甲醇裂解制氫裝置工藝安全規(guī)程與操作方法

版序號：01

分發(fā)號：

XX燃化有限公司企業(yè)標準

甲醇裂解制氫裝置工藝安全規(guī)程與

操作方法（試行）

20XX-9-30發(fā)布20XX-9-30實施

XX燃化有限公司技術開發(fā)部發(fā)布

審批頁

名稱：甲醇裂解制氫裝置工藝安全規(guī)程與操作法（試行）

本工藝安全規(guī)程與操作法是根據(jù)XX燃化有限公司技術

開發(fā)部的安排制定的，目的是為了有效開好甲醇裂解制氫裝

置，搞好安全生產(chǎn)和提高企業(yè)管理水平。

本工藝安全規(guī)程與操作法是由XX燃化有限公司提出。

本工藝安全規(guī)程與操作法歸口單位：XX燃化有限公司技

術開發(fā)部。

本工藝安全規(guī)程與操作法起草單位：XX燃化有限公司催

柴改質項目組。

本工藝安全規(guī)程與操作法主要起草人：XXXo

本工藝安全規(guī)程與操作法20XX年9月。

目錄

1范圍.......................................................1

2生產(chǎn)任務及裝置概況........................................1

2.1裝置生產(chǎn)任務...........................................1

2.2裝置位置及組成.........................................1

2.3工藝設計技術方案.......................................1

3生產(chǎn)原理..................................................2

3.1反應原理...............................................2

3.2變壓吸附原理...........................................3

4原料、產(chǎn)品性質及平衡......................................6

4.1原料指標...............................................6

4.2輔助材料...............................................7

5工藝流程..................................................12

5.1甲醇裂解部分..........................................12

5.2PSA部分...............................................13

5.3加熱爐................................................14

5.4公用工程..............................................15

6控制指標..................................................15

6.1甲醇裂解部分........................................15

6.2PSA部分.............................................16

7操作法....................................................17

7.1開工規(guī)程..............................................17

7.2正常操作..............................................33

7.3停工規(guī)程..............................................34

8設備單元操作.............................................39

8.1PSA部分操作...........................................39

8.2加熱爐操作法..........................................74

8.3換熱器操作法..........................................75

8.4工藝自保的聯(lián)鎖控制....................................76

8.5單體設備操作..........................................77

9冬季裝置運行操作指南....................................107

9.1冬季運行防凍凝總則...................................107

9.2冬季運行實施方案....................................107

10事故處理...............................................108

10.1事故處理原則........................................108

10.2緊急停工的方法.....................................109

10.3緊急事故處理........................................110

11交接班制度.............................................113

11.1交接班程序........................................113

11.2交接班內容.........................................113

11.3交接班紀律........................................113

12工藝巡檢制度...........................................114

12.1工藝巡檢制度........................................114

12.2巡檢內容............................................115

12.3巡回檢查路線........................................115

13崗位責任制............................................115

13.1班長崗位職責......................................115

13.2內操崗位職責........................................115

13.3外操崗位職責......................................116

14安全注意事項及環(huán)境保護.................................116

14.1操作安全注意事項....................................116

14.2化學品事故應急處置的基本程序.....................117

14.3化學品事故應急處置的基本原則.......................118

14.4應急處置措施........................................119

14.5裝置主要有害物質...................................121

14.6裝置主要物料的危害及防護...........................123

14.7環(huán)境保護............................................125

15附錄....................................................125

附表A制氫裝置工藝流程圖..............................125

附表B工藝技術指標一覽表................................125

附表C主要設備一覽表....................................127

甲醇裂解制氫裝置工藝安全規(guī)程與操作法（試行）

1范圍

本操作規(guī)程規(guī)定了30000Nm3/h甲醇裂解制氫裝置的操作指南、開工、停

工、專用設備操作、基礎操作、事故處理預案、儀表控制系統(tǒng)操作、安全生產(chǎn)

