【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 中壓加氫改質(zhì)技術(shù)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(xiàng)目 版 次： 0 版 第 16 頁(yè) 共 83 頁(yè) 表 411 反應(yīng)器入口氫分壓， MPa 精制 改質(zhì) 總體積空速， h1 床層平均溫度 358 355 反應(yīng)器入口氫油比， Nm3/m3 800 化學(xué)氫耗， m% 綜上所述，采用加氫精制技術(shù)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(zhì)和 RICH 技術(shù)氫耗大、生產(chǎn)成本高能耗高，并且中壓加氫改質(zhì)柴油收率低，不符合市場(chǎng)需求趨勢(shì)。采用 MCI或 RICH 技術(shù)，柴油收率大于 96%，十六烷值的提高約十個(gè)單位，氫耗比常規(guī)加氫精制有所增加。綜合比較結(jié)果，推薦選擇撫順石化研究院的加氫精制技術(shù)。 104Nm3/h 制氫單元 、國(guó)內(nèi)外制氫技術(shù)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(zhuǎn)化制氫技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在半個(gè)多世紀(jì)的工業(yè)實(shí)踐中， ICI、凱洛格、赫爾蒂、 KTI、托普索等公司在轉(zhuǎn)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(jìn)，使輕油蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)日臻成熟，可靠性、靈活性有了很大提高。 目前由于越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)要求，各種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的質(zhì)量越來(lái)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(zhuǎn)化制氫技術(shù)公司，在充分吸收、借鑒現(xiàn)代合成氣生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，利用其制氫的優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，力求開(kāi)發(fā)出適合當(dāng)代要求的輕烴制氫技術(shù)。最新的進(jìn)展包括： 、低水碳比、高轉(zhuǎn)化溫度，以降低原料和燃料消耗； 、預(yù)轉(zhuǎn)化工藝和后轉(zhuǎn)化工藝（一種列管式的轉(zhuǎn)化反應(yīng)器）與常規(guī)轉(zhuǎn) 化爐的優(yōu)化組合應(yīng)用，以降低轉(zhuǎn)化爐的燃料消耗； 應(yīng)用現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)，優(yōu)化余熱回收方案，以進(jìn)一步降低裝置能耗。 國(guó)內(nèi)輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)自六十年代第一套 2 104Nm3/h 油田氣制氫裝置一次投產(chǎn)成功以來(lái)，取得了可喜的進(jìn)展。 山東神馳化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氫、 104Nm3/h制氫項(xiàng)目 版 次： 0 版 第 17 頁(yè) 共 83 頁(yè) 三十年來(lái)的工業(yè)實(shí)踐表明，國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)施工的制氫裝置工藝可靠，開(kāi)車方便，原料、燃料單耗和主要性能能量指標(biāo)均已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 、工藝技術(shù)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(guó)內(nèi)外均認(rèn)為蒸汽轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化法。經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐。目前已積累了許多成功的工程設(shè)計(jì)與操作經(jīng)驗(yàn)。 、原料精制工藝方案的選擇 轉(zhuǎn)化催化劑在使用過(guò)程中極易受到毒害而喪失活性，對(duì)原料中的雜質(zhì)含量有嚴(yán)格的要求，一般要求精制后的原料氣硫含量小于 ，氯小于 。 對(duì)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(wèn)題，齊魯石化公司第一化肥廠在消化吸收國(guó)內(nèi)外烯烴飽和技術(shù)的基礎(chǔ)上，成功開(kāi)發(fā)了等溫 絕熱床串聯(lián)的烯烴飽和脫硫技術(shù)。該技術(shù)具有流程簡(jiǎn)單、不受原料氣中烯烴含量的限制、烯烴飽 和率高等特點(diǎn)。該技術(shù)已申請(qǐng)為國(guó)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(shù)。 在原料氣的預(yù)熱方面，采用開(kāi)工加熱爐和原料預(yù)熱爐二合一的方案。不采用引進(jìn)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(yù)熱溫度調(diào)節(jié)的靈活性，節(jié)約了投資，又增加了中壓蒸汽的產(chǎn)量。 