【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 裝置。華西公司所是國(guó)內(nèi)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(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②PSA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)，開關(guān)速度快（小于2秒），開啟速度可調(diào)、閥門密封性能好(ANSI六級(jí))，壽命長(zhǎng)(30萬次)，自帶閥位顯示等特點(diǎn)。③變壓吸附工藝過程采用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6104m3n/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）。第二節(jié) 工藝流程簡(jiǎn)述及特點(diǎn)80104t/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)來原料油經(jīng)原料油過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)流出物在冷卻過程中析出銨鹽，堵塞管道和設(shè)備，通過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，頂部出來的循環(huán)氫進(jìn)入循環(huán)氫壓縮機(jī)入口分液罐，分液后進(jìn)入循環(huán)氫壓縮機(jī)升壓，然后分兩路：一路作為急冷氫去反應(yīng)器控制反應(yīng)器床層溫升；一路與來自新氫壓縮機(jī)出口的新氫混合成為混合氫。高壓分離器水相為含硫化氫和氨的污水，至酸性水總管；油相為加氫生成油至低壓分離器。在低壓分離器中，加氫生成油進(jìn)行閃蒸分離。閃蒸出的低分氣至脫硫部分進(jìn)行脫硫，低分油至分餾部分。裝置的補(bǔ)充氫由裝置外來，經(jīng)新氫壓縮機(jī)入口分液罐分液后進(jìn)入新氫壓縮機(jī)，升壓后與循環(huán)氫壓縮機(jī)出口的循環(huán)氫混合后成為混合氫。、 分餾部分、柴油分餾系統(tǒng)從反應(yīng)部分來的低分油換熱至291℃左右進(jìn)入柴油分餾塔，塔頂油氣經(jīng)分餾塔塔頂空冷器和分餾塔塔頂后冷器冷凝冷卻至40℃，進(jìn)入分餾塔塔頂回流罐進(jìn)行氣、油、水三相分離。閃蒸出的氣體排至燃料氣管網(wǎng)；含硫含氨污水與高分污水一起送出裝置；油相經(jīng)分餾塔塔頂回流泵升壓后一部分作為塔頂回流，一部分作為粗汽油去穩(wěn)定塔。為了抑制硫化氫對(duì)塔頂管道和冷換設(shè)備的腐蝕，在塔頂管道采用注入緩蝕劑措施。緩蝕劑自緩蝕劑罐經(jīng)緩蝕劑泵注入塔頂管道。分餾塔底精制柴油經(jīng)分餾塔低重沸爐循環(huán)泵增壓后分為兩路：第一路作為產(chǎn)品，經(jīng)E3008作穩(wěn)定塔重沸器熱源，然后與低分油換熱至101℃左右,最后進(jìn)入柴油空冷器冷卻至50℃出裝置；第二路經(jīng)流量控制閥后直接去分餾塔底重沸爐作為重沸液， 分餾塔底重沸爐的重沸液，分兩路經(jīng)由分餾塔底重沸爐，加熱至329℃作為重沸液返回分餾塔底部空間，完成汽、液分離，并完成與塔低塔盤流下的液體的混合，然后循環(huán)使用。、汽油穩(wěn)定系統(tǒng)從分餾塔頂回流罐來的粗汽油經(jīng)粗汽油/穩(wěn)定汽油換熱后進(jìn)入汽油穩(wěn)定塔。穩(wěn)定塔用精制柴油作重沸器熱源，穩(wěn)定塔塔頂油氣經(jīng)穩(wěn)定塔頂水冷器冷凝冷卻至40℃，進(jìn)入穩(wěn)定塔頂回流罐進(jìn)行氣、油、水三相分離。閃蒸出的氣體排至燃料氣管網(wǎng)。含硫含氨污水與高分污水一起送出裝置。油相經(jīng)穩(wěn)定塔頂回流泵升壓后分兩路，一路作為塔頂回流，另一路作為輕油出裝置由工廠系統(tǒng)處理。穩(wěn)定塔塔底汽油經(jīng)粗汽油/穩(wěn)定汽油換熱器換熱后，經(jīng)穩(wěn)定汽油空冷器、穩(wěn)定汽油水冷器冷卻至40℃出裝置。、 公用工程部分、催化劑預(yù)硫化流程為了提高催化劑活性，新鮮的或再生后的催化劑在使用前都必須進(jìn)行預(yù)硫化。設(shè)計(jì)采用液相預(yù)硫化方法，以低硫直餾柴油為硫化油，DMDS為硫化劑。催化劑預(yù)硫化結(jié)束后，硫化油通過不合格油線退出裝置。104Nm3/h制氫單元、工藝技術(shù)特點(diǎn)、優(yōu)化裝置設(shè)計(jì)，合理選擇工藝參數(shù)，采用較高的轉(zhuǎn)化出口溫度（820℃），增加轉(zhuǎn)化深度，提高單位原料的產(chǎn)氫率，從而降低原料和燃料消耗；選用較低的水碳比（），進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)化爐的燃料消耗。