煤制油天然气制氢装置项目概述.doc

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1、煤制油天然气制氢装置项目概述 一、简介神华煤制油天然气制氢装置为搬迁项目，主要利用巴陵石化洞庭氮肥厂日产1100吨合成氨装置中的脱硫造气、中低变和脱碳工序的设备、管道以及钢结构等，新增PSA制氢工序。巴陵石化洞庭氮肥厂合成氨装置是七十年代初从美国凯洛格公司引进的、以石脑油为原料日产850吨合成氨的“气改油”装置。为了扩大生产能力与降低能耗，先后在1988年、1996年对合成氨装置进行了两次改造，最终达到日产1100吨合成氨的生产能力。2004年装置停车。原巴陵石化洞庭氮肥厂天然气制氢，绝大部分设备为从国外引进的设备。本次神华煤制油天然气制氢装置为巴陵石化洞庭氮肥厂天然气制氢整体搬迁。设备型式包

2、括：转化炉、塔、换热器、反应器、废热锅炉、罐、分离器、储槽、过滤器、离心式压缩机、往复式压缩机、螺杆式压缩机、离心泵、隔膜泵、天车等。机泵驱动方式主要以蒸汽透平、水力透平为主，辅以电机。二 、工艺流程简述来自界区的天然气经天然气过滤器（0101-LM）除尘后，进入原料气压缩吸入罐（116-F）分离掉其中的液体，分为两股，一股作为燃料气与来自PSA制氢工序的尾气在燃料气混合器（0103-FM）混合后去对流段预热；一股作为原料天然气，配入来自脱碳工序的返氢气后，进入原料气压缩机（0102-J）压缩至4.2MPaA，在对流段预热至400，依次进入加氢转化器（101-D）、氧化锌脱硫槽（108-DA/

3、B）脱硫，使天然气中的硫含量降低至0.1ppm以下。脱硫后的天然气按3.5的水碳比配入工艺蒸汽，混合气经一段转化炉对流段的混合气盘管预热到510后进入一段转化炉辐射段转化管，在镍触媒的作用下进行蒸汽转化反应生成氢气和一氧化碳。转化反应需要的热量靠一段转化炉辐射段燃烧燃料天然气提供。一段炉出口的转化气温度约813，甲烷含量约9.7（干基），经输气管（107-D）进入二段转化炉(103-D)，二段转化炉仅作为通道使用，在二段炉水夹套的作用下，一段转化气的温度降低到约789，在第一废热锅炉(101-CA/B)和第二废热锅炉(102-C)中回收热量后，温度降低至约370去变换工序。转化气进入高变炉(1

4、04-DA)，高变换炉中装填了铁系的高温变换触媒，在高温变换触媒中发生变换反应，大部分一氧化碳与蒸汽反应生成二氧化碳和氢气，离开高温变换炉的工艺气中一氧化碳含量降低到约2.2%（干基）。为使变换反应更接近平衡，高温变换炉出口气依次经过高变废热锅炉（103-C）和高变气锅炉给水预热器（0108-CM）回收热量后，在约210230进入装有铜触媒的小低变(104-DB1)进一步发生变换反应，从小低变出来的变换气经过高变炉出气锅炉给水预热器（106-C）回收热量后，进入到低变炉（104-DB）进一步发生变换反应，低变换炉出口的一氧化碳含量降低到0.24%（干基），送往脱碳工序来自低变换炉（104-DB

5、）出口的低变气分为两股，一股依次去供蒸汽喷射的冷凝液锅炉(1104-C)、CO2再生塔气体再沸器（1105-C）回收热量后，温度降至130；另一股去低变炉出气锅炉给水预热器（1106-CM）回收热量后，温度降至约130；两股回收热量后的低变气汇合后进入回流液再沸器（1160-C）进一步回收热量，温度进一步降低至约121，在变换气分离罐（102-F）中将冷凝液分离下来，变换气进入CO2吸收塔（1101-E)，在吸收塔中与热钾碱溶液逆流接触，分两段完成二氧化碳的吸收。热钾碱溶液是含有活化剂的碳酸钾溶液，吸收二氧化碳后的热钾碱溶液（富液）经水力透平(1107-JHT)回收能量后，进入CO2再生塔(1

