天然气制氢第一章天然气制氢岗位基本任务以天燃气为原料的烃类和蒸汽转化，经脱硫、催化转化、中温变化，制得丰富含氢气的转化气，再送入变压吸附装置精制，最后制得纯度≥99.9%的氢气送至盐酸。

1.1工艺流程说明由界区来的天然气压力为1.8～2.4MPa，经过稳压阀调节到1.8Mpa,进入原料分离器F0101后，经流量调节器调量后入蒸汽转化炉B0101对流段的原料气预热盘管预热至400℃左右，进入脱硫槽D0102,使原料气中的硫脱至0.2PPm以下，脱硫后的原料气与工艺蒸汽按水碳比约为3.5进行自动比值调节后进入混合气预热盘管，进一步预热到～590℃左右，经上集气总管及上猪尾管，均匀地进入转化管中，在催化剂层中，甲烷与水蒸汽反应生产CO和H2。

甲烷转化所需热量由底部烧咀燃烧燃料混合气提供。

转化气出转化炉的温度约650--850℃，残余甲烷含量约3.0％（干基），进入废热锅炉C0101的管程，C0101产生2.4MPa（A）的饱和蒸汽。

出废热锅炉的转化气温度降至450℃左右，再进入转化冷却器C0102，进一步降至360℃左右，进入中温变换炉。

转化气中含13.3％左右的CO，在催化剂的作用下与水蒸气反应生成CO2和H2，出中变炉的转化气再进入废热锅炉C0101的管程换热后，再经锅炉给水预热器C0103和水冷器C0104被冷至≤40℃，进入变换气分离器F0102分离出工艺冷凝液，工艺气体压力约为1.4MPa（G）。

燃料天然气和变压吸附装置来的尾气分别进入转化炉的分离烧嘴燃烧，向转化炉提供热量≤1100℃。

为回收烟气热量，在转化炉对流段内设有五组换热盘管：（由高温段至低温段）蒸汽－A原料混合气预热器， B 原料气预热器，C烟气废锅，D燃料气预热器，E尾气预热器压力约为1.4的转化工艺气进入变化气缓冲罐，再进入PSA装置。

采用5-1-3P，即（5个吸附塔，1个塔吸附同时3次均降）。

常温中压下吸附，常温常压下解吸的工作方式。

每个吸附塔在一次循环中均需经历；吸附A，→一均降E1D，→二均降E2D，→顺放PP，→三均降E3，→逆放D，→冲洗P，→三均升E3R，→二均升E2R，→一均升E1R，→终升FR，等十一个步骤。

五个吸附塔在执行程序的设定时间相互错开，构成一个闭路循环，以保证转化工艺气连续输入和产品气不断输出。

1.2原料天然气组份表PSA尾气组份表1.3天然气制氢岗位主要设备一览表变压吸附主要设备1.4正常操作主要设计指标（1）温度第二章工艺基本原理说明2.1.1 天然气脱硫在一定的温度、压力下，原料气通过氧化锰及氧化锌脱硫剂，将原料气中的有机硫、H2S脱至0.2PPm以下，以满足蒸汽转化催化剂对硫的要求，其主要反应为：COS + MnO MnS + CO2H2S + MnO MnS + H2OH2S + ZnO ZnS + H2O2.1.2烃类的蒸汽转化烃类的蒸汽转化是以水蒸气为氧化剂，在镍催化剂的作用下将烃类物质转化，得到支取氢气的原料气。

这一过程为吸热过程，转化所需热量由转化炉辐射段燃烧天然气提供。

在镍催化剂存在其主要反应如下：CH4 + H2O CO + 3H2 - QCO + H2O CO2 + H2 + Q2.1.3中温变换转化炉送来的原料气，含13.3％左右的CO，变换的作用是使CO在催化剂存在的条件下，与水蒸汽反应而生成CO2和H2。

这样，增加了需要的原料氢气。

中温变换反应的反应方程式如下：CO + H2O CO2 + H2 + Q这是一个可逆的放热反应，降低温度和增加过量的水蒸汽，均有利于变换反应向右侧进行，变换反应如果不借助于催化剂，其速度是非常慢的，催化剂能大大加速其反应速度。

