CN107588324A - 氢气供应系统和氢气供应工艺 - Google Patents

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唐治钫
沈锡泽
冯伟
于永会
舒遵惠
黄武生
王建林
张�浩
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Abstract

本发明涉及化工领域，具体公开了一种氢气供应系统及供应工艺，将化肥生产过程中的氢气供应至炼化装置，包括并联的第一管路和第二管路；第一管路将化肥合成氨系统中的氢回收装置普里森出口的高压氢与低压氢一起送往炼化系统PSA装置的送氢主管道；第二管路，将合成气压缩机段间的氨冷器入口的合成气引入至送氢主管道。本发明还提供了一种氢气供应工艺，使用上述的氢气供应系统，用于将化肥生产过程中的氢气供应至炼化装置。其有益效果在于，分别从合成气压缩机段间引出合成气，从普里森装置引出氢气，汇合后通过炼化制氢装置的PSA单元提纯氢气，向炼化联合装置供应氢气，提高炼化装置的生产负荷，充分利用氢气产能，保证检修期间的氢气供应。

Description

氢气供应系统和氢气供应工艺
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体涉及使用化肥生产过程的普里森氢气与合成气压缩机(103-JLP)出口的合成气向炼化装置供应氢气的系统和工艺。
背景技术
现有技术中，石油炼化企业的制氢装置是以轻烃为原料，采用水蒸气转化法工艺技术路线，利用PSA装置(PSA，全称PressureSwingAdsorption，变压吸附，从富氢气流中回收或提纯氢)进行分离，制氢装置的PSA装置正常生产时处理的气体为含氢、二氧化碳、一氧化碳的混合气体。PSA装置生产纯度高达99.9％的氢气，主要送往加氢异构装置。转化炉是制氢装置的关键设备，在使用时间超过设计寿命后需要停车检修，制氢装置停车导致整个炼化联合装置停车，造成巨大经济损失。
化肥生产企业以天然气为原料生产合成氨和尿素，其中，氢气是重要的原料，化肥氢主要由普里森氢气和合成气两股气体组成，普里森氢气约有4500Nm3/h，H2纯度在92％左右；合成气约有75500Nm3/h，H2纯度在73％左右。其中的普里森氢气与合成气是尿素生产过程的产物，为本领域的技术人员所熟知。所谓普里森氢气指的是从普里森提氢装置从排出的氢气，此为本领域的常识。
现有技术存在的问题是，炼化装置中的制氢装置存在着停车检修的需要，整个炼化装置停车的损失巨大；而化肥生产企业的产能过剩，具有多余的氢气。
发明内容
根据现有技术存在的上述问题，本发明要解决的技术问题是，将化肥生产系统的氢气向炼化装置供应，在炼化制氢装置转化炉停车检修期间供应氢气，为炼化装置安全连续运行提供保障，避免了炼化联合装置因制氢装置检修而被迫停车。
为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种氢气供应系统，用于将化肥生产过程中的氢气供应至炼化装置，其特征在于，上述氢气供应系统包括并联的第一管路和第二管路；所述第一管路将普里森装置出口的高压氢与低压氢一起送往炼化系统PSA装置的送氢主管道；所述第二管路，将合成气压缩机(103-JLP)段间的冷却器(129-C)入口的合成气引入至所述送氢主管道。
作为优选，在所述第二管路上设置有主控制阀，在所述主控制阀的前后的管路上分别设置有前截止阀和后截止阀；第二管路还包括一个旁路，所述旁路分别在所述前截止阀之前，以及所述后截止阀之后与所述第二管路连通，所述旁路上设有旁路截止阀。
