转化制氢装置培训资料(编辑修改稿)

转化制氢装置培训资料(编辑修改稿)内容摘要：

动排出，烟囱越高，炉膛的抽力越大，进入辐射室风量越大，为了控制适当抽力，在烟囱内需加一块可调的挡板，以保持炉膛适当的负压，通常为 30～ 50Pa 为宜。 加热炉的热效率：加热炉炉管内物料所吸收的热量占燃料燃烧所发出的热量及其它供热之和的百分数即为加热炉的热效率。 炉效率随烟气排出温度，过剩空气系数，炉体保温情况及燃料燃烧完全程度而不同，变化范围很大。 在无外界热源预热燃烧用空气时，加热炉热效率 η 通常可按以下两种方法进行简化估算： （ 1）根据炉管内物料吸热量和燃料用量用下式计算（正平衡计算）： η = )lQBQ （有 式中 η――― 加热炉热效率 % Q 有 ―― 全炉物料吸热料即全炉有效热负荷 MJ/H B――― 燃料用料 Kg/h (2)根据烟囱排烟温度 Ts，及热剩空气系数 a 值，由下式进行近似计算（反平衡计算）： η = 1{q+(24)%} 式中 q―― 与排烟温度及过剩空气系数 A 有关的常数，可用有关图查出。 如何提高加热炉的热效率： 1 降低排烟温度 （ 1） 设 置余热回收系统，使出烟气中的热量通过余热回收系统得到重新利用。 （ 2）设置吹灰器：炉管表面积垢会大大降低炉管的传热能力。 （ 3）对于液态物料，对流管采用翅片管或钉头管可以大大增加对流管的传热面积，从而使排烟温度明显降低。 （ 4）精心操作，确保炉膛温度均匀 ,防止局部过热和管内结焦 ,是保证炉管正常传热能力的必要条件。 若管内结焦，则传人能力降低，炉膛温度和排烟温度将随之升高。 2 降低加热炉过剩空气系数 （ 1）调节好 “ 三门一板 ”。 在保证完全燃烧的前提下尽量降低入炉空气量。 （ 2）炉体不严，漏风量多是造成过剩空气系数大的主要原因之一。 消除漏风不但简单易行，而且效果显著。 （ 3）改进燃烧器性能和选用高效燃烧器是降低过剩空气系数的重要措施。 3 利用高效燃烧器 4 减少炉壁散热损失 5 改进控制系统 6 加强管理，提高操作水平。 过剩空气系数：进入炉膛的实际空气量与理论空气量之比。 过剩空气系数太小，燃烧不充分，热分布恶化。 过剩空气温度太大会降低火焰温度，降低辐射热的吸收率，结果将使炉效率降低。 过剩空气系数每降低 10%，一般可使炉子热效率提高 1%%。 目前，圆筒炉和立式炉辐射段过剩空气系数约为 ,对流段过剩空气系数约为。 如已知烟气分析结果，可根据下列公式计算过剩空气系数： a = 22792121NO 式中 a――― 过剩空气系数 N2――― 烟气中氮气的体积百分比 O2――― 烟气中氧气的体积百分比 第三节 催化剂中毒 1. 催化剂的中毒 反应气体中的某些杂质和催化剂反应或覆盖其表面，使催化剂的活性、选择性降低的现象称催化剂中毒。 使催化剂中毒的杂质，称为该催化剂的毒物。 有的催化剂的活性中心吸附了毒物而活性下降，当反应气体中毒物除去后，活性能恢复到中毒前的水平，这种中毒现象称为暂时中毒或可逆中毒。 反之，反应气体中毒物除去后，活性不能恢复，叫永久性中毒。 例如， H2S 使中变催化剂中毒，碳氧 化物使氨合成催化剂中毒，都是暂时中毒或可逆中毒。 硫化物使铜系低变催化剂中毒，生成的 CuS，是永久中毒或不可逆中毒。 上述中毒均称为化学中毒。 有些杂质虽然不和催化剂发生化学反应，但却会覆盖在催化剂表面上，使反应物分子不能和表面活性中心接触，从而使活性降低，称物理中毒。 例如，蒸汽转化过程中若由 Si（ OH） 4 蒸汽产生，到中变催化剂表面分解为 SiO2 薄膜。 2． 毒物种类 催化剂毒物按其化学物种来划分，可分为三类： ①元素周期表中 VA族元素 (如 N、 P、 As、 Sb)和 VIA族元素 (如 0、 S、 Se、 Te)，这些非金属化合物会拥有未共用的电子对，可以通过它们的 s轨道于催化剂的金属相互作用于 d轨道结合成键，因此而使催化活性降低。 这种相互作用取决于毒物的氧化态一即有多少电子对会成键，它们是否被配位体所屏蔽。 例如，对硫元素物种而言，其毒性降低的顺序为 H2S、 S03 S042，从其结构看 H2S有两对未共用电子对， SO32有一对未共用电子对；而 S042则没有未共用电子对，属于非毒性结构。 