焦炉煤气提氢技术方案.docx
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焦炉煤气提氢技术方案
Preparedon22November2020
焦炉煤气提氢技术方案
一、总则
1、概述
有限公司为满足生产的需要,拟上一套5000Nm3/h焦炉煤气变压吸附制取氢气装置。
本章所载内容必须满足买方的要求。
卖方提供的合同设备(焦炉煤气氢气制取装置)应满足技术先进、安全可靠、运行稳定、维修方便的要求。
卖方应对焦炉煤气氢气制取装置的整体技术性能向买方负责。
焦炉煤气氢气制取装置应能够在安全、可靠、长周期条件下运行,高产低耗,满足改变工况及负荷调整的要求。
2、装置名称及规模
装置名称:
焦炉煤气提氢变压吸附制氢装置。
装置规模:
装置的氢气产量为5000Nm3/h。
4、分包范围(详见)
上一套5000Nm3/h焦炉煤气变压吸附制取氢气装置。
此装置采用界区内部分承包形式包给卖方,卖方承包范围包含工程设计、设备购置(仅吸附剂、程控阀)、人员培训(外出培训费用买方自己承担)、设备制造(卖方提供设计参数图纸,买方采购)、工程安装指导、生产调试指导、装置开车指导,最后通过性能考核交给买方。
5、装置的工艺路线界定
本装置以焦炉煤气为原料,通过变压吸附分离提纯,生产纯度为≥%的产品氢气。
6、卖方技术人员的派遣
为了使合同设备顺利而有序的进行安装和调试,卖方负责派遣合格的技术人员到施工现场进行技术服务。
卖方技术人员的实际参加人数、专业、预计到达和离开项目现场的日期,根据现场施工的实际进度,由买卖双方商定。
卖方应根据其经验在供货文件中做出技术服务的详细安排,其费用包括在报价中。
7、卖方技术人员的服务范围及职责
卖方技术人员将代表卖方提供技术服务,在合同设备安装、试车、投料试生产、性能考核及验收、运行操作、维修等方面完成合同规定的卖方应履行的任务和职责。
卖方技术人员将详细进行技术交底,详细讲解图纸、工艺流程、操作规程、设备性能及有关注意事项等,解答合同范围内买方提出的技术问题。
二、装置指标
1、技术指标
装置性能
序号
名称
指标
备注
1
产品氢气纯度
≥%(V/V)
O2≤10ppm
CO+CO2<20ppm
露点-60℃
H2S≤1ppm
2
产品氢气压力
(G)
输送管道压力
3
产品氢气温度
≤40℃
在正常操作条件下
4
氢气额定产量
5000Nm3/h
在正常操作条件下
5
装置运行方式
连续运行
在正常操作条件下
6
年开工日
≥8000小时
在正常操作条件下
7
操作弹性
50-120%
副产解吸气
压力:
~
流量:
~6900Nm3/h
热值:
~4800Kcal/Nm3
2、装置寿命指标
硬件设备类
1)吸附塔等静止设备设计寿命15年;
2)PSA提氢程控阀门正常使用寿命15年(密封件寿命大于2年);
三剂填料类寿命指标
1)除焦油吸附剂正常使用寿命一年:
一年更换一次
2)压缩机后除油塔内除油剂设计使用年限为:
1年更换一次;
3)TSA预处理吸附剂正常使用寿命≥3年;
4)脱苯工段吸附剂设计正常使用寿命1年;
5)PSA提氢工段吸附剂设计正常使用寿命15年;
6)脱氧工段催化剂设计正常使用寿命≥3年;
3.物料平衡参考:
(氢气收率:
>80%)
料点
组份
H2
O2
N2
CO
CH4
CO2
CmHn
合计
脱硫及焦油后COG
v%
100
Nm3/h
11950
预处理后气
v%
100
Nm3/h
11950
粗氢气
v%
100
Nm3/h
PSA
解吸气
v%
100
Nm3/h
产品氢气
v%
100
Nm3/h
说明:
以上物料以实际运行为准。
4.公用工程消耗:
煤气净化系统(脱焦、脱萘、脱硫、脱氨、脱苯)
序号
项目名称
规格
单位
装机
消耗
说明
1
电
220V
KWh
~15
~10
照明及仪表用电
380V
KWh
~500
~500
