优化烃类蒸汽转化制氢工艺降低生产氢气成本

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烃类水蒸气转化法制氢概述

烃类水蒸气转化法制氢概述摘要：本文以烃类水蒸气转化法为例概述了原料经过预处理、转化、中温变换、PSA变压吸附等步骤转化为氢气纯度达到99.9%以上的过程。

关键词：烃类水蒸气转化预处理吸附提纯1 烃类水蒸气转化法原理烃类水蒸汽转化是以烃类为原料，在一定温度和催化剂作用下使烃类和水蒸汽经过一系列的分解、裂化、脱氢、结炭、消炭、氧化、变换、甲烷化等反应，最终转化为H2、CO、CO2、和少量残余的CH4，其中H2是本阶段的目的产物。

烃类的蒸汽转化反应如下：CnHm+nH2O=nCO+（n+m/2）H2――QCH4+H2O=CO+3H2――206000KJ/KmolCO+H2O=CO2+H2――41200KJ/Kmol转化炉内进行的烃类蒸汽转化反应是一个极复杂的平行、顺序反应体系。

从以上反应原理中可以看出其反应过程需需要吸收大量的热，这就要就反应要有较高的反应温度，而烃类易在高温下裂解结炭特别是烯烃，结炭是转化过程中的必然反应，当结炭反应速度大于消炭反应速度时，转化催化剂就会积炭，使催化剂活性下降甚至丧失。

为保证催化剂活性，就要有大于反应所需求过量的水蒸气来进行消炭，从转化后阶段来看，反应生成的CO也需要水蒸汽与之反应，所以生产时要求转化进料始终保持一定的水碳比，使消炭速度大于结炭速度，避免催化剂上炭的沉积。

烃类水蒸气转化法其催化剂主要活性组分为单质Ni，其对原料品质有较高要求，原料中的硫、氯等有害杂质能与转化催化剂活性组分Ni反应生成不可逆转的化合物，从而使其永久性中毒失去活性。

为了充分发挥转化催化剂的活性，并获得较高的氢收率，转化床层一般装填有两种不同性能的催化剂，一般选用Z417/Z418转化催化剂。

Z417/Z418转化催化剂可以适应多种原料，并且对脱毒的需求相对较低。

Z417含有一定钾碱金属的抗结炭助剂因此作为上段催化剂使用，其具有较好的低温活性及抗积炭性能，Z418具有较高的转化活性作为下段床层催化剂。

烃类水蒸气制氢技术概述

烃类水蒸气制氢技术概述氢气在工业生产过程中被广泛使用，为了满足生产需求，烃类水蒸气制氢受到行业相关人员的亲睐，本文就国内烃类水蒸气制氢技术的发展现状、制氢技术的原理及制氢技术的发展方向进行了简要概述，以期为行业研究提供一定的参考。

标签：烃类；制氢工艺：发展引言氢气由于其特殊的理化性质，在工业生产过程中被广泛利用，随着氢气的广泛利用，氢气的制造工艺也在不断的发展。

到现阶段，利用石油、煤和天然气为原料制氢成为工业上的主要方法，由于工业过程中氢的需求量很大，因此，大规模制氢方法在工业上被广泛使用，烃类与水蒸气转化及氧化制氢的技术在工业制氢过程中备受亲睐，以上两种工业制氢的方法相比较，部分氧化法由于其工艺的特殊性，造成该方法在制氢过程中投资量大，而烃类与水蒸气转化制氢技术工艺成熟可靠，操作灵活方便，制造氢气的成本低，在现代工业制氢技术中占据主要地位，本文就烃类水蒸气制氢技术的发展现状、制氢工艺的原理及制氢技术的发展方向进行了简要概述。

1.国内烃类水蒸气转化法制氢技术发展现状1.1烃类水蒸气转化法制氢工艺发展现状据相关资料研究统计，近年来，我国的烃类水蒸气转化制氢技术取得了极速的发展和进步。

综合分析和总结国内水蒸气转化法制氢技术的主要特点，主要有以下几方面的的特点和优势：（1）制氢装置大规模化由于工业生产过程中对氢的需求量很大，因此對制氢装置的要求也不断提升，由最初的小型规模化发展逐渐向大规模化方向发展，近年来，随着制氢技术的发展，由我国自主设计及建设的制氢装置的生产规模已经达到80000Nm3/h，已经能够满足制氢过程中对装置的需求。

（2）制氢原料的多样化能通过烃类蒸气转化工艺进行制氢的烃类原料有各种炼厂气、天然气、轻油、油田伴生气等，其中轻油是指炼厂的一次加工油，重整抽余油、高压加氢轻石脑油等也可以作为轻油原料产氢。

（3）转化炉性能优化国内制氢转化炉的性能较之前有了明显提高，考虑到投入和产出的比例，在制氢过程中，企业普遍采用顶烧炉，顶烧炉入口温度普遍为五百多度，出口温度普遍接近九百度；转化炉的碳空速一般为9000h-1，国内转化炉普遍采用顶烧炉。

国内首套100000Nm3h的制氢装置的技术特点及节能措施

国内首套100000Nm3/h的制氢装置的技术特点及节能措施方友（中国海油惠州炼化公司）摘要：本文主要论述国内首套100000Nm3/h的烃类蒸汽转化制氢装置的一些技术特点及节能措施。

