神驰化工80万吨制氢加氢项目可研报告(编辑修改稿)

神驰化工80万吨制氢加氢项目可研报告(编辑修改稿)内容摘要：

中压加氢改质技术的典型工艺条件： 山东神驰化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氢、 104Nm3/h制氢项目 版 次： 0 版 第 16 页 共 83 页 表 411 反应器入口氢分压， MPa 精制 改质 总体积空速， h1 床层平均温度 358 355 反应器入口氢油比， Nm3/m3 800 化学氢耗， m% 综上所述，采用加氢精制技术投资少柴油收率较高，但十六烷值得到增幅有限。 而中压加氢改质和 RICH 技术氢耗大、生产成本高能耗高，并且中压加氢改质柴油收率低，不符合市场需求趋势。 采用 MCI或 RICH 技术，柴油收率大于 96%，十六烷值的提高约十个单位，氢耗比常规加氢精制有所增加。 综合比较结果，推荐选择抚顺石化研究院的加氢精制技术。 104Nm3/h 制氢单元 、国内外制氢技术状况 随着合成氨、甲醇等合成气工业的飞速发展，轻油蒸汽转化制氢技术有了长足的进步。 在半个多世纪的工业实践中， ICI、凯洛格、赫尔蒂、 KTI、托普索等公司在转化炉型、催化剂性能、能量回收、净化方法 等方面均有重大改进，使轻油蒸汽转化技术日臻成熟，可靠性、灵活性有了很大提高。 目前由于越来越严格的环境保护要求，各种发动机燃料的质量越来越高，炼油厂中氢气的需要不断增加，极大地剌激了制氢工艺的迅猛发展。 以 KTI、托普索为代表的轻烃蒸汽转化制氢技术公司，在充分吸收、借鉴现代合成气生产经验的同时，利用其制氢的优化设计软件，力求开发出适合当代要求的轻烃制氢技术。 最新的进展包括： 、低水碳比、高转化温度，以降低原料和燃料消耗； 、预转化工艺和后转化工艺（一种列管式的转化反应器）与常规转 化炉的优化组合应用，以降低转化炉的燃料消耗； 应用现代节能技术，优化余热回收方案，以进一步降低装置能耗。 国内轻烃蒸汽转化制氢技术自六十年代第一套 2 104Nm3/h 油田气制氢装置一次投产成功以来，取得了可喜的进展。 山东神驰化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氢、 104Nm3/h制氢项目 版 次： 0 版 第 17 页 共 83 页 三十年来的工业实践表明，国内自行设计施工的制氢装置工艺可靠，开车方便，原料、燃料单耗和主要性能能量指标均已达到国际先进水平。 、工艺技术方案的选择 以轻烃（天然气、轻石脑油和各种干气）为原料制取工业氢，国内外均认为蒸汽转化法为最佳方案。 大型合成氨厂以及炼油厂和石油化工厂的制氢装置，其 造气工艺大多为水蒸汽转化法。 经过多年的生产实践。 目前已积累了许多成功的工程设计与操作经验。 、原料精制工艺方案的选择 转化催化剂在使用过程中极易受到毒害而丧失活性，对原料中的杂质含量有严格的要求，一般要求精制后的原料气硫含量小于 ，氯小于。 对于高含硫、高烯烃的气体原料（如催化干气等），为了解决烯烃饱和大量放热的问题，齐鲁石化公司第一化肥厂在消化吸收国内外烯烃饱和技术的基础上，成功开发了等温 绝热床串联的烯烃饱和脱硫技术。 该技术具有流程简单、不受原料气中烯烃含量的限制、烯烃饱 和率高等特点。 该技术已申请为国家专利。 本装置原料为催化干气和焦化干气，烯烃含量较高，可以采用等温床＋绝热床烯烃饱和脱硫技术。 在原料气的预热方面，采用开工加热炉和原料预热炉二合一的方案。 不采用引进制氢装置通常采用的中变气和原料气换热流程。 采用该方案后，不仅增加了原料预热温度调节的灵活性，节约了投资，又增加了中压蒸汽的产量。 为降低操作费用，确保装置长周期安全生产，设置两台 ZnO 脱硫反应器，即可串联也可并联操作，使 ZnO 利用率可达 100%，并可在不停工的情况下，更换脱硫剂。 