甲醇裂解制氫裝置工藝安全規(guī)程與操作方法

版序號(hào)：01

分發(fā)號(hào)：

XX燃化有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

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(shí)施

XX燃化有限公司技術(shù)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(shù)

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(shù)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(zhì)項(xiàng)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(wù)及裝置概況........................................1

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

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

2.3工藝設(shè)計(jì)技術(shù)方案.......................................1

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

3.1反應(yīng)原理...............................................2

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

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

4.1原料指標(biāo)...............................................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(biāo)..................................................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(shè)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(shè)備操作..........................................77

9冬季裝置運(yùn)行操作指南....................................107

9.1冬季運(yùn)行防凍凝總則...................................107

9.2冬季運(yùn)行實(shí)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(nèi)容.........................................113

11.3交接班紀(jì)律........................................113

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

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

12.2巡檢內(nèi)容............................................115

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

13崗位責(zé)任制............................................115

13.1班長崗位職責(zé)......................................115

13.2內(nèi)操崗位職責(zé)........................................115

13.3外操崗位職責(zé)......................................116

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

14.1操作安全注意事項(xiàng)....................................116

14.2化學(xué)品事故應(yīng)急處置的基本程序.....................117

14.3化學(xué)品事故應(yīng)急處置的基本原則.......................118

14.4應(yīng)急處置措施........................................119

14.5裝置主要有害物質(zhì)...................................121

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

14.7環(huán)境保護(hù)............................................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(shù)指標(biāo)一覽表................................125

附表C主要設(shè)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(shè)備操作、基礎(chǔ)操作、事故處理預(yù)案、儀表控制系統(tǒng)操作、安全生產(chǎn)

及環(huán)境保護(hù)等內(nèi)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(wù)及裝置概況

2.1裝置生產(chǎn)任務(wù)

甲醇裂解制氫裝置設(shè)計(jì)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(shí)數(shù)為8000小時(shí)。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(zhì)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(cè)為40萬噸/年加氫改質(zhì)裝置和，南側(cè)為聯(lián)合裝置配電室，西側(cè)

為儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)，北側(cè)為原有40萬噸/年石腦油改質(zhì)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(gè)部分組

成。

2.3工藝設(shè)計(jì)技術(shù)方案

2.3.1工藝技術(shù)路線

本設(shè)計(jì)采用上海華西化工科技有限公司的專有技術(shù)，并借鑒國內(nèi)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(shè)計(jì)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，采用我公司設(shè)計(jì)

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

及設(shè)備，顯著地降低生產(chǎn)成本和能耗，提高了裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。

2.3.2工藝技術(shù)特點(diǎn)

2.3.2.1裂解部分采用雙功能催化劑可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化與變化同時(shí)進(jìn)行，大大的簡化了

流程。

轉(zhuǎn)化與變換同時(shí)進(jìn)行，可充分利用轉(zhuǎn)化的反應(yīng)熱，節(jié)省能耗，消除了反

應(yīng)器的熱點(diǎn)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(yīng)用證明操作彈性可達(dá)60—120%。

2.3.2.5先進(jìn)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(diǎn)。

2.3.2.6本裝置PSA氫提純工序設(shè)計(jì)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(jìn)的PSA專用軟件在某個(gè)吸附塔出現(xiàn)故障時(shí)，可自動(dòng)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(jìn)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(yùn)行

的可靠性。

2.3.2.8PSA程序控制閥是變壓吸附裝置的關(guān)鍵設(shè)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(dòng)程控蝶閥，該閥具有體積小，重量輕，運(yùn)行準(zhǔn)

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

級(jí)），壽命長（100萬次），自帶閥位顯示等特點(diǎn)。

2.3.2.9因地制宜優(yōu)化平面布置，本設(shè)計(jì)對(duì)裝置所處地理位置、地質(zhì)條件及現(xiàn)有

公用工程設(shè)施等進(jìn)行了充分考慮。在平面布置上，采用“同類設(shè)備相對(duì)集中的流

程式”布置方式，并充分考慮設(shè)備的檢修和催化劑、吸附劑的裝卸場地以及設(shè)備

的維修、消防、生產(chǎn)操作等所需通道，使工藝設(shè)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(shù)，利用導(dǎo)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(yīng)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(zhì)（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(diǎn)放空，二段變壓吸附尾氣經(jīng)過壓縮機(jī)加壓

