变换气脱碳与提纯工艺过程

1、孙晓东加氢精制车间胜胜 利利 炼炼 油油 厂厂炼炼 油油 实实 业业 部部变换气脱碳与提纯工艺过程变换气脱碳与提纯工艺过程 2目目 录录一、蒸汽转化制氢装置工艺简介一、蒸汽转化制氢装置工艺简介二、低变气脱碳工艺过程二、低变气脱碳工艺过程三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程四、低变气脱碳操作四、低变气脱碳操作五、甲烷化操作五、甲烷化操作六、脱碳及甲烷化事故处理六、脱碳及甲烷化事故处理3一、蒸汽转化制氢装置工艺简介一、蒸汽转化制氢装置工艺简介 1 1、工艺过程、工艺过程 轻烃水蒸汽转化反应是在转化催化剂轻烃水蒸汽转化反应是在转化催化剂作用下，以脱硫后的天然气、加氢干气、作用下，以脱硫后的天然气、加

2、氢干气、拔头油等烃类与水蒸汽反应生成转化气，拔头油等烃类与水蒸汽反应生成转化气，经过变换工序、脱碳及经过变换工序、脱碳及PSAPSA提纯后，产出提纯后，产出产品氢气及副产品二氧化碳和燃料废氢。产品氢气及副产品二氧化碳和燃料废氢。提纯工艺中普遍使用变压吸附和碳酸钾溶提纯工艺中普遍使用变压吸附和碳酸钾溶液吸收方法。液吸收方法。4一、蒸汽转化制氢装置工艺简介一、蒸汽转化制氢装置工艺简介2 2、苯菲尔脱碳提纯、苯菲尔脱碳提纯、PSAPSA原则工艺图原则工艺图 优点：氢损失小，得到副产品工业优点：氢损失小，得到副产品工业COCO2 2，降低加工损失，降低加工损失缺点：氢纯度低，燃料消耗大，能耗高，氢气压

3、力低缺点：氢纯度低，燃料消耗大，能耗高，氢气压力低脱碳脱碳中低变换中低变换转化转化蒸气蒸气燃料气燃料气甲烷化甲烷化CO2产品产品轻烃轻烃脱硫脱硫氢气氢气5一、蒸汽转化制氢装置工艺简介一、蒸汽转化制氢装置工艺简介2、苯菲尔脱碳提纯法及、苯菲尔脱碳提纯法及PSA原则工艺图原则工艺图轻烃轻烃PSA中中(低低)变换变换转化转化脱硫脱硫高纯氢气高纯氢气蒸气蒸气优点：氢纯度、压力高，燃料消耗小，能耗低。优点：氢纯度、压力高，燃料消耗小，能耗低。缺点：氢损失略大，无副产缺点：氢损失略大，无副产CO2。6二、低变气脱碳工艺过程二、低变气脱碳工艺过程1 1、脱碳工艺原理、脱碳工艺原理低变低变气一般含有气一般含有

4、20%以上的以上的CO2及少量甲烷、及少量甲烷、CO，从变换气中组成看到，从变换气中组成看到，CO2是变换气中主是变换气中主要杂质。苯菲尔溶液是以碳酸钾为吸收剂，二要杂质。苯菲尔溶液是以碳酸钾为吸收剂，二乙醇胺为活化剂，五氧化二钒为缓蚀剂的混合乙醇胺为活化剂，五氧化二钒为缓蚀剂的混合溶液进行吸收二氧化碳，被本菲尔溶液吸收后溶液进行吸收二氧化碳，被本菲尔溶液吸收后的低变气叫粗氢。的低变气叫粗氢。作为吸收剂，碳酸钾含量的作为吸收剂，碳酸钾含量的高低，决定溶液的吸收效果高低，决定溶液的吸收效果。下面是碳酸钾溶下面是碳酸钾溶液对二氧化碳的吸收和解吸的反学方程式：液对二氧化碳的吸收和解吸的反学方程式：7

5、二、低变气脱碳工艺过程二、低变气脱碳工艺过程1 1、脱碳工艺原理、脱碳工艺原理8二、低变气脱碳工艺过程二、低变气脱碳工艺过程2 2、脱碳工艺流程图、脱碳工艺流程图换 热 器贫 液 泵贫 液 空 冷 器再生塔吸收塔变 换 气二 氧 化 碳粗 氢半 贫 液无 盐 水无 盐 水半 贫 液富 液TICT9二、低变气脱碳工艺过程二、低变气脱碳工艺过程3 3、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件10二、低变气脱碳工艺过程二、低变气脱碳工艺过程3、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件11二、低变气脱碳工艺过程二、低变气脱碳工艺过程3、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件、苯

6、菲尔法脱除二氧化碳操作条件12二、低变气脱碳工艺过程二、低变气脱碳工艺过程3、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件13二、低变气脱碳工艺过程二、低变气脱碳工艺过程3、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件14二、低变气脱碳工艺过程二、低变气脱碳工艺过程3、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件15二、低变气脱碳工艺过程二、低变气脱碳工艺过程3、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件16二、低变气脱碳工艺过程二、低变气脱碳工艺过程3、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件17二、低变气脱碳工艺过