与其对应的，本发明还提供了一种氢气供应工艺，使用如上所述的氢气供应系统，用于将化肥生产过程中的氢气供应至炼化装置，包括如下步骤：渐开所述第二管路的送氢根阀，使主控制阀的阀前管段充压；打开所述前截止阀和后截止阀，所述主控制阀处于全关状态，然后手动少开所述主控制阀，使第二管路送氢管线充压，监测管道压力缓慢上涨和主控制阀的流量，保持主控制阀的流量稳定，第二管道的压力稳定在2.4MPa；所述送氢主管道的压力略高于炼化PSA压力，待炼化装置的氢气管线阀打开后，向炼化制氢装置送氢。
本发明的有益效果在于，分别从合成气压缩机(103-JLP)段间引出合成气，从普里森装置引出氢气，汇合后通过制氢装置的PSA单元提纯氢气，向炼化联合装置供应氢气，提高炼化装置的生产负荷，增加石化板块的经济效益。在炼化制氢装置转化炉停车检修期间，氢气稳定供应，为炼化装置安全连续运行提供保障，避免了炼化联合装置因制氢装置检修而被迫停车。
附图说明
图1为实现本发明的氢气供应系统的管道图。
图1中，短划线的虚线为氢气供应系统新配置的管线；
点虚线表示PIC-902的测压点。
具体实施方式
下面参照附图详细描述本发明的实施方式。
化肥生产过程中的氢气主要由普里森氢气和合成气压缩机(103-JLP)出口的合成气中的氢气两股气体组成，普里森氢气的流量约为4500Nm3/h，H2纯度在92％左右；合成气的流量约为75500Nm3/h，H2纯度在73％左右。通过对比炼化PSA入口气与化肥合成气的成分，氢气含量基本相同，由于PSA是利用吸附剂对气体的吸附有选择性，即不同的气体(吸附质)在吸附剂上的吸附量有差异和一种特定的气体在吸附剂上的吸附量随压力变化而变化的特性，实现气体混合物的分离和吸附剂的再生的。因此炼化PSA装置同样可以提纯化肥合成气中的氢气。
如图1所示，本实施例的氢气供应系统，包括两个并联的供气管路，即第一管路和第二管路，其中第一管路，从将普里森出口高压氢与低压氢一起送往炼化系统的PSA装置的送氢主管道；第二管路，将合成气压缩机(103-JLP)出口的合成气经换热器136-C、116-C至段间氨冷器(129-C)入口引入至向炼化送氢主管道上，其中第一管路与第二管路并联。
在图1中，虚线部分(短划线的虚线)为本发明为实现从化肥生产系统向炼化装置供应氢气而进行的改造部分。如图1所示，在第二管路上，设置有主控制阀FIC-7A，并且在主控制阀FIC-7A的前后分别设置有前截止阀和后截止阀，并且设置一个旁路，所述旁路分别与前截止阀之前的管路，以及后截止阀之后的管路连通，旁路上设有旁路截止阀。当主管线调节阀意外关闭或者需要调试时，可以及时打开旁路截止阀，切出主管线调节阀，保证氢气的连续供应。
继续结合图1，其中第二管路从氨冷器(129-C)的入口引出，并设置有送氢根阀，同时在第二管路与第一管路并联后在与所述送氢主管道连通之前还设有相应的控制阀。
通过两路气体的供应氢气，可以满足炼化装置的生产需求。炼化分公司联合装置的整体负荷得到了提高，保证了炼化联合装置能够在高负荷下运行，同时也解决了制氢检修期间氢气供应问题，保证了检修期间的氢气平衡，使氢气资源得到了优化利用，提高了企业经济效益。
需要补充说明的是，如图1所示，原普里森分离出的氢气分为两路，一路为高压氢去合成气压缩机段间氨冷器(129-C)入口通过合成气压缩机高压缸入口分离罐(105-F)后进入合成气压缩机高压缸；另一路为低压氢通过合成气压缩机低压缸入口分离罐(104-F)去合成气压缩机。将普里森高压氢去氨冷器(129-C)入口这一路切除，将普里森出口高压氢并入低压氢一起去往炼化，再将氨冷器(129-C)入口合成气引入至向炼化送氢主管线上，与普里森分离出的高低压氢气一并送往炼化。以下结合附图说明本实施例的氢气供应系统的工作过程。
具体操作方案如下：
1、按照调度指令，向炼化分公司送氢。
2、渐开第二管路的送氢根阀，主控制阀FIC-7A的阀前管段充压；
