第六章 制氢装置分析
制氢装置资料
• 高安全性：防止氢气泄漏、爆炸等事故 • 高容量：提高氢气储存效率
氢气输送系统的设计与优化
氢气输送系统的设计
• 根据制氢装置的需求选择合适的输送方式 • 考虑输送系统的安全性、效输送系统进行维护保养，延长使用寿命 • 优化输送系统的布局，提高输送效率
氢能源在交通领域的应用
• 燃料电池汽车：实现零排放、高效能的交通工具 • 无人机：提高无人机的续航里程和环保性能
氢能源在交通领域的挑战
• 氢气储存与运输：提高氢气储存容量，降低运输成本 • 氢气加注站建设：完善氢气加注站网络，提高氢气加注 效率
氢能源在发电领域的应用潜力
氢能源在发电领域的应用
• 燃料电池发电：实现清洁、高效的发电方式 • 储能：提高可再生能源的利用效率，实现能源供需平衡
• 优点：制氢效率高，技术成熟 • 缺点：产生温室气体排放，依赖化石燃料资源
生物质制氢技术及其优缺点
生物质制氢技术
• 通过生物降解或热解过程产生氢气 • 原料来源广泛，可再生
生物质制氢技术的优缺点
• 优点：原料来源广泛，可再生 • 缺点：制氢效率较低，技术尚待完善
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制氢装置的关键部件与技术
氢气压缩机的选型与操作
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制氢装置的安全管理与维护
制氢装置的安全风险分析与预防措施
制氢装置的安全风险分析
• 氢气泄漏：氢气易燃易爆，泄漏可能导致火灾、爆炸等事故 • 设备故障：制氢装置的部件老化、损坏等原因可能导致设备故障 • 操作不当：操作人员未经培训或操作不当可能导致安全事故
制氢装置的预防措施
• 加强设备维护，确保设备正常运行 • 提高操作人员的培训力度，确保操作安全 • 建立健全安全管理制度，严格执行安全操作规程
氨分解制氢装置原理及技术分析
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更多技术资料 请登录 中科网 氨分解制氢装置原理及技术分析
装置工作原理：
氨分解制氢装置以液氨为原料，气化后在催化剂作用下加热分解，产生含氢75%、氮25%的混合气。
装置结构特点：
1、梅花型柱状结构的整体式裂解炉管使炉胆各部分的气流均匀，寿命均一；配合外挂丝结构使得热效率得到最大限度发挥。
2、热交换器采用套管式结构，较大的换热面积保证热效率的充分利用的同时更保证了足够长的使用寿命。
3、炉胆材质为稀有的高温耐热合金材料，保证了在高温与强腐蚀性的环境中有较长的使用寿命。
4、加热元件采用在高温下力学性能优良的镍铬合金，其表面负荷被确定在合理的范围内。
5、核心保温材料硅酸纤维采用真空吸滤的方法成型并加以表面五次以上的强化，因此质轻而具高强度；同时其独特的结构决定了该材料的传热系数比同类产品低15%。
6、本产品具有结构紧凑、占地面积小、投资少、操作简便、能耗低等特点，与纯化装置配套使用，能够获得纯度很高的保护气体。
可广泛应用于电子、冶金、化工、机械等行业。
主要技术参数：
处理气量：5-2000Nm3/h
微氧含量：≤3ppm
残氨含量：≤1000ppm
气体露点：≤-10℃。
制氢装置危险因素及防范措施
制氢装置危险因素及防范措施引言制氢装置是一种常见的工业设备，用于将水分解为氢气和氧气的化学反应。
然而，制氢过程中存在一些风险和危险因素，需要采取一系列的防范措施来确保操作人员的安全。
本文将探讨制氢装置的危险因素及防范措施。
危险因素1. 氢气泄漏氢气是一种高度易燃的气体，其泄漏可能导致火灾或爆炸。
氢气泄漏的主要原因有管道破裂、设备损坏、操作人员错误等。
2. 氢气与空气形成可燃混合物当氢气与空气混合比例在4%～75%之间时，会形成可燃混合物。
一旦有点火源存在，可燃混合物可能引发火灾或爆炸。
3. 高温和高压制氢装置的操作涉及高温和高压环境，因此存在着高温和高压造成的烫伤或爆炸风险。
4. 化学品泄漏制氢装置中使用的化学品，如酸、碱等，存在泄漏的风险。
这些化学品有毒性和腐蚀性，会对操作人员造成伤害。
防范措施为了确保制氢装置的安全运行，需要采取一系列的防范措施来应对上述提到的危险因素。
1. 氢气泄漏防范•定期检查和维护氢气管道和设备，以确保其完整性和可靠性。
•安装氢气泄漏监测设备，及时检测和报警。
•对操作人员进行培训，使其了解氢气泄漏的识别方法和应急处理措施。
2. 可燃混合物防范•确保制氢装置的通风系统正常工作，保持空气中的氢气浓度在安全范围内。
