制氢工艺简介
合集下载
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)。
欢迎大家！
自我介绍：
姓名：常亚莉 职位：焦化加制氢联合车间工艺员
10000Nm3/h干气制氢装置
录
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
目
制氢工艺发展简介 原料、产品性质及要求 制氢化学反应机理 制氢装置工艺过程 制氢催化剂及吸附剂 制氢装置主要设备 制氢装置安全运行
第一节 制氢工艺发展简介
C2H6 ＋ 2H2O → CH4 ＋ CO2 ＋3H2 C3H8 ＋ H2O → CH4 ＋ CH4 ＋ CO＋H2 2 甲烷-蒸汽转化反应
CH4 ＋ H2O → CO ＋ 3H2 CH4 ＋ 2H2O → CO2 ＋ 4H2
3 甲烷化反应 (低温，低水炭比发生甲烷化反应) CO ＋ 3H2 → CH4 ＋H2O
变压吸附技术是以吸附剂（多孔固体物质）内部 表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压 力下易吸附高沸点组份、不易吸附低沸点组份和高压下吸 附量增加（吸附组份）、减压下吸附量减小（解吸组份） 的特性。将原料气在高的压力下通过吸附剂床层，达到氢 和杂质组份的分离。然后在减压下解吸被吸附的杂质组份 使吸附剂获得再生，以利于下一次再次进行吸附分离杂质。 这种压力下吸附杂质提纯氢气、减压下解吸杂质使吸附剂
随着炼油工艺的发展，特别是加氢工艺 广泛的应用，增大了对氢气的需求 ，同时促进了 制氢工艺的发展。现各种制氢工艺路线有干气制 氢、电解制氢、水煤气制氢、甲醇裂解制氢、轻 油制氢、重油制氢等。
制氢工艺技术多样化发展，各制氢工艺 路线不同，相应成本也不同。相比之下蒸汽-轻烃 转化制氢成本较其它制氢工艺要低得多。尤其是 干气制氢成本最低。
装置从原料净化到原料蒸汽转化及中温变 换，每个过程都包含有复杂的化学反应，而产物的 分离则是一个除去杂质的变压吸附过程，装置各组 成部分的催化剂又有所不同，对操作的要求及处理 也不同，为达到控制正常生产的目的，必须对每个 过程的生产原理及催化剂性能有一定认识。
一 、原料加氢精制反应
制氢原料中的硫、氯等有害杂质能使转化 催化剂中毒而失去活性，而原料中的烯烃则在较高 的温度下易热裂解，使催化剂积碳失活，因此在原 料进转化前必须除去。但原料中的硫、氯大多以有 机硫、氯形式存在，要想除去必须进行加氢处理， 使之生产易除去的H2S、HCl，同时原料中的烯烃也 需要经过加氢饱和才能达到进转化的要求。
原料预加氢的目的就是在一定温度下使原料 中的烯烃加氢饱和及有机硫、氯的生成H2S、HCl以 便除去。其反应机理：
1 烯烃加氢饱和反应：
乙烯加氢：C2H4 热量
＋ H2
→ C2H6 ＋Q
丙烯加氢：C3H6 ＋ H2 → C3H8 ＋Q 热量
2 加氢脱硫反应
硫醇加氢：RSH ＋ H2 → RH ＋H2S
蒸气-烃类转化制氢法是由国外巴登 苯胺纯碱公司和法本公司于1913～1927年研 究发展起来的，目前国内制氢工艺应用发展 较快，至今全国共建近60多套制氢装置，目 前国内地方炼油为了增加效益，提高产品质 量，争先恐后建设制氢、加氢装置,这就更加 促进制氢工艺的应用及发展。
第二节 原料、产品性质及要求
产品:制氢单元产品为工业氢气，副产解吸气。
工业氢规格：
出装置温度：40℃
出装置压力：2.4MPa（表）
组成：H2
≥99.9%
CH4
0.1%
CO+CO2 ＜20ppm
第三节 制氢化来自百度文库反应机理
干气制氢装置是由原料烯烃饱和、原料的 脱硫与净化、水蒸气转化、中温变换、PSA净化、余 热回收等几个部分组成.
序号
1
原料：我公司制 2
氢装置原料主要是
3 4
焦化干气，现简要 5
介绍一下焦化干气 6
的成分.
