干气制氢装置的开工步骤

第八篇干气制氢装置的开工

8.1冷氮循环

8.1.1打通两个冷氮循环流程

1、开工冷却器E-1010投冷却水，做好原料压缩机C-1001启动的准备工作，打通流程。

2、加氢脱硫部分冷氮循环流程：

氮气→C1001A→F1001→R-1004→R1001→R1002/A,B→E1010→V1012→C1001/A

3、转化中变部分冷氮循环流程：

氮气→C1001B→F1002Ⅱ→F1002→E1001→R1003→E1002A/B→E1004→V1005→E1005/E-1006→V1006→A1001→V1007→E1008→V1008→C1001B

4、充氮气前要排净油水，化验合格，转化压力要高于加氢压力0.2MPa

5、控制压缩机入口压力稳定0.40Mpa，压力下降时及时从C1001入口补入氮气。

6、观察催化剂各床层、换热器压降是否正常，稍开各反应器及换热器付线，确认畅通后关闭。

7、启动所有仪表，并观察运行情况，发现问题及时联系仪表工处理

8、做好F-1001、F-1002点火前的准备工作。

1）点F-1001前20min，开启炉膛蒸汽,以赶走可燃性气体，达到点火条件后，按照点火规程进行点火，炉膛蒸汽不能停止；

2）点F-1002前30min，启动引风机C-1003，鼓风机C-1002进行炉膛置换，建立炉膛负压－30～－50Pa，点火前必须对炉膛气体进行分析，合格后方可按照点火规程进行点火。

3）检查热风道挡板及各火嘴风、气阀是否灵活好用，如有问题立即解决。

4）引瓦斯气至F-1001炉FIC-9104调节阀前、F-1002炉FIC-9201调节阀前，截止阀打开，倒淋打开排水，后截止阀及付线关闭。

5）各联锁置旁路。

8.2加氢脱硫部分干燥脱水（热氮循环）

8.2.1热氮循环流程

脱硫部分干燥脱水热氮循环流程同冷氮循环流程。如图

8.2.2催化剂干燥脱水

1、由于本装置热源为F1001，F1002，故催化剂干燥过程中所需要的热量需要从F1001，F1002获取。脱硫部分R1001，R1004，R1002催化剂干燥步骤可单独进行，也可以和转化催化剂、中变催化剂干燥、配氢还原同步进行。

2、按规程启动原料压缩机C-1001A，建立上述循环，间断补充氮气维持压缩机入口压力为0.4Mpa，确保全循环量，维持循环量稳定。

3、按点炉规程点F-1001，通过调整F1001出口温度，以15℃/h的速度将催化剂床层温度升至120℃，升温速度通过F1001燃料气量控制。通过排污线通蒸汽至R1004壳程进行保护，蒸汽在V1014顶部放空。

4、120℃为恒温脱水区，根据计量脱水情况，可适当增减脱水时间。

5、继续以15℃/h的速度将加氢反应器升温到180℃，然后恒温4h，直至开工分离器V1012切不出水份。此时，转化、中变催化剂准备还原，由于中变催化

S放出，所以当加氢反应器干燥完毕后F1001熄火，停运压剂在还原期间会有H

2

机，准备将脱硫反应器R1002A，B并入转化催化剂还原流程。

6、脱硫部分催化剂干燥脱水升温控制方案见表

8.2.3操作要点

1、必须严格按照升温曲线升温，严禁速度过快造成催化剂破碎并注意切水。

2、升温以炉出口温度为准，恒温时间以床层出口达到所需温度开始计时。

8.3加氢催化剂预硫化

8.3.1 预硫化说明

脱硫系统的加氢催化剂是以CoO，MoO3态供货的，使用前需硫化成Co9S8和MoS2才具有加氢转化活性。脱硫系统是否进行试运转主要取决于原料的含硫量和硫的形态。对于韩流地、硫形态简单的原料，如天然气、加氢液化石油气、

