几种天然气制氢技术的介绍
1、天然气部分氧化制氢技术
天然气氧化制氢技术和传统的蒸汽重整方法相比，其能耗相比较而言是低的，主要采用比较低廉的耐火材料堆砌反应，但是这个过程也需要纯度比较高的氧气，这也无形中增加了制氧成本和设备成本，天然气催化部分的氧化器主要是采用了高温无机陶瓷，这样能够将廉价制氧和制氢相结合。
2、自热重整制氢
这个工艺流程转变了由外部供热到内部自己提供热源，对能源利用比较合理，这个过程主要是在反应产生的热量能够被其他反应需要热量所利用，实现自身供热。这个技术的工作原理就是在反应器中耦合了一些热量，这些热量主要是天然气燃烧反应所产生，同时还可以天然气水蒸气进行反应，能够实现反应的自供热。另外，由于自热重整反应器中强放热反应和强吸热反应分步进行，这个过程仍然需要一些高端抗高温的仪器，这些仪器主要有不锈钢管，在也就增加了天然气制氢的成本，同时还有生产力低下等一下缺点。
3、高温裂解制氢技术
天然气高温裂解制氢是天然气经高温催化分解为氢和碳该过程由于不产生
二氧化碳，被认为是连接化石燃料和可再生能源之间的过渡工艺过程。辽河油田对于天然气高温催化裂解制氢，广泛开展了大量研究工作，所产生的碳能够具有特定的重要用途和广阔的市场前景。
4、绝热转化制氢技术
绝热转化制氢技术在当前比较先进，这种技术最大的特点就是其反应原料为部分氧化反应，能够提高天然气制氢装置的能力，可以更好地控制速度步骤。天然气转化制氢工艺主要采用的是空气痒源，设计的含有氧分布器的反应器可解决催化剂床层热点问题及能量的合理分配，催化材料的反应稳定性也因床层热点降低而得到较大提高，天然气绝热转化制氢在加氢站小规模现场制氢更能体现其生产能力强的特点，并且该新工艺具有流程短和操作单元简单的优点，通过该工艺能够降低投资成本和制氢成本，能够提高企业的经济效益。
5、传统天然气制氢工艺
传统的天然气制氢的工艺流程由原料气处理、蒸汽转化、CO变换和氢气提纯四大单元组成。（1）原料气处理单元主要是天然气的脱硫，采用MnO和ZnO 脱硫剂脱去H2S和SO2。（2）蒸汽转化单元。水蒸气为氧化剂，在镍催化剂的作用下将烃类物质转化，得到制取氢气的转化气。转化炉的型式、结构各有特点，上、下集气管的结构和热补偿方式以及转化管的固定方式也不同。虽然对流段换热器设置不同，在蒸汽转化单元都采用了高温转化和相对较低水碳比的工艺操作参数设置有利于转化深度的提高，从而节约原料消耗。（3）CO变换单元。转化炉送來的原料气，含一定量的CO，变换的作用是使CO在催化剂存在的条件下，与水蒸汽反应而生成CO2和H2。按照变换温度分，变换工艺可分为高温变换（350～400℃）和中温变换（低于300～350℃）。（4）氢气提纯单元。各制氢公司在工艺中已采用能耗较低的变压吸附（PSA）净化分离系统代替了能耗高的脱碳净化系统和甲烷化工序，实现节能和简化流程的目标，在装置出口处可获得纯度高达99.9%以上的氢气。
天然气制氢的基本原理及工业技术进展 一、天然气蒸汽转化的基本原理 1.蒸汽转化反应的基本原理 天然气的主要成分为甲烷，约占90%以上，研究天然气蒸汽转化原理可以甲烷为例来进行。 甲烷蒸汽转化反应为一复杂的反应体系，但主要是蒸汽转化反应和一氧化碳的变换反应。 主反应： CH4+H2O===CO+3H2 CH4+2H2O===CO2+4H2 CH4+CO2===2CO+2H2 CH4+2CO2===3CO+H2+H2O CH4+3CO2===4CO+2H2O CO+H2O===CO2+H2 副反应： CH4===C+2H2 2CO===C+CO2 CO+H2===C+H2O 副反应既消耗了原料，并且析出的炭黑沉积在催化剂表面将使催化剂失活，因此必须抑制副反应的发生。 转化反应的特点如下：
1)可逆反应在一定的条件下，反应可以向右进行生成CO 和H2，称为正反应；随着生成物浓度的增加，反应也可以 向左进行，生成甲烷和水蒸气，称为逆反应。因此生产中必须控制好工艺条件，是反应向右进行，生成尽可能多的CO 和H2。 2)气体体积增大反应一分子甲烷和一分子水蒸气反应后，可以 生成一分子CO和三分子H2，因此当其他条件确定时，降低压力有利于正反应的进行，从而降低转化气中甲烷的含 量。 3)吸热反应甲烷的蒸汽转化反应是强吸热反应，为了使 正反应进行的更快、更彻底，就必须由外界提供大量的热量，以保持较高的反应温度。 4)气-固相催化反应甲烷的蒸汽转化反应，在无催化剂的 参与的条件下，反应的速度缓慢。只有在找到了合适的催化 剂镍，才使得转化的反应实现工业化称为可能，因此转化反 应属于气-固相催化反应。 2.化学平衡及影响因素 3.反应速率及影响速率 在没有催化剂的情况时，即使在相当高的温度下，甲烷蒸汽转化反应的速率也是很慢的。当有催化剂存在时，则能大大加快反应速率；甲烷蒸汽转化反应速率对反应温度升高而加快，扩散
制氢技术综述&制氢技术路线选择 一、工业制氢技术综述 1.工业制氢方案 工业制氢方案很多，主要有以下几类： （1）化石燃料制氢：天然气制氢、煤炭制氢等。 （2）富氢气体制氢：合成氨生产尾气制氢、炼油厂回收富氢气体制氢、氯碱厂回收副产氢制氢、焦炉煤气中氢的回收利用等。 （3）甲醇制氢：甲醇分解制氢、甲醇水蒸汽重整制氢、甲醇部分氧化制氢、甲醇转化制氢。 （4）水解制氢：电解水、碱性电解、聚合电解质薄膜电解、高温电解、光电 解、生物光解、热化学水解。 （5）生物质制氢。 （6）生物制氢。 2.工业制氢方案对比选择 （1）煤炭制氢制取过程比天然气制氢复杂，得到的氢气成本也高。 （2）由于生物制氢、生物质制氢和富氢气体制氢等方法制取的氢气杂质含量高、纯度较低，不能达到GT等技术提供商的氢气纯度要求。 （3）国内多晶硅绝大多数都采用的是水电解制氢，只有中能用的是天然气制氢，而国外应用的更多是甲醇制氢，因此，我们重点选择以下三类方案进行对比： （A）天然气制氢 （B）甲醇制氢 （C）水电解制氢 3. 天然气制氢