為降低操作費(fèi)用，確保裝置長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)，設(shè)置兩臺(tái) ZnO 脫硫反應(yīng)器，即可串聯(lián)也可并聯(lián)操作，使 ZnO 利用率可達(dá) 100%，并可在不停工的情況下，更換脫硫劑。 原料氣在加氫過(guò)程中，其基本反應(yīng)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(xiàng)目 版 次： 0 版 第 18 頁(yè) 共 83 頁(yè) 二硫化碳 : CS2+4H2→ CH4+2H2S 、蒸汽轉(zhuǎn)化工藝條件的選擇 輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)操作條件的選擇是影響制氫裝置經(jīng)濟(jì)性的重要因素 、轉(zhuǎn)化溫度 根據(jù)裝置原料和 國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)化爐爐管的生產(chǎn)水平，轉(zhuǎn)化爐的出口溫度按 820℃考慮。 、水碳比 從化學(xué)平衡角度上來(lái)看，提高水碳比有利于轉(zhuǎn)化反應(yīng)，提高原料轉(zhuǎn)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)住保虼?，提高了裝置的能耗和氫氣成本；水碳比的降低將使轉(zhuǎn)化爐的熱負(fù)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(zhuǎn)化的水碳比也不能過(guò)低，過(guò)低的水碳比造成催化劑的積碳傾向加大。根據(jù)裝置轉(zhuǎn)化溫度的選擇，并綜合權(quán)衡后，水碳比選擇(mol/mol)。 、轉(zhuǎn)化壓力 目前，國(guó)內(nèi)外制 氫裝置采用 PSA 凈化工藝流程時(shí)，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(jù)公司的燃料、原料和公用工程的價(jià)格情況，并考慮到制氫裝置供氫的可靠性和靈活性，在權(quán)衡利弊后，本報(bào)告推薦方案中不設(shè)一氧化碳低溫變換部分。 、造氣及凈化工藝技術(shù)方案的選擇 輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置根據(jù)配套的凈化工藝不同，主要可分為兩種流程，即化學(xué)凈化法（常規(guī)凈化法）和變壓吸附凈化法（ PSA 凈化法）。 國(guó)內(nèi)早期建設(shè)的制氫裝置均采用化學(xué)凈化法。近年來(lái)，由于 PSA 的氫回收率進(jìn)一步提高，特別是 PSA 實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化以后，投資進(jìn)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(guó)內(nèi)均已有成功的操作經(jīng)驗(yàn)。兩種凈化流程的工藝特點(diǎn)見(jiàn)表 412. 山東神馳化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氫、 104Nm3/h制氫項(xiàng)目 版 次： 0 版 第 19 頁(yè) 共 83 頁(yè) 412 兩種制氫工藝特點(diǎn)比較 序號(hào) 項(xiàng)目 化學(xué)凈化法 PSA 法 1 工業(yè)氫純度 (mol%) 96 2 流程情況 較復(fù)雜 較簡(jiǎn)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(xué)凈化法流程具有原料消耗低、工程投資低的優(yōu)點(diǎn)，但工藝流程復(fù)雜、能耗較高、生產(chǎn)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(jiǎn)單、開(kāi)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(shù)的進(jìn)步（多床多次均壓，吸附劑性能的改進(jìn)等），使氫氣的回收率高達(dá) 90～ 92%，加之近幾年 PSA 技術(shù)的國(guó)產(chǎn)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(chǎn)成本，使該技術(shù)在新建制氫裝置中占主導(dǎo)地位。 兩種凈化方法的選擇主要取決于原料和燃料價(jià)格及技術(shù)經(jīng)濟(jì) 比較結(jié)果。即流程選擇依據(jù)主要取決于原料和燃料的差價(jià)。差價(jià)越大、采用化學(xué)凈化法工藝技術(shù)越經(jīng)濟(jì)。差價(jià)越小，采用 PSA 凈化工藝技術(shù)越經(jīng)濟(jì)。 由于本裝置的原料氣的價(jià)格和燃料氣的價(jià)格一樣，因此采用 PSA 工藝的氫氣成本要比采用化學(xué)吸收法工藝的氫氣成本低。