杭州炼油厂30万吨年油品加氢精制工程5000m3nh制氢装置.docx
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1、编号:时间:2021年x月x日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第39页 共40页石家庄正拓气体公司1200m3n/h天然气制氢装置 2004年10月目 录第一节 装置概况2第二节 装置的吹扫及冲洗8第三节 泵试运及压缩机试车9第四节 热氮试运94.1、热氮试运概况94.2 热氮试运应具备的条件104.3 气密104.4 建立冷氮循环系统114.5 转化炉(F101)烘炉114.6 产汽系统碱煮及试运144.7 调整工艺参数考察设备及仪表性能174.8 事故演习184.9 系统降温降压热氮试运结束19第五节 催化剂的性能及装填205.1 催化剂的性能简介205.2 催化剂的装填245.3 转
2、化催化剂的装填255.4 加氢、脱硫、脱氯、中变催化剂的装填27第六节 装置负荷试运296.1 装置负荷试运程序安排296.2 装置气密与氮气置换296.3 脱硫系统升温开工296.4 转化、中变催化剂还原306.5 转化进气、中变催化剂继续放硫336.6 PSA部分开工346.7 调整操作参数向用户供氢34第七节 正常生产调节357.1 脱硫部分操作调节357.2 转化操作调节357.4 中压汽水分离器液位波动及调节367.5 中变反应器入口温度调节367.6 炉水水质367.7 燃料气压力的控制37第一节 装置概况该装置于2003年12月完成详细设计,目前正在进行施工建设,计划年2004年
3、06月投产。1.1、装置规模及技术路线装置设计规模为1000m3n/h工业氢,采用轻烃水蒸汽转化、变压吸附净化法的工艺路线, 主要工艺过程由原料脱硫、脱氯、水蒸汽转化、中温变换、PSA净化、产汽系统等几个部分组成。产品为工业氢。1.2 、原料 装置原料为天然气,其规格要求如下:天然气(见表1-1) 表1-1序号组成天然气摩尔分率V%1CH494.242C2H61.83C3H80.594C4H100.095C5H120.035C6H140.097CO22.888N20.289H2S20mg/m3n温度,1压力Mpa(G)1.01.3、主要产品规格1.3.1、工业氢规格:组分mol%H2 99.9
4、CH40.02N20.08CO+CO220PPm出装置温度1出装置压力1.5MPa(G)1.3.2、副产品装置的副产品为PSA部分的解吸气,该解吸气直接作为转化炉的燃料。1.4、物料平衡该装置的物料平衡见表 1-2表1-2项 目kg/hm3n/h入 水蒸汽1059天然气291374方合计1350出工业氢93.5101脱附气672579未反应水584.5方合计13501.5 主要操作条件1、加氢反应器(R101)入口温度380 出口温度370 入口压力MPa(a)2.15 出口压力MPa(a)2.13 加氢催化剂装量 m3 0.322、氧化锌脱硫反应器(R102A.B)入口温度370出口温度36
5、0入口压力MPa(abs)2.13出口压力MPa(abs)2.1氧化锌脱硫剂装量m3 0.3223、转化炉辐射段入口温度600出口温度820 入口压力MPa(a)2.05出口压力MPa(a)1.80碳空速 h1 627水碳比 mol/mol3.5催化剂装量 m30.64、中温变换反应器入口温度31 出口温度15 入口压力MPa(a)1.78出口压力MPa(a)1.75空速(干) h1 1883催化剂装量 m3 0.785、PSA部分序号步 骤压力(MPa G)温度()1吸附(A)1.712一均降(E1D)1.71.2813二均降(E2D)1.280.8614三均降(E3D)0.860.4415