（1）天然气部分氧化制氢因需要大量纯氧增加了昂贵的空分装置投资和制氧成本。 （2）天然气自热重整制氢由于自热重整反应器中强放热反应和强吸热反应分步进行，因此反应器仍需耐高温的不修锈钢管做反应器，这就使得天然气自热重整反应过程具有装置投资高，生产能力低的特点。 （3）天然气绝热转化制氢大部分原料反应本质为部分氧化反应。 （4）天然气高温裂解制氢其关键问题是，所产生的碳能够具有特定的重要
用途和广阔的市场前景。否则，若大量氢所副产的碳不能得到很好应用，必将限制其规模的扩大。 （5）天然气水蒸汽重整制氢，该工艺连续运行, 设备紧凑, 单系列能力较大, 原料费用较低。 因此选用天然气水蒸汽重整制氢进行方案对比。 4.甲醇制氢 （1）甲醇分解制氢，该反应是合成气制甲醇的逆反应，在低温时会产生少量的二甲醚。 （2）甲醇水蒸汽重整制氢，是甲醇制氢法中氢含量最高的反应。这种装置已经广泛使用于航空航天、精细化工、制药、小型石化、特种玻璃、特种钢铁等
一、目的： 保证制氢运行工作正常、安全、有序；使制氢运行人员的各项操作有章可循，为制氢运行人员提供操作的指导规范；保障机组的稳定运行。 二、范围： 适用于6号机组制氢站运行人员。 三、职责 规范作业，杜绝违章操作，保障生产安全稳定运行。 四、内容： 4、1、制氢设备生产工艺流程。 4、1．1、氢气系统 电解槽氢分离器氢洗涤器氢气冷却器氢气捕滴器氢气气水分离器氢气动薄膜调节阀干燥器 储氢罐氢母管发电机 4、1．2、氧气系统 电解槽氧分离器氧洗涤器氧气冷却器氧气捕滴器氧气器水分离器氧气动薄膜调节阀排空 4．2、主要设备参数和有关技术标准
4．3 4．3．1、必须按厂家规定进行水压试验，要求严密不漏。4．3．2、电解槽正、负极、电解隔间电压对地绝缘良好。4．3．3、检查应备有足够合格的电解液。 电解液的配制。 30℃时,10%NaOH、15%KOH溶液比重分别为1.1043、1.180。30℃时,26%NaOH、30%KOH溶液比重分别为1.28、1.281。 待碱液配好后加入2% 0V 2 O 5 添加剂。 4．3．4、分析仪器及其所用的溶液已准备好。 4．3．5、检查应有足够的氮气。 4．3．6、检查安全工具应齐全。 4．3．7、联系热工检查有关表计应完好。 4．3．8、联系电气电工检查电气设备，并向硅整流送电。 4．3．9、检查电解槽及氢系统应用水冲洗。 4．3．9．1、启动配碱泵将原料水打进制氢系统，启动碱液循环泵，清洗电解槽，清洗1小时，停泵、打开槽底排污阀排污。 4．3．9．2、重复上述操作3~4次，直到排液清洁为止。 4、4、气密检验 4．4．1、按6．6．3．9．1操作将原料水打入制氢机，至分离器液位计中部。4．4．2、关闭制氢机所有外连阀门，打开系统中（包括制氢、干燥系统）所有阀门，通过充氮阀向制氢机充氮，使压力缓慢升至3.2MPa，关充氮阀，用肥皂水检查各气路连接部位和阀门是否漏气，并观察液路有无漏液，确认不漏后，保压12小时，泄漏率以平均每小时小于0.5%为合格。 4、5、按工艺要求的碱量进行配碱，缓慢加入KOH（化学纯）待完全溶解后，加入碱液 重量的2%0V 2O 5 添加剂（按工艺要求添加），则电解液配好。 4．6、对微氧仪、露点仪进行调校。 6．7、检查各极框之间，正负极输电铜排间有无短路或有无金属导体，或有无电解液泄漏现象，民现后必须排除。 4．8、仔细检查整流变压器各个接点、可控硅整流柜各回路及正极输电铜排对地的绝缘性，严防短路。 4．9、用15%KOH溶液试车24小时（开停车操作同正常操作规程），然后将其排污。4．10、检查制氢装置的冷却水阀门处于开启状态。 4．11、干燥装置开车前准备 4．11．1、控制柜通电，检查装置是否处于正常状态。 4、11、2、设定干燥器、加热器上下部温度，各为400~450℃和300~350℃。4．11．3、系统进行氮气置换。 4．12、气动部分 4．12．1、接通气源后，分别检查气体过滤减压器的输出是否为0.14MPa，然后用肥皂水检查气动管路及仪表接头是否漏气（每三个月定期检查一次）。
天然气制氢 1.制氢原理 1．天然气脱硫本装置采用干法脱硫来处理该原料气中的硫份。为了脱除有机硫，采用铁锰系转化吸收型脱硫催化剂，并在原料气中加入约1?5%1 勺氢，在约400C高温 下发生下述反应： RSH+H 2=H2S+RH H 2S+MnO=MnS2+OH 经铁锰系脱硫剂初步转化吸收后，剩余勺硫化氢，再在采用勺氧化锌催化剂作用下发生下述脱硫反应而被吸收： H 2S+ZnO=ZnS+2OH C 2H5SH+ZnO=ZnS+2HC4+H2O 氧化锌吸硫速度极快，因而脱硫沿气体流动方向逐层进行，最终硫被脱除至O.lppm以下，以满足蒸汽转化催化剂对硫的要求。 2蒸汽转化和变换原理原料天然气和蒸汽在转化炉管中的高温催化剂上发生烃--- 蒸汽转化反应， 主要反应如下： CH 4+H3CO+3HQ ⑴ 一氧化碳产氢CO + H 2O CO2 + H 2 +Q (2) 前一反应需大量吸热，高温有利于反应进行；后一反应是微放热反应，高温不利于反应进行。因此在转化炉中反应是不完全的。 在发生上述反应的同时还伴有一系列复杂的付反应。包括烃类的热裂解，催化裂解，水合，蒸汽裂解，脱氢，加氢，积炭，氧化等。 在转化反应中，要使转化率高，残余甲烷少，氢纯度高，反应温度就要高。但要考虑设备承受能力和能耗，所以炉温不宜太高。为缓和积炭，增加收率，要控制较大的水碳比。 3变换反应的反应方程式如下： CO+H 2O=CO2+H2+Q 这是一个可逆的放热反应，降低温度和增加过量的水蒸汽，均有利于变换反应向右侧进行，变换反应如果不借助于催化剂，其速度是非常慢的，催化剂能大大加速其反应速度。为使最终CO浓度降到低的程度，只有低变催化剂才能胜任。高低变串联不仅充分发挥了两种催化剂各自的特点，而且为生产过程中的废热利用创造了良好的条 4改良热钾碱法 改良热钾碱溶液中含碳酸钾，二乙醇胺及VO。碳酸钾做吸收剂、二乙醇胺做催化剂、它起着加快吸收和解吸的作用。VO5为缓蚀剂，可以使碳钢表面产生致密的保护膜，从而防止碳钢的腐蚀。KCO吸收CO的反应机理如下： K2CO+CO+H