关键字：催化剂预转化节能措施1.前言随着环保法规的日益严格以及对油品质量要求的不断提高和含硫原油、重质原油数量的不断增加，使得加氢精制、加氢裂化等深加工技术成为各炼厂重要加工工艺，进而促使对氢气的需求量迅速增长，新建和拟建的制氢装置的能力大大超过以往任何一个时期。

我公司正是顺应这一趋势新建了目前全国年加工能力最大的炼厂（1200吨/年），其中以加氢为主：400万吨/年蜡油加氢裂化装置（目前全国最大的高压加氢装置）、360万吨/年煤柴油加氢裂化装置、200万吨/年汽柴油加氢装置。

为了满足加氢需要本公司新建了两套100000Nm3/h 的制氢装置。

为了充分考虑制氢装置能耗大问题，有效降低制氢成本。

本装置以天然气和饱和炼厂气为原料，采用德国Uhde公司的工艺技术，烃类蒸汽转化法造气、PSA法提纯氢气的工艺路线。

生产符合高压加氢裂化装置新氢要求的高纯氢气,同时副产9.8MPa(g)高压过热蒸汽。

装置设计满足在计划停工间隔内连续操作4年的要求，按年开工8400h计算年产99.99%的工业氢气15万吨。

2．装置特点综述本装置两个独立的系列构成，确保在其中一个系列有问题时，另一系列能保证供氢；装置原料适应性强，能单独天然气进料，也可以天然气、炼厂气任何比例进料；装置催化剂采用Johnson Matthey公司的进口催化剂，其中的国内首次使用的深度脱硫剂能使原料中的毒物脱除指标达到：总硫：<0.02ppm，总氯：<0.01ppm；装置还采用的预转化工艺、工艺冷凝液有效回用技术、以及转化炉烟气多段换热系统等诸多措施以尽可能降低能耗。

