焦炉煤气提氢技术方案.docx
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焦炉煤气提氢技术方案
一、总则
1、概述
有限公司为满足生产的需要，拟上一套5000Nm3/h焦炉煤气变压吸附制取氢气装置。
本章所载内容必须满足买方的要求。
卖方提供的合同设备（焦炉煤气氢气制取装置）应满足技术先进、安全可靠、运行稳定、维修方便的要求。
卖方应对焦炉煤气氢气制取装置的整体技术性能向买方负责。
焦炉煤气氢气制取装置应能够在安全、可靠、长周期条件下运行，高产低耗，满足改变工况及负荷调整的要求。
2、装置名称及规模
装置名称：
焦炉煤气提氢变压吸附制氢装置。
装置规模：
装置的氢气产量为5000Nm3/h。
4、分包范围（详见）
上一套5000Nm3/h焦炉煤气变压吸附制取氢气装置。
此装置采用界区内部分承包形式包给卖方，卖方承包范围包含工程设计、设备购置（仅吸附剂、程控阀）、人员培训（外出培训费用买方自己承担）、设备制造（卖方提供设计参数图纸，买方采购）、工程安装指导、生产调试指导、装置开车指导，最后通过性能考核交给买方。
5、装置的工艺路线界定
本装置以焦炉煤气为原料，通过变压吸附分离提纯，生产纯度为≥99.9%的产品氢气。
6、卖方技术人员的派遣
为了使合同设备顺利而有序的进行安装和调试，卖方负责派遣合格的技术人员到施工现场进行技术服务。
卖方技术人员的实际参加人数、专业、预计到达和离开项目现场的日期，根据现场施工的实际进度，由买卖双方商定。
卖方应根据其经验在供货文件中做出技术服务的详细安排，其费用包括在报价中。
7、卖方技术人员的服务范围及职责
卖方技术人员将代表卖方提供技术服务，在合同设备安装、试车、投料试生产、性能考核及验收、运行操作、维修等方面完成合同规定的卖方应履行的任务和职责。
卖方技术人员将详细进行技术交底，详细讲解图纸、工艺流程、操作规程、设备性能及有关注意事项等，解答合同范围内买方提出的技术问题。
二、装置指标
1、技术指标
1.1装置性能
序号
名称
指标
备注
1
产品氢气纯度
≥99.9%（V/V）
O2≤10ppm
CO+CO2＜20ppm
露点-60℃
H2S≤1ppm
2
产品氢气压力
1.2MPa（G）
输送管道压力
3
产品氢气温度
≤40℃
在正常操作条件下
4
氢气额定产量
5000Nm3/h
在正常操作条件下
5
装置运行方式
连续运行
在正常操作条件下
6
年开工日
≥8000小时
在正常操作条件下
7
操作弹性
50－120％
1.2副产解吸气
压力：
～0.01MpaG
流量：
～6900Nm3/h
热值：
～4800Kcal/Nm3
2、装置寿命指标
2.1硬件设备类
1）吸附塔等静止设备设计寿命15年；
2）PSA提氢程控阀门正常使用寿命15年（密封件寿命大于2年）；
2.2三剂填料类寿命指标
1）除焦油吸附剂正常使用寿命一年：
一年更换一次
2）压缩机后除油塔内除油剂设计使用年限为：
1年更换一次；
3）TSA预处理吸附剂正常使用寿命≥3年；
4）脱苯工段吸附剂设计正常使用寿命1年；
5）PSA提氢工段吸附剂设计正常使用寿命15年；
6）脱氧工段催化剂设计正常使用寿命≥3年；
3.物料平衡参考：
（氢气收率：
>80%）
料点
组份
H2
O2
N2
CO
CH4
CO2
CmHn
合计
脱硫及焦油后COG
v%
52.39
0.8
7.63
10.2
23.58
3.6
1.8
100
Nm3/h
6260.605
95.6
911.785
1218.9
2817.81
430.2
215.1
11950
预处理后气
v%
52.39
0.8
7.63
10.2
23.58
3.6
1.8
100
Nm3/h
6260.605
95.6
911.785
1218.9
2817.81
430.2
215.1
11950