干气制氢工艺流程 （一）造气单元 1、进料系统 来自装置外的焦化干气进入原料气缓冲罐，经原料气压缩机压缩至3.2MPa(G)后进入原料气脱硫部分。 2、脱硫部分 进入脱硫部分的原料气经原料气-中变气换热器或开工加热炉（开工时用）升温到230℃左右进入加氢反应器，在其中原料中的不饱和烃通过加氢转化为饱和烃类，床层温度升至380℃左右，此外通过加氢反应，原料中的有机硫转化为无机硫，然后进入氧化锌脱硫反应器脱除硫化氢和氯化氢。经过精制后的气体总硫含量小于0.5PPm，氯化氢含量小于1 PPm，进入转化部分。 3、转化部分 精制后的原料气按水碳比3.5与自产的3.5MPa水蒸汽混合，再经转化炉对流段予热至500℃，进入转化炉辐射段。在催化剂的作用下，发生复杂的水蒸汽转化反应。整个反应过程是吸热的，所需热量由分布在转化炉顶部的气体燃料烧嘴提供，出转化炉840℃高温转化气经转化气蒸汽发生器换热后，温度降至360℃，进入中温变换部分。 4、变换部分 来自转化气蒸汽发生器约360℃的转化气进入中温变换反应器，在催化剂的作用下发生变换反应，将变换气中CO含量降至3％左右。中变气经原料气-中变气换热器、中变气蒸汽发生器、中变气-脱氧水换热器、中变气-除盐水换热器进行热交换回收大部分余热后，再经中变气空冷器冷却至40℃，并经分水后进入中变气PSA单元。 5、热回收及产汽系统 来自装置外的脱盐水与来自酸性水气提塔的净化水混合并经中变气-除盐水换热器预热后进入除氧器。除氧水经锅炉给水泵升压后，再经中变气-脱氧水换热器预热后进入中压汽包。
锅炉水通过自然循环的方式分别经过转化炉对流段的产汽段及转化气蒸汽发生器产生中压蒸汽。所产生的中压蒸汽在转化炉对流段蒸汽过热段过热至440℃离开汽包。一部分蒸汽作为工艺蒸汽使用；另一部分进入全厂中压蒸汽管网。 （二）中变气PSA单元 来自造气单元压力约2.1MPa（G）、温度40℃中变气进入界区后，自塔底进入吸附塔中正处于吸附工况的塔（始终同时有两台），在其中多种吸附剂的依次选择吸附下，一次性除去氢以外的几乎所有杂质，获得纯度大于99.9 的产品氢气，经压力调节系统稳压后送出装置。 当吸附剂吸附饱和后,通过程控阀门切换至其它塔吸附,吸附饱和的塔则转入再生过程。在再生过程中，吸附塔首先经过连续四次均压降压过程尽量回收塔内死空间氢气，然后通过顺放步序将剩余的大部分氢气放入顺放气罐(用作以后冲洗步序的冲洗气源)，再通过逆放和冲洗两个步序使被吸附杂质解吸出来。逆放解吸气进入解吸气缓冲罐，冲洗解吸气进入解吸气缓冲罐，然后经调节阀调节混合后稳定地送往造气单元的转化炉作为燃料气。
制氢站 1 水电解制氢装置用途------------------------------------------------ 2 2 水电解制氢装置工作原理-------------------------------------------- 2 2.1 水电解制氢原理---------------------------------------------- 2 2.2 氢气干燥工作原理-------------------------------------------- 2 3 FDQG10/3.2-IV 型水电解制氢干燥装置系统详述： ----------------------- 2 3.1 氢气制备及干燥系统------------------------------------------ 2 3.2 除盐水冷却系统---------------------------------------------- 3 3.3 气体分配系统------------------------------------------------ 3 3.4 储气系统---------------------------------------------------- 4 3.5 仪表气系统-------------------------------------------------- 4 3.6 制氢干燥部分主要设备的功能简述-------------------------------- 4 4 制氢干燥系统工作流程---------------------------------------------- 5 4.1 制氢干燥设备作业简介---------------------------------------- 5 4.2 制氢干燥设备加水、补碱简介------------------------------------ 6 4.3 配碱：------------------------------------------------------ 6 4.5 