烃类蒸汽转化制氢工艺发展综述
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收稿 日期 ： １ － ８ ０ ； 回Ｅ期：０ １ ０ － １ ２ １ ０ － １修 ０ ｔ ２１ — ９ ０ 。 作者简介： 王建华 ， ， 男 高级工程师。１８ 年毕业于西北大学 ９９
烃类蒸汽转化原理是烃类原料经过净化（ 主
要是加氢脱硫 、 脱氯） 与蒸汽一起进入列管式转 ， 化炉 ， 在转化炉内催化剂作用下发生如下反应 ：
氢气生产方法在第二次世界大战前已为人熟 知， 但氢气大规模应 用较晚。水 电解法制氢已有 ２０多年历史 ｌ 。１１ 年天然气蒸汽转化在试验 ０ ｌ ９５ Ｊ
室取 得成功，９８年 美 国标准油公 司实现工业 １２ 化 。德 国在 １３ 】 ９３年发展费 一 托合成 ＿ ， ３ 利用 Ｊ 煤制取石油。二战后 ， 天然气蒸汽转化 、 原油或石 脑油蒸汽转化制氢等方法取代了煤 制氢。２ ０世 纪 ５ 年代英 国 ＩＩ Ｏ Ｃ 公司开发 了轻 油蒸汽转 化， １５ ９９年实现工业化 。２ Ｊ ０世纪 ８ Ｏ年代后 ， 随着 甲醇、 合成氨工业的发展 ， 甲醇、 液氨易得且价格
转化工艺采用的转化炉有顶烧式 、 侧烧式 、 底 烧式 、 阶梯式、 一 顶 侧烧式等， 目前国内外应用最
多的是顶烧式或侧烧式。拥有顶烧炉技术 的有 ：
Ｆｓ ｒ ｅｌ 、ｉ ｅＬ Ｅ 、Ｅ、 ｅ ｎ ｏｔ ｅ ｒＬ ｄ 、Ｐ Ｃ Ｓ ＩＴｅ ｉ ｅ Ｗｈ ｅ ｎ ｈ ｐ等； 拥有 侧烧炉 技 术 的有 Ｈ ｌｏ ｏｓｅ Ｌ Ｅ 等。两 种 ａ ｒ ｐ￣ 、Ｐ Ｃ ｄ Ｔ ｏ 炉型在转化炉结构、 燃烧器数量 、 转化炉大小、 传 热方式 、 转化反应热量要求 、 热强度及管壁温度分 布、 炉管使用寿命 、 操作、 工况适应性等方面存在 区别 。
氢气用途非常广泛 ， 氢气 的重要性在现代工 业中达到了惊人的程度。石油化工 、 精细化工、 冶
金工业、 医药 工业 、 陶瓷工业、 食品工业、 电力工 业、 原子能工业等领域均需氢气 。
ＣＨ ｎ ２ － Ｏ＋ ｎ＋ ／ ） ２ ＋ Ｈ Ｏ － ｍＣ （ ｍ ２ Ｈ
Ｃ Ｈ４＋Ｈ２ Ｏ Ｈ２＋ＣＯ ＣＯ ＋Ｈ２ ＋ ０＿ Ｈ２＋Ｃ Ｏ２
化工系基本有机化工专业 ， 中国石化齐 鲁分公 司研究 院 现在 主要 从 事 催 化 剂 研 究 及 科 研 管 理 工 作。 电 话 ： ５３ — ０３
７ ８ ５７； ５ ９ ８ Ｅ—ｍａ ：ａ￣ｈ ｑｓ＠ｓ ｏｅ． ｏ 。 ｉ ｗ ｎ ．ｌｈ ｉ ｐｃｃｒ ｌ ｎ ｎ
齐 鲁 石 油 化 工 Ｑ Ｌ Ｅ Ｒ Ｃ Ｅ Ｃ ＬＴ Ｃ Ｏ Ｏ Ｙ ＩＵ Ｐ Ｔ Ｏ Ｈ ＭＩＡ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｇ
６ ０ ｍ。 ｈ ００ ０ ／ ｃ