及環(huán)境保護等內容。

本操作規(guī)程適用于30000Nm3/h甲醇裂解制氫裝置。

2生產(chǎn)任務及裝置概況

2.1裝置生產(chǎn)任務

甲醇裂解制氫裝置設計處理量為30000Nni3/h,操作彈性60%-120%,原料

是工業(yè)甲醇（一等品）+除鹽水，年開工時數(shù)為8000小時。裝置的主要產(chǎn)品為

純度為99.9%的氫氣。該裝置與40萬噸/年加氫改質裝置組成聯(lián)合裝置區(qū)。

2.2裝置位置及組成

該裝置東側為40萬噸/年加氫改質裝置和，南側為聯(lián)合裝置配電室，西側

為儲運罐區(qū)，北側為原有40萬噸/年石腦油改質裝置（抽提單元）。

該裝置由裝置由甲醇裂解部分、VPSA脫碳、FSA氫氣提純部分等三個部分組

成。

2.3工藝設計技術方案

2.3.1工藝技術路線

本設計采用上海華西化工科技有限公司的專有技術，并借鑒國內外制氫裝

置，大型合成氨裝置以及二氧化碳生產(chǎn)裝置的設計和生產(chǎn)經(jīng)驗，采用我公司設計

類似裝置多年的經(jīng)驗和成果，選用國內研制成功的新型催化劑和先進的工藝流程

及設備，顯著地降低生產(chǎn)成本和能耗，提高了裝置運轉的可靠性。

2.3.2工藝技術特點

2.3.2.1裂解部分采用雙功能催化劑可實現(xiàn)轉化與變化同時進行，大大的簡化了

流程。

轉化與變換同時進行，可充分利用轉化的反應熱，節(jié)省能耗，消除了反

應器的熱點問題。

2.3.2.3裝置水洗塔采用高效填料，水洗效果好；分液罐采用高效除沫器可保證

變換氣分液效果。

2.3.2.4裝置的操作彈性大，經(jīng)工業(yè)應用證明操作彈性可達60—120%。

2.3.2.5先進的VPSA脫碳，PSA提氫工藝流程簡單可靠、氫氣回收率高、氫氣單

耗低的特點。

2.3.2.6本裝置PSA氫提純工序設計成即可生產(chǎn)二業(yè)氫氣又可生產(chǎn)高純氫氣。

2.3.2.7本裝置先進的PSA專用軟件在某個吸附塔出現(xiàn)故障時，可自動將故障塔

1

切除，如果再有吸附塔出現(xiàn)故障則可繼續(xù)切除，直至5-卜2流程，進行在線故障

處理，并且不影響處理能力，只是收率有少量下降。這樣大大地提高了裝置運行

的可靠性。

2.3.2.8PSA程序控制閥是變壓吸附裝置的關鍵設備。本裝置選用上海華西化工

科技有限公司的專利產(chǎn)品一一氣動程控蝶閥，該閥具有體積小，重量輕，運行準

確、平穩(wěn)，開關速度快（小于2秒），開啟速度可調、閥門密封性能好（AN3I六

級），壽命長（100萬次），自帶閥位顯示等特點。

2.3.2.9因地制宜優(yōu)化平面布置，本設計對裝置所處地理位置、地質條件及現(xiàn)有

公用工程設施等進行了充分考慮。在平面布置上，采用“同類設備相對集中的流

程式”布置方式，并充分考慮設備的檢修和催化劑、吸附劑的裝卸場地以及設備

的維修、消防、生產(chǎn)操作等所需通道，使工藝設備平面布置緊湊合理。

3生產(chǎn)原理

以甲醇+除鹽水為原料，采用上海華西化工科技有限公司的甲醇裂解制氫技

術，利用導熱油爐提供的熱能，使甲醇汽化，在催化劑的作用下裂解并和汽化的

除鹽水反應生成變換氣；變換氣再通過兩段PSA,利用吸附劑的選擇吸附性能，

將變換氣中的雜質（手要為CO、CO2）吸附掉，分離出純度大于99.9%的氨氣出

裝置。其中一段變壓吸附尾氣直接高點放空，二段變壓吸附尾氣經(jīng)過壓縮機加壓

后返回裂解部分。

3.1反應原理

甲醇與除鹽水按一定比例混合后，進入換熱器，汽化并達到要求溫度后進入

反應器。反應器中裝填有催化劑，在催化劑上，同時有兩個反應發(fā)生：

CH30H-C0+2H2-90.8KJ/mol（l）

CO+H2O-CO2+H2+43.5KJ/mol（2）

總的反應式是：

CH30H+H20-C02+3H2-47.3KJ/mol（3）

總的甲醇蒸汽轉化制氫反應是體積增大的吸熱反應，高溫、低壓、高水醇比

有利于反應向產(chǎn)品氣方向移動。由于催化劑具有較好的甲醇分解活性，在

26（TC?28CTC即可使甲醇達到很高的轉化率，同時高溫不利于催化劑長期使用和

CO變換反應進行，故選擇280七左右反應為宜。提高操作壓力可降低動力消耗，

減少設備尺寸，降低投資，根據(jù)后續(xù)用氫的壓力，工業(yè)裝置的操作壓力一般仍在

0.5~3.0Mpao水醇比漕大雖然對平衡向目的產(chǎn)物生成有利，但造成裝置能耗大