6、102-E)上部，水力透平回收的动力用于提供半贫液泵(1107-JA)运转所需的动力。在CO2再生塔上段，经闪蒸、蒸汽汽提，富液中溶解的CO2被部分再生出来，形成半贫液。大部分半贫液被抽出，在半贫液闪蒸槽（1107-F）中减压后，通过半贫液泵送回到CO2吸收塔下段的顶部循环使用。半贫液闪蒸气通过半贫液闪蒸槽喷射器（1107-L）与引射蒸汽一道回到CO2再生塔上段的底部，引射蒸汽由1104-C产生。未被抽出的半贫液在CO2再生塔的下段进一步再生，成为贫液，在贫液锅炉给水预热器（1107-C）中回收热量后，温度约70，经贫液泵（1110-JA/C）加压送至CO2吸收塔上段循环使用。CO2再生塔中再

7、生出来的二氧化碳经塔顶部洗涤段洗涤后，再经CO2冷却器（1109-C, 1110-C）冷却约40，而后在CO2再生塔回流罐（1103-F）分离掉冷凝液后，CO2气在高处放空。出CO2再生塔回流罐工艺冷凝液由CO2再生塔回流泵（1108-J/JA）打回再生塔顶洗涤冷却CO2，多余的冷凝液排至污水处理场。变换气分离罐中分离下来的工艺冷凝液经工艺冷凝液泵（109-J/JA）加压，与汽提后的工艺冷凝液在工艺汽提冷凝液换热器（130-CA/CB）中换热后进入工艺冷凝液汽提塔（103-E）的顶部。汽提蒸汽自工艺冷凝液汽提塔底部进入，将工艺冷凝液中溶解的微量氨、二氧化碳和醇汽提出来，用作工艺蒸汽。汽提后的工

8、艺冷凝液经过汽提冷凝液锅炉给水换热器（131-C）进一步回收热量，并经工艺冷凝液水冷器（0105-CM）冷却后送出界区，开车或操作不正常时电导率超标的工艺冷凝液去污水处理。工艺气在吸收塔（1101-E）脱碳后，经净化气水冷器（0106CM）冷却，CO2吸收塔出气分离器（1113-F）分离脱液，到PSA变压吸附提纯后，尾气用PSA装置尾气压缩机0115-J（ 0110-J）送去一段炉作燃料，产品氢用PSA装置H2压缩机（0110-J/JA）送出界区。三、 装置设备新增、改造说明3.1 神华煤制油天然气制氢装置，设计共有静设备78台（套）,其中工业炉1套；换热器(含废热锅炉)26台；塔3台，容器、

9、槽类等设备48台（套）。 3.1.1 装置78台静设备中，利旧部分：42台。新增部分24台：0101LM天然气过滤器，0102LM空气过滤器，0103FM燃料气混合器，0104CM排污冷却器，0105CM工艺冷凝液水冷器，0106CM净化气水冷器，0107FM仪表空气贮罐，0108CM高变气锅炉给水预热器，0116-CM夹套水冷却器，0118-FM夹套水槽，0119-FM火炬分离罐，PSA变压吸附13台。更换、改造部分12台：101BCM燃烧空气预热器，101-JCM表面冷凝器，1106CM低变炉出气锅炉给水换热器，101UM脱氧槽，2004LM注氨水系统，2002LM磷酸盐溶液注入系统，20

10、01LM注联氨系统，1115FM脱碳液地下槽，1114FM脱碳溶液贮槽，156-FM 1.4m3钢制排污罐，104DA高变炉，101BM一段转化炉。3.2 神华煤制油天然气制氢装置，设计共有动设备48台，其中通用机械类：泵26台，透平11台，压缩机4台，鼓风机 1台，引风机1台，搅拌机2台，起重运输类3台。3.2.1 装置在48台动设备中，利旧部分：23台。主要新增部分：02002LJA磷酸盐溶液注入泵1台，01105LJA消泡剂注入泵1台，0110-J/JAPSA装置H2压缩机2台， 0115-JPSA装置尾气压缩机1台，0117-J夹套水泵1台，PSA变压吸附液压油泵2台，天车1台，电动葫

11、芦2台。主要更换、改造部分：0102-J原料气压缩机1台，0104-J/JA锅炉给水泵2台，0112-J/JA冷凝液泵2台，02002LJ磷酸盐溶液注入泵1台，02001LJ/LJA联氨注入泵2台，02004LJ/LJA注氨水系统注氨泵2台，01105LJ消泡剂注入泵1台，2002-LPOPM锅炉磷酸盐搅拌机1台，0102-JT原料气压缩机驱动机1台。3.3 天然气脱硫转化工序部分3.3.1 加氢转化器（101-D）加氢转化器（101-D）所装催化剂由钴钼催化剂改为具有双功能的铁锰脱硫剂：钴钼催化剂使用前需要硫化；如果天然气中的硫含量太低，钴钼催化剂会放硫；钴钼催化剂价格较昂贵。（4）、神华原