。
低廉 ， 从而 出现 了甲醇分解制氢、 氨分解制氢技 术。此外 ， 太阳能 、 生物能、 核能制氢、 硫化氢制氢 等新技术 尚处于研究开 发 阶段 。炼 厂各种富 Ｊ 氢气体通过 ＰＡ 变压吸附） 、 Ｓ（ Ｊ膜分离 等方法
净化分离制氢气。 目 前工业上较大规模的制氢主要采用烃类蒸 汽转化法和水煤气化法制氢技术。烃类蒸汽转化 法制氢是炼厂最佳 的工艺路线 ， 原料可 以是天然 气、 各类炼厂气 、 石脑油 ， 液化石油气。下面分述 国内外主要烃类蒸汽转化法制氢工艺的发展。 １ 烃类蒸汽转化原理（ ’ 】
图 ２ 常规顶烧 炉变压 吸附流程示意
工业化 Ｐ Ａ净化工艺 由美 国联合碳化物 公司（ Ｃ ） ２ Ｓ Ｕ Ｃ 在 Ｏ世纪 ６ Ｏ年代实现 。从 ２ Ｏ世纪
第 ４期
王建华 ， ．烃类蒸汽转化制氢工 艺发展综述 等
８ 年代初期开始 ， ０ 随着 Ｃ Ｘ和 Ｌ ａ ｉ Ｘ等高吸附分离 性能的沸石分子筛的相继开发利用和工艺流程 的
摘要 ： 对炼油化工行业主要氢气生产方法 ， 特别是烃类蒸 汽转化法的发展进行综述。针对传统制氢工艺 、 带有 预 转化 的制氢工艺及近年来 出现的多种新型烃类蒸汽转化工艺流程、 特点和优势进行简述 。
关键词 ： 烃类蒸汽转化 中图分类号 ： Ｑ １． ８ Ｔ １６ ２ 制氢 综述 文献标识码 ： Ａ 文章编号：０９— ８ ９ ２ １ ）４ ０３ — ７ １ ０ ９ ５ （ １ ０ — ３ ９级烃的均相 热裂解 、 催化裂解 、 脱氢、 加氢、 结碳 、 消碳 、 氧化、 变换、 甲烷化等反应。 ２ 传统烃类蒸汽转化制氢工艺 抚顺石油设计院（ 中国石化集团洛阳石油化 工 工程 公 司—— Ｉ Ｅ Ｊ Ｃ前 身 ）自主 设 计 的首 套 烃 Ｐ 类转化制氢装置一 一 大庆炼油厂制氢装置投产于 ２ 世纪 ６ ｏ ｏ年代 。经过几十年发展， 自主设 计、 建造 的制氢装 置工艺可靠 ， 开停车方便 ， 生产 安全 、 稳定 ， 原料 、 燃料消耗和主要性能指标 已接 近或达到世界先进水平 ， 单套装置的最大规模达
２ １ 年第 ３ ０ １ ９卷
按照氢气净化方式的不同， 可划分为化学净
早期建设的制氢装置均采用传统工艺流程。
化法（ 脱碳 甲烷化流程） 和烃类蒸汽转化（ 变压吸 图 １ 为传统的顶烧炉化学净化法流程 ， ２为传 图 统 的顶烧炉变压吸附流程 ］ ｍ。 附 流程 ） 。
图 ｌ 常规顶烧炉化学净 化法 流程示意
专论 与综述
齐Ｕ Ｅ工２１９Ｅ３Ｏ５ Ｑ石 化ＣＭＡ４ＨＬＹ Ｉ 油Ｒ，ｌ３Ｔ３— Ｌ Ｔ ＨＩ （Ｃ９Ｇ 鲁 Ｐ ＯＥＣ ）Ｎ ３ ０， ：Ｏ ４ Ｌ
烃 类蒸 汽 转化 制氢 工 艺发展 综述
王建华 ， 王昊 ， 余汉涛 ， 姜建波
（ 中国石化齐鲁分公 司研究 院 ， 山东淄博 ２５０ １ ５４０ ｒ
