天然气制氢装置控制指标
天然气制氢装置技术方案
天然气制氢装置技术方案一、背景随着可再生能源的快速发展，氢能作为一种清洁、高效的能源被广泛关注。
而天然气是含氢量较高的化石能源，因此天然气制氢被认为是一种可行的制氢途径。
天然气制氢装置是指利用天然气经过化学反应生成氢气的设备，其技术方案对于提高制氢效率和降低成本具有重要意义。
二、技术方案1.预处理阶段预处理阶段主要是对天然气进行净化和脱硫处理，以消除对催化剂的有害物质和杂质。
具体操作包括：(1)天然气净化：利用吸附剂吸附天然气中的杂质，如二氧化碳、硫化氢等。
(2)脱硫处理：通过添加脱硫剂使硫化氢转化为硫化物，从而降低天然气中的硫化氢含量。
2.催化重整阶段催化重整阶段是指利用催化剂对天然气进行重整反应，生成主要含量为氢气的合成气。
具体操作包括：(1)反应器选择：选择合适的反应器，如管式反应器或床层反应器，以提高反应效率。
(2)催化剂选择：选择具有高活性和稳定性的催化剂，如镍铬催化剂，以促进重整反应。
(3)反应条件控制：控制适当的温度、压力和反应物的流量，以实现最佳的重整反应效果。
3.氢气净化阶段氢气净化阶段是对合成气中的杂质进行去除和净化，以获得高纯度的氢气。
具体操作包括：(1)合成气压力升高：通过增加压力，促使合成气中的杂质与吸附剂更充分地发生作用。
(2)吸附剂选择：选择适当的吸附剂，如活性炭或分子筛，以去除合成气中的杂质，如二氧化碳、甲醇等。
(3)脱硫处理：对于从催化重整阶段引入的硫化物进行脱硫处理，以降低硫化物对催化剂的毒化作用。
三、领先技术和创新点1.新型催化剂的开发：开发具有高催化活性和选择性的新型催化剂，以提高重整反应的效率和产氢效果。
2.膜分离技术的应用：利用膜分离技术将氢气和其他气体分离，以提高氢气的纯度和产氢效率。
3.废气回收利用：将合成气中的废气进行回收和再利用，以最大程度地减少资源浪费和环境污染。
四、优势和应用前景1.天然气资源丰富：中国是天然气资源大国，利用天然气制氢能够充分利用资源优势。
煤制油天然气制氢装置炉子的燃烧操作规程
煤制油天然气制氢装置炉子的燃烧操作规程点好、用好燃烧器是炉子开停工和运转中最重要的环节，燃烧状态直接关系着炉子操作的安全和炉子热效率的高低，炉子的日常管理实际上主要就是指对燃烧的管理。
1、1、炉子的点火和升温1、1、1点火前的准备工作（1）检查燃烧器尤其是喷枪的安装位置（高度、角度），保证正确无误。
（2）检查所有烟、风道挡板的开、关和启动方向，保证与设计相符。
（3）先用空气或蒸汽将炉管和燃烧器管系清洗干净。
（4）对新建或修理过炉衬的旧炉子需先进行烘炉作业。
1、1、2 点火步骤（1）炉管通入流体（2）所有烟道挡板全开；供风系统建立。
（3）炉膛负压系统建立，置换采样合格。
（4）燃料系统吹扫合格。
(5) 准备好燃烧供给系统。
对气体燃烧完全切除水分和液相组分，并保持压力一定；（6）对有一次、二次风门的自然送风燃烧器，暂时完全关闭一次风门。
(7) 稍稍开启燃料主管上控制总量的主阀，点燃燃烧器。
如未点燃而使燃料喷入炉膛内，立即关闭阀门并炉膛置换采样合格。
（8）如点火完成，逐渐开打主阀至全开。
按相同方法点其他燃烧器。
（9）调节一次和二次风门，并调节烟道挡板。
1、1、3 升温升温速度400°C前，控制20°C，以后一般控制在每小时50°C左右（指炉管内介质的出口温度）。
1、2、天然气制氢装置燃烧器主要技术参数与性能指标：型号： WYNQ-DQ125型燃气燃烧器WYNQ-DQ60型燃气燃烧器WYNQ-DQ80型燃气燃烧器燃料气进燃烧器的正常压力：开工工况（天然气：0.15MPa）;正常操作工况(天然气和PSA尾气：0.05MPa）热负荷调节比： 5：1空气过剩系数：～1.15燃烧器运行噪音： <80dB@1m（距设备1m以外处）通风形式：自然通风、强制通风1）燃烧器结构组成：本燃气燃烧器由辅助气枪、中心气枪、筒体、调风机构、火盆砖等组成。
