第一章概述
第一節裝置概況及特點
1. 裝置概況
裝置工業氫生產能力為1200 nm3/h 工業氫。裝置技術採用上海華西化工科技****的輕烴水蒸氣轉化造氣、變壓吸附（psa）淨化工藝專有技術路線。
該裝置由原料氣壓縮、原料氣精製、輕烴水蒸氣轉化、中溫變換、psa以及餘熱**等部分組成。
2. 製氫裝置組成
原料氣壓縮 → 原料氣精製 → 轉化 → 中溫變換 → psa單元
3. 生產規模
設計生產能力為1200nm3/h工業氫 ，最大生產能力為1200nm3/h工業氫。年開工時數為8000小時。
第二節生產流程簡述
一.工藝流程簡述
1. 原料氣壓縮部分
來自裝置外的天然氣與迴圈氫混合後進入原料氣緩衝罐（v101），經原料氣壓縮機（公升壓後後進入轉化爐對流段中，預熱至380℃進入加氫脫硫部分。
1.2 加氫脫硫部分
預熱後的原料氣，進入加氫反應器（r101），在加氫催化劑的作用下發生有機硫轉化反應，使有機硫轉化為無機硫，然後再進入氧化鋅脫硫反應器（在此氧化鋅與硫化氫發生脫硫反應，脫除原料中的硫。精製後的氣體中硫含量小於0.2ppm，進入轉化部分。
1.3 轉化部分
精製後的原料氣在進入轉化爐（f101）之前，按水碳比3.5與2.2mpa水蒸汽混合，再經轉化爐對流段（原料預熱段）預熱至500℃，由上集合管進入轉化爐輻射段。
轉化爐管內裝有轉化催化劑，在催化劑的作用下，原料氣與水蒸氣發生複雜的轉化反應。整個反應過程表現為強吸熱反應，反應所需的熱量由設在轉化爐頂部的氣體燃料燒嘴提供。出轉化爐的高溫轉化氣(出口溫度為820℃)經轉化氣蒸汽發生器（e101）發生中壓蒸氣後，溫度降至280～320℃，進入中溫變換部分。
1.4 中溫變換部分
由轉化氣蒸汽發生器（e101）來的300～360℃轉化氣進入中溫變換反應器（r103），在催化劑的作用下發生變換反應，將變換氣中co含量降至3%（乾基）左右。中變氣經鍋爐給水預熱器（e102）預熱鍋爐給水、除鹽水預熱器（e103）預熱除鹽水**大部分的餘熱後，再經中變氣水冷卻器（e104）降溫至40℃，並經分水後進入psa部分。
1.5 psa部分
來自中溫變換部分的中變氣壓力溫度40℃，進入界區後，自塔底進入吸附塔t201a～e中正處於吸附工況的塔，在其中多種吸附劑的依次選擇吸附下，一次性除去氫以外的幾乎所有雜質，獲得純度大於99.99的產品氫氣，經壓力調節系統穩壓後送出界區。
當吸附劑吸附飽和後,通過程式控制閥門切換至其它塔吸附,吸附飽和的塔則轉入再生過程。在再生過程中，吸附塔首先經過連續三次均壓降壓過程盡量**塔內死空間氫氣，然後通過順放步序將剩餘的大部分氫氣放入順放氣罐(用作以後沖洗步序的沖洗氣源)，再通過逆放和沖洗兩個步序使被吸附雜質解吸出來。逆放解吸氣進入解吸氣緩衝罐（v201），沖洗解吸氣進入解吸氣緩衝罐（v202），然後經調節閥調節混合後穩定地送往造氣工段，用作燃氣。
psa部分的具體工作過程如下：（以a塔為例敘述）
1) 吸附過程
原料氣自塔底進入吸附塔a，在吸附壓力下，選擇吸附所有雜質，不被吸附的氫氣作為產品從塔頂排出。當吸附前沿（傳質區前沿）到達吸附劑預留段的下部時停止吸附。
2）一均降壓過程
吸附結束後，a塔停止進原料，然後通過程式控制閥與剛完成二均公升步驟的塔相連進行均壓，這時a塔死空間內的高壓氫氣就均入相應的塔得以**，直到兩塔的壓力基本相等時，結束一均降過程。
3）二均降壓過程
一均降壓結束後，a塔又通過程式控制閥與剛完成三均公升步驟的塔相連進行均壓，這時a塔死空間內的高壓氫氣就接著均入相應的塔，得以繼續**。直到兩塔的壓力基本相等時，結束二均降壓過程。
4）三均降壓過程
二均降壓結束後，a塔又通過程式控制閥與剛完成沖洗再生的塔相連進行均壓，這時a塔死空間內的高壓氫氣就接著均入該塔，得以繼續**。直到兩塔的壓力基本相等時，結束三均降壓過程。
5 順放過程
三均降壓過程結束後，a塔壓力已降至0.3mpa左右,這時a塔通過程式控制閥將塔內剩餘的部分氫氣放入順放氣罐v201直到壓力降至0.22mpa左,結束順放過程。
6 逆放過程