•禁止在制氢装置附近使用易引起火花的设备或操作。
3. 高温和高压防范•设计合理的装置结构，并采用高温和高压安全阀等安全设备，以防止超过设计压力或温度。
•提供必要的个人防护设备，如耐高温手套和防护服。
4. 化学品泄漏防范•储存和使用化学品时严格遵守安全操作规程，注意防止泄漏和溢出。
•配备适当的泄漏应急处理设备和物品，如化学品吸附剂、中和剂等。
5. 培训与应急演练•进行定期的安全培训，确保操作人员了解各种危险因素和相应的应对措施。
•组织应急演练，增强操作人员处理危险情况的能力。
结论制氢装置的危险因素包括氢气泄漏、可燃混合物、高温和高压、化学品泄漏等。
为了减少事故风险，需要采取一系列的防范措施，包括检查维护设备、监测气体泄漏、确保通风系统正常工作、提供个人防护设备、培训操作人员并进行应急演练等。
制氢—装置重点部位设备说明与危险因素及防范措施
制氢—装置重点部位设备说明与危险因素及防范措施制氢是一种重要的化工过程，通过该过程可以生产出氢气作为能源或工业原料。
然而，制氢过程中存在着一系列的危险因素，需要采取相应的防范措施来确保工作环境的安全。
本文将对制氢装置、重点部位设备的构造、危险因素及防范措施进行详细说明。
一、制氢装置概述制氢装置通常由以下几个部位组成：进料系统、反应系统、分离系统、废气处理系统和控制系统。
1.进料系统：进料系统主要包括原料气体的进水、净化和加热等设备。
在该系统中，主要存在的危险因素包括原料气体中的杂质可能对设备的腐蚀和毒性物质的影响。
2.反应系统：反应系统主要由反应器和催化剂床组成。
在反应系统中，危险因素主要包括高温和高压，以及可能产生的可燃气体和有毒气体。
3.分离系统：分离系统主要负责将产生的氢气与其他气体分离，并进行净化和储存。
在分离系统中，危险因素主要包括氢气的爆炸和有毒气体的泄漏。
4.废气处理系统：废气处理系统主要用于处理产生的废气，包括净化和排放。
在废气处理系统中，危险因素主要包括有毒气体的处理和有害物质的排放。
5.控制系统：控制系统主要对整个制氢过程进行自动化控制和监测。
危险因素主要包括设备的故障和操作失误导致的事故。
1.高温和高压：在反应系统中，由于制氢过程需要高温和高压条件，因此存在爆炸和火灾的危险。
为了防范此类危险，应采取以下措施：-选择高温和高压下耐热、耐压的材料，并定期检查其状况。
-安装压力传感器和温度传感器，实时监测反应器的压力和温度，并设置相应的报警装置。
-定期对反应器进行检修和维护，确保其安全运行。
2.毒性与腐蚀性物质：制氢过程中会引入原料气体，可能存在毒性物质和腐蚀性物质。
为了防范这些危险，应采取以下措施：-在进料系统中加入净化设备，去除原料气体中的杂质。
-选择耐腐蚀的材料，并定期对设备进行检查和维护。
-在可能泄漏的部位安装气体泄漏报警装置，并制定相应的应急处理措施。
-对操作人员进行必要的防护措施培训，提供必要的个人防护设备。
制氢—装置、重点部位设备说明与危险因素及防范措施
制氢—装置、重点部位设备说明与危险因素及防范措施一、装置简介(一)装置的发展及类型1．制氢装置的发展氢气是石油化工的基本原料，随着加氢技术的发展，对氢气的需求量日益增加，一般对于加氢装置较多的炼油厂，除利用重整副产氢外，尚须有专门制氢装置。
我国第一套轻烃蒸汽转化制氢装置是20世纪60年代建成的，随后又陆续建立起多套制氢装置，这时期的氢气净化技术为化学净化法。
进入20m世纪80年代以后，随着变压吸附技术的发展，新建的制氢装置多采用变压吸附净化法。
2．装置的主要类型以制氢装置的原料分：有天然气制氢：油田伴生气制氢；液化气制氢；炼厂气制氢；轻石脑油制氢等。
以产品精制方法分：有化学净化法制氢：变压吸附(PSA)净化法制氢。
天然气制氢造气单元和PSA单元工艺流程见图2—19a、图2—19b、图2—19c。
二、重点部位及设备(一)重点部位制氢装置的原料及产品多为易燃、易爆物质，整个装置区内都具有较大危险性，其中危险性最大的区域属转化炉区和压缩机区。
(二)主要设备1．制氢转化炉转化炉是制氢装置的核心设备，它处于高温、高压、临氢状态下操作，对炉管材质及结构有严格要求。
目前，流行的转化炉有三种炉型：一是以托普索公司为代表的侧烧炉：二是以凯洛格公司为代表的顶烧炉；三是以福斯特惠勒公司为代表的阶梯式转化炉。
•国内流行的为顶烧炉和刚烧炉。
转化炉炉管一般为DNl00mm×l2000mm，材质为HK—40或HP—40的离心浇铸管，由于炉管的温度高，设计时应充分考虑热膨胀问题。