3、开主控制阀FIC-7A的前截止阀和后截止阀，主控制阀FIC-7A处于全关状态，然后手动少开主控制阀FIC-7A，使送氢管线充压，监测第二管路PI-901测压点压力缓慢上涨，同时监测控制阀FIC-7的流量，保持主控制阀FIC-7流量稳定，充压后，管路PI-901压力稳定在2.4MPa。
4、送氢管道放空压力控制管路PIC-902略高于炼化PSA压力，待炼化的氢气管线阀打开后，向炼化制氢装置送氢。
5、向炼化送氢压力稳定后，手动调节主控制阀FIC-7A流量，以每次500～1000NM3/h的幅度进行增加流量，兼顾压缩机103-J机组运行,监测主控制阀FIC-7的流量，保持主控制阀FIC-7的流量稳定。
需要注意的是，合成气向炼化送氢过程中，炼化系统的截止阀需保持全开状态，炼化系统不能作出流量、压力调整，如需对流量进行调整，必须提前通知合成车间，由合成总控进行调整供氢量，确保压缩机组安全运行。如果炼化系统需要停止用氢气时，必须事先通知化肥合成，待合成装置作出调整后，方可停用。
需要补充说明的是，如图1所示，原普里森装置分离出的氢气分为两路，一路为高压氢去合成气压缩机(103-JLP)段间氨冷器(129-C)入口通过合成气压缩机高压缸入口分离罐(105-F)后进入合成气压缩机高压缸；另一路为低压氢通过合成气压缩机入口分离罐104-F去合成气压缩机。
关于图1，送氢主管道分别通过DN80的管路以及DN300的管路与炼化系统的管路连接，其中DN80和DN300的管路上分别设有阀门，其中DN80的管路用于小流量时，只使用普里森气体的情况，DN300用于同时使用普里森气体和合成气的情况。
在本实施例中，将普里森高压氢去合成气压缩机(103-JLP)段间氨冷器(129-C)入口这一路切除，将普里森出口高压氢并入低压氢一起去往炼化。然后再将合成气压缩机(103-JLP)段间氨冷器(129-C)入口氢气引入至向炼化送氢主管道上，与高低压氢气一并送往炼化。同时使用普里森的氢气以及合成气中的氢气，增加了供气量，最高可达到8500Nm3/h的供气量。
当然，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种氢气供应系统，用于将化肥生产过程中的氢气供应至炼化装置，其特征在于，上述氢气供应系统包括并联的第一管路和第二管路；
所述第一管路将普里森装置出口的高压氢与低压氢一起送往炼化系统PSA装置的送氢主管道；
所述第二管路，将合成气压缩机(103-JLP)段间的氨冷器(129-C)入口的合成气经过送氢根阀引入至所述送氢主管道。
2.根据权利要求1所述的氢气供应系统，其特征在于，在所述第二管路上设置有主控制阀，在所述主控制阀的前后的管路上分别设置有前截止阀和后截止阀；
第二管路还包括一个旁路，所述旁路分别在所述前截止阀之前，以及所述后截止阀之后与所述第二管路连通，所述旁路上设有旁路截止阀。
3.一种氢气供应工艺，使用如权利要求2所述的氢气供应系统，用于将化肥生产过程中的氢气供应至炼化装置，其特征在于，包括如下步骤：
渐开所述第二管路的送氢根阀，使主控制阀的阀前管段充压；
打开所述第二管路前截止阀和后截止阀，所述主控制阀处于全关状态，然后手动少开所述主控制阀，使第二管路送氢管线充压，监测管道压力缓慢上涨和主控制阀的流量，保持主控制阀的流量稳定，第二管道的压力稳定在2.4MPa；
所述送氢主管道的压力略高于炼化PSA压力，待炼化装置的氢气管线阀打开后，向炼化制氢装置送氢。
4.根据权利要求3所述的氢气供应工艺，其特征在于，向炼化送氢第二管路(PI-901)指示压力稳定后，手动调节主控制阀流量，以每次500～1000NM3/h的幅度进行增加流量。
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