順放過程結束後，a塔壓力已降至0.22mpa左右,這時,雜質已開始從吸附劑中解吸出來，於是開啟逆放程式控制閥，逆著吸附方向將吸附塔壓力降至0.03mpa左右。
逆放出的解吸氣被送入解吸氣緩衝罐v202。
7 沖洗過程
逆著吸附方向，用順放氣罐中的氣體經程式控制閥和調節閥對吸附塔進行沖洗。使被吸附組分從吸附劑中完全解吸出來送入解吸氣緩衝罐v202。
8）三均公升壓過程
沖洗過程結束後，a塔通過程式控制閥與剛完成二均降壓步驟的塔相連進行均壓公升壓，這時該塔死空間內的高壓氫氣就流入a塔被**，同時a塔壓力得以繼續上公升，直到兩塔壓力基本相等。
9）二均公升壓過程
三均公升壓過程結束後，a塔通過程式控制閥與剛完成一均降壓步驟的塔相連進行均壓公升壓，**該塔死空間內的高壓氫氣，同時a塔壓力得以繼續上公升，直到兩塔壓力基本相等。
10）一均公升壓過程
二均公升壓過程結束後，a塔通過程式控制閥與剛完成吸附步驟的塔相連進行均壓公升壓**該塔死空間內的高壓氫氣，同時a塔壓力得以繼續上公升，直到兩塔壓力基本相等。
11 產品氣公升壓過程
經連續三次均壓公升壓過程後，a塔壓力已公升至1.3mpa左右,這時用產品氫對吸附塔進行最後的公升壓，直到使其達到吸附壓力。
經過以上步驟後，a塔的吸附劑得到了完全再生，同時又重新達到了吸附壓力，因而已可無擾動地轉入下一次吸附。
各吸附塔的工作過程與a塔均完全相同，只是在時間上互相錯開乙個吸附時間，五個塔交替吸附即可實現連續分離提純氫氣的目的。
1.6 工藝冷凝水**系統
在轉化爐前配入的工藝蒸汽，一部分參與轉化、變換反應生成了h2、co、co2 ,另外一部分則在熱交換過程中被冷凝，並在中變氣分水罐中被分離出來。分離的工藝冷凝水，直接進入除氧器，除氧後作為鍋爐給水**利用。
1.7 熱**及產汽系統
①除鹽水除氧系統
自裝置外來的除鹽水進入v109與中變氣分液罐的酸性水混合後通過除鹽水幫浦p102經除鹽水預熱器(e103)預熱至105℃左右，然後進入除氧器及水箱(v104)。除氧用蒸汽自裝置內部來。除氧水經過鍋爐給水幫浦(p101a、b)公升壓後送至中壓產汽系統。
②中壓產汽系統
來自中壓鍋爐給水幫浦（p101a、b）的除氧水經過鍋爐給水預熱器(e102)、預熱至飽和溫度後進入中壓汽水分離器(v103)中。飽和水通過自然迴圈方式經轉化爐對流段的蒸發段及轉化氣蒸汽發生器（e101）發生飽和蒸汽。該飽和蒸汽一部分供造氣單元自用，其餘減壓至1.
0mpa送出裝置至1.0mpa蒸汽管網。
③加藥系統及排汙系統
固體的磷酸三鈉加入v109中，溶解在除鹽水中。經p102隨除鹽水進入中壓產汽系統。
為了減少系統的熱損失和保護環境，系統還設定了定期排汙擴容器(v107)。排汙水送入定期排汙擴容器，並加入新鮮水冷卻至50℃以下排放。
2. 主要工藝過程操作條件
2.1 加氫反應器（r101）
入口溫度280～380
出口溫度 ℃ 260～370
入口壓力 mpa 2.15
出口壓力 mpa 2.13
加氫催化劑裝量 m3 0.32
2.2 氧化鋅脫硫反應器（r102a、b）
入口溫度 ℃ 260～370
出口溫度 ℃ 250～360
入口壓力 mpa 2.13
出口壓力 mpa 2.1
氧化鋅脫硫劑裝量m30.32×2
2.3 轉化爐輻射段
入口溫度 ℃ 400～600
出口溫度 ℃ 760～820
入口壓力 mpa 2.05
出口壓力 mpa 1.80
碳空速 h－1 627
水碳比 mol/mol 3.0～3.5
催化劑裝量 m3 0.6
2.4 中溫變換反應器
入口溫度 ℃ 280～320
出口溫度 ℃ 320～360
入口壓力 mpa 1.78
出口壓力 mpa 1.75
空速(幹) h－1 1883
催化劑裝量 m3 0.78
2.5 psa部分
吸附塔各步驟操作條件：
psa單元工藝步序表：
說明：a: 吸附 e1d～e3d：1～3次均壓降壓 pp：順放 o：隔離
d：逆放 e1r～e3r：1～3次均壓公升壓 p：沖洗 fr：產品公升壓
第三節催化劑性質及主要技術規格
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