对于 N、 P、 As等元素液有类似的毒性结构和非毒性结构。 由此，也给了我们一种启示。 即采用简单的化学方法使某些物质的有毒结构转变为无毒 结构。 如用成盐的方法将有毒的氨分子变成无毒的铵离子。 采用现加氢再氧化的方法使有毒的噻吩变为无毒的环丁砜。 ② d电子层中至少含有 5个电子的金属离子，如 Pb、 Hg、 Bi、 Sn、 Zn、 Cu、 Fe等的离子，其 d电子占据催化金属 (如 h、 Pd)的 d轨道而于活性组分其作用，毒化了活性中心或者这些有毒金属于催化剂金属形成合金。 这些有毒金属往往来自于催化剂制备过程中载体所含的杂质。 而 d轨道全空或部分空的金属离子则无毒性。 如 Li+＼ Be2+＼ Na+＼ Mg2+＼ Al3+＼ K+＼ Ca2+等。 ③具有不饱和电子结构的分子 (如 C0、 N0、 HCN、苯 )，它们会提供电子通过多重键与Ⅷ族金属的 d电子轨道作用发生化学吸附而使催化剂中毒。 如苯可使环己烯加氢的 Ni、Pt催化剂中毒；而乙炔、 C0可使乙烯加氢的 Ni催化剂中毒。 3． 制氢用催化剂的毒物 分析了制氢装置中所用催化剂的毒物及危害性 所用催化剂 毒物及危售 有机硫加氢 转化催化剂 (HDS) NH3：使催化剂暂时中毒。 NH3具有碱性而吸附在钴钼催化剂的酸性位上，影响了有机硫化物在这些活性位上的吸附，一般控制气体中 NH3不得高于 100PPm。 As：属永久性中茸 氧化锌脱硫剂 Cl：和 ZnO生成 ZnCl2，其熔点仅 285℃，熔融后覆盖在脱硫剂表面，阻止 H2S进入其内表面，使脱硫剂的硫容明显下降。 烃类转化催化剂 S： 主要毒物。 使可逆的，它与催化剂中暴露的镍原子发生化学吸附而破坏其催化作用。 通常允许原料中硫含量为。 As：不可逆中毒，它还能被转化炉管吸收，然后缓慢释放出来，甚至对下一批装填的新催化剂造成威胁。 催化剂上的砷达到 50PPm活性就明显下降，因此中毒后要更换催化剂。 Cl：可逆性中毒，但大量的氯带入会与催化物质形成低熔点或易挥发的表面化合物，使镍催化 剂因烧结而破坏了结构，导致永久性失活。 Cu、 Pb：沉积在催化剂上，不易除去而降低其活性。 高温变换催化剂 S、 P、 Si等：影响较少，原料气中硫含量达 ％时才使 Fe304转变为 FeS，使活性略有下降。 低温变换催化剂 S：与催化剂活性表面的铜晶粒发生化学吸附和反应，而影响活性。 Cl：与催化剂中的 Cu、 ZnO组分生成了 Cu7C14(0H)10(H20)、ZnCl2 4Zn(OH)2等组成低熔点而有挥发性的表面化合物，使 ZnO失去了间隔体作用，铜微晶迅速长大，破坏了催化剂的结构，使活性大大下降。 生成氯 化物易溶于水，在湿气条件下，氯化物会沿床层迁移，毒害更多的催化剂。 当催化剂中吸氯达 ％时，自身活性下降 50％，含 ％氯的催化剂会完全丧失活性。 H NH3：可使催化剂中铜微晶生成铜氨络合物，使催化剂中毒于侵蚀。 4. 转化催化剂常见事故及处理 气态烃转化过程中常见的事故由析炭、中毒、超温、阻力增加、残余甲烷含量上升等，其反应原理、因果关系等。 这里，将转化过程中常见事故的主要现象、原因、处理方法及预后效果等列于表。 转化系统常见故障及处理表 序号 故障及事故 现象 主要原因 处理办法 效果 1 热 斑 转化管外壁出现温度不均匀花斑状 （ 1）催化剂装填不好有架空处 停车时小心震荡炉管，消除 架桥处 可减轻或消失 （ 2）催化剂中毒导致活性下降，局部析炭 改善原料气脱硫效果 可基本恢复，但对催化剂寿命有影响 （ 3）催化剂活性开始下降导致局部析炭 调节工艺参数 可基本恢复 2 热带 转化管一定区段（一般为三米区内）上出现管壁温度高的现象 （ 1）催化剂中毒导致活性下降并在局部区段析炭 改善原料气脱硫效果并稍提高水碳比运转一段时间 可逐渐恢复正常 （ 2）催化剂（特别是进口段）还原不彻底（ 开车或停车后再开车）使得未达到较好的活性，导致局部区段析炭 增加进口原料气氢的添加量，稍微提高温度并降低负荷运转，以达到还原目的 