水碳比的计算(干气制氢)

烃类水蒸气转化法制氢概述摘要：本文以烃类水蒸气转化法为例概述了原料经过预处理、转化、中温变换、PSA变压吸附等步骤转化为氢气纯度达到99.9%以上的过程。

关键词：烃类水蒸气转化预处理吸附提纯1 烃类水蒸气转化法原理烃类水蒸汽转化是以烃类为原料，在一定温度和催化剂作用下使烃类和水蒸汽经过一系列的分解、裂化、脱氢、结炭、消炭、氧化、变换、甲烷化等反应，最终转化为H2、CO、CO2、和少量残余的CH4，其中H2是本阶段的目的产物。

烃类的蒸汽转化反应如下：CnHm+nH2O=nCO+（n+m/2）H2――QCH4+H2O=CO+3H2――206000KJ/KmolCO+H2O=CO2+H2――41200KJ/Kmol转化炉内进行的烃类蒸汽转化反应是一个极复杂的平行、顺序反应体系。

从以上反应原理中可以看出其反应过程需需要吸收大量的热，这就要就反应要有较高的反应温度，而烃类易在高温下裂解结炭特别是烯烃，结炭是转化过程中的必然反应，当结炭反应速度大于消炭反应速度时，转化催化剂就会积炭，使催化剂活性下降甚至丧失。

为保证催化剂活性，就要有大于反应所需求过量的水蒸气来进行消炭，从转化后阶段来看，反应生成的CO也需要水蒸汽与之反应，所以生产时要求转化进料始终保持一定的水碳比，使消炭速度大于结炭速度，避免催化剂上炭的沉积。

烃类水蒸气转化法其催化剂主要活性组分为单质Ni，其对原料品质有较高要求，原料中的硫、氯等有害杂质能与转化催化剂活性组分Ni反应生成不可逆转的化合物，从而使其永久性中毒失去活性。

为了充分发挥转化催化剂的活性，并获得较高的氢收率，转化床层一般装填有两种不同性能的催化剂，一般选用Z417/Z418转化催化剂。

Z417/Z418转化催化剂可以适应多种原料，并且对脱毒的需求相对较低。

Z417含有一定钾碱金属的抗结炭助剂因此作为上段催化剂使用，其具有较好的低温活性及抗积炭性能，Z418具有较高的转化活性作为下段床层催化剂。

干气制氢水碳比的计算进转化炉水蒸汽和脱硫后原料气流量进行水/碳比的比值控制。

在正常生产情况下，控制好水蒸汽与原料气的水/碳比是转化操作的关键。

正常比值为3.5：1，水/碳比过高，不仅浪费水蒸汽，而且增加转化炉的热负荷；水/碳比过低，会引起催化剂积碳，使催化剂失活，甚至造成生产事故。

从安全生产与节能两方面综合考虑，工艺生产过程稳定时，要求水/碳比操作在低限；原料气增量时，先增水蒸汽后增原料气；减量时，先减原料气后减水蒸汽。

知道干气组成，怎们计算水碳比？公式：水/碳＝水蒸气流量（Nm3/h）/碳流量（Nm3/h）水蒸气的流量如以kg/h表示时，则乘以22.4/18转化成Nm3/h，再带入公式；干气中碳流量以干起流量（Nm3/h）乘以干气平均分子式的碳原子个数，结果带入公式；油中碳流量＝进料量kg/h×油平均分子式碳原子个数×22.4/油的平均相对分子质量，结果带入公式。

举例说明干气H2O/C计算方式干气组分：H2 15% CH4 71% C2H6 10% C2H4 2% C3H8 2% C4H8 3% 总碳原=0.71+2*0.1+2*0.02+3*0.02+4*0.03 =0.71+0.2+0.04+0.06+0.12 =1.13 干气流量3600NM3/H 碳流量=3600*1.13=4068 配汽量12000KG/H水碳比=12000*22.4除以（4068*18）=3.67公式：水/碳＝水蒸气流量（mol/h）/总碳元素的流量（mol/h）一般控制在3~4.5这样计算出来的是表观水碳比,如果要计算实际水碳比,则要用{加入的水蒸气流量（mol/h）+转化炉内生成的水的流量（mol/h）)/总碳原素的流量（mol/h）知道干气的组分可以计算出总碳元素的含量（mol/mol）,然后用,总碳元素的流量（mol/h）=总碳元素的含量（mol/mol）*干气的流量(mol/h), 水蒸气流量（mol/h）=水蒸气流量（kg/h）*1000/18根据工艺要求计算水碳比是计算H2O与C的mol比，干气的单位是Nm3/H，水蒸汽的单位是T/H，一定注意量纲的统一。