改进 ， 以 Ｆｓ ｒ ｈｅ ｒＨ ｌ ｒ ｏｓｅＴ ｃ— 国外 ｏｔ ｅｌ 、 ａ ｏ Ｔ ｐ￣ 、ｅｈ ｅＷ ｅ ｄ ｎ 等为代表的专利商 ， ｉ ｐ 而且其设计制氢规模 从
烃类蒸汽转化原理是烃类原料经过净化（ 主
要是加氢脱硫 、 脱氯） 与蒸汽一起进入列管式转 ， 化炉 ， 在转化炉内催化剂作用下发生如下反应 ：
氢气生产方法在第二次世界大战前已为人熟 知， 但氢气大规模应 用较晚。水 电解法制氢已有 ２０多年历史 ｌ 。１１ 年天然气蒸汽转化在试验 ０ ｌ ９５ Ｊ
室取 得成功，９８年 美 国标准油公 司实现工业 １２ 化 。德 国在 １３ 】 ９３年发展费 一 托合成 ＿ ， ３ 利用 Ｊ 煤制取石油。二战后 ， 天然气蒸汽转化 、 原油或石 脑油蒸汽转化制氢等方法取代了煤 制氢。２ ０世 纪 ５ 年代英 国 ＩＩ Ｏ Ｃ 公司开发 了轻 油蒸汽转 化， １５ ９９年实现工业化 。２ Ｊ ０世纪 ８ Ｏ年代后 ， 随着 甲醇、 合成氨工业的发展 ， 甲醇、 液氨易得且价格
转化工艺采用的转化炉有顶烧式 、 侧烧式 、 底 烧式 、 阶梯式、 一 顶 侧烧式等， 目前国内外应用最
多的是顶烧式或侧烧式。拥有顶烧炉技术 的有 ：
Ｆｓ ｒ ｅｌ 、ｉ ｅＬ Ｅ 、Ｅ、 ｅ ｎ ｏｔ ｅ ｒＬ ｄ 、Ｐ Ｃ Ｓ ＩＴｅ ｉ ｅ Ｗｈ ｅ ｎ ｈ ｐ等； 拥有 侧烧炉 技 术 的有 Ｈ ｌｏ ｏｓｅ Ｌ Ｅ 等。两 种 ａ ｒ ｐ￣ 、Ｐ Ｃ ｄ Ｔ ｏ 炉型在转化炉结构、 燃烧器数量 、 转化炉大小、 传 热方式 、 转化反应热量要求 、 热强度及管壁温度分 布、 炉管使用寿命 、 操作、 工况适应性等方面存在 区别 。
氢气用途非常广泛 ， 氢气 的重要性在现代工 业中达到了惊人的程度。石油化工 、 精细化工、 冶
金工业、 医药 工业 、 陶瓷工业、 食品工业、 电力工 业、 原子能工业等领域均需氢气 。
ＣＨ ｎ ２ － Ｏ＋ ｎ＋ ／ ） ２ ＋ Ｈ Ｏ － ｍＣ （ ｍ ２ Ｈ
Ｃ Ｈ４＋Ｈ２ Ｏ Ｈ２＋ＣＯ ＣＯ ＋Ｈ２ ＋ ０＿ Ｈ２＋Ｃ Ｏ２
化工系基本有机化工专业 ， 中国石化齐 鲁分公 司研究 院 现在 主要 从 事 催 化 剂 研 究 及 科 研 管 理 工 作。 电 话 ： ５３ — ０３
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齐 鲁 石 油 化 工 Ｑ Ｌ Ｅ Ｒ Ｃ Ｅ Ｃ ＬＴ Ｃ Ｏ Ｏ Ｙ ＩＵ Ｐ Ｔ Ｏ Ｈ ＭＩＡ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｇ
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低廉 ， 从而 出现 了甲醇分解制氢、 氨分解制氢技 术。此外 ， 太阳能 、 生物能、 核能制氢、 硫化氢制氢 等新技术 尚处于研究开 发 阶段 。炼 厂各种富 Ｊ 氢气体通过 ＰＡ 变压吸附） 、 Ｓ（ Ｊ膜分离 等方法