粗氢气
v%
99.5827
0.3802
0.0363
0.0002
0.0006
0.0001
0.0000
100
Nm3/h
5008.48
19.12
1.82
0.01
0.03
0.00
0.00
5029.474
PSA
解吸气
v%
18.0929
1.1051
13.1487
17.6126
40.7163
6.2162
3.1081
100
Nm3/h
1252.12
76.48
909.96
1218.89
2817.78
430.20
215.10
6920.526
产品氢气
v%
99.9627
0.0000
0.0364
0.0002
0.0006
0.0001
0.0000
100
Nm3/h
5007.98
0.00
1.82
0.01
0.03
0.00
0.00
5009.853
说明：
以上物料以实际运行为准。
4.公用工程消耗：
4.1煤气净化系统（脱焦、脱萘、脱硫、脱氨、脱苯）
序号
项目名称
规格
单位
装机
消耗
说明
1
电
220V
KWh
～15
～10
照明及仪表用电
380V
KWh
～500
～500
其它动力设备
2
仪表空气
P:
～0.4Mpa，
Dp-40oC
Nm3/h
～50
～30
符合GB4830-84要求
3
冷却水
P:
～0.4Mpa，t≤32oC
t/h
～300
～280
冷却水
4
饱和蒸汽
P:
0.5MpaG，t:
～158oC
t/h
～6.0
～5.5
加热器热源
5
饱和蒸汽
P:
1.25MpaG，t:
～200oC
t/h
～2.5
～2.2
加热器热源
6
置换氮气
P:
～0.5Mpa，
N2≥99.5%，O2≤0.5%
Nm3
～4000
开车初期用数小时
4.3压缩系统
序号
项目名称
规格
单位
装机
消耗
说明
1
电
220V
KWh
～5
～4
照明及仪表用电
10KV
KWh
～2850
～2115
压缩机
2
仪表空气
P:
～0.4Mpa，
Dp-40oC
Nm3/h
～5
～4
符合GB4830-84要求
3
冷却水
P:
～0.4Mpa，t≤32oC
t/h
～345
～280
冷却水
4.4变压吸附系统
序号
项目名称
规格
单位
装机
消耗
说明
1
电
220V
KWh
～5
～4
照明及仪表用电
10KV
KWh
～1350
～450
尾气压缩机
2
仪表空气
P:
～0.4Mpa，
Dp-40oC
Nm3/h
～100
～80
符合GB4830-84要求
3
冷却水
P:
～0.4Mpa，t≤32oC
t/h
～40
～40
冷却器冷却水
～150
～130
压缩机冷却水
4
饱和蒸汽
P:
1.25MpaG，
t:
～200oC
t/h
～1.0
～1.0
加热器热源
5
置换氮气
P:
～0.5Mpa，
N2≥99.5%，O2≤0.5%
Nm3
～4000
开车初期用数小时
5、装置占地参考：
装置总占地约：
100×70m（不含气柜）
气柜及煤气输送约：
二、工艺设计基础
2.1制氢装置
原料气需求量：
～12000Nm3/h
原料压力：
～8Kpa-g（未最终确定）
原料温度：
常温
2.2原料气条件
焦炉煤气组成
组成
H2
CO
CO2
O2
CH4
N2
CnHm
V％
52.39
10.2
3.6
0.8
23.58
7.63
1.8
组成
H2S
萘
焦油粉尘
氨
HCN
苯
mg/Nm3
<3000
~135
<4750
<630
<5100
三、执行标准和要求
执行标准（按最新标准执行）
略
四、工艺流程简图
工艺流程简图如下：
1.装置界区及流程框图
流程框图说明：
1）界区界定：
上图中虚线包围的部分就是本装置界区，所有能源节点至界区处1米；
2）从上面框图可以看出，本装置主要包括三大系统：
煤气净化、压缩、变压吸附提氢；
3）煤气净化包括：
除焦、脱胺、脱苯、脱硫、TSA净化、