氢碳比计算公式氢碳比计算公式是指通过分析化合物的元素构成，计算化合物的氢碳比来推求化合物的化学式和结构。

氢碳比计算公式通常用于有机化学中的化合物分析以及分子结构的确定。

在本文中，我们将讨论氢碳比计算公式和它的应用。

一、氢碳比计算公式氢碳比计算公式指的是根据化合物中碳和氢的总量来计算出它们比例的一个公式。

具体来说，假设化合物的分子式为CmHn，则该化合物的氢碳比（H/C）可表示为：H/C = n/m其中，n是氢的数量，m是碳的数量。

在有机化学中，通常使用这个公式来推算化合物的分子式和结构。

举个栗子，假如给出一些数据，如C3H6O2，则可以通过H/C计算出O的数量从而推出可能的结构。

二、氢碳比的应用氢碳比计算公式在有机化学中有着广泛的应用。

下面介绍它的几个重要应用。

1、确定化合物的分子式有机化合物的分子式是化合物分子中的原子种数和其相对数量的简单表示，通常用于简化化合物的描述和建模。

根据氢碳比计算公式，可以计算出任何一种有机化合物的分子式，为有机化学相关实验和研究提供帮助。

例如，假设我们有一个含元素C、H、O的有机化合物。

通过元素分析得知它的氧含量为9.52%，碳含量为57.14%，氢含量为33.33%。

那么，该化合物的分子式为C6H12O2。

2、确定化合物的结构除了帮助确定化合物的分子式之外，氢碳比计算公式还可以推求有机化合物的结构。

化合物结构是指有机化合物分子内原子之间的化学键和它们之间的关系。

在一些情况下，通过测定化合物中的碳和氢的含量，可以得出关于化合物结构的信息。

例如，假设我们有一个分子式为C6H12O2的含有6个碳原子和两个在杂原子的有机分子。

通过分析，我们发现该化合物的氢碳比为2。

据此，可以推断出该化合物的分子结构为顺丁烷-2,3-二醇。

3、帮助分析未知化合物的结构氢碳比计算方法可以帮助分析未知化合物的结构。

有机化合物中，不同分子结构的氢碳比值不同。

因此，通过确定一个分子的氢碳比值，我们可以缩小可能分子结构的范围。

第五章生产有关计算5.1 烃类蒸汽转化制氢的原料的选择适用于蒸汽转化的烃类原料大体分为气态和液态。

5.1.1 气态烃包括天然气、液化石油气和各种炼厂气天然气一般包括油田伴生气和气田气。

天然气主要成分是甲烷、乙烷、丙烷等低级烃类，含有一定的氮的二氧化碳等惰性气体和有害杂质硫化氢，其中气田天然气是以甲烷为主含微量杂质的气体。

液体石油气是由丙烷、丁烷为主要成分的烃类，来源有两种，一种是油田和天然气油伴生出来的天然液化气，另一种是炼油厂和石油化工厂生产的液化石油气。

炼厂气是指原油加工过程中副产的各种尾气，包括催化裂化气、焦化干气、热裂解气、高压加氢裂化尾气等，其组成变化较大，其中含有烯烃的炼厂气不宜直接应用，一般需经过环烷化或除掉烯烃才能做制氢原料。

而不含烯烃的加氢干气可以作为蒸汽转化制氢原料，但因为氧气含量一般＞60%故单位产氢率小。

5.2原料物料的计算5.2.1原料烃的虚拟分子式的计算烃类的虚拟分子式：因为烃类原料都是有多种有机物和一些杂质组成。

为了便于进行工艺的物料衡算，人们把烃类混合物用一种所谓虚拟分子式Cm Hn代替，即代表混合物一个分子所含碳原子的平均数，m为混合物一个分子所含的平均氢原子数，而分子量也即是混合物的一个分子的平均分子量，有了虚拟分子式后，对以后工艺的计算就简化，方便多了。

以加裂干气为例，求法如下：加裂干气的n, mn=∑C=∑ViCi=(17.87×1+2.03×2+4.58×3+5.46×4+2.23×4+0.417×5+0.13×5)÷100=0.6916m=∑Hi=(66.75×2+17.87×4+2.03×6+4.58×8+5.46×10+0.417×120.13×12) ÷100=3.373故加裂干气虚拟分子式为：C0.6916H3.3735.2.2 原料总碳：烃类混合物每一分子所含的碳元素的平均个数我们示例中加裂干气的总碳n=0.6916，因为加裂干气虚拟分子式为：C0.6916H3.373总碳∑C=n=0.69165.2.3 氢碳化H/C=m/n=3.373/0.6916=4.877加裂干气虚拟分子式为：C0.6916H3.373平均分子量M=0.6916×12.01+3.373×2.016/2=11.706总碳∑C=n=0.6916H/C=m/n=3.373/0.6916=5.4755.2.4 什么是绝对碳原（总碳）？碳原的定义是指100Nm3原料气中所含的烃类中的碳都折算成气态C1时所占有的体积立方米数，写作∑C ，也叫做总碳。