碱液从系统回收至碱箱----------------------------------------- 7 4.6 制氢干燥过程------------------------------------------------ 7 4.7 N 2 置换流程------------------------------------------------ 10 5 FDQG10/3.2-IV 型循环水电解制氢及干燥操作规程 --------------------- 10 5.1 工艺部分开车前准备----------------------------------------- 10 5.2 气动部分开车前的准备---------------------------------------- 12 5.3 开车顺序--------------------------------------------------- 12 5.4 正常操作及维护--------------------------------------------- 14 5.5 正常情况下停车--------------------------------------------- 15 5.6 非正常情况下停车------------------------------------------- 15 6 水电解制氢干燥装置常见故障及排除方法------------------------------ 16 6.1 水电解制氢装置常见故障排除方法------------------------------ 16 6.2 氢气干燥装置常见故障排除方法-------------------------------- 19 7 自控仪表的检修--------------------------------------------------- 20 8 水电解制氢装置安全注意事项--------------------------------------- 20附表一------------------------------------------------------------- 22
天然气制氢 一、装置概况 20万吨/年天然气制硝酸铵装置配套，10万吨/年合成氨装置，需要氢气量25625Nm3/h. 本制氢装置由脱硫造气工序、变换工序、PSA制氢工序组成，工艺路线及产品规格 该制氢装置已天然气为原料，采用干法脱硫、3.8MPa压力下的蒸汽转化，一氧化碳中温变换， PSA工艺制得产品氢气。 二、天然气制氢工艺原理 2.1 天然气脱硫 本装置采用干法脱硫来处理该原料气中的硫份。为了脱除有机硫，采用铁锰系转化吸收型脱硫催化剂，并在原料气中加入约1-5%的氢，在约400℃高温下发生下述反应： RSH+H2=H2S+RH H2S+MnO=MnS+H2O 经铁锰系脱硫剂初步转化吸收后，剩余的硫化氢，再在采用的氧化锌催化剂作用下发生下述脱硫反应而被吸收： H2S+ZnO=ZnO+H2O C2H5SH+ZnS+C2H5+H2O 氧化锌吸硫速度极快，因而脱硫沿气体流动方向逐层进行，最终硫被脱除至0.1ppm以下，以满足蒸汽转化催化剂对硫的要求。 2.2蒸汽转化和变换原理 原料天然气和蒸汽在转化炉管中的高温催化剂上发生烃—蒸汽转化反应，主要反应如下： CH4+H2O= CO+3H2-Q (1) 一氧化碳产氢 CO+H2O=CO2+H2+Q (2) 前一反应需大量吸热，高温有利于反应进行；后一反应是微放热反应，高温不利于反应进行。因此在转化炉中反应是不完全的。 在发生上述反应的同时还伴有一系列复杂的付反应。包括烃类的热裂解，催化裂解，水合，蒸汽裂解，脱氢，加氢，积碳，氧化等。 在转化反应中，要使转换率高，残余甲烷少，氢纯度高，反应温度要高，但要考虑设备承受能力和能耗，所以炉温不宜太高。为缓和积碳，增加收率，要控制较大的水碳比。
制氢装置工艺流程简介及主要设备情况说明 天然气制氢装置于2008年从中石化洞氮合成氨车间原料气头部分搬迁至神华。当年设计、当年施工，当年投产。目前运行良好。 工艺流程简要说明如下。 界区来的1.5MPa压力等级的天然气或液化干气在0101-LM和116-F脱液和除去杂质，进入原料气压缩机102-J压缩至4.2MPa， 通过调节进入转化炉对流段加热至350℃左右，进入加氢反应器 101-D加氢（有机硫转化为无机硫），氧化锌脱硫反应器108- DA/DB除去无机硫（H2S），然后与装置内中压蒸汽管网来的 3.5MPa等级的蒸汽混合，在转化炉对流段加热至500±10℃，进入一段转化炉101-B，在镍系催化剂和高温的作用下反应，约80%左 右的原料气转化生成CO、CO2、H2，工艺介质的温度从810℃降至330℃，其中的热量在废热锅炉101-CA/CB、102-C中得到回收利用，副产10.0MPa压力等级的蒸汽，减压并入装置内3.5MPa蒸汽管网。降温后的工艺介质进入高变反应器104DA将大部分的CO变换成 CO2，回收部分氢气，再在低变反应器104DB中反应，将少量的 CO变换成CO2和H2，经过热量回收和液体脱除后，工艺介质进入脱碳系统吸收塔1101-E，与上部下来的碳酸钾溶液对流换热、脱除CO2，吸收了热量和CO2的碳酸钾溶液从塔底进入再生塔1101-E 再生，脱除CO2后的工艺介质（氢气含量大于93%）从吸收塔顶去PSA工序，经过变压吸附得到纯度为99.5%以上的氢气，经压缩至3.0MPa送至全厂氢气管网，经过变压吸附吸附下来的富甲烷气作为燃料送至装置内转化炉燃烧。流程简图如下：