压缩系统包括：
一级压缩、二级压缩；
变压吸附提氢系统包括：
PSA提氢、脱氧干燥；
五、工艺流程描述
1脱硫、脱氨工序
经过脱焦脱萘工序来的不高于30℃焦炉煤气从塔底进入脱硫塔，与塔顶喷淋的脱硫液逆流接触脱硫。
脱硫液经液封槽流入溶液循环槽，在此补充催化剂和氨水后，用溶液循环泵打入再生塔与工艺空气并流接触再生后，自流入脱硫塔循环使用。
再生脱硫液产生的硫泡沫经再生塔扩大部分流入硫泡沫槽，用硫泡沫泵打入熔硫釜，产品粗硫磺外销。
从脱硫塔出来的煤气进入洗氨塔，经循环氨水及蒸氨废水洗涤脱除氨后送出作为制氢的原料气。
洗氨后的富氨水送入蒸氨塔，蒸出的氨汽部分回流，部分经冷凝冷却器进一步冷却后送入脱硫液循环槽作为补充碱源，蒸氨塔底贫液送洗氨塔循环洗涤使用。
2脱焦脱萘工序
经吸附塔，将焦油和萘进行脱除。
脱焦脱萘工序由两个吸附塔组成，吸附剂使用设计年限为一年。
3一级压缩工序
脱胺后的原料气进入原料气压缩机，原料气压缩机为螺杆式压缩机。
压缩后的原料气压力约为0.5MPa-G，直接进入下一工序。
4脱苯工序
脱苯工艺采用变温吸附脱苯方案，共由4台脱苯塔、一台加热器、一台电加热器组成。
两台为一组，其中脱苯塔一组吸附，一组再生。
经压缩后的净化煤气，自塔底进入一组脱苯塔，其中一组处于吸附脱苯状态，一台处于再生状态。
当脱苯塔吸附苯等饱和后即转入再生过程。
5TSA预处理工序
为保证后续PSA提氢工段的长期连续稳定运行，焦炉煤气中残留的有害杂质（硫化氢、萘等有害杂质）在进入变压吸附工段以前必须予以脱除净化，避免这些有害物质（强吸附质）在变压吸附工段累积在吸附剂上造成吸附剂中毒而吸附效果降低。
在压缩机出口进入预处理工序，除去残留的硫化氢、萘等有害杂质。
TSA净化装置采用变温吸附的原理除去杂质。
变温吸附系统采用2台吸附塔，其中任意时刻总有1台处于吸附步骤，保证连续的脱除杂质，另1台处于再生步骤，实现吸附塔的再生。
每个预处理塔在一次循环中均需经历吸附（A）、逆向降压（D）、升温（H）、冷却（L）、升压（R）等五个步骤。
6二级压缩工序
经过预处理系统除去萘、焦油、NH3、H2S及其它芳香族化合物，处理后的焦炉煤气经压缩机第二、三级压缩至～1.8MPa（G）后进入后续PSA氢提纯系统。
7PSA提氢工段
脱除有害杂质（硫化氢、HCN和高烃类物质等）的焦炉煤气进入PSA提氢工段，从吸附塔底进入，塔顶获得产品氢气，塔底解吸出的逆放解吸气用作TSA净化工段作再生气使用。
再生气送入尾气气柜经压缩送至燃烧系统。
PSA提氢工段采用8-2-3/P（8个吸附塔，2个塔同时吸附，3次均压）的常压解吸的工作方式。
每个吸附塔在一次循环中均需经历吸附（A）、一均降（E1D）、二均降（E2D）、三均降（E3D）、顺放（PP）、逆放（D）、冲洗（P）、三均升（E3R）、二均升（E2R）、一均升（E1R）以及终充（FR）等十一个步骤。
8脱氧干燥工段
从变压吸附工段获得含有少量氧（～0.3%）的粗氢产品气，通过催化反应，氧与氢生成水，混合气中的水分采用变温吸附技术干燥除去。
脱氧工艺：
由变压吸附工段输出氢气通过脱氧塔，在脱氧塔中通过钯催化剂床层，混合气中的氢和氧反应生成水，又通过冷却器和气液分离器分离除去被冷凝游离水分。
干燥采用等压变温吸附，系统由2台干燥器、1台辅助干燥器、1台加热器、1台冷却器、1台气液分离器和3台4通程序控制阀构成。
其中1台干燥器任意时刻始终处于吸附（干燥）步骤，另一台干燥器处于再生（加热或冷却）步骤，2台干燥器压力始终相同。
再生气取自还未被干燥的氢气，先后经辅助干燥器和加热器除去水分并升温（～150oC）后，用于干燥器的加热再生。
冷却干燥器带出的热量用于辅助干燥器的再生。
再生气中所含的水分经冷却器和气液分离器排出，其中氢气再返回未被干燥的氢气流中，经干燥后氢气露点≤-60oC。
六、主要设备配置
（以施工图设计为准）