其它动力设备
2
仪表空气
P:
~,
Dp-40oC
Nm3/h
~50
~30
符合GB4830-84要求
3
冷却水
P:
~,t≤32oC
t/h
~300
~280
冷却水
4
饱和蒸汽
P:
,t:
~158oC
t/h
~
~
加热器热源
5
饱和蒸汽
P:
,t:
~200oC
t/h
~
~
加热器热源
6
置换氮气
P:
~,
N2≥%,O2≤%
Nm3
~4000
开车初期用数小时
压缩系统
序号
项目名称
规格
单位
装机
消耗
说明
1
电
220V
KWh
~5
~4
照明及仪表用电
10KV
KWh
~2850
~2115
压缩机
2
仪表空气
P:
~,
Dp-40oC
Nm3/h
~5
~4
符合GB4830-84要求
3
冷却水
P:
~,t≤32oC
t/h
~345
~280
冷却水
变压吸附系统
序号
项目名称
规格
单位
装机
消耗
说明
1
电
220V
KWh
~5
~4
照明及仪表用电
10KV
KWh
~1350
~450
尾气压缩机
2
仪表空气
P:
~,
Dp-40oC
Nm3/h
~100
~80
符合GB4830-84要求
3
冷却水
P:
~,t≤32oC
t/h
~40
~40
冷却器冷却水
~150
~130
压缩机冷却水
4
饱和蒸汽
P:
,
t:
~200oC
t/h
~
~
加热器热源
5
置换氮气
P:
~,
N2≥%,O2≤%
Nm3
~4000
开车初期用数小时
5、装置占地参考:
装置总占地约:
100×70m(不含气柜)
气柜及煤气输送约:
二、工艺设计基础
制氢装置
原料气需求量:
~12000Nm3/h
原料压力:
~8Kpa-g(未最终确定)
原料温度:
常温
原料气条件
焦炉煤气组成
组成
H2
CO
CO2
O2
CH4
N2
CnHm
V%
组成
H2S
萘
焦油粉尘
氨
HCN
苯
mg/Nm3
<3000
~135
<4750
<630
<5100
三、执行标准和要求
执行标准(按最新标准执行)
略
四、工艺流程简图
工艺流程简图如下:
1.装置界区及流程框图
流程框图说明:
1)界区界定:
上图中虚线包围的部分就是本装置界区,所有能源节点至界区处1米;
2)从上面框图可以看出,本装置主要包括三大系统:
煤气净化、压缩、变压吸附提氢;
3)煤气净化包括:
除焦、脱胺、脱苯、脱硫、TSA净化、
压缩系统包括:
一级压缩、二级压缩;
变压吸附提氢系统包括:
PSA提氢、脱氧干燥;
五、工艺流程描述
1脱硫、脱氨工序
经过脱焦脱萘工序来的不高于30℃焦炉煤气从塔底进入脱硫塔,与塔顶喷淋的脱硫液逆流接触脱硫。
脱硫液经液封槽流入溶液循环槽,在此补充催化剂和氨水后,用溶液循环泵打入再生塔与工艺空气并流接触再生后,自流入脱硫塔循环使用。
再生脱硫液产生的硫泡沫经再生塔扩大部分流入硫泡沫槽,用硫泡沫泵打入熔硫釜,产品粗硫磺外销。
从脱硫塔出来的煤气进入洗氨塔,经循环氨水及蒸氨废水洗涤脱除氨后送出作为制氢的原料气。
洗氨后的富氨水送入蒸氨塔,蒸出的氨汽部分回流,部分经冷凝冷却器进一步冷却后送入脱硫液循环槽作为补充碱源,蒸氨塔底贫液送洗氨塔循环洗涤使用。
2脱焦脱萘工序
经吸附塔,将焦油和萘进行脱除。
脱焦脱萘工序由两个吸附塔组成,吸附剂使用设计年限为一年。
3一级压缩工序
脱胺后的原料气进入原料气压缩机,原料气压缩机为螺杆式压缩机。
压缩后的原料气压力约为,直接进入下一工序。
4脱苯工序
脱苯工艺采用变温吸附脱苯方案,共由4台脱苯塔、一台加热器、一台电加热器组成。
两台为一组,其中脱苯塔一组吸附,一组再生。
经压缩后的净化煤气,自塔底进入一组脱苯塔,其中一组处于吸附脱苯状态,一台处于再生状态。
当脱苯塔吸附苯等饱和后即转入再生过程。
5TSA预处理工序
为保证后续PSA提氢工段的长期连续稳定运行,焦炉煤气中残留的有害杂质(硫化氢、萘等有害杂质)在进入变压吸附工段以前必须予以脱除净化,避免这些有害物质(强吸附质)在变压吸附工段累积在吸附剂上造成吸附剂中毒而吸附效果降低。