净化分离制氢气。 目 前工业上较大规模的制氢主要采用烃类蒸 汽转化法和水煤气化法制氢技术。烃类蒸汽转化 法制氢是炼厂最佳 的工艺路线 ， 原料可 以是天然 气、 各类炼厂气 、 石脑油 ， 液化石油气。下面分述 国内外主要烃类蒸汽转化法制氢工艺的发展。 １ 烃类蒸汽转化原理（ ’ 】
图 ２ 常规顶烧 炉变压 吸附流程示意
工业化 Ｐ Ａ净化工艺 由美 国联合碳化物 公司（ Ｃ ） ２ Ｓ Ｕ Ｃ 在 Ｏ世纪 ６ Ｏ年代实现 。从 ２ Ｏ世纪
第 ４期
王建华 ， ．烃类蒸汽转化制氢工 艺发展综述 等
８ 年代初期开始 ， ０ 随着 Ｃ Ｘ和 Ｌ ａ ｉ Ｘ等高吸附分离 性能的沸石分子筛的相继开发利用和工艺流程 的
摘要 ： 对炼油化工行业主要氢气生产方法 ， 特别是烃类蒸 汽转化法的发展进行综述。针对传统制氢工艺 、 带有 预 转化 的制氢工艺及近年来 出现的多种新型烃类蒸汽转化工艺流程、 特点和优势进行简述 。
关键词 ： 烃类蒸汽转化 中图分类号 ： Ｑ １． ８ Ｔ １６ ２ 制氢 综述 文献标识码 ： Ａ 文章编号：０９— ８ ９ ２ １ ）４ ０３ — ７ １ ０ ９ ５ （ １ ０ — ３ ９级烃的均相 热裂解 、 催化裂解 、 脱氢、 加氢、 结碳 、 消碳 、 氧化、 变换、 甲烷化等反应。 ２ 传统烃类蒸汽转化制氢工艺 抚顺石油设计院（ 中国石化集团洛阳石油化 工 工程 公 司—— Ｉ Ｅ Ｊ Ｃ前 身 ）自主 设 计 的首 套 烃 Ｐ 类转化制氢装置一 一 大庆炼油厂制氢装置投产于 ２ 世纪 ６ ｏ ｏ年代 。经过几十年发展， 自主设 计、 建造 的制氢装 置工艺可靠 ， 开停车方便 ， 生产 安全 、 稳定 ， 原料 、 燃料消耗和主要性能指标 已接 近或达到世界先进水平 ， 单套装置的最大规模达
２ １ 年第 ３ ０ １ ９卷
按照氢气净化方式的不同， 可划分为化学净
早期建设的制氢装置均采用传统工艺流程。
化法（ 脱碳 甲烷化流程） 和烃类蒸汽转化（ 变压吸 图 １ 为传统的顶烧炉化学净化法流程 ， ２为传 图 统 的顶烧炉变压吸附流程 ］ ｍ。 附 流程 ） 。
图 ｌ 常规顶烧炉化学净 化法 流程示意
专论 与综述
齐Ｕ Ｅ工２１９Ｅ３Ｏ５ Ｑ石 化ＣＭＡ４ＨＬＹ Ｉ 油Ｒ，ｌ３Ｔ３— Ｌ Ｔ ＨＩ （Ｃ９Ｇ 鲁 Ｐ ＯＥＣ ）Ｎ ３ ０， ：Ｏ ４ Ｌ
烃 类蒸 汽 转化 制氢 工 艺发展 综述
王建华 ， 王昊 ， 余汉涛 ， 姜建波
（ 中国石化齐鲁分公 司研究 院 ， 山东淄博 ２５０ １ ５４０ ｒ
改进 ， 以 Ｆｓ ｒ ｈｅ ｒＨ ｌ ｒ ｏｓｅＴ ｃ— 国外 ｏｔ ｅｌ 、 ａ ｏ Ｔ ｐ￣ 、ｅｈ ｅＷ ｅ ｄ ｎ 等为代表的专利商 ， ｉ ｐ 而且其设计制氢规模 从