幅度上升，故適宜的水醇比為L2?2.0（摩爾比）。甲醇蒸汽轉化制氫催化劑適

宜的應用條件見表3To

表3T催化劑使用條件（以催化劑廠家為準）

項目指標

反應溫度，。C260-290

甲醇液空速，hl0.3-1.0

2

操作壓力，MPa0.5-3.0

水醇比，mol/mol1.5-2.5

H273-75

反應氣組成，%C0<2.5

C0223-26

3.1.9影響制氫過程的因素

影響甲醇蒸汽轉化制氫反應的因素有反應壓力、反應溫度、空速、水醇比和

催化劑裝填體系等。

3.1.9.1反應壓力

由于總的甲醇蒸汽轉化制氫反應是摩爾數(shù)增加，體積增大的反應，提高反應

壓力不利于反應的進行。因此，降低反應系統(tǒng)的玉力將有利于制氫反應的進行，

但是提高操作壓力可降低動力消耗，減少設備尺寸，降低投資，工業(yè)裝置的操作

壓力一般仍在0.5?3.0Mpa,甲醇制氫裝置根據(jù)后續(xù)用氫的壓力，在滿足加氫裝

置新氫壓縮機的人口壓力的情況下盡量降低甲醇制氫反應系統(tǒng)的壓力。

3.1.9.2反應溫度

在一定溫度范圍內，提高反應溫度可以加快反應速度，在催化劑不變的情況

下，可以提高甲醇反應轉化率。但過高的反應溫度不利于催化劑長期使用和C0

變換反應進行，故選擇28（TC左右反應為宜。

3.1.9.3空速

體積空速是指單位時間內單位體積催化劑上通過的進料體積量。在反應過程

中，反應是在催化劑活性中心進行，如果把原料分子在催化劑活性中心上停留的

時間作為反應時間，而不考慮分子在催化劑孔隙內或顆粒外部液膜所停留的時

間，那么一個分子在催化劑活性中心上所停留的平均時間，和反應器中催化劑的

活性中心數(shù)除以每小時經(jīng)過反應器的原料分子數(shù)的商成比例。也就是說這個平均

值與催化劑的總量對進料速度之比成比例，或者說這個時間與空速的倒數(shù)成比

例。

空速是制氫反應中的重要參數(shù)?？账僭酱螅硎敬呋瘎┑幕钚栽礁?。在催化

劑選定的情況下，加氫過程的空速大小取決于催化劑的裝填量和下游裝置對氫氣

的需求量，甲醇制氫裝置甲醇液空速一般控制在0.3-1.0h上

3.1.9.4水醇比

水醇比增大雖然次平衡向目的產(chǎn)物生成有利，但造成裝置能耗大幅度上升，

故甲尊制氫裝置適宜的水醇比為1.2?2.0（摩爾比）。

3.2變壓吸附原理

吸附是指：當兩種相態(tài)不同的物質接觸時，其中密度較低物質的分子在密度

較高的物質表面被富集的現(xiàn)象和過程。具有吸附作用的物質（一般為密度相對較

大的多孔固體）被稱為吸附劑，被吸附的物質（一般為密度相對較小的氣體或液

體）稱為吸附質。吸附按其性質的不同可分為四大類，即：化學吸附、活性吸附、

毛細管凝縮和物理吸附。PSA制氫裝置中的吸附三要為物理吸附。

3

物理吸附是指依靠吸附劑與吸附質分子間的分子力（包括范德華力和電磁

力）進行的吸附。其特點是：吸附過程沒有化學反應，吸附過程驚進行的快，參

與吸附的各相物質間的動態(tài)平衡在瞬間即可完成，這種吸附是完全可逆的。

變壓吸附氫提純工藝過程之所以得以實現(xiàn)是由于吸附劑在這種物理吸附中

所具有的兩個性質：一是對不同組分的吸附能力不同，二是吸附質在吸附劑上的

吸附容量隨吸附質的分壓上升而增加，隨吸附溫度的上升而下降。利用吸附劑的

第一個性質，可實現(xiàn)對含氫氣源中雜質組分的優(yōu)先吸附而使氫氣得以提純；利用

吸附劑的第二個性質，可實現(xiàn)吸附劑在低溫、高壓下吸附而在高溫、低壓下解吸

再生，從而構成吸附劑的吸附與再生循環(huán)，達到連續(xù)分離提純氫氣的目的。

工業(yè)PSA-1I2裝置所選用的吸附劑都是具有較大比表面積的固體顆粒，主要

有：活性氧化鋁類、活性炭類、硅膠類和分子篩類。吸附劑最重要的物理特征包

括孔容積、孔徑分布、表面積和表面性質等。不同的吸附劑由于有不同的孔隙大

小分布、不同的比表面積和不同的表面性質，因而對混合氣體中的各組分具有不

同的吸附能力和吸附容量。

正是吸附劑所具有的這種：吸附雜質組分的能力遠強于吸附氫氣能力的特

性，使我們可以將混合氣體中的氫氣提純。吸附劑對各種氣體的吸附性能主要是

通過實驗測定的吸附等溫線來評價的。優(yōu)良的吸附性能和較大的吸附容量是實現(xiàn)

吸附分離的基本條件。

同時，要在工業(yè)上實現(xiàn)有效的分離，還必須考慮吸附劑對各組分的分離系數(shù)

