1000Nm3h天然气制氢装置
天然气蒸汽转化制氢装置能耗分析
4 结语
随着国家对环境保护的日益重视，节能减排成为重要的战 略方向°本文根据现有OCU装置的工艺，按照节能减排的原 则对原工艺进行了优化，并进行了经济性及环保性分析°优化 后的新工艺能够有效的利用碳四选择性加氢反应放出的热量&
1.0000
0.9000
T-原料天然气，Nm3
0.8000
■■-燃料天然气，Nm3
0.7000
T-合计天然气，Nm3
0.6000
■><■■电耗，Kw TK-循环水，t
0.5000
■除盐水，kg
0.4000
T—外输3.5MPaG熬汽，kg
0.3000
0.2000
Y-原料天然气，Nm3 燃料天然气，Nm3
11
温度/h
0.0038 0.6 40
注：其中总硫含量均按照20X 10 6考虑°
2.2氢气纯度对天然气蒸汽转化制氢装置能耗的影 响分析
2.2.1 顶烧方箱炉流程装置能耗分析 由于顶烧方箱炉一般适用于较大规模的制氢装置，因此本
节主要针对规模较大，例如产氢量为10000,20000 Nm3/h和 30000 Nm3/h,且产品氢纯度分别为99. 9%、99. 99%和 99. 999%时制氢装置的能耗进行分析°考虑100%负荷时，主
2不同氢气纯度及规模下天然气蒸汽转化制氢装置 能耗分析
考虑到不同的炉型可能对转化反应的传热有一定的差异& 将对两种常见的炉型进行分析：顶烧方箱炉和顶烧圆筒炉，两 种炉型的结构和适用规模不尽相同°
由于圆筒炉的炉管排布呈圆周布置，燃烧器集中于转化炉 中心位置，导致了转化炉管单侧受高温热，因此只适用于较小 的生产规模；而方箱炉中的燃烧器可均匀分布，转化炉管受热 均匀，因此适用于较大的生产规模°本文将对两种炉型的流程 分别进行分析&以保证结果严谨性°
制氢装置概况
制氢装置概况1.1.1 制氢装置简介本装置是12000Nm3/h制氢装置，由中石化北京设计院设计，2004年投入正式生产。
装置以油田气为主要原料，采用烃类水蒸气转化法造气，PSA法净化提纯的工艺路线制取氢气，设计产氢规模为年产99.9%（V）的工业氢气0.9万吨，年开工8000小时，相当于每小时产纯氢12000标准立方米。
所产的氢气中，供90万吨柴油加氢装置使用，其余部分送入公司氢气管网。
1.1.1.1设计概况中国石油天然气股份有限公司克拉玛依石化分公司稠油集中加工技术改造及配套工程可行性研究报告(BQOD-225-1、2.1、2.2、2.3）；克拉玛依石化分公司关于稠油集中加工技术改造及配套工程基础设计/详细设计的委托书[KSHG(2003)38CS]；中国石油天然气股份有限公司关于本项目可行性研究报告的批复文件(石油计字[2003]227号)。
1.1.1.2设计原则采用技术先进、成熟可靠的工艺方案，在降低能耗，减少环境污染的同时为下游装置提供稳定的高纯度氢源。
严格执行国家、中国石化集团公司及当地有关环保法规或标准。
1.1.1.3工艺概况1）装置的组成制氢装置共分为六个部分：（1）原料气压缩部分；（2）原料气加氢精制、干法脱硫部分；（3）转化及中温变换部分；（4）中变气换热及冷却部分；（5）变压吸附氢提纯部分；（6）酸性冷凝水汽提及蒸汽发生部分。
2）装置的特点（1）优化换热流程，提高能量利用效率加强对中变气热能的回收，利用中变气先后与原料气（去精制部分）、脱氧水（锅炉给水）进行热交换，充分回收了中变气的热能，降低装置能耗。
利用转化炉烟道气高温位预热原料气，利用烟道气和转化气高温余热发生并过热3.5MPa中压蒸汽，利用转化炉烟道气低温位余热预热燃烧用空气，降低转化炉的燃料消耗。
（2）回收工艺冷凝水，减少除盐水的用量。
在中变气冷却的过程中，产生大量的冷凝水。
水中含有微量的CO2、有机物，金属离子的含量很低，经酸性水汽提塔汽提后，经检验合格由凝结水泵（P-2101A/B）升压后，送出装置。
天然气制氢装置增设CO2回收工艺分析
天然气制氢装置增设CO2回收工艺分析发布时间：2022-10-18T06:37:05.333Z 来源：《科学与技术》2022年第6月第11期作者：王豫龙[导读] 在当前天然气制氢装置运行过程中，二氧化碳的回收利用成为提高经济效益的重要组成部分。
王豫龙中石油云南石化有限公司云南安宁 650309摘要：在当前天然气制氢装置运行过程中，二氧化碳的回收利用成为提高经济效益的重要组成部分。
在本次研究中本文先介绍了几种常见的CO2回收工艺，再结合某企业的实践经验，针对该企业天然气制氢装置中的CO2回收工艺内容展开深入讨论。
关键词：天然气制氢装置；CO2回收工艺；提纯液化前言：目前因为二氧化碳造成的温室效应已经得到社会各界的广泛关注，二氧化碳的捕集、处理与转化也成为学术界研究的重点内容。
在天然气制氢装置运行期间，所产生的中变气中二氧化碳的含量约为15%，若不能有效处理可能会加剧环境污染，因此需要寻找一套有效的二氧化碳回收工艺，这也是本文研究的目的。
1.几种常见的CO2回收工艺1.1物理溶剂吸收法该方法主要通过某些特定溶剂对二氧化碳与烃类溶解度差别较大而达到快速脱除CO2的目的。
