CN208292658U - 一种制氢装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及制氢技术领域，尤其涉及一种制氢装置，包括：烯烃综合利用装置(3)；与所述烯烃综合利用装置(3)的催化干气出口相连的原料气压缩装置(4)；与所述原料气压缩装置(4)的出气口相连的绝热加氢反应器(5)；与所述绝热加氢反应器(5)的出气口相连的脱硫反应器(6)；与所述脱硫反应器(6)的出气口相连的转化装置(7)；与所述转化装置(7)的转化气出口相连的中温变换反应器(8)。在制氢过程中，选择一种原料气作为制氢原料，当原料波动或者中断时，切换为另一种原料进行制氢，不会导致装置停产，避免了进一步的经济损失。同时，装置系统简单，操作工序易行，便于控制，经济效益较高。
Description
技术领域
本实用新型涉及制氢技术领域，尤其涉及一种制氢装置。
背景技术
目前，制氢的工艺选择有电解水制氢、矿物燃料制氢(煤、天然气、轻质石脑油、重油氧化法)、生物质制氢(生物质气化、微生物催化)、各种化工过程副产氢回收。炼油厂一般选择使用天然气制氢、催化干气制氢或焦化干气制氢。然而，上述制氢工艺的装置开工时选择一种原料气作为制氢的原料，当原料波动或者中断时，无法实现原料的切换，导致装置停产，连锁反应致使加氢装置波动甚至停工，经济损失较大。同时，现有的制氢装置以催化干气为制氢原料，催化干气中含有大量的烯烃，烯烃的加氢是一个剧烈放热的反应，理论表明，每1％的烯烃加氢反应放出的热量，可以使焦化干气或催化干气的气体温度升高20～30℃，为能有效将反应热排出，装置流程中需要采用等温加氢反应器，该反应器采用热水吸热产中压蒸汽进行排热，装置复杂，操作工序繁琐，不便于控制，经济效益较低。
实用新型内容
有鉴于此，本申请要解决的技术问题在于提供一种制氢装置，本申请的制氢装置在原料发生波动或者中断时，可以实现原料的切换，不会导致装置停产，避免了经济损失，同时，装置系统简单，操作工序易行，便于控制，经济效益较高。
本申请提供了一种制氢装置，包括：
烯烃综合利用装置(3)；
与所述烯烃综合利用装置(3)的催化干气出口相连的原料气压缩装置(4)；
与所述原料气压缩装置(4)的出气口相连的绝热加氢反应器(5)；
与所述绝热加氢反应器(5)的出气口相连的脱硫反应器(6)；
与所述脱硫反应器(6)的出气口相连的转化装置(7)；
与所述转化装置(7)的转化气出口相连的中温变换反应器(8)。
优选的，所述制氢装置还包括催化干气储罐(1)；
所述催化干气储罐(1)的出气口与所述烯烃综合利用装置(3)的催化干气进口相连。
优选的，所述制氢装置还包括焦化干气储罐(2)；
所述焦化干气储罐(2)的出气口与所述原料气压缩装置(4)的焦化干气进口相连。
优选的，所述制氢装置还包括苯储罐(12)和乙苯储罐(13)；
所述苯储罐(12)与所述烯烃综合利用装置(3)的苯进口相连；
所述乙苯储罐(13)与所述烯烃综合利用装置(3)的乙苯出口相连。
优选的，所述原料气压缩装置(4)包括原料气缓冲罐(4-1)和原料气压缩机(4-2)；
所述原料气缓冲罐(4-1)设置有催化干气进口、焦化干气进口和出气口；所述原料气缓冲罐(4-1)的催化干气进口与所述烯烃综合利用装置(3)的催化干气出口相连；
所述原料气压缩机(4-2)的进气口与所述原料气缓冲罐(4-1)的出气口相连，所述原料气压缩机(4-2)的出气口与所述绝热加氢反应器(5)的进气口相连。
优选的，所述转化装置(7)包括转化炉(7-1)和转化蒸汽发生器(7-2)；
所述转化炉(7-1)的转化气进口与所述脱硫反应器(6)的出气口相连；
所述转化炉(7-1)的出气口与所述转化蒸汽发生器(7-2)的进气口相连；
所述转化蒸汽发生器(7-2)的转化气出口与所述中温变换反应器(8)的进气口相连。
优选的，所述制氢装置还包括换热器(9)；
所述换热器(9)的转化气进口与所述中温变换反应器(8)的出气口相连。
优选的，所述制氢装置还包括变压吸附单元(10)；
所述变压吸附单元(10)的进气口与所述换热器(9)的转化气出口相连。