加氢轻石脑油，重整抽余油等可不经预硫化，可在使用过程中逐渐预硫化，也可用含较多H2S的气态烃在使用过程中逐步硫化：但对有机硫含量较高，硫形态复杂以及含有大量烯烃的原料必须在使用前进行硫化，如焦化干气，以提高催化剂烯烃饱和反应和有机硫转化的初始活性。

因此如果本装置的原料为天然气，则不需预硫化。如果原料为焦化干气，则加氢催化剂必须进行预硫化。

8.3.2硫化原理

未经处理过的加氢催化剂金属活性组分均为氧化态，为了是催化剂获得较佳的活性，必须使氧化态转化为硫化态，即进行预硫化。加氢催化剂可采用液体DMDS作为硫化剂。硫化反应式如下：

8.3.3 硫化工艺条件：

1、循环气中硫含量：0.5～1.5vol%；0.1~0.5%（V）

2、压力视系统阻力降而定，无特定要求，一般＜1.5Mpa，取0.7~1.0 Mpa；

3、循环量≮3000 Nm3/h，空速取500~700h-1；

4、循环气中H2浓度：70%；

5、床层温度：220～320℃,最高硫化温度：350℃；

6、催化剂吸硫量：＞6%装填量，具体见吸硫量计算；

7、循环气中O2浓度：＜0.5%；

8、升温速度：＜20℃/h,取15℃/h

8.3.4 吸硫量计算

1、吸硫量计算公式

2、理论吸硫量

8.3.5 预硫化步骤

1、中变催化剂还原放硫结束后，重新建立加氢催化剂预硫化流程：

氮气→C-1001A→F1001→R1004→R-1001→E1010→V1012→C1001

2、按照开机程序开启C-1001A，按照点火规程点F1001，以15℃/h的速度将加氢反应器床层温度达到170℃，升温速度完全通过F1001进行控制。此时由转化系统向加氢系统配氢，逐渐使氢气浓度达到70%以上。（氢气来源为转化开工过程中液氨分解生产的氮气和氢气混合气体）

3、当系统H2%≥70%时，联系加氢装置，启动注硫泵，使硫化液DMDS充满泵出口至反应器入口管线（注流量需现场确定），继续升温至180℃。

4、调节注DMDS量，保持反应器入口H2S浓度为2000ppm.同时以5℃/h的速度升温至220℃.分析反应器入口、出口H2S含量2次/小时，反应器出口见硫时1次/10分钟，必要时随时加样，要求现场分析。

5、升温至220℃后，恒温至H2S穿透催化剂床层。

6、调节注DMDS量，保持反应器入口H2S浓度为5000ppm。同时以15℃/h的速度升温。保持反应器出口H2S含量在1000~2000ppm间，如超过2000ppm,需暂时关闭注流泵。

7、升温至350℃时，恒温，直至出口气中H2S含量达5000ppm，连续三个样，硫含量不变，硫化结束。注意：反应器R1004，R1001入口温度可以提到350℃。

6、硫化过程中系统氢浓度大于70%（V），压力1.0MPa左右。如氢浓度低，须补充氢气；如系统压力低，根据情况可补充氢气或氮气。

7、根据循环气中H2S浓度，必要时适当增加注硫量，或降低炉出口温度。预硫化时氢空速＞300h-1，氢纯度低时可适当升压，若硫化剂准备充足可在V-1012处适当放空置换。

8、适时在开工分液罐V-1012放水计量，防止V-1012液面过高，并注意在上风口操作防止H2S中毒。

9、根据总注硫量、系统残硫量及脱水量，评估硫化程度和效果。

10、催化剂硫化结束判断：

1）反应器出入口H2S含量稳定且相等（循环气中H2S最低浓度不低于0.5%v）；2）入口温度稳定，催化剂床层无明显温升变化；

3）按催化剂理论吸硫量将硫化剂加完。

4）开工分液罐V1012中没有新的水生成

11、操作说明及注意事项

1)R1004和R1001可串联硫化。硫化为放热反应，故不可任意加大注硫量或提温，以防止硫化反应过于剧烈，导致飞温，也不得减少分析次数。

2）注硫时要加强脱水计量和计量，也不得减少分析次数。

3）H2S穿透床层是指出口H2S含量达1000ppm以上，而且至少有三次重复结果。

4）在没有H2S存在的情况下，加氢反应器的床层温度要严格控制在200℃一下；注硫后，为防止催化剂还原成金属单质，在H2S穿透床层前，要求严格控制床层温度，不得超过230℃。

