一种天然气重整制氢系统技术方案

本发明专利技术涉及一种天然气重整制氢系统，包括通过管路顺序连通的加氢反应器、脱硫罐、转化炉、高温变换器及变压吸附装置，所述的加氢反应器入口与天然气原料管线连通，所述的变压吸附装置出口为可直接供应的天然气重整氢气产品管线，本系统还包括HYCO合成气分离净化装置，该HYCO合成气分离净化装置入口与HYCO合成气原料管线连通，出口分别与合成气分离净化氢气产品管线与CO产品管线连通，所述的天然气重整氢气产品管线上设有与天然气原料管线连通的加氢管线，所述的合成气分离净化氢气产品管线上设有与加氢管线连通的引氢管线。与现有技术相比，本发明专利技术本系统一次性投资即可，安全可靠，操作方便。

Natural gas reforming hydrogen production system

The invention relates to a natural gas reforming system, including the pipeline communicated through the sequential hydrogenation reactor and desulfurization tank, reforming furnace, high temperature converter and pressure swing adsorption device of hydrogenation reactor entrance and natural gas are communicated by the pipeline material, pressure swing adsorption device that the outlet for direct supply of natural gas reforming hydrogen product pipeline, the system also includes a HYCO synthesis gas separation and purification device, the synthesis of HYCO gas separation and purification device with HYCO entrance raw syngas pipeline communicated outlet respectively with synthesis gas separation and purification of hydrogen product pipeline and CO product line connectivity, the natural gas pipeline is provided with a hydrogen reforming hydrogenation pipeline with the raw material of natural gas pipeline connected, the synthesis gas separation and purification of hydrogen product pipeline is provided with a hydrogen pipeline connected lead hydrogen pipeline. Compared with the prior art, the invention has a one-time investment and is safe, reliable and convenient to operate.

