制氢原料及工艺方案的选择和优化

--让每个人公正地提升自我56制氢装置原料及工艺方案的选择和优化上海华西化工科技 纪志愿的进步。在半个多世纪的工业实践中，ICI、凯洛格、赫尔蒂、KTI、托普索等公司在转化炉型、催化剂性能、能量回收、净化方法等方面均有重大改进，使轻油蒸汽转化技术日臻成熟，牢靠性、灵敏性有了很大提高。目前由于越来越严格的环境保护要求，各种发动机燃料的质量越来越高，炼油厂中KTI蒸汽转化制氢技术公司，在充分吸取、借鉴现代合成气生产阅历的同时，利用其制氢的能技术，优化余热回收方案，以进一步降低装置能耗。国内轻烃蒸汽转化制氢技术自六十年月第一套2×104Nm3/h油田气制氢装置一次投产成功以来，取得了可喜的进展。料、燃料单耗和主要性能能量指标均已到达国际先进水平。1000m3n/h的制氢装置均承受轻烃蒸汽转化制氢技术。一、制氢技术的多样化〔包括自然气、〕为原料，承受水蒸汽转化法生产氢气；方案二，以甲醇、液氨为原料，承受甲醇或氨分解生产氢气；方案三，以水为原料，电解水生产氢气；方案四，以煤为原料，承受煤气化法生产氢气。将不断上涨，因此目前多用于有低价原料资源〔如廉价自然气和催化及焦化干气〕的地区。原料经过制氢后再生产的产品，因此再将其裂解用于制氢，明显本钱过高，因此只适合500Nm3/h。200Nm3/h。艺中属于较低的一种，但由于煤制氢工艺流程较长，操作环境略差，污染相对较大，因此通常适合于无其他廉价原料的中、大规模制氢装置〔2023Nm/h。以下是几种制氢工艺技术的技术经济性比较见表11氢气本钱序号工艺路线投资流程通常的适合规模1自然气蒸汽转化元/Nm3较简洁500-2x1052轻油蒸汽转化较简洁500-2x1053干气蒸汽转化较简洁500-2x1054重油转化格外简洁10000-2x1055甲醇裂解简洁50-10006氨裂解简洁10-2007电解水简洁10-2008煤气化－格外简洁2023-2x105二、轻烃蒸汽转化制氢技术方案选择化法〔常规净化法〕和变压吸附净化法〔PSA。PSAPSA2。2两种制氢工艺特点比较序号工程化学净化法PSA1工业氢纯度(mol%)>96>2流程状况较简洁较简洁3原料耗量～4燃料耗量～5综合能耗6工程投资～7供氢压力，MPa(G)从表中可以看出，化学净化法流程具有原料消耗低、工程投资低的优点，但工艺流但其能耗低、工艺流程简洁、开停工便利、工业氢纯度高、供氢压力高。尤其是由于近90～92%，加之近几年PSA技术的国产化，极大地降低了PSA的投资，从而有效地降低了该工艺的氢气生产本钱，使该技术在建制氢装置中占主导地位。依据主要取决于原料和燃料的差价。差价越大、承受化学净化法工艺技术越经济。差价PSA三、制氢装置原料的多样化由于制氢装置中的各种催化剂对原料的族组成、馏程以及杂质含量均有特别要求，65～85％。因此，在选择制氢H/CH/C适合于作制氢装置的原料可分为气态烃和液态烃二类。气态烃主要有：自然气、沼液化石油气等。在上述原料中，除自然气、沼气外，其它原料均为石油化工厂生产或副产的产品。制氢原料。而催化干气尽管氢气含量较高，但由于氮气含量较高，在系统跑“龙套成燃料和公用工程消耗增加；烯烃含量较高，则必需增加烯烃饱和设施，造成装置投资增加。因此，催化干气与焦化干气相比，装置投资和消耗均较高，一般不宜作为制氢装置的原料，而应首先作为全厂的燃料使用。除非在全厂没有焦化干气的状况下，才考虑使用催化干气。在承受干气水蒸汽转化工艺制氢时，一般原料选择挨次为：首选加氢干气、焦化干气、催化干气以及其它轻烃类。四、含烯烃原料的烯烃饱和技术气作为制氢原料需要解决的主要问题是烯烃饱和问题。由于烯烃的加氢反响是一个强放热反响，从催化剂的耐热性能来说，加氢过程的操作温度就有确定的限制。因此要使烯烃加氢转化反响顺当进展，就必需合理选择烯烃加氢工艺以及与此相配套的低温性能良好的加氢催化剂，以维持加氢反响的正常进展。目前国内普遍承受的烯烃加氢工艺主要有以下几种：1、绝热加氢工艺59-让每个人公正地提升自我烯烃绝热加氢工艺是国内目前处理低烯烃制氢原料的主要工艺，是在固定床反响器中进展，其工艺路线与制氢装置传统的加氢工艺一样〔1催化剂不同。