5）H2S穿透床层后，催化剂硫化50%左右。

6）硫化过程中要注意提温不提硫、提硫不提温的原则。若床层超温适当减少升温速度，必要时可适当降低炉出口温度或停止注硫，待稳定后再恢复注硫。

7）在硫化过程中要严格控制升温速度，并且在不超温的前提下稳定注硫，待反应器出口见硫时，酌情提温或者再提注硫量；注硫量过大或大幅波动会使硫化反应过于剧烈而引起床层飞温，从而影响催化剂的各项性能，导致使用寿命下降。8）为了避免床层飞温（床层温度≯400℃），操作时可以加大循环量，并且在不同的温度区间控制合适的硫化剂注入速度：在175℃～230℃，控制入口H2S浓度0.1～0.5vol%；在230℃～320℃，控制入口H2S浓度0.5～1.0vol%；大于320℃时，控制入口H2S浓度1.0～2.0vol%。注硫量大小的确定更多的应参考床层温升情况。

8.2.3预硫化过程升温速率及升温曲线

预硫化过程升温速率见表1。

加氢催化剂预硫化过程升温曲线见附件一。

表1 加氢催化剂预硫化过程升温速率

8.2.4系统置换

8.2.4.1硫化结束后，计算注硫量，循环气中H2S保持一定浓度后，系统开始置换。先由V-1012顶经由FG1013/1管线放火炬，使压缩机C-1001入口压力接近0.3Mpa，注意泄压过程不要过快，且防止F-1001炉温超高，及时调整F-1001；再由入口充氮气至C-1001入口压力达0.4 Mpa，然后再放空，反复置换至系统硫化氢含量小于20ppm，H2+烃含量小于0.5%。

8.2.4.2系统置换完毕后，由V-1010罐底排水并计量，计算催化剂硫化程度。系统置换结束后，将R1002/A/B并入系统循环，并逐渐从转化系统补氢气置换系统直至和转化系统氢含量相同（﹥60％），当脱硫槽出口硫化氢含量低于0.5ppm 时将加氢系统压力逐渐高，准备和转化系统建立统一大循环。

8.2.5 操作要点：

1）脱硫槽切出来后必须保持其压力高于加氢系统压力0.2Mpa，防止漏入硫化氢损失硫容。

2）硫化时必须盯紧床层温升，严防飞温。

3）确认催化剂达到硫化标准才能停止硫化，保证催化剂的硫化效果。

4）硫化结束后必须把硫化氢赶净使其含量小于20ppm。

5）在恢复流程时要确保流程无误。

8.3转化、中变催化剂干燥（热氮循环）

8.3.1循环流程与冷氮循环流程相同，循环过程中注意保持系统压力

8.3.2按规程投除氧器V-1017，启动锅炉给水泵自循环，V-1014、V-1015建液位至50%，启动加药装置，并及时分析水质。升温期间，饱和蒸汽经过热器后现

场放空，V-1014、V-1015采用间断上水维持液位在50%左右，F-1002对流段过热蒸汽管通入1.0Mpa蒸汽保护。

8.3.3经分析瓦斯合格、炉膛气不爆后按点炉规程点转化炉F-1002，各反应器床层按照升温曲线同步升温，注意在火嘴未全部点燃前，瓦斯压力应小于0.5Mpa，等火嘴全部点燃后，方可提压升温。