干气制氢水碳比的计算进转化炉水蒸汽和脱硫后原料气流量进行水/碳比的比值控制。

在正常生产情况下，控制好水蒸汽与原料气的水/碳比是转化操作的关键。

正常比值为：1，水/碳比过高，不仅浪费水蒸汽，而且增加转化炉的热负荷；水/碳比过低，会引起催化剂积碳，使催化剂失活，甚至造成生产事故。

从安全生产与节能两方面综合考虑，工艺生产过程稳定时，要求水/碳比操作在低限；原料气增量时，先增水蒸汽后增原料气；减量时，先减原料气后减水蒸汽。

知道干气组成，怎们计算水碳比公式：水/碳＝水蒸气流量（Nm3/h）/碳流量（Nm3/h）水蒸气的流量如以kg/h表示时，则乘以18转化成Nm3/h，再带入公式；干气中碳流量以干起流量（Nm3/h）乘以干气平均分子式的碳原子个数，结果带入公式；油中碳流量＝进料量kg/h×油平均分子式碳原子个数×油的平均相对分子质量，结果带入公式。

举例说明干气H2O/C计算方式干气组分：H2 15% CH4 71% C2H6 10% C2H4 2% C3H8 2% C4H8 3% 总碳原=+2*+2*+3*+4* =++++ =干气流量3600NM3/H 碳流量=3600*=4068 配汽量12000KG/H水碳比=12000*除以（4068*18）=公式：水/碳＝水蒸气流量（mol/h）/总碳元素的流量（mol/h）一般控制在3~这样计算出来的是表观水碳比,如果要计算实际水碳比,则要用{加入的水蒸气流量（mol/h）+转化炉内生成的水的流量（mol/h）)/总碳原素的流量（mol/h）知道干气的组分可以计算出总碳元素的含量（mol/mol）,然后用,总碳元素的流量（mol/h）=总碳元素的含量（mol/mol）*干气的流量(mol/h),水蒸气流量（mol/h）=水蒸气流量（kg/h）*1000/18根据工艺要求计算水碳比是计算H2O与C的mol比，干气的单位是Nm3/H，水蒸汽的单位是T/H，一定注意量纲的统一。

水碳比的计算公式水碳比是在化工和能源领域中一个挺重要的概念。

简单来说，水碳比就是进入反应系统的水蒸气与原料气中碳的物质的量之比。

咱先从公式本身说起哈。

水碳比的计算公式通常是：水碳比 = 水蒸气的物质的量 / 原料气中碳的物质的量。

这个公式看起来挺简单，可实际运用起来，那讲究可多了去了。

就拿工业上常见的合成气制甲醇来说吧。

在这个过程中，得严格控制水碳比。

要是水碳比太低，可能会导致催化剂结焦失活，这可就麻烦大了，得停工检修，费时又费钱。

要是水碳比太高呢，又会增加能耗和设备投资，降低生产效率，老板的脸色估计就不好看啦。

我记得有一次去一家化工厂参观实习。

当时正在进行合成气制甲醇的生产。

我看到那些工程师们，眼睛紧紧盯着仪表盘上的数据，手里还不停地记录着什么。

其中一个工程师跟我说：“这水碳比啊，就像炒菜时放盐，多了不行，少了也不行，得恰到好处。

” 我当时就觉得特别形象。

他们会根据原料气的成分、反应温度、压力等条件，不断调整水蒸气的进料量，以确保水碳比在最佳范围内。

我看到操作室里的电脑屏幕上，各种数据不断跳动，那场面还真有点紧张刺激。

再比如说在煤制气的过程中，水碳比也起着关键作用。

合适的水碳比能提高煤气化的效率和质量。

要是没控制好，不仅产气质量不行，还可能对设备造成损害。

在能源研究领域，科研人员们也在不断探索最优的水碳比。

通过大量的实验和模拟计算，试图找到既能提高能源转化效率，又能降低环境影响的最佳方案。

总之，水碳比虽然只是一个简单的公式，但它背后涉及到的工艺优化、能源利用和环境保护等问题可一点都不简单。

不管是在工业生产中，还是在科学研究里，都得认真对待这个小小的水碳比，才能让我们的化工和能源事业发展得更好。

所以啊，可别小看这水碳比的计算公式，它可是关系着整个生产过程的效率、质量和成本呢！。

干气制氢水碳比的计算进转化炉水蒸汽和脱硫后原料气流量进行水/碳比的比值控制。

在正常生产情况下，控制好水蒸汽与原料气的水/碳比是转化操作的关键。

正常比值为3.5：1，水/碳比过高，不仅浪费水蒸汽，而且增加转化炉的热负荷；水/碳比过低，会引起催化剂积碳，使催化剂失活，甚至造成生产事故。

从安全生产与节能两方面综合考虑，工艺生产过程稳定时，要求水/碳比操作在低限；原料气增量时，先增水蒸汽后增原料气；减量时，先减原料气后减水蒸汽。

知道干气组成，怎们计算水碳比？公式：水/碳＝水蒸气流量（Nm3/h）/碳流量（Nm3/h）水蒸气的流量如以kg/h表示时，则乘以22.4/18转化成Nm3/h，再带入公式；干气中碳流量以干起流量（Nm3/h）乘以干气平均分子式的碳原子个数，结果带入公式；油中碳流量＝进料量kg/h×油平均分子式碳原子个数×22.4/油的平均相对分子质量，结果带入公式。

