制氢装置工艺流程图
常压白煤气化制氢流程图---wgb
CO
28.01
34.04
14902
34.06
14901
2
H2
2.02
42.54
18625
42.56
18624
3
CO2
44.01
9.68
4236
9.68
4236
4
CH4
16.04
0.65
285
0.65
285
5
AR
39.95
0.28
122
122
6
N2
28.01
5.59
2444
2444
7
H2S
34.08
1.4.假定水煤气组成%
H2
CO
CO2
N2
CH4
Ar
O2
总硫
Σ
45.72
36.58
10.4
6.00
0.70
0.30
0.30
1.0G/NM3
100
23837
19072
5422
3128
365.
156
156
52136
2、工艺计算
2.1、物料平衡计算
计算结果汇总表
位号
1
2
3
物流
原料煤
工艺蒸汽
工艺空气
序号
组分
分子量
% G
t/H
% V
NM3/tNH3
% W
Kg/tNH3
1
CO
28.01
2
H2
2.02
3
CO2
44.01
4
CH4
16.04
5
AR
39.95
制氢工艺流程
常见故障
• • • • • • • • • • • • • • • （1）可控硅超温 原因：整流柜采用风冷，冷却效果差。解决方法，用空调加强冷却。 发生可控硅超温时，等几分钟复位整流柜。 （2）氢氧液位相差大 原因；氢侧手动调节阀内漏 当氢气排空阀打开时，氢侧液位比氧侧液位高时，可以关小氢侧手动调节阀。当氢侧 液位比氧侧液位低时，则要开大氢侧手动调节阀。 （3）槽压下降 原因；氧侧手动调节阀内漏 当氧气排空阀打开时，氧槽压下降很大（有时候降到2.6MPa以下），可以关小氧侧手 动调节阀。 （4）槽压高 原因；氧侧手动调节阀开度太小 当氧气排空阀打开时，氧槽压大于3.1MPa时，则开大氧侧手动调节阀。 （5）电解槽温度高或低 原因：#1，#2制氢冷却水总阀开度小槽温高，冷却手动阀开度大槽温低。 手动调节冷却水总阀开度，两台制氢装置同时运行很难调节，建议对冷却水系统改造。
制氢系统图供气动调节阀接至压缩空气储罐设置在接线箱内av17接至另一台框架n口工业冷却水av12av25氢气储罐bv82用户自备bv81用户自备18x2ss阻火器氢气纯化装置氢分析仪氧分析仪氮气picalicsalicsatrc天津市大陆制氢设备有限公司分立式水电解制氢工艺流程图plc控制系统tisa氢气缓冲罐冷却上水排污冷却回水氧气上位机监控天津市大陆制氢设备有限公司氢气纯化流程图产品气再生原料氢氮气用氢设备冷却上水冷却回水排污切换a塔工作b塔再生脱氧塔动作氢储备系统上位机监控天津市大陆制氢设备有限公司氢气纯化流程图产品气再生原料氢氮气用氢设备冷却上水冷却回水排污a塔再生b塔工作脱氧塔切换动作氢储备系统上位机监控天津市大陆制氢设备有限公司氢气纯化流程图原料气再生原料氢氮气用氢设备冷却上水冷却回水排污切换a塔工作b塔再生脱氧塔动作氢储备系统上位机监控天津市大陆制氢设备有限公司氢气纯化流程图原料气再生原料氢氮气用氢设备冷却上水冷却回水排污切换a塔再生b塔工作脱氧塔动作氢储备系统
电解水制氢工艺描述
电解水制氢工艺描述电解水生产氢气氧气是一个比较成熟的工艺。
其主要组成部分有：电解槽、气水分离罐、加碱罐、洗涤罐、脱水罐、缓冲罐、冷却水箱等，电气、仪表及配套的设备元器件主要有：直流电解电源（简称电解电源）、电源冷却循环泵（简称电源冷却泵或电源泵）、电解液循环泵（简称循环泵）、电解系统冷却循环泵（简称电解冷却泵或冷却泵）、补水泵、电磁阀、压力变送器、温度变送器、差压变送器、流量计、压力表、减压阀、回火防止器、纯净水生产装置等。
电解水制氢工艺流程示意图见图1。
图1 电解水制氢工艺流程示意图压力的单位为Mpa，小数点后面保留3位。
差压的单位为kPa，小数点后面保留2位,流量单位为m3/h，小数点后面保留2位。
