催化干气制氢工艺流程

1、原料气压缩部分

来自装置外的催化干气进入原料气缓冲罐(V4001)，经原料气压缩机(C4001A.B)升压后进入原料预热炉(F4001)，预热至260℃进入脱硫部分。

本装置的备用原料为来自装置外的轻石脑油，进入原料油缓冲罐(V4016)，经原料油泵升压后与装置外来的循环氢混合进入原料预热炉(F4001)，预热至380℃进入脱硫部分。

2、脱硫部分

进入脱硫部分的原料气，由于含有大量的烯烃，每l％摩尔的烯烃饱和将引起约23℃的温升，根据烯烃的含量，原料气分成两部分，一部分进入变温反应器(R4004)，原料气在催化剂作用下进行烯烃饱和反应，其间的反应热由导热油带走，出变温反应器的气体约290℃左右与另一部分走旁路原料气体进入钴钼加氢反应器(R4001)，在R4001催化剂中主要发生的是走旁路部分原料气体烯烃饱反和应和全部气体的氢解反应，使有机硫转化为硫化氢，有机氯转化为氯化氢。旁路原料气的数量视原料中烯烃含量而定，确保进入下游脱硫反应器的温度控制在380℃左右。

钴钼加氢反应器的下部装有脱氯剂，可将原料气中的氯含量脱至O．2ppm以下。

加氢后的原料气进入氧化锌脱硫反应器(R4002A．B)。在此氧化锌与硫化氢发生脱硫反应。精制后的气体中硫含量小于O．2ppm，进入转化部分。

3、转化部分

精制后的原料气在进入转化炉(F4002)之前，按水碳比3．5与3．5Mpa水蒸汽混合，再经转化炉对流段(原料预热段)预热至500℃，由上集合管进入转化炉辐射段。转化炉管内装有转化催化剂，在催化剂的作用下，原料气与水蒸汽发生复杂的转化反应。整个反应过程表现为强吸热反应，反应所需的热量由设在转化炉顶部的气体燃料烧嘴提供。出转化炉的高温转化气(出口温度为840℃)经转化气蒸汽发生器(E4001)发生中压蒸汽后，温度降至360～380℃，进入中温变换部分。

4中温变换部分

由转化气蒸汽发生器(E4001)来的360～380℃转化气进入中温变换反应器(R4003)，在催化剂的作用下发生变换反应，将变换气CO含量降至3％(干基)左右。中变气经锅炉给水第二预热器(E4002)预热锅炉给水、锅炉给水第一预热器(E4003)预热锅炉给水回收大部分的余热后，再经中变气空冷器(A4001)及中变气水冷却器(E4005)降温至40℃，并经分水后进入PSA部分。

5 PSA部分

来自中温变换部分的中变气压力2.5Mpa.(G)、温度40℃，进入界区后，自塔底进入吸附塔T4101A～H中正处于吸附工况的塔(始终同时有两台)，在其中多种吸附剂的依次选择吸附下，一次性除去氢以外的几乎所有杂质，获得纯度大于99．9％的产品氢气，经压力调节系统稳压后送出界区。

当吸附剂吸附饱和后，通过程控阀门切换至其他塔吸附，吸附饱和的塔则转入再生过程，在再生过程中，吸附塔首先经过连续四次均压过程尽量回收塔内死空间氢气，然后通过顺放步序将剩余的大部分氢气放入顺放气罐(V4101,用作以后冲洗步序的冲洗气源)，再通过逆放和冲洗两个步序使被吸附杂质解吸出来。逆放解吸气缓冲罐(V4102)，冲洗解吸气进入解吸气缓冲罐(V4103)，然后经调节阀调节混合后稳定地送往造气工段，用作燃气。

PSA部分的具体工作过程如下： (A塔为例叙述)

1)吸附过程

原料气自塔低进入吸附塔A，在吸附压力(2．5Mpa．G)下，选择吸附所有杂质，不被吸附的氢气作为产品从塔顶排出。当吸附前沿(传质区前沿)到达吸附剂预留段的下部时停止吸附。

2)一均降压过程

吸附结束后，A塔停止进原料，然后通过程控阀与刚完成二均升压步骤的D塔相连进行均压，这时A塔空间内的高压氢气就均进入D塔得以回收，直到两塔的压力基本相等时，结束一均降压过程。