1.主要设备
一
煤气储存
序
设备名称
工艺参数
型号规格
材质
数量（台）
备注
1
气柜
5KPa-G
20000m³
Q235B
1
二
脱油脱萘
序
设备名称
工艺参数
型号规格D
材质
数量（台）
备注
1
脱油脱萘塔
8KPa-G
D2600
Q345R
2
三
脱硫、脱氨设备
序
设备名称
工艺参数
型号规格D
材质
数量（台）
备注
1
脱硫塔
填料塔
D3400
Q235-A
1
2
再生塔
D3000
Q235-A
1
3
洗氨塔
D2800
Q235-A
1
4
蒸氨塔
D800
HT200
1
5
脱硫塔液封槽
园式贮槽
D800
1
6
溶液循环槽
D5500
1
7
催化剂贮槽
圆柱式
D700
1
8
事故槽
D5500
1
9
低位槽
D2000
1
10
硫泡沫槽
D3200
1
11
废水槽
D2000
1
12
原料氨水槽
D3600
Q235-A
1
13
循环氨水槽
D3600
Q235-A
1
14
溶液循环泵
离心式
Q:
283m³/h
2
15
终冷水泵
离心式
Q=50m3/h
2
16
空气压缩机
Q=770m3/h
2
再生用
17
循环氨水泵
离心式
Q=103m3/h
2
18
循环氨水泵
离心式
Q=11.5m3/h
3
19
碱泡沫泵
离心式
Q=5.8m3/h
2
20
低位槽液下泵
离心式
Q=13.1m3/h
304
1
21
终冷水冷却器
螺旋板式
F120.0㎡
Q235-A
2
22
蒸氨废水冷却器
螺旋板式
F40.0㎡
Q235-A
1
23
蒸氨废水冷却器
螺旋板式
F20.0㎡
Q235-A
1
24
废水换热器
螺旋板式
F10.0㎡
Q235-A
1
25
氨水加热器
螺旋板式
F10.0㎡
Q235-A
1
26
氨分缩器
螺旋板式
F20.0㎡
Q235-A
1
27
冷凝冷却器
螺旋板式
F20.0㎡
Q235-A
1
28
脱硫液冷却器
螺旋板式
F5.0㎡
Q235-A
1
29
原料氨水过滤器
D1600
Q235-A
2
30
开式凝结水回收装置
D1012
Q235-A
1
附泵2台
31
熔硫斧
D600
304
2
32
电动葫芦
Q=2t
2
小计
43
四
脱苯设备
序
设备名称
工艺参数
型号规格D
材质
数量（台）
备注
1
脱苯塔
D2500
碳钢
4
2
加热器
D1000
碳钢
1
3
电热器
150KW
1
小计
6
五
预处理
序
设备名称
工艺参数
型号规格D
材质
数量（台）
备注
1
预处理塔
0.5MPa
D2500
Q345R
2
2
加热器
0.8/0.2MPa
CS/SS
1
小计
3
六
压缩（待定）
序
设备名称
工艺参数
电机功率（KW）
过流件材质
数量（台）
备注
1
一级螺杆式压缩机
Q:
250m3/min
Po:
0.5MPa-g
SS
1
2
二级往复式压缩机
Q:
125m3/min
Pi:
0.4MPa-g
Po:
1.8MPa-g
3
2开1备
3
尾气压缩机
Q:
150m3/min
Po:
0.6MPa-g
3
2开1备
七
变压吸附及脱氧干燥
序
设备名称
工艺参数
型号规格D
材质
数量（台）
备注
1
除油器
1.8MPa
D1800
Q345R
2
2
中间缓冲罐
1.8MPa
D1500
Q345R
1
3
吸附塔
1.8MPa
D1800
Q345R
8
4
顺放罐
1.8MPa
D2000
Q345R
1
5
粗氢气罐
1.8MPa
D1200
Q345R
1
6
逆放气罐
0.5MPa
D3000
Q345R
1
7
解吸气罐
0.2MPa
D2500
Q345R
1
8
脱氧塔
1.8MPa
D700
Q345R
1
9
脱氧冷却器
1.8/0.4MPa
CS
1
10
气液分离罐
1.8MPa
D800
Q345R
1
11
预干燥塔
