转化制氢装置培训教材.doc

第一章概述 第一节 装置概况及特点 1. 装置概况 装置工业氢生产能力为1200 nm3/h 工业氢。装置技术采用上海华西化工科技有限公司的轻烃水蒸气转化造气、变压吸附（PSA）净化工艺专有技术路线。 该装置由原料气压缩、原料气精制、轻烃水蒸气转化、中温变换、PSA以及余热回收等部分组成。 2. 制氢装置组成 原料气压缩 → 原料气精制 → 转化 → 中温变换 → PSA单元 3. 生产规模 设计生产能力为1200nm3/h工业氢 ，最大生产能力为1200nm3/h工业氢。年开工时数为8000小时。 第二节 生产流程简述 一.工艺流程简述 1. 原料气压缩部分 来自装置外的天然气与循环氢混合后进入原料气缓冲罐（V101），经原料气压缩机（C101A.B）升压后后进入转化炉对流段中，预热至380℃进入加氢脱硫部分。 1.2 加氢脱硫部分 预热后的原料气，进入加氢反应器（R101），在加氢催化剂的作用下发生有机硫转化反应，使有机硫转化为无机硫，然后再进入氧化锌脱硫反应器（R102A.B），在此氧化锌与硫化氢发生脱硫反应，脱除原料中的硫。精制后的气体中硫含量小于0.2ppm，进入转化部分。 1.3 转化部分 精制后的原料气在进入转化炉（F101）之前，按水碳比3.5与2.2MPa水蒸汽混合，再经转化炉对流段（原料预热段）预热至500℃，由上集合管进入转化炉辐射段。转化炉管内装有转化催化剂，在催化剂的作用下，原料气与水蒸气发生复杂的转化反应。整个反应过程表现为强吸热反应，反应所需的热量由设在转化炉顶部的气体燃料烧嘴提供。出转化炉的高温转化气(出口温度为820℃)经转化气蒸汽发生器（E101）发生中压蒸气后，温度降至280～320℃，进入中温变换部分。 1.4 中温变换部分 由转化气蒸汽发生器（E101）来的300～360℃转化气进入中温变换反应器（R103），在催化剂的作用下发生变换反应，将变换气中CO含量降至3%（干基）左右。中变气经锅炉给水预热器（E102）预热锅炉给水、除盐水预热器（E103）预热除盐水回收大部分的余热后，再经中变气水冷却器（E104）降温至40℃，并经分水后进入PSA部分。 1.5 PSA部分 来自中温变换部分的中变气压力1.6MPa.G、温度40℃，进入界区后，自塔底进入吸附塔T201A～E中正处于吸附工况的塔，在其中多种吸附剂的依次选择吸附下，一次性除去氢以外的几乎所有杂质，获得纯度大于99.99(的产品氢气，经压力调节系统稳压后送出界区。 当吸附剂吸附饱和后,通过程控阀门切换至其它塔吸附,吸附饱和的塔则转入再生过程。在再生过程中，吸附塔首先经过连续三次均压降压过程尽量回收塔内死空间氢气，然后通过顺放步序将剩余的大部分氢气放入顺放气罐(用作以后冲洗步序的冲洗气源)，再通过逆放和冲洗两个步序使被吸附杂质解吸出来。逆放解吸气进入解吸气缓冲罐（V201），冲洗解吸气进入解吸气缓冲罐（V202），然后经调节阀调节混合后稳定地送往造气工段，用作燃气。 PSA部分的具体工作过程如下：（以A塔为例叙述） 1) 吸附过程 原料气自塔底进入吸附塔A，在吸附压力下，选择吸附所有杂质，不被吸附的氢气作为产品从塔顶排出。当吸附前沿（传质区前沿）到达吸附剂预留段的下部时停止吸附。 2）一均降压过程 吸附结束后，A塔停止进原料，然后通过程控阀与刚完成二均升步骤的塔相连进行均压，这时A塔死空间内的高压氢气就均入相应的塔得以回收，直到两塔的压力基本相等时，结束一均降过程。 3）二均降压过程 一均降压结束后，A塔又通过程控阀与刚完成三均升步骤的塔相连进行均压，这时A塔死空间内的高压氢气就接着均入相应的塔，得以继续回收。直到两塔的压力基本相等时，结束二均降压过程。 4）三均降压过程 二均降压结束后，A塔又通过程控阀与刚完成冲洗再生的塔相连进行均压，这时A塔死空间内的高压氢气就接着均入该塔，得以继续回收。直到两塔的压力基本相等时，结束三均降压过程。 5( 顺放过程 三均降压过程结束后，A塔压力已降至0.3MPa左右,这时A塔通过程控阀将塔内剩余的部分氢气放入顺放气罐V201直到压力降至0.22MPa左,结束顺放过程。 6( 逆放过程 顺放过程结束后，A塔压力已降至0.22MPa左右,这时,杂质已开始从吸附剂中解吸出来，于是打开逆放程控阀，逆着吸附方向将吸附塔压力降至0.03MPa左右。逆放出的解吸气被送入解吸气缓冲罐V202。 7( 冲洗过程 逆着吸附方向，用顺放气罐中的气体经程控阀和调节阀对吸附塔进行冲洗。使被吸附组分从吸附剂中完全解吸出来送入解吸气缓冲罐V202。 8）三均升压过程 冲洗过程结束后，A塔通过程控阀与刚完成二均降压步骤的塔相连进行均压升压，这时该塔死空间内的高压氢气就流入A塔被回收，同时A塔压力得以继续