第六章 制氢装置英文

第六章制氢装置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，尚有专门的制氢装置。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。制氢装置的发展装置的主要类型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：化学净化法制氢；变压吸附净化法制氢。制氢原理制氢过程是以石脑油或石油气为原料，与水蒸气混合在镍系催化剂作用下，经加热至700～850℃，反应而制取氢气。在催化剂床层发生如下反应：工艺流程以石脑油为原料的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。烃类水蒸气转化制氢原理流程图制氢原理原料经碱洗、水洗后进入原料缓冲罐。原料泵将原料自缓冲罐抽出经废热锅炉低温段预热至260～300℃汽化成烃后进入脱硫反应器。脱硫后的原料烃以水碳比为4～5的比例与过热水蒸气混合，经废热锅炉高温段加热至500℃后进入转化炉管，在装满催化剂的转化炉管内进行转化反应(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，进人中温变换器，在380℃左右将一氧化碳和水蒸气再进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进入低温变换器，使残留的一氧化碳再次与水蒸气发生变换反应，然后进入净化系统。含大量二氧化碳的低变气体经换热冷却后在吸收塔中进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℃进入甲烷化反应器，在催化剂作用下使一氧化碳和残留的二氧化碳与氢反应变成甲烷，脱除甲烷，再经工业氢分离罐后即产出工业氢。第七章加氢裂化装置加氢裂化装置是炼油厂中重要的二次加工手段，可获得高质量的轻质燃料油。加氢是指石油馏分在氢气及催化剂作用下发生化学反应的加工过程，加氢过程可以分为加氢精制、加氢裂化、临氢降凝、加氢异构化等。工作原理加氢裂化装置的目的是将重质油转化为轻油的一种加工手段。其特点是：（1）对原料油的适应性强，可加工直馏重柴油、催化裂化循环油，焦化馏出油，甚至可用脱沥青重残油生产汽油、航空煤油和低凝固点柴油;（2）是生产方案灵活，可根据不同季节要求来改变生产方案;（3）是产品质量好，产品收率高。工艺流程加氢裂化装置的工艺流程，主要有三种类型的方法：(1)一次通过法：所产尾油不循环(图1-7-1)。(2)部分循环法：所产尾油一部分循环，一部分排出装置。(3)全循环法：尾油全部循环，不排尾油。图1-7-1加氢裂化装置流程示意图图1-7-2加氢裂化装置流程简图加氢裂化装置的工艺流程原料油经过滤、脱水后进入缓冲罐，由高压泵升压后与氢气(包括循环氢与新氢气)混合后一起进入换热器与反应生成物换热至300℃左右，然后进加热炉预热(另一种流程是原料油不进加热炉而只有循环氢进加热炉预热，在炉出口与换热后的原料油混合，这种流程可以减少炉管结焦)，预热后从反应器顶部进入，在反应器内反应后由底部排出，经与新鲜原料、循环氢换热后再进入空冷器冷却，冷凝下来的油和不冷凝的油气和氢气进入高压分离器，油气分离，氢气从高压分离器顶部排出，大部分进循环氢压缩机，反应生成油由底部排出，降压后送至低压分离器，油、气再次分离，气体送燃料气管网，生成油送至分馏系统经分馏塔、汽提塔、脱丁烷塔等分馏后得到汽油、航空煤油、柴油等产品。第三种流程中分馏塔底的尾油再全部循环回到加氢裂化反应器进行裂化反应。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。第八章加氢精制装置加氢精制原理加氢精制是各种油品在氢压力下进行催化改质的一个统称。所用的催化剂有钼酸钴、钼酸镍和钼-钴-镍-氧化铝等几种，加氢精制的优点是原料的范围广，产品灵活性大，液体产品收率高，质量好。通过加氢精制可使原料油品中烯烃饱和，并脱除其中硫、氧、氮及金属杂质等有害组分。加氢精制的原料油可以是汽油、柴油、煤油，也可以为润滑油或燃料油。加氢精制装置需要供给氢气。一般利用铂重整的副产物——氢气，但有时也采用制氢装置生产的氢气。加氢精制的主要反应(1)脱硫生成硫化氢，如：RSR+2H2—2RH+H2S(2)脱氮，生成氨(NH3)，如：(3)脱氧，生成H2O，如：(4)烯烃饱和：烯烃、二烯烃加氢后生成烷烃。操作温度加氢分应是放热反应，需通过限制最高反应温度以限制催化剂上的结焦量和防止产生裂化反应。在正常情况下为：处理直馏汽油馏分和中间馏分油为340～370℃；处理裂化原料油和重馏油为380～420℃；处理润滑油为300～350℃。操作压力根据原料油性质，催化剂性能和对生成油的要求不同，压力可在很大范围内变动。目前氢分压多数情况约为6.37MPa，折换成装置操作压力(指反应器内)约为7.85MPa。工艺流程工艺流程（续）原料油进入缓冲罐，用原料油泵抽送经换热器(与加氢生成油换热)进加热炉。加热到所需温度，再与从循环氢压缩机送来已换过热的循环氢在管道内混合(这种加入氢气的流程称为炉后混氢，也有在加热炉前混氢的，称为炉前混氢)。循环氢和油料的混合物从上部进入反应器，通过催化剂床层，在这里，硫、氧、氮和金属化合物等即变为易于除掉的物质(通过加氢变为硫化氢、水及氨等)，烯烃同时被饱和。加氢生成油经过换热和水冷后依次进入高压，低压分离器。工艺流程（续）高压分离出来的氢气，大部分用循环氢压缩机升压后循环使用，一小部分减压后，与低压分离器出来的氢气(含有一部分裂解产生的低碳烃气体)一起进入燃料气系统，供作燃料。工艺流程（续）从低压分离器来的加氢生成油与汽提过的加氢生成油换热，并进入加热炉加热，然后进入汽提塔，把残留在油中的气体及轻馏分汽提掉。汽提塔底出来的生成油经过换热和水冷却后，为加氢精制产品，对于润滑油，为了保证油品不含机械杂质，还要经过压滤机，滤掉可能残留在油中的催化剂粉末。工艺流程（续）在循环氢中含H2S，有的需设循环氢脱硫，原料气(H2+H2S)自吸收塔底部进入，和来自吸收塔上部下来的贫液溶剂(乙醇胺液)相遇将H2S吸收。吸收塔底部的富液(乙醇氨液)进入溶剂再生塔再生，酸气(H2S)由再生塔顶部出来，经冷却去制硫装置，底部乙醇氨溶液循环使用。