煤制油天然气制氢装置项目概述

1、煤制油天然气制氢装置项目概述一、简介神华煤制油天然气制氢装置为搬迁项目，主要利用巴陵 石化洞庭氮肥厂日产 1100 吨合成氨装置中的脱硫造气、中 低变和脱碳工序的设备、管道以及钢结构等，新增PSA制氢工序。巴陵石化洞庭氮肥厂合成氨装置是七十年代初从美国 凯洛格公司引进的、 以石脑油为原料日产 850吨合成氨的“气 改油”装置。为了扩大生产能力与降低能耗，先后在1988年、 1996 年对合成氨装置进行了两次改造，最终达到日产 1100 吨合成氨的生产能力。 2004 年装置停车。原巴陵石化洞庭氮肥厂天然气制氢，绝大部分设备为从 国外引进的设备。本次神华煤制油天然气制氢装置为巴陵石 化洞庭氮肥厂

2、天然气制氢整体搬迁。 设备型式包括： 转化炉、 塔、换热器、反应器、废热锅炉、罐、分离器、储槽、过滤 器、离心式压缩机、 往复式压缩机、 螺杆式压缩机、 离心泵、 隔膜泵、天车等。机泵驱动方式主要以蒸汽透平、水力透平为主，辅以电机二 、工艺流程简述来自界区的天然气经天然气过滤器（0101-LM ）除尘后，进入原料气压缩吸入罐（ 116-F ）分离掉其中的液体，分为 两股，一股作为燃料气与来自PSA制氢工序的尾气在燃料气混合器（0103-FM）混合后去对流段预热；一股作为原料天 然气，配入来自脱碳工序的返氢气后，进入原料气压缩机（0102-J ）压缩至4.2MPaA在对流段预热至 400 C,依

3、次 进入加氢转化器（101-D ）、氧化锌脱硫槽（108-DA/B）脱硫， 使天然气中的硫含量降低至 0.1ppm 以下。脱硫后的天然气 按 3.5 的水碳比配入工艺蒸汽，混合气经一段转化炉对流段 的混合气盘管预热到510 C后进入一段转化炉辐射段转化管，在镍触媒的作用下进行蒸汽转化反应生成氢气和一氧化 碳。转化反应需要的热量靠一段转化炉辐射段燃烧燃料天然 气提供。一段炉出口的转化气温度约813 C,甲烷含量约9.7 % （干基），经输气管（107-D）进入二段转化炉（103-D）, 二段转化炉仅作为通道使用，在二段炉水夹套的作用下， 段转化气的温度降低到约 789C,在第一废热锅炉（101-

4、CA/B） 和第二废热锅炉（102-C）中回收热量后，温度降低至约370 C 去变换工序。转化气进入高变炉 （104-DA） ，高变换炉中装填了铁系的高温变换触媒，在高温变换触媒中发生变换反应，大部分一 氧化碳与蒸汽反应生成二氧化碳和氢气，离开高温变换炉的 工艺气中一氧化碳含量降低到约2.2%（干基）。为使变换反应更接近平衡，高温变换炉出口气依次经过高变废热锅炉（103-C）和高变气锅炉给水预热器（0108-CM）回收热量后，在约210230 C进入装有铜触媒的小低变 （104-DB1）进一步 发生变换反应，从小低变出来的变换气经过高变炉出气锅炉 给水预热器（106-C）回收热量后，进入到低变

5、炉（104-DB） 进一步发生变换反应，低变换炉出口的一氧化碳含量降低到 0.24%（干基），送往脱碳工序来自低变换炉（104-DB）出口的低变气分为两股，一股 依次去供蒸汽喷射的冷凝液锅炉（1104-C）、CQ再生塔气体再沸器（1105-C ）回收热量后，温度降至130C ;另一股去低变炉出气锅炉给水预热器（1106-CM）回收热量后，温度降 至约130 C；两股回收热量后的低变气汇合后进入回流液再 沸器（1160-C）进一步回收热量，温度进一步降低至约 121 C, 在变换气分离罐（ 102-F ）中将冷凝液分离下来，变换气进 入CQ吸收塔（1101-E），在吸收塔中与热钾碱溶液逆流接触，

6、 分两段完成二氧化碳的吸收。热钾碱溶液是含有活化剂的碳 酸钾溶液，吸收二氧化碳后的热钾碱溶液（富液）经水力透 平（1107-JHT）回收能量后，进入 CQ再生塔（1102-E）上部， 水力透平回收的动力用于提供半贫液泵 （1107-JA） 运转所需 的动力。在 CQ2 再生塔上段，经闪蒸、蒸汽汽提，富液中溶 解的 CQ2 被部分再生出来，形成半贫液。大部分半贫液被抽 出，在半贫液闪蒸槽（1107-F ）中减压后，通过半贫液泵送 回到 CQ2 吸收塔下段的顶部循环使用。半贫液闪蒸气通过半 贫液闪蒸槽喷射器（1107-L ）与引射蒸汽一道回到CQ再生塔上段的底部，引射蒸汽由 1104-C 产生。未

7、被抽出的半贫 液在 CQ2 再生塔的下段进一步再生，成为贫液，在贫液锅炉 给水预热器(1107-C)中回收热量后，温度约 70 C，经贫液泵(1110-JA/C )加压送至 CQ吸收塔上段循环使用。 CQ再 生塔中再生出来的二氧化碳经塔顶部洗涤段洗涤后， 再经 CO2 冷却器(1109-C, 1110-C )冷却约40 C，而后在 CQ再生塔 回流罐( 1103-F )分离掉冷凝液后， CO2 气在高处放空。出CO2 再 生 塔 回 流 罐 工 艺 冷 凝 液 由 CO2 再 生 塔 回 流 泵 (1108-J/JA )打回再生塔顶洗涤冷却CQ,多余的冷凝液排至污水处理场。变换气分离罐中分离下

8、来的工艺冷凝液经工艺冷凝液泵( 109-J/JA )加压，与汽提后的工艺冷凝液在工艺汽提冷凝 液换热器(130-CA/CB)中换热后进入工艺冷凝液汽提塔(103-E )的顶部。汽提蒸汽自工艺冷凝液汽提塔底部进入，将工艺冷凝液中溶解的微量氨、二氧化碳和醇汽提出来，用作工艺蒸汽。汽提后的工艺冷凝液经过汽提冷凝液锅炉给水换热器(131-C )进一步回收热量，并经工艺冷凝液水冷器(0105-CM)冷却后送出界区，开车或操作不正常时电导率 超标的工艺冷凝液去污水处理工艺气在吸收塔（1101-E ）脱碳后，经净化气水冷器（0106-CM冷却，CO2吸收塔出气分离器（1113-F ）分离脱液，至U PSA变压吸 附提纯后，尾气用 PSA装置尾气压缩机 0115-J （ 0110-J ） 送去一段炉作燃料， 产品氢用 PSA 装置 H2 压缩机（0110-J/JA ）送出界区。三、 装置设备新增、改造说明3.1 神华煤制油天然气制氢装置，设计共有静设备 78台（套） , 其中工业炉 1 套；换热器 （ 含废热锅炉 ）26 台；塔3 台，容器、槽类等设备 48 台（套）。3.1.1 装置 78 台静设备中，利旧部分： 42 台。新增部分24台：0101 - LM天然气过滤器，0102 -LM空气过滤器，01