2.1 制氢原料与催化剂的优化选择2.1.1本装置制氢原料的优化构成本装置的原料为炼厂饱和干气和天然气。

氢气生产技术中的能耗分析与节能优化研究

氢气生产技术中的能耗分析与节能优化研究氢气作为一种清洁能源，在当前全球能源结构调整的背景下，备受关注。

然而，氢气的生产过程却存在着能耗大、效率低的问题，这直接影响着氢气的生产成本和环境友好性。

因此，研究氢气生产技术中的能耗分析与节能优化显得尤为重要。

在氢气生产过程中，能源消耗主要集中在电解水、蒸汽重整和煤化工法等不同工艺中。

而目前主流的氢气生产技术为水电解法和天然气重整法。

水电解法利用电能将水分解成氧气和氢气，虽然不会产生二氧化碳等有害物质，但是能耗较高，效率相对较低。

而天然气重整法则是利用天然气和蒸汽在高温下催化反应产生氢气，虽然效率较高，但却会产生大量的二氧化碳排放，对环境造成不小影响。

因此，如何在提高氢气生产效率的同时降低能源消耗成为当前研究氢气生产技术的热点问题。

为了降低氢气生产过程中的能耗，研究人员尝试从多个方面进行优化。

首先是提高电解水效率，例如利用高效电解池材料、优化电解反应条件等措施。

其次是通过热能的利用，将废热回收再利用于生产过程中，以降低供能消耗。

再者，改进装置结构，提高生产设备的运转效率。

同时，通过控制氢气纯度、减少不必要的分离步骤等手段，降低氢气提纯过程中的能耗。

这些措施能够有效提高氢气生产的效率，降低生产成本，也有利于减少对环境的影响。

在节能优化方面，研究人员不仅关注单一氢气生产过程中的能耗问题，还致力于整体能源系统的优化。

例如，在整个氢气生产链条中，通过对原料选择、生产工艺、能源利用等方面进行优化配置，实现整体氢气生产过程的能效提升。

同时，利用风能、太阳能等可再生能源替代传统能源，也是一种节能优化的有效途径。

此外，优化氢气生产的配套设施，如转变氢气贮存方式、提高输送效率等，也能够进一步节约能源。

通过这些综合性的节能优化手段，可以有效降低氢气生产过程中的能耗，提高整体能源利用效率。

除了技术层面的研究外，支持也是推动氢气生产能耗分析与节能优化的重要因素。

在一些国家，相关部门出台相关，对氢气生产企业实行减免税收、提供财政补贴等措施，以鼓励企业采用节能技术，降低能耗。

烃类转化制氢工艺技术

烃类转化制氢工艺技术烃类转化制氢工艺技术是一种能够通过催化剂将烃类化合物进行转化，并产生氢气的技术。

该技术应用于石油加工、化工、电力等领域，是一项重要的能源转化工艺。

烃类是由碳氢化合物组成的有机化合物，包括烷烃、烯烃、芳烃等。

烃类转化制氢工艺技术是将烃类化合物通过适当的催化剂，在高温高压条件下进行反应，将碳氢化合物转化为氢气。

该技术主要包括烷烃蒸汽重整、烯烃氧化、芳烃烷化等过程。

烷烃蒸汽重整是一种常用的制氢方法。

在该过程中，烷烃与水蒸气在催化剂的存在下发生反应，生成一氧化碳和氢气。

经过进一步的反应，一氧化碳与水蒸气再次反应，生成二氧化碳和氢气。

反应的催化剂通常采用镍基催化剂，它具有较好的活性和稳定性。

烯烃氧化是另一种常用的制氢方法。

在该过程中，烯烃与氧气在催化剂的存在下发生氧化反应，生成一氧化碳和水。

一氧化碳再与水反应生成二氧化碳和氢气。

这种方法的催化剂通常采用铜基催化剂，它可以提高反应速率并降低反应温度和压力。

芳烃烷化是一种较新的制氢技术。

在该过程中，芳烃与一氧化碳发生反应，生成烷烃和二氧化碳。

这种方法主要应用于煤气化或其他含烃废气的处理。

催化剂的选择对反应效果有很大影响，常用的催化剂有铁钴催化剂和负载型催化剂。

烃类转化制氢工艺技术在实际应用中有着广泛的应用。

在石油加工中，烷烃蒸汽重整技术被广泛应用于石油催化裂化装置和燃料电池制氢装置。

在化工领域，烯烃氧化技术可用于一氧化碳和二氧化碳的合成以及有机合成中的氢气来源。

在电力领域，烷烃蒸汽重整和芳烃烷化技术可用于煤气化制氢装置的氢气生产。

烃类转化制氢工艺技术具有很多优点。

首先，该技术具有高产氢率和高选择性，可以有效地将碳氢化合物转化为氢气，并减少副产品的生成。

其次，该技术可以根据不同的需求进行调节，适用于各种燃料和废气的转化。

最后，该技术具有较好的经济性，可以实现低成本、高效率的生产。

烃类转化制氢工艺技术是一项具有广泛应用前景的技术。

随着清洁能源需求的增加和石油资源的逐渐枯竭，烃类转化制氢工艺技术将在未来发挥更大的作用。

氢能产业节能环保措施

氢能产业节能环保措施
氢能产业作为未来能源的重要方向，对于推动能源转型和实现碳中和目标具有重要意义。

为了实现氢能产业的可持续发展，需要采取一系列节能环保措施。

以下是一些可能的措施：
1. 提高能效：通过改进技术、提高设备效率，降低制氢、储氢、输氢等环节的能耗，提高整个氢能产业链的能效。

2. 优化生产工艺：采用更环保、高效的工艺路线，减少生产过程中的污染物排放。

例如，采用电解水制氢时，可以采用更高效的电解槽和电极材料，提高电解效率并降低能耗。

3. 强化环境监管：对氢能产业的生产过程进行严格的环境监管，确保排放的污染物达到环保标准。

同时，建立完善的废弃物处理和回收体系，对废弃物进行无害化处理和资源化利用。

4. 促进循环经济：将氢能产业与循环经济相结合，通过废弃物的回收和再利用，实现资源的最大化利用。

例如，可以利用工业副产氢气进行提纯和利用，减少对化石燃料的依赖。

5. 加强科技创新：加大对氢能产业科技创新的支持力度，推动关键技术的研发和突破，提高整个产业链的技术水平。

例如，研发更安全、高效的储氢材料和储氢技术，提高氢气的储存和运输安全性。

6. 推广应用：通过政策引导和市场推广，促进氢能产业的应用范围不断扩大。

例如，在公共交通、物流、电力等领域推广氢燃料电池汽车的应用，减少对传统燃油的依赖。

7. 国际合作与交流：加强国际合作与交流，引进国外先进的氢能技术和经验，推动全球氢能产业的发展。

例如，参与国际氢能组织、参加国际氢能会议等。

总之，氢能产业要实现可持续发展，需要采取多种节能环保措施，从技术、政策、市场等多个方面入手，推动整个产业链的绿色化和高效化。

制氢供氢技术及氢管理

1.4 炼化副产氢气
以国内某一大型炼化一体化企业为例，在其全厂氢源的组成中，炼化副产氢的比例高达68.52%，且该部分氢源的成本仅为9 000 元/吨左右。具体氢源组成如下表2所示。
表 2 某炼化企业氢源组成
制氢
资源量,Nm3/h 比例,% 45315 30.32
回收
1736 1.16
重整
43298 28.97
制氢供氢技术及氢管理
上海石化
二〇一二年九月
前

言
由于环保的要求越来越高，对燃油中硫、氮、烯烃等含量的控制越
来越严格，炼油厂只能用加氢处理来减少它们的含量，提供更清洁的燃料；而且，由于轻质原料短缺，炼油厂要把重质原料加氢裂化，变成价值更高的轻烃类，也需要大量氢气。炼厂的唯一出路就是必须注重石油资源深加工，提高轻质、优质产
乙烯
59128 39.55
合计
149477 100
1.4 炼化副产氢气
随着炼油轻烃资源利用深度的不断提高，炼厂干气中所含有的氢气组分也越来越受到人们的重视，在依次回收干气中的液化气和碳二组分等后，干气中的氢气浓度得到不断的提升，使得回收其中的氢气成为可能。表3为某炼化企业碳二回收装臵在回收催化干气中碳二组分后的干气组成。
表 3 某炼化企业碳二回收装置原料及吸附废气组成
物流名称原料气吸附废气
氢气,vol% 27.33 38.32
甲烷,vol% 30.83 39.14
碳二,vol% 25.50 5.59
其它,vol% 16.34 16.95
第二部分
氢气提纯工艺
变压吸附（PSA）工艺
膜分离工艺
深冷分离工艺
氢气回收组合工艺
企业的氢网络系统，通常可以分为三个部分：产氢过程、耗氢过程和净化回收单元。这三要素间的相互作用决定了企业氢分配网络以及氢需求量。