、在原料氣的預(yù)熱方面，采用開工加熱爐和原料預(yù)熱爐二合一的方案。不僅增加了原料預(yù)熱溫度調(diào)節(jié)的靈活性，又增加了中壓蒸汽的產(chǎn)量。、為了提高裝置的可靠性，確保裝置長(zhǎng)周期安全運(yùn)行，轉(zhuǎn)化催化劑選用國(guó)內(nèi)研制生產(chǎn)的蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑。、一氧化碳變換部分僅采用中溫變換流程，不采用低溫變換流程，以降低裝置投資，簡(jiǎn)化制氫流程，縮短開工時(shí)間。、采用三合一的產(chǎn)汽流程（即煙道氣、轉(zhuǎn)化氣、中變氣的產(chǎn)汽系統(tǒng)共用一臺(tái)汽包），簡(jiǎn)化了余熱回收流程，降低了裝置投資。、優(yōu)化換熱流程，合理利用余熱能位，提高有效能效率。、 利用轉(zhuǎn)化爐煙道氣高溫位余熱預(yù)熱原料氣，利用煙道氣和轉(zhuǎn)化氣的高溫位余熱發(fā)生中壓蒸汽，并過熱到450℃。所產(chǎn)蒸汽一部分作為工藝用汽，多余部分外輸至蒸汽管網(wǎng)。、利用中變氣高溫位余熱預(yù)熱鍋爐給水，以增加中壓蒸汽產(chǎn)量。、 利用煙道氣低溫位余熱預(yù)熱燃燒空氣，以降低轉(zhuǎn)化爐的燃料用量。、 在維持合理傳熱溫差的前提下，降低排煙溫度，提高轉(zhuǎn)化爐、原料預(yù)熱爐的熱效率，以降低燃料消耗。、回收工藝?yán)淠?，減少裝置脫鹽水用量。在變換氣冷卻過程中將產(chǎn)生大量的冷凝水，這部分冷凝水如直接排放，將會(huì)污染環(huán)境或增加污水處理場(chǎng)負(fù)擔(dān)。本設(shè)計(jì)將工藝?yán)淠航?jīng)汽提塔汽提后直接進(jìn)入除氧器，除氧后作為鍋爐給水。這樣既保護(hù)了環(huán)境，又減少了脫鹽水用量。、采用Ｕ型管雙殼程換熱器，加深換熱深度，提高熱效率。、采用PSA凈化工藝，簡(jiǎn)化了制氫流程，提高了氫氣質(zhì)量，降低了裝置能耗。、 PSA方案采用824 PSA工藝，具有流程簡(jiǎn)單、無需動(dòng)力設(shè)備、能耗低的特點(diǎn)。、本方案較傳統(tǒng)流程多一次均壓過程，可更有效地回收產(chǎn)品氫氣，提高了產(chǎn)品氫回收率。(可達(dá)89%)、 本方案由于增加了一臺(tái)順放氣緩沖罐，解決了傳統(tǒng)流程在沖洗再生過程中存在的二次污染問題，因而吸附劑再生效果更好。、變壓吸附工藝過程采用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。、PSA程序控制閥是變壓吸附裝置的關(guān)鍵設(shè)備。本裝置選用華西公司的專利產(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)，開關(guān)速度快（小于2秒），開啟速度可調(diào)、閥門密封性能好(ANSI六級(jí))，壽命長(zhǎng)(30萬次)，自帶閥位顯示等特點(diǎn)。、工藝流程簡(jiǎn)述、進(jìn)料系統(tǒng)由裝置外來的催化干氣和焦化干氣進(jìn)入原料氣緩沖罐，經(jīng)過原料氣壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入原料氣脫硫部分。進(jìn)入脫硫部分的原料氣經(jīng)原料預(yù)熱爐予熱升溫至250℃左右，依次進(jìn)入等溫加氫反應(yīng)器的管程、絕熱加氫反應(yīng)器發(fā)生烯烴飽和以及有機(jī)硫轉(zhuǎn)化反應(yīng)，使原料氣的溫度升高到380℃，然后進(jìn)入氧化鋅脫硫反應(yīng)器。等溫加氫反應(yīng)器反應(yīng)放出的熱量通過殼程發(fā)生蒸汽的方式取熱。在氧化鋅脫硫反應(yīng)器中，硫化氫與氧化鋅反應(yīng)生成固體硫化鋅被吸收下來。，烯烴含量小于≤1%，進(jìn)入轉(zhuǎn)化部分。具體反應(yīng)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二硫化碳: CS2+4H2→CH4+2H2S ZnO(固)+H2S=ZnS(固)+H2O △Ho 298 =，再經(jīng)轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段予熱至500℃，進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐輻射段。在催化劑的作用下，發(fā)生復(fù)雜的水蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)，從而生產(chǎn)出氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和水的平衡混合物。主要反應(yīng)有: CnHm+nH2O =nCO+(n+m/2)H2 ① CO+3H2=CH4+H2O △Ho298 =206kJ/mol ② CO+H2O=CO2+H2 △Ho298 =41kJ/mol ③以甲烷為主的氣態(tài)烴，蒸汽轉(zhuǎn)化過程較為簡(jiǎn)單，主要發(fā)生上述反應(yīng)，最終產(chǎn)品氣組成由反應(yīng)②③平衡決定。