天然气制氢工艺及设备简介.ppt

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1、制氢装置工艺及设备简介石化老李华北石化公司QQ：83735178关键设备介绍装置概述工艺原理工艺过程装置概述工艺原理主要内容主要内容华北石化公司16万标方/小时制氢装置是公司千万吨升级改造项目中的新建装置一、装置概述工艺路线：主要单元：原料精制、预转化、转化、高温变换、变压吸附以天然气、干气和石脑油为原料的轻烃水蒸汽转化法主要产品：合格氢气用氢单位：渣油加氢、加氢裂化、柴油加氢、硫磺等一、装置概述技术路线：造气部分引进Technip公司低能耗蒸汽转化制氢技术吸附部分采用成都华西工业气体有限公司PSA净化工艺技术特点

2、：技术先进、成熟可靠、灵活节能转化炉的参数特点：三高：高转化入口温度、高转化出口温度、高碳空速一低：低水碳比特点：代表当今较先进的制氢技术水平。二、工艺原理预转化气在转化炉管内通过转化催化剂的作用，与配入的水蒸汽发生蒸汽转化反应，生成氢气和一氧化碳，同时伴生CO2和少量的残余CH4。核心反应转化气中含有的一氧化碳在变换催化剂的作用下与水蒸汽发生反应，进一步生成氢气和二氧化碳。原料气在一定的温度、压力和空速条件下，借助加氢催化剂、脱硫剂、脱氯剂作用，把原料气中硫化物、氯化物脱除，以保护后续催化剂的正常运行。精制原料气

3、在预转化催化剂的作用下，烃类发生一系列的热裂解、脱氢、甲烷化反应，生成甲烷和氢气。烃类的蒸汽转化是将烃类与蒸汽转化为H2和CO，同时伴生CO2和少量的残余CH4.CH4+H20→CO+3H2CO+H20→CO2+H2二、工艺原理化学反应机理加氢脱硫反应硫醇加氢:R-SH+H2→RH+H2S硫醚加氢:R-S-R’+H2→RH+R’H+H2S加氢反应是制氢工艺中一个重要的反应，它是原料精制部分的起始步骤，它进行的好坏将直接影响到下一步脱硫反应的进行。加氢反应的主要作用是把原料气中有机硫转变为无机硫，即硫化氢。脱硫反应是

4、加氢生成的硫化氢与氧化锌反应，将硫进行脱除的过程。噻吩加氢:C4H4S+4H4→C4H10+H2S二硫化碳加氢：CS2+H2→CH4+H2S氧化锌脱硫：H2S+ZnO→ZnS+H20预转化反应预转化反应是原料气和水蒸汽在高活性镍催化剂上发生反应烃类转化成甲烷的过程：CmHn+mH20→mCO+(m+n/2)H2CO+3H2→CH4+H20CO+H20→CO2+H2转化反应CO高温变换是将转化气中的CO与水蒸气继续反应生成CO2和氢气。CO+H20→CO2+H2高温变换反应PSA变压吸附是对气体混合物进行分离提纯的工

5、艺过程，该工艺是多孔性固体物质内部表面对气体分子的物理吸附。混合气体中的杂质组分在高压具有较大的吸附能力，低压下具有较小的吸附能力，变压吸附就是利用这种原理吸附、解吸，达到循环吸附解吸过程。分子筛对一般气体分子的吸附顺序:H2

6、解反应，把有机硫转化为无机硫，有机氯转化为氯化氢。然后，加氢后的原料气通过脱硫反应器床层，在加氢反应器氯化氢与氧化钠反应，生成氯化钠，在脱硫反应器氧化锌与硫化氢发生反应，生成硫化锌，达到脱氯、脱硫的目的。精制后的气体中硫含量小于0.1ppm，进入预转化部分。三、工艺过程预转化原料气升压及精制转化生产工艺过程PSA高温变换精制后的原料气，按水碳比2.3mol/mol与工艺蒸汽混合，再经转化炉对流段中原料/蒸汽预热段预热至470℃，进入预转化反应器。预转化反应器为一绝热反应器，在催化剂的作用下，发生一系列的热裂解、催化

7、裂解、脱氢、加氢、积碳、氧化、变换、甲烷化反应，生成富含甲烷的气体。预转化三、工艺过程原料气升压及精制自系统管网来的干气经压缩机升压后，与自界区来的天然气混合进入装置，混合后原料压力4.0MPa（G）。进入脱硫部分的原料气，首先经过钴钼加氢反应器，在钴钼催化剂的作用下发生氢解反应，把有机硫转化为无机硫，有机氯转化为氯化氢。然后，加氢后的原料气通过脱硫反应器床层，在加氢反应器氯化氢与氧化钠反应，生成氯化钠，在脱硫反应器氧化锌与硫化氢发生反应，生成硫化锌，达到脱氯、脱硫的目的。精制后的气体中硫含量小于0.1ppm，进入

8、预转化部分。三、工艺过程转化出预转化反应器的气体富含甲烷，温度426℃，按总水碳比2.85mol/mol配入工艺蒸汽，再经转化炉对流段预热至595℃，由上集合管进入转化炉辐射段。转化炉管内装有催化剂，在催化剂的作用下，原料气与水蒸气发生复杂的转化反应，整个反应过程表现为强吸热过程，反应所需热量由转化炉燃烧气提供。出转化炉的高温转化气经转化蒸汽发生器发生中压蒸