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1、制氢装置工艺技术规程第 10 页 共152 页 制氢装置工艺技术规程杨众喜新疆宝塔石化奎屯煤化工项目部制氢单元目录1 装置简要说明 042 工艺过程简述及工艺流程简图 053 主要工艺指标和技术经济指标 084 主要动力指标 095 产品、中间产品质量指标 096 主要原料及原辅材料质量指标 107 主要设备一览表及主要设计参数 128 仪表控制方案及主要仪表性能 399 安全、环保、健康技术规定 7110 装置开、停工方案及特殊设备、系统的操作维护管理规定 7411 事故处理 1091装置简要说明1.1概况1.1.1规模及改造情况2001年5月，A、B两套制氢经过改造，使装置在全气体进料时，
2、装置的生产能力从20000Nm3/h套提高到25000Nm3/h套。制氢装置是镇海炼化股份有限公司二期工程的一部分，首次开工时间为1993年5月，原设计为A、B两套能力均为20000Nm3/h工业氢，为80万吨/年加氢裂化装置提供氢气。1.1.2装置组成1.1.2.1压缩机系统自加氢裂化、PSA装置、焦化装置、加氢装置来的原料气经制氢原料压缩机（机02）增压后至制氢脱硫系统（或至膜分离装置）。1.1.2.2脱硫系统1.1.2.2.1将油品或重整来的拔头油经制氢原料油泵送至原料加热炉（轻油作原料时）。1.1.2.2.2 将原料经原料加热炉加热后，分别经过加氢、脱氯、脱硫，将原料中硫、氯等毒物除去
3、。1.1.2.3转化系统将经过脱毒的原料气中的烃类与2.4MPa蒸汽按比例预热，并在催化剂作用下发生转化反应，以获得70%以上纯度的氢气。转化气中的CO再与水蒸汽在含铁、铜催化剂作用下，生成所需要的含氢气和易于除掉的CO2，从而完成造气变换过程。1.1.2.4水汽系统利用工艺过程中各个阶段可以回收利用的余热，特别是一些低位热能，加以统筹安排，依据能级的高低、热量的多少，逐级预热锅炉加水，最后转变成高能级的中压高温蒸汽，为转化反应提供蒸汽，同时起到控制某些工序（如中变、低变）入口温度之目的。1.1.2.5净化系统变换气在吸收塔（塔01）中与苯菲尔溶液逆向接触，使其中的CO2气体被吸收除去，然后将
4、含有少量CO+CO2的粗氢，送往装有甲烷化催化剂的甲烷化反应器，在一定的操作条件下，与氢气作用生成对后部系统无甚影响的惰性气体甲烷，制取纯度达95%的合格工业氢气，送至公司低压氢网，供用氢装置使用。1.1.3装置平面布置图另见制氢装置工艺流程图。1.2设计原则及主要工艺技术特点1.2.1设计原则1.2.1.1 本装置以加氢干气、焦化干气、轻石脑油为原料生产工业氢。1.2.1.2 设计技术方案采用成熟、可靠、先进的技术方案，合理利用能源，降低能耗，节省投资。1.2.1.3 认真贯彻国家关于劳动保护的法规和要求。认真贯彻安全第一、预防为主的指导思想。对生产中易燃易爆有毒有害物质设置必要的防范措施。
5、三废排放要符合国家现行有关标准、法规。1.2.1.4 采用DCS集散型控制系统，以提高自动化水平。1.2.2主要工艺技术特点1.2.2.1 本装置为洛阳石化工程公司设计的常规轻油制氢装置，其转化炉使用侧烧炉，苯菲尔法脱碳技术。A套制氢装置原设计原料为加氢裂化干气，备用原料为重整拔头油，B套原设计原料为加氢裂化液态烃，备用原料为重整拔头油。两套原料均经过脱硫、转化、中低温变换，苯菲尔法脱除CO2、甲烷化等工艺过程。1.2.2.2 原设计借鉴了国内外制氢装置及30万吨合成氨装置在设计、施工、生产中的一些先进经验及教训，采用了刺刀套管立式转化气蒸汽发生器，原料干气压缩机作开工N2循环机，实现了一机两
6、用。在增加一台原料压缩机，两套装置各新增一台氧化锌脱硫反应器，并将原氧化锌脱硫反应器中的一台（反02/1）改造为钴钼加氢反应器，对原料预热炉进行改造后，具有了加工焦化干气、加氢裂化干气、PSA解析气的能力，进料更加灵活。2003年，又在增设膜分离装置后，实现加工膜分离尾气的能力。1.3主要设计指标序号名 称位 号单位设计值1原料轻油含硫量mg/kg1002原料干气含H2S含量AR101ml/m31003原料干气烯烃含量FV122处%(v/v)6.54脱硫气硫含量样02取样ml/m30.55转化水碳比4.566转化炉出口温度（A/B）TI01-17/21/35/39，TI204-4，TI206-
7、48207转化气出口CH4含量样03取样%(v/v)3.58中变床层最高温度（A/B）TI02-2427温度最高点4509中变气出口CO含量样04%(v/v)310低变床层最高温度（A/B）TI207-16温度最高点23011低变气出口CO含量样05%(v/v)312粗氢出口CO2含量样06%(v/v)0.313甲烷化床层最高温度（A/B）TI306-16温度最高点43014工业氢出装置压力（A/B）PT302MPa1.151.2515工业氢H2纯度PV302处采样%(v/v)9516工业氢中CO+CO2含量PV302处采样ml/m3402工艺过程简述及工艺流程简图2.1压缩机系统工艺控制流程
