制氢装置工艺流程

甲醇制氢装置工艺流程

甲醇制氢装置的工艺流程主要包括以下几个部分：

1. 甲醇重整：甲醇在催化剂的作用下，与脱盐水发生分解转化反应，生成氢气和二氧化碳。这一步是甲醇制氢过程的关键环节，需要高效的催化剂和适当的反应条件。

2. 氢气和一氧化碳冷却：生成的氢气和一氧化碳混合物需要经过冷却，以便后续处理。

3. 甲醇蒸汽转化：冷却后的氢气和一氧化碳混合物在高温高压下，通过催化剂（如CuO、Al2O3、V2O3、Fe2O3等）的作用，生成更多的氢气。

4. 气体分离：转化后的氢气与二氧化碳混合物需要进行分离。这可以通过吸附剂处理或化学方法实现。吸附剂处理是一种常用的方法，如使用活性炭、分子筛等吸附剂，将氢气与二氧化碳分离。

5. 氢气提纯：分离出的氢气往往还需要进行进一步的提纯，以满足不同用途的要求。常用的提纯方法包括冷冻分离、 Pressure Swing Adsorption（PSA）等。

6. 产品储存和输送：提纯后的氢气需要储存和输送。这可以通过高压储氢罐、管道输送等方式实现。

整个甲醇制氢装置工艺流程具有高效、可靠的特点，能够产生高纯度的氢气，满足不同应用场景的需求。同时，该工艺原料来源广泛，装置简单，无污染，节能价廉，深受广大中小用户的欢迎。

制氢装置PSA氢提纯单元工艺过程说明

第一节吸附工艺原理

1.1 基本原理

吸附是指当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。

具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。

吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸着、活性吸附、毛细管凝缩、物理吸附。

化学吸附是指吸附剂与吸附质间发生有化学反应，并在吸附剂表面生成化合物的吸附过程。其吸附过程一般进行的很慢，且解吸过程非常困难。

活性吸附是指吸附剂与吸附质间生成有表面络合物的吸附过程。其解吸过程一般也较困难。

毛细管凝缩是指固体吸附剂在吸附蒸气时，在吸附剂孔隙内发生的凝结现象。一般需加热才能完全再生。

物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（即范德华力）进行的吸附。其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。PSA制氢装置中的吸附主要为物理吸附。

1.2 吸附剂及吸附力

工业PSA制氢装置所用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒，主要有：活性氧化铝类、硅胶类、活性炭类和分子筛类。不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质，因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。

1.2.1本装置所用吸附剂的特性如下：

1) .AS吸附剂

在大型PSA氢提纯中的应用结果表明：我公司的AS吸附剂对上0均有很高的吸附能力，同时再生非常容易，并且该吸附剂还具有很高的强度和稳定性，因而适合于装填在吸附塔的底部脱除水分和保护上层吸附剂。

2) .HXSI-Ol吸附剂

本装置所用PSA专用硅胶属于一种高空隙率的无定型二氧化硅，化学特性为惰性，无毒、无腐蚀性.其中规格为中「3球状的硅胶装于吸附塔中下部，用于吸附水分和CO2。

3) .HXBC-15B吸附剂

制氢装置概况

1.1.1 制氢装置简介

本装置是12000Nm3/h制氢装置，由中石化北京设计院设计，2004年投入正式生产。装置以油田气为主要原料，采用烃类水蒸气转化法造气，PSA法净化提纯的工艺路线制取氢气，设计产氢规模为年产99.9%（V）的工业氢气0.9万吨，年开工8000小时，相当于每小时产纯氢12000标准立方米。所产的氢气中，供90万吨柴油加氢装置使用，其余部分送入公司氢气管网。

1.1.1.1设计概况

中国石油天然气股份有限公司克拉玛依石化分公司稠油集中加工技术改造及配套工程可行性研究报告(BQOD-225-1、2.1、2.2、2.3）；

克拉玛依石化分公司关于稠油集中加工技术改造及配套工程基础设计/详细设计的委托书[KSHG(2003)38CS]；

中国石油天然气股份有限公司关于本项目可行性研究报告的批复文件(石油计字[2003]227号)。

1.1.1.2设计原则

采用技术先进、成熟可靠的工艺方案，在降低能耗，减少环境污染的同时为下游装置提供稳定的高纯度氢源。

严格执行国家、中国石化集团公司及当地有关环保法规或标准。

1.1.1.3工艺概况

1） 装置的组成

制氢装置共分为六个部分：

（1） 原料气压缩部分；

（2） 原料气加氢精制、干法脱硫部分；

（3） 转化及中温变换部分；

（4） 中变气换热及冷却部分；

（5） 变压吸附氢提纯部分；

（6） 酸性冷凝水汽提及蒸汽发生部分。

2） 装置的特点

（1） 优化换热流程，提高能量利用效率

加强对中变气热能的回收，利用中变气先后与原料气（去精制部分）、脱氧水（锅炉给水）进行热交换，充分回收了中变气的热能，降低装置能耗。利用转化炉烟道气高温位预热原料气，利用烟道气和转化气高温余热发生并过热3.5MPa中压蒸汽，利用转化炉烟道气低温位余热预热燃烧用空气，降低转化炉的燃料消耗。

（2） 回收工艺冷凝水，减少除盐水的用量。

在中变气冷却的过程中，产生大量的冷凝水。水中含有微量的CO2、有机物，金属离子的含量很低，经酸性水汽提塔汽提后，经检验合格由凝结水泵（P-2101A/B）升压后，送出装置。

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）。