天然气蒸汽转化制氢装置节能降耗技术
天然气蒸汽转化制氢
1、国外天然气制氢的工业技术进展目前，拥有天然气制氢技术的国外公司主要合法国的德希尼布(Technip)，德国的鲁奇(Lurgi)、林德(Linde)和伍德(Uhde)，英国的福斯特惠勒(Foster Wheeler)及丹麦的托普索(Topsoe)等，综合能耗基本在11.30-12.56GJ/1000m3H2。
天然气制氢主要采用白热转化法和蒸汽转化法两种工艺，以Technip、Uhde、Linde三种蒸汽转化工艺为代表的蒸汽转化法最具优势，装置上应用最多。
采用Technip 工艺在加拿大建没的最大的单系列制氢装置规模已达23.6×104m3/h。
天然气制氢的工艺流程由原料气处理、蒸汽转化、CO变换和氢气提纯四大单元组成：①料气处理单元主要是天然气的脱硫，采用Co-Mo催化剂加氢串ZnO 的脱硫工艺。
对于大规模的制氢装置内于原料气的处理量较大，因此在压缩原料气时，可选择较大的离心式压缩机。
离心式压缩机可选择电驱动、蒸汽透平驱动和燃气驱动。
②蒸汽转化单元核心是转化炉，拥有天然气制氢技术的各大公司转化炉的型式、结构各有特点，上、下集气管的结构和热补偿方式以及转化管的固定方式也不同。
虽然对流段换热器设置不同，但是从进／出对流段烟气温度数据可知，烟道气的热回收率相差不大。
在近期的工艺设置上，各公司在蒸汽转化单元都采用了高温转化，采用较高转化温度和相对较低水碳比的工艺操作参数设置有利于转化深度的提高，从而节约原料消耗。
③ CO变换单元按照变换温度分，变换工艺可分为高温变换(350～400℃)和中温变换(低于300～350℃)。
近年来，由于注意对资源的节约，在变换单元的工艺设置上，一些公司开始采用CO高温变换加低温变换的两段变换工艺设置，以近一步降低原料的消耗。
④氢气提纯单元各制氢公司在工艺中已采用能耗较低的变压吸附(PSA)净化分离系统代替了能耗高的脱碳净化系统和甲烷化工序，实现节能和简化流程的目标，在装置出口处可获得纯度高达99.9％的氢气。
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。
天然气制氢装置技术方案
天然气制氢装置技术方案引言:随着环境保护意识的增强和清洁能源的发展，氢能作为清洁能源的代表受到越来越多的关注。
天然气作为一种丰富的能源资源，具有广泛的应用前景。
因此，研发天然气制氢装置成为了当前的热点问题。
本文将介绍一种基于天然气的制氢装置技术方案。
一、装置原理：该装置采用蒸汽重整和选择性氧化两个工艺步骤进行天然气制氢。
首先，天然气通过加热后进入蒸汽重整反应器，与水蒸汽发生反应生成一氧化碳和氢气。
然后，气体进入选择性氧化反应器，在催化剂的作用下，一氧化碳与水发生反应生成二氧化碳和更多的氢气。
最后，通过净化系统对氢气进行脱硫、除尘等处理，得到优质的高纯氢气。
二、装置构成：该装置主要由以下几个部分组成：1.气体预处理系统：对天然气进行预处理，包括去除杂质、调整流量和控制压力等。
预处理系统主要包括压缩机、过滤器和调节阀等设备。
2.蒸汽重整系统：将预处理后的天然气与水蒸汽在高温下进行反应，产生一氧化碳和氢气。
蒸汽重整系统主要包括反应器、加热炉和换热器等设备。
3.选择性氧化系统：将蒸汽重整产生的气体进一步反应，生成更多的氢气。
选择性氧化系统主要包括反应器、催化剂和气体分离器等设备。
4.氢气净化系统：对产生的氢气进行脱硫、除尘等处理，得到高纯度氢气。
氢气净化系统主要包括吸附器、过滤器和脱硫器等设备。
5.控制系统：用于对装置各个部分进行监测和控制，确保装置的正常运行。
控制系统主要包括仪表、传感器和自动化控制设备等。
三、技术优势：1.高效节能：该装置采用蒸汽重整和选择性氧化工艺，能够充分利用天然气的能量，提高氢气的产量，并降低能源消耗。
2.环保低碳：该装置产生的氢气不含有害气体，符合环保要求。
而且，天然气作为装置的原料，与其他传统能源相比，具有低碳排放的特点。
