PAGE150000Nm3/h焦爐煤氣凈化、轉(zhuǎn)化制氫裝置可行性研究報告目錄TOC\o"1-2"\h\z1總論 11.1概述 11.2研究結(jié)論 72產(chǎn)品的性質(zhì)及用途 112.1產(chǎn)品的性質(zhì)和質(zhì)量標準 112.2產(chǎn)品的用途 122.3產(chǎn)品價格分析 143產(chǎn)品方案和生產(chǎn)規(guī)模 163.1產(chǎn)品方案 163.2生產(chǎn)規(guī)模 163.3產(chǎn)品質(zhì)量指標 164工藝技術(shù)方案 184.1工藝技術(shù)方案選擇 184.2工藝技術(shù)方案 194.3物料平衡及消耗定額 314.4自控技術(shù)方案 344.5主要工藝設(shè)備的選擇 404.6標準化 485原料及輔助材料供應(yīng) 525.1原料的規(guī)格 525.2公用工程規(guī)格及其消耗 525.3輔助材料及性能指標 546建廠條件和廠址方案 556.1建廠條件 556.2廠址方案 577公用工程和輔助設(shè)施方案 587.1總圖運輸 587.2給排水 607.3供電 607.4電訊系統(tǒng) 617.5儀表空氣 617.6供熱 617.7貯運設(shè)施 627.8土建工程 627.9暖通 637.10輔助生產(chǎn)設(shè)施 658節(jié)能 678.1概況 678.2節(jié)能技術(shù)分析 678.3主要節(jié)能措施 679環(huán)境保護 709.1建設(shè)地址環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀 709.2環(huán)境保護執(zhí)行的相關(guān)法律法規(guī)依據(jù) 709.3擬建項目主要污染源及污染物 729.4綜合利用及治理方案 7510勞動安全、職業(yè)衛(wèi)生與消防 7710.1設(shè)計原則 7710.2生產(chǎn)過程中的職業(yè)危害、有害因素分析 7710.3安全衛(wèi)生及消防措施 8010.4消防 8410.5預(yù)期效果及評價 8511工廠組織和勞動定員 8711.1工廠體制和組織機構(gòu) 8711.2生產(chǎn)班制和定員 8711.3人員來源和培訓(xùn) 8812項目實施規(guī)劃 8912.1建設(shè)周期的劃分 8912.2實施進度規(guī)劃 8913投資估算和資金籌措 9113.1投資估算 9113.2資金籌措 9214經(jīng)濟效益評價 9414.1編制依據(jù) 9414.2基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 9414.3生產(chǎn)成本估算 9514.4財務(wù)評價 9714.5不確定性分析 9814.6評價結(jié)論 9815結(jié)論 10015.1綜合評價 10015.2研究報告結(jié)論 101

附表：1．投資使用計劃和資金籌措表2．固定資產(chǎn)折舊費估算表3．年總生產(chǎn)成本費用估算表4．流動資金估算表5．銷售收入和銷售稅金估算表6．損益表7．借款還本付息計算表8．資金來源與運用表9．資產(chǎn)負債表10．財務(wù)現(xiàn)金流量表（全部投資）11．敏感性分析表12．財務(wù)評價主要指標表附圖：1．總平面布置圖2．工藝流程圖.PAGE1.PAGE.PAGE94.1總論1.1概述1.1.1項目名稱、主辦單位及項目負責(zé)人項目名稱：50000Nm3/h焦爐煤氣凈化、轉(zhuǎn)化制氫裝置建設(shè)單位：內(nèi)蒙慶華集團慶華煤化有限公司建設(shè)地點：內(nèi)蒙古阿拉善烏斯太經(jīng)濟開發(fā)區(qū)1.1.2可行性研究報告編制的依據(jù)和原則1.1.2.1編制依據(jù)(1)內(nèi)蒙慶華集團慶華煤化有限公司(甲方)與四川天一科技股份有限公司(乙方)共同簽定的《50000Nm3/h焦爐煤氣凈化、轉(zhuǎn)化制氫裝置技術(shù)設(shè)計合同書》。(2)建設(shè)單位提供的可行性研究基礎(chǔ)資料。(3)化計發(fā)（1997）426號文《化工建設(shè)項目可行性研究報告內(nèi)容和深度的規(guī)定》（修訂本）。(4)國務(wù)院令第253號，1998年(5)國家發(fā)展改革委、建設(shè)部[2006]1325號文《建設(shè)項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)（第三版）》；(6)國石化規(guī)發(fā)（1999）195號《化工建設(shè)項目可行性研究投資估算編制辦法》（修訂本）。(7)國家計委計辦投資[2002]15號文《投資項目可行性研究指南》（試用版）。1.1.2.2編制原則(1)充分利用建設(shè)單位的焦爐煤氣資源，選擇先進可靠的工藝技術(shù)、合理安排工藝流程，建設(shè)以焦爐煤氣為原料的制氫生產(chǎn)裝置，變廢為寶，既符合國家環(huán)保政策，又實現(xiàn)了資源綜合利用。