本申请提供了一种制氢装置，包括：
烯烃综合利用装置(3)；
与所述烯烃综合利用装置(3)的催化干气出口相连的原料气压缩装置(4)；
与所述原料气压缩装置(4)的出气口相连的绝热加氢反应器(5)；
与所述绝热加氢反应器(5)的出气口相连的脱硫反应器(6)；
与所述脱硫反应器(6)的出气口相连的转化装置(7)；
与所述转化装置(7)的转化气出口相连的中温变换反应器(8)。
本申请提供的制氢装置在制氢的过程中，选择一种原料气作为制氢的原料，当原料波动或者中断时，可切换为另一种原料进行制氢，不会导致装置停产，避免了进一步的经济损失。同时，在采用催化干气制备氢气的过程中，采用烯烃综合利用装置(3)，可以将催化干气中90％以上的烯烃除去，在后续的氢气制备中，无需采用等温加氢反应器和中压汽包，节省了设备和操作步骤，装置系统简单，操作工序易行，便于控制。同时，采用烯烃综合利用装置(3)可以获得高附加值产品乙苯，经济效益较高。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的制氢装置的结构示意图；
图2为本申请另一个实施例提供的制氢装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供了一种制氢装置，包括：
烯烃综合利用装置(3)；
与所述烯烃综合利用装置(3)的催化干气出口相连的原料气压缩装置(4)；
与所述原料气压缩装置(4)的出气口相连的绝热加氢反应器(5)；
与所述绝热加氢反应器(5)的出气口相连的脱硫反应器(6)；
与所述脱硫反应器(6)的出气口相连的转化装置(7)；
与所述转化装置(7)的转化气出口相连的中温变换反应器(8)。
参见图1，图1为本申请一个实施例提供的制氢装置的结构示意图。图1中，1为催化干气储罐，2为焦化干气储罐，3为烯烃综合利用装置，4为原料气压缩装置，5为绝热加氢反应器，6为脱硫反应器，7为转化装置，8为中温变换反应器，9为换热器，10为变压吸附单元，11为氢气利用装置。
本申请提供的制氢装置包括烯烃综合利用装置(3)。所述烯烃综合利用装置(3)用于除去催化干气中90％以上的烯烃。所述烯烃综合利用装置(3)设置有催化干气进口、催化干气出口、苯进口和乙苯出口。催化干气经烯烃综合利用装置(3)的催化干气进口进入烯烃综合利用装置(3)，苯经烯烃综合利用装置(3)的苯进口进入烯烃综合利用装置(3)，两者在烯烃综合利用装置(3)中发生烃化反应，除去了催化干气中90％以上的烯烃，同时制得了高附加值产品乙苯，经济效益较高。制得的乙苯经乙苯出口排出，进行储存或者再利用。
在本申请的某些实施例中，所述制氢装置还包括苯储罐(12)和乙苯储罐(13)，所述苯储罐(12)与所述烯烃综合利用装置(3)的苯进口相连，所述乙苯储罐(13)与所述烯烃综合利用装置(3)的乙苯进口相连，如图2所示。图2为本申请另一个实施例提供的制氢装置的结构示意图。
在本申请的某些实施例中，所述制氢装置还包括催化干气储罐(1)，所述催化干气储罐(1)的出气口与所述烯烃综合利用装置(3)的催化干气进口相连，便于储存和供应催化干气。
本申请提供的制氢装置还包括原料气压缩装置(4)。所述原料气压缩装置(4)用于压缩原料气，便于原料气进入后续的绝热加氢反应器(5)中。所述原料气压缩装置(4)设置有催化干气进口、焦化干气进口和出气口，所述原料气压缩装置(4)的催化干气进口与所述烯烃综合利用装置(3)的催化干气出口相连。
在本申请的某些实施例中，所述制氢装置还包括焦化干气储罐(2)，所述焦化干气储罐(2)的出气口与所述原料气压缩装置(4)的焦化干气进口相连，便于储存和供应焦化干气。
所述原料气压缩装置(4)上的催化干气进口和焦化干气进口均设置有可调节的开关，便于原料气催化干气和焦化干气的切换。从烯烃综合利用装置(3)出来的催化干气经催化干气进口进入原料气压缩装置(4)进行压缩，经过压缩的催化干气由出气口排出。从焦化干气储罐(2)出来的焦化干气经焦化干气进口进入原料气压缩装置(4)进行压缩，经过压缩的焦化干气由出气口排出。
在本申请的某些实施例中，所述原料气压缩装置(4)包括原料气缓冲罐(4-1)和原料气压缩机(4-2)，如图2所示。