3.储运方便：氢气作为清洁能源，具有广泛的应用前景。
采用天然气作为制氢原料，便于储存和运输，能够满足不同行业和领域的需求。
4.经济可行：天然气作为一种丰富的能源资源，价格相对低廉。
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°
600立方天然气制氢装置工艺(一)
600立方天然气制氢装置工艺(一)600立方天然气制氢装置工艺简介天然气制氢是一种环保、高效的氢气生产方式。
600立方天然气制氢装置工艺是一种适用于中小型企业的制氢技术。
本文将为你介绍600立方天然气制氢装置工艺的相关内容。
工艺流程600立方天然气制氢装置工艺的流程分为以下几个步骤：1.天然气脱硫：将天然气中的硫化氢去除。
2.压缩：将净化后的天然气压缩至高压。
3.合成气制备：将压缩后的天然气和蒸汽混合产生合成气。
4.转化反应：将合成气经过转化反应得到纯氢气。
5.氢气净化：将转化反应得到的氢气进一步净化。
工艺优点•生产成本低：与传统制氢方式相比，天然气制氢的成本更低。
•环保：天然气制氢的废气中二氧化碳含量低，对环境污染小。
•适用范围广：600立方天然气制氢装置工艺适用于中小型企业，能够满足企业的氢气生产需求。
应用领域天然气制氢广泛应用于以下领域：•燃料电池汽车：氢气是燃料电池汽车的燃料之一。
•工业用途：氢气在金属冶炼、电子、医药和化学等领域有广泛应用。
•能源储存：氢气能够用于储存能源，满足能量储存和使用需求。
结语600立方天然气制氢装置工艺是一种高效、环保的氢气生产方式。
它具有生产成本低、适用范围广和可持续发展等优点，应用范围广泛。
工艺设备600立方天然气制氢装置工艺需要使用以下设备：1.脱硫设备：用于将天然气中的硫化氢去除。
2.压缩机：用于将净化后的天然气压缩至高压。
3.转化反应器：用于将合成气转化为纯氢气。
4.氢气净化设备：用于将转化反应得到的氢气进一步净化。
5.控制系统：用于对整个制氢过程的控制和监测。
工艺注意事项使用600立方天然气制氢装置工艺需要注意以下事项：1.安全第一：制氢过程中需要注意氢气的危险性，进行安全保障措施。
2.设备维护：制氢设备需要定期进行检修和维护，确保设备正常运行。
3.能源消耗：制氢过程中需要消耗大量能源，需要考虑能源消耗的问题。
4.产品质量：对于氢气的纯度和流量等要求需要符合相关的标准和规定。
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.原料：
-天然气：天然气是制氢装置的主要原料，通过管道输送至装置。
天
然气主要成分为甲烷（CH4），其它成分包括乙烷、丙烷等。
-水蒸气：水蒸气用于促进气化反应和转化反应。
2.工艺流程：
(1)气化反应：天然气与水蒸气进行反应生成合成气。
在气化炉中，
天然气与水蒸气混合后加热至高温（一般800-1000℃），从而发生反应。
气化反应的方程式如下：
CH4+H2O→CO+3H2
反应中生成的一氧化碳（CO）主要用于后续反应的中间产物。
(2)水气转移反应：将合成气与水蒸气进一步反应得到更高含氢量的
气体。
水气转移反应的方程式如下：
CO+H2O→CO2+H2
(3)调整反应：在这一步骤中，通过控制温度和气体流量，将二氧化
碳（CO2）与一氧化碳（CO）进行反应转化，生成更多的氢气。
调整反应
的方程式如下：
CO+H2O→CO2+H2
(4)氢气纯化：通过纯化过程将合成气中的杂质去除，得到纯净的氢气。
常见的纯化方法包括吸收-洗涤法、膜分离法等。
这些方法可以去除
氢气中的二氧化碳、一氧化碳等杂质，获得高纯度的氢气。
(5)氢气储存：将纯净的氢气储存起来，以便后续使用。
常用的储氢方式包括压缩氢气储存和液态氢气储存。
以上是天然气制氢装置的工艺过程、原料及工艺流程的详细介绍。
该装置通过将天然气与水蒸气进行一系列反应和处理，最终得到纯净高纯度的氢气。
天然气制氢装置在能源转型和环保领域具有重要的应用价值。
