天然气制氢研讨要点

安徽丰原集团有限公司

1500Nm3/h天然气转化制氢装置

项目建议书

编号:FU-2013-1112

声明：未经我公司许可，请不得将本文件复制或转交给第三方

一、总论

1.1 装置名称及建设地点

装置名称：1500Nm3/h 天然气制氢装置

建设地点：安徽

1.2 装置能力和年操作时间

装置能力：

H2：1500Nm3/h；

纯度: ≧99.99(V/V)

压力≧2.0 MPa(待定)

年操作时间：≧8000h

操作范围:40%-110%

1.3 原料

天然气(参考条件,请根据实际组分修改完善):

序号名称单位数量备注

1 组成

C1甲烷mol% 0.95

C2乙烷mol% 0.032

C3丙烷mol% 0.0038

IC4异丁烷mol% 0.0012

NC4正丁烷mol%

IC5异戊烷mol% 0.01

NC5正戊烷mol% 0.00

C6已烷mol% 0.00

N2氮气mol% 0.013

CO2二氧化碳mol% 0.00

水露点℃/

1.4 产品

氢气产品

序号名称单位数量备注

1 纯度 mol % 99.99

2 流量 Nm3/h 1500

3 温度℃ <40

4 压力MPa ≧2.0 待定

1.5 公用工程规格

1.5.1 脱盐水

温度：常温

压力：0.05MPa(G)

水质：电导率≤5μS/cm

溶解O2 ≤2 mg/kg

氯化物≤0.1 mg/kg

硅酸盐(以SiO2计) ≤0.2 mg/kg

Fe ≤0.1 mg/kg

1.5.2 循环冷却水

供水温度：≤28℃

回水温度：≤40℃

供水压力：≥0.40MPa

回水压力：≥0.25MPa

氯离子≤25 mg/kg

1.5.3 电

交流电：相数/电压等级/频率 3 PH/380V/50Hz

交流电：相数/电压等级/频率 1 PH/220V/50Hz

UPS交流电：相数/电压等级/频率 1 PH/220V/50Hz

1.5.4 仪表空气

压力： 0.7MPa

温度：常温

露点： -55 ℃

含尘量： <1mg/m3，含尘颗粒直径小于3μm。

含油量：油份含量控制在1ppm以下

1.5.5 氮气

压力： 0.6MPa

温度： 40℃

需求量：在装置建成初次置换使用，总量约为5000 Nm3

正常生产时不用

1.6 公用工程及原材料消耗

序号项目规格单位数量备注

一原材料

1 天然气见天然气组成表Nm3/h ～0.45 单耗0.42~0.45

3 脱盐水t/h ～1.5 部分自身回用二公用工程

1 电

装机用量380V，220V Kw ～220 含照明

外输过热蒸汽t/h ～0.3 连续

开工蒸汽t/h

～1.8 除氧，汽提，灭火

3 氢气H2≥99.5% 钢瓶瓶 5 开车时用

4 氮气

N2≥99.8% O2≤0.2% P≥

0.3MPa Nm3/h ～1500 系统置换

N2≥99.5% O2≤0.5% 钢瓶～1000 循环升温

6 冷却循环水T≤33.5℃ P≥0.3MPa t/h ～150

7 仪表空气

符合GB4830-84 P:～

0.6MPa Nm3/h ～60

注：电耗与原料天然气压力有关。

1.7 占地面积

主装置占地：约50×40=2000 m 2

(不包括公用工程及生活设施等)

二、工艺方案

2.1 工艺流程简述

基本的工艺流程框图如下：

注:原料天然气压力达到 1.7Mpa 以上,则不需要配置天然气压缩机。

2.1.1天然气蒸汽转化

来自管网温度常温天然气，燃烧用气部分去转化炉燃烧器作燃料使用，

大部

分经增压至 1.7-2.7 MPa(g)左右与循环氢混合后进入原料气缓冲罐。原料气再经流量调节后进入转化器对流段加热后进入钴钼加氢催化剂

/氧化锌硫槽，使原

料气中的硫脱至0.1ppm 以下。脱硫后的原料气与工艺蒸汽按一定比例混合，进入混合气过热器，进一步预热后进入转化管，在催化剂床层中，甲烷与水蒸汽反

应生成H 2、CO 和 CO 2，甲烷转化所需热量由转化器烧嘴燃烧燃料混合气提供。

转

化气出转化器后，进入废热锅炉转化气侧盘管产生工艺蒸汽。

解吸气作燃料

天然气

压缩氢气

变换

转化PSA 氢提纯

补充燃料天然气

脱盐水

副产蒸汽

余热回收

出废锅转化气温度约为350℃进入中温变换反应器，在催化剂的作用下CO 和水蒸汽变换为CO2和H2，变换气进入变换后换热器，与锅炉给水换热，再依次

进入MDEA脱碳再沸气、脱盐水预热器和循环冷却水，逐步回收热量最终冷却到

40℃以下，再经气液分离器分液后进入脱碳工序。工艺冷凝液进入酸性水气体塔

气体，气相与工艺蒸汽进入转化炉、液相作为锅炉补水，无排放，环保节能。

2.1.2气体提纯

脱碳工序:

天然气制氢提纯脱除二氧化碳有两种方式: (双方讨论后才能工艺确定)。

化学净化法即MDEA脱碳和变压吸附（PSA）脱碳。一般需要回收提纯食品级CO2，则采用化学净化法脱碳， PSA提纯氢气。该方法脱出的二氧化碳纯度杂质

含量少，但投产及生产成本较高。另一种方法是脱碳和提纯氢均选择PSA技术(抽空脱碳解析的方式) 其投资，和生产成本低于化学净化法的制氢。

PSA提纯工序:

由脱碳塔来粗氢气进入变压吸附提氢系统，气体采用8-2-5vPSA工艺，即提纯装置由8个吸附塔组成。采用2个吸附塔吸附，5次均压。每个吸附在一次循环过程中要经历吸附、4次压力降、逆放、、4次均压力升、最终升压等步骤。

PSA工艺设计要求是;连续的、稳定和提高氢气收率。采用“均压”“顺放”“顺放”“逆放”“冲洗”或抽空”等达到设计目的。

2.1.3 尾气回收

变压吸附过程排出的解吸气(已脱碳)通过2台解吸气缓冲罐和自动调节系

统在较为稳定的压力下，提供给转化炉作燃料。

2.1.4 余热回收

:在原料气的预热方面，采用转化炉对流段烟气预热方案。采用该方案后，不

仅增加了原料预热温度调节的灵活性，节约了投资.

2.2 工艺方案的选择 (技术交流后确定)

2.2.1 脱硫工段（本工艺不涉及脱硫）

转化催化剂在使用过程中极易受到毒害而丧失活性，对原料中的杂质含量有严格的要求，一般要求精制后的原料气硫含量小于0.1PPm，氯小于0.5PPm。为了