轻油干气制氢装置操作规程

第一章装置概况

第一节装置简介

一、设计原则

1、4000m3n／h制氢以催化干气为原料(备用原料为轻石脑油)，生产规模为．4000m3n／h 工业氢，年开工8400小时。

2、本装置采用PSA净化工艺流程，其中造气单元采用先进的轻烃蒸汽转化工艺路线；变压吸附(PSA)单元采用成都华西化工研究所的专有技术。

3、认真贯彻国家关于环境保护和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。三废排放要符合国家现行有关标准和法规。

4、装置工艺过程控制采用集散型控制系统(DCS)，以提高装置的运转可靠性。

5、为节约外汇，主要设备和材料均立足于国内供货。

二、单元概况

l、单元概况

4000m3n／h制氢与加氢精制组成加氢精制单元，该单元与催化裂化(含产品精制)等组成联合装置，共用中心控制室、变配电所及公用工程系统。

2、单元组成

原料气净化→转化→中温变换→PSA→工业氢。

3、生产规模

装置公称规模为4000m3n／h工业氢。年开工时数为8400小时。

第二节制氢装置特点

本设计借鉴国内外制氢装置及大型合成氨装置的设计和生产经验，采用我公司设计制氢装置30多年的经验和成果，选用国内研制成功的新型催化剂和先进的工艺流程及设备，显著地降低生产成本和能耗，提高了装置运转的可靠性。

1、造气部分

1．1、采用催化干气作为装置原料，提高了原料产氢率，降低了装置生产成本。备用原料为直馏组份的轻石脑油。

1．2、优化装置设计，合理选择工艺参数，采用较高的转化入口温度(500℃)和出

口温度(840℃)，增加转化深度，提高单位原料的产氢率，从而降低原料和燃料消耗；选用较低的水碳比(3．5)，进一步降低转化炉的燃料消耗。

1．3、为解决原料气中烯烃含量过高的问题，制氢部分增加变温反应器(烯烃饱和)及导热油管外循环取热的工艺流程，不仅保证后面工序正常操作，而且采用导热油作为取热介质，增加了原料温度调节的灵活性。

１.6、氧化锌脱硫反应器设置两台，即可串联又可并联，可使氧化锌的利用率达到100％，并可实现不停工更换脱硫剂。

1．5、在原料气的预热方面，采用开工加热炉和原料预热炉二合一的方案。不仅增加了原料预热温度调节的灵活性，又增加了中压蒸汽的产量。

1．6、为了提高装置的可靠性，确保装置长周期安全运行，制氢装置的催化剂选用国内成熟可靠的催化剂。其中转化催化剂选用齐鲁化工研究院研制生产的新型转化催化剂Z417／Z418，其比表面积较大且可较大降低转化炉的压降。

1．7、一氧化碳变换部分采用中温变换流程，不采用低温变换流程；以降低装置投资，简化制氢流程，缩短开工时间。

1．8、采用三合一的产汽流程(即烟道气、转化气、中变气的产汽系统共用一台汽水分离器)，简化了余热吸收流程，降低了装置投资。

1．9、优化换热流程，合理利用余热温位，提高有效能效率。

①利用转化炉烟道气高温位余热预热原料气，利用烟道气和转化气的高温位余热发生3．5MPa 中压蒸汽。所产蒸汽一部分作为工艺用汽，多余部分外输至全厂蒸汽管网。

②利用中变气高温位余热预热锅炉给水，以增加中压蒸汽产量。

③提高燃烧空气预热温度(320℃)，降低转化炉的燃料用量。

④在维持合理传热温差的前提下，降低排烟温度，提高转化炉、原料预热炉的热效

率，以降低燃料消耗。

1．10、回收工艺冷凝水，减少脱盐水量。

在中变气冷却过程中，产生大量的冷凝水。水中除含有微量C02、有机物外，金属离子含量很低(0．05～0．06ppm)。这部分酸性水如直接排放，将会污染环境或增加污水处理场负担。国内外对该部分酸性水的综合治理均十分重视。近年来投产的制氢装置，都将这部分酸性水汽提脱除

C02等杂质后，再经除氧作为锅炉给水的补充水。本设计采用了这一先进成熟的回收技术，工艺冷凝水经汽提后直接送至热工系统的除氧器，除氧后作为锅炉给水。这样，既保护了环境，又减少了脱盐水用量。

1．1 l、采用PSA净化工艺技术，简化了制氢装置流程，提高了氢气质量，降低了装置能耗。

1．12改进转化炉结构设计

(1)转化炉采用顶部烧嘴供热，对流段横卧于地面的顶烧炉结构。其特点如下：

①热效率高。在对流段尾部设置空气预热器，使燃烧空气与烟道气换热后进入烧嘴助燃。这样，一方面将烟道气的低温位热能转化为高温位热能，提高了火焰温度，降低了燃料消耗；另一方面降低了排烟温度，减少了排烟热损火，提高了热效率。

②采用顶部烧嘴。由于采用顶部烧嘴，火焰向下与物流并流，更适合于转化管内反应的要求。

③对流段设置于地面，便于安装和检修，同时又降低了汽包安装高度。

④顶烧炉因火嘴集中、能量大、数量少，更适合于燃烧低热值的PSA脱附气。

(2)转化炉管采用下部支撑、上部弹簧吊挂的支撑方式。下部支撑是以上尾管吸收热胀量，降低了设备造价；上部弹簧吊挂可改善炉管受力状况，减轻炉管受热不均而产生的弯曲，提高转化炉操作的可靠性。

(3)由于该装置规模较小，转化炉下集合管的直径较小，采用热壁管(材质为Cr20Ni32)较为经济合理。

(４)采用新型燃烧器，对燃料的适应性强，既可单烧高压瓦斯．也可单烧低压斯，还可以两种瓦斯混烧。

(5)选用新型耐火及保温材料，减少散热损失。

(6)为节约材料，减少对流段体积，提高传热效率，对流段采用翅片管及新型热管空气预热器。

1．1 3、改进主要工艺设备结构

(1)反应器全部采用热壁结构。

(2)转化气蒸汽发生器采用卧式烟道式结构，有利于降低设备造价，便于安装与检修。管程中心管出口处设调节机构，用以调节转化气出口温度、管程入口处采用冷壁结构，