1.8MPa
D900
Q345R
1
12
干燥塔
1.8MPa
D1200
Q345R
2
13
循环氢加热器
1.8/0.8MPa
CS
1
14
循环氢冷却器
1.8/0.4MPa
CS
1
15
产品分液罐
1.8MPa
D800
Q345R
1
16
阻火器
CS
1
17
尾气气柜
1
干式
小计
2.主要吸附剂
序
型号
规格
数量（t）
备注
厂家
1
ALGA-B0102
3×5
～55.00
脱油脱萘塔
亚联监制
2
ALGA-B0103
3×5
～20.40
除油器
亚联监制
3
ALGA-C0101
Φ3~5
～142.90
脱苯塔
亚联监制
4
ALGA-D0102
Φ1~3
脱苯塔
亚联监制
5
ALGA-B0401
1×3
脱苯塔
亚联监制
6
ALGA-C0101
Φ3~5
～61.10
预处理塔
亚联监制
7
ALGA-D0102
Φ1~3
预处理塔
亚联监制
8
ALGA-B0104
1×3
预处理塔
亚联监制
5
ALGA-C0101
Φ3~5
～172.90
PSA吸附塔
亚联监制
6
ALGA-B0101
1×3
PSA吸附塔
亚联监制
7
ALGA-A0101
Φ1~3
PSA吸附塔
亚联监制
8
ALGA-F0101
Φ1~3
～1.50
脱氧塔
亚联监制
9
ALGA-D0102
Φ1~3
～6.30
干燥塔
亚联监制
10
ALGA-A0101
Φ1~3
干燥塔
亚联监制
11
ALGA-D0102
Φ1~3
～1.30
预干燥塔
亚联监制
12
ALGA-A0101
Φ1~3
预干燥塔
亚联监制
小计
~461.4
3.专用程控阀
序
名称
型号
驱动方式
规格
数量（台）
备注
厂家
1
电动蝶阀
PN2.0DN200
气动
耐温型
19
脱苯塔
四川亚联
2
电动蝶阀
PN2.0DN200
气动
普通型
四川亚联
3
电动蝶阀
PN2.0DN400
气动
耐温型
四川亚联
4
电动盲板阀
PN2.0DN300
气动
耐温型
四川亚联
4
气动蝶阀
PN2.0DN200
气动
耐温型
12
预处理
四川亚联
5
气动蝶阀
PN2.0DN350
气动
耐温型
四川亚联
1
高性能截止阀
PN5.0DN50
气动
普通型
68
PSA
四川亚联
2
高性能截止阀
PN5.0DN65
气动
四川亚联
3
高性能截止阀
PN5.0DN80
气动
四川亚联
4
高性能截止阀
PN5.0DN125
气动
四川亚联
5
高性能截止阀
PN5.0DN250
气动
四川亚联
4
气动四通球阀
PN5.0DN65
气动
耐温型
3
脱氧
干燥
四川亚联
小计
4.主要现场仪表、电气、分析
一
现场仪表
序
名称
型号
单位
数量
备注
1
压力变送器
隔爆
台
53
2
差压变送器
隔爆
台
13
2
温度变送器
隔爆
套
35
3
孔板流量计
含差压变送器
台
8
4
调节阀
台
15
5
电磁阀
防爆
个
89
6
阀位检测器
本安
套
89
7
可燃气体探测器
套
4
8
现场就地仪表
套
1
二
控制系统
并入全厂DCS
甲方负责
三
电气
序
名称
型号
单位
数量
厂家
1
照明系统
界区内照明
套
1
定点采购
2
低压配电柜
套
3
定点采购
3
高压配电柜
套
6
定点采购
四
分析仪器
序
名称
型号
单位
数量
厂家
1
在线氢分析仪
RD-1400Ex，含预处理系统
套
1
南分
2
标气
氢气、氮气、空气、减压阀
套
1
定点采购
3
在线CO分析仪
套
1
西门子
4
在线露点仪
套
1
巴纳
5
色谱仪
套
1
川仪
小计
注：
买方购买的设备（非标设备、定型设备、仪表电器等）均由卖方提供最终设计图及技术参数，并推荐厂商，由买方决定厂商。
七、卖方负责内容
1
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