12、料天然气中的硫含量太低（3mg/Nm3），且无有机硫。3.3.2 强制风机入口增设过滤器由于内蒙地区风沙大，强制风机入口增设空气过滤器（0102-LM）。3.3.3 一段转化炉一段炉出口温度、压力，与原设计值保持一致，维持一段炉辐射段的最大操作负荷；主要改动如下：辐射段：转化管利旧，更换33根不合格的管子；上升管、107-D利旧；原炉墙使用的是耐火砖结构，重量大，隔热效果差，本次将其更换为重量轻，保温隔热效果更好的陶瓷纤维折叠块及平铺背衬，辐射段炉顶热风风道采用原结构外保温。对流段：取消辅锅、工艺空气预热器、一组蒸汽过热器盘管，增加原料气预热盘管、烟气废锅 ；对流段炉墙的耐火材料均采用隔热性能

13、良好、导热系数较低的纤维可塑料，厚度则维持原设计，此种纤维可塑料对降低对流段炉壁温度、减少热损失有良好的效果。但对流段出口烟道及空气预热器进、出口烟道则局部衬里损坏处现场修复。 一段炉对流段设置多组预热盘管，以尽量降低排烟温度，提高一段炉总的热效率，减少燃料天然气的消耗量， 在一段炉对流段分别设置：l 混合气预热器l 烟气废锅l 蒸汽过热器l 原料气预热器l 锅炉给水预热器l 燃料气预热器l 助燃空气预热器充分回收烟气热量提高一段炉总的热效率。烧咀：炉顶燃烧器及烟道燃烧器由于原来使用的是强制通风以油为燃料的燃烧器，更换为强制通风的以天然气为燃料的燃烧器。新型号：对流段过热燃烧器WYNQ-DQ6

14、0 辐射段烟道燃烧器 WYNQ-DQ125 一段转化炉燃烧器WYNQ-DQ80助燃空气预热器：在原有基础上进行改造。烟囱： 经空气预热器回收热量后的烟气，由引风机排入烟囱。烟囱由于环保要求新做，增加高度到50米。3.3.4 二段炉（103-D）二段炉作为通道使用：保留设备筒体、水夹套、耐火衬里，封闭原工艺空气入口，取消触媒床层。3.3.5 汽包(101-F) 天然气制氢装置与原洞氮装置相比，无辅锅、无二段炉、无合成工序，所以本装置的产汽量远远小于原装置的产汽量，汽包(101-F)封闭7根上升管和下降管。3.3.6 水夹套系统针对内蒙地区严重缺水的特点，将原开放式的夹套水系统改为封闭系统（增加夹

15、套水槽、夹套水泵和夹套水换热器），使夹套水循环使用，节约水资源。3.4 变换工序3.4.1 高变炉（104-DA）高变炉由于鼓包严重，该设备为新做设备。3.4.2 高变气锅炉给水预热器（0108-CM）本设备为新增设备，因变换工序中取消了甲烷化炉及甲烷化炉进气加热器（104-C），为进一步回收高变气体的废热，并保证低变炉入口高变气的温度不超温，增加这台换热器。3.5 脱碳工序3.5.1 低变炉出气锅炉给水预热器（1106-CM）能力不够，更换。3.5.2 脱碳溶液贮槽（1114-FM）和脱碳溶液地下槽（1115-FM）1114-FM，1115-FM，无法搬走，新做。3.5.3 净化气水冷器（0106-CM）为满足PSA装置入口原料气的温度，吸收塔出口增加一台净化气水冷器。3.6 锅炉给水系统锅炉给水系统，包括脱氧槽、锅炉给水泵、加药系统、连续排污罐，由于老厂正在使用，无法搬走，需新做。3.7 PSA变压吸附系统依据天然气制氢流程需要，新增10台吸附塔，1台顺放缓冲罐，1台解吸气缓冲罐，1台解吸气混合罐，液压油站、1台螺杆压缩机。四、天然气制氢装置设备主要工艺参数、结构尺寸。 见附表一五、天然气制氢装置安全阀、爆破板主要参数、规格。见附表二六、天然气制氢装置设备负荷表见附表三七、天然气制氢装置防雷接地图 见附表四八、天然气制氢设备结构图