从炼油厂含氢气体中回收氢气的研究

分析中国石油化工股份有限公司济南分公司(济南分公司)氢气平衡和含氢气体组成,发现其氢气利用率较低,仅为76.37%,同时有大量廉价氢气可以回收。根据含氢气体特性,研究了加氢低分气脱硫脱氨工艺,脱除低分气中的氨和硫化氢后,重整氢气提浓装置可以回收低分气中的氢气;通过改造催化干气氢气提浓装置,可以回收催化干气和重整氢气提浓装置解吸气中的氢气。预计项目实施后,基于目前的加工量,济南分公司可以回收氢气4 313 m~3/h,从而停运干气制氢装置,氢气利用率可以提高近10百分点。在质量升级项目完成后,氢气回收项目可以充分发挥作用,每年可以回收氢气6 253 t,节约天然气27 kt/a,降低全厂加工损失率0.36%,具有较好的经济效益。     

改进制氢和硫回收装置 应对未来挑战

炼油厂制氢技术采用天然气或其他轻烃的蒸汽转化制氢,改善现有的制氢装置可以增加生产能力10％-30％,改造项目按照投资要求增加的顺序列举如下：氢气管理、增加转化炉的火力、提高变压吸附回收率、降低水碳比、增加二氧化碳回收、安装低温变压器以及增加预反应器等;改进硫磺回收的方案主要包括酸性气脱除、克劳斯装置及尾气处理,并通过增加氧化还原过程和使用高活性催化剂来提高硫回收率。     

干气制氢装置PSA氢气回收率偏低的原因分析及对策

分析海南炼化6×104m3/h干气制氢装置PSA解析气量大、氢气含量偏高、氢气压力波动、转化炉炉膛超温和正压等问题的原因。在线对装置局部检修,分别实施了PSA程序升级、均压阀增加限流垫片、部分程控阀修复及更换、吸附塔顶部分子筛撇头等措施。运行结果表明:PSA氢气回收率(体积分数)由73.25%提高至86.6%,解析气中氢气含量(体积分数)由44.95%降至27.77%,可多回收氢气5 635.07 t/a。     

中变气脱碳装置设计探讨

文章分析了某炼厂制氢装置原PTA单元前增加脱碳工段对制氢装置的影响，介绍了中变气脱碳一PsA联合提取氢气和二氧化碳工艺的特点，指出中变气脱碳一PsA联合提取氢气比单独采用PSA或脱碳单元具有更大的效益。在模拟处理量3．5万t／a中变气脱碳装置的基础上，分析数据给出最优参数值；并据此提出各设备尺寸。该装置投产后，实际操作参数验证了模型的可靠性，为今后类似装置的设计提供了良好范例。     

在炼油厂中寻找新的氢源和制氢原料

以炼油厂的二次加工干气,诸如加氢、重整、催化裂化及焦化等干气为原料,经过精制、提纯等过程后,作为制氢原料,可以降低制氢成本,以一座5．0Mt/a燃料型炼油厂为例,比较了以干气和石脑油为制氢原料,利用变压吸附回收工艺生产氢气的经济性。     

两种制氢原料的适用性与经济性分析

从原料性质、装置运行参数、产品收率及装置能耗等方面对液化石油气+加氢裂化干气(工况1)、天然气+加氢裂化干气(工况2)两种制氢原料的适用性进行分析比较,指出选用工况2可减小转化剂结炭倾向,降低中变床层最高温度13.7℃,避免床层超温,有利于装置长周期运行,同时可增加氢气收率0.5百分点,每生产1 000 m~3纯氢降低能耗99.83 MJ。比较两种原料制氢的加工成本,指出在现有价格体系下,选用天然气+加氢裂化干气作为制氢原料,加工成本低,经济效益显著,按年加工量产氢30 kt计算,年增加效益11 073.12万元。只有当液化石油气价格低于2 644.35元/t时,工况1相较工况2才有经济性。同时指出天然气作为制氢原料优于液化石油气。     

干气和氢气资源优化利用

某厂自二期项目投产以来,装置联合生产时,出现干气、氢气系统匹配不平衡现象,尤其是夏季全厂干气富裕,导致气柜回收干气压力增加,时常出现干气排火炬放空燃烧的情况,造成能源的浪费.为了实现全厂合理用能、节约成本的目标,采取制氢装置掺炼焦化干气、焦化装置增加溴化锂、适时调整制氢装置配氢量、优化加氢装置膜分离的生产操作、控制加氢装置精制反应深度、加氢装置低分气回收氢气等措施对全厂干气系统、氢气系统进行优化,减少全厂氢气消耗和干气产量,解决夏季干气及氢气系统不平衡的问题.     