从技术应用现状来看，物理溶剂吸收法通常在较低的温度环境下进行，常用于酸性组分分压高的脱碳。
但是该方法也存在明显不足，就是CO2在水中溶解度偏低，并且整个回收过程对水资源的需求量偏大，所采集的CO2回收率偏低，无法保证经济效益，这也决定了物理溶剂吸收法无法大规模推广。
1.2化学溶剂吸收法化学溶剂吸收法则是利用某些碱性溶液可以与天然气中的CO2组分发生化学反应的特性完成CO2回收。
从反应过程来看，当吸收了酸性组分的溶液在再生时可以将酸性组分分离出来，保证了资源的利用效率。
目前化学溶剂吸收法较为常见的材料包括碳酸钾以及乙醇胺等，尤其是在低浓度CO2废气中可以取得满意效果[1]。
而该方法也存在成本偏高、操作复杂的问题。
1.3变压吸附法变压吸附法在实际上是通过吸附剂的平衡吸附量特性完成CO2回收的，其中随着组分分压上涨，其吸附量提升，可以完成减压或者加压吸附等功能，最终达到快速脱碳的效果。
国内首套100000Nm3h的制氢装置的技术特点及节能措施
国内首套100000Nm3/h的制氢装置的技术特点及节能措施方友（中国海油惠州炼化公司）摘要：本文主要论述国内首套100000Nm3/h的烃类蒸汽转化制氢装置的一些技术特点及节能措施。
关键字：催化剂预转化节能措施1.前言随着环保法规的日益严格以及对油品质量要求的不断提高和含硫原油、重质原油数量的不断增加，使得加氢精制、加氢裂化等深加工技术成为各炼厂重要加工工艺，进而促使对氢气的需求量迅速增长，新建和拟建的制氢装置的能力大大超过以往任何一个时期。
我公司正是顺应这一趋势新建了目前全国年加工能力最大的炼厂（1200吨/年），其中以加氢为主：400万吨/年蜡油加氢裂化装置（目前全国最大的高压加氢装置）、360万吨/年煤柴油加氢裂化装置、200万吨/年汽柴油加氢装置。
为了满足加氢需要本公司新建了两套100000Nm3/h 的制氢装置。
为了充分考虑制氢装置能耗大问题，有效降低制氢成本。
本装置以天然气和饱和炼厂气为原料，采用德国Uhde公司的工艺技术，烃类蒸汽转化法造气、PSA法提纯氢气的工艺路线。
生产符合高压加氢裂化装置新氢要求的高纯氢气,同时副产9.8MPa(g)高压过热蒸汽。
装置设计满足在计划停工间隔内连续操作4年的要求，按年开工8400h计算年产99.99%的工业氢气15万吨。
2．装置特点综述本装置两个独立的系列构成，确保在其中一个系列有问题时，另一系列能保证供氢；装置原料适应性强，能单独天然气进料，也可以天然气、炼厂气任何比例进料；装置催化剂采用Johnson Matthey公司的进口催化剂，其中的国内首次使用的深度脱硫剂能使原料中的毒物脱除指标达到：总硫：<0.02ppm，总氯：<0.01ppm；装置还采用的预转化工艺、工艺冷凝液有效回用技术、以及转化炉烟气多段换热系统等诸多措施以尽可能降低能耗。
2.1 制氢原料与催化剂的优化选择2.1.1本装置制氢原料的优化构成本装置的原料为炼厂饱和干气和天然气。
天然气制氢、甲醇制氢与水电解制氢的经济性对比探讨
天然气制氢、甲醇制氢与水电解制氢的经济性对比探讨王周【摘要】氢气作为无碳绿色新能源是应对日趋严峻环境危机和构建清洁低碳能源体系的重要载体.目前天然气、甲醇、水制氢是最有竞争力的技术手段,但生物能、太阳能、风能等可再生能源制氢是未来的趋势.对天然气制氢、甲醇制氢及水电解制氢进行了对比探讨,分别从技术特点、制氢纯度、场地要求、投资规模、运行费用及制氢成本等方面进行了分析,认为天然气制氢、甲醇制氢及水电解制氢分别适用于大、中、小规模,制氢成本依次为低、中、高,且分别受天然气价格、甲醇价格及电价影响较大.【期刊名称】《天然气技术与经济》【年(卷),期】2016(010)006【总页数】3页(P47-49)【关键词】天然气制氢;甲醇制氢;水电解制氢;经济性【作者】王周【作者单位】佛山市燃气集团股份有限公司,广东佛山 528000【正文语种】中文氢气作为无碳绿色新能源，具有环保安全、能量密度大、转化效率高、储量丰富和适用范围广等特点，可实现从开发到利用全过程的零排放、零污染，是应对日趋严峻环境危机和构建清洁低碳能源体系的重要载体。
随着石油资源的日益枯竭和能源价格的不断上涨，寻找不依赖化石燃料、储量丰富的廉价可替代能源制氢成为大家共同面临的难题，从长远来看，生物能、太阳能、风能等可再生能源制氢在21世纪将开始逐步具有竞争力，但目前从天然气、甲醇、水等资源中制氢仍然是最有竞争力的技术手段［1］，煤制氢对水和大气污染严重，笔者暂不讨论。
目前国内制氢原料路线的选择，主要取决于原料资源的可得性和原料成本的高低，笔者将以华南某区域的制氢状况来进行分析探讨。
1.1 技术特点天然气制氢工艺复杂，操作条件严格，设备设计制造要求高，技术成熟；甲醇制氢工艺流程简单，相对易操作维护，主体设备为常见化工设备，技术也较为成熟；水电解制氢流程简单，操作简便，甚至可实现无人值守全自动操作。
1.2 制氢纯度天然气制氢与甲醇制氢一般纯度可达到99.999%，而水电解制氢纯度高时可达到99.999 9%。
