天然气制氢研讨.docx

安徽丰原集团
1500Nm3/h 天然气转化制氢装置
项目建议书
编号：FU-2021-1112
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、总论
装置名称及建设地址
装置名称：1500Nm3/h天然气制氢装与工艺蒸汽进入转化炉、液相作为锅炉补水，无排放，环保节能。
气体提纯
脱碳工序:
天然气制氢提纯脱除二氧化碳有两种方式: （两边讨论后才能工艺确信）。
化学净化法即MDEA脱碳和变压吸附（PSA）脱碳。一样需要回收提纯食物级 CO2,那么采纳化学净化法脱碳，PSA提纯氢气。该方式脱出的二氧化碳纯度杂 质含量少，但投产及生产本钱较高。另一种方式是脱碳和提纯氢均选择PSA技术 （抽暇脱碳解析的方式） 其投资，和生产本钱低于化学净化法的制氢。
PSA提纯工序：
由脱碳塔来粗氢气进入变压吸附提氢系统，气体采纳8-2-5vPSA工艺，即提 纯装置由8个吸附塔组成。采纳2个吸附塔吸附，5次均压。每一个吸附在一次 循环进程中要经历吸附、 4次压力降、逆放、、 4次均压力升、最终升压等步骤。
PSA 工艺设计要求是;持续的、稳固和提高氢气收率。采纳 “均压” “顺 放”“ 顺放” “逆放”“ 冲洗” 或抽暇”等达到设计目的。
尾气回收
变压吸附进程排出的解吸气（已脱碳）通过 2 台解吸气缓冲罐和自动调剂系 统在较为稳固的压力下，提供给转化炉作燃料。
余热回收
在原料气的预热方面，采纳转化炉对流段烟气预热方案。采纳该方案后，不 仅增加了原料预热温度调剂的灵活性，节约了投资.
工艺方案的选择 （技术交流后确信）
脱硫工段（本工艺不涉及脱硫）
转化催化剂在利用进程中极易受到迫害而丧失活性，对原料中的杂质含量有 严格的要求，一样要求精制后的原料气硫含量小于，***小于。为了避免催化剂中 毒，保障装置长周期运行，本技术方案设有脱硫净化工序，精制脱硫反映器可将 有机硫转换成无机硫，在脱有机硫反映器后串一台脱无机硫反映器，以保障将天 然气中硫含量降到最低。
蒸汽转化工艺条件的选择
天然气蒸汽转化反映操作条件的选择是阻碍制氢装置经济性的重要因素转 化温度
蒸汽转化反映进程是受热力学限制的，为知足高温转化反映的工艺要求，提 高转化反映的转化率，降低转化气中的甲烷含量，应维持较高的转化气出口温度， 以降低原料消耗。选用一各类性能优良的新型耐高温炉管。
转化压力
转化压力选择为左右。
•由于转化压力较低，尽管设备壁厚降低，但设备直径加大，投资不必然降 低，尤其是转化炉和蒸汽发生系统的投资和中压方案相较，大体不变；
•在低压操作条件下，中变气的露点降低，使得中变气的低温位潜热无法有效 利用，降低了中压蒸汽产量，增加了冷却中变气的水电消耗；
•在低压操作条件下，那么氢气回收率降低，造成原料耗量增加。 •高压力太高，增加装置投资本钱外也加大了系统的平安隐患
依照上述情形，制氢装置一样应采纳中压转化方案设计较为理想，同时氢气 缓冲罐在较高压力下供氢，能够专门好保证下游用氢的稳固性，对负荷变更的调 整也十分有利。
一氧化碳变工段
采纳一段中变流程（假设建设方同时需要CO,那么不需要中变工段，增加 从CO回收系统）
采纳一氧化碳变换，降低原料单耗节省转化炉、吸附工段投资。为此在制 氢装置设计中，均采纳一氧化碳变换工艺。CO变换反映为放热反映，低温对变换 平稳有利，可取得较高的CO变换率，进而可提高单位原料的产氢量，由转化部份 来的约340-360°C的转化气进入中温变换反映器，在催化剂的作用下发生变换反 映：
CO+H2O=CO2+H2 △Ho298 二mol
将变换气中CO含量降至2%左右，同时继续生产氢气。中变气通过锅炉给水 预热器、脱盐水预热器进行热互换回收部份余热后，再经中变气水冷器冷凝除去 水分，经分水后进入PSA生产部份。
工艺冷凝液的回收利用
来自装置外的脱盐水经脱盐水预热器预热后与来自酸性水气提塔的净化水 混合后进入除氧器装置。除氧器所需的蒸汽由装置自产水蒸气提供。除氧水通过 中压锅炉给水泵升压后通过锅炉给水预热器预热后进入汽包。
锅炉水通过自然循环的方式别离通过转化炉烟道气产汽段、转化气蒸汽发 生器产生蒸汽。所产生的蒸汽一部份作为工艺蒸汽利用；多余部份减压作为除氧 器除氧用、外输出装置。
优化余热回收和PSA解析气利用
变压吸附解析气经缓冲罐混合、稳压后全数去转化炉燃烧器作为燃料，与燃 料天然气一路燃烧放出热量，依照转化炉出口气体温度的高低调剂燃料天然气的 流量，依照烟气残氧量调剂鼓风量，依照装置负荷高低的工况情形调剂对流段烟 气温度。
要紧设备选择
转化炉选择
本装置转化炉采纳方箱式强制配风顶烧炉、卧式对流段设计。该方式具有以下 特点:
1） 有利于延