举例说明干气H2O/C计算方式干气组分：H2 15% CH4 71% C2H6 10% C2H4 2% C3H8 2% C4H8 3% 总碳原=0.71+2*0.1+2*0.02+3*0.02+4*0.03 =0.71+0.2+0.04+0.06+0.12 =1.13 干气流量3600NM3/H 碳流量=3600*1.13=4068 配汽量12000KG/H水碳比=12000*22.4除以（4068*18）=3.67公式：水/碳＝水蒸气流量（mol/h）/总碳元素的流量（mol/h）一般控制在3~4.5这样计算出来的是表观水碳比,如果要计算实际水碳比,则要用{加入的水蒸气流量（mol/h）+转化炉内生成的水的流量（mol/h）)/总碳原素的流量（mol/h）知道干气的组分可以计算出总碳元素的含量（mol/mol）,然后用,总碳元素的流量（mol/h）=总碳元素的含量（mol/mol）*干气的流量(mol/h), 水蒸气流量（mol/h）=水蒸气流量（kg/h）*1000/18根据工艺要求计算水碳比是计算H2O与C的mol比，干气的单位是Nm3/H，水蒸汽的单位是T/H，一定注意量纲的统一。

催化剂基本知识1、什么是催化剂？催化作用的基本特征是什么？答：在化学反应中能改变能改变反应速度而本身的组成和重量在反应前后保持不变的物质叫催化剂。

加快反应速度的叫正催化剂；减慢的叫负催化剂。

通常所说的催化剂是指正催化剂。

催化作用改变了化学反应的途径。

在反应终了，相对于始态，催化剂虽不发生变化，但却参与了反应，例如形成了活化吸附态、中间产物等，因而使反应所需的活化能降低。

催化作用不能改变化学平衡状态，但却缩短了达到平衡的时间，在可逆反应中能以同样的倍率提高正、逆反应的速度。

催化剂只能加速在热力学上可能发生的反应，而不能加速在热力学上不可能发生的反应。

2、什么是活化能？答：催化过程之所以能加快反应速度，一般来说是由于催化剂降低了活化能。

从一般意义上来说，反应物分子有了较高的能量，才能处于活化状态发生化学反应。

这个能量一般一般远较分子的平均能量为高，两者之间的差值就是活化能。

在一定温度下，活化能越大，反应越慢，活化能越小，反应越快。

也可以说，在化学反应中使普通分子变成活化分子所必须提供的最小能量就是活化能。

其单位通常用千卡/克分子或千焦/摩尔表示。

3、什么是催化剂的活性？具体有哪些表示方法？衡量一种催化剂的催化效能采用催化活性来表示。

催化活性是催化剂对反应速度的影响程度，是判断催化剂效能高低的标准。

对于固体催化剂的催化活性，多采用以下几种表示方法：（1）催化剂的比活性（2）反应速率表示法（3）工业上常用转化率来表示催化活性（4）用每小时每升催化剂所得到的产物重量的数值来表示活性。

4、什么是催化剂失活？失活的原因有哪些？对大多数工业催化剂来说，它的物理性质和化学性质随催化反应的进行发生微小的变化，短期之间很难察觉。

然而，长期运行过程中，这些变化累积起来，造成催化剂活性、选择性的显著下降，这就是催化剂的失活过程。

另外，反应物中存在的毒物和杂质，上游工艺带来的粉尘、反应过程中原料结碳等外部原因也会引起催化剂活性、选择性的下降。

22制氢装置水碳比对设备安全性的影响及上限值的确定刘欣娜1 宣辰光21.中国石油安全环保技术研究院大连分院2.中国石油大连石化公司【摘 要】 本文介绍了两起制氢装置因水碳比控制过高而引起设备腐蚀泄漏的典型案例，分析了气态蒸汽冷凝为液态水的原因，通过理论计算和使用Unisim 软件模拟，从而确定制氢装置水碳比的上限值，对保证设备安全性及装置安全平稳运行起到了至关重要的作用。

【关键词】 水碳比；水蒸汽；露点；腐蚀；安全生产氢气是许多石油化工产品的重要原料，随着全球对清洁燃料需求的不断增长和石油炼制技术的不断进步，炼厂内以加氢工艺为主的油品加工工艺不断扩张，带动了氢气需求量的大幅度增长。

