【文章內容簡介】 。 中壓加氫改質技術的典型工藝條件： 山東神馳化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氫、 104Nm3/h制氫項目 版 次： 0 版 第 16 頁 共 83 頁 表 411 反應器入口氫分壓， MPa 精制 改質 總體積空速， h1 床層平均溫度 358 355 反應器入口氫油比， Nm3/m3 800 化學氫耗， m% 綜上所述，采用加氫精制技術投資少柴油收率較高，但十六烷值得到增幅有限。而中壓加氫改質和 RICH 技術氫耗大、生產成本高能耗高，并且中壓加氫改質柴油收率低，不符合市場需求趨勢。采用 MCI或 RICH 技術，柴油收率大于 96%，十六烷值的提高約十個單位，氫耗比常規(guī)加氫精制有所增加。綜合比較結果，推薦選擇撫順石化研究院的加氫精制技術。 104Nm3/h 制氫單元 、國內外制氫技術狀況 隨著合成氨、甲醇等合成氣工業(yè)的飛速發(fā)展，輕油蒸汽轉化制氫技術有了長足的進步。在半個多世紀的工業(yè)實踐中， ICI、凱洛格、赫爾蒂、 KTI、托普索等公司在轉化爐型、催化劑性能、能量回收、凈化方法 等方面均有重大改進，使輕油蒸汽轉化技術日臻成熟，可靠性、靈活性有了很大提高。 目前由于越來越嚴格的環(huán)境保護要求，各種發(fā)動機燃料的質量越來越高，煉油廠中氫氣的需要不斷增加，極大地剌激了制氫工藝的迅猛發(fā)展。以 KTI、托普索為代表的輕烴蒸汽轉化制氫技術公司，在充分吸收、借鑒現代合成氣生產經驗的同時，利用其制氫的優(yōu)化設計軟件，力求開發(fā)出適合當代要求的輕烴制氫技術。最新的進展包括： 、低水碳比、高轉化溫度，以降低原料和燃料消耗； 、預轉化工藝和后轉化工藝（一種列管式的轉化反應器）與常規(guī)轉 化爐的優(yōu)化組合應用，以降低轉化爐的燃料消耗； 應用現代節(jié)能技術，優(yōu)化余熱回收方案，以進一步降低裝置能耗。 國內輕烴蒸汽轉化制氫技術自六十年代第一套 2 104Nm3/h 油田氣制氫裝置一次投產成功以來，取得了可喜的進展。 山東神馳化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氫、 104Nm3/h制氫項目 版 次： 0 版 第 17 頁 共 83 頁 三十年來的工業(yè)實踐表明，國內自行設計施工的制氫裝置工藝可靠，開車方便，原料、燃料單耗和主要性能能量指標均已達到國際先進水平。 、工藝技術方案的選擇 以輕烴（天然氣、輕石腦油和各種干氣）為原料制取工業(yè)氫，國內外均認為蒸汽轉化法為最佳方案。大型合成氨廠以及煉油廠和石油化工廠的制氫裝置，其 造氣工藝大多為水蒸汽轉化法。經過多年的生產實踐。目前已積累了許多成功的工程設計與操作經驗。 、原料精制工藝方案的選擇 轉化催化劑在使用過程中極易受到毒害而喪失活性，對原料中的雜質含量有嚴格的要求，一般要求精制后的原料氣硫含量小于 ，氯小于 。 對于高含硫、高烯烴的氣體原料（如催化干氣等），為了解決烯烴飽和大量放熱的問題，齊魯石化公司第一化肥廠在消化吸收國內外烯烴飽和技術的基礎上，成功開發(fā)了等溫 絕熱床串聯的烯烴飽和脫硫技術。該技術具有流程簡單、不受原料氣中烯烴含量的限制、烯烴飽 和率高等特點。該技術已申請為國家專利。 本裝置原料為催化干氣和焦化干氣，烯烴含量較高，可以采用等溫床＋絕熱床烯烴飽和脫硫技術。 在原料氣的預熱方面，采用開工加熱爐和原料預熱爐二合一的方案。不采用引進制氫裝置通常采用的中變氣和原料氣換熱流程。采用該方案后，不僅增加了原料預熱溫度調節(jié)的靈活性，節(jié)約了投資，又增加了中壓蒸汽的產量。 為降低操作費用，確保裝置長周期安全生產，設置兩臺 ZnO 脫硫反應器，即可串聯也可并聯操作，使 ZnO 利用率可達 100%，并可在不停工的情況下，更換脫硫劑。 