227652-2170-制氢需提供的安全专篇内容.docx
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1、1、采用的主要工艺技术及与国内或国外同类项目技术对比情况常用制氢方法氢气的常用制取方法主要有天然气制氢、变压吸附PSA法、甲 醇蒸汽转化制氢等方法。(1)天然气制氢天然气的主要成分为甲烷,含量约为90%以上。此外还含有乙烷、 丙烷等高碳烧及水、氮气、碳氢化合物等。原料气中高碳燃含量越高 越有利于制氢。天然气蒸汽转化制氢是长期以来比较经济的制氢方法,目前应用 广泛。该反应法是强吸热反应,热焰值较高。反应时体系温度为 600-800,压力为25兆帕35兆帕。通过燃烧天然气来提供 所需能量,并使用耐高温的贵金属或银基催化剂催化,由于受实际热 力学平衡及催化剂中毒、失活等因数的影响,甲烷的转化率约为8
2、0%, 传统的流程为:天然气原料-预处理-脱硫-蒸汽转化变换-提纯-氢 产品。(2)变压吸附PSA法变压吸附是近年国内外发展最成熟、成本最低的制氢方法。利用 炼厂干气、水煤气、焦炉气、冷箱尾气、芳烧干气、催化蒸汽转化干 气等含氢原料气做气源,不经过化学反应直接分离得到纯氢。变压吸 附的原理是利用不同气体组分相同压力下在吸附剂上吸附能力不同 和同一气体不同压力下在吸附剂上的吸附容量有差异的特性,来实现 压的吸附床向需升压的吸附床充压直至两床压力相等。该降压步骤称 为均压降、升压步骤称为均压升。均压的作用是回收降压吸附床中的 有用气体,用于升压吸附床的充压,提高有用气体H2的回收率。均 压次数增加
3、有利于气体的回收。本装置采用三次均压流程。均压后紧 接着的步骤是逆放。3.2.3 逆放(D)完成最后一次均压降的吸附床,从吸附床下端(与进料方向相反) 向外排气泄压,该步骤称为逆放(D)。逆放的作用是降低吸附床压 力,使被吸附组分解吸。紧接着的步骤为抽真空。3.2.4 抽真空或冲洗(V/P)完成逆放后的吸附床与真空泵连接进行抽真空,或采用少量纯产 品气对吸附床层进行冲洗此步骤的作用是进一步使吸附剂得到彻底 解吸再生。紧接着的步骤是均压升。3.2.5 终充(FR最终充压)完成最后一次均压升的吸附床,用产品比气从吸附器上部(产 品出口端)对其进行充压,使床层压力达到吸附压力。终充的作用是 将床层压
4、力升高到吸附压力,并使吸附前沿下移。紧接着的步骤是吸 附。多床变压吸附的意义在于:保证在任何时刻都有相同数量的吸附 床处于吸附状态,使产品能连续稳定地输出;保证适当的均压次数, 使产品有较高的回收率。本装置原料气,从吸附床下部进入1个处于吸附状态的吸附床, 杂质被吸附,弱吸附组分H2则通过吸附床作为产品输出。其余5个 吸附器分别进行其它步骤(均压、逆放、或冲洗、终充)的操作,6 个吸附器交替切换操作,原料气连续输入,产品气连续稳定输出。整 个操作过程在环境温度下进行。解吸气(逆放、抽真空步骤排出的气 体)送出界区去燃料管网作燃料。本次改造进入PSA提氢工序的甲醇蒸汽转化制得的转化气其组 成和流
5、量等参数与原采用的焦炉气制氢工艺的进气接近,经核算原 PSA工序能满足工艺要求,所以PSA工序利旧。4、工艺流程叙述;4.1甲醇罐区详细见甲醇罐区工艺管道及仪表流程图(图 2170-E4-770-CP13-1)从厂外经甲醇槽车运来的甲醇,在卸车台处使用甲醇卸车臂 (X7701 )和甲醇卸车泵(P7701AB)卸车。然后在甲醇贮罐 (V7701AB)中存储,设有120m3罐两个,总容积240m3,存量满 足12天生产需求。罐区配套有专用的甲醇输送泵(P7701AB)通过管道将甲醇增压 后经外管输至甲醇蒸汽转化工序,甲醇输送泵采用计量泵控制甲醇加 量。4.1甲醇蒸汽转化工序详见甲醇蒸汽转化工序工艺