【技术实现步骤摘要】
一种天然气重整制氢系统
本专利技术涉及一种制备氢气的系统，尤其是涉及一种天然气重整制氢系统。
技术介绍
目前，天然气重整制氢装置已经在全球范围内工业化，其工艺也日趋成熟。不同天然气重整制氢装置的开车模式各不相同，但是各种天然气重整制氢装置主要以天然气作为燃料给转化炉渐渐升温，以每小时50℃的温度进行升温，逐渐达到天然气和蒸汽的反应温度之后，再将天然气做为原料引入天然气重整制氢装置，生产出氢气。但是天然气由于含硫，故在引入原料天然气之前是需要先将氢气引入系统经过催化剂作用脱除天然气中的硫的，如果在天然气重整制氢过程中缺少脱硫的环节，则天然气原料中的硫会造成天然气重整制氢装置中反应催化剂的损坏，并大大降低了催化剂的使用寿命。由于在引入天然气之前，天然气重整制氢装置是没有氢气产品来引入到天然气重整制氢装置入口来对天然气里的硫进行脱除的，故天然气重整制氢装置必须先依靠外界的氢气进入系统来达到脱硫的目的。有关文献也提到了目前在天然气重整制氢装置开车时，引入纯氢气需要通过高压钢瓶气组或者是通过纯氢气的槽罐车来暂时引用纯氢进入系统，待脱硫后的天然气原料进入系统产出氢气以后再切换为天然气重整制氢装置自身产出的氢气与天然气原料混合，这就导致了天然气重整制氢装置开车的成本的升高，以及对开车可能造成延误。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种天然气重整制氢系统，本系统直接引用HYCO产品中氢气以用于天然气中硫的脱除，本系统一次性投资即可，安全可靠。天然气重整制氢装置主要原料为天然气，按体积分数计，其组分为92％的CH4、4％C2H6、3％C3H8、1％C4H10、小于1％的C5H12、少量的S和N2。天然气重整制氢主要反应机理为CH4+H2O＝CO+3H2CO+H2O＝CO2+H2。制氢装置的系统压力为22barg。脱除天然气中S组份，一般采用加氢的方式进行，其主要反应机理为H2+S＝H2SH2S+CuO＝H2O+CuSH2S+ZnO＝H2O+ZnO。HYCO合成气分离净化装置(如冷箱)是HYCO合成气分离净化装置，其主要产品为CO和H2，HYCO合成气分离净化装置的作用为：主要将原料含54％(体积分数，下同)CO和45％H2以及微量的N2、CH4、Ar等气体，按沸点不同将CO和H2分离出来，产生的尾气则放至火炬燃烧掉。由于HYCO合成气分离净化装置能够产生氢气，因此该氢气可以引用于天然气重整制氢中。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种天然气重整制氢系统，包括通过管路顺序连通的加氢反应器、脱硫罐、转化炉、高温变换器及变压吸附装置，所述的加氢反应器入口与天然气原料管线连通，所述的变压吸附装置出口为可直接供应的天然气重整氢气产品管线，本系统还包括HYCO合成气分离净化装置，该HYCO合成气分离净化装置入口与HYCO合成气原料管线连通，出口分别与合成气分离净化氢气产品管线与CO产品管线连通，所述的天然气重整氢气产品管线上设有与天然气原料管线连通的加氢管线，所述的合成气分离净化氢气产品管线上设有与加氢管线连通的引氢管线。所述的脱硫罐包括串联的一号脱硫罐与二号脱硫罐。所述的合成气分离净化氢气产品管线上设有合成气分离净化氢气产品流量计与合成气分离净化氢气产品单向阀，按照合成气分离净化氢气产品管线内氢气产品流动方向，所述的合成气分离净化氢气产品单向阀设在合成气分离净化氢气产品流量计的后方。按照合成气分离净化氢气产品管线内氢气产品流动方向，所述的引氢管线与合成气分离净化氢气产品管线连接处设在合成气分离净化氢气产品流量计的前方。所述的引氢管线上设有前截止阀与后截止阀，在前截止阀与后截止阀之间设有盲板。所述的天然气重整氢气产品管线上设有天然气重整氢气产品流量计与天然气重整氢气产品单向阀，按照天然气重整氢气产品管线内氢气产品流动方向，所述的天然气重整氢气产品单向阀设在天然气重整氢气产品流量计后方。按照天然气重整氢气产品管线内氢气产品流动方向，所述的加氢管线与天然气重整氢气产品管线连接处设置在天然气重整氢气产品流量计前方。所述的加氢管线上设有手阀。按加氢管线内氢气流动方向，所述的引氢管线与加氢管线的连接处设在手阀的后方。本专利技术系统的使用方法为：首先，天然气重整制氢装置开始前，HYCO合成气分离净化装置已经正常生产氢气，且负荷一定，并能够保持客户的H2产品压力的稳定，同时调节产量，适当的增加500NM3/H的H2的产量。待天然气重整制氢系统中转化炉温度达到760℃，且系统压力为8barg时，此时具备了引还原H2的条件，此时关闭加氢管线上设有手阀，将前截止阀与后截止阀之间的盲板翻为通板，先打开后截止阀，再慢慢打开前截止阀，此时由于合成气分离净化氢气产品管线的压力为21barg，天然气重整制氢转化炉系统压力慢慢往上升高。直至天然气重整制氢系统的转化炉内压力达到21barg，则全开前截止阀，并通过天然气原料管线引入天然气，转化炉继续加燃料升温，直至粗H2经过变压吸附装置转化为H2产品，则渐渐打开加氢管线上的手阀，并将前截止阀与后截止阀关闭，将盲板翻为盲板状态，此时脱硫使用天然气重整氢气产品管线中的氢气，而不再使用合成气分离净化氢气产品管线中的氢气。即本专利技术系统中利用HYCO合成气分离净化装置产生的氢气作为天然气重整制氢系统没有产生氢气前的天然气原料脱硫还原剂，待天然气重整制氢系统稳定产生氢气后，一部分氢气回流进行天然气原料的脱硫。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：1、本专利技术在合成气分离净化氢气产品管线上设有与加氢管线连通的引氢管线，通过设置引氢管线，可以将HYCO合成气分离净化装置产生的氢气用于天然气重整制氢的天然气原料脱硫，本专利技术设置引氢管线为一次性的投资，减少了长期需要采购H2钢瓶和槽罐车的费用。2、安全可靠：由于新增设的引氢管线上设有前截止阀、后截止阀和盲板，故不会对合成气分离净化装置的压力产生影响。此外如果采用H2钢瓶气和槽罐车的话，必然会用到接头，如接不好会泄露，容易发生着火爆炸等危险。3、公正性：由于引氢管线是安装在天然气重整氢气产品流量计前方的，而天然气重整氢气产品流量计计量的是客户直接使用的氢气用量，因此这种设置对客户的结算并未产生影响，而如果将引氢管线安装在天然气重整氢气产品流量计后，则这部分氢气就会结算在客户身上。4、操作方便：由于引氢管线上安装了前截止阀和后截止阀，并且中间设有盲板，因此能快速的操作，给系统运行过程减少了不必要的人力。5、加氢管线上设有手阀，按加氢管线内氢气流动方向，引氢管线与加氢管线的连接处设在手阀的后方，因此，在用引氢管线内氢气作为脱硫还原剂时，可以关闭手阀，而当天然气重整制氢系统稳定产生氢气后，可以打开手阀，关闭引氢管线，使得天然气重整制氢系统产生的一部分氢气回流进行天然气原料的脱硫。附图说明图1为本专利技术天然气重整制氢系统结构示意图。图中标号：1为加氢反应器、2为一号脱硫罐、3为二号脱硫罐、4为转化炉、5为高温变换器、6为变压吸附装置、7为天然气原料管线、8为天然气重整氢气产品管线、9为HYCO合成气原料管线、10为HYCO合成气分离净化装置、11为合成气分离净化氢气产品管线、12为CO产品管线、13为加氢管线、14为引氢管线、15为合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气重整制氢系统，包括通过管路顺序连通的加氢反应器(1)、脱硫罐、转化炉(4)、高温变换器(5)及变压吸附装置(6)，所述的加氢反应器(1)入口与天然气原料管线(7)连通，所述的变压吸附装置(6)出口为可直接供应的天然气重整氢气产品管线(8)，其特征在于，本系统还包括HYCO合成气分离净化装置(10)，该HYCO合成气分离净化装置(10)入口与HYCO合成气原料管线(9)连通，出口分别与合成气分离净化氢气产品管线(11)与CO产品管线(12)连通，所述的天然气重整氢气产品管线(8)上设有与天然气原料管线(7)连通的加氢管线(13)，所述的合成气分离净化氢气产品管线(11)上设有与加氢管线(13)连通的引氢管线(14)。