原料氣在加氫過程中，其基本反應式 如下： 烯烴 C2H4+H2→ C2H6 硫醇 : RSH+H2→ RH+H2s 硫醚 : R1SR2+2H2→ R1H+R2H+H2S 二硫醚 : R1SSR2+3H2→ R1H+R2H+2H2S 噻吩 : C4H4S+4H2→ C4H10+H2S 氧硫化碳 : COS+H2→ CO+H2S 山東神馳化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氫、 104Nm3/h制氫項目 版 次： 0 版 第 18 頁 共 83 頁 二硫化碳 : CS2+4H2→ CH4+2H2S 、蒸汽轉化工藝條件的選擇 輕烴蒸汽轉化反應操作條件的選擇是影響制氫裝置經濟性的重要因素 、轉化溫度 根據裝置原料和 國內轉化爐爐管的生產水平，轉化爐的出口溫度按 820℃考慮。 、水碳比 從化學平衡角度上來看，提高水碳比有利于轉化反應，提高原料轉化率，有利于抑制催化劑積碳。但由于大量的富裕水蒸汽“跑龍?zhí)住?，因此，提高了裝置的能耗和氫氣成本；水碳比的降低將使轉化爐的熱負荷降低，燃料耗量降低，外輸蒸汽增加，有利于降低氫氣成本和裝置能耗。但轉化的水碳比也不能過低，過低的水碳比造成催化劑的積碳傾向加大。根據裝置轉化溫度的選擇，并綜合權衡后，水碳比選擇(mol/mol)。 、轉化壓力 目前，國內外制 氫裝置采用 PSA 凈化工藝流程時，裝置供氫壓力一般較高，為(G)左右。 、一氧化碳變換流程的選擇 根據公司的燃料、原料和公用工程的價格情況，并考慮到制氫裝置供氫的可靠性和靈活性，在權衡利弊后，本報告推薦方案中不設一氧化碳低溫變換部分。 、造氣及凈化工藝技術方案的選擇 輕烴蒸汽轉化制氫裝置根據配套的凈化工藝不同，主要可分為兩種流程，即化學凈化法（常規(guī)凈化法）和變壓吸附凈化法（ PSA 凈化法）。 國內早期建設的制氫裝置均采用化學凈化法。近年來，由于 PSA 的氫回收率進一步提高，特別是 PSA 實現國產化以后，投資進一步降低，因此，新建 PSA 凈化法制氫裝置明顯增多。兩種流程在國內均已有成功的操作經驗。兩種凈化流程的工藝特點見表 412. 山東神馳化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氫、 104Nm3/h制氫項目 版 次： 0 版 第 19 頁 共 83 頁 412 兩種制氫工藝特點比較 序號 項目 化學凈化法 PSA 法 1 工業(yè)氫純度 (mol%) 96 2 流程情況 較復雜 較簡單 3 原料耗量 ～ 4 燃料耗量 ～ 5 綜合能耗 6 工程投資 ～ 7 供氫壓力， MPa(G) 從表中可以看出，化學凈化法流程具有原料消耗低、工程投資低的優(yōu)點，但工藝流程復雜、能耗較高、生產的工業(yè)氫純度低； PSA 凈化流程，盡管其原料消耗高、投資稍高，但其能耗低、工藝流程簡單、開停工方便、工業(yè)氫純度高、供氫壓力高。尤其是由于近期 PSA 技術的進步（多床多次均壓，吸附劑性能的改進等），使氫氣的回收率高達 90～ 92%，加之近幾年 PSA 技術的國產化，極大地降低了 PSA 的投資，從而有效地降低了該工藝的氫氣生產成本，使該技術在新建制氫裝置中占主導地位。 兩種凈化方法的選擇主要取決于原料和燃料價格及技術經濟 比較結果。即流程選擇依據主要取決于原料和燃料的差價。差價越大、采用化學凈化法工藝技術越經濟。差價越小，采用 PSA 凈化工藝技術越經濟。 由于本裝置的原料氣的價格和燃料氣的價格一樣，因此采用 PSA 工藝的氫氣成本要比采用化學吸收法工藝的氫氣成本低。同時，采用 PSA 凈化法制氫工藝還具有流程簡單，便于生產管理，生產的氫氣純度高、供氫壓力高，有利于減少加氫裝置的投資和消耗。所以，本方案推薦采用 PSA 凈化法。 、 PSA 凈化工藝 變壓吸附 (PSA)凈化工藝自從于六十年代初由美國聯合碳化物公司 (UCC)實現 4床工業(yè) 化后，許多公司相繼開發(fā)了多床 (5 床、 10 床、 12 床） PSA 工業(yè)裝置，并在程序控制方面不斷改進和完善，使 PSA 工藝的氫回收率有了很大提高 (達 90％左右 )，操作可靠性，靈活性也得到了較大提高。 