燃烧器的安装2）安装前的检查：对燃烧器各组件、配件应作如下检查：a.各组件应无损坏、无严重变形，调风机构应调节灵活；b.软管接头或密封面应无碰撞损坏；c.火盆转各棱角应无大于6mm损伤；d.燃气抢喷头应无松动或堵塞；3）清理待炉侧砖、火盆砖全部砌筑完后，应将掉入火盆砖型腔内及燃烧器筒体内所有杂物清理干净；其它均按常规进行安装（注：燃气枪的安装以枪上刻线为准）；4）连接金属软管：a.先在进燃烧器燃料气管线上的适当位置分别焊接M45X1.5接头（应保证焊接处不漏气，且要求接上金属软管后，金属软管能保证正确的弯曲状态。
1000Nm3h天然气制氢装置
1000Nm3/h制氢装置技参数1000Nm3/h天然气制氢装置客户招募第 1 页共 18 页附件一、设计基础及性能指标1.1 概述1.1.1 项目名称项目名称：1000Nm3/h天然气制氢装置1.1.2 装置定义、规模和连续运行时间装置定义：采用天然气-水蒸汽转化及变压吸附分离提纯氢气的制氢装置装置规模：氢气生产能力1000Nm3/h装置操作弹性：30~110%连续运行时间：大于等于8000小时/年1.1.3 装置布置方案装置按露天化独立成区布置，在满足安全间距要求下节约用地。
1.2 设计参数1.2.1 原材料界区条件（1）原料天然气第 2 页共 18 页天然气组成表第 3 页共 18 页（2）脱盐水1.2.2 产品规格第 4 页共 18 页1.2.3 公用工程条件1）水第 5 页共 18 页2）氮气饱和温度以上，避免用蒸汽升温时凝结成水，这个过程最长12小时）3）电源条件第 6 页共 18 页4）蒸汽压缩空气（仪表用,进制氢装置总管上设置过滤器，主要是为防止空气中粉尘堵塞电磁阀芯使其不动作，该过滤器由卖方供）5）1.3 性能指标及保证第 7 页共 18 页第 8 页共 18 页附件二、供货范围2.1 非标设备表第 9 页共 18 页第 10 页共 18 页第 11 页共 18 页2.2 定型设备供货表第 12 页共 18 页1000Nm3/h制氢装置技参数2.3 催化剂及吸附剂供货表2.4 阀门和管件及安装材料阀门管件等数量以最终设计为准，在初步设计审查时，如果买方提出合理的须增加的管道、阀门等，卖方相应增加并承担费用。
2.5 仪控供货范围2.5.2 控制仪表一览表2、PLC I/O卡件在备件中每种备有一块。
3、仪表具体数量应以最终设计为准。
2.5.3 变压吸附程控阀一览表2.5.4 制氢装置I/O点一览表注：所有仪控供货设备数量等以最终设计资料为准。
在初步设计审查时，如果买方提出须增加的仪表等，买方相应增加并承担费用。
天然气制氢工艺技术规程
天然气制氢装置工艺技术规程1.1装置概况规模及任务本制氢装置由脱硫造气工序、变换工序、PSA制氢工序组成1.2工艺路线及产品规格该制氢装置已天然气为原料，采用干法脱硫、3.8MPa压力下的蒸汽转化，一氧化碳中温变换，PSA工艺制得产品氢气。
1.3消耗定额（1000Nm3氢气作为单位产品）2.1工艺过程原料及工艺流程2.1.1工艺原理1.天然气脱硫本装置采用干法脱硫来解决该原料气中的硫份。
为了脱除有机硫，采用铁锰系转化吸取型脱硫催化剂，并在原料气中加入约1-5%的氢，在约400℃高温下发生下述反映：RSH+H2=H2S+RHH2S+MnO=MnS+H2O经铁锰系脱硫剂初步转化吸取后，剩余的硫化氢，再在采用的氧化锌催化剂作用下发生下述脱硫反映而被吸取：H2S+ZnO=ZnO+H2OC2H5SH+ZnS+C2H5+H2O氧化锌吸硫速度极快，因而脱硫沿气体流动方向逐层进行，最终硫被脱除至0.1ppm以下，以满足蒸汽转化催化剂对硫的规定。
