一种天然气制氢蒸汽转化系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种天然气制氢蒸汽转化系统，包括供气单元、加氢脱硫单元、蒸汽发生单元、蒸汽转化单元、中温变换单元、提氢单元以及纯化单元，提氢单元包括并列设置的多个变压吸附塔A，多个变压吸附塔A的解析气出口依次切换连接至第一解析气缓冲罐的进料口，第一解析气缓冲罐的出料口连接第二解析气缓冲罐的进料口，第二解析气缓冲罐的出料口连接至蒸汽转化单元的燃料输入端。本实用新型专利技术通过设置多级缓冲罐和优化吸附运行状态，使得冲洗再生过程均匀连续，从而减少了气体来源的波动。从而减少了气体来源的波动。从而减少了气体来源的波动。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气制氢蒸汽转化系统


[0001]本技术涉及天然气制氢领域，具体涉及一种天然气制氢蒸汽转化系统。

技术介绍

[0002]随着能源消耗地加剧，寻找新的能源已经成为当前的一个重要任务。氢作为现今最具有发展潜力的一种能源，来源广泛，几乎不产生污染，转化效率高，应用前景广泛。
[0003]利用天然气制取氢气，可以在一定程度上缓解我国能源危机，进一步促进我国能源利用结构的转变。天然气制氢工艺的原理就是先对天然气进行预处理，然后在转化炉中将甲烷和水蒸汽转化为一氧化碳和氢气等，余热回收后，在变换塔中将一氧化碳变换成二氧化碳和氢气的过程，这一工艺技术的基础是在天然气蒸汽转化技术的基础上实现的。在变换塔中，在催化剂存在的条件下，控制反应温度，转化气中的一氧化碳和水反应，生成氢气和二氧化碳。
[0004]天然气中的烷烃在适当的压力和温度下，就会发生一系列化学反应生成转化气，转化气再经过热换、冷凝等过程，使气体在自动化的控制下通过装有多种吸附剂的PAS装置后，一氧化碳、二氧化碳等杂质被吸附塔吸附，氢气送往用气单位，吸附了杂质的吸附剂，经解吸后，解析气可送往变换炉作为燃料，吸附剂也完成再生。
[0005]其主要反应式如下：
[0006]天然气和水在800～900℃高温和氧化镍催化剂的条件下反应生成一氧化碳和氢气。反应式为：CH4+H2O
→
CO+H2
‑
Q
[0007]一氧化碳和水在300
‑
400℃条件下和三氧化二铁催化剂的条件下反应生成二氧化碳和氢气。反应式为：CO+H2O
→
CO2+H2+Q
[0008]另外，在制取过程相关的技术指标要求如下：
[0009]压力一般在1.5～2.5MPa，天然气单耗为0.4～0.5m3/m3氢气；运行时间：>8000h；工业规模：1000m3/h～100000m3/h。
[0010]天然气的制取氢流程主要包括四个：原料气预处理、天然气蒸汽转化、一氧化碳变换、氢气提纯。
[0011]首先是原料预处理步骤，这里的预处理主要指的就是原料气的脱硫，实际工艺运行当中一般采用天然气钴钼加氢串联氧化锌作为脱硫剂将天然气中的有机硫转化为无机硫再进行去除。
[0012]其次就是进行天然气蒸汽转化的步骤，在转化炉中采用镍系催化剂，将天然气中的烷烃转化成为主要成分是一氧化碳和氢气的原料气。
[0013]然后就是一氧化碳变换，使其在催化剂存在的条件下和水蒸气发生反应，从而生成氢气和二氧化碳，得到主要成分是氢气和二氧化碳的变换气。根据变换温度的不同可以将一氧化碳的变换工艺分为两种：中温变换、高温变换。其中高温变换的温度大概在360℃左右，中温变换的工艺大概在320℃左右。随着技术对策发展，近年来开始采用一氧化碳高温变换加低温变换的两段工艺设置，这样可以近一步节省对资源的消耗，但对于转化气中
一氧化碳含量不高的情况，可只采用中温变换。
[0014]最后一个步骤就是提纯氢气，现在最常用的一种氢气提纯系统就是PAS系统，又叫变压吸附净化分离系统，这种系统能耗低、流程简单、制取氢气的纯度较高，最高时氢气的纯度可达99.99％。
[0015]由于PSA装置的解吸气直接用于制氢装置转化炉的燃料，其压力、流量、热值的波动将直接影响转化炉工况，因而必须进行良好的控制。但由于PSA工艺的特点是解吸气的排放是间隙的，压力是脉动的，如何要控制好解吸气的波动必须是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0016]本技术的目的是提供一种能够控制好解吸气的波动的天然气制氢蒸汽转化系统。
