天然气制氢装置优化改造

发布时间：2017-08-25 18:01

  本文关键词：天然气制氢装置优化改造

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【摘要】：以天然气为原料,用水蒸气转化制取富氢混合气,该工艺包含两个步骤;天然气脱硫和烃类的蒸汽转化。整个工艺流程是由原料气处理、蒸气转化、CO变换和氢气提纯4大单元组成。脱硫是在一定的压力和温度下,将原料天然气通过氧化锰及氧化锌脱硫剂,将其中的有机硫和无机硫脱至转化催化剂所允许的水平。烃类的蒸汽转化是以水蒸气为原料,在镍催化剂的作用下发生反应,生成富氢的混合气体。CO变换反应是CO进一步与水蒸气反应,大部分CO转化为CO2和H2。其工艺一般按照变换温度可分为高温变换和中温变换。变换后的气体经冷却后,分离工艺冷凝液后,气体送氢气提纯工艺。氢气提纯的方法包括冷凝-低温吸附法,低温吸收-吸附法,变压吸附法(PSA),钯膜扩散法等。目前氢气提纯普遍使用的方法是变压吸附法,PSA技术具有能耗低,产品纯度高,工艺流程简单等优点。吸附塔内的吸附剂吸附除氢气以外的其它杂质而使氢气得以净化,净化后的氢气纯度可达到99.9%~99.99%。随着公司生产规模的不断扩大,原有的1.5万Nm3/h制氢装置已经不能满足生产要求,需要进一步提高本装置处理能力和产氢能力,对1.5万Nm3/h装置进行优化改造。通过对原料、催化剂、设备改造的计算,确定优化改造的方向。本文对改造前的现状进行标定分析,提出优化改造方案,对转化炉、余热锅炉等关键部位提出改造意见,预估改造的效果,并与改造后实际效果进行对比,另外对改造后的工艺参数和能耗进行数据标定,与改造前数据对比分析,并进一步优化措施。通过优化改造,装置产氢量最大可以达到2万Nm3/h,转化炉热效率有一定提高,转化炉运行状态良好,达到了改造的目的。
【关键词】：天然气 优化 改造 PSA
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ116.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 前言8-9
• 第一章 文献综述9-12
• 1.1 国内外制氢工艺状况及发展趋势9-12
• 1.1.1 制氢工艺的类型9-10
• 1.1.2 国内外天然气蒸汽转化制氢工艺发展现状10
• 1.1.3 制氢工艺其他其他回收探讨10-12
• 第二章 改造前装置状态分析12-23
• 2.1 装置工艺流程说明12-15
• 2.2 优化改造前标定15-20
• 2.2.1 标定工作安排15
• 2.2.2 标定数据采集15-17
• 2.2.3 装置物料平衡17-18
• 2.2.4 装置能耗计算18
• 2.2.5 工艺过程能量计算18-20
• 2.3 装置运行状态分析20-23
• 2.3.1 能量分析及评价20-21
• 2.3.2 变压吸附系统回收率标定分析及评价21
• 2.3.3 目前装置存在的问题21-22
• 2.3.4 本章小结22-23
• 第三章 装置优化改造23-33
• 3.1 存在问题23-26
• 3.1.1 工艺设备问题23
• 3.1.2 催化剂钾流失23-26
• 3.2 实施内容26-28
• 3.2.1 变压吸附系统改造26
• 3.2.2 转化炉对流段改造26-28
• 3.3 改造后装置标定28-33
• 3.3.1 标定工作安排及数据采集28
• 3.3.2 关键数据采集28-31
• 3.3.3 标定结果及评价31
• 3.3.4 能耗计算31-33
• 第四章 优化改造对比分析33-35
• 4.1 转化炉状态分析33
• 4.1.1 转化炉排烟温度及热效率对比33
• 4.1.2 预热段温度对比33
• 4.1.3 自产蒸汽产量变化33
• 4.2 空冷器改造效果分析33-34
• 4.3 催化剂运行状态34
• 4.4 变压吸附系统运行状态标定34-35
• 结论35-36
• 参考文献36-39
• 作者简介、发表文章及研究成果目录39-40
• 致谢40-41

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