催化干气制氢工艺说明书

催化干气制氢工艺说明书内容摘要：

360℃ 中变反应器出口温度 411℃ 中变反应器出口 CO含量 ≤ %（ v） PSA 氢提纯 见 PSA 氢提纯系统设计文件。 5 装置物料平衡 表 51 装置物料平衡（计算值） 6 主要设备选型及工艺计算汇总 主要设备选型 反应器类 18 1) 一段加氢反应器 (213R101A)直径Φ 2400，采用等温床列管式反应器，换热管规格Φ 45x3，换热管长 6m，换热管总数 1415根。 壳程介质为除氧水、水蒸汽，材质为 Q345R。 管程介质为原料气，换热管材质为 15CrMo 钢。 该反应器需整体热处理。 2) 二段 加氢反应器 (213R101B)直径Φ 1800，选用绝热固定床反应器，壳体材质为 15CrMoR，内件为 0Cr18Ni10Ti。 该反应器需整体热处理。 3) 一段脱硫反应器 (213R102A)、二段脱硫反应器 (213R102B)直径均为Φ 2020，选用固定床反应器，外壳材质为 15CrMoR，内件为0Cr18Ni10Ti。 反应器需整体热处理。 4) 中温变换反应器 (213R103)直径Φ 2400，采用固定床反应器，外壳材质为 15CrMoR，内件为 0Cr18Ni10Ti。 该反应器需整体热处理。 塔类 1) 酸性水汽提塔 (213T101)直径Φ 1200，采用填料塔，选用鲍尔环散堆填料，填料规格Φ ，填料高度 ，填料材质0Cr18Ni9，塔体材质 0Cr18Ni9。 容器类 四台中变气分水罐 (213V104~107) 直径均为Φ 1000，操作介质为中变气和酸性冷凝水，设备材质 0Cr18Ni9。 冷换类 锅炉给水第二预热器 (213E102AB)、锅炉给水第一预热器(213E103)、中变气水冷却器 (213E105)均选用双壳程 U形管式换 19 热器，直径Φ 800，管束材质为 0Cr18Ni9，壳体材质为 Q345R。 除盐水预热器 (213E104) 选用单壳程 U 形管式换热器，直径Φ 700，管束材质为 0Cr18Ni9，壳体材质为 0Cr18Ni9。 空冷类 中变气空冷器选用干式空冷器，其介质过流部分材质采用0Cr18Ni10Ti。 工业炉类 1) 原料预热炉 (213F101) 原料预热炉为圆筒形立式加热炉， 设计热负荷为 1040kW，设计热效率为 87%（ LHV），保证热效率 84% （ LHV）。 对流室、 辐射室炉管规格： φ ，管路系统材料为 1Cr5Mo，辐射段为双层轻质耐火浇注料，对流段、烟囱衬里材料为单层轻质耐火浇注料，钢结构及壁板材料为。 2) 转化炉 (213F102) 转化炉采用顶烧箱式炉炉型，炉顶设置 40 个气体燃烧器，炉内布置 4 排共 88 根转化管，转化炉管支撑采用下部固定、上部用弹簧吊挂的结构，其与出、入口集合管均采用尾管连接。 ① 转化炉管路系统各段材料选用情况及设计参数见表。 20 表 转化炉管路系 统各段材料选用情况及设计参数 ②炉衬材料 辐射段端、侧墙炉衬下部采用耐火砖作为耐火层，耐火纤维板作为隔热层；上部和辐射段炉顶炉衬采用耐火纤维模块作耐火层；对流段及烟囱衬里材料为轻质耐火浇注料。 ③ 钢结构及炉壁板 钢结构及炉壁板材料为。 3) 转化炉蒸发段 转化炉蒸发段选用自然循环水管式余热锅炉，设计热负荷为5130kW，材质为 20G。 4) 转化气蒸汽发生器 (213E101) 转化气蒸汽发生器采用卧式自然循环火管式结构型式，设计热负荷为 11228kW。 炉体中间设置 旁通管，转化气出口设置调节机构，以调节出口转化气温度。 转化气蒸汽发生器和转化炉蒸发段共用 1 台汽 21 包 (213V103)。 炉管采用 15CrMo 无缝钢管。 5) 烟囱 (213SK101) 烟囱高度 45m，带隔热衬里，材质为碳钢。 机械类 原料气压缩机 (213C101AB)选用往复式，共两台，一开一备，型号为 112DFB2NL。 