天然气制氢 第一章天然气制氢岗位基本任务 以天燃气为原料的烃类和蒸汽转化，经脱硫、催化转化、中温变化，制得丰富含氢气的转化气，再送入变压吸附装置精制，最后制得纯度≥99.9%的氢气送至盐酸。 1.1工艺流程说明
由界区来的天然气压力为1.8～2.4MPa，经过稳压阀调节到1.8Mpa,进入原料分离器F0101后，经流量调节器调量后入蒸汽转化炉B0101对流段的原料气预热盘管预热至400℃左右，进入脱硫槽D0102,使原料气中的硫脱至0.2PPm以下，脱硫后的原料气与工艺蒸汽按水碳比约为3.5进行自动比值调节后进入混合气预热盘管，进一步预热到～590℃左右，经上集气总管及上猪尾管，均匀地进入转化管中，在催化剂层中，甲烷与水蒸汽反应生产CO和H2。甲烷转化所需热量由底部烧咀燃烧燃料混合气提供。转化气出转化炉的温度约650--850℃，残余甲烷含量约3.0％（干基），进入废热锅炉C0101的管程，C0101产生2.4MPa（A）的饱和蒸汽。出废热锅炉的转化气温度降至450℃左右，再进入转化冷却器C0102，进一步降至360℃左右，进入中温变换炉。转化气中含13.3％左右的CO，在催化剂的作用下与水蒸气反应生成CO2和H2，出中变炉的转化气再进入废热锅炉C0101的管程换热后，再经锅炉给水预热器C0103和水冷器C0104被冷至≤40℃，进入变换气分离器F0102分离出工艺冷凝液，工艺气体压力约为1.4MPa（G）。 燃料天然气和变压吸附装置来的尾气分别进入转化炉的分离烧嘴燃烧，向转化炉提供热量≤1100℃。 为回收烟气热量，在转化炉对流段内设有五组换热盘管：（由高温段至低温段）蒸汽－A原料混合气预热器， B 原料气预热器，C烟气废锅，D燃料气预热器， E尾气预热器 压力约为1.4的转化工艺气进入变化气缓冲罐，再进入PSA装置。采用5-1-3P，即（5个吸附塔，1个塔吸附同时3次均降）。常温中压下吸附，常温常压下解吸的工作方式。每个吸附塔在一次循环中均需经历；吸附A，→一均降E1D，→二均降E2D，→顺放PP，→三均降E3，→逆放D，→冲洗P，→三均升E3R，→二均升E2R，→一均升E1R，→终升FR，等十一个步骤。五个吸附塔在执行程序的设定时间相互错开，构成一个闭路循环，以保证转化工艺气连续输入和产品气不断输出。 1.2原料天然气组份表
制氢站安全操作规 程 1
制氢站安全操作规程 一、液氨制氢炉操作 1．检查气、电、水各系统是否符合要求。如有问题, 应先排除故障后, 才能进行下步工作。 2．进行触媒活化: 通电使设备升温至650℃, 然后打开放空阀, 并立即打开氨阀, 通入氨气, 此时氢阀关闭, 气体不经过净化系统。等到嗅出氨的刺激性味道不大时, 活化就可停止。 3．接通水源打开氢阀, 关闭放空阀, 可正常送气。 4．停车, 切断电源。先关氨气阀, 再关氢气阀, 最后切断水源。 5．操作过程中, 注意防爆防火。操作者严禁吸烟, 设备周围不准进行明火作业或有可能产生火花的作业。工作人员不得穿有带钉子的鞋。如果需要在氢炉附近动火, 必须事先测定该场所空气中的含氢量不得大于3％, 并经过安技部门同意后才可进行。 6．经常检查设备密封性, 自动温度控制是否灵敏可靠。 7．触媒需更换时的现象: (1)氨分解率降低, 气体刺激性增加; (2)分解氨的火焰颜色由深橘红变黄色; (3)系统阻力的增加, 从压力表读数可判断。
8．更换触煤程序: (1)松开与分解炉并联的各气体进出口、接头, 取出热电偶; (2)把整个设备向一侧倾斜; (3)抽出炉底的挡板, 并取出炉底的石棉板然后把分解炉由下部抽出; (4)将分解炉倒置, 使法兰朝上, 松开紧固螺钉, 移开法兰; (5)把炉内触媒倒出来, 并清洁炉体; (6)装入新鲜触媒约10千克。粘度为7～9毫米的3千克, 9～13毫米的7千克, 分层装入, 并用氨进行检漏试验; (7)将分解炉装入设备并检查设备密封性。 二、电解槽 1．电解槽新装后, 应检查装配质量, 绝缘情况, 电气系统管道等气液系统是否正确。 2．配制电解液要用导管将苛性钠注入气液分离塔, 流至电解槽体, 注意液面至标线内。 3．测量电解槽槽体电解液浓度合格后开车。 4．电解槽最好长期处于低挡使用, 例如, 其中电流、电压及槽温不得超过规定。 5．每班当班人员, 每小时做一次爆鸣试验。 6．调整气液分离器的压力与温度。如发现贮气框压力过大, 氢气管道堵塞, 抽出封瓶中的水。如发现硫酸干燥瓶失效应立即更换。 7．电解槽每年大修一次, 每半年小修一次, 每三个月清洗一次。过滤器每月清洗。每周检测一次电源是否合符规定。必要时作全面检测。如有异常,
天然气制氢装置工艺技术规程 1.1装置概况规模及任务 本制氢装置由脱硫造气工序、变换工序、PSA制氢工序组成 1.2工艺路线及产品规格 该制氢装置已天然气为原料，采纳干法脱硫、3.8MPa压力下的蒸汽转化，一氧化碳中温变换， PSA工艺制得产品氢气。 1.3消耗定额（1000Nm3氢气作为单位产品） 2.1工艺过程原料及工艺流程 2.1.1工艺原理 1.天然气脱硫 本装置采纳干法脱硫来处理该原料气中的硫份。为了脱除有机硫，采纳铁锰系转化汲取型脱硫催化剂，并在原料气中加入约1-5%的氢，在约400℃高温下发生下述反应：