同時(shí)，采用 PSA 凈化法制氫工藝還具有流程簡(jiǎn)單，便于生產(chǎn)管理，生產(chǎn)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(guó)聯(lián)合碳化物公司 (UCC)實(shí)現(xiàn) 4床工業(yè) 化后，許多公司相繼開(kāi)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(jìn)和完善，使 PSA 工藝的氫回收率有了很大提高 (達(dá) 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(xiàng)目 版 次： 0 版 第 20 頁(yè) 共 83 頁(yè) 國(guó)內(nèi)開(kāi)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(shù)、程序控制等方面獲得較大進(jìn)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(guó)內(nèi)最早開(kāi)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(shù)及工程建設(shè)和承包經(jīng)驗(yàn)，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(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下： ①氫回收率較高，可達(dá) 90％以上 ② PSA 程序控制閥是變壓吸附裝置的關(guān)鍵設(shè)備。為此成都華西化工研究所開(kāi)發(fā)了專利產(chǎn)品 —— 密封自補(bǔ)償式三偏心液壓程控蝶閥，該閥具有體積小，重量輕，運(yùn)行準(zhǔn)確、平穩(wěn)，開(kāi)關(guān)速度快（小于 2 秒），開(kāi)啟速度可調(diào)、閥門密封性能好 (ANSI 六級(jí) )，壽命長(zhǎng) (30 萬(wàn)次 )，自帶閥位顯示等特點(diǎn)。 ③變壓吸附工藝過(guò)程采用 DCS 控制系統(tǒng)，具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作可靠的特點(diǎn)。并且具有事故狀態(tài)下，能自動(dòng)或手動(dòng)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(jìn) 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(biāo)中，以“投資低、技術(shù)與林德公司相當(dāng)”的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)擊敗林德公司和國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)單位，一舉中標(biāo)。這標(biāo)志著國(guó)內(nèi) PSA 技術(shù)在裝置性能和氫收率上已達(dá)到國(guó)外 PSA 技術(shù)水平，而且投資低，完全具備取代引進(jìn)技術(shù)的實(shí)力。 綜上所述，本報(bào)告推薦采用華西公司開(kāi)發(fā)的 PSA凈化工藝及成套設(shè)備（包括吸附劑、吸附器、控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、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(xiàng)目 版 次： 0 版 第 21 頁(yè) 共 83 頁(yè) 第二節(jié) 工藝流程簡(jiǎn)述及特點(diǎn) 80 104t/a加氫精制單元 、工藝流程特點(diǎn) 、裝置內(nèi)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(jié)焦程度。 、采用熱壁型式和新型內(nèi)部構(gòu)件的反應(yīng)器，使進(jìn)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(yīng)流出物 /反應(yīng)進(jìn)料換熱器前混合，與反應(yīng)流出物換熱后進(jìn)加熱爐加熱至反應(yīng)溫度，這樣可以提高換熱器的傳熱效率和減輕加熱爐管內(nèi)的結(jié)焦程度。 、為了防止低溫部位銨鹽析出，在反應(yīng) 流出物空冷器上游側(cè)設(shè)置軟化水注入點(diǎn)。 、催化劑預(yù)硫化采用液相硫化方法。預(yù)硫化油用直餾柴油。 、柴油汽提塔采用水蒸汽汽提，塔頂設(shè)注緩蝕劑設(shè)施，以減輕塔頂流出物中硫化氫對(duì)汽提塔頂系統(tǒng)的腐蝕。 、新氫壓縮機(jī)、循環(huán)氫壓縮機(jī)采用電動(dòng)往復(fù)式，均為一開(kāi)一備。 、柴油產(chǎn)品進(jìn)空冷器溫度盡可能低，提高加熱爐入口溫度，減小加熱爐負(fù)荷，降低裝置能耗。 、工藝流程簡(jiǎn)述 、反應(yīng)部分 自罐區(qū)來(lái)原料油經(jīng)原料油過(guò)濾器除去原料中大于 25 微米的顆粒后，進(jìn)入原料油緩沖罐。經(jīng)原料油泵升壓后，在 流量控制下，經(jīng)反應(yīng)流出物 /原料油換熱器換熱后與混合氫混合，進(jìn)入反應(yīng)流出物 /混合進(jìn)料換熱器，然后進(jìn)入反應(yīng)進(jìn)料加熱爐。反應(yīng)器進(jìn)料經(jīng)加熱至反應(yīng)所需溫度后進(jìn)入加氫精制反應(yīng)器和改質(zhì)反應(yīng)器，兩臺(tái)反應(yīng)器均設(shè)置二個(gè)催化劑床層，床層間設(shè)有急冷氫。 反應(yīng)流出物經(jīng)反應(yīng)流出物 /混合進(jìn)料換熱器、反應(yīng)流出物 /低分油換熱器、反應(yīng)流出物 /原料油換熱器分別與混合進(jìn)料、低分油和原料油換熱，經(jīng)反應(yīng)流出物空冷器冷卻至 50℃后進(jìn)入高壓分離器。為了防止反應(yīng)流出物在冷卻過(guò)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(xiàng)目 版 次： 0 版 第 22 頁(yè) 共 83 頁(yè) 和設(shè)備，通過(guò)注水泵將脫鹽水注至反應(yīng)流出物空冷器上游側(cè)的管道中 。 在高壓分離器中，反應(yīng)流出物進(jìn)行氣、油、水三相分離，頂部出來(lái)的循環(huán)氫進(jìn)入