7、程二、低变气脱碳工艺过程3、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件18二、低变气脱碳工艺过程二、低变气脱碳工艺过程3、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件19二、低变气脱碳工艺过程二、低变气脱碳工艺过程3、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件、苯菲尔法脱除二氧化碳操作条件20三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程1、甲烷化工艺原理、甲烷化工艺原理21三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程1、甲烷化工艺原理、甲烷化工艺原理甲烷化工艺原则流程图甲烷化工艺原则流程图22三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程1、甲烷化工艺原理、甲烷化工艺原理23三、甲烷化工艺过程三、甲烷化

8、工艺过程2 2、操作条件对甲烷化反应的影响、操作条件对甲烷化反应的影响 影响甲烷化反应的操作条件如下：催影响甲烷化反应的操作条件如下：催化剂活性、反应操作温度、反应压力、反化剂活性、反应操作温度、反应压力、反应空速、反应物浓度等方面。下面分别讨应空速、反应物浓度等方面。下面分别讨论各工艺参数对甲烷化反应的影响。论各工艺参数对甲烷化反应的影响。 首先在这里值得再提的是，无论是首先在这里值得再提的是，无论是COCO或或CO2CO2的甲烷化反应，都是体积缩小、强的甲烷化反应，都是体积缩小、强放热的反应，在这个认识前提下，就很容放热的反应，在这个认识前提下，就很容易理解影响的原因了。易理解影响的原因了

9、。24三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程2 2、操作条件对甲烷化反应的影响、操作条件对甲烷化反应的影响2.12.1催化剂活性催化剂活性化工生产中使用催化剂是基于催化剂的催化化工生产中使用催化剂是基于催化剂的催化性和选择性，有了这个性质，我们才能在比性和选择性，有了这个性质，我们才能在比较低温度条件下获得所希望的产品。甲烷化较低温度条件下获得所希望的产品。甲烷化催化剂的活性好，可使甲烷化反应速度快，催化剂的活性好，可使甲烷化反应速度快，COCO和和CO2CO2去除彻底，一旦催化剂使用不当，造去除彻底，一旦催化剂使用不当，造成活性衰退，就很难保持装置满负荷生产，成活性衰退，就很难保持装置满负荷生

10、产，使生产能力受到制约。使生产能力受到制约。25三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程2 2、操作条件对甲烷化反应的影响、操作条件对甲烷化反应的影响2.22.2反应反应温度温度因甲烷化反应是强放热反应，温度低有利于反应彻因甲烷化反应是强放热反应，温度低有利于反应彻底。但温度过低，反应活性分子数量减少，反应速底。但温度过低，反应活性分子数量减少，反应速度会因此而减慢。装置生产在负荷大的情况下是不度会因此而减慢。装置生产在负荷大的情况下是不能降低温度操作的，这样很容易出现反应物穿透。能降低温度操作的，这样很容易出现反应物穿透。如果温度过高，化学平衡观点认为，不能把如果温度过高，化学平衡观点认为，不能

11、把COCO和和CO2CO2降到更低的水平。因此，实际生产中，所控制降到更低的水平。因此，实际生产中，所控制的温度，一定要兼顾到反应速度和深度两个方面。的温度，一定要兼顾到反应速度和深度两个方面。但当甲烷化催化剂装填量比实际需要量大很多时，但当甲烷化催化剂装填量比实际需要量大很多时，我们是不可能发现以上规律的。我们是不可能发现以上规律的。26三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程2 2、操作条件对甲烷化反应的影响、操作条件对甲烷化反应的影响2.32.3反应压力反应压力COCO和和CO2CO2的甲烷化反应是体积缩小的反应，的甲烷化反应是体积缩小的反应，压力升高有利于反应彻底。相反，降低反应压力升高有

12、利于反应彻底。相反，降低反应压力，残余的压力，残余的COCO和和CO2CO2就会有所上升。实际就会有所上升。实际生产中，甲烷化反应器的压力变化是非常小生产中，甲烷化反应器的压力变化是非常小的，我们很难觉察出这些微小变化的。的，我们很难觉察出这些微小变化的。27三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程2 2、操作条件对甲烷化反应的影响、操作条件对甲烷化反应的影响2.42.4反应空速反应空速反应空速，对反应的深度影响较大。当空速增大反应空速，对反应的深度影响较大。当空速增大时，不但单位时间内流过催化剂床层的时，不但单位时间内流过催化剂床层的COCO和和CO2CO2量量增加，而且这些物质在反应床层内反应

13、时间也短，增加，而且这些物质在反应床层内反应时间也短，很容易出现反应物穿透，使产品质量受影响。当很容易出现反应物穿透，使产品质量受影响。当质量不合格时，我们降低产量，实质就是降低空质量不合格时，我们降低产量，实质就是降低空速，这时不但速，这时不但COCO和和CO2CO2量减少，还延长了它们的反量减少，还延长了它们的反应时间，理所当然，会有较大的好转。应时间，理所当然，会有较大的好转。28三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程2 2、操作条件对甲烷化反应的影响、操作条件对甲烷化反应的影响2.52.5粗氢中粗氢中COCO杂质量杂质量转化气中的转化气中的COCO，由于经过中、低温两次变换后，由于经过中