6、管道及仪表流程图(图2170-E4-760-CP13-1-2)。来自甲醇罐区的精甲醇与循环液混合的水甲醇混合物作为甲醇 转化工序的原料,进入换热器(E7602)预热(换热器的热源来自转化 气回收热量),经预热后的水甲醇混合液,进入汽化过热器(E7601) 进行汽化和过热(汽化过热器热源为导热油),过热后的原料气,进 入反应器(R7601)在催化剂的作用下进行转化反应,转化后的高温 反应物先经过换热器与进料进行换热回收热量,然后经过水冷器 (E7603)冷凝,冷凝后的反应物为气液混合物,进入水洗塔水洗塔 (T7601)进行吸收分离。由界外来的脱盐水送至脱盐水罐(V7602), 然后经脱盐水进料泵
7、(P7602AB)送水洗塔作为吸收剂;经水洗后的 转化气从水洗塔塔顶出来,经转化气缓冲罐(V7601)进行缓冲和进 一步分离后送变压吸附提氢工序。脱盐水自水洗塔顶部喷淋而下,吸收反应产物中的液相(未反应 的甲醇、水)后,从水洗塔底部排出,水洗塔釜排出的循环液经过循 环液泵(P7601AB)增压后与甲醇混合循环使用。甲醇蒸汽转化工序热量由热载体导热油提供。界外来热油由导热 油循环泵(P7603AB)加压后,依次经过反应器(R7601) 汽化过 热器(E7601)后经外管送至导热油炉加热循环使用。投料前反应器中的催化剂要进行升温还原,将氧化态的催化剂还 原成活性较高的单质金属,还原过程前期使用瓶装
8、氢气作为还原气, 后期使用水甲醇作还原剂。在循环液贮罐内配制水甲醇,由原料进料 泵将送入换热器与反应器出来的热还原气换热,经汽化过热器气化、 并加热到还原温度后进入反应器进行催化剂还原反应,热还原气经换热器换热再经冷却器冷却,进入水洗塔,气体经水洗塔顶部进入缓冲 罐后进入总放空管放空,塔釜液体经循环泵加压后循环使用。变压吸附提氢(PSA-H2)工序本次改造PSA-H2工序利旧。5、工艺流程框图;II6、主要设备操作条件名称单位指标名称单位指标汽化过热器E7601温度160270反应器R7601温度250280转化气缓冲罐V7601压力MPa(g)1.40吸附器AF压力MPa(g)1.35-0.
9、087、物料平衡名称名称规格流量用途t/aKg/hr入方甲醇见24760595甲醇转化原料脱盐水见2.22720340甲醇转化原料出方产品氢气见2.372090加氢原料解吸气见备注16760845甲醇转化副产 品(送燃料管 网)合计备注1:解吸气组成:组成h2COCO2ch4CH3OHH2OV%30.113.4364.690.340.21.58、公用工程消耗一览表(水、电、蒸汽、风、导热油等)设备名称公用工程 名称单位用量E7603(水冷器)循环水t/h35E7601 (汽化过热器)导热油m3/h150R7601 (反应器)导热油m3/h150V7701 (甲醇贮罐)氮气Nm3/h15全装置仪
10、表空气Nm3/h109、设备概况(见后附设备一览表)10、建设项目涉及的危险化学品特性一览表物料 名称危险化学 品编号危 险 化 学 品 分 类相态密度Kg/m3沸点凝点闪 点 自燃 点 职业接触限 值 mg/m3八J:性 等 级爆炸 极限 V%火 灾 危 险 性 分 类危害特性易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性易 燃 液 体气PC-TWA:25皮PC-STEL:50皮混合物,遇明火、高热能引起火灾 爆炸。与氧化剂接触发生化学反应甲醇67-56-1/ 液1.1/0.7964.7-97.812464III036.5甲或引起燃烧。在火场中,受热的容 器有爆炸危险。其蒸气比空气重, 能在较低处扩散到相当