3)二均降压过程

一均降压过程结束后，A塔又通过程控阀与刚完成三均升压步骤的E塔相连进行均压，这时A塔死空间内的高压氢气就接着均入E塔，得以继续回收。直到两塔的压力基本相等时，结束二均降压过程。

4)三均降压过程

二均降压过程结束后，A塔又通过程控阀与刚完成四均升压步骤的F塔相连进行均压，这时A塔死空间内的高压氢气就接着均入F塔，得以继续回收。直到两塔的压力基本相等时，结束三均降压过程。

5)四均降压过程

三均降压结束后，A塔又通过程控阀与刚完成冲洗再生的G塔相连进行均压，这时A塔死空间内的高压氢气就接着均入G塔，得以继续回收。直到两塔的压力基本相等时，结束四均降压过程。

6)顺放过程

四均降压过程结束后，A塔压力已降至0．524Mpa．G左右，这时A塔通过程控阀将塔内剩余的部分氢气放入顺放气罐(V4101)直到压力降至0．22Mpa．G左右结束顺放过程。

7）逆放过程

顺放过程结束后，．A塔压力已降至0．22Mpa．G左右，这时，杂质已开始从吸附剂中解吸出来，于是打开逆放程控阀，逆着吸附方向将吸附塔压力降至0．03Mpa．G左右。逆放出的解吸气被送入解吸气缓冲罐。

8）冲洗过程

逆着吸附方向，用顺放气罐中的气体经程控阀和调节阀对吸附塔进行冲洗。使被吸附组分从吸附剂中完全解吸出来。

9）四均升压过程

冲洗过程结束后，A塔通过程控阀与刚完成三均降压步骤的C塔相连进行均压升压，这时C塔空间内的高压氢气就流入A塔被回收，同时A塔压力得以上升，直到两塔压力基本相等。

10)三均升压过程

四均升压过程结束后，A塔通过程控阀与刚完成二均降压步骤的D塔相连进行均压升压，这时D塔死空间内的高压氢气就流入A塔被回收，同时A塔压力得以上升，直到两塔压力基本相等。

11)二均升压过程

三均升压过程结束后，A塔通过程控阀与刚完成一均降压步骤的E塔相连进行均压升压，回收E塔死空间内的高压氢气，同时A塔压力得以继续上升，直到两塔压力基本相等。

12)一均升压过程

二均升压过程结束后，A塔通过程控阀与刚完成吸附步骤的F塔相连进行均压升压回收H塔死空间内的高压氢气，同时A塔压力得以继续上升，直到两塔压力基本相等。

13)产品气升压过程

经连续四次均压升压过程后，A塔压力已升至2.006Mpa．G左右，这时用产品氢对吸附塔进行最后的升压，直到使其达到吸附压力。

经过以上步骤后，A塔的吸附剂得到了完全再生，同时又重新达到了吸附压力，因而可以无扰动地转入下一次吸附。

各吸附塔的工作过程与A塔均完全相同，只是在时间上互相错开吸附时间一般8个塔交替吸附即可实现连续分离提纯氢气的目的。

6、工艺冷凝水回收系统

在转化炉前配入的工艺蒸汽，一部分参与转化、变换反应生成了H₂、CO、C0₂，另外一部分则在热交换过程中被冷凝，并在中变气分水罐中被分离出来。中变气第一分水罐(V4004)、中变气第二分水罐(V4005)、中变气第三分水罐(V4006)、中变气第四分水罐(V4007)分离的工艺冷凝水，混合后进入酸性水汽提塔(T4001)顶部。工艺冷凝水经汽提除去微量C0₂等杂质后的净化水由酸性水汽提塔底泵(P4003)送入热工系统的除氧器，除氧后作为锅炉给水回收利用，也可以送出装置作为它用。

7、余热回收及产汽系统

①中压产汽系统

来自单元外的中压锅炉给水经过锅炉给水第一预热器(E4003)、第二预热器(E4002)预热至饱和温度后进入中压汽水分离器(V4008)，饱和水通过自然循环方式经转化炉对流层的蒸发段及转化气蒸汽发生器(E4001)发生饱和蒸汽。该饱和蒸汽一部分供造气单元自用，其余减压至1．2Mpa送出装置至1．2Mpa蒸汽管网。