天然气制氢装置工艺技术规范
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，采纳干法脱硫、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纳干法脱硫来处理该原料气中的硫份。
为了脱除有机硫，采纳铁锰系转化汲取型脱硫催化剂，并在原料气中加入约1-5%的氢，在约400℃高温下发生下述反应：RSH+H2=H2S+RHH2S+MnO=MnS+H2O经铁锰系脱硫剂初步转化汲取后，剩余的硫化氢，再在采纳的氧化锌催化剂作用下发生下述脱硫反应而被汲取：H2S+ZnO=ZnO+H2OC2H5SH+ZnS+C2H5+H2O氧化锌吸硫速度极快，因而脱硫沿气体流淌方向逐层进行，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，要紧反应如下：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，因此炉温不宜太高。
为缓和积碳，增加收率，要操纵较大的水碳比。
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，变换反应假如不借助于催化剂，其速度是特不慢的，催化剂能大大加速其反应速度。
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天然气蒸汽转化制氢装置节能降耗技术
发表时间：2019-11-14T11:35:56.040Z 来源：《科学与技术》2019年第12期作者：王永吴庆军罗超高丽敏[导读] 本文主要针对目前使用的天然气蒸汽转化制氢装置工艺流程能耗进行了深入分析，并在此基础上，对天然气蒸汽转化制氢装置节能降耗提出了一些可行的建议。
摘要：本文主要针对目前使用的天然气蒸汽转化制氢装置工艺流程能耗进行了深入分析，并在此基础上，对天然气蒸汽转化制氢装置节能降耗提出了一些可行的建议。
通过在整个装置中增强冷凝液回收系统，并进一步提升了盐水温度，从而使得浓水的排放量减小。
通过一系列的节能改造后使得天然气蒸汽转化制氢装置节能效果进一步提升，企业带来了更大的经济效益以及环境效应。
【关键词】天然气；蒸汽重整；制氢装置；节能改造；效益提升引言
随着当前整个化工行业的快速发展，从而使得烃类蒸汽转化制氢也逐渐形成了成熟的工艺，目前很多国外制氢装置采用的都是这种方法，我国目前主要在工业生产中使用的工艺装置有烃类蒸汽转化制氢以及煤气化制氢装置等两种。
与煤气制氢相比较，天然气制氢装置在实际的应用过程中设备整体投入量较小，而且在生产过程中整体能耗较低，污染量也较小，二氧化碳排放也相对比较小。
油田化工企业为了进一步提升制氢装置的经济效益，并主要针对当前的天然气制氢装置在实际应用过程中的节能降耗进行深入的分析，某石油化工企业针对制氢装置运行过程中存在的问题，提出了冷凝液回收利用、提升脱氢水站收率等几种节能改造措施，从根本上有效提升了制氢装置实际应用的经济效益。
1工艺冷凝回收1.1现状分析
当整个制氢装置在满负荷运行状态下，其实际产生的工业蒸汽量能够达到12t/h，在这部分工业蒸汽中过剩的水蒸气量能够达到8t/h，过程水蒸气基本上都经过冷却形成了工艺冷凝液。
当年受到一定的压力作用后工艺冷凝液会溶解一定量的二氧化碳，因此，通常情况下工艺冷凝液都呈现出酸性会对工艺设备以及工艺管线产生一定的腐蚀作用，因此在脱盐水站的各种装置运行过程中不能将其作为原水来使用，导致大部分的工艺冷凝水都会直接进行外排，并会导致出现一定的资源浪费现象[1]。
工艺冷凝液的PH值以及电导率等各种参数与脱盐水站装置原水相比较出现了非常严重的超标现象。
鉴于此，要想充分实现工艺冷凝水的回收利用，但必须要解决其PH值问题，这样才能够将其直接引入到脱盐水站反渗透膜中。
1.2改进措施（1）在装置中通过设置合理规则的管线将冷凝液引出。