在压缩机出口进入预处理工序,除去残留的硫化氢、萘等有害杂质。
TSA净化装置采用变温吸附的原理除去杂质。
变温吸附系统采用2台吸附塔,其中任意时刻总有1台处于吸附步骤,保证连续的脱除杂质,另1台处于再生步骤,实现吸附塔的再生。
每个预处理塔在一次循环中均需经历吸附(A)、逆向降压(D)、升温(H)、冷却(L)、升压(R)等五个步骤。
6二级压缩工序
经过预处理系统除去萘、焦油、NH3、H2S及其它芳香族化合物,处理后的焦炉煤气经压缩机第二、三级压缩至~(G)后进入后续PSA氢提纯系统。
7PSA提氢工段
脱除有害杂质(硫化氢、HCN和高烃类物质等)的焦炉煤气进入PSA提氢工段,从吸附塔底进入,塔顶获得产品氢气,塔底解吸出的逆放解吸气用作TSA净化工段作再生气使用。
再生气送入尾气气柜经压缩送至燃烧系统。
PSA提氢工段采用8-2-3/P(8个吸附塔,2个塔同时吸附,3次均压)的常压解吸的工作方式。
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)、三均降(E3D)、顺放(PP)、逆放(D)、冲洗(P)、三均升(E3R)、二均升(E2R)、一均升(E1R)以及终充(FR)等十一个步骤。
8脱氧干燥工段
从变压吸附工段获得含有少量氧(~%)的粗氢产品气,通过催化反应,氧与氢生成水,混合气中的水分采用变温吸附技术干燥除去。
脱氧工艺:
由变压吸附工段输出氢气通过脱氧塔,在脱氧塔中通过钯催化剂床层,混合气中的氢和氧反应生成水,又通过冷却器和气液分离器分离除去被冷凝游离水分。
干燥采用等压变温吸附,系统由2台干燥器、1台辅助干燥器、1台加热器、1台冷却器、1台气液分离器和3台4通程序控制阀构成。
其中1台干燥器任意时刻始终处于吸附(干燥)步骤,另一台干燥器处于再生(加热或冷却)步骤,2台干燥器压力始终相同。
再生气取自还未被干燥的氢气,先后经辅助干燥器和加热器除去水分并升温(~150oC)后,用于干燥器的加热再生。
冷却干燥器带出的热量用于辅助干燥器的再生。
再生气中所含的水分经冷却器和气液分离器排出,其中氢气再返回未被干燥的氢气流中,经干燥后氢气露点≤-60oC。
六、主要设备配置
(以施工图设计为准)
1.主要设备
一
煤气储存
序
设备名称
工艺参数
型号规格
材质
数量(台)
备注
1
气柜
5KPa-G
20000m3
Q235B
1
二
脱油脱萘
序
设备名称
工艺参数
型号规格D
材质
数量(台)
备注
1
脱油脱萘塔
8KPa-G
D2600
Q345R
2
三
脱硫、脱氨设备
序
设备名称
工艺参数
型号规格D
材质
数量(台)
备注
1
脱硫塔
填料塔
D3400
Q235-A
1
2
再生塔
D3000
Q235-A
1
3
洗氨塔
D2800
Q235-A
1
4
蒸氨塔
D800
HT200
1
5
脱硫塔液封槽
园式贮槽
D800
1
6
溶液循环槽
D5500
1
7
催化剂贮槽
圆柱式
D700
1
8
事故槽
D5500
1
9
低位槽
D2000
1
10
硫泡沫槽
D3200
1
11
废水槽
D2000
1
12
原料氨水槽
D3600
Q235-A
1
13
循环氨水槽
D3600
Q235-A
1
14
溶液循环泵
离心式
Q:
283m3/h
2
15
终冷水泵
离心式
Q=50m3/h
2
16
空气压缩机
Q=770m3/h
2
再生用
17
循环氨水泵
离心式
Q=103m3/h
2
18
循环氨水泵
离心式
Q=h
3
19
碱泡沫泵
离心式
Q=h
2
20
低位槽液下泵
离心式
Q=h
304
1
21
终冷水冷却器
螺旋板式
㎡
Q235-A
2
22
蒸氨废水冷却器
螺旋板式
㎡
Q235-A
1
23
蒸氨废水冷却器
螺旋板式
㎡
Q235-A