8.3.4转化床层升温曲线见表3。

1）转化120℃恒温为转化催化剂脱水时间，250℃恒温为转化催化剂进一步脱水时间；

2）转化升温过程中注意检查炉管及尾管膨胀情况，不要卡着，保持正常伸缩；3）中变升温速度控制在10℃/h；

4）当转化床层达到320℃时，需将中变入口温度提到120℃，反应器床层出口温度达100～120℃恒温8小时脱水；

5）升温过程以反应器入口温度为准，恒温过程以反应器出口温度为准

8.3.5操作要点：

1）火嘴要对称点燃，而且要尽量点齐，防止炉膛温度不匀。

2）内操要严格按照升温曲线控制好升温速度，防止升温速度过快，对设备及催化剂造成损害。

3）及时检查炉管、集合管、上下尾管、废锅的膨胀情况，防止卡住。

4）转化入口温度达到200℃前，控制汽包压力不要高于系统压力，防止水蒸汽漏入系统。

8.4转化配汽、配氨、催化剂还原

8.4.1转化入口配入蒸汽条件视中变催化剂温度而定，当转化入口温度达到320℃、中变出口达到180～200℃时，即可向转化入口配入中压蒸汽。

8.4.2将中压蒸汽引进装置，至转化炉前FIC9203处排凝暖管。

8.4.3当F-1002入口、R-1003出口温度达到配汽条件，并且外来中压蒸汽压力高于R-1002出口压力0.1～0.2Mpa以上时，缓慢将蒸汽配入转化，配汽量为正常满负荷时设计配汽量的40-50%，约10t/h左右。

8.4.4转化配汽的同时，转化炉及时增点火嘴，及时调节炉温，防止炉温大幅下降，各分液罐建立液位后，液控阀先走付线后投用，防止催化剂粉尘堵塞调节阀。

8.4.5转化配汽继续升温，必要时点燃辅助燃烧器，当转化床层温度达到650℃，并恒温之后，提前联系调度准备还原用液氨，保证在配氨开始还原时已引至阀前，且压力不低于1.0MPa（保证压力比转化系统压力稍高，使氨顺利注入）。

8.4.6为了吸收中变催化剂还原期间放出的H2S，在转化650℃恒温期间，加氢反应器催化剂干燥脱水结束， C-1001/B停运，将F1001、脱硫槽并入转化、中变催化剂还原流程：

氮气→C1001/A→F1001→R1002/A,B→F1002Ⅱ→F1002→E1001→R1003→E1002/AB→E1004→V1005→E1006、E1005→V1006→A1001→V1007→E1008→V1008→C1001

8.4.7配氨过程要缓慢，坚持少量多次的原则，切忌配氨过猛将转化入口温度拉得过低造成转化催化剂水合粉化，转化继续以每小时20℃的速度升温，升至700℃恒温。

8.4.8控制好各汽包及分液罐液位，关闭1.0Mpa蒸汽，并利用过热器出口放空阀控制升压速度≯0.5Mpa/h，当压力及温度符合并汽条件后并入全厂中压蒸汽管网，并汽后注意防止中压蒸汽进出装置量太小形成凝结水。

8.4.9中变配入还原性气体后保持入口250℃恒温2～3小时。密切注意床层温升情况，床层温升速度控制在20℃/h以内，如果温升过快应该降低入口温度或停止配氨，温升不快则以10℃/h的速度提高中变入口温度。中变催化剂放硫结束后，提高氢浓度，直至达到70％以上。在中变催化剂还原初期，入口温度不得超过320℃，末期可以达到370℃，床层温度不得超过400℃。

8.4.10中变催化剂在还原期间，本体中微量硫也被还原，并以硫化氢的形式放出，放出的硫由氧化锌脱硫槽脱除。在中变配入还原性气体后每半小时检测一次中变出口气体中H2S含量，当中变出口气体中H2S含量连续两次在1PPM以下时，可认为中变放硫结束。（中变放硫时间一般为4～6小时）。