原料气在加氢过程中，其基本反应式 如下： 烯烃 C2H4+H2→ C2H6 硫醇 : RSH+H2→ RH+H2s 硫醚 : R1SR2+2H2→ R1H+R2H+H2S 二硫醚 : R1SSR2+3H2→ R1H+R2H+2H2S 噻吩 : C4H4S+4H2→ C4H10+H2S 氧硫化碳 : COS+H2→ CO+H2S 山东神驰化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氢、 104Nm3/h制氢项目 版 次： 0 版 第 18 页 共 83 页 二硫化碳 : CS2+4H2→ CH4+2H2S 、蒸汽转化工艺条件的选择 轻烃蒸汽转化反应操作条件的选择是影响制氢装置经济性的重要因素 、转化温度 根据装置原料和 国内转化炉炉管的生产水平，转化炉的出口温度按 820℃考虑。 、水碳比 从化学平衡角度上来看，提高水碳比有利于转化反应，提高原料转化率，有利于抑制催化剂积碳。 但由于大量的富裕水蒸汽“跑龙套”，因此，提高了装置的能耗和氢气成本；水碳比的降低将使转化炉的热负荷降低，燃料耗量降低，外输蒸汽增加，有利于降低氢气成本和装置能耗。 但转化的水碳比也不能过低，过低的水碳比造成催化剂的积碳倾向加大。 根据装置转化温度的选择，并综合权衡后，水碳比选择(mol/mol)。 、转化压力 目前，国内外制 氢装置采用 PSA 净化工艺流程时，装置供氢压力一般较高，为(G)左右。 、一氧化碳变换流程的选择 根据公司的燃料、原料和公用工程的价格情况，并考虑到制氢装置供氢的可靠性和灵活性，在权衡利弊后，本报告推荐方案中不设一氧化碳低温变换部分。 、造气及净化工艺技术方案的选择 轻烃蒸汽转化制氢装置根据配套的净化工艺不同，主要可分为两种流程，即化学净化法（常规净化法）和变压吸附净化法（ PSA 净化法）。 国内早期建设的制氢装置均采用化学净化法。 近年来，由于 PSA 的氢回收率进一步提高，特别是 PSA 实现国产化以后，投资进一步降低，因此，新建 PSA 净化法制氢装置明显增多。 两种流程在国内均已有成功的操作经验。 两种净化流程的工艺特点见表 412. 山东神驰化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氢、 104Nm3/h制氢项目 版 次： 0 版 第 19 页 共 83 页 412 两种制氢工艺特点比较 序号 项目 化学净化法 PSA 法 1 工业氢纯度 (mol%) 96 2 流程情况 较复杂 较简单 3 原料耗量 ～ 4 燃料耗量 ～ 5 综合能耗 6 工程投资 ～ 7 供氢压力， MPa(G) 从表中可以看出，化学净化法流程具有原料消耗低、工程投资低的优点，但工艺流程复杂、能耗较高、生产的工业氢纯度低； PSA 净化流程，尽管其原料消耗高、投资稍高，但其能耗低、工艺流程简单、开停工方便、工业氢纯度高、供氢压力高。 尤其是由于近期 PSA 技术的进步（多床多次均压，吸附剂性能的改进等），使氢气的回收率高达 90～ 92%，加之近几年 PSA 技术的国产化，极大地降低了 PSA 的投资，从而有效地降低了该工艺的氢气生产成本，使该技术在新建制氢装置中占主导地位。 两种净化方法的选择主要取决于原料和燃料价格及技术经济 比较结果。 即流程选择依据主要取决于原料和燃料的差价。 差价越大、采用化学净化法工艺技术越经济。 差价越小，采用 PSA 净化工艺技术越经济。 由于本装置的原料气的价格和燃料气的价格一样，因此采用 PSA 工艺的氢气成本要比采用化学吸收法工艺的氢气成本低。 同时，采用 PSA 净化法制氢工艺还具有流程简单，便于生产管理，生产的氢气纯度高、供氢压力高，有利于减少加氢装置的投资和消耗。 所以，本方案推荐采用 PSA 净化法。 、 PSA 净化工艺 变压吸附 (PSA)净化工艺自从于六十年代初由美国联合碳化物公司 (UCC)实现 4床工业 化后，许多公司相继开发了多床 (5 床、 10 床、 12 床） PSA 工业装置，并在程序控制方面不断改进和完善，使 PSA 工艺的氢回收率有了很大提高 (达 90％左右 )，操作可靠性，灵活性也得到了较大提高。 