11、远的地方, 遇火源会着火回燃。与空气混合能形成爆炸性混合物,易遇热或明火即会发生爆炸。气体比氢气1333-74-0燃 气气0.07-252.8-259.2-500571-4.175甲空气轻,在室内使用和储存时,漏 气上升滞留屋顶不易排出,遇火星体会引起爆炸。氢气与氟、氯、澳等 卤素会剧烈反应。一氧化碳630-08-0易 燃 气 体气0.97-191.5-205-50610PC-TWA: 20俳高原 PC-STEL: 50俳高原H12.574.2乙是一种易燃易爆气体。与空气混合 能形成爆炸性混合物,遇明火、高 热能引起火灾爆炸。二氧 化碳【压缩的】124-38-9-气1.53-78.5(升 华)
12、-56.6(527kPa)-PC-TWA: 9000PC-STEL:18000-戊若遇高热,容器内压增大,后开裂 和爆炸危险。氮【压 缩的】7727-37-9-气0.97-196-209.9-若遇高热,容器内压增大,有开裂 和爆炸危险。11、建设项目工艺过程可能导致泄漏、爆炸、火灾、中毒事故的危险 性分析;甲醇制氢装置危险因素分析甲醇制氢装置在生产过程涉及到的危险化学品主要为易燃液体、 易燃气体,因此,该装置存在的主要危险有害因素为火灾爆炸、中毒 窒息。3.2.1.1 火灾爆炸制氢装置生产过程中,从原料到产品多为易燃易爆物质,遇高温、 明火或氧化剂、火花等点火源有引起燃烧爆炸的危险。且整套生产
13、装 置的火灾危险性为甲类,生产区域可以构成爆炸危险环境的2区,空 间内偶尔会短时存在爆炸性气体混合物,如果爆炸危险区内存在点火 源,会引发火灾爆炸事故。该装置生产过程中,多数设备的操作温度 在物料的自燃点之上,一旦由于生产异常导致高温物料泄漏,会造成 火灾事故;扑救不及时,会引发重大火灾爆炸事故。生产中甲醇需要通过管道输送到甲醇中间罐中,如果储罐缺乏液 位显示或显示错误、人员操作失误等,可能造成甲醇溢流,遇到火源 可能导致火灾爆炸。甲醇和水的混合气化后在转化器中发生的转化反应是体积增大 的反应,反应速度直接受温度的影响,如果导热油的温度过高或流量 失控,可能造成转化反应失控、压力剧增,导致转化
14、器超过设计压力 而发生爆炸事故。原料甲醇和脱盐水按一定比例混合后由计量泵输送,系统压力较 高,各管道、法兰、管件的密封部位及计量泵的活塞等要承受较高的 压力。如果密封点的密封件出现老化、龟裂而出现跑冒滴漏等现象甚 至出现喷料事故,遇到高温或其它火源极易引发火灾爆炸事故。转化反应后产生的氢气具有较高的火灾爆炸危险性,生产现场中 如果设备布置过密、现场通风不良、厂房布置空间留有死角,氢气一 旦出现泄漏,很容易在死角部位产生积聚,遇到点火源可能导致爆炸 事故。转化反应后产生的氢气、二氧化碳的混合气体具有较高的温度, 需要降温才能进行吸附提氢。如果冷却水供应中断、换热器或冷凝器 出现设备故障等原因造成
15、转化气冷却不良,高温的气体直接进入储存 和变压吸附系统,会造成变压吸附工序工艺失控、严重偏离正常的吸 附一解吸温度压力曲线,导致氢气不能得到有效分离而随二氧化碳气 体大量放空,遇到火源极易引发火灾爆炸。制氢及变压吸附工序由于装置系统内由大量的氢气,在停车检修 或催化剂氧化、还原前必须用氮气对系统进行置换以吹除残余的氢 气,系统开车前也应进行置换以吹除残余的空气,如果不严格按照要 求进行置换或置换不彻底,残余的氢气容易在检修中或开车时引发爆 炸事故。另外,生产系统在检修时如果不按规定进行隔绝、置换、分 析合格并采取防范措施,违章动火极易发生火灾爆炸事故。反应后产生的转化气在氢气储罐中缓冲后进入变
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