氢能源生产技术比较

氢能源生产技术比较随着全球能源危机日益加剧，寻找新型可再生能源已经成为全球各国共同的目标。

在这些可再生能源中，氢能源作为一种最为潜力巨大的清洁能源已经得到人们的广泛关注。

现在，氢能源的制备技术也不断更新和改善，不同制备方法可以达到不同的效果。

那么，本文将要探讨的就是各种氢能源生产技术的比较。

一、化石能源制氢技术化石能源制氢技术是将化石能源使用化学反应制氢，目前最常见的方法是使用天然气制备氢气。

如果以碳基燃料如煤和天然气为主要原料，则烃类将经过蒸汽重整和子午线加氢等工艺，生成含氢气体，其中以液态氨催化制氢更为常见。

此方法通过反应方程式：CnHm + nH2O -> nCO + (2n+m)H2 来制备氢气。

优点：化石能源丰富，成本较低，制氢成本较低。

缺点：使用化石能源将会排放大量的二氧化碳，导致环境问题，属于不可持续的制氢技术。

二、生物质制氢技术生物质制氢技术是利用微生物和生物质发酵产生氢气的生产方法。

主要有生物法和光合作用发电法。

与传统的生产工艺相比，生物法的注入量低、反应时间短、操作简便，并且不污染环境。

优点：该技术广泛使用生物质资源生产氢气，可回收资源。

生产过程无二氧化碳的排放，同时能较好地满足市场需求的绿色产物。

缺点：微生物需要特定条件培育，培养过程较为复杂，生产成本较高。

三、水电解制氢技术水电解制氢技术是利用电能将水分解为氧气和氢气的方法，是一种以电能为能源的制氢技术。

优点：加水可生成氢气和燃料电池级别的纯氢气，而且制氢成本低。

电子可从太阳能或风力发电机等所得到的可再生能量中获得。

缺点：水电解制氢技术需要大量的电能，而且该种电能通常来源于燃煤发电或其他污染能源，同时也需要足够的纯水。

四、太阳能制氢技术太阳能制氢技术利用光合作用原理使太阳能转化为氢气的方法。

该方法的能量来自太阳能，通过太阳能浸泡式法或暴露式法，利用光合作用原理把水分解成氢气和氧气，从而使人们能够充分利用这种能源。

优点：太阳能作为一种最为纯净和环保的能源，太阳能制氢技术具有非常大的发展潜力和市场价值。

制氢技术比较及分析

制氢技术比较及分析氢是一种清洁的能源，被广泛认为是未来能源发展的方向。

然而，氢的制取过程以及使用后的储存和运输方式都存在着不少的技术难题。

随着科技的发展，氢的制取技术也在不断地进步。

本文将对目前主流的氢气制取技术进行比较及分析。

1. 蒸汽重整法蒸汽重整法是制氢的传统方法，也是应用最广泛的方法之一。

它是通过把烃类和水蒸气加热至高温下催化反应，生成一氧化碳和氢的混合气体。

这个混合气体再经过一系列的反应和处理得到高纯度的氢气。

蒸汽重整法的优点是工艺成熟，在实际应用中相对稳定可靠，并且使用的原材料价格相对低廉。

但是，它的缺点也很明显，主要是需要大量的能源和水。

此外，还会产生大量的二氧化碳等排放物，对环境造成一定的污染。

2. 水电解法水电解法是另一种常用的氢气制取方法。

它是将电能转化为化学能，在水中加入电能使水分解，生成氢气和氧气。

水电解法的优点是不需要任何燃料，不会产生任何二氧化碳等污染物，对环境友好。

并且，水可以循环利用，以及可以轻松地调节氢气产量。

但是，水电解法仍然存在一些问题，例如需要大量的能量投入，电能成本高昂，以及需要使用贵金属做催化剂。

3. 光电解法光电解法是一种新型的氢气制取方法，它结合了太阳能与水电解技术。

这种方法利用太阳光电转换，为水电解提供所需的电能。

目前，大多数光电解方法都是基于半导体光电催化剂实现的。

光电解法的优点是使用的原材料和能源都很丰富，不会产生任何污染物，还可以同步获得电能和氢气。

但是，光电解法还存在诸多技术难题，如光电催化剂的稳定性，以及光电元件的成本问题。

4. 生物法生物法是生物技术和化学工程的结合，通过利用特定的类固醇产生酶、菌株、细胞工程等新的生物技术，使有机物在具有生物催化剂作用下发生反应，得到氢气的方法。

生物法的优点是使用的原材料来源多样，使用的能源相对低，不会产生任何污染物。

但是，生物法的技术难度较大，在实际应用中存在一定的限制。

，不同的制氢技术都有其各自的优缺点。