温度的单位为°C，小数点后面保留1位,累计流量的单位为m3，小数点后面保留1位，累计工作时间的单位为h，小数点后面保留1位。
所有的电磁阀均为电开阀，通电开启，断电关闭。
一、电解电源DDY、电源冷却泵DLB、循环泵XHB及冷却泵LQB控制表1 电解系统与冷却系统对应输入输出关系表1、氢气压力PH 由压力变送器PT101变送为4~20mA直流信号，根据氢气压力PH控制电解电源DDY（电解电源DDY由一个开关量信号控制运行与停止）、电源冷却泵DLB和循环泵XHB（电源冷却泵DLB和循环泵XHB与电解电源DDY同步受氢气压力PH控制）的通断，氢气压力可以在触摸屏上设置：○1氢气压力上限设定值（简称压力设定上限）PHH的设置范围0~3.00Mpa（参考值0.40Mpa）；○2氢气压力下限设定值（简称压力设定下限）PHL的设置范围0~3.00MPa（参考值0.35Mpa）。
参考值就是第一次开机设置时（或者长时间断电数据丢失时）推荐使用的数值。
○3当氢气压力PH 高于压力设定上限PHH，PH＞PHH，DO1输出为OFF,电解电源DDY、电源泵DLB和循环泵XHB停止运行；○4氢气压力PH 低于压力设定下限PHL，PH＜PHL， DO1输出为ON,电解电源DDY、电源泵DLB和循环泵XHB通电运行。
1制氢工艺介绍
第一章工艺概述从20世纪90年代起，用水为原料生产氢气在制氢工艺中占据越来越重的地位。
而水制氢参夹着大量的杂质，从而使制氢后就存在一个纯化工艺。
三塔流程作为纯化再生过程的—种，已逐步代替两塔流程而占据主导地位。
了纯化再生罐的结构、工作原理，并根据纯化再生的工艺分析其控制要求，为纯化再生温度控制系统设计做准备。
1.1 制氢工艺原理流程水电解制氢系统的工作原理是由浸没在电解液中的一对电极中间隔以防止气体渗透的隔膜而构成的水电解池，当通以一定的直流电时，水就发生分解，再阴极析出氢气，阳极析出氧气[1]。
本系统主要由电解槽、气液处理器、加水泵、水碱箱、制氢控制柜、整流柜、整流变压器等组成。
如图1.1所示图1.1制氢工艺流程由于本次设计的课题为纯化再生温度控制系统设计，故主要研究的对象为纯化器，由制氢工艺流程分析可得到含有的主要杂质有氧气、水蒸气、氮气、粉尘、碳。
而本次设计主要考虑的对象为氧气与水分。
1.2工艺要求目前的市场主流要求氢气浓度≥99.999% ，其中氮气（N）＜4ppmV、总碳含2）＜ 1ppmV、氢气干燥后要求加丝网目≦1μ的过滤器[2]。
量＜1ppmV、氧气（O21.3纯化再生工艺纯化再生主要包括的工艺过程为：脱氧、除水以及催化剂的再生。
（1）脱氧工艺本装置采用催化脱氧的原理，脱氧罐内装有催化剂，在催化剂的催化下氢气与氧气反应生成水，已达到出去氢气中杂质氧气的目的，满足对氢气含氧量有一定要求的用户[3]。
脱氧器主要包括：铂电阻、电缆、金属外壳内置催化剂的，其结构图1.2所示图1.2脱氧罐示意图当投入工作时含杂质较高的氢气从左上方a口进入，经电加热元件加热后进入催化剂床层，氢气和氧气在催化剂的作用下发生化合反应生成水，水以气态的形式随氢气从a口下面的b口流出脱氧器。
在催化剂床层的上部和下部各装有一个铂电阻。
分别用来检测催化剂床层上部和下部的温度。
下部铂电阻检测温度达到设定温度时，会暂停电加热元件，待温度低于设定温度后，会再次启动电加热元件。
天然气制氢装置工艺过程原料及工艺流程
天然气制氢装置工艺过程原料及工艺流程1.1工艺原理1.天然气脱硫本装置采用干法脱硫来处理该原料气中的硫份。
为了脱除有机硫，采用铁锰系转化吸收型脱硫催化剂，并在原料气中加入约1-5%的氢，在约400℃高温下发生下述反应：RSH+H2=H2S+RHH2S+MnO=MnS+H2O经铁锰系脱硫剂初步转化吸收后，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应而被吸收：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要求。
