉(zhuǎn)化爐出口的轉(zhuǎn)化氣中甲烷含量5.0%（干基）。1輕桂裂解蒸汽轉(zhuǎn)化反應C2H6+2H2OCH4+CO2+3H2C3H8+H2OfCH4+CH4+CO+H22甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應CH4+H2O-CO+3H2CH4+2H2OCO2+4H23甲烷化反應（低溫，低水炭比發(fā)生甲烷化反應）CO+3H2fCH4+H20C02+4H2CH4+2H2O轉(zhuǎn)化爐內(nèi)進行的怪類蒸汽轉(zhuǎn)化反應是很復雜的，包括高級桂類的熱裂解、催化裂解、脫氫、加氫、結(jié)碳、消碳、甲烷化等反應。這些反應構(gòu)成了一個極復雜的平行、順序反

5、應體系。結(jié)碳是轉(zhuǎn)化反過程中的必然反應，當結(jié)碳反映速度大于消碳反應速度轉(zhuǎn)化催化劑就會積碳，使催化劑活性下降甚至失活。為保證催化劑活性，就要有一定量的水蒸汽來消碳。因此，正常生產(chǎn)時要求轉(zhuǎn)化進料始終保持一定的水碳比，使消碳速度大于結(jié)碳速度，避免催化劑上碳的沉積，一旦轉(zhuǎn)化配汽中斷，瞬間就會使催化劑造成不可挽回的熱力學結(jié)碳。四、中溫變換Ill原料經(jīng)轉(zhuǎn)化生成的產(chǎn)品氣中含有11-12%的CO,為了盡可能多的產(chǎn)氫氣以節(jié)約原料消耗和減少PSA系統(tǒng)進料的雜質(zhì)，這就要使轉(zhuǎn)化氣中的CO繼續(xù)于與汽反應生成H2與C02。這就是變換反應，反應機理為：CO+H2OCO2+H2五、變壓吸附（PSA）從中變氣第四分液罐出來的氣大

6、部分為氫氣約74%,另外還含有近5%的甲疑，3%葩一氧花橡和18%的二氧北碳，其中甲烷和一氧化碳都含有很高的熱值，而且一氧化碳和二氧化碳是加氫裝置的毒物，PSA單元的任務就是把這些毒物除去，得到99.9%以上的高純氫，而雜質(zhì)氣體甲烷、一氧化橡和二氧花融則彳乍為PSA尾氣為達至轉(zhuǎn)花餉峑部做燃料OM殳壓吸附技術(shù)是以吸附劑（多孔固體物質(zhì)）內(nèi)部表面對氣體分子的物理吸附為基礎(chǔ)，利用吸附劑在相同壓力下易吸附高沸點組份、不易吸附低沸點組份和高壓下吸附量增加（吸附組份）、減壓下吸附量減?。ń馕M份）的特性。將原料氣在高的壓力下通過吸附劑床層，達到氫和雜質(zhì)組份的分離。然后在減壓下解吸被吸附的雜質(zhì)組份使吸附劑獲得

7、再生，以利于下一次再次進行吸附分離雜質(zhì)。這種壓力下吸附雜質(zhì)提純氫氣、減壓下解吸雜質(zhì)使吸附劑再生的循環(huán)便是變壓吸附過程。第四節(jié)制氫裝置工藝流程燃料氣稀矩飽和b脫硫/高純氫氣AdHTrolP.o實時整控軟件克程圖釧創(chuàng)蠶|酣劇刮住|豐|副到制毎隠I窗血|釧切遊IS|B|L1J|轉(zhuǎn)化爐系統(tǒng)燃料氣脫朋氣產(chǎn)品氫出口壓力產(chǎn)品氫岀口壓力2009-01-1521:51:38200901-1521:51:35&0M-0I-1521:48:292009-01-1521:51:34PSDDPSAPFPT百03FSA8AHTI53O6-550.0X；OHOH2.3457880PI530G42Pa|FT5004ABPI5

8、3042.403MPaPI53O543Pa|FT5003Wm3/hJPI53023.5MPa蒸汽3.098MPa4了08雪師臨嗆/h丄*lFR:FV530231%比例系數(shù)R3.5參數(shù)設定卜-JKV53O4善化開工線|231.5|TI5322457.1K-5002A也K-5002EPI5311-1236.6PaTI5321278.6CPI5301TI5303Fld5303搭致原料氣2.41FAFa211.5CJkMK!3/lCmHS5302B3%PI531O-228-9PaPI5312?0.0PaTI53O5359.2X；PI5308-169.7FaPI5307-146;必I?O.OlTI53O

