制氫培訓(xùn)課件

1、山東京博石化有限公司高洪河工藝原理工藝原理1.1輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化法制氫過(guò)程分為原料的凈化，烴蒸 汽轉(zhuǎn)化，CO中溫變換等工藝。1.1.1 原料凈化時(shí)原料氣在一定的溫度、氫氣壓力和空速條件下，借助加氫催化劑、脫硫劑、脫氯劑作用，把原料氣中硫化物、氯化物脫除，使原料氣含硫量降至0.5PPm，含氯量降至0.2PPm，以保護(hù)好后續(xù)催化劑的正常運(yùn)行。1.1.2 精制原料氣在一定壓力、溫度、空速、水碳比和催化劑作用下，烴和蒸汽進(jìn)行反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成氣體氫和一氧化碳，同時(shí)伴生CO2和少量的殘余CH4.1.1.3 轉(zhuǎn)化氣進(jìn)行中溫變換：在一定的溫度、壓力、空速、水氣比和催化劑作用下，將CO與水反應(yīng)生成氫氣和CO2.輕烴蒸汽

2、轉(zhuǎn)化制氫輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化制氫工藝流程圖工藝流程圖中變中變轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化稀烴稀烴飽和飽和高純氫氣高純氫氣蒸氣蒸氣燃料氣燃料氣PSA原料原料（天然氣（天然氣干氣干氣輕石腦油）輕石腦油）確定流程：確定流程：脫硫脫硫焦化干氣：焦化干氣： 一般含有一般含有1320%的氫氣；的氫氣；510%的烯烴（主要為乙烯的烯烴（主要為乙烯和丙烯）；其余為甲烷等飽和烷烴，雜質(zhì)含量中主要為有機(jī)和丙烯）；其余為甲烷等飽和烷烴，雜質(zhì)含量中主要為有機(jī)硫，經(jīng)過(guò)濕法脫硫后，一般含有硫，經(jīng)過(guò)濕法脫硫后，一般含有50200ppm的總硫。的總硫。催化干氣：催化干氣： 一般含有一般含有202040%40%的氫氣；的氫氣；151520%20%的烯烴（

3、主要為乙烯）的烯烴（主要為乙烯）；15%15%左右的氮?dú)猓溆酁榧淄榈蕊柡屯闊N，雜質(zhì)含量中主要左右的氮?dú)?，其余為甲烷等飽和烷烴，雜質(zhì)含量中主要為無(wú)機(jī)硫，經(jīng)過(guò)濕法脫硫后，一般含有為無(wú)機(jī)硫，經(jīng)過(guò)濕法脫硫后，一般含有101020ppm20ppm的總硫。的總硫。 氣體品質(zhì)：焦化干氣由于催化干氣氣體品質(zhì)：焦化干氣由于催化干氣 原料預(yù)熱爐原料預(yù)熱爐 變溫加氫反應(yīng)器變溫加氫反應(yīng)器 絕熱加氫反應(yīng)器絕熱加氫反應(yīng)器 氧化鋅脫硫反應(yīng)器氧化鋅脫硫反應(yīng)器 絕熱加氫工藝流程圖絕熱加氫工藝流程圖原料氣原料氣去轉(zhuǎn)化爐去轉(zhuǎn)化爐220220350 350 380380適用原料：適用原料：烯烴含量不烯烴含量不限制限制 原料預(yù)熱爐原