6、顺放(PP)0.440.2516逆放(D)0.250.0717冲洗(P)0.070.0318三均升(E3R)0.020.4419二均升(E2R)0.440.86110一均升(E1R)0.861.28111产品气升压(FR)1.281.711.6 公用工程消耗指标和催化剂、化学药剂等用量1.6.1 公用工程消耗指标公用工程消耗表 表1-4序号 名 称单位数量 备 注1天然气m3n/h374连续2燃料气m3n/h90连续(天然气)3循环水t/h31.1连续t/h2间断生活水t/h1间断除盐水t/h1.274连续电 380VKWh/h22.4连续 220VKWh/h7照明及仪表净化压缩空气m3n/h
7、50连续1.0MPa蒸汽t/h-0.4外输1.0MPa蒸汽t/h1消防及吹扫氮气m3n/h500间断1.6.2 催化剂、化学药剂等用量 催化剂、化学药剂等用量表 表1-5序号名 称型号及规格年用量,t一次装入量 t(m3)预期寿命备注1234567一催化剂1加氢催化剂T2010.25(0.314)32氧化锌脱硫剂T3050.76(0.628)13转化催化剂Z412/Z4130.66(0.6)34中变催化剂FB1231.05(0.78)35活性氧化铝GL-H20.75(1.05)158硅胶HZSI-010.75(1.0)156活性炭HXBC-15B18.00(30.5)157分子筛HX5A-98
8、H9.00(11.5)15三化学药剂1磷酸三钠100g/h650kg/年1.7 生产控制分析1.7.1 正常生产分析正常生产分析表 表 1-6序号1分析项目分析次数控制指标备注1原料气 气体组成1次/天 含硫 ppm(w)1次/天烯烃%(mol)1次/天3R102出口 含硫ppm1次/班0.2ppm烯烃%(mol)1次/班1%4转化气组成1次/班CH45% (mol)H2,CO,CO2,CH45中变气组成1次/班CO3% (mol)H2,CO,CO2,CH46氢气组成1次/班CO+CO220ppmH2,CO,CO27解吸气组成1次/天H2,CO,CO2 CH48中压蒸汽:钠含量 SiO2 1次
9、/班15g/kg 20g/kg9给水:硬度1次/班1.5mol/L 溶解氧15g/L 铁50g/L 铜10g/L PH8.59.2 油1.0mg/L10汽包水:PH4次/班9.0 PO4-34次/班515mg/l cl-14次/班4mg/L11酸性水:入口 Fe离子,CO2,CH3OH抽查酸性水(出口):CO2抽查10ppm NH3抽查10ppm CH3OH抽查2ppm注:除上述分析项目外,还有下列仪器自动在线分析: a)吸附塔出口气体氢含量分析,量程为99.5100%。 b)产品氢CO+CO2微量分析,量程为0100ppm。1.7.2 开工分析 开工分析表 表1-7序号分析项目分析次数控制指
10、标备注1置换N2: 氧含量抽查0.3% (mol) 烃抽查无2置换气: 氧含量抽查0.5% (mol)3开工用氢气组成4次/班4转化中变还原入口: H2% (mol)4次/班转化中变还原出口: H2% (mol)4次/班5循环氮:H2O% (mol)抽查催化剂脱水时 烃抽查 无6燃料组成、热值抽查7炉膛气体:爆炸试验抽查合格第二节 装置的吹扫及冲洗2.1 吹扫及冲洗的目的2.1.1 通过吹扫及冲洗,清除施工过程中进入设备、管道中的焊渣、泥沙等杂物,以及管道内的油污和铁锈。2.2.2 对设备和管道中的每对法兰和静密封点进行初步的试漏、试压。2.2.3 贯通流程,熟悉基本操作,暴露有关问题。2.2