9、7767.6XJTI5311797.7X；TI5315了84.2匸TI5308943.09TI5312808.1XTI5316779.913TI5325733.5761.TI5326TI53O9872.49ri5313868.995317794.2X3TI53-10814.0CTI5314822.4CTI5318771.5X5-PI5313870Pa嚎維2009-01-1521:51:46GR00044/640:凈牝風壓力PI5804!:0.644HPa；丨凈化風流呈FI5802:187Hm3/h去汽包去中變反應器TIC5302LmC5323TI5327775.6-CTI5328739.0弋H

10、S5303CK-5003A3%|K-5003B回%ri5333TI5334931.7C913.2-0-TI5331767.9C-TI53327603弋TIC53O1PI53142.37fflParfe-IIZI53O2%工藝流程總國脫硫蓿制部分1原料氣壓縮機系統(tǒng)轉(zhuǎn)化爐系紙中變反應器、冷分水系統(tǒng)變壓吸附I|變壓吸附HI余熱回收系統(tǒng)|除氧“加藥系統(tǒng)|燃料氣系統(tǒng)報警計量表AdvanTrol-Pro實時SS筈軟件逐程國工藝流程總謝I脫硫精制部另I原料氣壓縮機系練I轉(zhuǎn)化爐系練|中變反應器“冷分水系統(tǒng)|變壓吸陽I|變壓吸Pf扛L|余熱回收系紙|除氧，加藥系統(tǒng)|燃糾氣系統(tǒng)|報警|計星表催I創(chuàng)劉蚓圈匡俺|豐|

11、副到刪們懸|釦gI乎I邈I魯I刎創(chuàng)回LlJ|a2009-03-052009-03-0514:58:32PSA_.FROHOUZJ15:00:322009-03-0514；57；57FSAJDONOH2009-03-0514:57:53PSA8AKONON(E)系藐維GR0005jCKAlfLj護5/640PI5422.473MPa中變反應器FI5401PIC54O17714r8Nm3/hTI5402357.1弋ITI5403A-384.0pTI54O38385.0-0TI54O4.3807七TI54O5182.7IE5O02冷分水系統(tǒng)PPV54開工線變?nèi)?8d.6kg/h3%P-5003A

12、.-TI5401-31.7Y：5401A去PSA至火炬1-TI5410169.31TIM11833它TI54d6164.3Ci爭化水LV54O2TLV5403EhAdvanTrol-Pro實時Jfi控軟件流程Bl6|盤剛|劃國建|豎|副到刪&|Sj3tig競Iw|a|M|a|s|u|2QQ9-03-0515；02;28FSA.HP02009-03-0515:02:24PSA.8AH0N2009-03-0515:02:24PSA.PPON2009-03-0514:58:37AH4_AL牆輻閥報警ON少仃仃q一仃宜一仃斥14R711TncvANnN嚎維2009-03-0515:02:50.GR00

13、066/640AdvanTrol-Pro實時3S筈軟件逾程圖工藝疣程總團|脫硫精制部分I原料氣壓縮機系統(tǒng)I轉(zhuǎn)化爐系統(tǒng)I中變反應器、冷分水系統(tǒng)I變壓吸I附11變壓吸附口I余熱回收系統(tǒng)I除氧S加藥系統(tǒng)I燃料氣系統(tǒng)I報警I計量表自咼陽血Ifin邈I|a|h|b|LlJ|2009-03-2610:26:042009-03-262009-03-262009-03-2610:26:0410:26:0310:25:33FT_53O3wTE4651wPT53O3PSAFR入F5002燃料氣壓力潤滑油冷卻器后燃料氣壓力低低0.04981734.9206350.0499630N入巧002億料氣壓力潤滑油冷卻器后燃

14、料氣壓力低低ELKILL0M目w($(P+)特權(quán)2009-03-2610:26:05.GR00099/640除氧、加藥系統(tǒng)開工蒸汽3%擴容蒸汽PIC56O2莎KFq凈化水肓包水循環(huán)水循環(huán)回水-1鍋爐紿水第一預想器去減溫器汽包P5OO2BP5002A中莊鍋加給水泵D5012溶解辭-TI56O889.99除鹽水預拔器LV5GO3除鹽水FIQ5604727000.0WhP9004刼藥泵淨化風AdsnTrolPro實時JSS控軟件流程圖工藝流程總因|脫硫箱制部分|原料氣壓縮機系統(tǒng)|轉(zhuǎn)化爐系統(tǒng)|中變反應器“冷分水系統(tǒng)|變壓吸附工便壓吸附n余熱回收系統(tǒng)|除氧、加藥系統(tǒng)|逖斜氣系統(tǒng)報警計量表I裕I劉蚓劉畫崔