RSH+H2=H2S+RH H2S+MnO=MnS+H2O 经铁锰系脱硫剂初步转化汲取后，剩余的硫化氢，再在采纳的氧化锌催化剂作用下发生下述脱硫反应而被汲取： H2S+ZnO=ZnO+H2O C2H5SH+ZnS+C2H5+H2O 氧化锌吸硫速度极快，因而脱硫沿气体流淌方向逐层进行，最终硫被脱除至0.1ppm以下，以满足蒸汽转化催化剂对硫的要求。 2.蒸汽转化和变换原理 原料天然气和蒸汽在转化炉管中的高温催化剂上发生烃—蒸汽转化反应，要紧反应如下： CH4+H2O= CO+3H2-Q (1) 一氧化碳产氢 CO+H2O=CO2+H2+Q (2) 前一反应需大量吸热，高温有利于反应进行；后一反应是微放热反应，高温不利于反应进行。因此在转化炉中反应是不完全的。 在发生上述反应的同时还伴有一系列复杂的付反应。包括烃类的热裂解，催化裂解，水合，蒸汽裂解，脱氢，加氢，积碳，氧化等。 在转化反应中，要使转换率高，残余甲烷少，氢纯度高，反应温度要高，但要考虑设备承受能力和能耗，因此炉温不宜太高。为缓和
制氢装置工艺流程说明 1.1 膜分离系统 膜分离单元主要由原料气预处理和膜分离两部分组成。 混合加氢干气经干气压缩机升压至 3.4MPa，升温至110℃，首先进入冷却器（E-102）冷却至45℃左右，然后进入预处理系统，预处理系统由旋风分离器（V-101）、前置过滤器(F-101AB)、精密过滤器(F-102AB)和加热器（E-101）组成。 预处理的目的是除去原料气中可能含有的液态烃和水，以及固体颗粒，从而得到清洁的饱和气体，为防止饱和气体在膜表面凝结，在进入膜分离器前，先进入加热器（E-101）加热到80℃左右，使其远离露点。 经过预处理的气体直接进入膜分离器（M-101），膜分离器将氢气与其他气体分离，从而实现提纯氢气的目的。 每个膜分离器外形类似一管壳式热交换器，膜分离器壳内由数千根中空纤维膜丝填充，类似于管束。原料气从上端侧面进入膜分离器。由于各种气体组分在透过中空纤维膜时的溶解度和扩散系数不同，导致不同气体在膜中的相对渗透速率不同，在原料气的各组分中氢气的相对渗透速率最快，从而可将氢气分离提纯。 在原料气沿膜分离器长度方向流动时，更多的氢气进入中空纤维。在中空纤维芯侧得到94％的富氢产品，称为渗透
气，压力为1.3 MPa（G），该气体经产品冷却器（E-103）冷却到40℃后进入氢气管网。 没有透过中空纤维膜的贫氢气体在壳侧富集，称为尾气，尾气进入制氢下工序。 本单元设有联锁导流阀（HV-103）和联锁放空阀（HV-104），当紧急停车时，膜前切断阀（HV-101）关闭，保护膜分离器，同时HV-103和HV-104自动打开，保证原料气通过HV-103直接进入制氢装置，确保制氢装置连续生产；通过HV-104的分流，可以保证通过HV-103进入制氢装置的气体流量不至于波动过大，使制氢装置平稳运行。 1.2 脱硫系统 本制氢装置原料共有三种：轻石脑油、焦化干气、加氢干气（渣油加氢干气、柴油加氢脱硫净化气、加氢裂化干气）。 以石脑油为原料时，石脑油由系统管网进入，先进入原料缓冲罐（V2001），然后由石脑油泵（P2001A、P2001B、P2001C、P2001D）抽出经加压至4.45MPa后进入原料预热炉（F2001）。钴－钼加氢脱硫所需的氢气，由柴油加氢装置来，但是一般采用南北制氢来的纯氢气或由PSA返回的自产氢经压缩机加压后在石脑油泵出口与石脑油混合，一起进入原料预热炉。 以加氢干气和焦化干气为原料时，干气首先进入加氢干气分液罐（V2002），经分液后进入加氢干气压缩机（C2001A、
制氢站系统 第一章系统描述及装置介绍 1、制氢站概述 制氢站设备由制氢系统、氢压机系统、储氢系统组成，其中制氢系统是HMXT 发生器，采用将直流电通入强碱溶液中电解水，产生氢气及氧气。产生的氢气经氢压机加压后通入储氢系统备用。 2、设备规范 3、工艺流程 3．1、电解液子系统 3．2、给水子系统 3．3、气体控制和调节子系统 碱液回流 碱液回流 3．4、氢气干燥子系统 HMXT干燥器系统包含一对内部装好的调节氢的干燥器。两干燥器经12小时吸附和解吸周期后自动切换。吸附6小时后，在线干燥器切换到离线开始其6小时的再生过程。该干燥器卸压，干燥器内的电阻加热器加热分子筛小球以释放
出吸附的水汽。少量的吹扫产品气用以经排气管驱赶水汽。吹扫气流是由位于干燥器之间的孔板（OR1）来控制的。在解吸后，断开加热元件，在返回到在线之前要让干燥器冷下来。 3．5、冷却水子系统 第二章制氢设备的启停及运行维护 1、制氢设备的初次启动 为了确保发生器初次起动或之后长期停车后的安全运行，应做以下检查试验,以证实经运输或长期停车期后系统是否保持完整。初次起动前需完成的程序列表如下： 1．1、系统压力试验 系统试压是一个诊断性程序，它用于开车前检查系统的完整性。估计气体在操作系统中泄漏的程度和位置可通过简单地断电，观察压力表来判断和用液漏检测器或肥皂水来确定漏点位置。下列的程序需要带压的惰性气源，如氮气。 试压程序如下： 1按电解液排污程序排尽电解液。 2断开发生器背面闷头接口上的氢和氧的排空管线。 3用一个T形接头连同一来源的惰性气到发生器背面的氧和氢的闷头接口上。 4用一个3/16吋（5㎜）的六角板手插到DPR1的顶部，逆时针方向转动打开此阀，当阀杆从最低位上升0。25吋时，此阀开启了。 5 DPR2重复步续4。 6慢慢地输入氮气直到氧压和氢压表两者上升10 Psig。 7关上氮输入阀关闭此系统。
xxxx集团有限公司 1500Nm3/h天然气转化制氢装置 项目建议书 编号:xxxx-xxxx-1112
一、总论 1.1 装置名称及建设地点 装置名称：1500Nm3/h 天然气制氢装置 建设地点：xxxx 1.2 装置能力和年操作时间 装置能力： ：1500Nm3/h； H 2 纯度: ≧99.99(V/V) 压力≧2.0 MPa(待定) 年操作时间：≧8000h 操作范围:40%-110% 1.3 原料 天然气(参考条件,请根据实际组分修改完善): 1.4 产品 氢气产品