可逐渐恢复正常 （ 3）原料气中重烃含量增高未及时调节水碳比，再低水碳比下运转导致析炭 增加水蒸气用量，达到正常水碳比 可逐渐恢复正常 （ 4）催化剂老化，活性下降，导致三米区析炭 降低负荷或增大水碳比 可逐渐恢复正常 （ 5）未还原彻底或停车钝化再开车时还原不彻底 按彻底还原操作处理 可能改善或减轻 3 热管 （ 1）转化炉内有的转化管全部壁温都明显偏高 （ 2）转化管阻力变化 （ 1）催化剂析炭破碎，阻力上升，使工艺气体通过量少 增加水碳比 很难改善，计划停车时应更换催化剂 （ 2）催化剂析炭并结块 增加水碳比 停车更换催化剂 （ 3）转化管进出口尾管或导孔、筛孔堵塞，限制气体通过 运转时无法处理，停车后消除堵塞物 停车处理后可恢复正常 4 析炭 （ 1）转化炉内大多数转化管发生热斑、热带及热管 （ 2）转化管阻力明显增加 （ 1）水碳比低于允许值 增加水碳比 可逐渐恢复正常 （ 2）催化剂中毒，活性下降 改善原料气脱硫效果 可逐渐恢复正常 （ 3）原料气中重烃含量增高未及时调节水碳比 原料气处理，减少重烃含量或增加水碳比 可逐渐恢复正常 （ 4）催化剂老化，活性下降 降低负荷或增大水碳比运 转 可暂时维持低负荷 正常运转 （ 5）催化剂还原不好，或停车后再开车还原不好 重新还原操作析炭严重时应专门进行析炭操作 不一定有明显效果烧碳对催化剂和炉管寿命均有明显影响，一般都迫使提前更换催化剂 5 中毒 （ 1）管壁温度升高时最初征兆，管出口转化气中甲烷含量上升 （ 2）炉管出现热斑热带 （ 3）严重时导致析炭并阻力上升 原料气或水蒸汽中硫等毒物含量增加并超过允许值 （二段炉空气中硫等毒物含量也应注意） 改善原料气脱硫净化效果，消除水蒸气带入毒物的来源，加大水碳比运转一段时间 可逐渐恢复正常但不可能恢复到中毒前的水平，适当时应更换催化剂 第三章 装置操作法 操 作 原 则 1．人身安全第一、设备安全第一、催化剂安全第一。 2．本装置应平稳操作以方便下游装置用氢。 3．关键操作点为：加氢反应器床层最高温度、脱硫反应器入口温度、转化出口温度、中变入口温度及床层温升， PSA 入口温度。 第一节 岗位职责范围及操作原则 岗位职责范围 根据制氢装置具体情况，设岗位如下：班长岗位、内操岗位、外操岗位。 各岗位在装置所处不同阶段，职责不同。 一 . 班长职责 1．精通装置各岗位操作，负责班内的生产、安全，并能保质，保量的完成公司各项任务。 2．除能指挥正常生产外，还能组织并指挥装置的开、停工及事故处理。 3．负责提出对装置运行的合理化建议，并对当班操作情况作详细记录。 二 . 内操职责 1．内操负责：加氢，脱硫，转化中变， PSA 的开，停工，正常的操做，事故处理时的中控操作。 应明确整个装置的核心所在是转化炉， 并对转化炉在不同阶段的操作相应调整。 2．内操可在特殊情况下代理班长行使职权，有权指挥外操在不同情况下的具体操作。 3．开工阶段，内操负责开工方案的中控方面具体执行，并协调外操对每步骤的执行。 4．内操的正常巡检： （ 1）装置运行期间，内操负责监视 R102/1 出口硫含量小于 ，若参数超标可联系外操切换反应器。 （ 2）内操负责不同负荷下对应的炉温。 任何时候转化炉出口温度不应 840℃，严格控制入炉水碳比在 ，炉膛压力在－ 50Pa；炉出口甲烷含量 6%（ V）；烟道出口氧含量约 5%（ V）， 调节燃烧空气压力在 500Pa。 （ 3）内操负责分析入炉水碳比波动的原因。 视炉出口甲烷含量可调整配蒸汽量和提高炉温。 （ 4）负责中变入口温度调节，确保中变出口 CO 在 3%。 5．非正常情况下的操作： （ 1） 如装置需紧急停车，严格遵守紧急停车程序，见《应急救援预案》。 （ 2） 若遇 PSA 五塔切四塔离线运行，转化内操应在 FV301 有调节余地的情况下，尽可能多补给燃料系统瓦斯，以保证炉温的稳定。 注：以上调整期间可参照转化出口甲烷含量进行，炉温滞后严重可暂不强求其稳定。 三 . 外操职责： 1．为适应现代化生产需要，要求每个 外操适应系统操作，即一个外操即能司水、司泵、司机、又能司炉。 做到一岗多兼。 2．转化炉操作法：。