制氢工艺毕业设计论文.doc

制氢工艺毕业设计论文 目录 一、装置概述 4 1、装置概况 4 2、装置工艺技术特点 4 二、制氢工艺设计 6 1、工艺过程 6 2、制氢的反应机理 6 3、变压吸附原理 7 三、生产工艺过程 8 1、工艺流程简述 8 2、装置物料平衡及工艺操作条件 11 (1) 装置生产物料平衡 11 (2) 主要工艺操作条件 11 四、设计结果和设计讨论 19 1、设计结果 19 2、设计讨论 20 五、存在的问题及解决方法 21 1、（瞬时）紧急停电事故处理 21 （1）恍电现象： 21 （2）停电原因： 21 （3）紧急处理： 21 （4）需注意的问题: 21 2、低风压紧急处理 22 （1) 供风要求 22 (2) 低风压现象： 22 (3) 低风压原因： 22 (4) 紧急处理（一般情况按维持装置运行处理，特殊情况按紧急停工处理） 22 (5) 需注意的问题: 22 六、总结与展望 23 1、国内外催化剂概况及发展趋势 23 (1)国内外概况 23 (2)发展趋势 23 致 谢 25 参考文献 26 制氢工艺设计 一、 装置概述 1、装置概况 20000m3N/h干气制氢装置由海工英派尔工程设计院承担设计，由中国十化建负责施工。装置由原料气压缩、原料气精制、转化中温变换、PSA、余热锅炉等部分组成.装置产氢能力为20000NM3/h, 可供100万吨/年加氢精制装置用氢，装置年运转时间为8000小时。装置于2011年8月破土动工，2012年10月竣工投产。 2、装置工艺技术特点 1.制氢装置设计以催化干气为原料，原料蒸汽是由本装置余热锅炉供给。 2.制氢装置PSA采用上海华西化工科技有限公司专有技术，选用国内研制生产的新型净化催化剂、转化催化剂及中温变换催化剂。装置采用先进工艺流程及设备。 3.工艺上选择合理的工艺操作参数，采用较高的转化温度（840℃ ），提高转化深度，增加产氢率。 4. 转化选用较低的水碳比（3.5），有效降低了转化炉燃料消耗。 5.在原料精制方面，为适应装置对原料多方面需求，采用固定床轴向变温加氢＋绝热反应器及脱硫反应器并串联工艺。 6.装置原料选择方面，可选用催化干气、焦化干气作制氢原料气。 7.装置选用了成熟可靠的催化剂，提高了装置操作稳定性，确保长周期运转。 8.CO变换部分采用中温变换，进一步提高氢气的收率。 9.氢气净化选用PSA工艺技术，简化流程提高了氢气质量。 10.利用转化炉烟道气高温位余热预热原料气，利用烟道气和转化气的高温位余热发生3.5MPa中压饱和蒸汽，一部分作为装置自用蒸汽，另一部分并入全厂中压蒸汽管网。 11.回收工艺未反应水，降低了除盐水耗量。 在中变气冷却、分离过程中，冷凝一定量的未反应水。水中除含有微量CO2等有物质外，还含有少量金属离子。这部分酸性水不能直接排放，将会污染环境或增加污水处理场负担。这部分酸性水经汽提脱除CO2等杂质后，需经除氧可作锅炉给水的补充用水。本设计采用了这一先进成熟的回收技术，工艺未反应水经汽提后直接进入除氧器除氧，除氧后可作为锅炉给水。这样，既保护了环境，又减少了脱盐水用量。 12. 转化炉设计结构。 转化炉采用顶烧炉，对流段横卧于地面。这种炉型具有以下特点： ①. 热效率高，在对流段尾部设置空气预热器，使燃烧空气与烟道气换热后进入烧嘴 助燃。 ②. 采用顶部火嘴。 ③. 对流段设置于地面，便于安装和检修，同时又降低了汽包安装高度。 ④. 转化炉管的热补偿形式，采用弹簧吊架，借上尾管吸收热膨胀量，改善了炉管及下集合管的受力情况，降低了工程造价。 ⑤. 采用新型顶烧燃烧器，对燃料的适应性强，既可单烧高压瓦斯，又可混烧高、低压瓦斯。 ⑥. 转化炉选用新型耐火及保温材料，如轻质浇注料、锆铝陶瓷纤维模块、摩根热陶瓷耐火砖。 ⑦. 为了充分利用高温烟道气热量，提高传热效率，对流蒸发段采用钉头管，空气预热器采用新型板式空气预热器。 13. 提高自动控制水平 ①. 本设计采用集散型计算机控制系统（DCS）。以提高装置运行安全可考靠性。 ②. 设置连锁自保系统，提高装置安全运行的考靠性。 二、制氢工艺设计 1、工艺过程 制氢工艺采用轻烃蒸汽转化法制氢。转化制氢过程可分为原料净化、轻烃蒸汽转化、CO中温变换等过程。 制氢装置全系统包括原料气压缩、原料气精制、轻烃蒸汽转化、CO中温转换、余热锅炉、PSA等部分。 1.原料气净化是原料气进入精制系统加氢、脱硫反应器，在一定的操作温度、氢气压力和空速条件下，在加氢、脱硫、脱氯催化剂作用下，进行加氢烯烃饱和 脱硫、脱氯化学反应，把原料气中有机硫化物、氯化物脱除，烯烃完全饱和。 精制后硫含量可降至0.5PPm，氯含量降至0.2PPM，烯烃含量可降至零。确保后序催化剂的正常运行。