應盡可能大。所謂分離系數(shù)是指：在達到吸附平衡，（弱吸附組分在吸附床死空

間中殘余量/弱吸附組分在吸附床中的總量）與（強吸附組分在吸附床死空間中

殘余量/強吸附組分在吸附床中的總量）之比。分離系數(shù)越大，分離越容易，一

般而言，變壓吸附氫提純裝置中的吸附分離系數(shù)不宜小于3。

另外，在工業(yè)變壓吸附過程中還應考慮吸附與解吸間的矛盾。一般而言，吸

附越容易則解吸越困難。如對于C5、C6等強吸附質，就應選擇吸附能力相對較

弱的吸附劑如硅膠等，以使吸附容量適當而解吸較容易；而對于N2、02、C0等

弱吸附質，就應選擇吸附能力相對較強的吸附劑如分子篩、C0專用吸附劑等，

以使吸附容量更大、分離系數(shù)更高。

此外，在吸附過程中，由于吸附床內壓力是不斷變化的，因而吸附劑還應有

足夠的強度和抗磨性。

在變壓吸附氫提純裝置常用的幾種吸附劑中，活性氧化鋁類屬于對水有強親

和力的固體，一般采用三水合鋁或三水鋁礦的熱脫水或熱活化法制備，主要用于

氣體的干燥。

硅膠類吸附劑屬于一種合成的無定形二氧化硅，它是膠態(tài)二氧化硅球形粒子

的剛性連續(xù)網(wǎng)絡，一般是由硅酸鈉溶液和無機酸混合來制備，硅膠不僅對水有較

強的親和力，而且對姓類和C02等組分也有較強的吸附能力。

活性炭類吸附劑的特點是：其表面所具有的氧化物基因和無機物雜質使表面

性質表現(xiàn)為弱極性或無極性，加上活性炭所具有的特別大的內表面積，使得活性

炭成為一種能大量吸附多種弱極性和非極性有機分子的優(yōu)良吸附劑。

沸石分子篩類吸附劑是一種含堿土元素的結晶態(tài)偏硅鋁酸鹽，屬于強極性吸

附劑，有著非常一致的孔徑結構，和極強的吸附選擇性。

對于組成復雜的氣源，在實際應用中常常需要多種吸附劑，按吸附性能依次

4

分層裝填成復合吸附床，才能達到分離所需產(chǎn)品組分的目的。

吸附平衡：吸附平衡是指在一定的溫度和壓力下，吸附劑與吸附質充分接觸,

最后吸附質在兩相中的分布達到平衡的過程。在實際的吸附過程中，吸附質分子

會不斷地碰撞吸附劑表面并被吸附劑表面的分子引力束縛在吸附相中；同時吸附

相中的吸附質分子又會不斷地從吸附劑分子或其它吸附質分子得到能量，從而克

服分子引力離開吸附相；當一定時間內進入吸附相的分子數(shù)和離開吸附相的分子

數(shù)相等時，吸附過程就達到了平衡。在一定的溫度和壓力下，對于相同的吸附劑

和吸附質，該動態(tài)平衡吸附量是一個定值。

在壓力高時，由于單位時間內撞擊到吸附劑表面的氣體分子數(shù)多，因而壓力

越高動態(tài)平衡吸附容量也就越大；在溫度高時，曰于氣體分子的動能大，能被吸

附劑表面分子引力束縛的分子就少，因而溫度越高平衡吸附容量也就越小。

我們用不同溫度下的吸附等溫線來描述這一關系，如下圖：

從下圖的B-C和A-D可以看出：在壓力一定時，隨著溫度的升高吸附容量

逐漸減小。吸附劑的這段特性正是變溫吸附（TSA）工藝所利用的特性。

從上圖的B-A可以看出：在溫度一定時，隨著壓力的升高吸附容量逐漸增

大；

變壓吸附過程正是利用上圖中吸附劑在A-B段的特性來實現(xiàn)吸附與解吸的。

吸附劑在常溫高壓（即A點）下大量吸附原料氣。除氫以外的雜質組分，然后降

低雜質的分壓（到B點）使各種雜質得以解吸。

在實際應用中一般依據(jù)氣源的組成、壓力及產(chǎn)品要求的不同來選擇PSA、

TSA或PSA+TSA工藝。變溫吸附法的循環(huán)周期長、投資大，但再生徹底，通常用

于微量雜質或難解吸雜質的凈化；變壓吸附的循環(huán)周期短，吸附劑利用率高，吸

附劑用量相對較少，不需要外加換熱設備，被廣泛用于大氣量多組分氣體的分離

和純化。

但通常在PSA工藝中吸附劑床層壓力即使降至常壓，被吸附的雜質也不能完

全解吸，這時可以采用兩種方法使吸附劑完全再生：一種是用產(chǎn)品氣對床層進行

“沖洗”，將較難解吸的雜質沖洗下來，其優(yōu)點是在常壓下即可完成，不再增加

任何設備，但缺點是會損失產(chǎn)品氣體，降低產(chǎn)品氣的收率；另一種是利用抽真空

的辦法進行再生，使較難解吸的雜質在負壓下強行解吸下來，這就是通常所說的

真空變壓吸附（VacuumPressureSwingAbsorption,縮寫為VPSA）0VPSA工藝的優(yōu)

