一种天然气制氢脱硫系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种天然气制氢脱硫系统，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，加氢脱硫单元的原料气输入段与蒸汽发生单元的对流段热交换设置，纯化单元的尾氢输出端通过尾氢压缩机连接加氢脱硫单元的氢气输入端。本实用新型专利技术中，纯化单元所产生的尾氢杂质含量较少，可进行加氢反应，通过尾氢缓冲罐向加氢反应器供应氢气，不但节省了加氢反应器的氢气缓冲罐，而且省去了对尾氢进一步提纯的工艺和设备。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气制氢脱硫系统
本技术涉及制氢领域，具体涉及一种天然气制氢脱硫系统。
技术介绍
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。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气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。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。其主要反应式如下：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另外，在制取过程相关的技术指标要求如下：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。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。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。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。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。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％。目前加氢脱硫系统通常单独设置氢气缓冲罐以向加氢反应器供给氢气，变压吸附塔B也单独设置尾氢缓冲罐以接收纯化单元的逆放气，尾氢不能直接排放至大气中。如何进一步简化工艺和减少设备是本申请即将解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种简化工艺并减少设备的天然气制氢脱硫系统。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种天然气制氢脱硫系统，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，所述加氢脱硫单元设有原料气输入段，所述蒸汽转化单元设有对流段，所述原料气输入段和所述对流段热交换设置，所述纯化单元的尾氢输出端通过尾氢压缩机连接所述加氢脱硫单元的氢气输入端。上述技术方案中，所述加氢脱硫单元包括原料气预热盘管、钴钼加氢反应器以及氧化锌脱硫槽，所述钴钼加氢反应器的进料口连接所述原料气预热盘管的出料口，所述氧化锌脱硫槽的进料口连接所述钴钼加氢反应器的出料口，所述原料气预热盘管为所述加氢脱硫单元的原料气输入段，所述钴钼加氢反应器的加氢口为所述加氢脱硫单元的氢气输入端，所述原料气预热盘管的进料口为所述加氢脱硫单元的原料输入端，所述氧化锌脱硫槽的出料口为所述加氢脱硫单元的脱硫气输出端。上述技术方案中，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，所述对流室为所述蒸汽转化单元的对流段，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。上述技术方案中，所述纯化单元包括变压吸附塔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。上述技术方案中，所述纯化单元包括并联设置的6台所述变压吸附塔B，每台所述变压吸附塔B设有普氢进料程控阀、高纯氢出料程控阀以及尾氢出气程控阀。上述技术方案中，所述供气单元包括中压槽车、第一天然气缓冲罐、第二天然气缓冲罐以及第三天然气缓冲罐，所述第一天然气缓冲罐的进料口连接所述中压槽车，所述第二天然气缓冲罐的进料口和所述第三天然气缓冲罐的进料口并联连接所述第一天然气缓冲罐的出料口，所述第二天然气缓冲罐的出料口为所述供气单元的原料输出端，所述第三天然气缓冲罐的出料口为所述供气单元的燃料输出端。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：1)本技术公开的天然气制氢脱硫系统，纯化单元所产生的尾氢杂质含量较少，可进行加氢反应，通过尾氢缓冲罐向加氢反应器供应氢气，不但节省了加氢反应器的氢气缓冲罐，而且省去了对尾氢进一步提纯的工艺和设备；2)本技术公开的天然气制氢脱硫系统，设置6台变压吸附塔B，在时间上相互错开，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，适用于加氢反应器的应用。附图说明图1是本技术公开的天然气制氢脱硫系统的组成示意图。具体实施方式结合附图及实施例对本技术作进一步描述：参见图1，如其中的图例所示，一种天然气制氢系统，包括：天然气供给单元，其用于提供天然气，天然气供给单元包括中压槽车11、第一天然气缓冲罐12、第二天然气缓冲罐13以及第三天然气缓冲罐14，第一天然气缓冲罐12的进料口连接中压槽车11，第二天然气缓冲罐13的进料口和第三天然气缓冲罐14的进料口并联连接第一天然气缓冲罐12的出料口，第二天然气缓冲罐13的出料口为供气单元的原料输出端，第三天然气缓冲罐14的出料口为供气单元的燃料输出端；脱硫单元，其用于对天然气进行脱硫处理获得脱硫气，加氢脱硫单元包括原料气预热盘管21、钴钼加氢反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气制氢脱硫系统，其特征在于，包括供气单元、加氢脱硫单元、蒸汽转化单元、中温变换单元、提氢单元以及纯化单元，所述加氢脱硫单元设有原料气输入段，所述蒸汽转化单元设有对流段，所述原料气输入段和所述对流段热交换设置，所述纯化单元的尾氢输出端通过尾氢压缩机连接所述加氢脱硫单元的氢气输入端。/n

【技术特征摘要】
1.一种天然气制氢脱硫系统，其特征在于，包括供气单元、加氢脱硫单元、蒸汽转化单元、中温变换单元、提氢单元以及纯化单元，所述加氢脱硫单元设有原料气输入段，所述蒸汽转化单元设有对流段，所述原料气输入段和所述对流段热交换设置，所述纯化单元的尾氢输出端通过尾氢压缩机连接所述加氢脱硫单元的氢气输入端。


2.如权利要求1所述的天然气制氢脱硫系统，其特征在于，所述加氢脱硫单元包括原料气预热盘管、钴钼加氢反应器以及氧化锌脱硫槽，所述钴钼加氢反应器的进料口连接所述原料气预热盘管的出料口，所述氧化锌脱硫槽的进料口连接所述钴钼加氢反应器的出料口，所述原料气预热盘管为所述加氢脱硫单元的原料气输入段，所述钴钼加氢反应器的加氢口为所述加氢脱硫单元的氢气输入端，所述原料气预热盘管的进料口为所述加氢脱硫单元的原料输入端，所述氧化锌脱硫槽的出料口为所述加氢脱硫单元的脱硫气输出端。


3.如权利要求1所述的天然气制氢脱硫系统，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，所述对流室为所述蒸汽转化单元的对流段，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：金向华，孙猛，张友圣，王新喜，栗鹏伟，
申请(专利权)人：重庆金苏化工有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆;50