所述原料气缓冲罐(4-1)作为压缩机前的原料气储罐，起到稳定压缩机原料气压力和流量的作用。所述原料气缓冲罐(4-1)设置有催化干气进口、焦化干气进口和出气口；所述原料气缓冲罐(4-1)的催化干气进口与所述烯烃综合利用装置(3)的催化干气出口相连。所述原料气缓冲罐(4-1)的焦化干气进口与所述焦化干气储罐(2)相连。从烯烃综合利用装置(3)出来的催化干气经催化干气进口进入原料气缓冲罐(4-1)进行压缩，经过压缩的催化干气由出气口排出。从焦化干气储罐(2)出来的焦化干气经焦化干气进口进入原料气缓冲罐(4-1)进行压缩，经过压缩的焦化干气由出气口排出。
所述原料气压缩机(4-2)用于压缩原料气。所述原料气压缩机(4-2)设置有进气口和出气口，所述原料气压缩机(4-2)的进气口与所述原料气缓冲罐(4-1)的出气口相连。在本申请的某些实施例中，所述原料气在进入原料气压缩机(4-2)前的压力为0.8MPa，经过原料气压缩机(4-2)压缩后的压力为3.2MPa。
本申请提供的制氢装置还包括绝热加氢反应器(5)，所述绝热加氢反应器(5)设置有原料气进口、氢气进口和出气口，所述绝热加氢反应器(5)的原料气进口与所述原料气压缩装置(4)的出气口相连。在本申请的某些实施例中，所述绝热加氢反应器(5)的原料气进口与所述原料气压缩机(4-2)的出气口相连。
从所述原料气压缩装置(4)的出气口排出的原料气经绝热加氢反应器(5)的原料气进口进入绝热加氢反应器(5)，氢气从所述原料气压缩装置(4)的氢气进口进入绝热加氢反应器(5)，开始原料气的烯烃饱和反应、有机硫转化反应和有机氯转化反应，从而使得原料气中不饱和烃转化为饱和烃，有机硫转化为无机硫而被脱除，有机氯转化为无机氯而被脱除，从而得到转化气，从所述绝热加氢反应器(5)的出气口排出。在本申请的某些实施例中，所述绝热加氢反应器(5)中的反应需要采用加氢催化剂，所述催化剂的型号为JT-1G。在本申请的某些实施例中，所述制氢装置还包括氢气储罐，所述氢气储罐的出气口与所述原料气压缩装置(4)的氢气进口相连。
本申请提供的制氢装置还包括脱硫反应器(6)，所述脱硫反应器(6)设置有进气口和出气口，所述脱硫反应器(6)的进气口与所述绝热加氢反应器(5)的出气口相连。从所述绝热加氢反应器(5)的出气口排出的转化气经所述脱硫反应器(6)的进气口进入脱硫反应器(6)实现脱硫。经过脱硫后的转化气中的硫含量小于0.5ppm。在本申请的一个实施例中，所述脱硫反应器(6)为氧化锌脱硫反应器。
本申请提供的制氢装置还包括转化装置(7)，所述转化装置(7)设置有转化气进口、水蒸气进气口和转化气出口和蒸汽出口，所述转化装置(7)的转化气进口与所述脱硫反应器(6)的出气口相连。转化气在所述转化装置(7)中发生进一步的转化反应与降温，生成粗品氢气。
在本申请的某些实施例中，所述转化装置(7)包括转化炉(7-1)和转化蒸汽发生器(7-2)，如图2所示。
转化气在所述转化炉(7-1)中发生进一步的转化反应，得到的转化气为粗品氢气。所述转化炉(7-1)设置有转化气进口、水蒸气进气口和出气口，所述转化炉(7-1)的转化气进口与所述脱硫反应器(6)的出气口相连。转化反应中，从所述脱硫反应器(6)的出气口排出的转化气经转化炉(7-1)的转化气进口进入转化炉(7-1)中，从转化炉(7-1)的水蒸气进气口进入的水蒸气与转化气进行转化反应，转化反应后的转化气经转化炉(7-1)的出气口排出。在本申请的某些实施例中，所述转化反应中的水碳比为3.5～5.5：1。
所述转化蒸汽发生器(7-2)设置有进气口、进水口、转化气出口和蒸汽出口。所述转化炉(7-1)的出气口与所述转化蒸汽发生器(7-2)的进气口相连。从所述转化炉(7-1)的出气口排出的转化气经所述转化蒸汽发生器(7-2)的进气口进入转化蒸汽发生器(7-2)，从所述转化蒸汽发生器(7-2)的进水口进来的热水与转化气发生热交换，温度降低后的转化气从所述转化蒸汽发生器(7-2)的转化气出口排出，热水温度升高转化为蒸汽，从所述转化蒸汽发生器(7-2)的蒸汽出口排出。