5

點是再生效果好，產(chǎn)品收率高，但缺點是需要增加真空泵。

實際采用何種流程需要根據(jù)具體的原料氣組成、流量、用戶對回收率、投資

和裝置占地面積的要求而靈活確定。

PSA原料為甲醇裂解部分來的變換氣，根據(jù)用戶的要求要保證氫提純單元的高收

率，所以本裝置采用VPSA脫碳+PSA提氫流程，既保證氫氣的純度，又能提高裝

置氫氣的回收率。

4原料、產(chǎn)品性質及平衡

4.1原料指標

4.1.1原料

4.1.1.1甲醇

裝置設計的加工的原料為甲醇，原料甲醇的質量滿足工業(yè)一等品（GB338-2011）

的要求，進裝置壓力＞0.2MPa（G）,甲醇規(guī)格見表4-1：

表4T甲醇規(guī)格表

項目指標

優(yōu)等品一等品合格品

色度/Hazen單位（箱一鉆色號），W510

密度（20°C）,g/cm30.791-0.7920.791?0.793

沸程（0℃,101.3kPa,在64?65℃范圍64.0—65.5

內，包括64.6±0.1℃）/°C0.81.01.5

高猛酸鉀試驗，min^503020

水溶性試驗澄清

水分含量，％＜0.010.15——

酸度（以HCOOH計），%W0.00150.00300.0050

或堿度（以NH3計），％《0.00020.00080.0015

泉基化合物含量（以CH20計），%W0.0020.0050.010

蒸發(fā)殘渣含量，%W0.0010.0030.005

硝酸洗滌試驗/Hazen單位（豹一鉆色號）

50—

乙醇的質量分數(shù)/%?供需雙方協(xié)商—

甲醇制氫催化劑對甲醇中S、C1要求非常嚴格，一般不大于0.Ippm。因目

前煉油廠分析能力的差異，有些檢測不到外購甲醇中的雜質，根據(jù)目前市場上流

通的甲醇，推薦中低壓合成甲醇。

4.1.1.1除鹽水

除鹽水符合直流爐除鹽水指標（GB12145-2008）的要求，氯離子＜0.Ippm、

硫VO.lmg/L,進裝置壓力＞0.2MPa（G）,除鹽水質量指標見表4-2：

表4-2除鹽水質量指標表

6

序號項目名稱品質指標備注

1硬度umol/1

2溶解第.Ug/1<7

3鐵ug/1W10

4銅ug/1<5

5鈉Ug/1W10

6二氧化硅口g/1W20

7PH(25℃)8.8-9.3

8聯(lián)tPg/1<10-50

9油ug/1W0.3

10氯離子ppm<0.5

甲醇制氫裝置用除鹽水對氯離子的要求高，要求氯離子WO.lppm。

4.2輔助材料

4.2.1催化劑

甲醇裂解制氫催化劑是QMH-01,QMH-01催化劑是中石化齊魯分公司研究院

開發(fā)的雙功能甲醇蒸汽轉化制氫催化劑。該催化劑適用于甲醇蒸汽轉化或甲醇分

解制取工業(yè)氫氣的工業(yè)過程。尤其適應于中、小型氫氣用戶的制氫生產(chǎn)需要。

QMH-01催化劑具有優(yōu)良的甲醇分解和CO變換雙重性能。在甲醇蒸汽轉化制

氫過程中，甲醇分解反應與C0變換反應在同一催化劑床層內完成，使得工藝過

程大大簡化，操作可靠性增強。同時，由于吸熱的甲醉分解反應與放熱的CO變

換反應耦合在一起，有效地利用了反應熱并消除了放熱反應可能帶來的熱點問

題，達到節(jié)能降耗的目的。

表4-3甲醇裂解制氫催化劑的主要理化性質

項目指標

外觀黑色片狀

尺寸，【mn中5X4飛

堆比重，kg/11.4~1.6

側向抗壓碎力，N/顆2100

活性組分CuO

CuO,%>40

4.2.2吸附劑

表4-4吸附劑的物理性質

序一次裝入量預計使用

名稱規(guī)格,nim備注

號t(m3)壽命(年)

1S11X-101吸附劑13.8①3~5球狀15年PSA部分

2SHX-201吸附劑226.4①廣4球狀15年PSA部分

7

3SHX-302吸附劑40①1.5~2柱狀15年PSA部分

①1.6~2.5球

4SHX-402吸附劑12015年PSA部分

狀

本裝置所用吸附劑的特性如下：

1).SHXT01吸附劑

在大型PSA氫提純中的應用結果表明：我公司的SI1X-101吸附劑對IMO具有很高

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。

2).SHX-201吸附劑

本裝置所用PSA專用SHX-201吸附劑屬于一種高孔隙率的無定型二氧化硅，

化學特

性為惰性，無毒、無腐蝕性.其中規(guī)格為①2-4球狀的吸附劑裝于吸附塔中

下部，用于吸附水分和0)2。

3).SHX-302專用吸附劑

本裝置所用的SHX-302專用吸附劑是經(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力。本裝置所用活性炭規(guī)格為①1.5條狀，裝填于吸附塔中

部主要用于脫除0)2組分。

4).SHX-402吸附劑

本裝置所用的SHX-402吸附劑為一種具有立方體骨架結構的硅鋁酸鹽，規(guī)

格為①1.6-2.5球狀，無毒，無腐蝕性。該吸附劑不僅有著較大的比表面積，而

且有著非常均勻的孔隙分布，其有效孔徑為0.5rm。SHX-402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，用于脫除CO.