【技术特征摘要】
1.一种天然气重整制氢系统，包括通过管路顺序连通的加氢反应器(1)、脱硫罐、转化炉(4)、高温变换器(5)及变压吸附装置(6)，所述的加氢反应器(1)入口与天然气原料管线(7)连通，所述的变压吸附装置(6)出口为可直接供应的天然气重整氢气产品管线(8)，其特征在于，本系统还包括HYCO合成气分离净化装置(10)，该HYCO合成气分离净化装置(10)入口与HYCO合成气原料管线(9)连通，出口分别与合成气分离净化氢气产品管线(11)与CO产品管线(12)连通，所述的天然气重整氢气产品管线(8)上设有与天然气原料管线(7)连通的加氢管线(13)，所述的合成气分离净化氢气产品管线(11)上设有与加氢管线(13)连通的引氢管线(14)。2.根据权利要求1所述的一种天然气重整制氢系统，其特征在于，所述的脱硫罐包括串联的一号脱硫罐(2)与二号脱硫罐(3)。3.根据权利要求1所述的一种天然气重整制氢系统，其特征在于，所述的合成气分离净化氢气产品管线(11)上设有合成气分离净化氢气产品流量计(15)与合成气分离净化氢气产品单向阀(16)，按照合成气分离净化氢气产品管线(11)内氢气产品流动方向，所述的合成气分离净化氢气产品单向阀(16)设在合成气分离净化氢气产品流量计(15)的后方。4.根据权利要求3所述的一种天然气重整制氢系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晶，王乘东，项吴定，宋孝林，沈伟，钟华，钱海玲，李现民，吉荣，
申请(专利权)人：上海华林工业气体有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31