第三章原始开车准备工作3.1现场清理、检查首先要清理现场，清除一切与安装无关的东西，要保证进出口道路及安全通道的畅通。

要特别注意检查与安全有关的设施是否齐备完好，如消防栓、灭火器、安全阀、阻火器、放空管、电气防爆设施等。

3.2系统吹扫吹扫的目的是吹出设备、管道的杂物，保证投产后的产品质量及不出现堵塞阀门、管道和仪表事故。

3.3 管道、设备清洗管道、设备、阀门等在制造过程中，表面积有不少油污、杂物，单靠吹除一般处理不干净，一旦带到催化剂上会毒害催化剂，带入产品会影响其质量，当杂物太多时还会造成管道、阀门、仪表的堵塞，因而必须要清洗。

3.4气密性试验气密性试验的目的是检查设备、阀门、管线、仪表、连接法兰、焊缝是否密封，有无泄漏。

气密性试验采用压缩空气，试验压力一般采用最高操作压力的1.15倍。

在试验压力下，保压10分钟，再将压力降至设计压力，停压30分钟，以压力不下降、无泄漏为合格。

主要物料天然气、氢气为易燃易爆、有毒性物料，故在气密性试验中还需测定泄漏率。

泄漏率试验压力为设计压力，时间为24小时，泄漏率以平均每小时≤0.5％为合格。

3.4 单机试车单机试车目的是考验主要设备性能及组装质量，应按设计要求、机泵使用说明书等有关规定进行，包括如下几项主要内容：①锅炉给水循环泵J0103a/b的运转性能、输送量和压力；②锅炉给水泵J0102a/b的运转性能、输送气量和压力；③引风机J0101的运转性能、输送气量和压力；3.5 仪表的检查和校验在系统进行化工试车之前，应由专业人员及操作工人配合对整个仪表系统进行全面检查及调试，看是否符合工艺设计的要求。

进行各仪表报警值的试验，看是否准确可靠，同时查看报警指示灯和声响是否正确。

3.6 吹干上述工作完成之后，开车前的工作以基本完成。

打开设备管道的排污阀，将水排净。

由于反应系统、还原活化系统不允许有水，故必须吹干。

3.7烘炉砌有耐火材料衬里的炉子，在施工或大修后投入运行前都必须在常温养护之后进行烘炉工作以除去耐火材料或浇铸耐火材料中的水份（物理水和结晶水）。

烘炉是在人工控制条件下进行干燥，这样可以放置这些水份在高温下突然大量逸出，而造成耐火材料的破裂，此举也增加了耐火材料的强度。

因此，是一个重要的程序，必须精心操作严格控制保证质量以利设备长期运转。

3.7.1 烘炉前的准备（1）安装后的新耐火材料在环境温度下最好养护72个小时以上才能开始烘炉。

（2）彻底清理转化炉辐射段对流段、烟道耐火材料衬里是否完整，有无木材或其他零星杂物遗留在炉内。

要确保炉内清洁，炉膛检查完毕后封闭入孔。

（3）烘炉期间测温用的热电偶的正确位置及可靠性，应当加以校核，如果正常的测温点的热电偶离开关键的耐火材料部位较远那就还要安装临时热电偶，转化炉B0101烘炉时的温度是以烟道气入对流段温度（TI－0107）为准。

（4）引风机试运转结束，连锁应调试合格。

（5）燃料气管线吹扫结束并用氮气置换至O2＜0.5%。

（6）烘炉前完成所有相关主管线的吹扫，并对转化管、对流段盘管充氮气保护，以免干烧。

（7）检查燃料气和蒸汽阀门，管线和仪表并拆除盲板。

（8）准备好点火枪、记录报表、安全防护用具，升温曲线，图表和方案。

3.7.2 转化炉（B0101）烘炉。

（1）启动引风机，保持炉膛负压（底部负压PI0104：-50~70Pa）。

（2）用引火器点燃底部常明灯烧嘴，要按均布对称方式去点燃烧嘴，以保证炉膛中部供热均匀，防止高温烟道气与低温炉壁接触。

（3）烧嘴的火焰要用低背压，短火焰，多火嘴，不能让火焰直接射到炉管和耐火材料上。

（4）以进入对流段的烟气温度（TI－0107）为准，升温速度控制在5~10℃/ h，严格按升温曲线进行，以烧嘴的增减来控制温度，恒温以后降至120℃时熄灭烧嘴，并关闭燃料气阀门。

