焦炉煤气提氢技术方案Word下载.docx
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50-120%
1.2副产解吸气
压力:
~0.01MpaG
流量:
~6900Nm3/h
热值:
~4800Kcal/Nm3
2、装置寿命指标
2.1硬件设备类
1)吸附塔等静止设备设计寿命15年;
2)PSA提氢程控阀门正常使用寿命15年(密封件寿命大于2年);
2.2三剂填料类寿命指标
1)除焦油吸附剂正常使用寿命一年:
一年更换一次
2)压缩机后除油塔内除油剂设计使用年限为:
1年更换一次;
3)TSA预处理吸附剂正常使用寿命≥3年;
4)脱苯工段吸附剂设计正常使用寿命1年;
5)PSA提氢工段吸附剂设计正常使用寿命15年;
6)脱氧工段催化剂设计正常使用寿命≥3年;
3.物料平衡参考:
(氢气收率:
>
80%)
料点
组份
H2
O2
N2
CO
CH4
CO2
CmHn
合计
脱硫及焦油后COG
v%
52.39
0.8
7.63
10.2
23.58
3.6
1.8
100
Nm3/h
6260.605
95.6
911.785
1218.9
2817.81
430.2
215.1
11950
预处理后气
粗氢气
99.5827
0.3802
0.0363
0.0002
0.0006
0.0001
0.0000
5008.48
19.12
1.82
0.01
0.03
0.00
5029.474
PSA
解吸气
18.0929
1.1051
13.1487
17.6126
40.7163
6.2162
3.1081
1252.12
76.48
909.96
1218.89
2817.78
430.20
215.10
6920.526
产品氢气
99.9627
0.0364
5007.98
5009.853
说明:
以上物料以实际运行为准。
4.公用工程消耗:
4.1煤气净化系统(脱焦、脱萘、脱硫、脱氨、脱苯)
项目名称
规格
单位
装机
消耗
说明
电
220V
KWh
~15
~10
照明及仪表用电
380V
~500
其它动力设备
仪表空气
P:
~0.4Mpa,
Dp-40oC
~50
~30
符合GB4830-84要求
冷却水
~0.4Mpa,t≤32oC
t/h
~300
~280
饱和蒸汽
0.5MpaG,t:
~158oC
~6.0
~5.5
加热器热源
1.25MpaG,t:
~200oC
~2.5
~2.2
置换氮气
~0.5Mpa,
N2≥99.5%,O2≤0.5%
Nm3
~4000
开车初期用数小时
4.3压缩系统
~5
~4
10KV
~2850
~2115
压缩机
~345
4.4变压吸附系统
~1350
~450
尾气压缩机
~100
~80
~40
冷却器冷却水
~150
~130
压缩机冷却水
1.25MpaG,
t:
~1.0
5、装置占地参考:
装置总占地约:
100×
70m(不含气柜)
气柜及煤气输送约:
二、工艺设计基础
2.1制氢装置
原料气需求量:
~12000Nm3/h
原料压力:
~8Kpa-g(未最终确定)
原料温度:
常温
2.2原料气条件
焦炉煤气组成
组成
CnHm
V%
H2S
萘
焦油粉尘
氨
HCN
苯
mg/Nm3
<
3000
~135
<
4750
630
5100
三、执行标准和要求
执行标准(按最新标准执行)
略
四、工艺流程简图
工艺流程简图如下:
1.装置界区及流程框图
流程框图说明:
1)界区界定:
上图中虚线包围的部分就是本装置界区,所有能源节点至界区处1米;
2)从上面框图可以看出,本装置主要包括三大系统:
煤气净化、压缩、变压吸附提氢;
3)煤气净化包括:
除焦、脱胺、脱苯、脱硫、TSA净化、
压缩系统包括:
一级压缩、二级压缩;
变压吸附提氢系统包括:
PSA提氢、脱氧干燥;
五、工艺流程描述