2.蒸汽转化和变换原理原料天然气和蒸汽在转化炉管中的高温催化剂上发生烃—蒸汽转化反映，重要反映如下：CH4+H2O= CO+3H2-Q (1)一氧化碳产氢CO+H2O=CO2+H2+Q (2)前一反映需大量吸热，高温有助于反映进行；后一反映是微放热反映，高温不利于反映进行。
因此在转化炉中反映是不完全的。
在发生上述反映的同时还伴有一系列复杂的付反映。
涉及烃类的热裂解，催化裂解，水合，蒸汽裂解，脱氢，加氢，积碳，氧化等。
在转化反映中，要使转换率高，残余甲烷少，氢纯度高，反映温度要高，但要考虑设备承受能力和能耗，所以炉温不宜太高。
为缓和积碳，增长收率，要控制较大的水碳比。
3.变化反映的反映方程式如下：CO+H2O=CO2+H2+Q这是一个可逆的放热反映，减少温度和增长过量的水蒸气，均有助于变换反映向右侧进行，变换反映假如不借助于催化剂，其速度是非常慢的，催化剂能大大加速其反映速度。
撬装式天然气制氢装备参数
撬装式天然气制氢装备参数
撬装式天然气制氢装备主要包括以下几个参数：
1. 生产能力：撬装式天然气制氢装备的生产能力是指在一定时间内制得的氢气的产量。
通常以标准体积单位（如立方米/小时）来表示。
2. 能源消耗：撬装式天然气制氢装备需要消耗一定的能源来进行制氢过程。
能源消耗可以用于单位产氢量的能量消耗来表示（如千瓦时/立方米）。
3. 气体纯度：制氢过程中产生的氢气的纯度对后续使用有很大影响。
通常以氢气中杂质含量的百分比来表示，如氢气纯度99.99%。
4. 运行稳定性：撬装式天然气制氢装备的稳定性是指设备在长时间运行下来的可靠性和稳定性。
这包括设备的寿命、故障率、维护需求等方面。
5. 尺寸和重量：撬装式天然气制氢装备的尺寸和重量是其安装和使用的重要考虑因素。
通常以装备的长、宽、高尺寸及重量来描述。
6. 控制系统：撬装式天然气制氢装备的控制系统是用于控制制氢过程的关键部分，包括温度、压力、流量等参数的监控和调节。
7. 安全性：撬装式天然气制氢装备的安全性包括对操作人员和设备的安全保护措施，以及对潜在危险因素的防范措施。
以上是撬装式天然气制氢装备的一些主要参数，具体参数可能因设备型号和制氢工艺的不同而有所差异。
加制氢装置工艺指标
％
≯5
3、中变部分工艺操作指标
R4003入口温度
℃
360
V4004液位
％
40-60
R4003床层最高点温度
℃
≤380
V4005液位
％
40-60
V4006出口温度
℃
40
V4006液位
％
40-60
系统压力
MPa
2.4±0.1
4、产汽部分工艺操作指标
V4003压力
MPa
3.4±0.1
V4003液位
℃
340-380
R4002入口压力
MPa
3.2
R4002出口温度℃
℃
≯380
F4001炉膛负压
MPa
-60--100
R4002/A、B床层温度
℃
260-380
F4001进料量
kg/h
870±20
R4002/A、B出口温度
℃
≯360
R4002/AB出口H2S含量
ppm
≯0.5
1、原料精制部分工艺操作指标
℃
305±3
注水量
kg/h
3000
3、高低分部分工艺操作指标
V3002入口温度
℃
40
V3002液位
％
55
系统压力
MPa
6.0±0.5
V3002界位
％
50
V3003压力
MPa
0.88±0.02
V3003液位
％
55
V3019液位
％
40-60
V3003界位
％
50
4、分馏稳定部分工艺操作指标
天然气制氢装置工艺技术规程