烃类蒸汽转化制氢工艺发展综述

收稿日期：１－８０；回Ｅ期：０１０－１２１０－１修０ｔ２１ — ９０。作者简介：王建华，，男高级工程师。１８年毕业于西北大学９９
烃类蒸汽转化原理是烃类原料经过净化（主
要是加氢脱硫、脱氯）与蒸汽一起进入列管式转，化炉，在转化炉内催化剂作用下发生如下反应：
氢气生产方法在第二次世界大战前已为人熟知，但氢气大规模应用较晚。水电解法制氢已有２０多年历史ｌ。１１年天然气蒸汽转化在试验０ｌ９５Ｊ
室取得成功，９８年美国标准油公司实现工业１２化。德国在１３】９３年发展费一托合成＿，３利用Ｊ煤制取石油。二战后，天然气蒸汽转化、原油或石脑油蒸汽转化制氢等方法取代了煤制氢。２０世纪５年代英国ＩＩＯＣ公司开发了轻油蒸汽转化，１５９９年实现工业化。２Ｊ０世纪８Ｏ年代后，随着甲醇、合成氨工业的发展，甲醇、液氨易得且价格
转化工艺采用的转化炉有顶烧式、侧烧式、底烧式、阶梯式、一顶侧烧式等，目前国内外应用最
多的是顶烧式或侧烧式。拥有顶烧炉技术的有：
Ｆｓｒｅｌ、ｉｅＬＥ、Ｅ、ｅｎｏｔｅｒＬｄ、ＰＣＳＩＴｅｉｅＷｈｅｎｈｐ等；拥有侧烧炉技术的有ＨｌｏｏｓｅＬＥ等。两种ａｒｐ￣、ＰＣｄＴｏ炉型在转化炉结构、燃烧器数量、转化炉大小、传热方式、转化反应热量要求、热强度及管壁温度分布、炉管使用寿命、操作、工况适应性等方面存在区别。
氢气用途非常广泛，氢气的重要性在现代工业中达到了惊人的程度。石油化工、精细化工、冶

甲烷蒸汽重整制备氢气的技术优化

甲烷蒸汽重整制备氢气的技术优化甲烷蒸汽重整制备氢气是一种常用的氢气生产技术，具有高效、低成本等优点。

然而，在实际应用中，仍然存在一些问题需要进一步优化和改进。

一、优化反应条件甲烷蒸汽重整制备氢气的关键步骤是催化剂的选择和反应条件的控制。

当前常用的镍基催化剂在高温高压条件下表现优异，但同时也存在着催化剂抗积碳性能不足、寿命较短等问题。

因此，研究人员可以探索新型镍基催化剂，并优化反应条件，提高催化剂的稳定性和寿命，从而进一步提高氢气生产效率。

二、提高甲烷转化率甲烷蒸汽重整制备氢气的关键在于甲烷的转化率，即甲烷与水蒸汽反应生成氢气和二氧化碳的产率。

目前，甲烷转化率较低是影响氢气生产效率的主要原因之一。

为了提高甲烷的转化率，研究人员可以通过改进催化剂的结构和性能，优化反应条件，或者采用新型反应器等手段来提高甲烷的转化率，从而提高氢气生产效率。

三、降低副产物生成在甲烷蒸汽重整制备氢气的过程中，除了生成氢气和二氧化碳外，还会生成一些副产物，如一氧化碳、甲醛等。

这些副产物不仅会影响氢气的纯度，还会影响催化剂的活性和稳定性。

因此，降低副产物的生成是提高氢气生产效率的关键之一。

研究人员可以通过优化反应条件、控制反应温度和压力等手段，降低副产物的生成，提高氢气的纯度和产率。

四、提高能源利用效率甲烷蒸汽重整制备氢气是一种能耗较高的氢气生产技术，主要原因在于需要消耗大量的热能来维持高温高压条件。

为了提高能源利用效率，研究人员可以尝试引入新型能源技术，如太阳能、风能等，或者优化现有的能源利用方式，减少能源的浪费，提高能源利用效率，从而降低氢气生产的成本。

五、提高生产规模目前，甲烷蒸汽重整制备氢气的生产规模较小，无法满足工业生产的需求。

为了提高生产规模，研究人员可以尝试优化生产工艺流程，提高生产效率，降低生产成本，从而提高生产规模，实现氢气的大规模生产，满足市场需求。

总结一下本文的重点，我们可以发现，甲烷蒸汽重整制备氢气是一种重要的氢气生产技术，但仍然存在一些问题需要进一步优化和改进。

制氢装置工艺原理

制氢装置工艺原理2013-02-27 17:21:27| 分类：默认分类| 标签：制氢|举报|字号订阅⑴轻烃蒸汽转化反应①转化反应式转化反应是指水蒸汽和烃类进入转化炉炉管通过高温的催化剂作用，进行转化反应，生成H2、C0和CO2。

反应式： CnH2n ＋2＋nH2O＝nCO＋（2n＋1）H2 -Q CnH2n＋2＋2nH2O＝nCO2＋（3n＋1）H2 -Q ②主要参数对转化反应的影响: A 反应压力转化反应是体积膨胀的反应，提高压力对平衡不利，压力增加，转化率会降低。