2．PSA吸附床变压吸附分离为间歇操作，对于每个吸附床来讲，在高压下吸附，在低压下脱附，因此吸附床受交变压力的作用，为疲劳容量，在设计、制造时要引起足够重视。
三、危险因素及其防范措施本装置在火灾危险性分类中为甲类危险性装置。
(一)开停工时的危险因素及其防范措施1．开工时的危险因素及其防范措施(1)装置全面大检查装置全面大检查是开工前非常重要的步骤，装置在设计、施工当中必然存在一些问题，通过检查，发现问题，并进行整改，以保证装置安全顺利开工。
第六章__制氢装置英文
制氢装置
制氢装置的发展
氢气是石油化工的基本原料，随着加氢技 术的发展，对氢气的需求量日益增加，一 般对于加氢装置较多的炼厂，除利用重整 副产氢外，尚有与门的制氢装置。
氢气多用于合成氨、甲醇，以及石油炼制 工业中的加氢裂化、加氢精制、蜡油加氢、 润滑油加氢等工艺过程。
装置的主要类型
以制氢装置的类型分： 天然气制氢；油气伴生气制氢；液化 气制氢；炼厂气制氢；轻石脑油制氢。 以产品精制方法分：
加氢裂化装置的工艺流程（续）
加氢裂化装置的操作范围如下：操作温度 380～450℃，操作压力8～20MPa，采用的催化剂 含有Pt、Pd、W、Mo、Ni、Co等金属氧化物作为
加氢组分，以硅酸铝、氟化氧化铝或结晶硅铝酸盐
为担体。原料油经加氢、裂化、异构化等反应转化 为轻质油品，收率一般达100％(体积)，可得到优质 重整原料及高辛烷值汽油；航空煤油和低倾点柴油。 同时产品含硫、氮、烯烃低，安定性好。
应(转化温度约为700～850℃)，生成转化气，其
中含氢70％左右，其余是一氧化碳9.4％、二氧
化碳17％、甲烷3.5％和过剩的水蒸气。
制氢原理（续）
转化气通过中压蒸汽发生器后，迚人中温变换器，在 380℃左右将一氧化碳和水蒸气再迚一步变换成氢和二氧 化碳。中温变换后的气体经换热并通过低压蒸汽发生器后 迚入低温变换器，使残留的一氧化碳再次不水蒸气发生变 换反应，然后迚入净化系统。含大量二氧化碳的低变气体 经换热冷却后在吸收塔中迚行洗涤以便脱除二氧化碳。二 氧化碳可以用乙醇胺法及活性热碳酸盐法吸收脱除，也可 用分子筛净化法脱除。从吸收塔顶出来的粗氢气经甲烷化 预热器换热后，升温至300℃迚入甲烷化反应器，在催化 剂作用下使一氧化碳和残留的二氧化碳不氢反应变成甲烷， 脱除甲烷，再经工业氢分离罐后即产出工业氢。
制氢装置简介
中压蒸汽
锅炉给水、发生并 过热蒸汽部分
中变冷 却分液
制氢PSA 部分
中压蒸 汽外送
低分气湿法 脱硫部分
重整氢 PSA
氢气
十、制氢工艺流程简述（一）
自装置外来的50℃，2.2MPa（G）的加氢裂化低分气 进入加氢裂化低分气冷却器（E-1102）壳层冷却后， 进入加氢低分气分液罐（D-1102）分液，从加氢低 分气脱硫塔（C-1102）底进入，在塔中与来自硫磺 回 收 装 置 的 甲 基 二 乙 醇 胺 （ MDEA ） 贫 液 逆 流 接 触 （MDEA浓度25%wt），脱除气体中的硫化氢，脱硫后 的低分气送本装置中重整氢提浓PSA单元，MDEA溶液 送回硫磺回收装置再生。
水蒸汽 合计
公斤/小时 5937.50 5952.97 43800.00 55690.47
吨/日 142.50 142.87 1051.20 1336.57
万吨/年 4.75 4.76 35.04 44.55
工业氢
3628.46 87.08 2.90
出
PSA尾气
27941.00 670.58 22.35
十五、制氢工艺流程简述（六）
自中变反应器出来的变换气依次经过中变气/原料气换热器 （E-1201）温度降至367℃和中变气/脱氧水换热器（E1202A/B）温度降至156.5℃后，进入中变气第一分液罐（D1203）分出凝液，然后在中变气除盐水换热器（E-1203）与 除盐水换热到137.8℃后进入中变气第二分液罐（D-1204）， 分出凝液后，进入中变气空冷器（A-1201）冷却到60℃，再 经中变气第三分液罐（D-1205）分液后，进入中变气水冷器 （E-1204），水冷到40℃的中变气经中变气第四分液罐（D1206）分液后进入中变气PSA提纯单元。
制氢装置单元安全分析与设计
制氢装置单元安全分析与设计摘要随着氢能源的快速发展与应用，制氢装置已经成为了氢能源产业链中的重要组成部分。
制氢装置单元的安全问题是制约氢能源发展的重要因素之一。
本文通过对制氢装置单元进行安全分析与设计，分析了可能存在的安全问题，并提出了解决方案，以保障制氢装置单元的安全运行。