工业制氢的方式有很多种，而石化炼油厂根据其自身的特点，一般采用轻烃水蒸汽转化法制氢和重油部分氧化法制氢。

轻烃水蒸汽转化制氢因其工艺流程简单，不需要纯氧，主要设备较少，投资省，被公认为是炼油厂制氢最佳方案。

1 水碳比对设备安全性的影响所谓轻烃水蒸汽转化，就是利用轻烃和水蒸汽在高温和催化剂条件下发生一系列复杂的转化反应，最终产生氢气的工艺过程。

为便于直观理解，转化反应可用下面的方程式表示：C n H 2n+2 + H 2O → CO + CO 2 + H 2水碳比（water to carbon ratio ）是制氢装置的一个术语，它是指转化进料中水蒸汽的摩尔数和碳的摩尔数的比值，即水碳比=n （H 2O ）/∑n （Ci ）。

它是制氢装置中最为关键的一个操作参数。

水碳比过高时，浪费了水蒸气，减少了水蒸气的外送量，增加了装置的能耗，有可能造成催化剂的纯化。

水碳比低时，会造成反应不完全，炉出口甲烷含量高，轻烃转化率下降会影响氢气的产率；如果水碳比过低，将会造成转化炉炉管压力降增加，转化炉炉管出现花斑、红管的现象，缩短炉管的使用寿命[1]。

所以，每个制氢装置都设有水碳比低低联锁停车，以实现水碳比的平稳控制，确保制氢的正常生产[2-3]。

1、水碳比的计算（本月考水碳比计算题）：定义：水碳比即转化进料中，水蒸汽分子和进料烃之碳原子个数的比值，也可看作进料中水蒸汽的千摩尔分子数和烃类中碳的千摩尔原子数的比值。

公式：水/碳＝水蒸气流量（Nm3/h）/碳流量（Nm3/h）水蒸气的流量如以kg/h表示时，则乘以22.4/18转化成Nm3/h，再带入公式；干气中碳流量以干气流量（Nm3/h）乘以干气平均分子式的碳原子个数，结果带入公式；油中碳流量＝进料量kg/h×油平均分子式碳原子个数×22.4/油的平均相对分子质量，结果带入公式。

举例说明干气H2O/C计算方式干气组分：H 2 15% CH471% C2H610%C 2H42% C3H82% C4H83%总碳原=0.71+2*0.1+2*0.02+3*0.02+4*0.03=0.71+0.2+0.04+0.06+0.12=1.13 假设：干气流量为3600NM3/H，配汽量12000KG/H则：碳流量=3600*1.13=4068水碳比=12000*22.4/（4068*18）=3.672、柴油加氢反应空冷腐蚀：加氢装置高压空冷器NH4Cl+NH4HS腐蚀环境主要存在于加氢精制加氢裂化装置中反应流出物空冷器中，由于NH4Cl在加氢装置高压空冷器中的结晶温度约为210℃，而NH4HS在加氢装置高压空冷器中的结晶温度约为121℃，在一般加氢装置高压空冷器的进口温度和出口温度的范围内，因此在加氢装置高压空冷器中极易形成由于NH4Cl和NH4HS结晶析出而结垢，在空冷器流速低的部位由于NH4Cl和NH4HS结垢浓缩，造成电化学垢下腐蚀，形成蚀坑，最终形成穿孔。

在加氢装置运行期应加强监测高压空冷器物料中的[H2S]、[NH3]和流速，由于NH4Cl和NH4HS均易溶于水，因此增加注水量能有效地抑制NH4Cl和NH4HS结垢，在注水的过程中应注意注入水在加氢装置高压空冷器中的分配，避免造成流速滞缓的区域。

干气制氢1.工艺原理以催化干气为原料（轻石脑油为临时备用原料），采用加氢技术将原料中的烯烃饱和为烷烃，并将有机硫、有机氯等杂质转化为无机硫、无机氯，再通过脱氯、脱硫反应器脱除HCl和H2S，使精制后的气体硫含量小于0.5ppm，氯含量小于1ppm，烯烃含量小于0.1%(v)。

精制后的原料采用水蒸汽转化工艺将烃类转化为H2、CO、CO2，转化气中的CO采用中温变换，使其反应生成H2和CO2，变换气中的残余CO、CO2和CH4等杂质，采用变压吸附(PSA)的净化技术进行清除，从而得到纯度为99.9%(v)、CO＋CO2＜20ppm的产品氢气1.1干气（轻烃）蒸汽转化法制氢过程分为原料的净化，烃蒸汽转化，CO中温变换等工艺。

1.1.1原料净化时原料气在一定的温度、氢气压力和空速条件下，借助加氢催化剂作用，把原料气中硫化物、氯化物脱出，使原料气含硫流量降至0.2ppm，含氯量降直1ppm，以保护好后续催化剂的正常运行。

