邱晓娟，李建兵，顾晓伟

(1.山东润泽化工有限公司，山东 东明 274500；2.山东易阳石化节能装备有限公司，山东 济南 250101)

1 装置概况

20000 Nm3/h制氢装置，以1 Mt/a重油催化制烯烃联合装置精制后的催化干气为原料，采用烃类水蒸气转化及PSA提氢的工艺技术生产纯度为99.9%的氢气，所产的工业氢去1 Mt/a混合油加氢精制装置。装置公称设计规模为20000 Nm3/h，年开工8000 h，为连续生产装置，生产制度为四班三倒制。

装置主要由造气和PSA两部分组成，造气部分包括原料压缩预热、原料加氢脱硫、蒸汽转化及中温变换、中变气换热冷却分液、酸性水处理及蒸汽发生。

装置于2008年5月份开始动工筹建，装置的氢气生产公称规模为2×104Nm3/h工业氢气，最大生产能力为2.6×104Nm3/h工业氢气。该装置以催化干气为原料，生产氢气。

2 原料变化情况

氢气可通过石油、天然气、煤等化石资源制取,其中以天然气制氢最为经济和合理[1]。所以20000 Nm3/h制氢装置也在不断探索加工不同原料时设备工况、转化率、收率、产品氢质量等，以求效益最大化。20000 Nm3/h制氢装置自开工以来，加工原料气组成共分以下情况：催化干气、催化干气和烃化尾气混合气、烃化尾气和重整氢气混合气、烃化尾气、焦化干气和烃化尾气、焦化干气、天然气和烃化尾气。在加工天然气和烃化尾气的混合气时，天然气压力维持在0.88 MPa，烃化尾气压力0.50 MPa，原料气进原料气缓冲罐流量6000 Nm3/h，压机后流量7500 Nm3/h，制氢量在19500～20000 Nm3/h。其中，原料气中烃化尾气流量占3000 kg/h,天然气流量占4000 Nm3/h，配氢500 Nm3/h。

3 原料性质

从表1、表2中可以总结出：天然气和烃化尾气中烯烃含量较低基本在1%以下，加氢反应器温升同以焦化干气和烃化尾气为原料气时变化不大，原料气加热炉出口温度在330℃左右，加氢反应器床层温度在310～320℃，保持在加氢反应所需温度，床层温度平稳，同时又很好的控制原料气加热炉温度节约燃料气消耗。

注：天然气和烃化尾气分析结果为2018年7月7日至12日平均值。

表2 各种原料气统计情况

表2(续)

在满负荷生产情况下，转化炉入口温度500℃、出口765℃，瓦斯消耗1000 Nm3/h，解析气消耗8500 Nm3/h，引风机两台同时运行，A调速97%，B机满负荷，鼓风机调速85%，氧含量2.8，转化炉火嘴燃烧良好；共产3.5 MPa蒸汽42 t/h，其中配汽28 t/h，水碳比较高维持在4.5以上，天然气甲烷含量92%，混合气甲烷含量60%以上(由于天然气甲烷含量高必须增加配汽量提高水碳比保证转化率)，外送中压蒸汽14 t/h，中压蒸汽压力3.45 MPa。

操作中为保护转化炉及其附属设备，转化炉温度控制稳定，严禁出现超温现象。

转化炉烟气NOx：25 mg/m3，远低于控制指标，控制较好，烟气流量：18000～50000 m3/h。

4 转化率

表3 加工不同原料气时转化气中CO、CO2、CH4含量分析

从表3中可以看出：加工天然气和烃化尾气时转化率为80.95%，在所有加工原料中转化率偏低，主要原因为原料气中甲烷含量偏高为60.17%，比装置设计值18.67%高出41.50%，远远超出设计值，虽然转化气CO和CO2含量正常但是甲烷含量偏高为5.87%接近工艺指标≤7%，并偶尔出现不合格点。

5 结论

(1)中变反应器入口温度340℃，床层最高点温度395℃，温升小于60℃，在满负荷生产塞阀调整时现场不动作，仪修建议待生产负荷降低后将对塞阀进行检查维修，由于加工量较大转化气CO含量偏高，中变气中CO含量时有大于3%现象。

(2)在转化炉火嘴燃烧良好和催化剂功能正常的情况下，由于天然气甲烷含量较高导致转化气质量指标接近加工上限，对现用转化催化剂将是不小的挑战。

(3)以天然气和烃化尾气混合气为原料氢气收率41.15%，由于混合气中甲烷含量，水碳比控制偏高，氢气收率较高。