15、嗆|副囿刪創(chuàng)劃釦舊|燃|a|q|b|u|2009-03-0515:03:47wTE6613A壓機油箱溫35.018315壓機油箱溫KT2009-03-0515:03:02FSA.FRONOK2009-03-0515:02:28PSA_DDOHOH2009-03-0515:02:24fsaJaxA仃4Zn、Cu等金屬氧化物為活性組分，其脫氯機理與脫硫機理相同，都是化學吸收型吸附劑。脫氯劑、脫硫劑中的活性組分隨化學吸附反應的進行，其有效活性組分會降低，最終達到在工業(yè)條件下的飽和而使催化劑失去活性。因此催化劑需要及時的更換，以免催化劑達到飽和硫容而失去吸附作用后引起第二床層的硫穿透。在正常生產(chǎn)中為保

16、證脫硫劑的脫硫效果及脫硫速度，同時也為保證脫硫劑的最大硫容，要求脫硫劑有一定的使用溫度。目前使用中的中溫型脫硫劑所要求操作溫度為200380Co轉(zhuǎn)化催化劑轉(zhuǎn)化床層一般填有兩種不同性能的催化劑，上下兩段床層的裝填比例一般為1：1o上段催化劑具有較高的轉(zhuǎn)化活性，但抗結(jié)碳性能差。整個催化劑床層是由480-850C的變溫床層,在生產(chǎn)中一旦繪類在上層不能裂解轉(zhuǎn)化為小分子類繪，進入下段床層就會造成下段催化劑的結(jié)彈，這種高溫結(jié)碳在）不具有消碳功能的下段催化劑中發(fā)生，會使催化劑快速失活影響生產(chǎn)。所以在生產(chǎn)中嚴禁在爐出口溫度不具備進料的情況下，使桂類進入床層,危害催化劑。轉(zhuǎn)化催化劑主要活性為單質(zhì)Ni,由于新鮮催

17、化劑提供的（是氧化態(tài)組分，在使用前必須進行還原，使NiO還原成具有活性的單質(zhì)Ni。在正常生產(chǎn)中也應盡量保證催化劑在一定的還原氣氛中，一面催化劑被鈍化而失去活性。在事故狀態(tài)下催化劑一旦被氧化，就必須對催化劑進行還原才能組織進料，煉廠條件下的還原介質(zhì)一般用H2。:中變催化劑中變催化劑主要活性組分為鐵、鎔，F(xiàn)e2O3為主體，Cr2O3為助劑，中溫變換催化劑的主要活性組分為Fe3O4,而新催化劑是Fe2O3以形式提供，故在使用前必須對催化劑進行還原。用H2將Fe2O3還原成Fe3O4,同時要防止催化劑還原過度，所以在還原及正常使用中一定要配一定量的水蒸汽，由于催化劑還原為放熱反應，還原初期配H2要緩慢

18、增加，防止皮應速度過快，造成催化劑床層飛溫，同時為保證還原完全，還原后期要求氫濃度大手60%。吸附劑及主要特點AAS吸附劑在大型PSA氫提純中的應用結(jié)果表明：我公司的AS吸附劑對HqO均有很高的吸附能力，同時再生非常容易，并且該吸附劑還具有很高的強度和穩(wěn)定性，因而適合于裝填在吸附塔的底部脫除水分和保護上層吸附劑。HXSI-01吸附劑j本裝置所用PSA專用硅膠屬于一種高空隙率的J無定型二氧化硅，化學特性為惰性，無毒、無腐蝕性其中規(guī)格為球狀的硅膠裝于吸附塔中下部，用于吸附水分和CO?。HXB35B吸附劑本裝置所用活性炭是以煤為原料，經(jīng)特別的化學和熱處理得到的孔隙特別發(fā)達的專用活性炭。屬于耐水型無極性吸附劑，對原料氣中幾乎所有的有機化合物都有良好的親和。:NA-CO專用吸附劑本裝置所用的HXC0專用吸附劑是一種以活性碳為載體的對CO有良好吸附和解吸能力的吸附劑,裝填于吸附塔的上部，用于脫除C02和CO。HX5A-98H吸附劑本裝置所用的分子篩為一種具有立方體骨架結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽，規(guī)格為。23球狀，無毒，無腐蝕性。HX5A-98H吸附劑不僅有著較大的比表面積，而且有著非常均勻的空隙分布，其有效孔徑為0.5nmoHX5A-98H吸附劑是一種吸附量較高且吸附選擇性極佳的優(yōu)良吸附劑，裝填于吸附塔的上部,用于