1.1.2当烃类蒸汽转化的精制原料气在一定压力、温度、空速、水碳比和催化剂作用下，烃和蒸汽进行反应，转化成气体氢和一氧化碳，同时伴生CO2和少量的残余CH4。

1.1.3转化气进行中温变换在一定的温、压力、空速、水气比和催化剂作用下，将CO与水反应生成氢气和CO2。

2.制氢的化学反应机理2.1原料烃中的硫化物以多种形态存在，一般分为无机硫化物和有机硫化物，有机硫化物不能在氧化锌脱硫剂上直接反应被脱除，必须经加氢生成无机硫化物方可被氧化锌脱硫及吸附脱除，有机硫化物在原料中一般由硫醇、硫醚、二硫化物和环状硫化物等，原料气中的硫化物绝大部分是有机硫化物。

加氢过程同样是有机氯转变为无机氯，采用高活性的金属氧化物为活性组分，脱氯剂与氯化氢反应，被固定载体上，达到脱出氯化物目的。

硫醇加氢：R-SH+H2=RH+H2S硫醚加氢：R-S-R’+H2=RH+R’H+H2S噻吩加氢：C4H4S+4H4=C4H10+H2S二硫化碳加氢：CS2+H2=CH4+H2S氧化锌脱硫：H2S+ZnS+H2O2.2烃类的蒸汽转化是将烃类与蒸汽转化为H2和CO少量残余CH4CH4+H2O=CO+H2CO+H2O=CO2+H22.3 CO中温变换是将转化气中的CO与水蒸气继续反应生成CO2和氢气。

干气制氢水碳比的计算进转化炉水蒸汽和脱硫后原料气流量进行水/ 碳比的比值控制。

在正常生产情况下，控制好水蒸汽与原料气的水/ 碳比是转化操作的关键。

正常比值为3.5：1，水/ 碳比过高，不仅浪费水蒸汽，而且增加转化炉的热负荷；水/ 碳比过低，会引起催化剂积碳，使催化剂失活，甚至造成生产事故。

从安全生产与节能两方面综合考虑，工艺生产过程稳定时，要求水/ 碳比操作在低限；原料气增量时，先增水蒸汽后增原料气；减量时，先减原料气后减水蒸汽。

知道干气组成，怎们计算水碳比？公式：水/碳=水蒸气流量（Nm3h ）/碳流量（Nm3h）水蒸气的流量如以kg/h表示时，则乘以22.4/18转化成Nm3/h，再带入公式；干气中碳流量以干起流量（Nm3/h ）乘以干气平均分子式的碳原子个数，结果带入公式；油中碳流量=进料量kg/h X油平均分子式碳原子个数X 22.4油的平均相对分子质量，结果带入公式。

举例说明干气H2O/C 计算方式干气组分：H2 15% CH4 71% C2H6 10% C2H4 2% C3H8 2% C4H8 3总% 碳原=0.71+2*0.1+2*0.02+3*0.02+4*0.03 =0.71+0.2+0.04+0.06+0.12 =1.13 干气流量3600NM3/H 碳流量=3600*1.13=4068 配汽量12000KG/H=12000*22.4 4068*18)=3.67mol/h )/ mol/h 3~4.5的是表观水碳比,如果要计算实际水碳比,则要用{ （mol/h ）+转化炉内生成的水的流量（mol/h ））/ 总mol/h ）mol/h ）=总碳元素mol/mol * (mol/h),mol/h ）=水蒸气流量（kg/h ）*1000/18H2O 与C 的mol 比，干气的单位是分可以计算出总碳元素的含量（mol/mol ）,然后用,mol Nm3/H ，水蒸汽的单位是T/H0 122.4升, 1Nm3mol 量=1000/22.41Nm3 C mol =1000/22.4C mol 含摩尔量=质量/摩尔质量”量是18g/mol ，1吨水的摩尔量=1000000/18= 1000 22.4 / 18 / 干气中C 的mol= 1244.4 ( C 的molC 的mol。

工艺原理1.1制氢装置主要工艺过程装置从原料净化到原料蒸汽转化及中温变换，每个过程都包含有复杂的化学反应，而产物的分离则是一个除去杂质的变压吸附过程，装置的各组成部分的催化剂有所不同，对操作的要求及处理也不同，为达到正常生产控制的目的，必须对每个过程的生产原理及催化剂性能有一定认识。

本装置制氢工艺主要由原料气净化，烃蒸汽转化，CO中温变换及中变气的PSA氢气提纯等几部分组成。

1.2制氢装置主要化学反应机理1.2.1原料气净化部分原料净化过程是在一定的温度、氢气压力和空速条件下，借助加氢催化剂作用，把原料气中硫化物、氯化物脱除，使原料气中硫含量降至0.2PPm，氯含量降至0. 1PPm，以保护好后续转化催化剂的正常运行。