1.5 公用工程规格 1.5.1 脱盐水 ●温度：常温 ●压力：0.05MPa(G) ●水质：电导率≤5μS/cm 溶解O2 ≤2 mg/kg 氯化物≤0.1 mg/kg 硅酸盐(以SiO2计) ≤0.2 mg/kg Fe ≤0.1 mg/kg 1.5.2 循环冷却水 ●供水温度：≤28℃ ●回水温度：≤40℃ ●供水压力：≥0.40MPa ●回水压力：≥0.25MPa ●氯离子≤25 mg/kg 1.5.3 电 ●交流电：相数/电压等级/频率 3 PH/380V/50Hz ●交流电：相数/电压等级/频率 1 PH/220V/50Hz ● UPS交流电：相数/电压等级/频率 1 PH/220V/50Hz 1.5.4 仪表空气 ●压力： 0.7MPa
●温度：常温 ●露点： -55 ℃ ●含尘量： <1mg/m3，含尘颗粒直径小于3μm。 ●含油量：油份含量控制在1ppm以下 1.5.5 氮气 ●压力： 0.6MPa ●温度： 40℃ ●需求量：在装置建成初次置换使用，总量约为5000 Nm3 正常生产时不用 1.6 公用工程及原材料消耗 注：电耗与原料天然气压力有关。
制氢站设备运行操作规程 1总则 1.1制氢岗位的任务和要求 1.1.1制备纯度、露点合格，数量充足的氢气，为发电机安全经济运行提供条件; 1.1.2熟练地掌握制氢系统设备构造和微机操作技术，正确分析设备异常及故障，并能及时排除; 1.1.3配合做好氢冷发电机气体置换及化验工作，监控发电机氢气露点，督促有关单位保证其经常合格; 1.1.4氢系统及氢区动火时做好微氢测量工作; 1.1.5及时、认真、清楚地填写报表及日志。 1.2系统概况 制氢站选用河北电力设备厂DQ—10/3.2型中压水电解制氢装置两套，供二期4×210MW及三期2×300MW氢冷发电机用。电解过程是在碱性溶液中通以直流电使水电解为氢气和氧气。主要反应为： 水的解离：2H2O→2H++2OH- 阳极：4OH--4e→2H2O+O2↑ 阴极：4H++4e→2H2↑ 设备主要包括整流柜、电解槽、氢分离洗涤器、氧分离器、捕滴器、氢气干燥装置、储氢罐、碱液循环泵、柱塞补水泵、闭式除盐水冷却装置、压缩空气罐等。每套电解制氢装置由微机自动化控制，即人工开机、自动停机及压力、差压、温度的自动调节，同时能够根据氢母管压力自动补氢、氢气干燥装置能够自动切换，事故报警齐全且智能处理。 1.3设备规范 1.3.1 系统参数 制氢装置型号DQ—10/3.2 数量两套 氢气产量10Nm3/h(20℃，0.1013MPa)
氧气产量5Nm3/h 氢、氧分离器液位差≤5mm 氢气纯度≥99.8% 氧气纯度≥99.2% 氢气湿度≤4g/ Nm3/H2 系统工作压力≤3.14Mpa（可在0.8~3.14Mpa之间压力下运行）1.3.2 电解槽 型号DQ-10-DC-00 数量2台 电解小室62个 分电流370A 电解槽额定电压62-72V 电解槽直流电耗 4.8KWh/Nm3 H2 电解槽总电流734A 电解槽工作温度≤90℃ 电解槽工作压力 3.2MPa 电解液26%NaOH或30%KOH 氢气产量10Nm3/h 氧气产量5Nm3/h 设备重量1700Kg 1.3.3 氢分离器 数量2台 容积0.06m3 设计压力 3.34Mpa
水电解制氢装置 工作原理结构及工艺流程 1．水电解制氢装置工作原理 水电解制氢的原理是由浸没在电解液中的一对电极中 间隔以防止气体渗透的隔膜而构成的水电解池 ,当通以一定 的直流电时,水就发生分解,在阴极析出氢气 ,阳极析出氧气。 其反应式如下: 阴 极： 2H 2O ＋2e →H 2↑＋2OH - 阳 极: 2OH - －2e →H 2O ＋1/2O 2↑ 直流额定电压（V ） 28 56 总反应: 2H 2O →2H 2↑＋O 2↑ 产生的氢气进入干燥部分，由干燥剂吸附氢气携带的水 分，达到用户对氢气湿度的要求。 本装置干燥部分采用原料氢气再生，在一干燥塔再生的 同时，另一干燥塔继续进行工作。 2．水电解制氢装置的用途与技术参数
纯水耗量（kg/h） 5 10 主电源动力电源容量40 75 （KVA） 原料水水质要电导率≤5μs/cm 氯离子含量<2mg/l 悬浮求物<1mg/l 3 冷却水用量（m/h） 3 整流柜冷却水出口背压<0.1Mpa 电解槽直流电耗≤4.8KWh/m3H2 碱液浓度26～30%KOH 自控气源压力0.5～0.7Mpa 气源耗量 3.5m3/h 主电源动力电电压N380V50HzC相～220V50Hz 整流柜电源0.5KV380 三相四线50Hz 控制柜电源AC220V50Hz 冷却水温度≤32℃ 冷却水压力0.4～0.6MPa
冷却水水质≤6德国度 氢气出口温度≤40℃ 干燥温控温度250℃～350℃ 干燥加热终止温度180℃ 干燥器再生周期24h 环境温度0～45℃ 表1 制氢装置主要技术参数表 2.1设备的用途 CNDQ系列水电解制氢干燥装置是中国船舶重工集团 公司第七一八研究所新研制 成功并独家生产的全自动操作的制氢干燥设备,其主要技术指标达到或超过九十年代末世界先进水平,适用于化工、冶金、电子、航天等对氢气质量要求高的部门,是目前国内最先进的并可替代进口的制氢设备。 2.2主要技术参数 CNDQ5～10/3.2型水电解制氢干燥装置的主要技术参数 如表1