11、 吹扫介质2.2.1 对装置的脱硫、转化、中变、PSA等系统的主要工艺管道及设备,用氮气进行吹扫。2.2.2 对装置的燃料管线、辅助管道,用1.0MPa蒸汽进行吹扫。2.2.3 对循环水管道、脱盐水管道、净化压缩空气管道以及非净化压缩空气管道,用各自本身的介质进行冲洗。2.2.4 对燃料气系统用1.0MPa蒸汽或氮气吹扫。2.3 吹扫及冲洗的原则和注意事项2.3.1 吹扫前要掌握每一条管道的吹扫流程、吹扫介质和注意事项,清楚吹扫介质的给入点和临时给入点、每条管道的排放点和临时排放点。对排污点,要做好遮挡工作,防止将污物吹入设备或后续管道。2.3.2 引蒸汽吹扫时,要注意防止水击、防止发生烫伤等
12、人身事故。2.3.3 吹扫前应把调节阀、孔板、流量计拆除,若调节阀没有付线,应装上短节,以利后续管道的吹扫。2.3.4吹扫及冲洗应分段进行。遇到阀门时应在阀门前拆开法兰, 并在拆开法兰处插入铁片,以便排出污物。吹扫干净后,再把上法兰,并开大阀门进行后续管道的吹扫。管道上的单向阀如与吹扫、冲洗的流向不符,则要转向。吹扫、冲洗干净后再装好。沿线的各排凝点或放空点也要逐个打开,排出污物,直至把全部管道吹扫干净为止。2.3.5 在吹扫冲洗的过程中,要注意吹扫、冲洗有关跨线和小管道,以保证装置吹扫、冲洗不留死角。2.3.6 吹扫冲洗过程中应反复憋压几次,但压力不能超过该设备管道的操作压力。在憋压过程中,
13、应检查各静密封点的泄漏情况。如发现泄漏应做好标记和记录,待卸压后处理。2.3.7 在吹扫及冲洗带安全阀的设备管道时,应把安全阀拆除,吹扫完后再装上。2.3.8 在吹扫经过泵的管道时,介质应走泵的跨线。吹扫一段时间后,拆开入口法兰,吹扫泵入口管道,干净后装上过滤网和法兰,吹扫出口管道。在吹扫入口管道时,要做好泵入口的遮挡工作,防止杂物吹入泵体内。没有跨线的泵,可将其出口管道反吹。2.3.9 在吹扫各容器、塔、反应器时,应由里向外吹。一般不准直接向容器、塔、反应器里吹扫、冲洗。2.3.10 在吹扫冷换设备时,不论壳程、管程,在入口处均应拆开法兰。待管道吹扫干净后,再装上法兰,让介质通过。第三节 泵
14、试运及压缩机试车3.1 泵试车及联运在装置准备开车以前,要试验每台新泵的性能并检验有无缺陷,即进行试运转。试运介质为水,试运水流量以电机不超负荷为准。试车过程中应在泵入口管道上安装过滤器。泵的试车也是对有关管道及设备的再一次清洗,清洗出来的杂物就可收集在滤网上。3.2 压缩机试车压缩机的详细试车操作说明由制造厂提供,应根据操作说明,并在制造厂代表的指导下进行原始试车。第四节 热氮试运4.1、热氮试运概况4.1.1 热氮试运的目的4.1.1.1 检查全系统的设备、仪表、联锁、管道、阀门、供电等的性能和质量是否符合设计和规范的要求;观察转化炉炉管及上、下尾管的热膨胀;了解工艺参数能否达到设计要求,
15、充分暴露系统中存在的问题,摸清各工序之间的内在联系,为下一步负荷试运打下良好的基础,确保装置一次投料试车成功。4.1.1.2 进行转化炉烘炉、产汽系统煮炉及转化气蒸汽发生器试运。4.1.1.3 在没有催化剂和化学反应的情况下,用氮气代替原料气摸拟正常操作条件,进行关键操作和事故演习,达到锻炼队伍,提高指挥人员和操作人员的应变能力。4.1.2 通过热氮试运,应熟悉以下操作:4.1.2.1 系统气密及系统置换;4.1.2.2 掌握氮气循环流程和冷氮循环的建立;4.1.2.3 熟悉机泵的开、停车、切换操作和正常维护;4.1.2.4 掌握开启引风机、转化炉点火操作;4.1.2.5 转化炉烘炉,产汽系统
