煤制油天然气制氢装置项目概述

煤制油天然气制氢装置项目概述

一、简介

神华煤制油天然气制氢装置为搬迁项目，主要利用巴陵石化洞庭氮肥厂日产1100吨合成氨装置中的脱硫造气、中低变和脱碳工序的设备、管道以及钢结构等，新增PSA制氢工序。

巴陵石化洞庭氮肥厂合成氨装置是七十年代初从美国凯洛格公司引进的、以石脑油为原料日产850吨合成氨的“气改油”装置。为了扩大生产能力与降低能耗，先后在1988年、1996年对合成氨装置进行了两次改造，最终达到日产1100吨合成氨的生产能力。2004年装置停车。

原巴陵石化洞庭氮肥厂天然气制氢，绝大部分设备为从国外引进的设备。本次神华煤制油天然气制氢装置为巴陵石化洞庭氮肥厂天然气制氢整体搬迁。设备型式包括：转化炉、塔、换热器、反应器、废热锅炉、罐、分离器、储槽、过滤器、离心式压缩机、往复式压缩机、螺杆式压缩机、离心泵、隔膜泵、天车等。机泵驱动方式主要以蒸汽透平、水力透平

为主，辅以电机。

二、工艺流程简述

来自界区的天然气经天然气过滤器（0101-LM）除尘后，进入原料气压缩吸入罐（116-F）分离掉其中的液体，分为两股，一股作为燃料气与来自PSA制氢工序的尾气在燃料气混合器（0103-FM）混合后去对流段预热；一股作为原料天然气，配入来自脱碳工序的返氢气后，进入原料气压缩机（0102-J）压缩至4.2MPaA，在对流段预热至400℃，依次进入加氢转化器（101-D）、氧化锌脱硫槽（108-DA/B）脱硫，使天然气中的硫含量降低至0.1ppm以下。脱硫后的天然气按3.5的水碳比配入工艺蒸汽，混合气经一段转化炉对流段的混合气盘管预热到510℃后进入一段转化炉辐射段转化管，在镍触媒的作用下进行蒸汽转化反应生成氢气和一氧化碳。转化反应需要的热量靠一段转化炉辐射段燃烧燃料天然气提供。一段炉出口的转化气温度约813℃，甲烷含量约9.7％（干基），经输气管（107-D）进入二段转化炉(103-D)，

二段转化炉仅作为通道使用，在二段炉水夹套的作用下，一段转化气的温度降低到约789℃，在第一废热锅炉(101-CA/B)和第二废热锅炉(102-C)中回收热量后，温度降低至约370℃去变换工序。

转化气进入高变炉(104-DA)，高变换炉中装填了铁系的高温变换触媒，在高温变换触媒中发生变换反应，大部分一氧化碳与蒸汽反应生成二氧化碳和氢气，离开高温变换炉的工艺气中一氧化碳含量降低到约2.2%（干基）。为使变换反应更接近平衡，高温变换炉出口气依次经过高变废热锅炉（103-C）和高变气锅炉给水预热器（0108-CM）回收热量后，在约210～230℃进入装有铜触媒的小低变(104-DB1)进一步发生变换反应，从小低变出来的变换气经过高变炉出气锅炉给水预热器（106-C）回收热量后，进入到低变炉（104-DB）进一步发生变换反应，低变换炉出口的一氧化碳含量降低到0.24%（干基），送往脱碳工序

来自低变换炉（104-DB）出口的低变气分为两股，一股依次去供蒸汽喷射的冷凝液锅炉(1104-C)、CO2再生塔气体再

沸器（1105-C）回收热量后，温度降至130℃；另一股去低变炉出气锅炉给水预热器（1106-CM）回收热量后，温度降至约130℃；两股回收热量后的低变气汇合后进入回流液再沸器（1160-C）进一步回收热量，温度进一步降低至约121℃，在变换气分离罐（102-F）中将冷凝液分离下来，变换气进入CO2吸收塔（1101-E)，在吸收塔中与热钾碱溶液逆流接触，分两段完成二氧化碳的吸收。热钾碱溶液是含有活化剂的碳酸钾溶液，吸收二氧化碳后的热钾碱溶液（富液）经水力透平(1107-JHT)回收能量后，进入CO2再生塔(1102-E)上部，水力透平回收的动力用于提供半贫液泵(1107-JA)运转所需的动力。在CO2再生塔上段，经闪蒸、蒸汽汽提，富液中溶解的CO2被部分再生出来，形成半贫液。大部分半贫液被抽出，在半贫液闪蒸槽（1107-F）中减压后，通过半贫液泵送回到CO2吸收塔下段的顶部循环使用。半贫液闪蒸气通过半贫液闪蒸槽喷射器（1107-L）与引射蒸汽一道回到CO2再生塔上段的底部，引射蒸汽由1104-C产生。未被抽出的半贫液在CO2再生塔的下段进一步再生，成为贫液，在贫液锅炉

给水预热器（1107-C）中回收热量后，温度约70℃，经贫液泵（1110-JA/C）加压送至CO2吸收塔上段循环使用。CO2再生塔中再生出来的二氧化碳经塔顶部洗涤段洗涤后，再经CO2冷却器（1109-C, 1110-C）冷却约40℃，而后在CO2再生塔回流罐（1103-F）分离掉冷凝液后，CO2气在高处放空。出CO2再生塔回流罐工艺冷凝液由CO2再生塔回流泵（1108-J/JA）打回再生塔顶洗涤冷却CO2，多余的冷凝液排至污水处理场。

变换气分离罐中分离下来的工艺冷凝液经工艺冷凝液泵（109-J/JA）加压，与汽提后的工艺冷凝液在工艺汽提冷凝液换热器（130-CA/CB）中换热后进入工艺冷凝液汽提塔（103-E）的顶部。汽提蒸汽自工艺冷凝液汽提塔底部进入，将工艺冷凝液中溶解的微量氨、二氧化碳和醇汽提出来，用作工艺蒸汽。汽提后的工艺冷凝液经过汽提冷凝液锅炉给水换热器（131-C）进一步回收热量，并经工艺冷凝液水冷器（0105-CM）冷却后送出界区，开车或操作不正常时电导率超标的工艺冷凝液去污水处理。

工艺气在吸收塔（1101-E）脱碳后，经净化气水冷器（0106－CM）冷却，

CO2吸收塔出气分离器（1113-F）分离脱液，到PSA变压吸附提纯后，尾气用PSA装置尾气压缩机0115-J（ 0110-J）送去一段炉作燃料，产品氢用PSA装置H2压缩机（0110-J/JA）送出界区。

三、装置设备新增、改造说明

3.1 神华煤制油天然气制氢装置，设计共有静设备78台（套）,其中工业炉1套；换热器(含废热锅炉)26台；塔3台，容器、槽类等设备48台（套）。

3.1.1 装置78台静设备中，利旧部分：42台。新增部分24台：0101－LM天然气过滤器，0102－LM空气过滤器，0103－FM燃料气混合器，0104－CM排污冷却器，0105－CM 工艺冷凝液水冷器，0106－CM净化气水冷器，0107－FM仪表空气贮罐，0108－CM高变气锅炉给水预热器，0116-CM夹套水冷却器，0118-FM夹套水槽，0119-FM火炬分离罐，PSA