8.4.11中变放硫结束后，将脱硫槽甩出，将转化、中变流程更改为原流程：

氮气→C1001/A→F1001→F1002Ⅱ→F1002→E1001→R1003→E1002/AB→E1004→V1005→E1006、E1005→V1006→A1001→V1007→E1008→V1008→C1001/A 8.4.12脱硫槽甩出后，重新建立加氢催化剂预硫化流程，准备进行加氢催化剂预硫化。

8.4.13根据加氢催化剂预硫化的要求开始向预加氢系统供氢，一要保证本系统的氢含量大于60％，二要保证本系统的压力高于加氢循环系统的压力防止硫化氢反窜到转化系统，使转化催化剂硫中毒。最后直至转化入口达到490℃，转化出口达到780℃，进行恒温，当循环气中氢气浓度达到60％（Vol）时，保持转化出入口温度，控制H2O/H2在3～7：1之间进行催化剂还原，还原时间12小时；氢气浓度一小时化验一次，浓度下降时向转化补氨。转化催化剂还原结束条件：无明显氢耗，无明显温升。

8.4.14操作要点：

1）配蒸汽前必须确保达到配汽条件并在转化炉前FIC9203处排净存水，并暖管1小时，至配汽处再高点放空，确保蒸汽温度和排凝。

2）配蒸汽要缓慢进行，量要慢慢提，防止配汽量过大过猛把转化入口温度拉下来，对催化剂造成热冲击。

3）配氨要遵循少量多次的原则，并盯好转化入口温度。

4）向加氢系统送氢时一定要慢，一要保证本系统的氢含量，二要防止加氢系统的硫化氢反窜。

5）在中变放硫结束切除脱硫槽时要确保流程畅通；

6）中变催化剂在还原初期要严格控制床层温升。

表3 转化床层升温速率曲线

8.5转化投料

8.5.1加氢催化剂预硫化完毕，加氢脱硫系统置换合格，将加氢系统循环和转化系统循环合并为全装置大循环，流程如下：

C1001→F1001→R1001→R1002/1.2→F1002Ⅱ→F1002→E1001→R1003→E1002/AB→E1004→V1005→E1006、E1005→V1006→A1001→V1007→E1008→V1008→C1001

原料气引至装置，采样分析合格。

8.5.2当R-1001出口温度250℃，转化入口温度480-520℃，出口780℃，中变R-1003入口温度330-350℃，将原料干气引入V-1001，此时视V-1001压力减少中变气返回量。

8.5.3投料逐步进行，依次为1000Nm3/h，1500 Nm3/h和2000Nm3/h，投料过程中注意保持水碳比在工艺指标要求范围内，同时注意调节转化出、入口温度。

8.5.4进料后，逐步关闭循环气至V-1001前手阀，当中变反应器出现较大温升时切断中变气，视V-1001压力开大PIC9401，以PIC9401控制压缩机C-1001入口压力保持不变，用PIC9302控制系统压力稳步上升，升压速度≯0.5Mpa/h。

8.5.5将进料量逐步提到正常负荷后，以0.3-0.5Mpa/h的速度将系统压力提到设计值。提量时先提蒸汽量和配氢量再提原料进料量，保持转化出口温度780℃，并尽量保持平稳，防止脉冲进料。

8.5.6转化进料后，及时增大火嘴，视情况可改烧中变气。

8.5.7及时分析原料气、转化气、中变气组成。

8.6 PSA程序启动，合格氢气外送

1)PSA吸附压力PIC9803设定为2.1MPa，中变气压力超压放火炬PICS9302设定为2.35MPa。

2)各吸附塔压力泄至微正压。

3)当PSA前压力达2.2MPa，引中变气进PSA，启动PSA程序自动充压，进料初期建议设为吸附时间最短。

4)当吸附压力接近设定值时，开始尾气放火炬，并有少量尾气外送，按1s~2s/20分钟的速度缓慢延长时间，同时PSA尾气放火炬。

5)PSA运行正常后，联系调度将氢气送入氢气管网，同时将尾气全部引进转化炉燃料系统。

6)配氢切换为PSA氢气。

7)全装置运行平稳后，将水碳比调至3.7。装置联锁复位。