但在工业实践中，转化增压有以下好处：1) 转化增压可节省动力，对制氢来说，转化增压可节省加氢压缩机的动力消耗。

2) 转化增压可以提高设备能力，操作的空间速度可以大一些，催化剂的利用率可以提高，设备制造材料较省。

3) 转化增压可以提高过剩蒸汽的热效率。

转化反应需要过量的蒸汽，高压蒸汽温度高，在变换后可回收的热能，从而降低了生产成本。

但是，对于定型装置来说，压力却不可以任意提高，只是随着阻力降的增大，前部压力被迫逐步提高到设计值。

B 反应温度因为转化反应是吸热反应，因此提高温度不仅可以加快反应速度，而且有利于反应平衡，即可以多生成CO和H2，降低转化尾气中残余CH4的含量。

但是，提高温度受到转化炉管的材料的限制。

对本装置Cr25Ni35Nb离心浇铸炉管，设计管外壁温度不允许超过 910℃，因此只能在设计允许的出口气体温度 820℃左右的一定范围内加以调节。

相反，为了延长价格昂贵的转化管的寿命，还应在满足工业氢质量的前提下，尽量采用较低的出口温度。

C 空间速度空间速度一般是进料的碳空速。

碳空速是用碳流量除以催化剂的体积来表示的。

空速对每个转化炉来说都有一定的范围，空速太大时，由于原料在催化剂床层中停留的时间太短，转化不完全，甚至会发生重烃穿透床层、引起催化剂结碳；但碳空速太小时有可能有些烃类进料在各炉管中分配不均匀，会出现炉管温度不同的现象。

工业氢气制取方法

工业氢气制取方法工业氢气是一种重要的工业气体，在日常生产领域得到广泛应用。

通过不同的制取方法，可得到高品质、高纯度的氢气，可以满足不同场合的需求。

以下是关于工业氢气制取方法的10条详细描述。

1. 碳水化合物化学反应法碳水化合物化学反应法是制备工业氢气的一种常见方法。

该方法的主要原理是将碳水化合物与气体或蒸汽反应，产生氢气和其他化合物。

常用的反应物包括煤、天然气、石油和生物质等。

这种方法可以生产大量的氢气，但同时也会产生一些副产品，如一氧化碳和二氧化碳等。

2. 电解水法电解水法是制备高纯度的氢气的一种常见方法。

该方法的原理是将水分子分解成氢气和氧气，用电极将氢气和氧气分离。

这种方法可以得到高品质、高纯度的氢气，但需要消耗大量的电能，成本较高。

3. 氨水解法氨水解法是一种常见的工业氢气制取方法。

该方法的原理是将氨气与水反应，产生氢气和氮气。

此方法生产效率高、成本低，而且可以同时回收氨气，减少资源浪费。

4. 烃类蒸气重整法烃类蒸气重整法是一种高效的工业氢气制取方法，通过烷烃等碳氢化合物的重整反应，将烃类蒸汽转化为氢气和二氧化碳。

该方法制氢效率高，并且可以同时产生高纯度的一氧化碳和二氧化碳等化学品。

5. 液化石油气蒸气重整法液化石油气蒸气重整法是一种类似于烃类蒸气重整法的制氢方法，主要通过液化石油气的重整反应来制取氢气。

这种方法可以生产高纯度、高品质的氢气，并且可以回收产生的碳气化产物。

6. 煤气化法煤气化法是一种将煤炭转化为氢气和一些有用的化学品的方法。

该方法基于煤的生物化学反应和热化学反应，产生氢气、一氧化碳、二氧化碳和其他气体。

这种方法可以充分利用煤炭资源，但同时会产生大量的废气和废水等污染物。

7. 赤泥水解法赤泥水解法是一种环保的工业氢气制取方法。

该方法基于氧化铝生产过程中产生的赤泥，通过水解反应产生氢气和其他化学物质。

这种方法可以同时回收废料，减少环境污染。

8. 化学还原法化学还原法是一种通过化学反应产生氢气的方法。

国内外蒸汽转化制氢催化剂及工艺进展

（中石化齐鲁石化公司研究院，山东淄博２５０）５４０摘要：文分别对烃娄蒸汽转化制氢技术中涉覆的原料、本工艺、设备覆催化剂等方面的国内外进
展进行了讨论，述了烃类蒸汽转化制氢技术的发展趋势并提出有关建议。评
因素。因此，如何显著有效地降低制氢成本，成为已
石油化工领域迫切需要解决的问题。现阶段，国内外制氢装置仍以烃类蒸汽转化法制氢占主导地位，在催化剂方面、无论工艺技术方面以及装置的可靠性方面均达到较高水平，已为石油炼制、石油化工、细化工的迅速发展做出了较大的精贡献。国内所采用的制氢催化剂已全部实现国产
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０２年５３０第２０卷第月ｌ期
工业催化
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国内外蒸汽转化制氢催化剂及工艺进展
王卫，玉春，建波，程戴郝树仁
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制氢方法