后返回裂解部分。

3.1反應(yīng)原理

甲醇與除鹽水按一定比例混合后，進(jìn)入換熱器，汽化并達(dá)到要求溫度后進(jìn)入

反應(yīng)器。反應(yīng)器中裝填有催化劑，在催化劑上，同時(shí)有兩個(gè)反應(yīng)發(fā)生：

CH30H-C0+2H2-90.8KJ/mol（l）

CO+H2O-CO2+H2+43.5KJ/mol（2）

總的反應(yīng)式是：

CH30H+H20-C02+3H2-47.3KJ/mol（3）

總的甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化制氫反應(yīng)是體積增大的吸熱反應(yīng)，高溫、低壓、高水醇比

有利于反應(yīng)向產(chǎn)品氣方向移動(dòng)。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(dá)到很高的轉(zhuǎn)化率，同時(shí)高溫不利于催化劑長期使用和

CO變換反應(yīng)進(jìn)行，故選擇280七左右反應(yīng)為宜。提高操作壓力可降低動(dòng)力消耗，

減少設(shè)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(duì)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(zhuǎn)化制氫催化劑適

宜的應(yīng)用條件見表3To

表3T催化劑使用條件（以催化劑廠家為準(zhǔn)）

項(xiàng)目指標(biāo)

反應(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)化制氫反應(yīng)的因素有反應(yīng)壓力、反應(yīng)溫度、空速、水醇比和

催化劑裝填體系等。

3.1.9.1反應(yīng)壓力

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

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

但是提高操作壓力可降低動(dòng)力消耗，減少設(shè)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(jī)的人口壓力的情況下盡量降低甲醇制氫反應(yīng)系統(tǒng)的壓力。

3.1.9.2反應(yīng)溫度

在一定溫度范圍內(nèi)，提高反應(yīng)溫度可以加快反應(yīng)速度，在催化劑不變的情況

下，可以提高甲醇反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。但過高的反應(yīng)溫度不利于催化劑長期使用和C0

變換反應(yīng)進(jìn)行，故選擇28（TC左右反應(yīng)為宜。

3.1.9.3空速

體積空速是指單位時(shí)間內(nèi)單位體積催化劑上通過的進(jìn)料體積量。在反應(yīng)過程

中，反應(yīng)是在催化劑活性中心進(jìn)行，如果把原料分子在催化劑活性中心上停留的

時(shí)間作為反應(yīng)時(shí)間，而不考慮分子在催化劑孔隙內(nèi)或顆粒外部液膜所停留的時(shí)

間，那么一個(gè)分子在催化劑活性中心上所停留的平均時(shí)間，和反應(yīng)器中催化劑的

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

值與催化劑的總量對(duì)進(jìn)料速度之比成比例，或者說這個(gè)時(shí)間與空速的倒數(shù)成比

例。

空速是制氫反應(yīng)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(duì)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(dāng)兩種相態(tài)不同的物質(zhì)接觸時(shí)，其中密度較低物質(zhì)的分子在密度

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

大的多孔固體）被稱為吸附劑，被吸附的物質(zhì)（一般為密度相對(duì)較小的氣體或液

體）稱為吸附質(zhì)。吸附按其性質(zhì)的不同可分為四大類，即：化學(xué)吸附、活性吸附、

毛細(xì)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(zhì)分子間的分子力（包括范德華力和電磁

力）進(jìn)行的吸附。其特點(diǎn)是：吸附過程沒有化學(xué)反應(yīng)，吸附過程驚進(jìn)行的快，參

與吸附的各相物質(zhì)間的動(dòng)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(shí)現(xiàn)是由于吸附劑在這種物理吸附中

所具有的兩個(gè)性質(zhì)：一是對(duì)不同組分的吸附能力不同，二是吸附質(zhì)在吸附劑上的

吸附容量隨吸附質(zhì)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(gè)性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)含氫氣源中雜質(zhì)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(gè)性質(zhì)，可實(shí)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(gòu)成吸附劑的吸附與再生循環(huán)，達(dá)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(zhì)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(zhì)，因而對(duì)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(zhì)組分的能力遠(yuǎn)強(qiáng)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(duì)各種氣體的吸附性能主要是

通過實(shí)驗(yàn)測定的吸附等溫線來評(píng)價(jià)的。優(yōu)良的吸附性能和較大的吸附容量是實(shí)現(xiàn)

吸附分離的基本條件。

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

應(yīng)盡可能大。所謂分離系數(shù)是指：在達(dá)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(qiáng)吸附組分在吸附床死空間中

殘余量/強(qiáng)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(yīng)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(duì)于C5、C6等強(qiáng)吸附質(zhì)，就應(yīng)選擇吸附能力相對(duì)較