7
8
9
10
11
温度
压力
组分 H2O H2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C2H4 H2S N2 O2 ℃ MPa
组成(V%) 0 16.53 58.56 18.69
3.59 ≤50PPM 1.0 1.63 40 0.6
四、中温变换
原料经转化生成的产品气中含有 11-12%的CO，为了尽可能多的产氢气以节约 原料消耗和减少PSA系统进料的杂质，这就要 使转化气中的CO继续于与汽反应生成H2与CO2。 这就是变换反应，反应机理为：
CO+H2O→CO2+H2
五、变压吸附（PSA）
从中变气第四分液罐出来的气大部分为氢气约 74%，另外还含有近5%的甲烷，3%的一氧化碳和18%的二氧 化碳，其中甲烷和一氧化碳都含有很高的热值，而且一氧 化碳和二氧化碳是加氢装置的毒物，PSA单元的任务就是把 这些毒物除去，得到99.9%以上的高纯氢，而杂质气体甲烷、 一氧化碳和二氧化碳则作为PSA尾气为送至转化炉全部做燃 料。
本装置脱硫剂的主要活性组分为ZnO，其脱 硫机理为：
ZnO+H2S=ZnS+H2O
三、 蒸汽-烃类转化反应 烃类的蒸汽转化是以烃类为原料，在催化剂
作用下使组成为CnHm的烃类和水蒸汽反应，转化为气 体H2和CO，同时伴生CO2和少量残余的CH4，其中H2是 本装置的目的产物。转化炉出口的转化气中甲烷含量 ≯5.0%（干基）。 1 轻烃裂解蒸汽转化反应
CO2 ＋ 4H2 → CH4 ＋2H2O
转化炉内进行的烃类蒸汽转化反应是很复杂的，包 括高级烃类的热裂解、催化裂解、脱氢、加氢、结碳、 消碳、甲烷化等反应。这些反应构成了一个极复杂的平 行、顺序反应体系。 结碳是转化反过程中的必然反应，当结碳反映速度大于消碳 反应速度转化催化剂就会积碳，使催化剂活性下降甚至 失活。为保证催化剂活性，就要有一定量的水蒸汽来消 碳。因此，正常生产时要求转化进料始终保持一定的水 碳比，使消碳速度大于结碳速度，避免催化剂上碳的沉 积，一旦转化配汽中断，瞬间就会使催化剂造成不可挽 回的热力学结碳。
硫醚加氢：R1SR2 ＋ 3H2 → R1H＋R2H＋H2S
噻吩加氢：C4H4S ＋ 4H2 → C4H10 ＋ H2S
3 氧化锌脱硫反应 H2S ＋ ZnO → ZnS ＋ H2O
4 脱氯反应：脱氯剂脱出HCI. 5 脱金属反应As Pb 吸附在催化剂上。
二、原料的脱硫与净化
原料净化的目的主要是脱除原料中的硫、 氯，保证转化催化剂的正常运行，其反应机理为， 利用金属氧化物在一定温度下与HCl、H2S反应生成 金属氯化物与金属硫化物，是原料中的氯、硫被固 定下来，脱除原料气。
自我介绍：
姓名：常亚莉 职位：焦化加制氢联合车间工艺员
10000Nm3/h干气制氢装置
录
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
目
制氢工艺发展简介 原料、产品性质及要求 制氢化学反应机理 制氢装置工艺过程 制氢催化剂及吸附剂 制氢装置主要设备 制氢装置安全运行
第一节 制氢工艺发展简介
C2H6 ＋ 2H2O → CH4 ＋ CO2 ＋3H2 C3H8 ＋ H2O → CH4 ＋ CH4 ＋ CO＋H2 2 甲烷-蒸汽转化反应
CH4 ＋ H2O → CO ＋ 3H2 CH4 ＋ 2H2O → CO2 ＋ 4H2
3 甲烷化反应 (低温，低水炭比发生甲烷化反应) CO ＋ 3H2 → CH4 ＋H2O
变压吸附技术是以吸附剂（多孔固体物质）内部 表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压 力下易吸附高沸点组份、不易吸附低沸点组份和高压下吸 附量增加（吸附组份）、减压下吸附量减小（解吸组份） 的特性。将原料气在高的压力下通过吸附剂床层，达到氢 和杂质组份的分离。然后在减压下解吸被吸附的杂质组份 使吸附剂获得再生，以利于下一次再次进行吸附分离杂质。 这种压力下吸附杂质提纯氢气、减压下解吸杂质使吸附剂
随着炼油工艺的发展，特别是加氢工艺 广泛的应用，增大了对氢气的需求 ，同时促进了 制氢工艺的发展。现各种制氢工艺路线有干气制 氢、电解制氢、水煤气制氢、甲醇裂解制氢、轻 油制氢、重油制氢等。
制氢工艺技术多样化发展，各制氢工艺 路线不同，相应成本也不同。相比之下蒸汽-轻烃 转化制氢成本较其它制氢工艺要低得多。尤其是 干气制氢成本最低。