天然气制氢装置工艺技术规程1. 引言天然气制氢装置是一种将天然气转化为氢气的技术装置。
天然气作为一种丰富的能源资源，其主要成分为甲烷（CH4）。
利用天然气制氢技术可以高效地将甲烷转化为氢气，为能源转型和环境保护做出贡献。
本文档旨在规定天然气制氢装置的工艺技术规程，确保装置运行安全稳定、能效高、环保。
2. 术语和定义•天然气：指地下储存的天然气资源，主要成分为甲烷。
•制氢装置：指将天然气转化为氢气的技术装置。
•甲烷：CH4，天然气的主要成分。
3. 设计与选型3.1 设计原则天然气制氢装置的设计应符合以下原则：•安全可靠：装置应设计合理，能够在正常运行和异常情况下保持安全稳定。
•高效能源利用：装置应采用高效的能源利用方式，尽量减少能量损失并提高氢气产率。
•环保节能：装置应采用环保的工艺技术，减少排放物和废水废气的产生，并尽量减少能源消耗。
3.2 选型依据在进行天然气制氢装置选型时，应考虑以下因素：•生产能力：根据实际需求确定装置的设计产能。
•设备性能：选择先进、稳定、高效的制氢设备，以提高装置的运行效果。
•维护成本：选择易于维护的设备，避免频繁的停工和维修，降低运行成本。
4. 工艺流程天然气制氢装置的工艺流程包括以下几个步骤：4.1 天然气净化天然气净化是为了去除天然气中的杂质，以提高后续的制氢效果。
常见的天然气净化方法包括压缩、冷凝、脱硫和除尘等。
4.2 转化反应转化反应是将净化后的天然气（主要成分为甲烷）转化为氢气的关键步骤。
常见的转化反应方法包括热重整、蒸汽重整、部分氧化和负载金属催化等。
4.3 氢气分离氢气分离是将转化反应后产生的氢气与其他组分进行分离。
常见的氢气分离方法包括压力摩尔扩散、膜分离和吸附分离等。
4.4 氢气纯化氢气纯化是为了去除氢气中的杂质，以满足应用要求。
常见的氢气纯化方法包括压力摩尔扩散、吸附分离和低温凝析等。
4.5 氢气压缩氢气压缩是将纯化后的氢气进行压缩，以便于储存和运输。
制氢装置氢气监督要求
制氢装置氢气监督要求氢气是一种易燃易爆的气体。
氢的燃烧性能好，当氢气中没有杂质时，火焰无色。
在空气中氢气的燃烧范围（体积%）为4.0-75.0,爆轰范围（体积％）18.0-59.0o在氧气中氢气的燃烧范围（体积％）为4.65—94.0,爆轰范围（体积%）18.3-58.9o氢气中的杂质对于发电机来说也是威胁。
氢气的质量监督对于发电机的安全运行具有十分重要的意义L一、发电机气体置换监督置换前，应分析所有钢瓶内CO2纯度按容积计298%,水分按重量计V0.1%,并作好标记，不合格的气瓶禁止使用。
（一）氨气置换空气Co2置换空气：由发电机底部充入CO2,从发电机上部取样分析C02含量大于85%时,排死角，排完后停止充CO2o 氢气置换C02：从发电机上部充入氢气，从底部取样分析含氢量大于96%,含氧量小于2%时，排死角，死角排完后停止充氢气。
（二）空气置换氢气CO2置换氢气：由发电机底部充入CO2,从排氢管处取样分析C02含量大于95%时排死角，排完后停止充CO2o空气置换C02：由发电机上部充入压缩空气，从底部取样分析C02含量小于10%时，停止充空气。
二、气体质量控制标准（见表1—13—4）见表1—13—4氢站及发电机氢系统氢气质量监督标准（一）气体取样方法取样用的球胆内部应保持清洁、干燥；取样时，打开阀门缓慢排放1~3分钟，保证所取样品的代表性。
取氢气样时，应将袋口向下排气；取CO2样时，应将袋口向上排气。
（二）气体纯度分析的意义当氢气和氧气（或空气）按一定比例形成混合气体时，在密闭容器中受明火触发才会爆炸，而纯净的氢气，虽能燃烧却不会引起爆炸。
所以，要求氢气保持在一定纯度，就从根本上消除了它可能发生爆炸的条件。