（2）然后在整个制氢装置中增加了气液分离器装置，这样就能让该装置发挥出作用实现对工艺冷凝液的有效清除。
（3）在整套系统中增加了解吸塔装置，空气以及本工艺流程中的二氧化碳饱和度以及蒸气压都存在一定的差异，这样就能够有效的将溶液中溶解的二氧化碳气体脱离出来，也就达到了降低工艺冷凝液电导率的效果。
工艺冷凝液在经过上述几种改进装置的处理后，完全达到了脱盐水的相关标准要求。
与此同时，为了有效避免二氧化碳解吸塔中混入可燃性气体，在整个装置加入气液分离器就能够实现可燃性气体的有效分离。
另外在解析塔的上部位置设置了一个除沫器，这样就能够有效避免在处理过程中产生气体外溢夹带液体，也能实现对环境污染的进一步控制。
经过上述几部的处理之后如果盐分的含量仍然比较高，还可以充分借助耳机反渗透膜的作用来实现进一步的深度处理，经过上步的处理之后就能够完全达到脱盐水站实际的生产需求，从而实现了对冷凝液的有效回收，也能进一步提升水资源的利用效率。
2提高脱盐水收率2.1现状分析
制氢装置脱盐水站主要是充分利用反渗透原理将水分中的大部分盐分以及相关的杂质进行有效清除，这样就能够为整个制氢装置提供大量符合标准要求的脱盐水。
某企业一直以来制氢装置脱盐水站所使用的原水都是来自于公司生产产生的软化水，在夏季温度较高的情况下原水的温度能够达到30℃，甚至在冬季原水的温度能够达到20℃。
该企业由于供应软化水的公司划归到其他领域，从而使得软化水来水温度产生了较大的变化，即使在夏季原水的温度也仅仅达到了20℃，在冬季水温只能达到8℃，环境温度较低的情况下，水温甚至只能达到5℃。
这样在一定程度上对该企业的脱盐水站产水量产生了较大的影响，产水收率下降非常明显，从而使水资源出现了非常严重的浪费现象 [2]。
在具体针对原水的温度以及实际的产水率进行深入的分析之后可以知道，在原水温度较低的情况下，必须要对其进行加热处理，这样才能保证其不对脱水干其他生产作业缓解造成影响，也能够实现对脱盐水站水受率的有效提升。
2.2改进措施
据上述分析中原水温度与产水率之间的关系，在原水管增设了一台原水预热器，以此来有效提升原水温度，这样就实现了对浓水排放量的进一步控制，也有效提升了脱盐水站产水量。
2.3应用技术特点
针对整个预热系统并没有设置相应的副线，在充分结合原水温度之后，对原水预热器进行合理的使用，与此同时，可在原水预热器出现故障的时候，切断预热器，这样就实现了预热转换的便捷性，不会对脱盐水站的生产造成影响。
（1）鉴于两种介质进行直接换热实际产生的温差相对比较大，为了有效避免在换热过程中对板式换热器造成强烈的冲击，因此，在板式换热器入口位置处设置了一个相应的减温减压换热器。
（2）该装置在正常运行过程中对整个转化工序运行中副产物的低压蒸汽进行充分利用，而低压蒸汽在正常状态下是处于放空的，因此通过改进后进一步提升了企业厂区内部蒸汽的有效利用率。
3 结束语天然气蒸汽转化制氢装置在国内外的应用非常广泛，是整个行业中主要的制氢装置之一，而实际应用中不可避免的还会出现能耗的问题，针对实际执行装置进行节能改造后取得了良好的节能效果。
参考文献
[1]刘尚武,甄耀东. CO_2零排放的33万t/a天然气两段转化转化制甲醇的创新实践[A]. 中华环保联合会能源环境专业委员会.二氧化碳减排控制技术与资源化利用研讨会论文集[C].中华环保联合会能源环境专业委员会:,2009:8.
[2]杨吉红,殷学科. 传统蒸汽转化工艺降低水碳比运行探索[A]. 宁夏回族自治区科学技术协会、宁夏社会科学界联合会、共青团宁夏回族自治区委员会、宁夏回族自治区青年联合会、宁夏石油学会.石化产业科技创新与可持续发展——宁夏第五届青年科学家论坛论文集[C].宁夏回族自治区科学技术协会、宁夏社会科学界联合会、共青团宁夏回族自治区委员会、宁夏回族自治区青年联合会、宁夏石油学会:,2009:2.
作者简介：王永，性别：男，民族:汉，籍贯：黑龙江省哈尔滨市，出生年月：1970年7月19日，文化程度：大学，研究方向：甲醇生产.。