工业制氢方法概述世界上大多数氢气通过天然气、丙烷、或者石脑油重整制得。

经过高温重整或部分氧化重整，天然气中的主要成分甲烷被分解成 H2、 CO2、CO 。

这种路线占目前工业方法的 80 %, 其制氢产率为 70 %—90 %。

烃类重整制氢技术已经相当成熟，从提高重整效率，增强对负载变换的适应能力，降低生产成本等方面考虑，催化重整技术不断得到发展，产生了不少改进的重整工艺 ,其中包括可再生重整、平板式重整、螺旋式重整、强化燃烧重整等。

煤直接液化工艺中一个重要单元就是的单元就是加氢液化，下面着重介绍几种工业上制氢工艺：一、烃类蒸汽转化法蒸汽转化法可以采用从天然气到石油脑的所有轻烃为原料。

主要利用高温下水蒸气和烃类发生反应。

转化生成物主要为氢、一氧化碳和二氧化碳。

该过程需要消耗大量的能量，只不过要脱除或分离二氧化碳是件很麻烦的事，虽然目前分离二氧化碳的方法在不断推出，如变压吸附法( PSA)、吸收法( 包括物理吸收和化学吸收法)，低温蒸馏法，膜分离法等等，然而，二氧化碳的处理仍是很费脑筋，若是直接排入大气，势必造成环境污染。

二、烃类分解生成氢气和炭黑的制氢方法该方法是将烃类分子进行热分解，产物为氢气和炭黑，炭黑可用于橡胶工业及其它行业中，同时避免了二氧化碳的排放。

目前，主要有如下两种方法用于烃类分解制取氢气和炭黑。

( 1 ) 热裂解法：将烃类原料在无氧( 隔绝空气)，无火焰的条件下，热分解为氢气和炭黑。

生产装置中可设置两台裂解炉，炉内衬耐火材料并用耐火砖砌成花格成方型通道，生产时，先通入空气和燃料气在炉内燃烧并加热格子砖，然后停止通空气和燃料气，用格子砖蓄存的热量裂解通入的原料气，生成氢气和炭黑，两台炉子轮流进行蓄热和裂解，循环操作，将炭黑与气相分离后气体经提纯后可得纯氢，其中氢含量依原料不同而异，例如原料为天然气，其氢含量可达 85 % 以上。

天然气高温热裂解制氢技术，其主要优点在于制取高纯度氢气的同时，不向大气排放二氧化碳，而是制得更有经济价值、易于储存且可用于未来碳资源的固体碳，减轻了环境的温室效应。

先进的蒸汽转化制氢工艺

先进的蒸汽转化制氢工艺1 前言现在，许多国家对氢气的需求量日益增长。

尤其是炼油厂为了生产更环保的汽柴油产品，必须提高氢气规模以降低硫等杂质的含量。

在炼油厂，制氢装置已经被视为公用工程，要求操作可靠、灵活，装置投资要低。

操作费用是制氢装置一个非常重要的参数。

从图1可以看出，氢气的用途十分广泛。

对于最小规模（在100Nm3/h以下），氢气可以采用电解法制取或者在市场上买瓶装的氢气。

氨/甲醇分解转化制氢适用用规模小、需求时而连续、时而间断的场合，一般用于食品、电子和医药等行业。

对于较大规模（500Nm3/h以上），制氢主要采用以烃为原料，水蒸汽转化或者高温氧化转化工艺。

工艺路线包括原料烃蒸汽转化、变换反应和产品氢净化等几个步骤。

炼油行业是用氢大户，约占50%，规模大多在5000Nm3/h以上，而且对氢气的需求仍在继续增长。

其次是钢铁行业和基础化工产品行业，例如：氨和甲醇。

根据所需用氢量，炼油厂有小的制氢装置，也有处理量大到120000Nm3/h的装置，主要为炼油厂的加氢裂化、加氢脱硫和脱芳构化装置提供了氢源。

蒸汽转化工艺路线的选择取决于装置规模、原料和产品氢气规格。

2 蒸汽转化工艺Topsφe公司50多年来一直致力于蒸汽转化工艺和催化剂的研究开发，并取得了明显的成就，开发出一系列制氢流程。

用户可根据不同工况，选择最佳工艺方案。

在制氢工艺中，蒸汽转化已经占据了主导地位。

表1列出Topsφe公司的蒸汽转化工艺。

绝热预转化工艺可将原料中重烃转化为甲对流式转化炉或者自热式转化（取决工艺方案），能在苛刻条件的操作。

Topsφe管式转化炉设计是基于侧烧模式，这种炉型通过对炉管温度精确控制，确保高合金管材的最优使用，延长炉管的使用寿命。

侧烧式蒸汽转化炉实现其它炉型不能达到的操作条件。

在有氧气来源的场所，自热式转化工艺是有效的选择。

原料和氧气以及水蒸汽在装有专用转化催化剂的反应器中反应，进入自热式反应器的原料可以是烃，也可以是经过预转化的气体；氧气燃烧二段转化工艺，又称二段转化，原料首先在常规转化炉中反应，然后出口的气体进入氧气燃烧转化炉。