8、图及简述压缩机系统带控制点工艺原则流程图见制氢装置工艺流程图。压缩机部分流程可分为二部分：2.1.1 机02/1、2部分：来自装置外的PSA解析气（、加氢低分气）、焦化干气、加氢裂化干气在滤15/1、2前混合，通过压缩机入口压控PV10控制其压力在0.81.25MPa（G），经滤15/1、2过滤杂质后，再经过干气缓冲罐（容15/1、2）分液后，进入原料气压缩机机02/1、2，经机02/1、2升压至2.22.5MPa（G）后分成两路，直接去两套制氢的脱硫系统。也可经混01与机02/3出口气体或膜分离尾气混合后，再送至两套的脱硫系统，其出口压力可通过PIC104来控制。2.1.2 机02/3部分：
9、来自装置外的PSA解析气（IV、V加氢低分气）、焦化干气（在膜分离运行时机02/3不使用焦化干气）、加氢裂化干气在干气缓冲罐容15/3混合，通过压缩机入口压控PV10及容15/3压控PV120控制其压力在0.81.25MPa（G）后，再经过干气过滤器滤15/3、4过滤杂质后进入原料气压缩机机02/3，经二级压缩升压至2.22.8MPa（G）后送至膜分离冷10，或经自保阀XCV803至混01与机02/1、2来气混合后，去两套制氢的脱硫系统。同时，每台压缩机均设有开停工入口管排：分别有容02、容07返回流程。也设有开停工出口管排：分别至炉02、反04、反02/1流程。2.2脱硫系统工艺控制流程图及
10、简述脱硫系统带控制点工艺原则流程图见制氢装置工艺流程图。经机02升压的原料气或膜分离的尾气，经A、B套的FIC122控制流量，分别进入A、B套原料预热炉（炉01），预热至200380（具体温度视原料气中的烯烃含量而定）进入脱硫部分。A、B套备用原料均为重整拔头油（或其它低硫轻烃），由原料油缓冲罐（容01），经原料油泵（泵01）升压后与机02出口原料气、膜分离尾气、或机02出口氢以及加氢裂化压缩机一段出口返氢混合后进入原料预热炉（炉01），预热至380进入脱硫部分。进入脱硫部分的原料气，首先进入加氢反应器（反01/1），在加氢催化剂T205A/T205-1的作用下烯烃转化为烷烃、有机硫转化为无机
11、硫；然后进入脱氯反应器（反01/2）经T402脱氯剂作用下除去微量氯（氯1ml/m3）；再进入氧化锌脱硫反应器（反02/1、2）经T305脱硫剂反应后硫含量小于0.5 ml/m3气体进入转化部分。反应生成的固体ZnS留在反应器内，两台反02反应器可以切换操作，并可并联、串联操作，正常时为串联。且为了保证转化催化剂的安全，目前流程中，反02/1、2不可能同时被切出，必有一台在流程中。（当硫达到饱和或发生穿透时，两台脱硫反应器可以切换操作，能在不停工条件下更换脱硫剂。）2.3转化系统工艺控制流程图及简述转化系统带控制点工艺原则流程图见制氢装置工艺流程图。经脱硫精制后的原料气在进入转化炉(炉02)前
12、，与2.4MPa蒸汽按水碳比4.5混合后经转化炉对流室预热至450500左右，由上集合管进入转化炉辐射室的炉管中。辐射室内有108根并行炉管，管内装有转化催化剂（A套为Z402/Z405G、B套为Z417/Z418）。在该催化剂的作用下烃类与水蒸汽发生复杂的化学反应，主要生成：H2、CO、CO2、CH4，要求转化气中CH4含量降至3.5%(干基，v%)以下，其总反应式可简写为：CnHmH2OH2COCO2CH4Q。本反应为强吸热反应，为此设计转化炉出口温度为820，反应所需热量由分布在转化炉侧壁的180个气体燃料碗式烧嘴供给。出转化炉的高温转化气经转化气蒸汽发生器（换01）换热后，温度降至32
13、0380，进入中温变换反应器（反03）并在中变催化剂B113的作用下发生如下反应：COH2OCO2H2Q。将转化气的CO含量降至3%(干基，v%)以下，然后经甲烷化加热器（换02）、中变蒸汽发生器（换03）和锅炉给水加热器（换04）进行热交换，温度降至180200进入低温变换反应器（反04）。在低变催化剂B205的作用下进一步发生变换反应，使中变气中的CO降至0.3%(干基，v%)以下。低变气经给水预热器（换05）、再生器重沸器（换06）、低变气分水器（容04）、汽提重沸器（换07）、低变分水器（容05），分水降温至127后进入CO2吸收塔（塔01）。2.4脱碳系统工艺控制流程图及简述脱碳系统
14、带控制点工艺原则流程图见制氢装置工艺流程图。经转化，变换系统之后，原料烃中所含的碳绝大部分变成CO2，浓度达干基气体的20%以上，本装置通过化学吸收的方法（苯菲尔法）将其脱除，其过程如下：127的低变气由CO2吸收塔（塔01）的下部进入，先后与再生塔来的半贫液、贫液逆流接触，气体中的CO2在DEA（二乙醇胺）的催化作用下被K2CO3吸收发生如下反应：CO2H2OK2CO32KHCO3，使气体中的CO2含量降至0.3%(干基，v%)以下，脱除CO2后的粗氢气经由吸收塔顶进入粗氢气分液罐(容06)分出夹带的溶液后进入甲烷化系统。吸收了CO2 的富液减压后进入再生塔（塔02）上部先进行闪蒸，使一部分CO2解析出来，然后经液体分布器均匀分布后通过鲍尔环填
