炼厂制氢方案的选择与优化.pdf

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1、炼厂制氢方案的选择与优化中石化宁波工程有限公司中国石化长城能源化工公司2014年1月内容提要1炼厂的氢气需求2炼厂制氢工艺路线3煤制氢关键技术4煤气化多联产方案在炼厂中的应用5煤制氢项目的环保问题6对炼厂制氢方案的建议1炼厂的氢气需求1炼厂的氢气需求1炼厂的氢气需求1.1氢气是炼厂重要的基本工艺原料氢气是现代化炼厂不可缺少的原料，广泛应用于产品的碳氢调节以及脱除硫、氮以及金属杂质。1.2原油劣质化从全球范围内来看，原油重质化、劣质化趋势明显。对大型炼厂来说，在重质、劣质原油的加工技术方面，加氢裂化和加氢处理工艺路线有利于将原料“吃干榨尽”，效益优于焦化路线，将是今后的主要发展方向

2、。1炼厂的氢气需求1.3环境保护需求2013年9月国务院发布《大气污染防治行动计划》。表1-1油品质量升级时间表序号实施日期实施范围油品标准硫含量上限12013年底全国国四汽油50ppm22014年底全国国四柴油50ppm32015年底京津冀、长三角、珠三角重点城市国五汽、柴油10ppm42017年底全国国五汽、柴油10ppm在生产技术方面，依靠加氢技术对汽、柴油进行脱硫是生产高等级清洁燃料的主要手段。1炼厂的氢气需求1.4小结加氢工艺路线将成为炼厂应对原油劣质化、实现油品质量升级的主要措施，加氢能力及加氢深度的双重要求会使得炼厂对氢气资源的需求进一步扩大。2炼厂制氢工艺路线2炼

3、厂制氢工艺路线2炼厂制氢工艺路线2.1炼厂氢气来源途径一：炼油装置自身副产的氢气。主要包括重整装置产氢和富氢气体分离氢。对大型炼厂来说，炼厂自产氢的供给量远远不能满足全厂氢气的需求。途径二：通过制氢装置产氢。来源包括轻烃蒸汽转化、重质燃料非催化部分氧化等路线。表2-1列出了部分炼厂的制氢装置。2炼厂制氢工艺路线表2-1部分炼厂的制氢装置制氢原料供氢规模投产日期万Nm3/h中石化齐鲁分公司煤、石油焦3.52008.10中石化茂名分公司煤、石油焦18.8试车中石化九江分公司煤、石油焦10在建中石化南化分公司煤9试车中石化金陵分公司煤、石油焦13.72005.09中石化扬子分公司煤6试

4、车福建联合石化公司脱油沥青62009中石化镇海炼化分公司脱油沥青91984年建成化肥装置，2009年改为全供氢。中石化青岛炼化天然气32008中科广东炼化天然气10规划中2炼厂制氢工艺路线2.2典型制氢工艺路线2.2.1轻烃蒸汽转化原料：天然气、炼厂干气、石脑油等轻烃。优化方向：选择最优的水碳比与转化炉出口气体温度，降低装置能耗；利用预转化气再热工艺，充分利用转化炉烟道气的高温余热，降低燃料消耗。2炼厂制氢工艺路线2.2.2重质油气化路线渣油、脱油沥青等重质油气化曾经广泛应用于化肥生产，目前仍有部分企业采取该路线制氢。2炼厂制氢工艺路线2.2.3煤（石油焦）制氢路线近年来煤气

5、化技术在中国获得了极大的发展，已经广泛应用于化肥、甲醇、乙烯、乙二醇、煤制油、煤制天然气等大宗化学产品的生产中。2炼厂制氢工艺路线2.2.4焦炉气制氢在综合型工业园区，如具备临近大规模炼钢企业等便利条件，可以考虑采用焦炉气制氢的工艺路线。表2-2给出了典型焦炉气的数据。表2-2焦炉气基本参数组分COCOHNCHCHCHCHO22242426362体积含量,％5.92.158.83.825.62.30.90.20.4杂质：焦油和灰尘≤20mg/m3，硫化氢≤200mg/m3，氨≤100mg/m3，萘≤100mg/m3热值：18520kJ/Nm32炼厂制氢工艺路线为避免复杂的焦炉气净

6、化工序，可以考虑采用基于非催化部分氧化的焦炉气气化工艺制取氢气。其基本流程见图2-4。2炼厂制氢工艺路线2.3各种制氢路线成本及能耗对比估算基准：制氢规模：10万Nm3/h；氢气纯度：＞97mol%；氢气压力：4.8MPa；年操作时间：8000小时。表2-3不同制氢路线成本对比表重质油制项目天然气制氢干气制氢石脑油制氢煤制氢焦炉气制氢氢原料消耗3333387.3Nm371.2Nm0.265t0.699t796.92Nm0.379t（1000Nm氢气）333原料价格3.0元/Nm3.5元/Nm7000元/吨900元/吨1.08元/Nm2950元/吨氢气成本1.001.351.740

7、.930.941.72（元/Nm3）能耗312.54113.05111.5423.69216.66420.334（GJ/1000Nm氢气）总投资E1.02E1.07E2.89E1.70E2.32E注：天然气制氢装置投资额为E2炼厂制氢工艺路线通过表2-3的数据可以初步判断：干气制氢、石脑油制氢、重质油制氢的成本过高，将这些原料用于深加工，可以发挥出更大的经济效益。因而这几条路线不适宜继续作为炼厂制氢的发展方向。根据某制氢项目的方案对比情况，对一定价格区间下天然气制氢与煤制氢进行成