天然氣制氫工藝技術(shù)規(guī)程

1、1天然氣制氫裝置工藝技術(shù)規(guī)程1.1裝置概況規(guī)模及任務(wù)本制氫裝置由脫硫造氣工序、變換工序、PSA制氫工序組成1.2工藝路線及產(chǎn)品規(guī)格該制氫裝置已天然氣為原料，采用干法脫硫、3.8MPa壓力下的蒸汽轉(zhuǎn)化，一氧化碳中溫變換，PSA工藝制得產(chǎn)品氫氣。1.3消耗定額（1000Nm3氫氣作為單位產(chǎn)品）序號(hào)名稱單位小時(shí)消耗量單位消耗備注1天然氣Nm3389764532原料天然氣Nm3358404173燃料天然氣Nm3313636.54電KWh3584

2、.0241.675脫鹽水噸119.41.392.1工藝過(guò)程原料及工藝流程2.1.1工藝原理1.天然氣脫硫本裝置采用干法脫硫來(lái)處理該原料氣中的硫份。為了脫除有機(jī)硫，采用鐵錳系轉(zhuǎn)化吸收型脫硫催化劑，并在原料氣中加入約15%的氫，在約400℃高溫下發(fā)生下述反應(yīng)：RSHH2=H2SRHH2SMnO=MnSH2O經(jīng)鐵錳系脫硫劑初步轉(zhuǎn)化吸收后，剩余的硫化氫，再在采用的氧化鋅催化劑作用下發(fā)生下述脫硫反應(yīng)而被吸收：H2SZnO=ZnOH2OC2H5SH

3、ZnSC2H5H2O氧化鋅吸硫速度極快，因而脫硫沿氣體流動(dòng)方向逐層進(jìn)行，最終硫被脫除至0.1ppm以下，以滿足蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑對(duì)硫的要求。2.蒸汽轉(zhuǎn)化和變換原理原料天然氣和蒸汽在轉(zhuǎn)化爐管中的高溫催化劑上發(fā)生烴—蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)，主要反應(yīng)如下：CH4H2O=CO3H2Q(1)一氧化碳產(chǎn)氫COH2O=CO2H2Q(2)前一反應(yīng)需大量吸熱，高溫有利于反應(yīng)進(jìn)行；后一反應(yīng)是微放熱反應(yīng)，高溫不利于反應(yīng)進(jìn)行。因此在轉(zhuǎn)化爐中反應(yīng)是不完全的。在發(fā)生上述反應(yīng)的同

4、時(shí)還伴有一系列復(fù)雜的付反應(yīng)。包括烴類的熱裂解，催化裂解，水合，蒸汽裂解，脫氫，加氫，積碳，氧化等。在轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，要使轉(zhuǎn)換率高，殘余甲烷少，氫純度高，反應(yīng)溫度要高，但要考慮設(shè)備承受能力和能耗，所以爐溫不宜太高。為緩和積碳，增加收率，要控制較大的水碳比。3.變化反應(yīng)的反應(yīng)方程式如下：COH2O=CO2H2Q這是一個(gè)可逆的放熱反應(yīng)，降低溫度和增加過(guò)量的水蒸氣，均有利于變換反應(yīng)向右側(cè)進(jìn)行，變換反應(yīng)如果不借助于催化劑，其速度是非常慢的，催化劑能大

5、大加速其反應(yīng)速度。使最終CO濃度降到低的程度，且為生產(chǎn)過(guò)程中的廢熱利用創(chuàng)造了良好的條3逆向放壓順向放壓吸附?jīng)_洗AEC’（102C）中回收熱量后，溫度降低至約371℃去變化工序。3.變換原理轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入高變爐（D1102），高變爐中裝填了鐵系的高溫變換觸媒，在高溫變換觸媒中發(fā)生變換反應(yīng)，大部分一氧化碳與蒸汽反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣，離開(kāi)高溫變換爐的工藝氣中一氧化碳含量降低到約2.2%（干基）。為使變換反應(yīng)更接近平衡，高溫變換爐出口氣依次經(jīng)過(guò)高

6、變換廢熱鍋爐（103C）和高變氣鍋爐給水預(yù)熱器（0108CM）回收熱量后，在約220230℃進(jìn)入裝有銅觸媒的小低變（104DB1）進(jìn)一步發(fā)生變換反應(yīng)，從小低變出來(lái)的變換氣經(jīng)過(guò)高變爐出氣鍋爐給水預(yù)熱器（106C）回收熱量后，進(jìn)入到低變爐（104DB）進(jìn)一步發(fā)生變換反應(yīng)，低低變換爐出口的一氧化碳含量降低到0.24%（干基），送往脫碳工序。4.PSA變壓吸附技術(shù)是以吸附劑（多孔固體物質(zhì)）內(nèi)部表面對(duì)氣體分子的物理吸附為基礎(chǔ)，利用吸附劑在相同壓力

7、下易吸附高沸點(diǎn)組份、不易吸附低沸點(diǎn)組份和高壓下吸附量增加（吸附組份）低壓下吸附量減?。ń馕M份）的特性。將原料氣在壓力下通過(guò)吸附劑床層，相對(duì)于氫的高沸點(diǎn)雜質(zhì)組份被選擇性吸附，低沸點(diǎn)組份的氫不易吸附而通過(guò)吸附劑床層（作為產(chǎn)品輸出），達(dá)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)組份使吸附劑獲得再生，已利于下一次再次進(jìn)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(guò)程。多層變壓吸附的作用在于：

8、保證在任何時(shí)刻都有相同數(shù)量的吸附床處于吸附狀態(tài)，使產(chǎn)品能連續(xù)穩(wěn)定地輸出；保證適當(dāng)?shù)木鶋捍螖?shù)，使產(chǎn)品有較高的提取率。在變壓吸附過(guò)程中，吸附床內(nèi)吸附劑解吸時(shí)依靠降低雜質(zhì)分壓實(shí)現(xiàn)的，本裝置采用的方法是：常壓解吸降低吸附床壓力（泄壓）逆放解吸沖洗解吸圖21示意說(shuō)明吸附床的吸附、解吸過(guò)程。圖21示意說(shuō)明吸附床的吸附、解吸過(guò)程升壓過(guò)程（AB）：經(jīng)解吸再生后的吸附床處于過(guò)程的最低壓力P1，床內(nèi)雜質(zhì)吸附量為Q1(A點(diǎn))。在此條件下用產(chǎn)品組份升壓到吸附壓