关键词：制氢装置，单元安全分析，安全设计，氢能源AbstractWith the rapid development and application of hydrogen energy, hydrogen generation equipment has become an important part of the hydrogen energy industry chain. Safety issues of hydrogen generation equipment unit is one of the majorfactors restricting the development of hydrogen energy. In this paper, safety analysis and design of the hydrogen generation equipment unit is carried out. The possible safety problems are analyzed, and solutions are proposed to ensure safe operation of the hydrogen generation equipment unit.Keywords: hydrogen generation equipment, unit safety analysis, safety design, hydrogen energy引言随着氢能源的快速发展与应用，氢燃料电池汽车已经成为了未来汽车领域的主流。
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炼油装备技术
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3.炼油厂副产氢气
催化重整等工艺过程副产的重整氢、加氢工艺过程的 高分气、加氢干气等都含有较高浓度的氢气组分，是 炼油厂提供氢气的重要来源。 煤在隔绝空气条件下在焦炉中加热到900~1100℃， 在得到主要产物焦炭的同时，还得到煤焦油、焦炉气 等副产品。焦炉气中含有55%~66%的氢气，经进一 步提纯可得到合格的氢气。
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2.变压吸附技术（PSA）
pressure-swing adsorption
变压吸附法是利用吸附剂对吸附质在不同压力 下有不同的吸附容量，并在一定的吸附压力下， 对被分离的气体混合物的各组分有选择吸附的 特性来提纯氢气。
杂质在高压下被吸附剂吸附，使得吸附容量极 小的氢气得以提纯，然后杂质在低压下脱附， 使吸附剂获得再生。
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各类硫化物的脱除反应如下
①硫醇加氢
②硫醚加氢 ③二硫化物加氢 ④噻吩加氢 ⑤二硫化碳加氢 ⑥硫氧化碳加氢 ⑦烯烃加氢饱和
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氧化锌脱硫是目前工业脱硫效率最高的方法
氧化锌和H2S反应生成难以解离的ZnS，净化气 脱硫精度可达到0.05µL/L； 但它不能再生，一般用于精脱硫过程
第六章 制氢装置
Hydrogen Plant
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在石油化工系统中，氢气多用于合成氨、甲醇，
以及石油炼制工业中的加氢裂化、加氢精制、
蜡油加氢、润滑油加氢等工艺过程。
此外，氢气也是其它工业的重要原料，在半导
体工业、冶金工业，油装备技术 13
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以一乙醇胺为例，脱硫的反应如下：
以上都是放热反应，降低温度可以提高吸收效果， 且都是可逆反应，在较低温度（20~40℃）反应向 右进行（吸收），在较高温度（大于105℃时）反应 向左进行（解吸）。 以上反应都是体积缩小的反应，所以提高压力也 有利于吸收的进行。
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第一节 氢气制造方法
在工业生产中，制氢包括两个过程： 含氢气体制造（造气） 氢气提纯（净化）。 造气：根据不同的制氢原料和所需氢气用途不同， 采用不同制造工艺，得到不同纯度的氢气。 目前制造含氢气体的原料主要是碳氢化合物，包 括固体（煤）、液体（石油）及气体（天然气、炼厂 气）。 水是制造氢气的另一重要原料，如电解水。水也可 以与碳氢化合物相结合制得氢气——即烃的水蒸气转 化法。
