CN208249887U - 一种制氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及制氢系统领域，具体公开了一种制氢系统，包括：原料气压缩装置、脱硫装置、转化装置、中温变换装置和变压吸附装置，其中，所述中温变换装置包括中温变换反应器、锅炉给水预热器、除盐水预热器、若干个中变气分水罐、若干个中变气水冷却器和多个闸阀，通过所述闸阀，能够将两个中变气水冷却器在串联连接和并联连接之间切换。本实用新型提供的制氢系统解决了中变气进变压吸附装置时超温的情况，并且防止原中变气水冷却器管束泄露停工的情况发生，并且提高了制氢装置的产氢量和增加了加氢装置汽柴油的加工量，进而提高经济效益。

Description

一种制氢系统

技术领域

本实用新型涉及制氢系统领域，特别地，涉及采用轻烃水蒸气转化制氢技术的制氢系统。

背景技术

制氢系统设计为以催化/焦化干气为主原料、以轻石脑油为备用原料来生产工业氢。现有技术中，制氢系统由原料气压缩装置、原料气精制装置、轻烃水蒸气转化装置、中温变换装置、变压吸附(PSA)装置以及余热回收装置等部分组成。

现有技术中，很多工厂由于存在循环水系统压力和温度不稳定的问题，致使生产车间部分水冷器在夏秋季节(如6月份至10月份期间)冷却效果不太好。进入变压吸附系统之前，制氢系统的中变气水冷却器往往仅有单个中变气水冷却器来冷却，一旦该制氢装置在提高产氢量或中变气水冷却器管束因氢腐蚀泄漏，中变气进入变压吸附装置时其温度就会超出设计值40℃，因此，限制了变压吸附装置的产氢量，并且存在联锁停车的风险；而且中变气因水冷却器管束泄漏会传入循环水系统，存在不安全隐患。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种改进的制氢系统，以解决以上现有技术中的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供一种制氢系统，该系统包括：

原料气压缩装置，用于将原料气进行升压和预热；

脱硫装置，用于将原料气脱硫精制；

转化装置，用于将所述精制后的原料气进行转化反应，形成转化气；

中温变换装置，用于将所述转化气进行中温变换放热反应，使所述高温中变气经换热器降温后，形成低温中变气；和

变压吸附装置，用于清除所述中变气中的杂质，

其中，所述中温变换装置包括中温变换反应器、锅炉给水预热器、除盐水预热器、若干个中变气分水罐、若干个中变气水冷却器以及多个闸阀。

第二方面，本实用新型实施例提供一种制氢系统，其中所述中温变换装置包括两个中变气水冷却器，所述两个中变气水冷却器为串联连接。

第三方面，本实用新型实施例提供一种制氢系统，其中所述中温变换装置包括两个中变气水冷却器，所述两个中变气水冷却器为并联连接。

第四方面，本实用新型实施例提供一种制氢系统，其中所述中温变换装置包括多个闸阀，通过所述闸阀，可以将所述两个中变气水冷却器由所述串联连接切换为并联连接，或者将所述两个中变气水冷却器由所述并联连接切换为所述串联连接。

第五方面，本实用新型实施例提供一种制氢系统，其中所述闸阀包括第一闸阀、第二闸阀、第三闸阀、第四闸阀、第五闸阀以及第六闸阀，所述两个中变气水冷却器包括第一中变气水冷却器和第二中变气水冷却器，所述中变气分水罐包括第一中变气分水罐和第二中变气分水罐，其中所述第一闸阀、所述第一中变气水冷却器、第二闸阀、所述第三闸阀、所述第二中变气水冷却器以及所述第四闸阀依次串联连接，所述第五闸阀的一端位于所述第一中变气分水罐和第一闸阀之间，另一端位于所述第二闸阀和所述第三闸阀之间，所述第六闸阀的一端位于所述第一中变气水冷却器和所述第二闸阀，另一端位于所述第四闸阀和所述第二中变气分水罐之间。

第六方面，本实用新型实施例提供一种制氢系统，其中所述中温变换装置包括还包括在循环冷却水进出口管线位置处设置的一个连通闸阀，用于在寒冷季节微微打开，以达到循环冷却水管线盲肠防冻防凝目的。

本实用新型实施例提供的制氢系统解决了中变气进变压吸附装置时超温的情况，并且防止原中变气水冷却器管束泄露停工的情况发生，并且提高了制氢装置的产氢量和增加了加氢装置汽柴油的加工量，进而提高经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对本实用新型描述中所需要使用的附图作一一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一个实施例中制氢系统中的中温变换装置的工艺连接的示意图。