在本申请的某些实施例中，从所述转化炉(7-1)的出气口排出的转化气的温度为820℃，从所述转化蒸汽发生器(7-2)的转化气出口排出的原料气的温度为340～360℃。
本申请提供的制氢装置还包括中温变换反应器(8)。所述中温变换反应器(8)用于将转化气中的CO转化为二氧化碳，同时，转化气中的绝大部分水蒸气转化为氢气。经过中温变换反应器(8)的原料气中的CO的含量小于3％。所述中温变换反应器(8)设置有进气口和出气口。所述中温变换反应器(8)的进气口与所述转化装置(7)的转化气出口相连。在本申请的某些实施例中，所述中温变换反应器(8)的进气口与所述转化蒸汽发生器(7-2)的转化气出口相连。
本申请提供的制氢装置优选还包括换热器(9)。由于从所述转化蒸汽发生器(7-2)的转化气出口排出的转化气温度较高，不适合直接进入变压吸附单元(10)，因而需要对转化气进行降温。所述换热器(9)设置有转化气进口、转化气出口、冷源进口和热源出口。所述换热器(9)的转化气进口优选与所述中温变换反应器(8)的出气口相连。从所述中温变换反应器(8)的转化气出口排出的转化气经所述换热器(9)的转化气进口进入换热器(9)，冷源物料经所述换热器(9)的冷源进口进入换热器，与所述热的转化气进行热交换，热交换之后的转化气的温度降低，从所述换热器(9)的转化气出口排出。热交换后的冷源物料的温度升高成为热源物料，从所述换热器(9)的热源出口排出。
本申请提供的制氢装置优选还包括变压吸附单元(10)。所述变压吸附单元(10)用于对从所述换热器(9)的转化气出口排出的转化气进行提纯，从而得到高纯的氢气。所述变压吸附单元(10)设置有进气口和出气口。所述变压吸附单元(10)的进气口优选与所述换热器(9)的转化气出口相连。从所述换热器(9)的转化气出口排出的转化气经变压吸附单元(10)的进气口进入变压吸附单元(10)，在多种吸附剂的作用下进行氢气的提纯，提纯后的氢气经变压吸附单元(10)的出气口排出。本申请对所述吸附剂的种类并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的吸附剂的种类即可。在本申请的一个实施例中，所述变压吸附单元(10)为多组吸附塔，优选为10个吸附塔，3个塔同时在线吸附，4次均压带抽体的分离和提纯过程。
本申请提供的制氢装置优选还包括氢气利用装置(11)。本申请对所述氢气利用装置(11)并无特殊的限制，各种需要氢气参与的装置均可。在本申请的某些实施例中，所述氢气利用装置(11)为下游的加氢装置。所述氢气利用装置(11)的进气口优选与所述变压吸附单元(10)的出气口相连。
本申请对所述变压吸附单元(10)的出气口的氢气纯度进行检测，结果表明，氢气的纯度大于99.9％，纯度较高。
本申请提供了一种制氢装置，包括：
烯烃综合利用装置(3)；
与所述烯烃综合利用装置(3)的催化干气出口相连的原料气压缩装置(4)；
与所述原料气压缩装置(4)的出气口相连的绝热加氢反应器(5)；
与所述绝热加氢反应器(5)的出气口相连的脱硫反应器(6)；
与所述脱硫反应器(6)的出气口相连的转化装置(7)；
与所述转化装置(7)的转化气出口相连的中温变换反应器(8)。
本申请提供的制氢装置在制氢的过程中，选择一种原料气作为制氢的原料，当原料波动或者中断时，可切换为另一种原料进行制氢，不会导致装置停产，避免了进一步的经济损失。同时，在采用催化干气制备氢气的过程中，采用烯烃综合利用装置(3)，可以将催化干气中90％以上的烯烃除去，在后续的氢气制备中，无需采用等温加氢反应器和中压汽包，节省了设备和操作步骤，装置系统简单，操作工序易行，便于控制，同时，可以获得纯度较高的氢气。
同时，本申请还对烯烃综合利用装置(3)所带来的经济效益进行了计算，如式(a)所示：
C6H6(苯)+C2H4(乙烯)→C6H5-C2H5(乙苯) (a)；
分子量：78：28：106
质量：2.94万吨：1.06万吨：4万吨
成本分析：
目前纯苯价格6180万元/吨，乙烯价格7900万元/吨，乙苯价格8450元/吨。
烯烃综合利用装置(3)每年实现收益为：