4、料預(yù)熱爐 加氫反應(yīng)器加氫反應(yīng)器 氧化鋅脫硫氧化鋅脫硫 絕熱加氫工藝流程圖絕熱加氫工藝流程圖原料氣原料氣去轉(zhuǎn)化爐去轉(zhuǎn)化爐250 250 390 320 390 320 370 370 適用原料：適用原料：烯烴含量小烯烴含量小于于7%一下一下轉(zhuǎn)化型式：一段轉(zhuǎn)化二段轉(zhuǎn)化；一段轉(zhuǎn)化 烴類水蒸汽轉(zhuǎn)化主要反應(yīng)有: CnHm+nH2O=nCO+(n+m/2)H2 CO+3H2=CH4+H2O Ho298 =-206kJ/mol CO+H2O=CO2+H2 Ho298 =-41kJ/mol 以甲烷為主的氣態(tài)烴，蒸汽轉(zhuǎn)化過(guò)程較為簡(jiǎn)單，主要發(fā)生上述反應(yīng)，最終產(chǎn)品氣組成由反應(yīng)平衡決定。焦化干氣：焦化干氣： 一般含有

5、一般含有1320%的氫氣；的氫氣；510%的烯烴（主要為乙烯的烯烴（主要為乙烯和丙烯）；其余為甲烷等飽和烷烴，雜質(zhì)含量中主要為有機(jī)和丙烯）；其余為甲烷等飽和烷烴，雜質(zhì)含量中主要為有機(jī)硫，經(jīng)過(guò)濕法脫硫后，一般含有硫，經(jīng)過(guò)濕法脫硫后，一般含有50200ppm的總硫。的總硫。催化干氣：催化干氣： 一般含有一般含有202040%40%的氫氣；的氫氣；151520%20%的烯烴（主要為乙烯）的烯烴（主要為乙烯）；15%15%左右的氮?dú)?，其余為甲烷等飽和烷烴，雜質(zhì)含量中主要左右的氮?dú)?，其余為甲烷等飽和烷烴，雜質(zhì)含量中主要為無(wú)機(jī)硫，經(jīng)過(guò)濕法脫硫后，一般含有為無(wú)機(jī)硫，經(jīng)過(guò)濕法脫硫后，一般含有101020ppm

6、20ppm的總硫。的總硫。 氣體品質(zhì)：焦化干氣由于催化干氣氣體品質(zhì)：焦化干氣由于催化干氣 1)入口溫度：500-650 C（取決于原料） 對(duì)原料的影響 對(duì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的影響：降低了轉(zhuǎn)化爐的熱負(fù)荷 對(duì)燃料消耗的影響：降低燃料消耗 對(duì)外輸蒸汽的影響：降低外輸蒸汽量 預(yù)轉(zhuǎn)化工藝的應(yīng)用 2)出口溫度 提高原料的轉(zhuǎn)化率 降低殘余甲烷含量 對(duì)轉(zhuǎn)化爐爐管材料的要求 目前國(guó)內(nèi)：820-860 C 3、水碳比 ：影響裝置能耗和催化劑的積炭 3.0-3.5（mol）（）（PSA工藝流程）工藝流程） 4.0-5（mol）（常規(guī)工藝流程）（常規(guī)工藝流程） 4、轉(zhuǎn)化催化劑 ：國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi):Z417W/Z418W；Z413/Z4

7、14/Z403國(guó)外：國(guó)外： ICI / RNKR 。 5、炭空速：500-1200h1（催化劑性能、壓降）（催化劑性能、壓降） 6、空氣預(yù)熱溫度、空氣預(yù)熱溫度：260-500度度 1、 工藝原理：一氧化碳變換反應(yīng)是一可逆放熱反應(yīng)一氧化碳變換反應(yīng)是一可逆放熱反應(yīng): : CO+H CO+H2 2O=COO=CO2 2+H+H2 2 H Ho o298 298 =-41.4KJ/mol=-41.4KJ/mol 2、流程： （1)無(wú)一氧化碳變換工藝流程： 無(wú)變換適用于甲醇裝置，不適應(yīng)于制氫裝置和合成氨裝置無(wú)變換適用于甲醇裝置，不適應(yīng)于制氫裝置和合成氨裝置 有變換適合于制氫有變換適合于制氫 （2）中變低變流程：CO0.3% 適合于化學(xué)凈化法適合于化學(xué)凈化法 制氫工藝和合成氨裝置制氫工藝和合成氨裝置 （3)