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目录第一章装置基础部分.................................................................................1第二章理论与基本概念部分..................................................................10第三章操作部分.......................................................................................17第四章变压吸附部分...............................................................................41第五章锅炉部分.......................................................................................50第六章转化炉部分...................................................................................63第七章催化剂部分...................................................................................75第八章压缩机部分...................................................................................83第九章机泵、冷换设备、鼓风机、引风机........................................104第十章本装置仪表控制系统................................................................111第十一章安全部分.................................................................................143惠州炼油项目制氢装置技术问答1第一章装置基础部分1.本装置的设计规模？本装置由两个相同的单系列组成，规模为2×100，000Nm3/h。引进德国Uhde公司的专利技术，采用烃类蒸汽转化法造气、PSA净化提纯的工艺路线，装置操作弹性为60%～110%，其中PSA操作弹性为30%～110%。2.本装置包括哪几大部分？主要由八大部分组成：炼厂气压缩部分；原料加氢精制/脱硫部分；预转化部分；转化及余热回收部分；高变气换热冷却及分水部分；PSA提纯部分；锅炉给水蒸汽发生部分；公用工程部分。3.本装置的原料及产品？本制氢装置的原料为天然气和饱和炼厂干气，装置所配蒸汽为来自系统管网的3.5MPa蒸汽与利用工艺冷凝水发生的自产中压蒸汽。产品为纯度99.9%以上的氢气，副产的尾气进转化炉做燃料气，副产的9.8MPa高压蒸汽并入系统管网。4.本装置原料天然气的工况及组成？温度：40℃，压力4.0MPa（G），成分组成（v%）成分组成（v%）CH488.79C2H67.54C3H82.58C4H101.01C5H120H2O0N20.07H2－H2S＜50mg/Nm35.本装置混合原料气的工况及组成（50％天然气＋50％饱和炼厂干气）？温度：100℃，压力4.0MPa（G）惠州炼油项目制氢装置技术问答2成分组成（v%）成分组成（v%）CH451.69C2H616.51C3H86.26C4H102.89C5H121.39N20.04H221.21H2O0.006.尾气的工况、组成及去向？尾气压力一般在0.02MPa～0.05MPa，温度在30℃左右，去往转化炉做燃料气。成分组成（v%）成分组成（v%）CH413.01C2H60.632C3H80.769n-C4H100.619i-C4H100.058n-C5H120.042i-C5H120.135n-C5H140.001n-C7H160.129CO8.308CO248.422H227.367.本装置产品氢的工况、要求、组成及去向？温度：40～45℃压力：2.4MPa（G）其中要求CO+CO2＜10ppm（v）；H2＞99.9%（v）CH4≯0.1%（v%）产品氢进1#管网，1#氢气管网供氢来源为制氢装置和炼厂低分气PSA回收氢气，主要为蜡油加氢裂化装置供氢。硫磺回收和烷基化装置的少量用氢，也由该管网提供。8.高变气的组成？高变气出D-105温度：40℃，压力：2.68MPa（G）成分组成（v%）CH45.15CO3.57CO217.04H274.23N20.01惠州炼油项目制氢装置技术问答39.氢气的性质？氢气是一种无色无味的气体，在通常情况下其密度约为空气的1/13。气态氢的物理性质：1名称氢2化学式H23CAS注册号1333-74-04相对分子质量2.0165熔点13.95K,-259.2℃,-434.56oF6沸点，101.325kPa20.39K,-252.76℃,-422.97oF7临界温度33.18K,-239.97℃,-399.95oF8临界压力1.31MPa,13.13bar,12.96atm,190.43psia9临界体积64.15cm3/mol10临界密度0.0314g/cm311临界压缩系数0.30512偏心因子-0.22013液体刻密度,-250℃时0.067g/cm314液体热膨胀系数,-250℃时0.02091/℃15表面张力,-259℃时2.99×10-3N/m,2.99dyn/cm16气体密度,101.325kPa(atm)和70oF(21.1℃)时0.083kg/m3,0.0052lb/ft317气体相对密度,101.325kPa(1atm)和70oF时(空气=1)0.0718汽化热,沸点下228.17kj/kg,98.11BTU/1b19熔化热,熔点下58.04kj/kg,24.96BTU/1b20气体定压比热容cp,25℃时14.268kj/(kg•k),3.41BTU/(1b·R)惠州炼油项目制氢装置技术问答421气体定容比热容cp,25℃时10.144kj/(kg•k),2.424BTU/(1b·R)22气体比热容比,cp/cv1.40723液体比热容,-253℃时9.457kj/(kg•k),2.26BTU/(1b·R)24因体比热容,-260℃时2.842kj/(kg•k),0.679BTU/(1b·R)25气体摩尔熵,25℃时130.57j/(mol•k)26气体摩尔生成熵,25℃时0j/(mol•k)27气体摩尔生成焓,25℃时0kj/mol28气体摩尔吉布斯生成能,25℃时0kj/mol29溶解度参数6.648(j/cm3)0.530液体摩尔体积28.604cm3/mol31在水中的溶解度,25℃时1.53×10-6(ω)32辛醇-水分配系数,lgKow---33在水中的亨利定律常数,25℃时7177MPa/x,70832.1atm/(x)34气体黏度,25℃时88.05×10-7Pa•s,88.05μP35液体黏度,-250℃时0.011MPa•s,0.011cp36气体热导率,25时0.17064W/(m•k)37液体热导率,25℃时0.1314W/(m•k)38空气中爆炸低限含量4%(φ)39空气中爆炸高限含量75(φ)40闪点---41自燃点400℃,752oF42燃烧热,25℃(77oF)气态时119950.4kj/kg,51578.7BTU/1b氢气能和很多物质进行化学反应，在进行化学反应生成的化合物时，与其它原子形成共价键。氢原子失去其1s轨道上的电子就成为H+离子，实质上就是氢原子核或质子。质子的半径比氢原子的半径要小许多倍，使质子有相对很强的正电场。因此它总是和别的原子或分子结合在一起形成新的物质。如加氢反应就是将氢气加到各种化合物上的反惠州炼油项目制氢装置技术问答5应。如甲烷化反应：CO2＋4H2→CH4＋2H2O。10.氢气主要有哪些制造方法？氢气制造包括两个过程，即含氢气体制造及氢气提纯。根据氢气的用途不同，采用不同的制造工艺，得到不同纯度的氢气。制造含氢气体的原料，目前主要是碳氢化合物，包括固体（煤）、液体（石油、水）及气体（天然气、炼厂气）。水是制造氢气的另一种重要原料，可以采用单独从水中制取氢气，如：电解水，也可以用水与碳氢化合物相结合反应制得氢气。（1）煤的高温干馏法：即煤在隔绝空气的条件下在焦炉中加热到900～1000℃，得到主要产物焦碳，同时，还副产许多炼焦化学产品，如煤焦油、粗苯、氨及焦炉气等。焦炉气中含有大量氢气，一吨原料煤可得焦炉气(STP)为300～350m3。焦炉气中氢气占55～66%(v％)。焦炉气在20世纪50年代以前是获取氢气的主要来源之一。（2）部分氧化法：它是以烃类（主要为渣油或焦炭）为原料制取含氢气体的方法之一。烃类与水蒸汽反应可制得氢气。该反应为强吸热反应，反应所需热量采用由燃烧部分原料供给，故称之为部分氧化法。当以天然气为原料时，加入不足量的氧气，使部分甲烷燃烧为CO2和H2O并放出大量的热。CH4＋2O2=CO2＋2H2O＋1802kJ。在高温及水蒸汽存在下，CO2及水蒸汽可与未燃烧的CH4反应，得到主要产物CO及H2，燃烧所得CO2不多，反应为强吸热反应。CH4＋CO2=2CO＋2H2－206kJ；CH4＋H2O=CO＋3H2－247kJ；综合上述两个反应式则：CH4＋0.5O2→CO＋2H2（3）烃类水蒸汽转化法：该方法是在有催化剂存在下进行的，烃类与水蒸汽反应生成CO和H2。所用原料主要是天然气，亦可用炼厂气、丙烷、丁烷、液态烃、轻石脑油和重整拔头油，其与水蒸气反应生成CO和H2。或者先经过预转化反应把烃类分解成甲烷，再与水蒸气反应生成CO和H2。（4）炼厂低浓度氢气回收：炼厂气来源于各石油加工过程，在石油炼制过程中副产气中含有不同浓度氢气组分，如催化裂化、热裂化、焦化、加氢裂化及催化重整等过程产生的含氢气体，经过提纯之后可得到氢气。惠州炼油项目制氢装置技术问答611.氢气提纯主要有哪些工艺？氢气提纯的主要工艺有三种：变压吸附（PSA）、膜分离和深冷分离。这些工艺技术各自都基于不同的分离原理，因而其工艺技术的特性各不相同。在实际设计工作中，选择合适的氢提纯方法，不仅要考虑装置的经济性，也要考虑很多其他的影响因素，如工艺的灵活性、可靠性、扩大装置能力的难易程度、原料气的含氢量以及产品氢气纯度、杂质含量等等。12.适用于水蒸汽转化法制氢的烃类原料有哪些？适用于水蒸汽转化法制氢的烃类原料大体分为气态烃和液态烃。（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油田气，其主要成份是甲烷，以及乙烷、丙烷等低级烃类。液化石油气是由丙烷、丁烷为主要成份组成的烃类，来源有两种,一种是油田和天然气田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。炼厂气是指原油在加工过程中副产的各种气体，如催化裂化干气、焦化干气、加氢裂化干气等，组成变化较大。其中含有大量烯烃的炼厂气不宜直接用作蒸汽制氢。（2）液态烃包括直馏石脑油、抽余油、拔头油以及二次加工油，直馏石脑油是原油常压蒸馏所得220℃以下的组分；抽余油是重整抽余油其干点一般在130～150℃；拔头油一般也是重整拔头油，为C5以下的烃类。二次加工油是指经过裂化、焦化等二次加工重油得到的轻油，这部分油经加氢处理后，才能作为蒸汽制氢的原料。13.蒸汽转化制氢原料选择有哪些基本原则？（1）首先选用烯烃、芳烃和环烷烃含量低的原料，因为同碳数烃类的积碳倾向是：烯烃芳烃环烷烃烷烃；（2）优先选用较轻的原料；（3）优先选用低毒原料，如低硫、低氯的原料。14.目前国内制氢，针对不同原料一般采取哪几种原料净化工艺？