图1中，

1-第一闸阀；2-第二闸阀；3-第三闸阀；4-第四闸阀；

5-第五闸阀；6-第六闸阀；

7-温度控制调节阀；100-中温变换反应器；

101-第二锅炉给水预热器；102-第一锅炉给水预热器；

103-第一中变气分水罐；104-除盐水预热器；

105-除氧器；106-中压锅炉给水泵；

107-第二中变气分水罐；108-第一中变气水冷却器；

109-第二中变气水冷却器；110-第三中变气分水罐；

111-酸性水汽提塔；112-酸性水汽提塔底泵；

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面通过一个实施例来描述制氢系统包括的装置以及各装置在制氢过程中的作用。

如图1所示，本实施例的制氢系统包括原料气压缩装置、脱硫装置、转化装置、中温变换装置和变压吸附装置。

1、原料气压缩装置

来自该装置外的催化/焦化干气进入原料气缓冲罐，经原料气压缩机升压后进入原料预热炉，预热至250℃进入脱硫部分。

在本实施例中，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，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，预热至380℃进入脱硫部分。

2、脱硫装置

进入脱硫部分的原料气，进入变温加氢反应器，先在加氢催化剂的作用下发生烯烃饱和反应，同时发生有机硫转化反应，使有机硫转化为无机硫，烯烃饱和反应放出的热由来自加氢装置的循环柴油取出。出变温加氢反应器约300℃的反应气体与一部分原料气混合进入绝热加氢反应器，继续发生烯烃饱和反应和有机硫转化反应。出绝热加氢反应器的气体温度通过调节未经过变温加氢反应器的原料气的流量来控制，温度以不超过380℃为宜。然后再进入氧化锌脱硫反应器脱氯段脱除原料中的氯，最后进入氧化锌脱硫段，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0.2ppm，进入转化部分。

3、转化装置

精制后的原料气在进入转化炉之前，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820℃)经转化气蒸汽发生器发生中压蒸汽后，温度降至360～380℃，进入中温变换部分。

4、中温变换装置

如图1所示，图1为本实用新型的一个实施例中制氢系统的中温变换装置的工艺连接的示意图。

中温变换反应器100的出口端连接第一锅炉给水预热器101，第一锅炉给水预热器101与第二锅炉给水预热器102以串联的方式连接，第二锅炉给水预热器102的一端连接第一中变气分水罐103，第一中变气分水罐103连接除盐水预热器104，除盐水预热器104的除盐水由外界供应，除盐水预热器104的一端连接除氧器105，另一端连接第二中变气分水罐107。第二中变气分水罐107经过第一闸阀1连接到第一中变气水冷却器108，经过第五闸阀5和第三闸阀3连接到第二中变气水冷却器109，该第二中变气水冷却器109连接到第四闸阀4的一端，第四闸阀4的另一端连接到第三中变气分水罐110，第三中变气分水罐110顶部连接到变压吸附装置，第三中变气分水罐110底部连接酸性水汽提塔111。其中，中压锅炉给水泵106用于为第一锅炉给水预热器101与第二锅炉给水预热器102给水。循环冷却水分别穿过第一中变气水冷却器108和第二中变气水冷却器109的壳程对管程中变气进行冷却。

由转化气蒸汽发生器来的360～380℃转化气进入中温变换反应器100，在催化剂的作用下发生变换反应，将变换气中CO含量降至3％(干基)左右。中变气经第一锅炉给水预热器101预热锅炉给水、第二锅炉给水预热器102预热锅炉给水、除盐水预热器104预热除盐水回收大部分的余热后，再经第一中变气水冷却器108和第二中变气水冷却器109降温至40℃，并经第三中变分水罐110的分水后的中变气进入变压吸附装置PSA系统，在其中分离出水进入酸性水汽提塔111。其连接到酸性水汽提塔底泵112，由酸性水汽提塔底泵112将酸性水送入加氢装置反应系统做注水使用。

在该中温变换装置中，第一闸阀1、第一中变气水冷却器108、第二闸阀2、第三闸阀3、第二中变气水冷却器109以及第四闸阀4依次串联连接，第五闸阀5的一端位于第二中变气分水罐107和第一闸阀1之间，另一端位于第二闸阀2和第三闸阀3之间，第六闸阀6的一端位于第一中变气水冷却器108和第二闸阀2之间，另一端位于第四闸阀4和第三中变气分水罐110之间。其中，图1中的虚线表示相对于现有技术新增设的器件。