N2,保證最終的產(chǎn)品純度。

4.2.3瓷球

瓷球有①3、①6、013三種規(guī)格，主晶相均為莫來石質。瓷球的外觀應為規(guī)整

球體，其表面質量應符合下表規(guī)定。

表4-5瓷球表面質量規(guī)定

外觀缺陷允許個數(shù)

特征范圍

缺陷直徑W10mm直徑2

深入壞體內部的開裂長度大于3mm,小于5mmfl

裂紋不允許W2

跡象寬度大于0.5mm,小于1mm

表面呈現(xiàn)的鐵點、熔

疵點直徑大于1mm,小于2mm<2W3

坑、落渣等

直徑大于1mm,小于2mm,

起泡表面凸起的空心泡W2W3

高度大于1mm,小于2mm

瓷球的直徑偏差應符合下表規(guī)定。

表4-5瓷球的直徑偏差

8

直徑中3613

允許偏差±1.0±1.0±1.5

4.3產(chǎn)品主要性質指標

30000Nm3/h甲醇裂解制氫裝置的主要產(chǎn)品：純度99.9%氫氣

4.3.1氫氣

產(chǎn)品氫氣：壓力為2.4MPa(G),溫度為4(TC。

表4-6主要產(chǎn)品性質

組成V%

氫氣299.9

C0+C02W20ppm

E100

4.4物料平衡

表4-7裝置設計物料平衡

項目kg/hNm3/h備注

甲醇14419裝置外來

入方除鹽水8171裝置外來

合計22590

工業(yè)氫269830000出裝置

出方放空氣1990210380放空

合計22590

4.5公用工程(水、電、汽、風等)指標

4.5.1水

表4-8水指標表

項目水溫水壓

新鮮水管道系統(tǒng)：常溫0.4~0.5MPa(G)

消防水管道系統(tǒng)常溫0.8?1.2MPa(G)

循環(huán)冷水管道系統(tǒng)：不大于32℃裝置入口0.4~0.5MPa(G)

循環(huán)熱水管道系統(tǒng)不大于42℃裝置出口0.15?

4.5.2蒸氣

表4-9蒸氣壓力與溫度

操作壓力MPa(G)操作溫度℃

管網(wǎng)等級

最低正常最高最低正常最高

9

|l.OMPa等級蒸汽0.8|270I

IL1.2230250

4.5.3電

高壓電10000V,3Ph,50HZ

低壓電380V,3Ph,50Hz

低壓電220V,3Ph,50Hz

4.5.4凈化風及非凈化風

表4-10凈化風及非凈化風條件表

非凈化壓縮空氣凈化壓縮空氣

含油量，mg/m3<1<1

壓力露點，℃-40

最低操作壓力MPa(G)0.50.5

正常操作壓力MPa(G)0.60.6

最高操作壓力MPa(G)0.70.7

4.5.5氮氣

低壓氮氣壓力0.6±0.IMPa(G)高壓氮氣壓力2.5±0.IMPa(G)

4.5.6燃料氣

壓力。45-0.55MPa(G)溫度40℃

4.5.7儀表信號范圍

電信號4?20mA(VC)氣信號0.02?0.IMPa(G)

4.6消耗指標及能耗

4.6.1催化劑、化學藥劑消耗

表4T1催化劑、化學藥劑消耗

序號名稱一次裝入量規(guī)格，mm預計使用壽備注

t(m3)命(年)

催化劑

1甲醇裂解催化劑28.35X4①5X4飛2~3裂解為分

(18.9X4)

二吸附劑

1SHX-101吸附劑13.8①3~5球狀15年PSA部分

2SHX-201吸附劑226.461球狀15年PSA部分

3SHX-302吸附劑40①1.5~2柱15年PSA部分

狀

4SHX-402吸附劑12001.6^2.515年PSA部分

球狀

三中6瓷球2.08X42~3裂解笥分

(1.3X4)

四填料5.54(17.3)裂解笥分

4.6.2公用工程消耗

4.6.2,1水用量

10

表4T2裝置水用量表

給水t/h排水t/h

循生循含含生含備注

序使用新軟除除

號環(huán)活環(huán)油硫活鹽

地點鮮化鹽氧

冷用熱污污污污

水水水水

水水水水水水水

1E60048080連續(xù)

P6301

21001100連續(xù)

ABC

3C6101120120連續(xù)

4E63012020連續(xù)

機泵

515151連續(xù)

冷卻

采樣

6冷卻22間斷

器

除鹽

78.2連續(xù)

水

生活

8間斷

用水

各服

93間斷

務點

合計9.23351連續(xù)

322間斷

4.6.2.2電用量

表4T3裝置電用量表

序號使用電壓設備數(shù)量，臺設備容量，kW軸功年工年用備注

地點V操作備用操作備用率Kw作時電量

數(shù)X

104k

W?h

1P600380115555418000連續(xù)

1A/B

2P60038011373724.28000連續(xù)

2A/B

3P6003801111117.88000連續(xù)

3A/B

4P600380115.55.52.68000連續(xù)

4A/B

5P6001000211851851558000連續(xù)

5P610X2X2

11

05P6

205

6P600380115.55.52.38000連續(xù)

6A/B

4.6.2.3壓縮空氣用量

表4-14裝置壓縮空氣用量表

序使用地點用量Nm3/h備注

號

及用途非凈化凈化

正常最大正常最大

1凈化壓縮200連續(xù)

