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优化烃类蒸汽转化制氢工艺降低氢气生产成本

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浏览次【字号大中小】发布时间：2014-4-22 打印本页

近年来随着环保法规对燃料清洁度的要求不断提高与低质原油加工量的增加，炼油厂对氢气的需求也大幅增加。工业上大规模制取氢气的方法主要有蒸汽转化法和部分氧化法两种。目前，蒸汽转化制氢工艺在制氢装置中占主导地位。氢气成本在炼油厂加氢总费用中占很大比例，因此如何选用适当工艺条件以降低氢气生产成本，成了制氢装置首要考虑的问题。

　　烃类蒸汽转化制氢过程分为转化和变换两个阶段。烃类转化过程在500～850℃列管式变温催化剂床层内进行，由烃与水蒸汽反应生成一氧化碳与氢气。转化气中一氧化碳在催化剂作用下与水蒸汽进一步反应变换到氢气与二氧化碳。通常87%氢气由转化过程产生，其余13%氢气通过变换过程产生。}

　　制氢过程工艺条件对氢气生产成本影响极大：（1）转化炉进口温度：提高温度可降低原料与燃料的耗量；（2）转化炉出口温度：提高出口温度可提高转化率、降低原料耗量；（3）水碳比：降低水碳比可减少燃料耗量；（4）转化炉操作压力：适当降低压力有利于反应平衡向产氢方向移动；（5）预转化工艺的使用与转化催化剂的改进可扩大装置能力与提高产量。

　　近年来，随着新型耐高温转化炉管的应用及高性能制氢催化剂的开发，制氢装置的工艺条件能在更宽的范围内进行优化。目前，国内制氢装置转化炉设计的工艺条件与90年代初相比有明显进步：转化炉进口温度可由480～500℃提高到540～580℃，转化炉出口温度可由780～800℃提高到840～850℃，水碳比由4～5降至3.2～3.5，并已在工程实际中采用了国产催化剂的预转化工艺。

　　变换工艺优化方面也取得了进展。随着变换催化剂低温活性的提高，目前中变反应器的进口温度由360℃降至340℃。此外，在通常使用的中温变换流程的基础上，还有增加低温变换和采用等温变换的流程可供选择。

　　炼油工业正面临激烈的市场竞争，各炼油厂十分重视降低自身产品的成本。降低产品氢气成本是一个需要综合考虑的系统工程，由于每个炼油厂的具体情况不同，制氢装置设计过程中，应根据具体的原料、燃料、蒸汽的价格，综合考虑一次投资和运行成本以及用户的特殊需求，通过选择合适的水碳比、转化炉进出口温度和压力，以及适当地应用预转化工艺和变换流程优化，使氢气成本降至最低。　

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