16、碱煮及产汽试运;4.1.2.6 氧化锌脱硫反应器的切换;4.1.2.7 自产蒸汽的放空和切入系统;4.1.2.8 中变入口温度的调节;4.1.2.9 熟悉仪表控制流程,掌握常规仪表的使用,调节阀的付线操作;4.1.2.10 试验联锁自保系统和消声器。4.1.3 热氮试运期间进行的事故演习4.1.3.1 原料中断4.1.3.2 锅炉给水中断4.1.3.3 装置动力电源中断4.1.3.4 燃料气中断4.1.3.5 转化炉引风机故障4.2 热氮试运应具备的条件4.2.1 装置内外有关工程项目全部完工。4.2.2 装置单机试运时,暴露出的问题已处理完毕。4.2.3 氮气、蒸汽(1.0MPa、3.5MP
17、a)、燃料气、净化压缩空气、循环水、脱盐水、电等公用工程系统能平稳运行,保证足量供应。气密时氮气约需100m3n,循环补充量约10m3n/h,纯度要求大于99.8%。4.2.4 工具、消防器具准备齐全。4.2.5 安全阀定压和安装完毕,所有仪表经过联校合格,可燃气体报警系统处于完好备用状态。4.2.6 转化炉管上下尾管以及集合管上应画上原始位置,以观察其热膨胀情况。 4.3 气密4.3.1. 气密的要求装置气密必须在催化剂装填前后分别进行,以保证系统的严密性。气密时以氮气作介质(或以空气作介质),必要时可启用原料气压缩机(C101A、B)升压。装置气密应分段进行。各段气密压力及要求见表4-1气
18、密压力表 表4-1部 位气密压力MPa(abs)八小时最大允许压降 MPa脱硫部分(C101出口 R102A.B出口)2.310.05转化部分(R102出口R103入口)1.980.05变换部分(R103入口V106出口)1.870.054.3.2 气密方法先将脱硫部分的两端装上盲板,充氮到2.31MPa(abs)。合格后拆下R102A.B出口盲板,让脱硫系统氮气向转化系统扩散。中变入口应事先装好盲板,待氮气扩散平衡后,再装上R102A.B出口盲板。充氮到1.98MPa(abs),对转化进行气密。同理,按照气密压力的高低,依次对后续系统进行气密。4.3.3 气密检查的内容及方法气密点包括设备、
19、管线上的法兰、阀门、放空、压力表、液面计、活接头以及温度计套管,压力、液位、流量引压线,热电偶连接点等。检查时用肥皂水刷在密封点上,观察有无气泡,刷子刷不到的地方可用洗耳球挤入肥皂水,放空头插入肥皂水桶中检查。气密点肥皂水不起泡,并且系统8小时压降0.05MPa,则气密合格。否则须对漏点进行处理,直至气密合格为止。4.3.4 气密注意事项气密点检查要做到定区、定人、定点,做到不漏过一个气密点,不放过一个气泡。气密时气密压力不允许超过设备设计压力,并要有专人监视入装置的氮气压力。4.3.5 氮气置换气密结束后,拆除盲板,全系统卸压至0.05MPa(表压下同)。然后由压缩机出口阀组向系统充氮至0.
20、20.3MPa,重新卸压、放空;再充压至0.20.3MPa。如此反复几次,直到系统中O20.5%时置换结束。置换时要注意把采样阀,排凝阀以及控制阀付线等易形成死角的地方打开置换一下。带压置换时,注意拆盲板处法兰的泄漏情况。4.4 建立冷氮循环系统4.4.1 冷氮循环流程见图4-1。4.4.2 系统置换合格后,然后引氮气充压,使C101A、B入口压力保持在0.70MPa。系统充压结束后,启动C101A、B建立全系统的冷氮循环。当C101A、B入口压力小于0.7MPa时应及时补氮。使C101A、B入口始终保持在0.7MPa。在冷氮循环期间,两台压缩机应切换操作,进行负荷试运。同时考察压缩机的最大循
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