烃类蒸汽转化法制氢工艺发展现状

2016·1263工艺与设备Chenmical Intermediate当代化工研究烃类蒸汽转化法制氢工艺发展现状＊张晓辉　赵霞　孙嫚(中国石油工程建设有限公司华东设计分公司山东 266071)摘要：烃类水蒸气转化法（Steam Methane Reforming,SMR）是目前炼厂中最常用的制氢方法，近年来，该工艺在流程优化、节能降耗、提高装置操作灵活性方面不断改进。

介绍了该工艺在国内外的发展现状，详细叙述了国内主要技术供应商的工艺特点及业绩，并提出了我国该工艺的发展方向。

关键词：烃类蒸汽转化法；制氢；工艺中图分类号：T 文献标识码：Adevelopment of hydrogen production by Steam Methane Reforming processZhang Xiaohui, Zhao Xia, Sun Man（CPECC EASTCHINA DESIGN BRANCH,Shandong,266071）Abstract：Steam Methane Reforming(SMR) is the most commonly used methods for hydrogen production in the refinery. Recent years, the process is continuous improved in process optimization, energy saving and improving the flexibility of operation device. Development status of the process at home and abroad is introduced. The process characteristics and performance of the main technology suppliers are described in details. The development direction of the technology in our country is also suggested.Key words：Steam Methane Reforming (SMR)；hydrogen generation；process1.前言近年来世界炼油行业愈来愈向原油重质化和劣质化方向发展。

炼厂用氢的低成本战略探讨

的任务。新世纪我国炼油行业加工含硫原油和重质原
如我国某炼厂２００１年共加工含硫原油７５０ｋ，６ｔ平均含硫量１３％，中进口中东原油３６５ｋ．８其４ｔ
（口原油平均硫含量１７％）其余为胜利原进．８，
总的加工流程中，种临氢工艺已日益成为炼厂各主要的加工手段。氢气成本已经是炼厂原料成本
裂化、加氢精制装置和延迟焦化装置。年耗氢量６．ｔ耗氢量占加工原油量的０８４，２３ｋ，．２％氢气总成本约为４４亿元，．１加工单位原油的氢气成本为
一
到６１ｈ氢气的单位为ｍ，０× ０ｍ／（４文章中均代表标
个配置了渣油加氢装置的具有千万吨级加
收稿日期：０７一１— ４２０Ｏ２。
作者简介：国华，１３瞿男，９７年出生，９ｏ年毕业于北京石油１６学院石油炼制系，教授级高级工程师，现任中国石化科技委
工能力的炼厂，平均用氢量大致是原油加工量其的１，％不配置渣油加氢的炼厂则为０７左右。．％
委员，中国石化上海石油化工股份有限公司技经委顾问。
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石
油
化
工技
术
经
济
第２卷３
文献标识码：Ａ文章编号：１ｏ６７（０７００７— ４６２０）２—０１０ｏ９— ４中图分类号：Ｅ一２Ｔ９

烃类蒸汽转化制氢装置的设计和应用总结

烃类蒸汽转化制氢装置的设计和应用总结烃类蒸汽转化制氢装置的设计和应用总结一、引言随着能源需求的增加和环境保护的要求，绿色能源的研究和应用越来越受到关注。

氢能作为一种清洁能源受到广泛的关注，其中烃类蒸汽转化制氢技术是一种较为成熟和广泛应用的制氢方法。

本文将主要探讨烃类蒸汽转化制氢装置的设计和应用，介绍烃类蒸汽转化制氢技术的工作原理、装置设计、影响因素及其应用。

二、烃类蒸汽转化制氢技术的工作原理烃类蒸汽转化制氢技术是通过将烃类气体与水蒸气反应，生成氢气的一种方法。

其反应方程式可以用以下简化的式子表示：CnHm + nH2O → nCO + (n + m/2)H2该过程中，烃类气体与水蒸气在高温下通过反应释放出氢气，并生成一定量的一氧化碳。

由于烃类蒸汽转化制氢技术具有反应速度快、转化率高以及废气排放较少等优点，所以被广泛应用在工业领域和能源生产中。

三、烃类蒸汽转化制氢装置的设计1. 反应器设计反应器是烃类蒸汽转化制氢装置的核心部分，其设计直接影响到装置的性能和效果。

在反应器的设计中，应考虑以下几个方面：- 反应器的材料选择：由于烃类蒸汽转化制氢反应需要在高温下进行，所以反应器材料需要具有耐高温的特性，常见的选择包括不锈钢和镍基合金等耐热材料。

- 反应器的结构设计：反应器的结构应合理设计，以便实现流体的均匀分布和充分接触，提高反应转化率。

- 反应器的传热和传质设计：反应器内部应设置合适的传热和传质设备，以提高反应速率和转化率。

2. 废气处理装置设计烃类蒸汽转化制氢反应中会生成一氧化碳等废气，这些废气如果直接排放到大气中会对环境造成污染，因此需要设置废气处理装置。

常见的废气处理方法包括催化剂和吸附分离技术等。

催化剂可以用于将一氧化碳等有害气体转化为无害物质，吸附分离技术可以通过吸附剂将废气中的有害物质吸附下来，实现废气的净化。

3. 控制系统设计烃类蒸汽转化制氢装置的控制系统设计主要涉及到反应温度、压力和气体流量等参数的控制。