40000吨×8450元/吨-29400吨×6180元/吨-10600吨×7900元/吨
＝0.726亿元
显然，烯烃综合利用装置(3)带来的经济效益可观。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种制氢装置，包括：
烯烃综合利用装置(3)；
与所述烯烃综合利用装置(3)的催化干气出口相连的原料气压缩装置(4)；
与所述原料气压缩装置(4)的出气口相连的绝热加氢反应器(5)；
与所述绝热加氢反应器(5)的出气口相连的脱硫反应器(6)；
与所述脱硫反应器(6)的出气口相连的转化装置(7)；
与所述转化装置(7)的转化气出口相连的中温变换反应器(8)。
2.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，所述制氢装置还包括催化干气储罐(1)；
所述催化干气储罐(1)的出气口与所述烯烃综合利用装置(3)的催化干气进口相连。
3.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，所述制氢装置还包括焦化干气储罐(2)；
所述焦化干气储罐(2)的出气口与所述原料气压缩装置(4)的焦化干气进口相连。
4.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，所述制氢装置还包括苯储罐(12)和乙苯储罐(13)；
所述苯储罐(12)与所述烯烃综合利用装置(3)的苯进口相连；
所述乙苯储罐(13)与所述烯烃综合利用装置(3)的乙苯出口相连。
5.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，所述原料气压缩装置(4)包括原料气缓冲罐(4-1)和原料气压缩机(4-2)；
所述原料气缓冲罐(4-1)设置有催化干气进口、焦化干气进口和出气口；所述原料气缓冲罐(4-1)的催化干气进口与所述烯烃综合利用装置(3)的催化干气出口相连；
所述原料气压缩机(4-2)的进气口与所述原料气缓冲罐(4-1)的出气口相连，所述原料气压缩机(4-2)的出气口与所述绝热加氢反应器(5)的进气口相连。
6.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，所述转化装置(7)包括转化炉(7-1)和转化蒸汽发生器(7-2)；
所述转化炉(7-1)的转化气进口与所述脱硫反应器(6)的出气口相连；
所述转化炉(7-1)的出气口与所述转化蒸汽发生器(7-2)的进气口相连；
所述转化蒸汽发生器(7-2)的转化气出口与所述中温变换反应器(8)的进气口相连。
7.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，所述制氢装置还包括换热器(9)；
所述换热器(9)的转化气进口与所述中温变换反应器(8)的出气口相连。
8.根据权利要求7所述的制氢装置，其特征在于，所述制氢装置还包括变压吸附单元(10)；
所述变压吸附单元(10)的进气口与所述换热器(9)的转化气出口相连。
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| CN201820874388.1U CN208292658U (zh) | 2018-06-06 | 2018-06-06 | 一种制氢装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109593549A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-04-09 | 尹扬 | 一种用于回收汽油加氢装置稳定塔顶气的装置 |
| CN110255498A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-09-20 | 江苏新海石化有限公司 | 一种新型制氢装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |