《制氢培训》PPT参考课件
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4
噻吩加氢: C4H4S+4H4=C4H10+H2S 二硫化碳加氢：CS2+H2=CH4+H2S 氧化锌脱硫： H2S+ZnO=ZnS+H20 2.2烃类的蒸汽转化是将烃类与蒸汽转化为H2和
CO少量残余CH4 CH4+H20=CO+H2 CO+H20 =CO2+H2 2.3 CO中温变换是将转化气中的CO与水蒸气继续
8
3 .转化部分 精制后的原料气在进入转化炉(F4002)之前，按一
定的水碳比与3.5Mpa的水蒸气混合，在进转化炉 对流段（原料预热段）预热到500℃，由上集合管 进入转化炉辐射段。转化炉管内装有催化剂，在 催化剂的作用下，原料气与水蒸气发生复杂的转 化反应，整个反应过程表现为强吸热过程，反应 所需热量由转化炉燃烧气提供。出转化炉的高温 转化气经转化蒸汽发生器发生中压蒸汽后，温度 降至360-380℃进入中温度变换部分.
3
2. 制氢的化学反应机理 2.1 原料烃中的硫化物以多种形态存在，一般分为无机硫
化物和有机硫化物, 有机硫化物不能在氧化锌脱硫剂上直 接反应被脱除，必须经加氢生成无机硫化物方可被氧化锌 脱硫及吸附脱除，有机硫化物在原料中一般由硫醇、硫醚、 二硫化物和环状硫化物等，原料气中的硫化物绝大部分是 有机硫化物。 加氢过程同样是有机氯转变为无机氯，采用高活性的金 属氧化物为活性组分，脱氯剂与氯化氢反应，被固定载体 上，达到脱出氯化物目的。 硫醇加氢: R-SH+H2=RH+H2S 硫醚加氢: R-S-R’+H2=RH+R’H+H2S
9
4.中温变换部分 由转化气蒸汽发生器(E4001)来的360-380℃
转化气进入中温变换反应器，在催化剂的 作用下发生变换反应，将变换气中CO降至 3%左右。中变气经锅炉给水第二预热器预 热锅炉给水，锅炉给水第一预热器预热锅 炉给水，除盐水预热器预热除盐水回收大 部分预热后，在经中变器水冷器降温至40℃， 并经分水后进入PSA部分。
二硫醚: R1SSR2+3H2→R1H+R2H+2H2S
噻吩:
C4H4S+4H2→C4H10+H2S
氧硫化碳: COS+H2→CO+H2S
二硫化碳: CS2+4H2→CH4+2H2S
氧化锌脱硫原理 脱氯原理
ZnO(固)+H2S=ZnS(固)+H2O
△ Ho 298 =-76.62kJ/mol
确定流程：
原料 （天然气
干气 轻石脑油）
稀烃 饱和
脱硫
蒸气
转化
中变
PSA 高纯氢气
燃料气
12
典型的制氢装置转化工艺流程图(PSA提纯法）
13
原料烯烃饱和、加氢脱硫原理
典型的烯烃、有机硫加氢反应有:
乙烯:
C2H4+H2→C2H6
硫醇:
RSH+H2→RH+H2s
硫醚:
R1SR2+2H2→R1H+R2H+H2S
制氢培训
1
一、装置概述 1.概述 5000m3N/h焦化干气制氢装置由浙江美阳国际石
化医药工程设计有限公司承担设计，由中国化学 工程第十一建设公司施工。装置由原料气压缩、 原料气精制、转化、中变、PSA、锅炉等部分组 成.装置能力为5000-5500Nm3/h,装置设计年运转时 间为8000小时,年产工业氢3600T。可以满足30万吨 /年加氢精制装置需求。装置概算投资4200万元 。 工程于2004年破土，于2005年9月竣工、投产.
14
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
含烯烃原料：催化干气、焦化干气
焦化干气： 一般含有13～20%的氢气；5～10%的烯烃（主要为乙烯
和丙烯）；其余为甲烷等饱和烷烃，杂质含量中主要为有机 硫，经过湿法脱硫后，一般含有50～200ppm的总硫。
催化干气： 一般含有20～40%的氢气；15～20%的烯烃（主要为乙烯
10
5.PSA部分 来自中温变换部分的中变气压力2.45Mpa温
度40℃，进入界区后自塔底进入吸附塔 T4101A ~ H中正处于工况塔(始终同时有两 台)在其中多种吸附剂的一次选自吸附下， 一次性除去氢以外的几乎所有杂质，获得 纯度大于99.9%的氢气，经压力调节系统稳 压后出界区。
11
轻烃蒸汽转化制氢工艺流程图
6
生产工艺过程
工艺流程简述
1.原料气压缩部分 来自装置外的焦化干气进入原料油缓冲罐
(V4001)，经原料气压缩机(C4001)升压后进入原 料预热炉(F4001)，预热至300℃进入脱硫部分。 本装置的备用原料为来自装置外的石脑轻油， 进入原料缓冲罐(V4002)，经原料泵升压后与装 置外来的循环氢混合进料原料预热炉(F4001)， 预热至380℃.
反应生成CO2和氢气
5
3.变压吸附（PSA） 变压吸附是对气体混合物进行分离提纯的工艺过
程，该工艺是多孔性固体物质内部表面对气体分 子的物理吸附。混合气体中的杂质组分在高压具 有较大的吸附能力，低压下具有较小的吸附能力， 就是利用这种原理吸附剂吸附，解析达到循环吸 附解析过程 分子筛对一般气体分子的吸附顺序: H2<N2<CH4<CO<CO2 活性炭对一般气体吸附顺序: H2<N2<CO<CH4<CO2
2
工艺原理
1.1轻烃蒸汽转化法制氢过程分为原料的净化，烃蒸 汽转化，CO中温变换等工艺。 1.1.1 原料净化时原料气在一定的温度、氢气压力和 空速条件下，借助加氢催化剂、脱硫剂、脱氯剂作 用，把原料气中硫化物、氯化物脱除，使原料气含 硫量降至0.5PPm，含氯量降至0.2PPm，以保护好后 续催化剂的正常运行。 1.1.2 精制原料气在一定压力、温度、空速、水碳比 和催化剂作用下，烃和蒸汽进行反应，转化成气体 氢和一氧化碳，同时伴生CO2和少量的残余CH4. 1.1.3 转化气进行中温变换：在一定的温度、压力、 空速、水气比和催化剂作用下，将CO与水反应生成 氢气和CO2.
7
2.脱硫部分 进入脱硫部分的原料气，进入加氢反应器
(R4001)，先在加氢催化剂的作用下，发生 烯烃饱和反应同时发生有机硫转化反应和 有机氯的转化反应，使有机硫转化为无机 硫，有机氯转化为无机氯被脱除。然后在 进入氧化锌脱硫反应器(R4002A/B)，在此氧 化锌与硫化氢发生脱硫反应，脱除原料中 的硫，精制后的气体硫含量小于0.5PPm。
噻吩加氢: C4H4S+4H4=C4H10+H2S 二硫化碳加氢：CS2+H2=CH4+H2S 氧化锌脱硫： H2S+ZnO=ZnS+H20 2.2烃类的蒸汽转化是将烃类与蒸汽转化为H2和
CO少量残余CH4 CH4+H20=CO+H2 CO+H20 =CO2+H2 2.3 CO中温变换是将转化气中的CO与水蒸气继续
8
3 .转化部分 精制后的原料气在进入转化炉(F4002)之前，按一
定的水碳比与3.5Mpa的水蒸气混合，在进转化炉 对流段（原料预热段）预热到500℃，由上集合管 进入转化炉辐射段。转化炉管内装有催化剂，在 催化剂的作用下，原料气与水蒸气发生复杂的转 化反应，整个反应过程表现为强吸热过程，反应 所需热量由转化炉燃烧气提供。出转化炉的高温 转化气经转化蒸汽发生器发生中压蒸汽后，温度 降至360-380℃进入中温度变换部分.
3
2. 制氢的化学反应机理 2.1 原料烃中的硫化物以多种形态存在，一般分为无机硫
化物和有机硫化物, 有机硫化物不能在氧化锌脱硫剂上直 接反应被脱除，必须经加氢生成无机硫化物方可被氧化锌 脱硫及吸附脱除，有机硫化物在原料中一般由硫醇、硫醚、 二硫化物和环状硫化物等，原料气中的硫化物绝大部分是 有机硫化物。 加氢过程同样是有机氯转变为无机氯，采用高活性的金 属氧化物为活性组分，脱氯剂与氯化氢反应，被固定载体 上，达到脱出氯化物目的。 硫醇加氢: R-SH+H2=RH+H2S 硫醚加氢: R-S-R’+H2=RH+R’H+H2S
9
4.中温变换部分 由转化气蒸汽发生器(E4001)来的360-380℃
转化气进入中温变换反应器，在催化剂的 作用下发生变换反应，将变换气中CO降至 3%左右。中变气经锅炉给水第二预热器预 热锅炉给水，锅炉给水第一预热器预热锅 炉给水，除盐水预热器预热除盐水回收大 部分预热后，在经中变器水冷器降温至40℃， 并经分水后进入PSA部分。
二硫醚: R1SSR2+3H2→R1H+R2H+2H2S
噻吩:
C4H4S+4H2→C4H10+H2S
氧硫化碳: COS+H2→CO+H2S
二硫化碳: CS2+4H2→CH4+2H2S
氧化锌脱硫原理 脱氯原理
ZnO(固)+H2S=ZnS(固)+H2O
△ Ho 298 =-76.62kJ/mol
确定流程：
原料 （天然气
干气 轻石脑油）
稀烃 饱和
脱硫
蒸气
转化
中变
PSA 高纯氢气
燃料气
12
典型的制氢装置转化工艺流程图(PSA提纯法）
13
原料烯烃饱和、加氢脱硫原理
典型的烯烃、有机硫加氢反应有:
乙烯:
C2H4+H2→C2H6
硫醇:
RSH+H2→RH+H2s
硫醚:
R1SR2+2H2→R1H+R2H+H2S
制氢培训
1
一、装置概述 1.概述 5000m3N/h焦化干气制氢装置由浙江美阳国际石
化医药工程设计有限公司承担设计，由中国化学 工程第十一建设公司施工。装置由原料气压缩、 原料气精制、转化、中变、PSA、锅炉等部分组 成.装置能力为5000-5500Nm3/h,装置设计年运转时 间为8000小时,年产工业氢3600T。可以满足30万吨 /年加氢精制装置需求。装置概算投资4200万元 。 工程于2004年破土，于2005年9月竣工、投产.
14
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
含烯烃原料：催化干气、焦化干气
焦化干气： 一般含有13～20%的氢气；5～10%的烯烃（主要为乙烯
和丙烯）；其余为甲烷等饱和烷烃，杂质含量中主要为有机 硫，经过湿法脱硫后，一般含有50～200ppm的总硫。
催化干气： 一般含有20～40%的氢气；15～20%的烯烃（主要为乙烯
10
5.PSA部分 来自中温变换部分的中变气压力2.45Mpa温
度40℃，进入界区后自塔底进入吸附塔 T4101A ~ H中正处于工况塔(始终同时有两 台)在其中多种吸附剂的一次选自吸附下， 一次性除去氢以外的几乎所有杂质，获得 纯度大于99.9%的氢气，经压力调节系统稳 压后出界区。
11
轻烃蒸汽转化制氢工艺流程图
6
生产工艺过程
工艺流程简述
1.原料气压缩部分 来自装置外的焦化干气进入原料油缓冲罐
(V4001)，经原料气压缩机(C4001)升压后进入原 料预热炉(F4001)，预热至300℃进入脱硫部分。 本装置的备用原料为来自装置外的石脑轻油， 进入原料缓冲罐(V4002)，经原料泵升压后与装 置外来的循环氢混合进料原料预热炉(F4001)， 预热至380℃.
反应生成CO2和氢气
5
3.变压吸附（PSA） 变压吸附是对气体混合物进行分离提纯的工艺过
程，该工艺是多孔性固体物质内部表面对气体分 子的物理吸附。混合气体中的杂质组分在高压具 有较大的吸附能力，低压下具有较小的吸附能力， 就是利用这种原理吸附剂吸附，解析达到循环吸 附解析过程 分子筛对一般气体分子的吸附顺序: H2<N2<CH4<CO<CO2 活性炭对一般气体吸附顺序: H2<N2<CO<CH4<CO2
2
工艺原理
1.1轻烃蒸汽转化法制氢过程分为原料的净化，烃蒸 汽转化，CO中温变换等工艺。 1.1.1 原料净化时原料气在一定的温度、氢气压力和 空速条件下，借助加氢催化剂、脱硫剂、脱氯剂作 用，把原料气中硫化物、氯化物脱除，使原料气含 硫量降至0.5PPm，含氯量降至0.2PPm，以保护好后 续催化剂的正常运行。 1.1.2 精制原料气在一定压力、温度、空速、水碳比 和催化剂作用下，烃和蒸汽进行反应，转化成气体 氢和一氧化碳，同时伴生CO2和少量的残余CH4. 1.1.3 转化气进行中温变换：在一定的温度、压力、 空速、水气比和催化剂作用下，将CO与水反应生成 氢气和CO2.
7
2.脱硫部分 进入脱硫部分的原料气，进入加氢反应器
(R4001)，先在加氢催化剂的作用下，发生 烯烃饱和反应同时发生有机硫转化反应和 有机氯的转化反应，使有机硫转化为无机 硫，有机氯转化为无机氯被脱除。然后在 进入氧化锌脱硫反应器(R4002A/B)，在此氧 化锌与硫化氢发生脱硫反应，脱除原料中 的硫，精制后的气体硫含量小于0.5PPm。