设计流量 147Nm3/min，设计出口压力(G)，轴功率 503kW，电机功率 560kW，电机型号 YAKK71016。 PSA 氢提纯系统 PSA氢提纯系统详见四川亚联高科技股份有限公司提供的设计文件。 主要设备汇总 主要设备汇总 工艺计算汇总 工业炉类设备工艺计算汇总 22 表 原料预热炉计算汇总 23 表 转化炉计算汇总 24 反应器类设备工艺计算汇总见表 25 塔类设备工艺计算汇总见表 26 冷却换热设备工艺计算汇总见表 27 容器类设备工艺计算汇总见表 28 安全阀工艺计算汇总见表 29 7 消耗指标及能耗 催化剂、化学药剂及辅助材料 催化剂 1) 加氢催化剂 表 加氢催化剂性质 30 2) 脱氯剂及脱硫剂 表 脱氯剂及脱硫剂性质 31 3) 转化催化剂 表 转化催化剂性质 4) 中变催化剂性质 表 中变催化剂性质 32 5) 催化剂用量汇总表 表 催化剂用量汇总表 6) 吸附剂 (PSA 氢提纯系统 ) 表 吸附剂装填量表 化学药剂 表 化学药剂消耗量 辅助材料 1) 瓷球及填料 33 表 瓷球及填料性质 2) 瓷球及填料装填量 表 瓷球及填料装填量 公用工程消耗 水用量 (见表 ) 电用量 (见表 ) 蒸汽用量 (见表 ) 压缩空气用量 (见表 ) 氮气用量 (见表 ) 燃料气用量 (见表 ) 装置消耗量汇总 (见表 ) 34 表 水 用量 35 表 电用量 36 表 蒸汽用量 表 压缩空 气用量 表 氮气用量 表 燃料气用量 37 表 装置消耗量汇总 能耗计算 能耗计算见表。 表 能耗计算 (计算方法按 GB/T504412020 规定 ) 注：设计产品氢气量 38 节能措施 1) 变压吸 附尾气全部用作转化炉的燃料，最大限度减少燃料气用量。 2) 装置内的高温位热源（如转化炉高温烟气、高温转化气等）发生中压蒸汽，与发生低压蒸汽相比，节能 标油 /1000Nm3 氢气。 3) 一段加氢反应器采用列管式等温床反应器，烯烃饱和反应产生的热量发生 中压蒸汽，既满足了一段加氢反应的等温要求，又可发生中压蒸汽。 4) 烟道气、转化气的产汽系统采用二合一的自然循环式产汽流程，减少了动力消耗。 5) 转化过程选用适宜的水碳比，有利于降低转化炉的燃料消耗。 6) 优化 换热流程，合理利用余热温位，提高有效能利用效率。 ① 合理利用转化炉烟气能量。 根椐加热各介质温位和转化炉烟气能级确定对流室各吸热段的位置，以节省燃料。 ② 利用烟道气低温位余热预热燃烧空气，有利于降低转化炉的能耗。 ③ 在维持合理传热温差的前提下，降低排烟温度，提高转化炉、原料预热炉的热效率，以降低燃料消耗。 ④ 利用中变气高温位余热预热锅炉给水、除盐水，降低装置能耗。 7) 除氧器除氧采用连续排污所产生的扩容蒸汽，节能 标油/1000Nm3氢气。 8) 采用空气冷却中变气，减少循环水用量 772t/h，节能 标油 /1000Nm3氢气。 9) 从中变气中分离出的酸性凝结水， 经汽提后送往除氧器， 节约除盐水用量 ， 节能 /1000Nm3氢气。 39 8 生产控制分析 该装置所生产的产品为工业氢气。 设计要求对原料、产品、过程物流进行指标控制及相应分析的项目列于表 81。 表 81 生产控制分析 注：除上述分析项目外，还有下列在线分析： 1) 转化炉辐射段出口烟气氧含量分析，量程为 0～ 10%V。 2) 提氢塔出口气体氢含量分析，量程为 98%～ 100%V。 3) 产品氢 CO+CO2 微量分析，量程为 0～ 100ppm。 9 环境保护 污染物排放及副产品的回收 副产品的回收及利用 40 该装置副产的脱附气全部送至转化炉作燃料气；从中变气分离出的酸性凝结水汽提净化后全部送入除氧器除氧后作锅炉给水；中压汽包的连续排污水经连续排污扩容器产生扩容蒸汽后作除氧器的汽提蒸汽。 废气污染源及污染物 该装置的主要废气污染源是原料预热炉和转化炉排放的烟气，烟气排放量及组成见表。 表 烟气排放量及组成 该装置开、停工排放及事故状态下安全阀泄放的易燃、易爆气体均密闭排放至工厂火炬系统焚烧。 