天然气制氢装置二氧化碳回收工艺研究

以100 dam³/h烃类蒸汽转化+变压吸附(PSA)氢提纯制氢装置为研究对象，分析了变换气、解吸气、烟气的组成及性质，得出：从烟气中脱除二氧化碳经济性差；二氧化碳适合从变换气和解吸气中脱除。研究了变换气脱碳后对PSA的影响，得出：变换气脱碳率为100%时，现有装置的PSA氢气回收率提高了1百分点、原料消耗量降低了1%,新建装置的氢气回收率提高了2百分点。对变换气N-甲基二乙醇胺(MDEA)脱碳、解吸气MDEA脱碳、解吸气VPSA(真空变压吸附)脱碳3种方案的能耗和投资进行比较，结果表明：解吸气VPSA脱碳和变换气MDEA脱碳能耗低，投资少。对于现有装置脱碳改造，解吸气VPSA法更有优势；对于新建装置，推荐选择变换气MDEA脱碳。同时分析了脱除二氧化碳后对现有装置特别是转化炉的影响，提出了对转化炉相关设备进行核算和评估的建议，以确保装置长周期安全平稳运行。     

从炼油厂全厂含氢干气中回收氢气方案探讨

分析了中国石化海南炼油化工股份公司炼油厂的氢气平衡和含氢干气情况,探讨了从全厂含氢干气中回收氢气的技术方案.根据该厂氢气管网和设备情况,确定膜分离的操作压力为2.5 MPa,膜分离产品氢压力为0.8 MPa或0.3 MPa两个压力等级,选择"VPSA(抽真空变压吸附分离技术)+膜分离"、膜分离处理全部含氢干气两种技术方案,进行运行成本、氧气回收率和投资比较.从比较结果看出,膜分离处理伞部干气方案具有投资回收期短、运行费用低和氢气回收率高的特点,是该厂含氢干气利用的最佳方案.若采用该方案,制氧装置可以停止运行,全厂加工损失降低0.183%,全厂单位能耗降低46.90 MJ/t,同时全年减排二氧化碳82 kt,具有较好的经济效益和环保效益.     

干气提浓乙烯装置运行优化

中国石油化工股份有限公司茂名分公司30 dam3/h干气提浓装置于2009年12月建成投产,以炼油厂催化裂化干气和焦化干气为原料,采用国内先进、成熟的变压吸附组合净化技术,分离出的气体中富含C2及其以上组分,气体流量为8～11 t/h。通过将炼油厂常减压蒸馏装置初、常顶燃料气、加氢裂化装置脱丁烷塔顶气体、连续重整预加氢汽提塔顶气体等含有较多C2和C3组分的气体脱除C3以上组分及H2S后,净化后的干气送至干气提浓装置作为原料回收C2和C3组分,拓宽了原料来源。此外通过降低催化裂化干气中的氢气含量、优化调整吸附压力、时间、产品气中的甲烷含量来提高C2及其以上组分的回收率,优化装置的操作参数,提高了富乙烯气产量,发挥出装置的综合效能。     

安庆石化氢气资源和系统优化利用探讨

合理利用氢气资源、降低氢气使用成本,已成为发展加氢技术、提高炼油厂综合经济效益的关键.通过对制氢工艺选择、制氢原料选择和氢气网络优化等方面的分析,提出了在安庆石化含硫原油加工适应性改造及油品质量升级工程中完善全公司氢气系统、优化全公司用氢的措施和建议.     

硫化氢分解制取氢和单质硫研究进展

综述了硫化氢分解制氢和硫技术的研究进展,包括反应原理,高温热分解法、催化热分解法、超绝热分解法、电化学法、微波分解法、等离子体法和光催化分解法等硫化氢分解制氢和硫技术,并比较和分析了各技术的优缺点,展望了的未来发展趋势。     

天然气成分对硫化氢制氢反应影响的热力学分析

采用热力学分析方法探究了天然气中存在的CH_4、CO_2成分对H_2S制氢反应的影响。考虑了含有H_2S的4种反应体系以及可能生成的6种主要产物,应用Aspen模拟软件,计算了体系压力为0.1 MPa、温度在400~1 000℃的等温等压吉布斯平衡反应器内的H_2S转化率及H2收率,讨论了CH_4、CO_2的存在及其浓度的影响。结果表明,CH_4或CO_2的加入,均可大幅提高H_2S的转化率,且对提高温度和增加浓度都是有利的。CH_4的存在还可显著增加H_2收率,但CO_2的作用则相反。当二者同时存在时,体系主要发生CH_4-CO_2重整反应,生成大量H_2,并抑制H_2S的转化。     

