天然氣制氫工藝技術規(guī)程

1、1天然氣制氫裝置工藝技術規(guī)程1.1裝置概況規(guī)模及任務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）序號名稱單位小時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處理該原料氣中的硫份。為了脫除有機硫，采用鐵錳系轉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：RSHH2=H2SRHH2SMnO=MnSH2O經(jīng)鐵錳系脫硫劑初步轉化吸收后，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方向逐層進行，最終硫被脫除至0.1ppm以下，以滿足蒸汽轉化催化劑對硫的要求。2.蒸汽轉化和變換原理原料天然氣和蒸汽在轉化爐管中的高溫催化劑上發(fā)生烴—蒸汽轉化反應，主要反應如下：CH4H2O=CO3H2Q(1)一氧化碳產(chǎn)氫COH2O=CO2H2Q(2)前一反應需大量吸熱，高溫有利于反應進行；后一反應是微放熱反應，高溫不利于反應進行。因此在轉化爐中反應是不完全的。在發(fā)生上述反應的同

4、時還伴有一系列復雜的付反應。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。在轉化反應中，要使轉換率高，殘余甲烷少，氫純度高，反應溫度要高，但要考慮設備承受能力和能耗，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.變化反應的反應方程式如下：COH2O=CO2H2Q這是一個可逆的放熱反應，降低溫度和增加過量的水蒸氣，均有利于變換反應向右側進行，變換反應如果不借助于催化劑，其速度是非常慢的，催化劑能大

5、大加速其反應速度。使最終CO濃度降到低的程度，且為生產(chǎn)過程中的廢熱利用創(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.變換原理轉化氣進入高變爐（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，大部分一氧化碳與蒸汽反應生成二氧化碳和氫氣，離開高溫變換爐的工藝氣中一氧化碳含量降低到約2.2%（干基）。為使變換反應更接近平衡，高溫變換爐出口氣依次經(jīng)過高

6、變換廢熱鍋爐（103C）和高變氣鍋爐給水預熱器（0108CM）回收熱量后，在約220230℃進入裝有銅觸媒的小低變（104DB1）進一步發(fā)生變換反應，從小低變出來的變換氣經(jīng)過高變爐出氣鍋爐給水預熱器（106C）回收熱量后，進入到低變爐（104DB）進一步發(fā)生變換反應，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變壓吸附技術是以吸附劑（多孔固體物質）內(nèi)部表面對氣體分子的物理吸附為基礎，利用吸附劑在相同壓力

7、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）低壓下吸附量減?。ń馕M份）的特性。將原料氣在壓力下通過吸附劑床層，相對于氫的高沸點雜質組份被選擇性吸附，低沸點組份的氫不易吸附而通過吸附劑床層（作為產(chǎn)品輸出），達到氫和雜質組份的分離。然后在減壓下解吸被吸附的雜質組份使吸附劑獲得再生，已利于下一次再次進行吸附分離雜質。這種壓力下吸附雜質提純氫氣、減壓下解吸雜質使吸附劑再生的循環(huán)便是變壓吸附過程。多層變壓吸附的作用在于：

8、保證在任何時刻都有相同數(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?shù)木鶋捍螖?shù)，使產(chǎn)品有較高的提取率。在變壓吸附過程中，吸附床內(nèi)吸附劑解吸時依靠降低雜質分壓實現(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示意說明吸附床的吸附、解吸過程。圖21示意說明吸附床的吸附、解吸過程升壓過程（AB）：經(jīng)解吸再生后的吸附床處于過程的最低壓力P1，床內(nèi)雜質吸附量為Q1(A點)。在此條件下用產(chǎn)品組份升壓到吸附壓