废水污染源及污染物 该装置产生的废水包括装置开停工和机泵冷却排放的含油污水、地面冲洗水、定期排污扩容器排放的含盐污水。 装置排放废液基本情况见表。 表 装置排放废液基本情况 废渣污染源及污染物 该装置废渣包括反应器和转化炉定期更换的废催化剂、瓷球以及提氢塔定期更换的废吸附剂、瓷球。 废渣排 放情况列于表。 41 表 废渣排放表 噪声 该装置的噪声主要来源于压缩机、风机、泵、空冷器风机、原料预热炉和转化炉燃烧器、中压蒸汽放空。 污染治理措施 为贯彻国家颁布的环境保护法律、法规，在发展生产的同时保护好人类赖以生存的环境，该项目在设计中主要采取了以下污染防治措施和控制方案： 废气治理 开、停工排放及事故状态下安全阀泄放采用密闭排放系统，防止气体泄漏。 原料预热炉和转化炉的烟气分别通过 20 米烟囱和 45米烟囱排放，烟气排放符合国家标准《大 气污染物综合排放标准》（ GB162971996）。 废水治理 废水的治理遵循“清污分流，分类排放”的原则。 1) 开、停工及机泵冷却排放的含油污水收集后，排入现有厂区污水处理场统一处理。 2) 产汽设备排出的少量含盐污水经新鲜水冷却后，排入现有厂区污 42 水处理场处理。 废渣治理 该装置排放的废渣为定期更换的废催化剂和瓷球，其中废催化剂经工艺钝化处理后送有资质的环保处理单位回收处理；定期排放的废瓷球，首先进行蒸汽脱污处理，然后采用无害化填埋方式处理。 噪声控制 本设计优先选用低噪声的电机；原料预热炉和转化炉燃烧器选用噪声＜ 85dB；中压蒸汽放空管道设置消声器。 采用上述措施后，该装置的噪声指标符合《石油化工企业环境保护设计规范》（ SH302495）的要求。 10 职业安全卫生 生产介质的危害 该装置涉及到的主要工艺介质及其特性见表。 表 主要工艺介质及其特性 主要生产岗位危险因素分析 该装置处理的物料为易燃、易爆介质。 主要生产岗位危险因素分析见表。 43 表 主要生产岗位危险因素分析 生产过程中的主要有毒有害物质 1) 该装置生产过程中对人体健康产生危害的物质主要有氢气、甲烷、乙烷、乙烯等，这些物质的性质如下： ① 氢气 (H2)：氢气为无色、无臭、无味、无毒、易燃易爆的气体；在空气中的自然点 530℃，爆炸极限为 ～ %。 ② 甲烷 (CH4)：甲烷为无色、无臭的气体，比重 ，分子量 ，沸点 ℃（ 760mmHg） ,甲烷与空气混合达 ～ 15%浓度遇火就会爆炸，甲烷浓度达 25～ 30%以上就会使人缺氧导致呼 吸困难。 ③ 乙烯 (C2H4)：乙烯为无色气体，有特殊的香味。 比重 ，分子量 ，沸点 104℃，爆炸极限为 %，乙烯与空气混合物在接触任何火源时都可燃烧。 在空气中，乙烯是一种窒息剂，浓度为 50%而氧含量低于 11%，能使人昏迷，更低则使人死亡。 ④ 其它：乙烷、丙烷、丙烯等烃类气体均为易燃、易爆、无毒气体，浓度高时都使人因缺氧而导致呼吸困难。 2) 粉尘危害 装置定期装卸催化剂，可能造成粉尘污染，车间空气中最高允许浓度为 10mg/m3。 3) 噪声危害 噪声主要来源为装置的机 泵、空冷器、压缩机、鼓风机、加热炉、 44 转化炉及各种管线放空等。 安全卫生措施 安全措施 1) 爆炸危险场所划分根据《 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 》 GB5005892 的规定，按装置的爆炸危险环境和火灾危险环境进行区域划分。 该装置火灾危险分类为甲类，爆炸和火灾危险场所划分为 2 区。 2) 设备平面布置、设备选型满足防火、防爆安全规范要求，并针对制氢装置高温、中压、临氢、易燃、易爆等特点，将同类设备分区集中布置，以利于安全管理和安全操作。 3) 装置中的明火源（加热炉、转 化炉）放置在装置甲类危险设备的全年最小风频的下风向，与工艺设备的防火间距满足《石油化工企业设计防火规范》 GB501602020。 4) 对工艺操作中可能超压的反应器、容器等设备均设置安全泄。