山东神驰化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氢、 104Nm3/h制氢项目 版 次： 0 版 第 20 页 共 83 页 国内开展 PSA 净化工艺的研究已有十几年的历史，并在吸附剂研制、工艺技术、程序控制等方面获得较大进展，已在石油化工厂、炼油厂中建成了许多套 PSA 氢回收装置。 华西公司所是国内最早开展 PSA 研究，并将其成果工业化、大型化的单位之一，拥有成套的专有技术及工程建设和承包经验，并已建成百余套 PSA 制氢、制富氧、脱碳及 CO 回收装置。 其 PSA 技术的优点如下： ①氢回收率较高，可达 90％以上 ② PSA 程序控制阀是变压吸附装置的关键设备。 为此成都华西化工研究所开发了专利产品 —— 密封自补偿式三偏心液压程控蝶阀，该阀具有体积小，重量轻，运行准确、平稳，开关速度快（小于 2 秒），开启速度可调、阀门密封性能好 (ANSI 六级 )，寿命长 (30 万次 )，自带阀位显示等特点。 ③变压吸附工艺过程采用 DCS 控制系统，具有运转平稳，操作可靠的特点。 并且具有事故状态下，能自动或手动由八床操作切换至七床、六床、五床操作的功能 , 因而大大地提高了装置的可靠性。 ④投资低。 只有引进 PSA 装置投资的 70～ 80％。 1995 年成都华西化工科技股份有限公司在茂名石化公司 6 104m3n/h 大型 PSA 装置投标中，以“投资低、技术与林德公司相当”的绝对优势击败林德公司和国内竞争单位，一举中标。 这标志着国内 PSA 技术在装置性能和氢收率上已达到国外 PSA 技术水平，而且投资低，完全具备取代引进技术的实力。 综上所述，本报告推荐采用华西公司开发的 PSA净化工艺及成套设备（包括吸附剂、吸附器、控制系统、液压系统、专利程控阀等）。 山东神驰化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氢、 104Nm3/h制氢项目 版 次： 0 版 第 21 页 共 83 页 第二节 工艺流程简述及特点 80 104t/a加氢精制单元 、工艺流程特点 、装置内原料油缓冲罐采用燃料气覆盖措施，尽量避免原料油与空气接触，从而减轻高温部位结焦程度。 、采用热壁型式和新型内部构件的反应器，使进入催化剂床层的物流分配和催化剂床层的径向温度分布均匀。 、采用三相（油、气、水）分离的立式高压分离器。 、氢气和原料油在反应流出物 /反应进料换热器前混合，与反应流出物换热后进加热炉加热至反应温度，这样可以提高换热器的传热效率和减轻加热炉管内的结焦程度。 、为了防止低温部位铵盐析出，在反应 流出物空冷器上游侧设置软化水注入点。 、催化剂预硫化采用液相硫化方法。 预硫化油用直馏柴油。 、柴油汽提塔采用水蒸汽汽提，塔顶设注缓蚀剂设施，以减轻塔顶流出物中硫化氢对汽提塔顶系统的腐蚀。 、新氢压缩机、循环氢压缩机采用电动往复式，均为一开一备。 、柴油产品进空冷器温度尽可能低，提高加热炉入口温度，减小加热炉负荷，降低装置能耗。 、工艺流程简述 、反应部分 自罐区来原料油经原料油过滤器除去原料中大于 25 微米的颗粒后，进入原料油缓冲罐。 经原料油泵升压后，在 流量控制下，经反应流出物 /原料油换热器换热后与混合氢混合，进入反应流出物 /混合进料换热器，然后进入反应进料加热炉。 反应器进料经加热至反应所需温度后进入加氢精制反应器和改质反应器，两台反应器均设置二个催化剂床层，床层间设有急冷氢。 反应流出物经反应流出物 /混合进料换热器、反应流出物 /低分油换热器、反应流出物 /原料油换热器分别与混合进料、低分油和原料油换热，经反应流出物空冷器冷却至 50℃后进入高压分离器。 为了防止反应流出物在冷却过程中析出铵盐，堵塞管道 山东神驰化工有限公司 0712F44 80 104t/a加氢、 104Nm3/h制氢项目 版 次： 0 版 第 22 页 共 83 页 和设备，通过注水泵将脱盐水注至反应流出物空冷器上游侧的管道中。 在高压分离器中，反应流出物进行气、油、水三相分离，顶部出来的循环氢进入。