1脱硫、脱氨工序
经过脱焦脱萘工序来的不高于30℃焦炉煤气从塔底进入脱硫塔,与塔顶喷淋的脱硫液逆流接触脱硫。
脱硫液经液封槽流入溶液循环槽,在此补充催化剂和氨水后,用溶液循环泵打入再生塔与工艺空气并流接触再生后,自流入脱硫塔循环使用。
再生脱硫液产生的硫泡沫经再生塔扩大部分流入硫泡沫槽,用硫泡沫泵打入熔硫釜,产品粗硫磺外销。
从脱硫塔出来的煤气进入洗氨塔,经循环氨水及蒸氨废水洗涤脱除氨后送出作为制氢的原料气。
洗氨后的富氨水送入蒸氨塔,蒸出的氨汽部分回流,部分经冷凝冷却器进一步冷却后送入脱硫液循环槽作为补充碱源,蒸氨塔底贫液送洗氨塔循环洗涤使用。
2脱焦脱萘工序
经吸附塔,将焦油和萘进行脱除。
脱焦脱萘工序由两个吸附塔组成,吸附剂使用设计年限为一年。
3一级压缩工序
脱胺后的原料气进入原料气压缩机,原料气压缩机为螺杆式压缩机。
压缩后的原料气压力约为0.5MPa-G,直接进入下一工序。
4脱苯工序
脱苯工艺采用变温吸附脱苯方案,共由4台脱苯塔、一台加热器、一台电加热器组成。
两台为一组,其中脱苯塔一组吸附,一组再生。
经压缩后的净化煤气,自塔底进入一组脱苯塔,其中一组处于吸附脱苯状态,一台处于再生状态。
当脱苯塔吸附苯等饱和后即转入再生过程。
5TSA预处理工序
为保证后续PSA提氢工段的长期连续稳定运行,焦炉煤气中残留的有害杂质(硫化氢、萘等有害杂质)在进入变压吸附工段以前必须予以脱除净化,避免这些有害物质(强吸附质)在变压吸附工段累积在吸附剂上造成吸附剂中毒而吸附效果降低。
在压缩机出口进入预处理工序,除去残留的硫化氢、萘等有害杂质。
TSA净化装置采用变温吸附的原理除去杂质。
变温吸附系统采用2台吸附塔,其中任意时刻总有1台处于吸附步骤,保证连续的脱除杂质,另1台处于再生步骤,实现吸附塔的再生。
每个预处理塔在一次循环中均需经历吸附(A)、逆向降压(D)、升温(H)、冷却(L)、升压(R)等五个步骤。
6二级压缩工序
经过预处理系统除去萘、焦油、NH3、H2S及其它芳香族化合物,处理后的焦炉煤气经压缩机第二、三级压缩至~1.8MPa(G)后进入后续PSA氢提纯系统。
7PSA提氢工段
脱除有害杂质(硫化氢、HCN和高烃类物质等)的焦炉煤气进入PSA提氢工段,从吸附塔底进入,塔顶获得产品氢气,塔底解吸出的逆放解吸气用作TSA净化工段作再生气使用。
再生气送入尾气气柜经压缩送至燃烧系统。
PSA提氢工段采用8-2-3/P(8个吸附塔,2个塔同时吸附,3次均压)的常压解吸的工作方式。
每个吸附塔在一次循环中均需经历吸附(A)、一均降(E1D)、二均降(E2D)、三均降(E3D)、顺放(PP)、逆放(D)、冲洗(P)、三均升(E3R)、二均升(E2R)、一均升(E1R)以及终充(FR)等十一个步骤。
8脱氧干燥工段
从变压吸附工段获得含有少量氧(~0.3%)的粗氢产品气,通过催化反应,氧与氢生成水,混合气中的水分采用变温吸附技术干燥除去。
脱氧工艺:
由变压吸附工段输出氢气通过脱氧塔,在脱氧塔中通过钯催化剂床层,混合气中的氢和氧反应生成水,又通过冷却器和气液分离器分离除去被冷凝游离水分。
干燥采用等压变温吸附,系统由2台干燥器、1台辅助干燥器、1台加热器、1台冷却器、1台气液分离器和3台4通程序控制阀构成。
其中1台干燥器任意时刻始终处于吸附(干燥)步骤,另一台干燥器处于再生(加热或冷却)步骤,2台干燥器压力始终相同。
再生气取自还未被干燥的氢气,先后经辅助干燥器和加热器除去水分并升温(~150oC)后,用于干燥器的加热再生。
冷却干燥器带出的热量用于辅助干燥器的再生。
再生气中所含的水分经冷却器和气液分离器排出,其中氢气再返回未被干燥的氢气流中,经干燥后氢气露点≤-60oC。
六、主要设备配置
(以施工图设计为准)
1.主要设备
一
煤气储存
序
设备名称
工艺参数
型号规格
材质
数量(台)
气柜
5KPa-G
20000m³
Q235B
二