弱的吸附劑如硅膠等，以使吸附容量適當(dāng)而解吸較容易；而對(duì)于N2、02、C0等

弱吸附質(zhì)，就應(yīng)選擇吸附能力相對(duì)較強(qiáng)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(nèi)壓力是不斷變化的，因而吸附劑還應(yīng)有

足夠的強(qiáng)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(duì)水有強(qiáng)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(luò)，一般是由硅酸鈉溶液和無機(jī)酸混合來制備，硅膠不僅對(duì)水有較

強(qiáng)的親和力，而且對(duì)姓類和C02等組分也有較強(qiáng)的吸附能力。

活性炭類吸附劑的特點(diǎn)是：其表面所具有的氧化物基因和無機(jī)物雜質(zhì)使表面

性質(zhì)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(nèi)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(jī)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(jié)晶態(tài)偏硅鋁酸鹽，屬于強(qiáng)極性吸

附劑，有著非常一致的孔徑結(jié)構(gòu)，和極強(qiáng)的吸附選擇性。

對(duì)于組成復(fù)雜的氣源，在實(shí)際應(yīng)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(fù)合吸附床，才能達(dá)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(zhì)充分接觸,

最后吸附質(zhì)在兩相中的分布達(dá)到平衡的過程。在實(shí)際的吸附過程中，吸附質(zhì)分子

會(huì)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(shí)吸附

相中的吸附質(zhì)分子又會(huì)不斷地從吸附劑分子或其它吸附質(zhì)分子得到能量，從而克

服分子引力離開吸附相；當(dāng)一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入吸附相的分子數(shù)和離開吸附相的分子

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

和吸附質(zhì)，該動(dòng)態(tài)平衡吸附量是一個(gè)定值。

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

越高動(dòng)態(tài)平衡吸附容量也就越大；在溫度高時(shí)，曰于氣體分子的動(dòng)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(guān)系，如下圖：

從下圖的B-C和A-D可以看出：在壓力一定時(shí)，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(shí)，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(shí)現(xiàn)吸附與解吸的。

吸附劑在常溫高壓（即A點(diǎn)）下大量吸附原料氣。除氫以外的雜質(zhì)組分，然后降

低雜質(zhì)的分壓（到B點(diǎn)）使各種雜質(zhì)得以解吸。

在實(shí)際應(yīng)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(zhì)或難解吸雜質(zhì)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(duì)較少，不需要外加換熱設(shè)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(zhì)也不能完

全解吸，這時(shí)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(duì)床層進(jìn)行

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

任何設(shè)備，但缺點(diǎn)是會(huì)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(jìn)行再生，使較難解吸的雜質(zhì)在負(fù)壓下強(qiáng)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(diǎn)是再生效果好，產(chǎn)品收率高，但缺點(diǎn)是需要增加真空泵。

實(shí)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(duì)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(zhì)及平衡

4.1原料指標(biāo)

4.1.1原料

4.1.1.1甲醇

裝置設(shè)計(jì)的加工的原料為甲醇，原料甲醇的質(zhì)量滿足工業(yè)一等品（GB338-2011）

的要求，進(jìn)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(xiàng)目指標(biāo)

優(yōu)等品一等品合格品

色度/Hazen單位（箱一鉆色號(hào)），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(nèi)，包括64.6±0.1℃）/°C0.81.01.5

高猛酸鉀試驗(yàn)，min^503020

水溶性試驗(yàn)澄清

水分含量，％＜0.010.15——

酸度（以HCOOH計(jì)），%W0.00150.00300.0050

或堿度（以NH3計(jì)），％《0.00020.00080.0015

泉基化合物含量（以CH20計(jì)），%W0.0020.0050.010

蒸發(fā)殘?jiān)浚?W0.0010.0030.005

硝酸洗滌試驗(yàn)/Hazen單位（豹一鉆色號(hào)）

50—

乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%?供需雙方協(xié)商—

甲醇制氫催化劑對(duì)甲醇中S、C1要求非常嚴(yán)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(zhì)，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(biāo)（GB12145-2008）的要求，氯離子＜0.Ippm、

硫VO.lmg/L,進(jìn)裝置壓力＞0.2MPa（G）,除鹽水質(zhì)量指標(biāo)見表4-2：

表4-2除鹽水質(zhì)量指標(biāo)表

6

序號(hào)項(xiàng)目名稱品質(zhì)指標(biāo)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(duì)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(zhuǎn)化制氫催化劑。該催化劑適用于甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化或甲醇分

解制取工業(yè)氫氣的工業(yè)過程。尤其適應(yīng)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(zhuǎn)化制