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—蒸汽转化反应，主要反应如下：CH4+H2O= CO+3H2-Q (1)一氧化碳产氢CO+H2O=CO2+H2+Q (2)前一反应需大量吸热，高温有利于反应进行；后一反应是微放热反应，高温不利于反应进行。
因此在转化炉中反应是不完全的。
在发生上述反应的同时还伴有一系列复杂的付反应。
包括烃类的热裂解，催化裂解，水合，蒸汽裂解，脱氢，加氢，积碳，氧化等。
在转化反应中，要使转换率高，残余甲烷少，氢纯度高，反应温度要高，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，增加收率，要控制较大的水碳比。
3.变化反应的反应方程式如下：CO+H2O=CO2+H2+Q这是一个可逆的放热反应，降低温度和增加过量的水蒸气，均有利于变换反应向右侧进行，变换反应如果不借助于催化剂，其速度是非常慢的，催化剂能大大加速其反应速度。
使最终CO浓度降到低的程度，且为生产过程中的废热利用创造了良好的条件4.变压吸附原理变压吸附简称PSA，是对气体混合物进行提纯的工艺过程。
该工艺是以多孔性固体物质（吸附剂）内部表面对气体分子的物理吸附为基础，在两种压力状态直接工作的可逆的物理吸附过程。
它是根据混合气体中杂质组分在高压下具有较大的吸附能力，在低压下又有较小的吸附能力，而理想组分H2无论在高压下还是在低压下都具有较小的吸附能力的原理。
润滑油高压加氢装置主要工艺操作仪表逻辑控制说明及工艺控制流程图
润滑油高压加氢装置主要工艺操作仪表逻辑控制说明及工艺控制流程图（PID）本装置控制回路160个，温度检测回路480个，模拟输入检测回路260个，脉冲量测量点10个，开关量输入点250个，开关量输出点20个。
1.2.1本装置的以单回路PID调节为主，对工艺操作上的重要参数采用复杂控制，为确保装置可靠，安全运行，对装置联锁系统及机组联锁系统采用三重冗余的紧急停车系统来实现。
1.2.2对于机泵、压缩机等转动设备，将其状态信号，公共报警，公共停机信号直接引入DCS进行指示、报警。
1.2.3对于进出装置的原料和产品以及循环水，净化风，非净化风，燃料气等均设有原料指示和累计。
为确保准确，对蒸汽和燃料气还设置了温度和压力补偿。
1.2.4在可能聚集易燃易爆气体并可能发生泄漏的地方，设有可燃气体浓度检测器，在有可能存在H2S气体的地方，设有浓度监测仪，均引入DCS报警。
1.2.5在新氢，循环氢压缩机出口设置了在线氢气浓度分析仪。
本装置的自动控制回路采用单回路调节为主，对于有关联的工艺参数采用串级或更为复杂的控制方法，由DCS控制系统完成。
原料油缓冲罐顶、滤后原料油缓冲罐顶、反应注水罐顶、硫化剂罐顶及分馏塔均设有压力控制。
加氢处理反应部分是全装置的核心，为确保反应器正常操作，每个反应器各设一台床层总压降指示。
加氢处理反应器床层温度的控制，通过三种方式切换操作，来控制注冷氢量，（一种是床层的平均温度值进行控制，一种是最大温度值控制，一种是床层三点温度中任一点温度进行控制），以达到最佳效果，防止反应器床层温度超温带来的危险，来保证产品质量及催化剂寿命。
临氢降凝反应器及后精制反应器的入口温度，是通过换热器出口热旁路控制以及反应器入口注冷氢的温度控制手段来实现，以确保反应器温度，从而满足工艺操作的要求。
热高压分离器设有双套的液位/界位控制和指示报警，为确保装置安全，高压分离器至低压分离器液位和界位调节阀均设双套调节阀，可切换使用。
制氢装置工艺流程说明
制氢装置工艺流程说明1.1 膜分离系统膜分离单元主要由原料气预处理和膜分离两部分组成。