装置从原料净化到原料蒸汽转化及中温变 换，每个过程都包含有复杂的化学反应，而产物的 分离则是一个除去杂质的变压吸附过程，装置各组 成部分的催化剂又有所不同，对操作的要求及处理 也不同，为达到控制正常生产的目的，必须对每个 过程的生产原理及催化剂性能有一定认识。
一 、原料加氢精制反应
制氢原料中的硫、氯等有害杂质能使转化 催化剂中毒而失去活性，而原料中的烯烃则在较高 的温度下易热裂解，使催化剂积碳失活，因此在原 料进转化前必须除去。但原料中的硫、氯大多以有 机硫、氯形式存在，要想除去必须进行加氢处理， 使之生产易除去的H2S、HCl，同时原料中的烯烃也 需要经过加氢饱和才能达到进转化的要求。
原料预加氢的目的就是在一定温度下使原料 中的烯烃加氢饱和及有机硫、氯的生成H2S、HCl以 便除去。其反应机理：
1 烯烃加氢饱和反应：
乙烯加氢：C2H4 热量
＋ H2
→ C2H6 ＋Q
丙烯加氢：C3H6 ＋ H2 → C3H8 ＋Q 热量
2 加氢脱硫反应
硫醇加氢：RSH ＋ H2 → RH ＋H2S
蒸气-烃类转化制氢法是由国外巴登 苯胺纯碱公司和法本公司于1913～1927年研 究发展起来的，目前国内制氢工艺应用发展 较快，至今全国共建近60多套制氢装置，目 前国内地方炼油为了增加效益，提高产品质 量，争先恐后建设制氢、加氢装置,这就更加 促进制氢工艺的应用及发展。
第二节 原料、产品性质及要求
产品:制氢单元产品为工业氢气，副产解吸气。
工业氢规格：
出装置温度：40℃
出装置压力：2.4MPa（表）
组成：H2
≥99.9%
CH4
0.1%
CO+CO2 ＜20ppm
第三节 制氢化来自百度文库反应机理
干气制氢装置是由原料烯烃饱和、原料的 脱硫与净化、水蒸气转化、中温变换、PSA净化、余 热回收等几个部分组成.
序号
1
原料：我公司制 2
氢装置原料主要是
3 4
焦化干气，现简要 5
介绍一下焦化干气 6
的成分.
7
8
9
10
11
温度
压力
组分 H2O H2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C2H4 H2S N2 O2 ℃ MPa
组成(V%) 0 16.53 58.56 18.69
3.59 ≤50PPM 1.0 1.63 40 0.6
四、中温变换
原料经转化生成的产品气中含有 11-12%的CO，为了尽可能多的产氢气以节约 原料消耗和减少PSA系统进料的杂质，这就要 使转化气中的CO继续于与汽反应生成H2与CO2。 这就是变换反应，反应机理为：
CO+H2O→CO2+H2
五、变压吸附（PSA）
从中变气第四分液罐出来的气大部分为氢气约 74%，另外还含有近5%的甲烷，3%的一氧化碳和18%的二氧 化碳，其中甲烷和一氧化碳都含有很高的热值，而且一氧 化碳和二氧化碳是加氢装置的毒物，PSA单元的任务就是把 这些毒物除去，得到99.9%以上的高纯氢，而杂质气体甲烷、 一氧化碳和二氧化碳则作为PSA尾气为送至转化炉全部做燃 料。
本装置脱硫剂的主要活性组分为ZnO，其脱 硫机理为：
ZnO+H2S=ZnS+H2O
三、 蒸汽-烃类转化反应 烃类的蒸汽转化是以烃类为原料，在催化剂
作用下使组成为CnHm的烃类和水蒸汽反应，转化为气 体H2和CO，同时伴生CO2和少量残余的CH4，其中H2是 本装置的目的产物。转化炉出口的转化气中甲烷含量 ≯5.0%（干基）。 1 轻烃裂解蒸汽转化反应
CO2 ＋ 4H2 → CH4 ＋2H2O
转化炉内进行的烃类蒸汽转化反应是很复杂的，包 括高级烃类的热裂解、催化裂解、脱氢、加氢、结碳、 消碳、甲烷化等反应。这些反应构成了一个极复杂的平 行、顺序反应体系。 结碳是转化反过程中的必然反应，当结碳反映速度大于消碳 反应速度转化催化剂就会积碳，使催化剂活性下降甚至 失活。为保证催化剂活性，就要有一定量的水蒸汽来消 碳。因此，正常生产时要求转化进料始终保持一定的水 碳比，使消碳速度大于结碳速度，避免催化剂上碳的沉 积，一旦转化配汽中断，瞬间就会使催化剂造成不可挽 回的热力学结碳。
硫醚加氢：R1SR2 ＋ 3H2 → R1H＋R2H＋H2S
噻吩加氢：C4H4S ＋ 4H2 → C4H10 ＋ H2S
3 氧化锌脱硫反应 H2S ＋ ZnO → ZnS ＋ H2O
4 脱氯反应：脱氯剂脱出HCI. 5 脱金属反应As Pb 吸附在催化剂上。
二、原料的脱硫与净化
原料净化的目的主要是脱除原料中的硫、 氯，保证转化催化剂的正常运行，其反应机理为， 利用金属氧化物在一定温度下与HCl、H2S反应生成 金属氯化物与金属硫化物，是原料中的氯、硫被固 定下来，脱除原料气。