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 制氢站安全操作规程(正 式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-3139-98 制氢站安全操作规程(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管 理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 [一]液氨制氢炉操作 1．检查气、电、水各系统是否符合要求。如有问题，应先排除故障后，才能进行下步工作。 2．进行触媒活化： 通电使设备升温至650℃，然后打开放空阀，并立即打开氨阀，通入氨气，此时氢阀关闭，气体不通过净化系统。等到嗅出氨的刺激性味道不大时，活化就可停止。 3．接通水源打开氢阀，关闭放空阀，可正常送气。 4．停车，切断电源。先关氨气阀，再关氢气阀，最后切断水源。 5．操作过程中，注意防爆防火。操作者严禁吸烟，设备周围不准进行明火作业或有可能产生火花的作业。工作人员不得穿有带钉子的鞋。如果需要在氢炉附近
动火，必须事先测定该场所空气中的含氢量不得大于3％，并经过安技部门同意后才可进行。 6．经常检查设备密封性，自动温度控制是否灵敏可靠。 7．触媒需更换时的现象： (1)氨分解率降低，气体刺激性增加； (2)分解氨的火焰颜色由深橘红变黄色； (3)系统阻力的增加，从压力表读数可判断。 8．更换触煤程序： (1)松开与分解炉并联的各气体进出口、接头，取出热电偶； (2)把整个设备向一侧倾斜； (3)抽出炉底的挡板，并取出炉底的石棉板然后把分解炉由下部抽出； (4)将分解炉倒置，使法兰朝上，松开紧固螺钉，移开法兰； (5)把炉内触媒倒出来，并清洁炉体； (6)装入新鲜触媒约10千克。粘度为7～9毫米的
一、氨分解制氢流程简述： 利用液氨为原料，氨经裂解后，每公斤液氨裂解可制得2.64Nm3混合气体，其中含75%的氢气和25%的氮气。所得的气体含杂质较少（杂质中含水汽约2克/立方米，残余氨约1000ppm），再通过分子筛（美国UOP）吸附纯化器，气体的露点可降至-60℃以下，残余氨可降至3PPM以下.氨裂解制氢炉可用于有色金属，硅钢、铬钢和不锈钢等金属材料和零件的光亮退火、硅钢片的脱碳处理、铜基、铁基粉末冶金烧结、电真空器件的金属零件烧氢处理、半导体器件的保护烧结和封结、钯合金膜扩散纯化氢气的原料气等。 原料氨容易得到，价格低廉，原料消耗较少。氨裂解来制取保护气体具有投资少，体积小，效率高等优点（苏州宏博净化设备提供氨分解制氢一站式气体解决方案） 二、氨分解制氢工作原理： 氨（气态）在一定温度下，经催化剂作用下裂解伟75%的氢气和25%的氮气，并吸收21.9千卡热量，其主要反应为：2NH3=3H2+N2-21.9千卡，整个过程因是吸热膨胀反应，提高温度有利于氨裂解，同时它又是体积扩大的反应，降低压力有利于氨的分解，氨分解制氢设备为使用最佳状态。 三、氢气纯化工作原理： 当氨分解制氢设备所产生的氢气合格时再进入氢气纯化作进一步提纯处理，裂解氢气的纯度很高，其中挥发性杂质只有微量的残氨和水分，可见只须除去微量残氨和水分，即可获得高纯度气体。 气体提纯采用变温吸附技术。变温吸附（TSA）技术是以吸附剂（多孔固体物质），内部表面对气体分子在不同温度下吸附性能不同为基础的一种气体分离纯化工艺。常温时吸附杂质气，加温时脱付杂质气，分子筛表面全是微孔，在常温常压下可吸附相当于自重20%静态时吸附的水分和杂质，
制氢站安全操作规程 一、液氨制氢炉操作 1．检查气、电、水各系统是否符合要求。如有咨询题，应先排除故障后，才能进行下步工作。 2．进行触媒活化： 通电使设备升温至650C，然后打开放空阀，并赶忙打开氨阀，通入氨气，现在氢阀关闭，气体不通过净化系统。等到嗅出氨的刺激性味道不大时，活化就可停止。 3．接通水源打开氢阀，关闭放空阀，可正常送气。 4．停车，切断电源。先关氨气阀，再关氢气阀，最后切断水源。 5．操作过程中，注意防爆防火。操作者严禁吸烟，设备周围不准进行明火作业或有可能产生火花的作业。工作人员不得穿有带钉子的鞋。如果需要在氢炉邻近动火，必须事先测定该场所空气中的含氢量不得大于3％，并通过安技部门同意后才可进行。 6．经常检查设备密封性，自动温度操纵是否灵敏可靠。 7．触媒需更换时的现象： (1)氨分解率降低，气体刺激性增加； (2)分解氨的火焰颜色由深橘红变黄色； (3)系统阻力的增加，从压力表读数可判定。 8．更换触煤程序： (1)松开与分解炉并联的各气体进出口、接头，取出热电偶； (2)把整个设备向一侧倾斜； (3)抽出炉底的挡板，并取出炉底的石棉板然后把分解炉由下部抽 出； (4)将分解炉倒置，使法兰朝上，松开紧固螺钉，移开法兰；
(5)把炉内触媒倒出来，并清洁炉体； (6)装入新奇触媒约10千克。粘度为7?9毫米的3千克，9?13毫米的7 千克，分层装入，并用氨进行检漏试验； (7)将分解炉装入设备并检查设备密封性。 二、电解槽1．电解槽新装后，应检查装配质量，绝缘情形，电气系统管道等气液系统是否正确。 2．配制电解液要用导管将苛性钠注入气液分离塔，流至电解槽体，注意液面至标线内。 3．测量电解槽槽体电解液浓度合格后开车。 4．电解槽最好长期处于低挡使用，例如，其中电流、电压及槽温不得超过规定。 5．每班当班人员，每小时做一次爆鸣试验。 6．调整气液分离器的压力与温度。如发觉贮气框压力过大，氢气管道堵塞，抽出封瓶中的水。如发觉硫酸干燥瓶失效应赶忙更换。 7．电解槽每年大修一次，每半年小修一次，每三个月清洗一次。过滤器每月清洗。每周检测一次电源是否合符规定。必要时作全面检测。如有专门，应及时检查。 8．非值班人员不得擅自进入制氢室内，外来参观人员必须经有关 部门同意，并由厂里或车间有关人员带领