[0017]为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种天然气制氢蒸汽转化系统，包括供气单元、加氢脱硫单元、蒸汽发生单元、蒸汽转化单元、中温变换单元、提氢单元以及纯化单元，所述提氢单元包括并列设置的多个变压吸附塔A、普氢缓冲罐以及第一解析气缓冲罐，所述变压吸附塔A的进料口为提氢单元的变换气输入端，所述普氢缓冲罐的进料口与所述变压吸附塔A的出料口连接，所述普氢缓冲罐的出料口为所述提氢单元的普氢输出端，所述第一解析气缓冲罐的进料口与所述变压吸附塔A的解析气出口连接，所述第一解析气缓冲罐的出料口为所述提氢单元的解析气输出端，
[0018]所述多个变压吸附塔A的解析气出口依次切换连接至第一解析气缓冲罐的进料口，所述第一解析气缓冲罐的出料口连接第二解析气缓冲罐的进料口，所述第二解析气缓冲罐的出料口连接至所述蒸汽转化单元的燃料输入端。
[0019]进一步的，所述蒸汽转化单元包括转化炉，所述转化炉设有对流室和辐射室，所述对流室中设有混合气体预热盘管，所述混合气体预热盘管的进料口为所述蒸汽转化单元的脱硫气蒸汽输入端，所述辐射室中设有转化管和燃烧器，所述转化管的进料口与所述混合气体预热盘管的出料口连接，所述转化管的出料口为所述蒸汽转化单元的转化气输出端，所述燃烧器的进气口为所述蒸汽转化单元的燃料输入端。
[0020]进一步的，所述提氢单元包括并联设置的8台所述变压吸附塔A，每台所述变压吸附塔A设有变换气进料程控阀、普氢出料程控阀以及解析气出气程控阀。
[0021]进一步的，所述第二解析气缓冲罐的出料口通过一压力调节系统连接所述蒸汽转化单元的燃料输入端。
[0022]进一步的，所述纯化单元包括并列设置的多个变压吸附塔B、高纯氢缓冲罐以及尾氢缓冲罐，所述变压吸附塔B的进料口为所述纯化单元的普氢输入端，所述高纯氢缓冲罐的进料口与所述变压吸附塔B的出料口连接，所述高纯氢缓冲罐的出料口为所述纯化单元的高纯氢输出端，所述尾氢缓冲罐的进料口与所述变压吸附塔B的逆放气出口连接，所述尾氢缓冲罐的出料口为所述纯化单元的尾氢输出端；所述多个变压吸附塔B的逆放气出口依次切换连接所述尾氢缓冲罐的进料口。
[0023]由于上述技术方案运用，本技术与现有技术相比具有下列优点：
[0024]1)本技术公开的天然气制氢蒸汽转化系统，通过设置多级缓冲罐和优化吸附运行状态，使得冲洗再生过程均匀连续，从而减少了气体来源的波动，设置8台变压吸附塔A
和6台变压吸附塔B，8台变压吸附塔A在时间上相互错开，6台变压吸附塔B也在时间上错开，使变压吸附工艺过程能不断净化原料气，减少输出产品气的波动；
[0025]2)本技术公开的天然气制氢蒸汽转化系统，通过设置压力调节系统，采用自适应调节系统，使波动最大的逆放解吸气可以在任何工况下均自动做到恒流逆放，因此消除了对二级系统的压力波动影响；采用压力、流量串级控制回路，使最后出PSA界区的解吸气做到压力、热值、流量稳定，大大方便转化炉的燃烧。
附图说明
[0026]图1是本技术公开的天然气制氢蒸汽转化系统的组成示意图。
具体实施方式
[0027]结合附图及实施例对本技术作进一步描述：
[0028]参见图1，如其中的图例所示，一种天然气制氢系统，包括：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气制氢蒸汽转化系统，包括供气单元、加氢脱硫单元、蒸汽发生单元、蒸汽转化单元、中温变换单元、提氢单元以及纯化单元，其特征在于，所述提氢单元包括并列设置的多个变压吸附塔A、普氢缓冲罐以及第一解析气缓冲罐，所述变压吸附塔A的进料口为提氢单元的变换气输入端，所述普氢缓冲罐的进料口与所述变压吸附塔A的出料口连接，所述普氢缓冲罐的出料口为所述提氢单元的普氢输出端，所述第一解析气缓冲罐的进料口与所述变压吸附塔A的解析气出口连接，所述第一解析气缓冲罐的出料口为所述提氢单元的解析气输出端，所述多个变压吸附塔A的解析气出口依次切换连接至第一解析气缓冲罐的进料口，所述第一解析气缓冲罐的出料口连接第二解析气缓冲罐的进料口，所述第二解析气缓冲罐的出料口连接至所述蒸汽转化单元的燃料输入端。2.如权利要求1所述的天然气制氢蒸汽转化系统，其特征在于，所述蒸汽转化单元包括转化炉，所述转化炉设有对流室和辐射室，所述对流室中设有混合气体预热盘管，所述混合气体预热盘管的进料口为所述蒸汽转化单元的脱硫气蒸汽输入端，所述辐射室中设有转化管和燃烧器，所述转化管的进...

【专利技术属性】
技术研发人员：金向华，孙猛，张友圣，王新喜，张红敏，
申请(专利权)人：重庆金苏化工有限公司，
类型：新型
国别省市：