最新1500Nm3-h天然气转化制氢装置项目建议书
xxxx集团有限公司1500Nm3/h天然气转化制氢装置项目建议书编号:xxxx-xxxx-1112一、总论1.1 装置名称及建设地点装置名称：1500Nm3/h 天然气制氢装置建设地点：xxxx1.2 装置能力和年操作时间装置能力：：1500Nm3/h；H2纯度: ≧99.99(V/V)压力≧2.0 MPa(待定)年操作时间：≧8000h操作范围:40%-110%1.3 原料天然气(参考条件,请根据实际组分修改完善):1.4 产品氢气产品1.5 公用工程规格1.5.1 脱盐水●温度：常温●压力：0.05MPa(G)●水质：电导率≤5μS/cm溶解O2 ≤2 mg/kg氯化物≤0.1 mg/kg硅酸盐(以SiO2计) ≤0.2 mg/kgFe ≤0.1 mg/kg1.5.2 循环冷却水●供水温度：≤28℃●回水温度：≤40℃●供水压力：≥0.40MPa●回水压力：≥0.25MPa●氯离子≤25 mg/kg1.5.3 电●交流电：相数/电压等级/频率 3 PH/380V/50Hz●交流电：相数/电压等级/频率 1 PH/220V/50Hz● UPS交流电：相数/电压等级/频率 1 PH/220V/50Hz1.5.4 仪表空气●压力： 0.7MPa●温度：常温●露点： -55 ℃●含尘量： <1mg/m3，含尘颗粒直径小于3μm。
●含油量：油份含量控制在1ppm以下1.5.5 氮气●压力： 0.6MPa●温度： 40℃●需求量：在装置建成初次置换使用，总量约为5000 Nm3正常生产时不用1.6 公用工程及原材料消耗注：电耗与原料天然气压力有关。
1.7 占地面积主装置占地：约50×40=2000 m2 (不包括公用工程及生活设施等)二、工艺方案2.1 工艺流程简述基本的工艺流程框图如下：器，进一步预热后进入转化管，在催化剂床层中，甲烷与水蒸汽反应生成H2、CO和CO2，甲烷转化所需热量由转化器烧嘴燃烧燃料混合气提供。
1000Nm3h天然气制氢装置
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。
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1000Nm3/h制氢装置技参数
1000Nm3/h天然气制氢装置
客户招募
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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
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天然气组成表
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（2）脱盐水
1.2.2 产品规格
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1.2.3 公用工程条件
1）水
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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
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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
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附件二、供货范围2.1 非标设备表
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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。
压缩机仪表由压缩机厂商成套。
2.6 电控系统
2.6.1 设计原则
电控系统在满足设计和工艺要求的条件下，必须确保设备能安全可靠运行、操作维护方便。
低压电源为二路进线，单母线分段带母联，平时分段运行，当一路故障时，另一路投入。
仪控电源、保安电源等重要电源分别接于两段低压母线上，可自动切换。
用电设备均设立机旁控制盘，其上设置必要的电气指示表和操作元件。
低压电动机起动时，低压母线电压降小于15％。
电源：低压两路独立380 V/ 220 ± 5% 三相五线中性点直接接地电源。
2.6.2 主要电气设备选型
低压开关柜：800X800X2200（GGD）
低压柜内元件选用施耐德或ABB国内优质品。
颜色RAL7032，固定单元式。
前后开门，前面操作，后面检修。
每台柜内予留50A（2个），100A（1个）开关。
进线开关容量不小于400A。
电气设备防护等级符合国家有关规定。
2.6.3 电气供货设备一览表
2、所有电机、仪表和电气产品必须符合天然气制氢装置的防爆要求。