混合加氢干气经干气压缩机升压至 3.4MPa，升温至110℃，首先进入冷却器（E-102）冷却至45℃左右，然后进入预处理系统，预处理系统由旋风分离器（V-101）、前置过滤器(F-101AB)、精密过滤器(F-102AB)和加热器（E-101）组成。
预处理的目的是除去原料气中可能含有的液态烃和水，以及固体颗粒，从而得到清洁的饱和气体，为防止饱和气体在膜表面凝结，在进入膜分离器前，先进入加热器（E-101）加热到80℃左右，使其远离露点。
经过预处理的气体直接进入膜分离器（M-101），膜分离器将氢气与其他气体分离，从而实现提纯氢气的目的。
每个膜分离器外形类似一管壳式热交换器，膜分离器壳内由数千根中空纤维膜丝填充，类似于管束。
原料气从上端侧面进入膜分离器。
由于各种气体组分在透过中空纤维膜时的溶解度和扩散系数不同，导致不同气体在膜中的相对渗透速率不同，在原料气的各组分中氢气的相对渗透速率最快，从而可将氢气分离提纯。
在原料气沿膜分离器长度方向流动时，更多的氢气进入中空纤维。
在中空纤维芯侧得到94％的富氢产品，称为渗透气，压力为1.3 MPa（G），该气体经产品冷却器（E-103）冷却到40℃后进入氢气管网。
没有透过中空纤维膜的贫氢气体在壳侧富集，称为尾气，尾气进入制氢下工序。
本单元设有联锁导流阀（HV-103）和联锁放空阀（HV-104），当紧急停车时，膜前切断阀（HV-101）关闭，保护膜分离器，同时HV-103和HV-104自动打开，保证原料气通过HV-103直接进入制氢装置，确保制氢装置连续生产；通过HV-104的分流，可以保证通过HV-103进入制氢装置的气体流量不至于波动过大，使制氢装置平稳运行。
1.2 脱硫系统本制氢装置原料共有三种：轻石脑油、焦化干气、加氢干气（渣油加氢干气、柴油加氢脱硫净化气、加氢裂化干气）。
制氢装置流程及关键设备介绍
炉型结构比较
结构特点 顶烧炉的所有转化管排均在同一炉膛内，排列比较紧凑， 节省占地面积，适于大型化。侧烧炉和梯台炉由于是两个 辐射室并列排列，所以在炉管数量相同时，占地面积较大， 大型化有一定的困难。 顶烧炉的燃烧器数量较少，密集排列在炉顶，燃料配管及 空气配管相应简化，但炉顶结构比较复杂。侧烧炉燃烧器 数量较多，分布在辐射室侧墙，燃料配管及空气配管较多。
二、工艺原理
变压吸附（PSA）
变压吸附是对气体混合物进行分离提纯的工艺 过程，该工艺是多孔性固体物质内部表面对气体分 子的物理吸附。混合气体中的杂质组分在高压具有 较大的吸附能力，低压下具有较小的吸附能力，变 压吸附就是利用这种原理吸附、解析，达到循环吸 附解析过程。
PSA
分子筛对一般气体分子的吸附顺序: H2 < N2 < CH4 < CO < CO2
以丹麦TOPSφE 公司为代表
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四、关键设备介绍---转化炉
梯台炉
以美国FOSTER WHEELER （福斯特*惠勒） 公司为代表
辐射室侧墙呈梯台形，燃烧器火焰沿倾斜 炉墙平行燃烧，通过炉墙向转化管辐射传 热。与侧烧炉类似，转化管可以为双排或 单排。这种炉子的对流室全部置于辐射室 顶部，烟气上行，采用自然抽风，没有引 风机。
CO高温变换是将转化气 中的CO 与水蒸气继续反应 预转化反应是原料气和水蒸汽在高活 硫醚加氢 : R-SR’+ H2 → RH +R’H + H2S 生成 CO 和氢气。 2 性镍催化剂上发生反应烃类转化成甲烷的
硫醇加氢: R-SH + H2 → RH + H2S
变换 反应
加氢反应是制氢工艺中一个重要的反应，它是原料精制部分的起始步 骤，它进行的好坏将直接影响到下一步脱硫反应的进行。加氢反应的主要作 用是把原料气中复杂的有机硫通过加氢反应转变为简单的无机硫，即硫化氢 。脱硫反应是加氢生成的硫化氢与氧化锌反应，将硫进行脱除的过程。