而輕石腦油，由于其組成較為復(fù)雜，有烷烴、環(huán)烷烴、芳烴等，因此，除上述反應(yīng)外，在不同的催化床層，還發(fā)生高級(jí)烴的熱裂解、催化裂解、脫氫、加氫、積炭、氧化、變換、甲烷化等反應(yīng)，最終產(chǎn)品氣組成仍由反應(yīng)②③平衡決定。烴類水蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)是體積增大的強(qiáng)吸熱反應(yīng)，低壓、高溫、高水碳比有利于上述反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)過程所需熱量由轉(zhuǎn)化爐頂部的氣體燃料燒嘴提供，出轉(zhuǎn)化爐820℃高溫轉(zhuǎn)化氣經(jīng)轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器換熱后，溫度降至360℃，進(jìn)入中溫變換部分。由轉(zhuǎn)化部分來的約360℃的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入中溫變換反應(yīng)器，在催化劑的作用下發(fā)生變換反應(yīng)： CO+H2O=CO2+H2 △Ho298 =將變換氣中CO含量降至3％左右，同時(shí)繼續(xù)生產(chǎn)氫氣。中變氣經(jīng)過鍋爐給水換熱器、脫鹽水預(yù)熱器進(jìn)行熱交換回收部分余熱后，再經(jīng)中變氣空冷器、中變氣水冷卻器冷卻至40℃，經(jīng)分水后進(jìn)入PSA部分。來自裝置外的脫鹽水經(jīng)脫鹽水預(yù)熱器預(yù)熱后與來自酸性水汽提塔的凈化水混合后進(jìn)入除氧器。除氧器所需的蒸汽由裝置自產(chǎn)水蒸氣提供。除氧水經(jīng)過中壓鍋爐給水泵升壓后經(jīng)過鍋爐給水預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入汽包。鍋爐水通過自然循環(huán)的方式分別經(jīng)過轉(zhuǎn)化爐產(chǎn)汽段、。所產(chǎn)生的蒸汽在轉(zhuǎn)化爐的對(duì)流段過熱到450℃，大部分作為工藝蒸汽使用；多余部分出裝置。、PSA部分來自變換部分的中變氣，自塔底進(jìn)入吸附塔A～H中正處于吸附工況的塔（始終同時(shí)有兩臺(tái)），在其中多種吸附劑的依次選擇吸附下，一次性除去氫以外的幾乎所有雜質(zhì)，%的產(chǎn)品氫氣，經(jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓后送出界區(qū)。當(dāng)吸附劑吸附飽和后,通過程控閥門切換至其它塔吸附,吸附飽和的塔則轉(zhuǎn)入再生過程。在再生過程中，吸附塔首先經(jīng)過連續(xù)四次均壓降壓過程盡量回收塔內(nèi)死空間氫氣，然后通過順放步序?qū)⑹Ｓ嗟拇蟛糠謿錃夥湃腠樂艢夤?用作以后沖洗步序的沖洗氣源)，再通過逆放和沖洗兩個(gè)步序使被吸附雜質(zhì)解吸出來。逆放解吸氣進(jìn)入解吸氣緩沖罐，沖洗解吸氣進(jìn)入解吸氣緩沖罐，然后經(jīng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)混合后穩(wěn)定地送往轉(zhuǎn)化爐用作燃?xì)狻５谌?jié) 裝置物料平衡80104t/a加氫精制單元物料平衡表431 加氫精制單元物料平衡序號(hào)物料名稱收率數(shù)量　　Wt%kg/ht/d104t/a一、入方　　　　1焦化柴油2焦化汽油3催化柴油4氫氣5脫鹽水6汽提蒸汽　　　　　　　合計(jì)二、出方　　　　1精制柴油2汽油3低分氣體4汽提塔頂氣5酸性水　6含油污水　　　　　　　　合計(jì)　 104Nm3/h制氫單元物料平衡表432 制氫單元物料平衡項(xiàng) 目Kg/hnm3/h備注入 水蒸汽17739自產(chǎn)干氣43505904 裝置外來方合計(jì)22089出工業(yè)氫133915000作為加氫的原料脫附氣105938140自產(chǎn)，作為轉(zhuǎn)化爐的燃料未反應(yīng)水10157回收利用方合計(jì)22089第四節(jié) 平面布置遵守的主要標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB5016092（1999年局部修訂）《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB5005892《石油化工企業(yè)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》 SHJ1790（1995年局部修訂）《石油化工企業(yè)工藝裝置設(shè)備平面布置設(shè)計(jì)通則》 SHJ1189平面布置的原則和特點(diǎn)、遵守國(guó)家的有關(guān)法