1
24
废水换热器
螺旋板式
㎡
Q235-A
1
25
氨水加热器
螺旋板式
㎡
Q235-A
1
26
氨分缩器
螺旋板式
㎡
Q235-A
1
27
冷凝冷却器
螺旋板式
㎡
Q235-A
1
28
脱硫液冷却器
螺旋板式
㎡
Q235-A
1
29
原料氨水过滤器
D1600
Q235-A
2
30
开式凝结水回收装置
D1012
Q235-A
1
附泵2台
31
熔硫斧
D600
304
2
32
电动葫芦
Q=2t
2
小计
43
四
脱苯设备
序
设备名称
工艺参数
型号规格D
材质
数量(台)
备注
1
脱苯塔
D2500
碳钢
4
2
加热器
D1000
碳钢
1
3
电热器
150KW
1
小计
6
五
预处理
序
设备名称
工艺参数
型号规格D
材质
数量(台)
备注
1
预处理塔
D2500
Q345R
2
2
加热器
CS/SS
1
小计
3
六
压缩(待定)
序
设备名称
工艺参数
电机功率(KW)
过流件材质
数量(台)
备注
1
一级螺杆式压缩机
Q:
250m3/min
Po:
SS
1
2
二级往复式压缩机
Q:
125m3/min
Pi:
Po:
3
2开1备
3
尾气压缩机
Q:
150m3/min
Po:
3
2开1备
七
变压吸附及脱氧干燥
序
设备名称
工艺参数
型号规格D
材质
数量(台)
备注
1
除油器
D1800
Q345R
2
2
中间缓冲罐
D1500
Q345R
1
3
吸附塔
D1800
Q345R
8
4
顺放罐
D2000
Q345R
1
5
粗氢气罐
D1200
Q345R
1
6
逆放气罐
D3000
Q345R
1
7
解吸气罐
D2500
Q345R
1
8
脱氧塔
D700
Q345R
1
9
脱氧冷却器
CS
1
10
气液分离罐
D800
Q345R
1
11
预干燥塔
D900
Q345R
1
12
干燥塔
D1200
Q345R
2
13
循环氢加热器
CS
1
14
循环氢冷却器
CS
1
15
产品分液罐
D800
Q345R
1
16
阻火器
CS
1
17
尾气气柜
1
干式
小计
2.主要吸附剂
序
型号
规格
数量(t)
备注
厂家
1
ALGA-B0102
3×5
~
脱油脱萘塔
亚联监制
2
ALGA-B0103
3×5
~
除油器
亚联监制
3
ALGA-C0101
Φ3~5
~
脱苯塔
亚联监制
4
ALGA-D0102
Φ1~3
脱苯塔
亚联监制
5
ALGA-B0401
1×3
脱苯塔
亚联监制
6
ALGA-C0101
Φ3~5
~
预处理塔
亚联监制
7
ALGA-D0102
Φ1~3
预处理塔
亚联监制
8
ALGA-B0104
1×3
预处理塔
亚联监制
5
ALGA-C0101
Φ3~5
~
PSA吸附塔
亚联监制
6
ALGA-B0101
1×3
PSA吸附塔
亚联监制
7
ALGA-A0101
Φ1~3
PSA吸附塔
亚联监制
8
ALGA-F0101
Φ1~3
~
脱氧塔
亚联监制
9
ALGA-D0102
Φ1~3
~
干燥塔
亚联监制
10
ALGA-A0101
Φ1~3
干燥塔
亚联监制
11
ALGA-D0102
Φ1~3
~
预干燥塔
亚联监制
12
ALGA-A0101
Φ1~3
预干燥塔
亚联监制
小计
~
3.专用程控阀
序
名称
型号
驱动方式
规格
数量(台)
备注
厂家
1
电动蝶阀
气动
耐温型
19
脱苯塔
四川亚联
2
电动蝶阀
气动
普通型
四川亚联
3
电动蝶阀
气动
耐温型
四川亚联
4
电动盲板阀
气动
耐温型
四川亚联
4
气动蝶阀
气动
耐温型
12
预处理
四川亚联
5
气动蝶阀
气动
耐温型
四川亚联
1
高性能截止阀
气动
普通型
68
PSA
四川亚联
2
高性能截止阀
气动
四川亚联
3
高性能截止阀
气动
四川亚联
4
高性能截止阀
气动
四川亚联
5
高性能截止阀
气动