由此，当第一闸阀1、第二闸阀2、第三闸阀3和第四闸阀4打开，并且第五闸阀5和第六闸阀6关闭时，第一中变气水冷却器108和第二中变气水冷却器109形成串联连接；当第一闸阀1、第三闸阀3、第四闸阀4、第五闸阀5和第六闸阀6打开，并且第二闸阀2关闭时，第一中变气水冷却器108和第二中变气水冷却器109形成并联连接；也可以仅打开第一闸阀1和第六闸阀6，或者仅打开第五闸阀5、第三闸阀3和第四闸阀4来实现单独使用第一中变气水冷却器108或第二中变气水冷却器109，其中温度控制调节阀7，用于调节中变气经过第一中变气水冷却器108、第二中变气水冷却器109后进入变压吸附PSA系统的温度，从而更加灵活调节中变气经过水冷却器的流动路线，达到所需的要求。

另外，还可以在循环冷却水进出口管线上设置连通闸阀，用于在寒冷季节微微打开，以达到循环冷却水管线盲肠防冻防凝目的。

5、变压吸附装置

来自中温变换部分的中变气压力2.45MPa、温度40℃，进入界区后，自塔底进入正处于吸附工况的变压吸附装置，在其中多种吸附剂的依次选择吸附下，一次性除去氢气以外的其它杂质，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。

本实用新型实施例公开了一种具有两个中变气水冷却器的制氢系统，其中，在中变气水冷却器之后，通过一定方式增设一个或若干个中变气水冷却器，并且配置相应的工艺管线，进行流程改造，使若干个中变气水冷却器具备串联、并联操作、以及中变气单台水冷却器操作。装置改造后，中变气进变压吸附系统温度由44-46℃降至29-35℃，降温效果显著，解决了中变气进变压吸附超温情况和防止原中变气水冷却器管束泄露停工的情况发生，也解决了中变气进变压吸附系统温度偏高，限制产氢量的问题，提高了制氢装置的产氢量和增加了加氢装置汽柴油的加工量，进而提高经济效益。

作为另一实施例，也可以增加一台空冷器，并进行相同的工艺管线改造，同样可达相同效果。

作为一个实施例，一个制氢装置采用轻烃水蒸气转化制氢技术，该装置设计以催化/焦化干气为主原料，以轻石脑油为备用原料生产工业氢；生产氢气规模为5000m³/h工业氢。该装置由原料气压缩、原料气精制、轻烃水蒸气转化、中温变换、变压吸附以及余热回收等部分组成。改造前，由于全厂循环水系统压力和温度的不稳定性，致使生产车间部分水冷器在冷却效果不太好，制氢装置中变气温度进入变压吸附系统时有超出设计值40℃现象，限制了变压吸附系统产氢量和存在联锁停车的风险。对中温变换装置进行如上改造后，实现了以上技术效果。以下表1为改造前后具有代表性的操作运行记录总结。

表1

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型的实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的实施例各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种制氢系统，其特征在于，包括：

原料气压缩装置，用于将原料气进行升压和预热；

脱硫装置，用于将原料气脱硫精制；

转化装置，用于将所述精制后的原料气进行转化反应，形成转化气；

中温变换装置，用于将所述转化气进行变换反应，使所述转化气降温，形成中变气；和

变压吸附装置，用于清除所述中变气中的杂质，

其中，所述中温变换装置包括中温变换反应器、锅炉给水预热器、除盐水预热器、若干个中变气分水罐、若干个中变气水冷却器。

2.根据权利要求1所述的制氢系统，其特征在于，所述中温变换装置包括两个中变气水冷却器，所述两个中变气水冷却器为并联连接。

3.根据权利要求1所述的制氢系统，其特征在于，所述中温变换装置包括两个中变气水冷却器，所述两个中变气水冷却器为串联连接。

4.根据权利要求2所述的制氢系统，其特征在于，所述中温变换装置还包括多个闸阀，通过所述闸阀，能够将所述两个中变气水冷却器由所述并联连接切换为串联连接。

5.根据权利要求3所述的制氢系统，其特征在于，所述中温变换装置还包括多个闸阀，通过所述闸阀，能够将所述两个中变气水冷却器由所述串联连接切换为并联连接。

6.根据权利要求4或5所述的制氢系统，其特征在于，所述多个闸阀包括第一闸阀、第二闸阀、第三闸阀、第四闸阀、第五闸阀以及第六闸阀，所述两个中变气水冷却器包括第一中变气水冷却器和第二中变气水冷却器，所述中变气分水罐包括第一中变气分水罐和第二中变气分水罐，其中所述第一闸阀、所述第一中变气水冷却器、所述第二闸阀、所述第三闸阀、所述第二中变气水冷却器以及所述第四闸阀依次串联连接，所述第五闸阀的一端位于所述第一中变气分水罐和第一闸阀之间，另一端位于所述第二闸阀和所述第三闸阀之间，所述第六闸阀的一端位于所述第一中变气水冷却器和所述第二闸阀之间，另一端位于所述第四闸阀和所述第二中变气分水罐之间。