空氣

2非凈化壓500間斷

縮空氣

4.6.2.4氮氣用量

表4T5裝置氮氣用量表

序名使用地用量Nm3/h壓力純度要備注

號

稱點及用正常最大MPa(a)求

途

1氮氣置換等5000.6-0.8開停工

用

2氮氣置換等5003.5開停工

用

4.6.2.5能耗計算匯總表

表4T6裝能耗計算匯總表

序項目消拜量能源折算量（標設計能單位能備

號

準油）耗耗注

單位數(shù)量單位數(shù)量kg/hkg/t

1電KW1886.1kg/KW.h0.26490.39181.76

2燃料氣Nm3/h2100Kg/Nm30.S91869.0692.74

3循環(huán)水t/h335kg/t0.133.5012.42

4除鹽水t/h9.2kg/t2.321.167.84

5凈化壓縮空Nm3/h200Kg/Nm30.0387.602.82

氣

合計2421.65897.57

5工藝流程

5.1甲醇裂解部分

自裝置外來的甲醇原料經(jīng)甲醇泵加壓后，與從水洗塔底部來的水、空冷前高

溫酸性水在靜態(tài)混合器中按一定比例混合，送入換熱器與反應產(chǎn)物換熱升溫，升

溫后的甲醇水溶液與加壓后的提氫解吸氣混合后進入原料汽化器及原料過熱器，

12

用高溫導熱油進行加熱汽化過熱。汽化后的甲醇、水蒸氣進入列管式反應器內，

在其中催化劑的作用下分別進行下列裂解和變換反應：

CH30H-C0+2H2-90.8KJ/mol

CO+H2OfCO2+H2+43.5KJ/mol

整個反應過程是吸熱的，因而反應器和汽化器所需的熱量有熱媒爐提供。循

環(huán)使用的熱媒（導熱油）溫度約290T。由于吸熱的裂解反應和放熱的變換反應

同時進行，因而有效的利用了反應熱并消除了放熱反應可能帶來的熱點問題。

從反應器出來的變換氣在與反應進料進行換熱后，經(jīng)過空冷前分液罐分液，

分液后的氣體進入空冷器和水冷器冷卻至常溫，然后送入水洗塔洗掉變換氣中夾

帶的殘余甲醇。水洗后的變換氣再經(jīng)過反應氣分液罐分液后送PSA部分。

裝置外來的除鹽水進入除鹽水緩沖罐，經(jīng)過除鹽水泵加壓后，與底部返回的

酸性水混合后送至水洗塔頂部，對反應氣進行洗滌。塔頂氣相經(jīng)分液罐分液后進

入變壓吸附部分，塔底液相經(jīng)酸性水泵加壓后返回與原料甲醇混合。

5.2PSA部分

本單元裝置采用兩段變壓吸附流程，即甲醇裂解氣首先由10塔VPSA脫碳流

程進行脫碳處理，經(jīng)脫碳后的脫碳氣再進入8塔PSA提氫流程提純氫氣。

10塔VPSA脫碳流程：

裝置的十個吸附塔中始終有1個塔處于吸附狀態(tài)。其吸附和再生工藝過程由

吸附、連續(xù)多次均壓降壓、逆放、抽真空、連續(xù)多次均壓升壓和產(chǎn)品氣最終升壓

等步驟組成。

具體過程簡述如下：

A、吸附過程

壓力為2.6MPa（G）、溫度為40℃的甲醇裂解氣自塔底進入正處于吸附狀態(tài)的

吸附塔內。在多種吸附劑的依次選擇吸附下，其中絕大部分的H20、CH3OH.C02

等雜質氣體被吸附下來，未被吸附的脫碳氣從塔頂流出，經(jīng)壓力調節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓后

送往8塔PSA提氨部分。當被吸附雜質的傳質區(qū)前沿（稱為吸附前沿）到達床層

出口預留段某一位置時，關掉該吸附塔的原料氣進料閥和產(chǎn)品氣出口閥，停止吸

附。吸附床開始轉入再生過程。

B、均壓降壓過程

這是順著吸附方向將塔內的較高壓力氣體放入其它已完成再生的較低壓力

吸附塔的過程，這一過程不僅是降壓過程，而且也是回收床層死空間氫氣的過程。

C、逆放過程

這是在均壓降壓過程完成后，逆著吸附方向，將吸附塔壓力降至接近常壓的

過程，此時被吸附的雜質開始從吸附劑中大量解吸出來。

D、抽真空過程

這是在逆放過程完成后，逆著吸附方向用真空泵對塔抽真空，使吸附的雜質

得以完全解吸的過程。

E、均壓升壓過程

在抽真空再生過程完成后，用其它塔的較高壓力氣體對該塔進行依次升壓的

過程，這一過程與均壓降壓過程相對應，不僅是升壓過程，而且也是回收其他塔

13

的床層死空間氫氣的過程。

F、產(chǎn)品氣升壓過程

這是在均壓升壓過程后，用產(chǎn)品氫氣將吸附塔壓力升至吸附壓力的過程，經(jīng)