原料中的硫、氯含量过高，会对制氢过程中的 催化剂和设备造成损害，有时甚至是很严重的， 因此从原料中除去硫、氯等杂质，达到一个较 低的程度是必需的。
脱硫方法包括湿法脱硫和干法脱硫。
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（1)湿法脱硫wet desulphurization 湿法脱硫的目的是用醇胺初步脱除原料气中大部 分硫，使原料气中的硫含量降低到较低浓度（通 常200×10-6以下），以减轻干法脱硫的负荷，保 护好转化催化剂。 常用的脱硫剂有一乙醇胺（简称MEA）、二乙醇 胺（简称DEA）、三乙醇胺（TEA）、氮甲基乙 醇胺，其中一乙醇胺的碱性最强，甚至比氨本身 的碱性还强。 醇胺是胺的衍生物，其溶液能够脱除酸性气体、 硫化氢和二氧化碳。这是因为它们所含有的—OH 基团具有碱性。
脱硫
转化、 CO变换
变压 吸附 提纯
工 业 氢
图1-2 变压吸附法提纯的制氢工艺原则流程示意图
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第三节 轻烃蒸气转化制氢
目前世界产氢总量的90%以上以轻烃为原料生 产。
轻烃蒸气转化的原料要求：
烯烃含量少于1%， 芳烃含量小于13% 轻油干点小于180℃，对于高抗碳性能的催化剂， 干点可达到240 ℃。
PSA的最大优点是操作简单，能够生产纯度高 达99%~99.99%的氢气产品。
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气体 原料 压缩机 轻油原料 水蒸气
预热炉
脱硫
转化、 CO变换
苯菲 尔法 脱碳
甲烷化
工 业 氢
图1-1 苯菲尔法提纯的制氢工艺原则流程示意图 气体 原料 压缩机
轻油原料 水蒸气 脱附气作转 化炉燃料 预热炉
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（2)干法脱硫dry desulphurization
经过湿法脱硫后的原料的总硫含量、氯含量已
大大降低，再通过加氢净化或氧化锌脱硫或两
种方法联合脱硫降至更低（通常硫0.5×10-6以
下，氯1×10-6以下），以保护后续转化催化
剂的活性。
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4.煤的高温干馏法
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第二节 氢提纯工艺（净化）
经转化及变换工艺所获得的变换气、甲醇尾气等 通常都含有一定量的CO2及其他杂质气体，必须 经过特定的提纯工艺，脱除这些杂质气体，使氢 气纯度达到工艺要求的指标。 在烃类转化制氢工艺中，主要采用苯菲尔法脱碳 和变压吸附技术（PSA）两种提纯工艺。
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1.轻烃水蒸气转化法
在催化剂存在下，烃类与水蒸气反应生成H2、CO 及CO2。 所用原料主要是天然气、炼厂气、液化石油气及石 脑油。
用烃类与水蒸气反应制取氢气为强吸热反应，反应 所需热量由燃烧部分原料供给，故称为部分氧化法。
2.非催化部分氧化法
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硫含量小于0.5×10-6，
氯含量小于0.5×10-6，砷含量则越低越好。
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烃类水蒸气转化制氢原理图
制氢装置工艺过程分为原料脱硫、转化、一氧化碳变换、脱二氧 化碳(净化)和甲烷化五个工序。
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1.脱硫desulphurization
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1.苯菲尔法
以碳酸钾为吸收剂，二乙醇胺为活化剂，五氧化 二钒为缓蚀剂组成的溶液，对CO2进行化学吸收。 优点：只有CO2与吸收剂起化合反应，故没有氢 损耗，不但氢收率高，而且再生解吸得到的CO2 纯度也高，可直接回收利用。 缺点：进行溶液再生时，要求提供一定的热源和 水；产品氢中会存在一定量的CH4，只能达到 96%左右的氢纯度。