氫過程中，甲醇分解反應(yīng)與C0變換反應(yīng)在同一催化劑床層內(nèi)完成，使得工藝過

程大大簡化，操作可靠性增強(qiáng)。同時(shí)，由于吸熱的甲醉分解反應(yīng)與放熱的CO變

換反應(yīng)耦合在一起，有效地利用了反應(yīng)熱并消除了放熱反應(yīng)可能帶來的熱點(diǎn)問

題，達(dá)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(zhì)

項(xiàng)目指標(biāo)

外觀黑色片狀

尺寸，【mn中5X4飛

堆比重，kg/11.4~1.6

側(cè)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(zhì)

序一次裝入量預(yù)計(jì)使用

名稱規(guī)格,nim備注

號(hào)t(m3)壽命(年)

1S11X-101吸附劑13.8①3~5球狀15年P(guān)SA部分

2SHX-201吸附劑226.4①廣4球狀15年P(guān)SA部分

7

3SHX-302吸附劑40①1.5~2柱狀15年P(guān)SA部分

①1.6~2.5球

4SHX-402吸附劑12015年P(guān)SA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(yīng)用結(jié)果表明：我公司的SI1X-101吸附劑對(duì)IMO具有很高

的

吸附能力，同時(shí)再生非常容易，并且該吸附劑還具有很高的強(qiáng)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(hù)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(xué)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(xué)和熱處理得到的孔隙特

別發(fā)達(dá)的專用活性炭。屬于耐水型無極性吸附劑，對(duì)原料氣中幾乎所有的有機(jī)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(jié)構(gòu)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(zhì)。瓷球的外觀應(yīng)為規(guī)整

球體，其表面質(zhì)量應(yīng)符合下表規(guī)定。

表4-5瓷球表面質(zhì)量規(guī)定

外觀缺陷允許個(gè)數(shù)

特征范圍

缺陷直徑W10mm直徑2

深入壞體內(nèi)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(diǎn)、熔

疵點(diǎn)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(yīng)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(zhì)指標(biāo)

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(zhì)

組成V%

氫氣299.9

C0+C02W20ppm

E100

4.4物料平衡

表4-7裝置設(shè)計(jì)物料平衡

項(xiàng)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(jì)22590

工業(yè)氫269830000出裝置

出方放空氣1990210380放空

合計(jì)22590

4.5公用工程(水、電、汽、風(fēng)等)指標(biāo)

4.5.1水

表4-8水指標(biāo)表

項(xiàng)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(jí)

最低正常最高最低正常最高

9

|l.OMPa等級(jí)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(fēng)及非凈化風(fēng)

表4-10凈化風(fēng)及非凈化風(fēng)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(diǎn)，℃-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?dú)?/p>

低壓氮?dú)鈮毫?.6±0.IMPa(G)高壓氮?dú)鈮毫?.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(hào)范圍

電信號(hào)4?20mA(VC)氣信號(hào)0.02?0.IMPa(G)

4.6消耗指標(biāo)及能耗

4.6.1催化劑、化學(xué)藥劑消耗

表4T1催化劑、化學(xué)藥劑消耗

序號(hào)名稱一次裝入量規(guī)格，mm預(yù)計(jì)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P(guān)SA部分

2SHX-201吸附劑226.461球狀15年P(guān)SA部分

3SHX-302吸附劑40①1.5~2柱15年P(guān)SA部分

狀

4SHX-402吸附劑12001.6^2.515年P(guān)SA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(hào)環(huán)活環(huán)油硫活鹽

地點(diǎn)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(jī)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(wù)點(diǎn)

合計(jì)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(hào)使用電壓設(shè)備數(shù)量，臺(tái)設(shè)備容量，kW軸功年工年用備注

地點(diǎn)V操作備用操作備用率Kw作時(shí)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(diǎn)用量Nm3/h備注

號(hào)

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?dú)庥昧?/p>

表4T5裝置氮?dú)庥昧勘?/p>

序名使用地用量Nm3/h壓力純度要備注

號(hào)

稱點(diǎn)及用正常最大MPa(a)求

途

1氮?dú)庵脫Q等5000.6-0.8開停工

用

2氮?dú)庵脫Q等5003.5開停工

用

4.6.2.5能耗計(jì)算匯總表

表4T6裝能耗計(jì)算匯總表

序項(xiàng)目消拜量能源折算量（標(biāo)設(shè)計(jì)能單位能備

號(hào)

準(zhǔn)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(jì)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(yīng)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(jìn)入原料汽化器及原料過熱器，

12

用高溫導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱汽化過熱。汽化后的甲醇、水蒸氣進(jìn)入列管式反應(yīng)器內(nèi)，