這一過程后吸附塔便完成了一個完整的“吸附一再生”循環(huán)，又為下一次吸附做

好了準備。

十個塔經(jīng)以上吸附與再生的交替，即可完成氣體的連續(xù)分離與提純。

8塔PSA提氫流程：

裝置的八個吸附塔中始終有一個塔處于進料吸附的狀態(tài)。其吸附和再生工藝

過程由吸附、連續(xù)多次均壓降壓、順放、逆放、沖洗、連續(xù)多次均壓升壓和產(chǎn)品

最終升壓等步驟組成。

具體過程簡述如下：

A、吸附過程

壓力為2.5MPa(G)左右，溫度為40℃的脫碳氣自塔底進入正處于吸附狀態(tài)的

吸附塔內。在多種吸附劑的依次選擇吸附下，進一步除去其中的C02、CO等雜質

氣體，未被吸附的H2從塔頂流出，經(jīng)壓力調節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓后送往加氫裝置。當被吸

附雜質的傳質區(qū)前沿(稱為吸附前沿)到達床層乜口預留段某一位置時，關掉該

吸附塔的原料氣進料閥和產(chǎn)品氣出口閥，停止吸附。吸附床開始轉入再生過程。

B、均壓降壓過程

這是順著吸附方向將塔內的較高壓力氣體放入其它已完成再生的較低壓力

吸附塔的過程，這一過程不僅是降壓過程，而且也是回收床層死空間氫氣的過程。

C、順放過程

在連續(xù)多次均壓降壓結束后，將吸附塔死空間內的較高壓力的氫氣順著吸附

方向放入順放氣罐中儲存起來，用以對另一個再生塔進行沖洗。

D、逆放過程

這是在均壓降壓過程完成后，逆著吸附方向，將吸附塔壓力降至接近常壓的

過程，此時被吸附的雜質開始從吸附劑中大量解吸出來。

E、沖洗過程

這是在逆放過程完成后，逆著吸附方向用順放氣罐中的順放氣對吸附塔進行

沖洗，使吸附的雜質得以完全解吸的過程。

F、均壓升壓過程

在沖洗過程完成后，用其它塔的較高壓力氣為對該塔進行依次升壓的過程，

這一過程與均壓降壓過程相對應，不僅是升壓過程，而且也是回收其他塔的床層

死空間氫氣的過程。

G,產(chǎn)品氣升壓過程

這是在均壓升壓過程后，用產(chǎn)品氫氣將吸附塔壓力升至吸附壓力的過程。經(jīng)

這一過程后吸附塔便完成了一個完整的“吸附一再生”的循環(huán)，又為下一次吸附

做好了準備。

八個塔經(jīng)以上吸附與再生交替，即可完成氣體的連續(xù)分離與提純。

5.3加熱爐

燃料氣經(jīng)燃料氣流量FT-12710計量與經(jīng)天然氣流量計FT-6913計量后的天

14

然氣混合，經(jīng)燃料氣分液罐V-6005脫液后送至F-6101和F-6201作為燃料。

燃料氣經(jīng)F-6101燃料氣流量計FT-6404計量后分兩路進入，送至F-6101長明燈

的燃料氣經(jīng)聯(lián)鎖自保閥XCV-6702.自力調節(jié)閥PCV-6701和阻火器FT-6102后，

一路放空，一路送至10組火嘴長明燈；送至F-6101的燃料氣經(jīng)過聯(lián)鎖自保閥

XCV-6703.燃料氣壓力控制閥PV-6704、阻火器FT-6101A/B后，一路放空，一

路送至10組主火嘴，加熱爐出口溫度TI-6703與爐前燃料氣壓力PT-6704組成

串級調節(jié)控制調節(jié)閥的開度。

燃料氣經(jīng)F-6201燃料氣流量計FT-6714計量后分兩路進入，送至F-6201

長明燈的燃料氣經(jīng)聯(lián)鎖自保閥XCV-6712、自力調節(jié)閥PCV-6711和阻火器FTF202

后，一路放空，一路送至10組火嘴長明燈；送至F-6201的燃料氣經(jīng)過聯(lián)鎖自保

閥XCV-6713、燃料氣壓力控制閥PV-6714、阻火器FT-6201A/B后，一路放空，

一路送至10組主火嘴，加熱爐出口溫度T1-6713與爐前燃料氣壓力PT-6714組

成串級調節(jié)控制調節(jié)閥的開度。

5.4公用工程

低壓蒸汽自裝置外來至管P6106、H06106、H06206、伴熱等用汽點使用。

非凈化壓縮空氣進入裝置后送至各用氣點使用。

凈化壓縮空氣進入裝置經(jīng)凈化壓縮空氣流量計（FT-6904）計量、凈化風壓

縮空氣緩沖耀（V-6010）后送至各用氣點。

循環(huán)冷水送至E-6301、P-6301A?C、C-6101、E-6004、SC-6001/1,SC-6001/2、

SC-6002.P-6001A/B,P-6002A/B、P-6003A/B、P-6004A/B、P-6005、P-6105.

P-6205及其他用水點，返回后出裝置。

新鮮水進入裝置后至各用水點使用。

低壓氮氣自裝置外來后送至V-6001、管P6019、管FL6006、管、管H06104、

管H06204、管H06101、管H06201、管LSG003/1、管LS6003/2、管P6101、管

P6105等各個用氣點使用。

2.5Mpa氮氣自裝置外來后送至管P6009、管P6009/1、管P6017、管P