天然气制氢装置技术方案

T天然气制氢装置2015年1月成都市通用工程技术有限责任公司编制HENGDUGENERALENGINEERINGTECHNOLOGYCO.,LTD.成都市通用工程技术有限责任公司C天然气制氢装置技术方案1目录一、原料/燃料气条件.........................................................................................................2二、产品及要求...................................................................................................................2三、工艺技术方案...............................................................................................................21.工艺流程示意图.......................................................................................................22.工艺原理...................................................................................................................33.装置国产化水平.......................................................................................................4四、消耗指标.......................................................................................................................41.氢气产品...................................................................................................................42.消耗...........................................................................................................................4五、制氢装置生产成本估算...............................................................................................5六、装置投资.......................................................................................................................5七、说明...............................................................................................................................5八、附件...............................................................................................................................5天然气制氢装置技术方案2一、原料气条件原料气：天然气温度：40℃压力：3.6MPa（G）低热值：8795kcal/Nm3组分：组分含量%（体积）CH492.81C2H64.255C3H80.783iC4H100.129nC4H100.129iC5H120.054nC5H120.024C6+0.032H20.02N2+Ar0.774CO20.99总S≤20ppm∑100.00二、产品及要求产品气：氢气三、工艺技术方案1.工艺流程示意图工艺流程示意图天然气制氢装置技术方案32.工艺原理（1）烃类蒸汽转化烃类的蒸汽转化是以水蒸汽为氧化剂，烃类物质与水蒸汽在镍催化剂的作用下进行反应，从而得到合成气。这一过程为吸热过程，需外供热量。一段转化炉转化所需的热量由转化管外的高温燃烧烟气提供。一段转化气进入二段转化炉后与适量的氧气混合，进行H2与O2的燃烧反应及CH4部分氧化反应，所产生的热量供二段转化气中的甲烷进行深度转化。在镍催化剂存在下烃类蒸汽转化反应为：烃类蒸汽一段转化反应CH4+H2OCO+3H2-Q6CnH2n+2+nH2OnCO+(2n+1)H2-Q7CO+H2OH2+CO2+Q8二段转化反应22291OHO()Q2H汽＋CH4+2O2CO2+2H2+Q2212COOCOQ上述反应放出的反应热足以将二段转化炉炉头温度升至1200～1400℃，这就为二段炉内CH4深度转化反应提供了足够的热源，发生如下转化反应：CH4+H2OCO+3H2-QCO+H2OH2+CO2+Q（2）MDEA脱碳活化MDEA法脱碳工艺原理简述如下：MDEA化学名为N-甲基二乙醇胺，分子式C5H13NO2，分子量119.17。MDEA与CO2的反应如下：2232323COHOHHCOHRNCHRCHNH上面二式相加为总反应：2322233RNCHHOCORCHNHHCOCO2和H2O的反应的速度很慢，为MDEA吸收CO2反应的控制步骤，加活化天然气制氢装置技术方案4剂（P）后改变了反应历程，其反应按下式进行：2222223232322332()()22COPPCOPCORNCHRCHNCOOPRCHNCOOHORCHNHHCOCO2和活化剂P的反应速度很快，活化剂（P）起到了传递CO2的作用，加快了反应速度。活化剂在表面吸收CO2后向液相传递CO2，而活化剂又被再生。MDEA吸收CO2，兼有化学和物理吸收的特点。利用CO2分压差值，将压力降低，即可将溶液中大部份CO2解析出来，从而降低再生热耗。其反应式如下：2332322RCHNHHCORNCHHOCO3.装置国产化水平本转化装置所有设备均可国内制造，催化剂可国内采购。四、消耗指标1.氢气产品流量：33330Nm3/h温度：40℃压力：2.0MPa（A）氢气浓度：≥99.9v%2.消耗原辅材料消耗表（按1000Nm3氢气计）序号项目单位小时消耗消耗定额备注1原料天然气Nm311021330.72氧气（≥99.5v%，2.5MPa）Nm35286158.63中压蒸汽t160.484电kWh96028.85循环水（△t=10℃）m3125037.56脱盐水t150.457副产工艺冷凝液t-19-0.578仪表空气Nm350015天然气制氢装置技术方案5五、制氢装置生产成本估算制氢装置生产成本（以1000Nm3氢气计）序号项目单位消耗定额单价（元）单位成本（元）1天然气Nm3330.72.488202氧气Nm3158.60.3483电kWh28.80.337104中压蒸汽t0.48100485脱盐水t0.4583.66新鲜水m30.932.77催化剂及化学品元58折旧及维修等元379工资福利及财务、管理费元2510总计1000六、装置投资1.装置投资：~8500万元（不包括空分）。2.如果净化气能满足焦油加氢对氢气质量的要求，则可不用PSA，投资减少~2000万元。七、说明1.需配套6000Nm3/h空分，投资~3000万元；2.请给出焦油加氢对氢气质量的要求，以确认是否需要设置PSA；3.工期1年（主要由空分工期决定）；4.煤干馏投产后，用副产荒煤气代替天然气制氢，天然气制氢装置及配套的空分全部可用，需增加荒煤气压缩、脱硫及PSA改造。八、附件1.进PSA净化气条件2.转化工序工艺流程图3.MDEA脱碳工序工艺流程图4.变压吸附装置工艺流程图1.进PSA净化气条件组分CH4H2N2COCO2Ar∑v%0.498.850.310.320.10.02100温度：40℃压力：2MPa