概述1设计依据11上海华西化工科技有限公司与石家庄正拓.DOC

第一章 概述 设计依据 1.1、上海华西化工科技有限公司与石家庄正拓气体公司签订的《1200Nm3/h天然气制氢装置》技术服务合同，2004年2月。 2、设计原则 2.1、该装置设计以天然气原料生产工业氢；生产氢气规模为1200m3n/h工业氢。 2.2、设计技术方案的选择应立足国内，要采用成熟、可靠、先进的技术方案，合理利用能源，降低能耗，节省投资。 2.3、认真贯彻国家关于环境保护和劳动保护的法规和要求。认真贯彻安全第一预防为主的指导思想。对生产中易燃易爆有毒有害物质设置必要的防范措施。三废排放要符合国家现行有关标准、法规。 2.4、采用DCS集散型控制系统。 3、装置概况及特点 3.1、装置概况 装置工业氢生产能力为1200m3n/h 工业氢。装置技术采用上海华西化工科技有限公司的轻烃水蒸气转化造气、变压吸附（PSA）净化工艺专有技术路线。 该装置由原料气压缩、原料气精制、轻烃水蒸气转化、中温变换、PSA以及余热回收等部分组成。 3.2、制氢装置组成 原料气压缩 → 原料气精制 → 转化 → 中温变换 → PSA单元 3.3、生产规模 设计生产能力为1200m3n/h 工业氢 最大生产能力为1200m3n/h 工业氢。年开工时数为8000小时。 3.4、装置特点本设计借鉴国内外制氢装置及大型合成氨装置的设计和生产经验，采用上海华西化工科技有限公司的专有技术，选用国内研制成功的新型催化剂和先进的工艺流程及设备，显著地降低生产成本和能耗，提高了装置运转的可靠性。 3.4.1、采用价格较低、产氢率较高的天然气作为装置原料，和采用轻石脑油作为原料相比，能显著的降低装置氢气成本。 3.4.2、优化单元设计，合理选择工艺参数，采用较高的转化出口温度（820℃），合理的转化压力，增加转化深度，提高单位原料的产氢率，从而降低原料和燃料消耗；选用较低的水碳比（3.5），进一步降低转化炉的燃料消耗。 3.4.3、在原料精制方面，由于天然气中不含烯烃，因此，反应器采用采用固定床加氢反应器，以降低装置投资。 3.4.4在原料气的预热方面，采用转化炉对流段的烟气预热的方案。不仅增加了原料预热温度调节的灵活性，又降低了装置投资。 3.4.5为了提高装置操作的可靠性，确保装置长周期安全运行???该装置的催化剂选用国内成熟可靠的催化剂。 3.4.6一氧化碳变换部分采用中温变换流程，不采用低温变换流程，以降低装置投资，简化制氢流程，缩短开工时间。 3.4.7采用PSA 净化工艺技术，简化了制氢装置流程，提高了氢气质量，降低了装置能耗。 3.4.8、采用三合一的产汽流程（即烟道气、转化气、中变气的产汽系统共用一台汽水分离器），简化了余热回收流程，降低了单元投资。 3.4.9、优化换热流程，合理利用余热温位，提高有效能效率。 ① 利用转化炉烟道气高温位余热预热原料气，利用烟道气和转化气的高温位余热发生3.5MPa中压蒸汽。所产蒸汽一部分作为工艺用汽，多余部分减压至1.0MPa外输至全厂1.0MPa蒸汽管网。 ②利用中变气高温位余热预热锅炉给水，以增加中压蒸汽产量。 ③利用烟道气低温位余热预热燃烧空气，以降低转化炉的燃料用量。 ④在维持合理传热温差的前提下，降低排烟温度，提高转化炉、原料预热炉的热效率，以降低燃料消耗。 3.4.10、回收工艺冷凝水，减少除盐水量。 在中变气冷却过程中，产生大量的冷凝水。水中除含有微量CO2、有机物外，金属离子含量很低（0.05～0.06ppm）。这部分酸性水如直接排放，将会污染环境或增加污水处理场负担。国内外对该???分酸性水的综合治理均十分重视。近年来投产的制氢装置，都将这部分酸性水汽提脱除CO2等杂质后，再经除氧作为锅炉给水的补充水。本设计采用了这一先进成熟的回收技术，工艺冷凝水直接进入除氧器，除氧后作为锅炉给水。这样，既保护了环境，又减少了除盐水用量。 3.4.11、改进转化炉结构设计 （1）转化炉采用顶部烧嘴供热、对流段横卧于地面的顶烧炉结构。其特点如下： ①热效率高。在对流段尾部设置空气预热器，使燃烧空气与烟道气换热后进入烧嘴助燃。这样，一方面将烟道气的低温位热能转化为高温位热能，提高了火焰温度，降低了燃料消耗；另一方面降低了排烟温度，减少了排烟热损失，提高了热效率。 ②采用顶部烧嘴。由于采用顶部烧嘴，火焰向下与物流并流，更适合于转化管内反应的要求。 ③对流段设置于地面，便于安装和检修，同时又降低了汽包安装高度。 ④顶烧炉因火嘴集中、能量大、数量少，更适合于燃烧低热值的PSA脱附气。 （2）转化炉管采用下部支撑、上部弹簧吊挂的支撑方式。下部支撑是以上尾管吸收热胀量，降低了设备造价；上部弹簧吊挂可改善炉管受力状况，减轻炉管受热不均而产生的弯曲，提高转化炉操作的可靠性。 （3）由于该单元规模较小，转化炉下集合管的直