四川亚联
4
气动四通球阀
气动
耐温型
3
脱氧
干燥
四川亚联
小计
4.主要现场仪表、电气、分析
一
现场仪表
序
名称
型号
单位
数量
备注
1
压力变送器
隔爆
台
53
2
差压变送器
隔爆
台
13
2
温度变送器
隔爆
套
35
3
孔板流量计
含差压变送器
台
8
4
调节阀
台
15
5
电磁阀
防爆
个
89
6
阀位检测器
本安
套
89
7
可燃气体探测器
套
4
8
现场就地仪表
套
1
二
控制系统
并入全厂DCS
甲方负责
三
电气
序
名称
型号
单位
数量
厂家
1
照明系统
界区内照明
套
1
定点采购
2
低压配电柜
套
3
定点采购
3
高压配电柜
套
6
定点采购
四
分析仪器
序
名称
型号
单位
数量
厂家
1
在线氢分析仪
RD-1400Ex,含预处理系统
套
1
南分
2
标气
氢气、氮气、空气、减压阀
套
1
定点采购
3
在线CO分析仪
套
1
西门子
4
在线露点仪
套
1
巴纳
5
色谱仪
套
1
川仪
小计
注:
买方购买的设备(非标设备、定型设备、仪表电器等)均由卖方提供最终设计图及技术参数,并推荐厂商,由买方决定厂商。
七、卖方负责内容
1、卖方负责完成界区内的设计内容
平面布置;
工艺设计;
非标设备设计;
定型设备选型;
自控仪表设计;
电气设计;
配管设计;
土建设计;
界区内照明设计;
静电接地网的设计。
界区内防雷接地的设计;
负责装置的指导安装
2、卖方负责界区内的供货范围
三剂采购;
程序控制阀采购
指导三剂的装填;
非标设备监制;(明确台数、名称)
指导装置的安装、调试;
指导开车。
八、买方负责内容
㈠、设备材料
1、非标设备制造采购及安装;
2、定型设备采购;
3、仪表采购及安装;
4、控制系统采购及安装;
5、电气采购;
6、油漆保温;
7、安装材料采购;
8、装置的安装
9、确定装置的建设位置并提供装置所在界区的总平面布置图。
㈡、公用配套
1、装置配套公用工程的设计和施工,并负责接到装置界区外1米处。
2、界区内的的土建设计和土建施工,静电接地网的施工。
3、水道、通风、供电、通讯、热力的设计与施工。
4、装置外管的设计和确定装置进出界区管线的走向。
5、装置界区内的消防设施施工。
6、装置在当地的报建。
7、装置各类电缆、桥架、穿线管等材料的供应。
8、卖方物资到现场的卸货和保管,卖方派人参加验货清点,卖方进场后交由卖方保管。
9、本装置可燃气体泄漏报警设备及可视摄像设备的供应及安装。
九、交工资料
卖方向买方提供相关竣工资料一套(买方采购安装的由买方提供)。
技术文件应完整、清楚,足够保证现场安装、试运转正常。
竣工资料包括所有非标设备竣工图纸、产品说明书、产品合格证、设备质量报告、试运行记录,设备及管道安装资料、记录、检验报告等,压力容器设备必须有当地锅检部门出具的检验合格证。
具体如下:
序号
名称
说明
数量
1
非标设备施工图
中文
1
2
定型设备使用说明书(买方负责)
中文
1
3
设备出厂合格证(买方负责)
中文
1
4
出厂产品检测报告(买方负责)
中文
1
5
装箱单(买方负责)
中文
1
6
设备维修手册(买方负责)
中文
1
7
操作及安全手册
中文
1
8
分析手册
中文
1
9
安装竣工资料
中文
1
十、装置的考核验收
1、装置开车、性能测试和操作由买方在卖方指导下进行。
2、装置正常开车后,双方协商确定性能考核时间和方案,考核内容符合(按技术指标、消耗指标内容)技术附件相关条款。
3、性能测试连续72小时达到装置指标,双方认可签字,合同装置正式被接收。
4、在装置连续运行30天内,由于买方原
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 焦炉煤气 技术 方案
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