14、、低温两次变换后，在其粗氢中的残量，巳不构成对甲烷化反应器超在其粗氢中的残量，巳不构成对甲烷化反应器超温威胁。但由于温威胁。但由于COCO的甲烷化反应放热量比的甲烷化反应放热量比CO2CO2甲烷甲烷化的放热量还大，在正常流通空速条件下，每增化的放热量还大，在正常流通空速条件下，每增加加1%1%的的COCO量，会使甲烷化反应器床层温度升高量，会使甲烷化反应器床层温度升高7272。所以在正常生产中，一定要象控制吸收塔。所以在正常生产中，一定要象控制吸收塔那样严格，控好变换反应，监控好那样严格，控好变换反应，监控好COCO残量，才能残量，才能保证甲烷化反应器不发生超温事故。保证甲烷化反应器不发生超温

15、事故。29三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程2 2、操作条件对甲烷化反应的影响、操作条件对甲烷化反应的影响2.62.6粗氢中粗氢中CO2CO2杂质量杂质量CO2 含量是造成甲烷化反应器超温的最含量是造成甲烷化反应器超温的最大潜在危害。因为正常生产中，一旦吸收大潜在危害。因为正常生产中，一旦吸收塔不正常，很容易使大量的塔不正常，很容易使大量的CO2进入到甲进入到甲烷化反应器内，每增加烷化反应器内，每增加1%的的CO2，会造，会造成反应器床层温度升高成反应器床层温度升高60，CO2的增加的增加到到20%的可能，这是生产中一个严重的危的可能，这是生产中一个严重的危害因素。害因素。30三、甲烷化工艺

16、过程三、甲烷化工艺过程3 3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂型号堆积外观规格mm重度kg/L比表面积m2/gJ101灰黑色圆柱体 54.5-5.5 0.9-1.2 -250 J103H 黑色条状物 65-8 0.8-0.9 130-170 J105灰黑色圆柱体 54.5-5.0 1.0-1.2 -250 31三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3 3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂型号型号化学组成，重量化学组成，重量%主要生产单位主要生产单位NiAl2O3MgOJ10146.042.0南化催化剂厂，四南化催化剂厂，四川化工总厂川化工总厂J103H12余量余量辽河化肥厂催化剂辽河化肥厂催化剂分厂分厂J1

17、0521.024.0-30.510.5-14.5南化催化剂厂，南南化催化剂厂，南化研究院化研究院323、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂J103/J103HJ103/J103H技术参数技术参数1 物理性质 J103 J103H外观： 黑灰色条状物 黑色条状物规格（mm）： 56510/3510 56510/3510堆密度(kg/l)： 0.850.95 0.750.9比表面（m2/g）： 120 120 磨 耗（%）： 10 102化学性质总镍含量(Ni%): 16 (其中还原 Ni%10) 20 (用于乙烯净化工艺,其中还原Ni%14) 30 40 也可根据操作条件的不同做相应的调整。铝含量(Al

18、2O3): 余量产品适用条件产品适用条件运行温度（）：250500空速（h-1）： 1000033三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂34三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂还原温度，还原温度， 304 329 354 379 405 304 329 354 379 405还原度，还原度，% % 4.8 27.9 69.6 90.6 101.24.8 27.9 69.6 90.6 101.235三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂36三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂37三

19、、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂38三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂39三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂40三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂41三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂42三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂43三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂44三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3 3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂45三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3

20、 3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂46三、甲烷化工艺过程三、甲烷化工艺过程3 3、甲烷化催化剂、甲烷化催化剂47一制氢低变气分液流程一制氢低变气分液流程48一制氢脱碳流程一制氢脱碳流程49一制氢脱碳流程一制氢脱碳流程50一制氢甲烷化流程一制氢甲烷化流程51四、低变气脱碳操作四、低变气脱碳操作52四、低变气脱碳操作四、低变气脱碳操作53四、低变气脱碳操作四、低变气脱碳操作54四、低变气脱碳操作四、低变气脱碳操作55四、低变气脱碳操作四、低变气脱碳操作56四、低变气脱碳操作四、低变气脱碳操作57四、低变气脱碳操作四、低变气脱碳操作58四、低变气脱碳操作四、低变气脱碳操作59四、低变气脱碳操作四、低变气脱碳操作60四、低变气脱碳操作四、低变气脱碳操作61五、甲烷化操作五、甲烷化操作1 1、甲烷化操作影响因素、甲烷化操作影响因素（1 1）温度的影响）温度的影响甲烷化催化剂在甲烷化催化剂在200-500200-500的温度下都可以使用，的温度下都可以使用，为了保护设备实际在为了保护设备实际在285-350285-350的温度下使用。的温度下使用。（2 2）催化剂活性的影响）催化剂活性的影响（3 3）反