山東神馳化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氫、 104Nm3/h制氫項目 版 次： 0 版 第 20 頁 共 83 頁 國內開展 PSA 凈化工藝的研究已有十幾年的歷史，并在吸附劑研制、工藝技術、程序控制等方面獲得較大進展，已在石油化工廠、煉油廠中建成了許多套 PSA 氫回收裝置。 華西公司所是國內最早開展 PSA 研究，并將其成果工業(yè)化、大型化的單位之一，擁有成套的專有技術及工程建設和承包經驗，并已建成百余套 PSA 制氫、制富氧、脫碳及 CO 回收裝置。 其 PSA 技術的優(yōu)點如下： ①氫回收率較高，可達 90％以上 ② PSA 程序控制閥是變壓吸附裝置的關鍵設備。為此成都華西化工研究所開發(fā)了專利產品 —— 密封自補償式三偏心液壓程控蝶閥，該閥具有體積小，重量輕，運行準確、平穩(wěn)，開關速度快（小于 2 秒），開啟速度可調、閥門密封性能好 (ANSI 六級 )，壽命長 (30 萬次 )，自帶閥位顯示等特點。 ③變壓吸附工藝過程采用 DCS 控制系統，具有運轉平穩(wěn)，操作可靠的特點。并且具有事故狀態(tài)下，能自動或手動由八床操作切換至七床、六床、五床操作的功能 , 因而大大地提高了裝置的可靠性。 ④投資低 。只有引進 PSA 裝置投資的 70～ 80％。 1995 年成都華西化工科技股份有限公司在茂名石化公司 6 104m3n/h 大型 PSA 裝置投標中，以“投資低、技術與林德公司相當”的絕對優(yōu)勢擊敗林德公司和國內競爭單位，一舉中標。這標志著國內 PSA 技術在裝置性能和氫收率上已達到國外 PSA 技術水平，而且投資低，完全具備取代引進技術的實力。 綜上所述，本報告推薦采用華西公司開發(fā)的 PSA凈化工藝及成套設備（包括吸附劑、吸附器、控制系統、液壓系統、專利程控閥等）。 山東神馳化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氫、 104Nm3/h制氫項目 版 次： 0 版 第 21 頁 共 83 頁 第二節(jié) 工藝流程簡述及特點 80 104t/a加氫精制單元 、工藝流程特點 、裝置內原料油緩沖罐采用燃料氣覆蓋措施，盡量避免原料油與空氣接觸，從而減輕高溫部位結焦程度。 、采用熱壁型式和新型內部構件的反應器，使進入催化劑床層的物流分配和催化劑床層的徑向溫度分布均勻。 、采用三相（油、氣、水）分離的立式高壓分離器。 、氫氣和原料油在反應流出物 /反應進料換熱器前混合，與反應流出物換熱后進加熱爐加熱至反應溫度，這樣可以提高換熱器的傳熱效率和減輕加熱爐管內的結焦程度。 、為了防止低溫部位銨鹽析出，在反應 流出物空冷器上游側設置軟化水注入點。 、催化劑預硫化采用液相硫化方法。預硫化油用直餾柴油。 、柴油汽提塔采用水蒸汽汽提，塔頂設注緩蝕劑設施，以減輕塔頂流出物中硫化氫對汽提塔頂系統的腐蝕。 、新氫壓縮機、循環(huán)氫壓縮機采用電動往復式，均為一開一備。 、柴油產品進空冷器溫度盡可能低，提高加熱爐入口溫度，減小加熱爐負荷，降低裝置能耗。 、工藝流程簡述 、反應部分 自罐區(qū)來原料油經原料油過濾器除去原料中大于 25 微米的顆粒后，進入原料油緩沖罐。經原料油泵升壓后，在 流量控制下，經反應流出物 /原料油換熱器換熱后與混合氫混合，進入反應流出物 /混合進料換熱器，然后進入反應進料加熱爐。反應器進料經加熱至反應所需溫度后進入加氫精制反應器和改質反應器，兩臺反應器均設置二個催化劑床層，床層間設有急冷氫。 反應流出物經反應流出物 /混合進料換熱器、反應流出物 /低分油換熱器、反應流出物 /原料油換熱器分別與混合進料、低分油和原料油換熱，經反應流出物空冷器冷卻至 50℃后進入高壓分離器。為了防止反應流出物在冷卻過程中析出銨鹽，堵塞管道 山東神馳化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氫、 104Nm3/h制氫項目 版 次： 0 版 第 22 頁 共 83 頁 和設備，通過注水泵將脫鹽水注至反應流出物空冷器上游側的管道中 。 在高壓分離器中，反應流出物進行氣、油、水三相分離，頂部出來的循環(huán)氫進入