引风机继续运行，自然降温至常温。

（5）降至常温后打开通风孔及窥视孔保持通风。

（6）组织人员进入炉内检查烘炉情况，若耐火材料有大的破裂必须修理。

（7）要保证烘炉的时间，如果因意外情况中断烘炉时，必须延长烘炉时间，以确保烘炉效果。

（8）有关安全事项必须遵循安全规程。

注：转化炉烘炉曲线见附件，并严格按烘炉曲线和程序进行。

该炉烘炉主要是指对流段及炉底浇筑部分在转化管未装填催化剂、对流段各换热器没有工艺介质的工况下进行的升温过程。

升温曲线如下图：注意事项：1、温度记录点以对流段入口热电偶TI0107显示温度为主，每一小时做一次记录并在曲线图上用红笔标出，同时在曲线图上标出辐射段TI0101显示温度，引风机入口TI0156显示温度以及对流段由上而下各点的温度值；2、在20—150℃时的升温速率是15℃/h,150--350℃时的升温速率是35℃。

在150—350℃升温过程中应注意引风机的运行情况，如风机因超温不能正常运行则终止升温或采取冷却其进口烟气温度的措施，确保风机能够正常运行。

第四章原始开车4.1脱硫的还原原理：SH-T512脱硫剂中含有高活性组分二氧化锰，在脱硫层升温至150℃以后，在氧分压较低的条件下即可自行分解还原放出大量活泼氧（原子氧），反应式如下：2MnO2=Mn2O3+[O]分解放出的活泼氧对烃类（尤其是高级烃）有很强的氧化能力，反应速度很快，注意：升温还原速度以脱硫剂床层温度不“飞升”为原则，若脱硫剂床层一旦出现温度“飞升”很难控制，故一般以慢速稳妥为宜，脱硫剂床层上下温度不大于20℃，及出口气中CO2含量，注意用天然气为升温还原介质时O2含量的变化。

.脱硫催化剂的升温还原其原始开车系统升温流程：先以氮气/空气为升温介质。

器放空。

升温速度：以25～35℃/h（以TI－0152，TI－0153为准）的升温速度由常温升至150℃，恒温3小时后，切换为氮气 + 天然气升温，切换时须将脱硫槽从升温系统切开，在脱硫槽出口管道VG0102放空。

流程：天然气﹢氮气对流段天然气预热盘I－0153温度变化，温升过快，应加大氮气量或减小天燃气量来调节，若温升过猛达到30秒50℃升速时，可切断天燃气，只通氮气控制温度。

）并继续升温至180℃，升温速度控制在30～50℃/h，恒温4～8小时。

继续以～20℃/h的速度升温至250℃，恒温～4小时；再继续升温至400℃，恒温8～10小时，待进出口温度相近时，还原结束。

（S－0152取样分析天然气中硫含量≤0.2ppm，即为还原中点）。

而转化炉转化触媒则切换为蒸汽继续升温。

也可直接用天然气从常温开始升温。

SH-T512,T308升温还原时间表原始开车脱硫剂升温还原方法及曲线1、用氮气（自原料气缓冲罐底部排污口进入，经过对流段预热盘管）将脱硫槽床层温度自自然温度以25~35℃/h的速率升温至140℃（经过转化管、废热锅炉、中变炉、废热锅炉、锅炉给水预热器、水冷器、变换器分离器,不经过转化气冷却器,自VG0105放空管放空）。

脱硫槽压力保证在0.2MPa，氮气流量控制在200m3。

2、当温度达到150℃时，恒温3个小时，使脱硫槽各床层温度接近。

3、然后关小V0110，减少氮气20%的通入量（观察流量计），打开原料气缓冲罐进口阀PV0101，通入天然气，天然气的量是氮气的20%，自VG0112放空，以2 0℃/h的速度升温至180℃。