制氢化工工艺培训工作总结

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制氢化工工艺培训工作总结

第二十三届制氢年会交流总结本次制氢年会共收到与制氢有关的工艺、催化剂、设备、原料净化、烃类转化制氢、煤气化制氢、甲醇制氢、氢产品提纯、操作技术及安全、事故处理等方面的论文近五十篇。

另外联络站还组织专业人员翻译了去年美国炼油工程师协会会议的制氢方面的七篇工艺、设计方面的综合性论文。

现将年会交流心得总结如下：一、炼油厂氢气网络设计优化技术日益严格的环保法规要求炼油厂在生产硫含量更低、规格更高的车用燃料的同时，还要实现清洁生产，降低二氧化硫和温室气体的排放；并且，炼油厂为了更有效的利用原油资源，获得更好的经济效益，并在激烈的竞争中求得生存，炼油厂在重油加工工艺选择上，从传统的选择脱碳工艺转向更多的选择加氢工艺，同时选择加工的原油也更加重质、劣质化，硫、氮含量也更高，这些都驱使炼油厂不断增加加氢装置的能力，从而导致氢气用量的大幅增加。

由于能源价格的不断提高，制氢的成本也不断上升，不论采用何种工艺技术的制氢装置，都要耗用大量的资源，并排放大量的温室气体；因此，优化氢气网络，合理利用氢气资源，对炼油厂的节能降耗，降低成本具有十分重要的意义。

通过氢气网络优化，达到最少使用新氢和最低排放废氢到燃料气管网的目的。

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炼厂氢网络优化技术主要分为两类：一是基于图形分析方式的夹点分析方法；二是基于数学模型的线性或非线性规划算法。

夹点分析方法可迅速诊断氢系统关键位置，确定系统最小用氢目标；而各种数学算法则可帮助用户设计实际可行的流程方案。

两类方法都有各自的优势和局限性。

因此，在实际氢网络设计和改造项目中将两方面技术相结合是非常必要的。

以 m 企业为例，原油综合加工能力为 1350 万吨/年，乙烯生产能力为 100 万吨/年。

通过对该企业的氢气网络进行优化，可使 m 企业节省氢气使用成本 6620 万元，经济效益显著，应在国内炼油厂的规划、改造设计中推广应用。

在氢网络设计中应分析制氢装置、氢气净化装置的规模、原料、工艺操作对氢气产率、氢纯度以及消耗、氢气成本、装置投资的影响。

氢网络优化技术是一项炼油厂氢气网络优化的先进技术，其中基于图形法的氢夹点分析技术可有效识别炼油厂氢气网络中的瓶颈，科学指导氢气系统的优化方向，而基于数学模型的数学规划算法可优化氢网络的流程布局和操作条件，实现氢气的最佳利用方案。

在应用氢网络优化技术时，应充分考虑现场的实际约束条件，将理论与实际有机结合，避免教条主义，同时从全系统的角度分析各个局部问题，这样才能真正实现炼厂氢气系统的高效而经济的利用。

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二、天然气和煤为原料制氢方案的技术经济比较根据某炼油项目总体平衡，需要补充 18 万吨/年（约 240000nm3/h）的氢气作为加氢装置的原料，以天然气为原料采用水蒸汽转化工艺生产氢气和以煤为原料采用部分氧化工艺生产合成气进而生产氢气是两个可供选择的供氢方案。

通过实例对 2 种制氢方案进行技术经济评价：以天然气为原料，采用水蒸汽转化工艺，称作方案一，天然气方案以煤为原料，采用 ge 水煤浆气化工艺，称作方案二，煤制氢方案对比后发现：采用以煤方案生产氢气，工艺流程长、操作费用高、一次性投资高，占地较大，长周期操作可靠性相对较低，三废排放量大，但原料煤便宜；天然气水蒸汽转化工艺生产氢气，工艺流程短、操作费用低、一次性投资低，占地较少，长周期操作可靠性高，三废排放量少，但天然气价格较高。

因此，这两种工艺的选择主要考虑：

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1、制氢装置的规模。

当制氢装置的规模较小时，对部分氧化制氢路线，原料价格的低廉不足以补偿一次性投资和操作费用高带来的成本增加，故应采用水蒸汽转化制氢方案。

2、天然气和煤的价格。

当天然气的价格远高于煤的价格时，以气化工艺为核心的制氢装置具有优势。

天然气的价格目前的上升趋势也高于人们的预测，高于煤价的上涨速度，故越来越多的用户希望采用气化工艺以煤为原料生产氢气来降低氢气的成本。

3、环保因素。

除了因气化效率的因素，煤制氢方案的二氧化碳排放比天然气制氢方案多外，其生成的大量煤渣等固体废渣的处理等，都是需要在选择时需要考虑的重要因素。

三、转化炉管的软密封技术烃类水蒸汽转化装置中的转化炉，其转化炉管通常采用上膨胀技术：转化炉管穿过炉顶伸出炉外，受热后向上膨胀，膨胀量由上猪尾管吸收。

转化炉管受热膨胀，伸出炉顶的转化炉管长度热态比冷态时大约增长 0～230mm 左右。

伸出炉顶的转化炉管管壁温度很高，需要隔热保温，同时，为防止冷空气从炉顶侵入，炉顶的转化炉管开孔四周必须密封。

但硬密封无法满足炉管热胀冷缩的动态密封保温要求，采用软密

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 封技术可以解决问题。

对于伸出炉顶转化炉管的隔热保温，长期以来一直没有受到足够的重视，也没有统一的做法，各厂均根据自己的经验自行解决。

经常出现的问题是：散热量大、炉顶温度高、炉顶漏风、保温层卡阻炉管热胀冷缩等。

lpec 的王德瑞、张月平发明了一种软密封保温套，保温套伸缩量很大，收缩与伸展长度之比可以达到 1:2 以上，可以随炉管热胀冷缩有规律的自由伸缩，满足炉管热胀冷缩的动态保温要求。

该软密封套采用非金属波纹膨胀节吸收炉管的热胀冷缩位移量，保温套可以随炉管水平侧向移动，也可以随炉管的热胀冷缩轴向有规律的伸缩。

炉管冷态时，柔性波纹膨胀节很规整的折叠在一起，炉管由冷态到热态变化时，炉管热胀上移，拉动柔性波纹膨胀节的多个 v 形波逐波展开，随炉管自由伸展；炉管热态时，柔性波纹膨胀节保持很规整的伸展形态；炉管由热态到冷态变化时，炉管冷缩下移压迫柔性波纹膨胀节的多个 v 形波逐波收缩折叠，随炉管自由回缩，当炉管再由冷态到热态变化时，柔性波纹膨胀节又随炉管自由伸展，不需要人工干涉，如此循环往复。

这样，无论冷态或热态炉管各部分均有保温套覆盖保温隔热。

lpec 软密封套已在国内某转化炉中实际采用，运行效果表明：密封、保温良好，可以推广采用。

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