原料气中硫化物对含镍蒸汽转化催化剂以及变换催化剂等一系列催化剂都有毒害作用，因此一定要脱除。

原料烃中的硫化物以多种形态存在，一般分为无机硫化物和有机硫化物两大类。

原料气中的硫化物绝大部分是有机硫化物，按有机硫化物的热稳定程度，大致可分为两类。

一类是硫醇和二硫化物，它们在150~250℃便能分解；另一类为硫醚和环状硫化物(噻吩类)，它们在400℃时仍然稳定。

这些有机硫化物不能在氧化锌脱硫剂上直接反应被脱除，为了便于复杂有机硫的转化，必须使用加氢转化催化剂在氢气作用转化生成无机硫化物，再用氧化锌脱硫及吸附脱除。

一般的钴钼型加氢转化催化剂在350℃左右即可将复杂的有机硫转化为H2S，几种典型有机硫的加氢反应如下：硫醇加氢：R-SH+H2=RH+H2S硫醚加氢：R-S-R’+H2=RH+R’H+H2S噻吩加氢：C4H4S+4H2=C4H10+H2S二硫化碳加氢：CS2+H2=CH4+H2S硫氧化碳加氢：COS+H2=CO+H2S此处R-代表烷基，这些反应都是放热反应，平衡常数很大。

因此，只要反应速度足够快，有机硫的转化是很完全的。

除了上述有机硫加氢反应外，对于含有烯烃的制氢原料如焦化干气和催化干气，钴钼催化催还能使烯烃加氢成饱和烃，有机氮化物也可在一定程度上转化成氨和饱和烃了。

制氢问答题1、离心泵启动前为什么要灌泵？离心泵启动前如不灌泵泵壳内会积存空气。

由于空气的密度比液体密度小的多，在离心泵既定的转速下，气体在泵内产生的离心力比液体产生的离心力小的多。

同时，当泵轴附近液体因离心现象趋向于叶轮周转边沿时，混在液体中的空气则乘虚而入，集中于泵轴周围附近。

使得叶轮中心处真空度很低。

由于被抽容器中液面与泵入口处的静压差很小，无力推动液体流入泵内，从而造成离心泵不上量。

帮离心泵启动前必须使液体充满泵壳。

2、系统停车后各反应器为什么要进行氮气置换及保压？置换的目的是将反应器内的油气、蒸汽用氮气置换干净，以防水泡催化剂，造成催化剂粉碎或失活。

反应器保压是为了保护催化剂，防止空气串入导致催化剂被氧化，催化剂氧化时要放出大量的热量，烧坏设备及催化剂，这是因为停工后没有钝化的催化剂是活性状态，很容易与空气中的氧发生剧烈的氧化反应。

综上所述，系统停车后各反应器一定要用氮气置换及保压。

3、汽蚀现象对离心泵正常运行有何危害？汽蚀现象对离心泵正常运转的危害是严重的。

当汽蚀发展到一定程度时，汽泡大量产生，影响液体的正常传输，可使泵发生震动和沉闷的噪音，同时泵的流量、扬程和功率都明显下降，从而使泵体正常工作受到破坏，以致不能吸、排液体。

对泵本身而言，汽蚀严重时，往往几天甚至几小时就可使叶轮产生蜂窝或海棉状麻坑，以至最后被穿透，使泵的寿命大缩短。

因此，离心泵在操作上应避免汽蚀现象发生。

4、什么是催化剂的选择性？当化反应在热力学上可能有几个反应方向时，一种催化剂在一定条件下只对其中的一个反应起加速作用，这种专门对某一个化学反应起加速作用的性能，称为催化剂的选择性。

消耗于预期生成物的原料量选择性=原料总的转化量催化剂的选择性主要取决于催化剂的组分，结构及催化反应过程中的工艺条件，如压力、温度、介质等。

5、什么叫硫容？硫容就是每单位重量脱硫剂所能吸收硫的重量。

如20%硫容就是每100公斤新鲜脱硫剂及收20公斤的硫。

十五章 计算例题15．1脱硫系统计算例题1．某厂原料天然气用量为28050标m 3/h ，硫浓度为28ppm （以H 2S 体积计），氧化锌脱硫剂装量为30m 3，（堆密度1150kg/m 3）硫容25%（重），试预测脱硫剂的使用寿命。

