天然气制氢培训课件.ppt

工艺原理工艺原理1.1轻烃蒸汽转化法制氢过程分为原料的净化，烃蒸 汽转化，CO中温变换等工艺。1.1.1 原料净化时原料气在一定的温度、氢气压力和空速条件下，借助加氢催化剂、脱硫剂、脱氯剂作用，把原料气中硫化物、氯化物脱除，使原料气含硫量降至0.5PPm，含氯量降至0.2PPm，以保护好后续催化剂的正常运行。1.1.2 精制原料气在一定压力、温度、空速、水碳比和催化剂作用下，烃和蒸汽进行反应，转化成气体氢和一氧化碳，同时伴生CO2和少量的残余CH4.1.1.3 转化气进行中温变换：在一定的温度、压力、空速、水气比和催化剂作用下，将CO与水反应生成氢气和CO2.轻烃蒸汽转化制氢轻烃蒸汽转化制氢工艺流程图工艺流程图中变中变转化转化稀烃稀烃饱和饱和高纯氢气高纯氢气蒸气蒸气燃料气燃料气PSA原料原料（天然气（天然气干气干气轻石脑油）轻石脑油）确定流程：确定流程：脱硫脱硫焦化干气：焦化干气： 一般含有一般含有1320%的氢气；的氢气；510%的烯烃（主要为乙烯的烯烃（主要为乙烯和丙烯）；其余为甲烷等饱和烷烃，杂质含量中主要为有机和丙烯）；其余为甲烷等饱和烷烃，杂质含量中主要为有机硫，经过湿法脱硫后，一般含有硫，经过湿法脱硫后，一般含有50200ppm的总硫。的总硫。催化干气：催化干气： 一般含有一般含有202040%40%的氢气；的氢气；151520%20%的烯烃（主要为乙烯）的烯烃（主要为乙烯）；15%15%左右的氮气，其余为甲烷等饱和烷烃，杂质含量中主要左右的氮气，其余为甲烷等饱和烷烃，杂质含量中主要为无机硫，经过湿法脱硫后，一般含有为无机硫，经过湿法脱硫后，一般含有101020ppm20ppm的总硫。的总硫。 气体品质：焦化干气由于催化干气气体品质：焦化干气由于催化干气 原料预热炉原料预热炉 变温加氢反应器变温加氢反应器 绝热加氢反应器绝热加氢反应器 氧化锌脱硫反应器氧化锌脱硫反应器 绝热加氢工艺流程图绝热加氢工艺流程图原料气原料气去转化炉去转化炉220220350 350 380380适用原料：适用原料：烯烃含量不烯烃含量不限制限制 原料预热炉原料预热炉 加氢反应器加氢反应器 氧化锌脱硫氧化锌脱硫 绝热加氢工艺流程图绝热加氢工艺流程图原料气原料气去转化炉去转化炉250 250 390 320 390 320 370 370 适用原料：适用原料：烯烃含量小烯烃含量小于于7%一下一下转化型式：一段转化二段转化；一段转化 烃类水蒸汽转化主要反应有: CnHm+nH2O=nCO+(n+m/2)H2 CO+3H2=CH4+H2O Ho298 =-206kJ/mol CO+H2O=CO2+H2 Ho298 =-41kJ/mol 以甲烷为主的气态烃，蒸汽转化过程较为简单，主要发生上述反应，最终产品气组成由反应平衡决定。焦化干气：焦化干气： 一般含有一般含有1320%的氢气；的氢气；510%的烯烃（主要为乙烯的烯烃（主要为乙烯和丙烯）；其余为甲烷等饱和烷烃，杂质含量中主要为有机和丙烯）；其余为甲烷等饱和烷烃，杂质含量中主要为有机硫，经过湿法脱硫后，一般含有硫，经过湿法脱硫后，一般含有50200ppm的总硫。的总硫。催化干气：催化干气： 一般含有一般含有202040%40%的氢气；的氢气；151520%20%的烯烃（主要为乙烯）的烯烃（主要为乙烯）；15%15%左右的氮气，其余为甲烷等饱和烷烃，杂质含量中主要左右的氮气，其余为甲烷等饱和烷烃，杂质含量中主要为无机硫，经过湿法脱硫后，一般含有为无机硫，经过湿法脱硫后，一般含有101020ppm20ppm的总硫。的总硫。 气体品质：焦化干气由于催化干气气体品质：焦化干气由于催化干气 1)入口温度：500-650 C（取决于原料） 对原料的影响 对转化反应的影响：降低了转化炉的热负荷 对燃料消耗的影响：降低燃料消耗 对外输蒸汽的影响：降低外输蒸汽量 预转化工艺的应用 2)出口温度 提高原料的转化率 降低残余甲烷含量 对转化炉炉管材料的要求 目前国内：820-860 C 3、水碳比 ：影响装置能耗和催化剂的积炭 3.0-3.5（mol）（）（PSA工艺流程）工艺流程） 4.0-5（mol）（常规工艺流程）（常规工艺流程） 4、转化催化剂 ：国内国内:Z417W/Z418W；Z413/Z414/Z403国外：国外： ICI / RNKR 。 5、炭空速：500-1200h1（催化剂性能、压降）（催化剂性能、压降） 6、空气预热温度、空气预热温度：260-500度度 1、 工艺原理：一氧化碳变换反应是一可逆放热反应一氧化碳变换反应是一可逆放热反应: : CO+H CO+H2 2O=COO=CO2 2+H+H2 2 H Ho o298 298 =-41.4KJ/mol=-41.4KJ/mol 2、流程： （1)无一氧化碳变换工艺流程： 无变换适用于甲醇装置，不适应于制氢装置和合成氨装置无变换适用于甲醇装置，不适应于制氢装置和合成氨装置 有变换适合于制氢有变换适合于制氢 （2）中变低变流程：CO0.3% 适合于化学净化法适合于化学净化法 制氢工艺和合成氨装置制氢工艺和合成氨装置 （3) 中变流程：适合于适合于PSA净化法制氢工艺净化法制氢工艺; CO3%3、操作条件（1)温度：温度：320-380/390-430 C;(2)压力；（压力；（3)水汽比水汽比4、变换催化剂：B110、B113、FB123放映完毕