脱油脱萘
型号规格D
脱油脱萘塔
8KPa-G
D2600
Q345R
三
脱硫、脱氨设备
脱硫塔
填料塔
D3400
Q235-A
再生塔
D3000
洗氨塔
D2800
蒸氨塔
D800
HT200
脱硫塔液封槽
园式贮槽
溶液循环槽
D5500
催化剂贮槽
圆柱式
D700
8
事故槽
9
低位槽
D2000
10
硫泡沫槽
D3200
11
废水槽
12
原料氨水槽
D3600
13
循环氨水槽
14
溶液循环泵
离心式
Q:
283m³
/h
15
终冷水泵
Q=50m3/h
16
空气压缩机
Q=770m3/h
再生用
17
循环氨水泵
Q=103m3/h
18
Q=11.5m3/h
19
碱泡沫泵
Q=5.8m3/h
20
低位槽液下泵
Q=13.1m3/h
304
21
终冷水冷却器
螺旋板式
F120.0㎡
22
蒸氨废水冷却器
F40.0㎡
23
F20.0㎡
24
废水换热器
F10.0㎡
25
氨水加热器
Q235-A
26
氨分缩器
27
冷凝冷却器
28
脱硫液冷却器
F5.0㎡
29
原料氨水过滤器
D1600
30
开式凝结水回收装置
D1012
附泵2台
31
熔硫斧
D600
32
电动葫芦
Q=2t
小计
43
四
脱苯设备
脱苯塔
D2500
碳钢
加热器
D1000
电热器
150KW
五
预处理
预处理塔
0.5MPa
0.8/0.2MPa
CS/SS
六
压缩(待定)
电机功率(KW)
过流件材质
一级螺杆式压缩机
250m3/min
Po:
0.5MPa-g
SS
二级往复式压缩机
125m3/min
Pi:
0.4MPa-g
1.8MPa-g
2开1备
150m3/min
0.6MPa-g
七
变压吸附及脱氧干燥
除油器
1.8MPa
D1800
中间缓冲罐
D1500
吸附塔
顺放罐
粗氢气罐
D1200
逆放气罐
D3000
解吸气罐
0.2MPa
脱氧塔
脱氧冷却器
1.8/0.4MPa
CS
气液分离罐
预干燥塔
D900
干燥塔
循环氢加热器
1.8/0.8MPa
循环氢冷却器
产品分液罐
阻火器
尾气气柜
干式
2.主要吸附剂
型号
数量(t)
厂家
ALGA-B0102
3×
~55.00
亚联监制
ALGA-B0103
~20.40
ALGA-C0101
Φ3~5
~142.90
ALGA-D0102
Φ1~3
ALGA-B0401
1×
~61.10
ALGA-B0104
~172.90
PSA吸附塔
ALGA-B0101
ALGA-A0101
ALGA-F0101
~1.50
~6.30
~1.30
小计
~461.4
3.专用程控阀
驱动方式
电动蝶阀
PN2.0DN200
气动
耐温型
四川亚联
普通型
PN2.0DN400
电动盲板阀
PN2.0DN300
气动蝶阀
PN2.0DN350
高性能截止阀
PN5.0DN50
68
PN5.0DN65
PN5.0DN80
PN5.0DN125
PN5.0DN250
气动四通球阀
脱氧
干燥
4.主要现场仪表、电气、分析
现场仪表
单位
数量
备注
压力变送器
隔爆
台
53
差压变送器
温度变送器
套
35
孔板流量计
含差压变送器
调节阀
电磁阀
防爆
个
89
阀位检测器
本安
可燃气体探测器
现场就地仪表
控制系统
并入全厂DCS
甲方负责
电气
照明系统
界区内照明
定点采购
低压配电柜
定点采购
高压配电柜
分析仪器
在线氢分析仪
RD-1400Ex,含预处理系统
南分
标气
氢气、氮气、空气、减压阀
在线CO分析仪
西门子
在线露点仪
巴纳
色谱仪
川仪
小计
注:
买方购买的设备(非标设备、定型设备、仪表电器等)均由卖方提供最终设计图及技术参数,并推荐厂商,由买方决定厂商。
七、卖方负责内容
1、卖方负责完成
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