制氢装置原料预热及加氢精制流程方案.pdf

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1、制氢装置原料预热及加氢精制流程方案张晓楠王宽新李雪晴(中化泉州石化有限公司，福建泉州362103)摘要：比较了制氢装置不同的原料预热流程及其各自的优缺点；介绍了转化催化剂对原料气中杂质的要求；对不同原料气需根据烯烃含量的不同选用不同的加氢方案。对不同的企业，当新建或者扩建的制氢装置时可根据企业的具体情况选择合适的预热及加氢精制流程关键词：制氢装置；原料预热；加氢精制随着我国石油炼制和石油化工行业的迅速发展以及环境保护对油品质量要求的不断提高，使得对氢气需求量越来越大。采用轻石脑油或者抽余油作制氢原料时，其原料消耗一般占氢气成本的80％，而且随着原油价格上涨，轻油资源日

2、益紧张，为了降低氢气成本，各石化企业近年来多采用焦化干气、催化干气、天然气等作为制氢原料，采用轻烃蒸汽转化制氢⋯。该工艺具有投资少、成熟可靠、操作灵活方便等优点，在各石化企业得到广泛应用”】。常规的轻烃蒸汽转化制氢主要由原料升压、预热升温、加氢精制、水蒸气转化、C0变换和热回收部分组成。转化部分的催化剂对原料杂质非常敏感，对不同的原料，在原料预热和加氢精制部分需采取不同的处理方案以达到转化催化剂对原料杂质的要求。1原料预热方案为了满足加氢精制部分的催化剂对反应温度的要求，根据组成不同，制氢原料需预热至250—380℃。预热方案主要包括以下几种。1．1带开工加热炉的预热

3、方案正常生产过程中原料气与中变气进行换热，原料气温度升至加氢反应器所需温度，但开工时由于没有热源需单独设立开工加热炉。典型的流程图见图l。图1带开工加热炉的流程装置开工后，原料与中变气进行换热，此时可将开工炉停用以节省原料。但往往面I临开工炉二次开工难的问题，因此需保证开工炉的长明灯常开。而且设开工炉需增加设备投资和占地面积，目前此流程已不常用。1．2带原料预热炉的方案原料经由原料预热炉加热到加氢及脱硫所需温度，中变气的热量用来加热锅炉给水。典型的流程图见图2。50I化毒髫理2015年11月]图2带开工加热炉的流程本流程是制氢装置的常规流程，原料预热炉能较快的提升原料

4、气的温度，可以缩短开工时间，而且能通过调节燃料气的量灵活的调节反应器入口温度，能防止催化剂升温过快。缺点是需要耗费额外的燃料气，也需要增加设备投资和占地面积。1．3利用中变气和过热蒸汽预热的方案原料气与中变气直接预热，然后再与装置自产的过热蒸汽换热至反应器所需温度，换热完的蒸汽与脱硫后原料气配汽进入转化系统。典型的流程见图3．图3利用中变气和过热蒸汽预热流程开工初期中变气出口温度较低，往往无法将原料气预热到所需温度，利用过热蒸汽对原料在第二台换热器中继续升温，满足加氢催化剂和脱硫剂活性要求，使原料脱硫效果显著，为装置的长周期运行提供保证。由于取消了原料预热炉，节约了大

5、量的燃料气，而且利用过热蒸汽进行加热可以充分利用转化炉的烟气能量。另外中变气先预热了原料再加热锅炉给水，可以避免锅炉给水发生部分汽化的现象。该流程开工时需要先运行转化系统，将中变气温度以及汽包压力和温度升起来，才能将原料加热到所需温度，相当于转化炉需要将整个流程升温，所以开工周期比较长。如果系统管网能提供中压过热蒸汽则能缩短开工时间。1．4其他流程可以用转化炉自产的饱和蒸汽对原料进行预热，然后用过热蒸汽进一步加热，与前述利用中变气和过热蒸汽预热的方案的流程类似。中海石油炼化惠州炼油公司的两套100000Nm3，}l制氢装置采用的德国Uhde公司的技术，原料气利用转化炉

6、烟气直接预热至所需温度，然后去加氢和脱硫反应器”1。但这需要较大的转化炉负荷以及更长的转化炉对流段。r从上述不同的原料预热方案比较可以看出，各方案均有优点和缺点，在设计时可以根据各个工厂的实际情况综合考虑实施。2加氢精制方案炼厂干气通常含有一定的烯烃和有机硫，经过胺处理后仍含有几百微克每克的有机硫。转化部分作为制氢装置的核心部分，转化催化剂对原料的杂质的要求极为严格。对于以催化干气、焦化干气或者天然气为原料来说：(1)限制硫质量分数低于0．2ppm，短期允许不大于0．5ppn，；(2)限制氯质量分数低于0．2ppm，短期允许不大于0．5ppm；(3)限制砷质量分数低于

7、5ppb”l；(4)限制烯烃体积分数小于l％。因此在转化之前制氢原料需经过烯烃饱和、脱硫、脱氯、脱砷等步骤才能满足转化催化剂的要求。针对不同的原料气中烯烃含量的不同，加氢精制可以采用一步加氢法和两步加氢法。2．1一步加氢法对于烯烃含量小于10％的原料气(如天然气、焦化干气)可以直接采用一步加氢法，如图3中升温后的原料气直接通过绝热加氢反应器和脱硫反应器即可满足转化催化剂的要求。根据原料中杂质的种类，脱硫反应器中可以装填脱氯、脱砷和脱硫剂。2_2两步加氢法烯烃加氢饱和是强烈的放热反应，一般认为烯烃每增加l％(体积分数)，温升可达25℃”’。过高的烯烃含