解：氧化锌脱硫剂被饱和时的总吸硫量为1150×30×0.25=8625(kg)每小时吸硫量为：28050×28×10-6÷22.4×32=1.12(kg)使用时间为：8625÷1.12 = 7700(h)15．2转化系统计算例题1．已知某轻油水蒸汽制氢装置每小时进油5t ，料油中C/H （重）为5.33，水蒸汽流量为了32000kg/h ，工业氢中CH 4为3.0%，转化催化剂装填量为12m 3，求：（1） 油中碳含量：C/油（2） 绝对碳原：ΣCa（3） 碳流量：Q C（4） 碳空速：V C（5） 水碳比：H 2O/C解：（1） C/油 = 5.33/(5.33+1) = 0.842 = 84.2%（2） ΣCa = 1000×22.4÷12.01×1865×油中碳含量 = 1865×0.842 = 1570.33m 3（N m 3/油）（3） Q C = 1570.33×5 = 7851.65（N m 3/h ）（4） V C = 7851.65 /12 = 654.3（h -1）（5） H 2= 5.072．某制氢装置进油量为3t/h ，转化炉配汽量为18t/h ，石脑油平均分子量是92，总碳是68，求水碳比是多少？解： 水碳比3．某制氢装置用抽余油作原料，抽余油在进入预热段前测得其在操作状态下的流量为3t/h ，抽余油温度为25℃，压力为2.0MPa ，转化炉装剂量为11立方米，求转化炉的体积空速（抽余油平均分子量为92）？解；标准状态下，抽余油的体积流量为：×22.4 =730.4m 3/h h -1）4．如何计算气体标准状态下体积?解： V 0 = V ×P式中： V 0——标准状态下体积（标米3）V ——操作状态下体积（米3）P ——操作状态下压力（MPa ）t ——操作状态下的气体温度（℃）5．如何计算甲烷转化率？解： 甲烷转化率×100%上式中：x ——甲烷转化率CO%——炉出口转化气中CO 百分数含量CO 2%——炉出口转化气中CO 2百分数含量CH 4%——炉出口转化气中CH 4百分数含量6．已知某烃类蒸汽转化炉出口转化气组成如下：H 2：76.72%、 CH 4：3.205% 、CO ：9.411%、CO 2：10.67%，求转化炉的甲烷转化率？解：甲烷转化率×100%×100%7．某气体组成分析结果如下：分析单（%）：甲烷11.33 乙烷1.67 丙烷5.43 异丁烷5.57 正丁烷1.87 异戊烷0.04 正戊烷0.12 H 2 73.97求该气体中的总C 和总H 是多少？解：(甲、乙、丙、丁、戊)烷的碳原子数分别为：1、2、3、4、5(甲、乙、丙、丁、戊)烷的H 原子数分别为：4、6、8、10、12所以各种组分所含C 和H 分别为：C=11.33×1+1.67×2+5.43×3+5.57×4+1.87×4+0.04×5+0.12×5=61.52H=11.33×4+1.67×6+5.43×8+5.57×10+1.87×10+0.04×12+0.12×12+73.97=249.07 这是100个原料分子所含的C 和H ，所以1个分子原料所含总碳是0.6152，1个分子原料所含总氢是2.4907。

水碳比的计算（干气制氢）干气制氢水碳比的计算进转化炉水蒸汽和脱硫后原料气流量进行水/碳比的比值控制。

在正常生产情况下，控制好水蒸汽与原料气的水/碳比是转化操作的关键。

正常比值为3.5：1，水/碳比过高，不仅浪费水蒸汽，而且增加转化炉的热负荷；水/碳比过低，会引起催化剂积碳，使催化剂失活，甚至造成生产事故。

从安全生产与节能两方面综合考虑，工艺生产过程稳定时，要求水/碳比操作在低限；原料气增量时，先增水蒸汽后增原料气；减量时，先减原料气后减水蒸汽。

知道干气组成，怎们计算水碳比？公式：水/碳＝水蒸气流量（Nm3/h）/碳流量（Nm3/h）水蒸气的流量如以kg/h表示时，则乘以22.4/18转化成Nm3/h，再带入公式；干气中碳流量以干起流量（Nm3/h）乘以干气平均分子式的碳原子个数，结果带入公式；油中碳流量＝进料量kg/h×油平均分子式碳原子个数×22.4/油的平均相对分子质量，结果带入公式。

举例说明干气H2O/C计算方式干气组分：H2 15% CH4 71% C2H6 10% C2H4 2% C3H8 2% C4H8 3% 总碳原=0.71+2*0.1+2*0.02+3*0.02+4*0.03 =0.71+0.2+0.04+0.06+0.12 =1.13 干气流量3600NM3/H 碳流量=3600*1.13=4068 配汽量12000KG/H水碳比=12000*22.4除以（4068*18）=3.67公式：水/碳＝水蒸气流量（mol/h）/总碳元素的流量（mol/h）一般控制在3~4.5这样计算出来的是表观水碳比,如果要计算实际水碳比,则要用{加入的水蒸气流量（mol/h）+转化炉内生成的水的流量（mol/h）)/总碳原素的流量（mol/h）知道干气的组分可以计算出总碳元素的含量（mol/mol）,然后用,总碳元素的流量（mol/h）=总碳元素的含量（mol/mol）*干气的流量(mol/h), 水蒸气流量（mol/h）=水蒸气流量（kg/h）*1000/18 根据工艺要求计算水碳比是计算H2O与C的mol比，干气的单位是Nm3/H，水蒸汽的单位是T/H，一定注意量纲的统一。