氢燃料电池用氢气中14种痕量杂质分析技术综述

氢燃料电池用氢气纯度、所含杂质的种类及含量对氢燃料电池的放电性能和寿命具有重要影响。详细阐述氢燃料电池用氢气中总硫、氨、总卤化物、甲醛、甲酸、一氧化碳、二氧化碳、总烃、氧、氮、氦、氩、水、颗粒物14种痕量杂质对燃料电池性能影响,以及离线和在线分析技术的现状、研究进展,配备硫化学发光等检测器的气相色谱技术和傅里叶变换红外光谱技术在多项杂质检测方面的应用,最后对分析技术的发展进行了展望。     

天然气制氢技术及经济性分析

氢能是当前最有前景的清洁能源之一,天然气制氢是目前全球最主要的制氢方式,重点介绍和分析了主要制氢技术路线天然气水蒸气转化制氢,该工艺主要包括水蒸汽重整转化、合成气变换及变压吸附三个单元;同时还介绍了非水蒸气转化制氢路线,包括甲烷部分氧化法制氢、天然气催化裂解制氢及CH₄/CO₂干重整制氢。比较了几种制氢技术的经济性。目前,虽然煤制氢的成本优于天然气制氢,但随着天然气开采技术的进步,未来天然气制氢有可能成为国内最主要的制氢技术路线。      

液氨在制氢装置开工中的应用

介绍了通过氨分解产氧的方法解决制氢装置开工期间的氧源问题.详细介绍了液氨的性质、液氨量的确定、液氨在装置内的储存和氨分解的条件等.结果表明:制氢装置的催化剂和操作条件完全可以满足氨分解的要求,且该方法操作简单,成熟可靠,能够很好地解决制氢装置开工期间的氢源问题,目前已经在多个炼油厂制氢装置中成功应用.     

炼厂气中氢气通过PSA和膜分离利用的比较

介绍了炼厂气中氢气资源的合理利用。针对洛阳石油化工工程公司承担的50 dam~3/h装置原料中含氢气体如何更合理利用进行了比较。方案一是直接采用膜分离工艺把50%氢气从干气中先分离出来,再把剩下的气体作为制氢的原料;方案二是把含氢干气直接作为制氢原料,原料中的氢气从制氢的PSA单元一起分离出来。结果表明:方案二流程短,投资省,操作费用低,管理更方便,对有这种资源的炼油厂干气中氢气的利用提供了参考的选择。     

中压加氢裂化装置氢平衡核算研究

利用计算或查图方法求取中压加氢裂化原料和产品物流的氢含量,分析产品收率的影响因素,建立了计算产品收率的二次多项式关联模型。根据炼油企业生产统计数据,利用最小二乘法求取了模型系数。对比分析了产品收率的模型计算值与实际值,发现模型计算值与实际值吻合良好,主要产品的平均相对误差在6%左右,平均绝对误差低于2.4%。综合物流氢含量数据和产品收率计算模型,建立了物流氢量计算模型,用于动态氢平衡核算分析。用惠州炼油分公司中压加氢裂化装置的标定数据进一步验证了产品收率模型的准确性。对该装置进行了氢平衡核算分析,无论是新氢需用量还是氢耗,计算值均与实际值非常接近。对该装置进行了动态氢平衡核算分析,发现随反应压力和反应温度的升高,预测用氢量和预测氢耗均呈逐渐增大的趋势,且反应压力的影响更加明显。     

超稠油掺炼供氢剂的减黏裂化研究

以克拉玛依超稠油(CCY)为研究对象,选用其焦化馏分油HDA,HDB和HDC作为供氢剂,在高压反应釜中进行减黏裂化反应,考察了CCY掺炼供氢剂在不同反应条件下对产物分布及燃料油性质的影响,并与CCY净减黏反应进行对比。研究结果表明,掺炼供氢剂的减黏裂化效果要明显优于无供氢剂减黏的情况。在3种供氢剂中,HDB的供氢指数最大,掺炼HDB时的减黏裂化效果也最为理想。HDB存在下的CCY减黏裂化的最适宜的反应条件为反应温度420℃,反应时间为30 min,HDB的掺炼比为10%。在此反应条件下与未掺炼供氢剂相比,掺炼HDB时的裂化产物收率提高1.58%,缩合产物收率降低0.04%,而燃料油黏度降幅为36.52%,下降22.88 mm2/s,且燃料油安定性合格(斑点等级为二级)。     

异构化装置排放气回收氢气可行性分析

中国石化塔河炼化有限责任公司300 kt/a临氢异构化装置采用氢气一次通过流程,反应尾气富含70％左右的氢气经碱洗塔后排入燃料气系统,造成大量氢源浪费.为此提出三种氢气回收可行性方案.方案1:尾气进1号加氢膜分离装置氢气提纯装置后并入全厂氢气管网;方案2:尾气进2号制氢装置作为制氢的原料之一,经工艺流程后产出氢纯度99...