另外，当发电机内氢气压力不变时，氢气纯度每降低1%,其通风摩擦损耗约增加11%。
所以，保持发电机内较高的氢气纯度可以提高发电机效率，符合经济运行的原则。
一般要求发电机内氢气纯度保持在96%以上，低于此值时应进行排污。
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序号
名称
单位
小时消耗量
单位产品消耗量
备注
1
天然气
Nm3
38976
453
2
原料天然气
Nm3
35840
417
3
燃料天然气
Nm3
3136
36.5
4
电
KWh
3584.02
41.67
5
脱盐水
T
119.4
1.39
6
冷却水
T
5425.8
63.09
7
蒸汽（3.9MPa）
Kg
12000
139.5
8
工艺冷凝液
MPa
1.35-1.55
原料压缩机出口压力
PIC27
MPa
4.2
燃料混合罐压力
PIC5063
MPa
0.3
加氢反应器入口温度
TI1051
℃
350-380
加氢反应器床层温度
TI1138-1143
℃
≤400
脱硫反应器入口温度
TI1143
℃
330-380
脱硫反应器出口温度
TI0052 TI0055
℃
330-370
Kg
50892
591.7
备注：
1）设计规模：按一段炉的最大能力进行设计
进CO2吸收塔中部半贫液温度
℃
110
1.6公用工程及界区条件
1.6.1
项目
温度（℃）
压力（MPa）
新鲜水
常温
>0.30
生活用水
常温
>0.30
循环冷水
<32
>0.45
循环热水
>42
>0.35
公用风
常温
>0.60
仪表风
常温
>0.60
氮气
常温
>1.6
1.0MPa蒸汽
>200
>0.80
消防水
常温
>1.0
脱盐水
MPa
2.6
出CO2再生塔CO2气压力
MPa
0.165
入CO2吸收塔顶贫液流量
FIC5
Kg/h
149900
入CO2吸收塔半贫液流量
FIC67
Kg/h
1119000
入CO2再生塔富液流量
Kg/h
1323986
CO2吸收塔出口CO2含量
V%
<0.1%
中压蒸汽温度
TRC5192
℃
350-400
中压蒸汽压力
℃
≤250
低变入口温度
TRC1053
℃
205-220
低变床层温度
TI1012-1016 1108
℃
≤250
入1104-C低变气温度
℃
223.6
低变气入1105-C温度
TI1019
℃
165
低变气入CO2吸收塔温度
℃
121
出CO2吸收塔净化气温度
TI1054
℃
71
去PSA净化气温度
TI5050
℃
40
富液出CO2吸收塔温度
水碳比
H/C101
3.5-4.5
配比蒸汽温度
TI1002
℃
323
转化炉入口温度
TI1003
℃
490-510
转化炉出口温度
TRC1117
℃
750-820
中变反应器入口温度
TRC0010
℃
310-370
中变反应器出口温度
TI1197
℃
≤424
小低变入口温度
TI5030
℃
220-235
小低变床层温度
TI5031-5036
项目
单位
指标
进装置的温度
℃
20-40
进装置的压力
MPa
2.55
氢纯度
%（V/V）
≥99.6
CH4
%（V/V）
≤0.002
CO
%（V/V）
≤0.001
CO2
%（V/V）
≤0.0001
1.3.7外输蒸汽指标
本装置生产10P3.9MPa T 350℃
1.4三剂及化学药品的物化性质及控制指标
1.4.1磷酸三钠
>25
>1.0
0.5MPa蒸汽
>150
>0.40
管网燃料气
>40
>0.50
1.6.2氮气条件
纯度
99.99%