在其中催化劑的作用下分別進(jìn)行下列裂解和變換反應(yīng)：

CH30H-C0+2H2-90.8KJ/mol

CO+H2OfCO2+H2+43.5KJ/mol

整個(gè)反應(yīng)過程是吸熱的，因而反應(yīng)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(dǎo)熱油）溫度約290T。由于吸熱的裂解反應(yīng)和放熱的變換反應(yīng)

同時(shí)進(jìn)行，因而有效的利用了反應(yīng)熱并消除了放熱反應(yīng)可能帶來的熱點(diǎn)問題。

從反應(yīng)器出來的變換氣在與反應(yīng)進(jìn)料進(jìn)行換熱后，經(jīng)過空冷前分液罐分液，

分液后的氣體進(jìn)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(yīng)氣分液罐分液后送PSA部分。

裝置外來的除鹽水進(jìn)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(duì)反應(yīng)氣進(jìn)行洗滌。塔頂氣相經(jīng)分液罐分液后進(jìn)

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(jìn)行脫碳處理，經(jīng)脫碳后的脫碳?xì)庠龠M(jìn)入8塔PSA提氫流程提純氫氣。

10塔VPSA脫碳流程：

裝置的十個(gè)吸附塔中始終有1個(gè)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(jìn)入正處于吸附狀態(tài)的

吸附塔內(nèi)。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(zhì)氣體被吸附下來，未被吸附的脫碳?xì)鈴乃斄鞒觯?jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓后

送往8塔PSA提氨部分。當(dāng)被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿（稱為吸附前沿）到達(dá)床層

出口預(yù)留段某一位置時(shí)，關(guān)掉該吸附塔的原料氣進(jìn)料閥和產(chǎn)品氣出口閥，停止吸

附。吸附床開始轉(zhuǎn)入再生過程。

B、均壓降壓過程

這是順著吸附方向?qū)⑺?nèi)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(shí)被吸附的雜質(zhì)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(duì)塔抽真空，使吸附的雜質(zhì)

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(duì)該塔進(jìn)行依次升壓的

過程，這一過程與均壓降壓過程相對(duì)應(yīng)，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(gè)完整的“吸附一再生”循環(huán)，又為下一次吸附做

好了準(zhǔn)備。

十個(gè)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(gè)吸附塔中始終有一個(gè)塔處于進(jìn)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?xì)庾运走M(jìn)入正處于吸附狀態(tài)的

吸附塔內(nèi)。在多種吸附劑的依次選擇吸附下，進(jìn)一步除去其中的C02、CO等雜質(zhì)

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

附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿(稱為吸附前沿)到達(dá)床層乜口預(yù)留段某一位置時(shí)，關(guān)掉該

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

B、均壓降壓過程

這是順著吸附方向?qū)⑺?nèi)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(jié)束后，將吸附塔死空間內(nèi)的較高壓力的氫氣順著吸附

方向放入順放氣罐中儲(chǔ)存起來，用以對(duì)另一個(gè)再生塔進(jìn)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(shí)被吸附的雜質(zhì)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(duì)吸附塔進(jìn)行

沖洗，使吸附的雜質(zhì)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(duì)該塔進(jìn)行依次升壓的過程，

這一過程與均壓降壓過程相對(duì)應(yīng)，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(gè)完整的“吸附一再生”的循環(huán)，又為下一次吸附

做好了準(zhǔn)備。

八個(gè)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(jì)量與經(jīng)天然氣流量計(jì)FT-6913計(jì)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(jì)FT-6404計(jì)量后分兩路進(jìn)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(diào)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(jí)調(diào)節(jié)控制調(diào)節(jié)閥的開度。

燃料氣經(jīng)F-6201燃料氣流量計(jì)FT-6714計(jì)量后分兩路進(jìn)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(diào)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(jí)調(diào)節(jié)控制調(diào)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(diǎn)使用。

非凈化壓縮空氣進(jìn)入裝置后送至各用氣點(diǎn)使用。

凈化壓縮空氣進(jìn)入裝置經(jīng)凈化壓縮空氣流量計(jì)（FT-6904）計(jì)量、凈化風(fēng)壓

縮空氣緩沖耀（V-6010）后送至各用氣點(diǎn)。

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(diǎn)，返回后出裝置。

新鮮水進(jìn)入裝置后至各用水點(diǎn)使用。

低壓氮?dú)庾匝b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(gè)用氣點(diǎn)使用。

2.5Mpa氮?dú)庾匝b置外來后送至管P6009、管P6009/1、管P6017、管P