制氢装置转化工艺管理和操作规程

制氢装置转化工艺管理和操作规程

1.1 转化部分的任务及主要工艺指标

1.1.1 转化部分的任务及主要工艺指标

转化部分的任务是将合格的脱硫气在催化剂存在条件下与水蒸汽发生复杂的强吸热氢解反应，生成含H2、CO、CO2和未反应的水蒸汽、CH4的转化气。

1.1.2 转化部分的主要工艺指标

入口温度480～520℃

出口温度≯820℃

炉膛最高温度≯1020℃

炉膛温差≯100℃

入口压力 3.1MPa

出口压力 1.85MPa

炉管压差≯0.38MPa

碳空速1000h-1

水碳比 3.3～5.0

转化气中CH4≯10%

1.2 转化入口温度与转化率操作

转化温度是烃类－水蒸汽转化法制H2的重要影响因素。提高温度，甲烷转化率提高，转化气CH4含量降低。但考虑到设备的承受能力，转化炉的炉膛温度最高不能超过1020℃。

转化炉温度根据转化炉对流段入口温度TI7208的变化情况进行控制。对流段入口温度信号通过切换开关，同时进入TCA7201A及TCA7201B，使燃料系统在不同的情况下，可采用不同的控制回路。

（1）开停工期间

装置开停工时转化炉使用高压瓦斯（副燃料）燃料，采用燃料气流量FC7201与转化炉对流段入口温度TCA7201A的串级控制回路控制转化炉炉温。

（2）变换气作燃料

当装置生产出变换气后，根据需要可投用变换气。变换气通过PC7501控制阀后压力为0.05MPa，送入燃料气混合器MI2001，然后进入转化炉作为燃料使用，其燃料热值不够部分由副燃料提供。

（3）PSA脱附气作燃料

PSA运行以后，转化炉燃料投用脱附气作主燃料，脱附气流量可通过FC7503投自动进行控制，其燃料热值不够部分可通过FC7502补充高压瓦斯来提供。转化炉出口温度采用瓦斯流量FC7502与转化炉对流段入口温度TCA7201B的串级控制。

以上转化炉温度的主副燃料气两种不同控制回路之间的切换，可将一个控制回路由串级控制切换至副表单控，再切换至另一个控制回路的副表单控，然后由另一个控制回路的副表单控切换至串级控制。

在正常生产过程，认真检查转化炉的运行情况，仔细调节火嘴，防止火焰大小不一造成偏烧。尤其火苗不能扑烧炉管，务必使炉膛各点温度均匀，炉管颜色一致，发现问题及时正确处理、汇报。

在正常生产中，为了避免对流段末端发生硫酸露点腐蚀，转化炉的排烟温度不能小于150℃。另外，还要加强转化炉负压操作，防止回火。

转化炉温度控制主要手段：

（1）提降整个炉膛温度，即改变瓦斯流量由FC7502完成。

（2）调整烟道挡板开度，即调节炉膛负压，由烟道气引风机C2002A.B入口调节风门HC7202A.B来完成。

（3）根据转化炉对流段入口温度变化情况来提降燃烧空气量，可通过调整鼓风机C2003A.B入口调节风门HC7203A.B来完成。

（4）调整转化炉火嘴开度。

（5）火嘴燃烧情况的好坏可通过调整火嘴的一、二次风门的开度来完成。

甲烷转化率是考验转化催化剂活性的重要指标之一，提高转化炉入口温度可以提高转化炉的甲烷转化率。同样，提高转化炉的水碳比，也一样可以提高转化炉的甲烷转化率。转化炉的甲烷转化率可通过以下公式计算：

上式中：x——甲烷转化率

CO%——炉出口转化气中CO百分数含量

CO2%——炉出口转化气中CO2百分数含量

CH4%——炉出口转化气中CH4百分数含量

1.3 转化炉膛温度及炉管出口温度的监控

转化炉炉膛温度是考察转化炉燃烧情况好坏及炉管运行情况的重要指标，它由以下十

六点温度组成：

下十八点温度组成：

1.4 转化炉管压差的监控

转化炉管压差是考察转化催化剂使用情况及装置处理量大小的重要指标之一，转化炉压差越小，说明转化催化剂性能良好或装置处理量较低；转化炉管压差变大，说明转化催化剂结炭、中毒、老化或装置处理量增大。在操作过程中，内操人员应注意对转化炉管压差进行监控。装置设计炉管压差控制不大于250kPa。

1.5 水碳比的调节

水碳比是烃类-水蒸汽转化法制氢的一个重要影响因素，提高水碳比，能提高烃类的转化率，使转化气甲烷含量降低，而且，可以避免催化剂结焦。保护好催化剂的性能，但是过高的水碳比会造成能耗增大，冷却系统负荷增大，因此，在正常生产过程中要控制一定的水碳比，根据原料组分的变化可作适当的调整。工艺上要求控制在3.3～5.0之间，蒸汽量由蒸汽进入转化炉流控阀FC7203来完成，通过对原料和配汽的调节可以控制水碳比。

1.6 防止转化催化剂硫中毒

为了防止转化催化剂发生硫中毒，必须严格控制转化进料的含硫量＜0.5ppm。转化催化剂发生硫中毒的原因、现象及处理如下：

⑴原因：

①原料含硫超标、加氢催化剂或脱硫剂失效使脱硫气含硫超标。

②原料含氯超标或脱氯剂失效使脱硫气含氯超标。

⑵现象：

①转化出口残余CH4超标。

②炉管上部温度升高。

③脱硫气含硫分析超标。

④转化炉管压差增大。

⑶处理：

①若用干气做原料时，首先切开干气。

②降低进料量，提高水碳比。

③适当提高炉管床层温度。

④适当维持高温，高水碳比24小时。

⑤若采取以上措施无明显效果时，则要停止进油，切除脱硫系统，转化系统单独循环水蒸汽消炭。

⑥更换加氢催化剂及脱氯剂。

⑦更换脱硫剂。

⑧更换转化催化剂。

1.7 防止转化催化剂结焦

为了防止转化催化剂发生结焦，必须控制好转化炉的水碳比，避免转化炉出现水碳比失调现象，而在进行干气压缩机的开停机及切换机操作时，必须严格控制转化炉进料量，避免系统流量、压力出现大幅波动。转化催化剂结焦的原因、现象及处理如下：

⑴原因：

①水碳比过低。

②催化剂中毒后失去活性。