氧含量
<10ppm
露点
-70℃
1.6.3工艺用脱盐水
PH值
6.2-7.5
电导率（25℃）
≤0.2s/cm
硬度
0
含SiO2
≤0.02mg/l
铁
<0.02 mg/l
铜
<0.003mg/l
1.6.4仪表及工厂空气
TI1136
℃
119
贫液出再生塔温度
TI1113
℃
121
半贫液出再生塔温度
TI4017
℃
119
半贫液出闪蒸槽温度
℃
110
出再生塔CO2气体温度
TI1023
℃
101
进再生塔顶酸性冷凝水温度
TI1137
℃
40
进CO2吸收塔顶贫液温度
℃
71
入CO2吸收塔底低变气压力
MPa
2.77
出CO2吸收塔顶净化气压力
PRC5191 5197 5202
MPa
3.5-4.0
PSA原料温度
TI7002
℃
20-40
PSA原料压力
PI7002
MPa
2.3-2.6
高压蒸汽压力
PRC5192
MPa
8.0-10.5
高压蒸汽温度
TI0085
℃
420
低压蒸汽压力
PRC5194
MPa
0.35
低压蒸汽温度
TIC5202 5191
℃
200
出口温度
120
尾气流量
11300.65kg/h
组成
（MOL%）
H2
38.89
CO
1.37
CO2
0.48
CH4
49.96
H2O
9.42
N2
0.88
100.00
1.3产品质量指标
氢气组成如下
H2
≥99.6
CO+CO2
≤20.0PPm
N2+CH4
≤0.4
出口温度
40℃
出口压力
2.4MPa
产品流量
85885Nm3/h
1.3.4低变气指标
温度
223.6℃
流量
209344.22Nm3/h
H2
72.48%
CO
0.24%
CO2
18.31%
CH4
8.82%
压力
28.5bar
1.3.5脱碳气指标
温度
40℃
流量
108297.51Nm3/h
H2
88.66%
CO
0.29%
CO2
0.1%
CH4
10.81%
压力
25.8bar
1.3.6PSA产品气指标
天然气制氢装置控制指标
1.1原料质量指标
1.原料天然气
组成体积%
CH496.30%
C2H60.787
C3H80.114
C4H100.033
C5H120.008
N20.559
He 0.024
CO22.17
总硫2.89mg/m3
压力正常值1.45MPa
1.2燃料指标
1.2.1燃料天然气
同原料天然气
1.2.2燃料尾气
1.3.1二段炉转化气指标
温度
789℃
压力
31.6bar
流量
2093ห้องสมุดไป่ตู้4.22Nm3/h
H2
69.85%
CO
9.84%
CO2
10.49%
CH4
9.66%
1.3.3高变气指标
温度
415.8℃
流量
209344.22Nm3/h
H2
71.94%
CO
2.19%
CO2
16.71%
CH4
8.99%
压力
29.7bar
仪表空气
压力MPa温度℃
机械设计值1.0 60
最大操作值0.8<40
正常操作值0.7<40
最小操作值0.55<40
露点温度冬季：-40℃夏季：-20℃
含油<10mg/m3（0.01ppm）
含尘≤1 mg/m3
工厂空气
压力MPa温度℃
设计值1.0 60
最大操作值0.8<40
正常操作值0.6<40
最小操作值0.4<40
1.4.2氨
含量10-35%密度0.91
1.4.3联胺
密度1.01闪点38爆炸极限2.9-98.0
1.4.4五氧化二钒
密度3.35能助燃
1.4.5二乙醇胺
密度1.09可燃闪点137爆炸极限1.6-9.8%
1.4.6碳酸钾
密度2.43
1.5主要工艺操作条件
项目
仪表位号
单位
控制范围
原料天然气压力
PIC5002