〔如自然气、加氢干气以及重整干气等〕与高烯烃含量的焦化干气或催化干气，以确定的比例混合，使混合气体中的烯烃含量适应于选定的加氢催化剂的使用温度要求。该工艺的特点是工艺简洁，利用固定床加氢反响器即可进展。随着型低温性能良好的加氢催化剂的开发成功，目前该工艺已在国内制氢装置，尤其是老制氢改造中广泛使用，取得了良好的经济效益。该工艺由于受到混合气体烯烃含量的限制〔因此，焦化干气或催化干气的使用量受到限制，缺乏以最大程度的利用廉价的焦化干气或催化干气。目前，国内制氢装置改造中，比较常用的是加氢干气和焦化干气的混合进料改造，加氢干气和催化干气的混合进料改造还很少见。2、绝热循环加氢工艺绝热循环加氢工艺是绝热加氢工艺的延长，其根本原理就是将加氢反响器出口的不含烯烃的反响产物经冷却压缩后返回到反响器入口，利用调整烯烃含量〔有效地把握反响过程的温升〔2。59-让每个人公正地提升自我〔如催化干气作原料,而且烯烃含量没有限制。但随着烯烃含量的提高，循环气体量加大，原料预热炉的热负荷提高，投资提高，能耗增加。因此，在使用该工艺时，应权衡原料的烯烃含量与装置经济性的关系。该工艺的特点是可以使用高烯烃含量的气体，但由于增加了循环气的冷却和压缩过为压缩机的选型带来很大困难。签于此，目前该工艺尽管在美国、日本、巴西等国家中使用较多，但在国内应用较少。只有我国安庆化肥厂承受此工艺，用催化干气代替轻油作为合成氨原料。3、等温绝热加氢工艺存在的问题，而开发的一种不受原料中烯烃含量限制的全烯烃加氢工艺。与此配套的JT-4等温加氢精制催化剂。加氢工艺相比，该工艺具有投资低、能耗低、原料适应性强、操作弹性大等优点。在石化行业推广，将具有极大的工业应用价值。目前，该工艺已在齐鲁第一化肥厂、武汉石化总厂、清江石化总厂推广应用。4、变温烯烃加氢工艺变温加氢工艺由一台列管式加氢反响器和一台氧化锌脱硫反响器组成，取消了等温绝热加氢工艺中的绝热反响器。列管式加氢反响器管程和壳程温度均是变化的，谓之变温。该反响器的壳程取热介质可以承受市售的导热油或加氢精制装置的柴油。壳程入口温度为220～230℃，出口温度依据导热油的不同可以把握在310～350℃；管程入口温度220～230℃，出口温度把握在340～380℃，满足氧化锌的脱硫温度要求。催化剂可以JT-4JT-1G组合加氢精制催化剂。反响气体温度通过调整导热油的--让每个人公正地提升自我61流量来把握。高温导热油的循环冷却依据处理的原料气的规模可以分别承受水冷、空冷、发生蒸汽以及与其它冷流介质换热的方式〔4，5340～380℃。此时，烯烃和有机硫已完全转化，然后进入氧化锌脱硫反响器脱除无机硫。可以充分发挥加氢催化剂的高温活性；4〕操作简洁牢靠。变温加氢工艺技术已在杭州炼油厂、西安石化总厂等制氢装置承受。五、蒸汽转化工艺条件的选择1、转化温度蒸汽转化反响过程是受热力学限制的，为满足高温转化反响的工艺要求，提高转化反响的转化率，降低转化气中的甲烷含量，应维持较高的转化气出口温度，以降低原料消耗。近年来随着能源价格的上扬和各种性能优良的型耐高温炉管的消灭，转化反响的操作温度也呈上升趋势。对于承受价格较高的轻石脑油作原料时，应尽可能提高转化气出口温度，以降低原料消耗；但对于原料价格较低，或原料和燃料一样的制氢装置，承受较高的转化温度，虽然原料消耗降低了，但PSA经济性不明显，而装置投资却有所增加。而且过高的反响压力和温度又给转化炉的机械设计造成很大困难，且投资增加，影响全装置的经济性。因此，转化温度的选择应综合考虑到原料和燃料的性质和价格进展选择。820－865℃考虑。2、水碳比从化学平衡角度上来看，提高水碳比有利于转化反响，提高原料转化率，有利于抑制催化剂积碳。但由于大量的富有水蒸汽“跑龙套；水碳比的降低将使转化炉的热负荷降低，燃料耗量降低，外输蒸汽增加，有利于降低氢气本钱和装置能耗。但转化的水碳比也不能过低，过低的水碳比造成催化剂的积碳倾向加大。依据装置转化温度的选择，水碳比选择。3、转化压力目前，国内外制氢装置