(2)充分依托公司現(xiàn)有的輔助設(shè)施和生活福利設(shè)施，盡可能節(jié)省投資，縮短建設(shè)周期。(3)嚴格執(zhí)行國家各類環(huán)境保護、職業(yè)安全及工業(yè)衛(wèi)生等規(guī)定，避免污染，保護環(huán)境，保證安全生產(chǎn)。(4)對項目的費用和效益，本著實事求是、穩(wěn)妥可靠的原則進行估算和評價。1.1.3項目提出的背景、投資必要性和經(jīng)濟意義1.1.3.1建設(shè)單位基本概況慶華集團是中國西部地區(qū)一家集采礦、選礦、煉焦、煤化工、冶金和物流產(chǎn)業(yè)為一體的大型民營企業(yè)集團、在十余年的發(fā)展歷程中慶華集團以科學(xué)發(fā)展觀為統(tǒng)領(lǐng)。依托“雄厚的資源儲備、科學(xué)的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、完善的物流運營、蓬勃的科技研發(fā)和人性的管理文化”做強做大企業(yè)，取得了經(jīng)濟效益，社會效益和環(huán)境效益的長足發(fā)展。集團各子集團公司基本情況：為了簡化集團公司內(nèi)部管理，提高管理效率，充分發(fā)揮地域優(yōu)勢，形成具有特色的工程項目，慶華集團自2000年以來，分別先后組建了內(nèi)蒙慶華集團、青海慶華集團、寧夏慶華集團、新疆慶華集團。內(nèi)蒙古慶華集團：作為母體集團的內(nèi)蒙古慶華集團公司成立于2000年8月，是一個集采礦、選礦、煉焦、煤化工、建材產(chǎn)業(yè)為一體的綜合大型礦產(chǎn)資源開發(fā)企業(yè)，集團下屬獨立法人企業(yè)10個，分布在阿拉善盟三個旗及蒙古國。現(xiàn)有員工7000多人，其中各類專業(yè)技術(shù)人員1500余人，截至2008年底，集團總資產(chǎn)已達70億元，年銷售收入57億元。集團目前是中國煤炭百強企業(yè)和全國民營企業(yè)五百強，內(nèi)蒙古自治區(qū)工業(yè)20強企業(yè)之一。2008年位于全國煤炭百強企業(yè)第19位、內(nèi)蒙古民營企業(yè)第5位，同年年底被國家第六部委評為“國家級循環(huán)經(jīng)濟試點企業(yè)”。目前內(nèi)蒙古慶華集團有限公司在阿拉善經(jīng)濟開發(fā)區(qū)已建成200×104t/a焦化項目、20×104t焦爐煤氣制甲醇項目及年產(chǎn)10×104t甲醇制芳烴工程，慶華集團遵循“循環(huán)經(jīng)濟、綜合利用、清潔生產(chǎn)”的發(fā)展方向。通過利用新技術(shù)、引進新設(shè)備，繼續(xù)打造精深加工產(chǎn)業(yè)鏈，努力實現(xiàn)資源優(yōu)勢，技術(shù)優(yōu)化向產(chǎn)品優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢轉(zhuǎn)化。1.1.3.2項目提出的背景、投資必要性和經(jīng)濟意義氫氣是重要的工業(yè)原料，也是今后主要的二次能源之一。氫既是一種能源材料，也是一種功能材料。氫氣在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。氫氣以優(yōu)良的物理化學(xué)性能廣泛應(yīng)用于石油煉制和石油化工的各種工藝過程、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、電子工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、宇航工業(yè)和科學(xué)試驗中等。氫氣是我國國民經(jīng)濟發(fā)展過程中不可缺少的重要工業(yè)原料。焦爐尾氣中氣體成份較復(fù)雜，是以氫氣為主的混合氣體。焦爐煤氣通過凈化、蒸汽轉(zhuǎn)化和PSA提氫裝置后最大限度的把焦爐煤氣中的氫氣提出作為后工序焦油加氫所用。近幾年隨著煤化化工的崛起，許多煤化工原料可以從煤炭資源中加工而得，但有些化工產(chǎn)品不能或不能經(jīng)濟地從煤炭等資源中獲得。煉焦工業(yè)隨著我國改革開放的不斷深入發(fā)展，我國煉焦行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模已步入世界前列，焦化工業(yè)也隨之迅速發(fā)展起來，現(xiàn)我國已發(fā)展成為世界最大的焦炭生產(chǎn)國家。以2001年為例，我國焦炭總產(chǎn)量為12406萬，其中機焦產(chǎn)量為9400萬噸/年，土焦產(chǎn)量為3000萬噸/年。到目前為止焦化行業(yè)的好多后續(xù)產(chǎn)品還未得到很好的回收，如煉焦時產(chǎn)出的大量焦爐尾氣一部分被作為化工原料另一部分被作為燃料燒掉，還有大量的土焦根本沒有回收直接放空燒掉，資源浪費嚴重。隨著焦化的發(fā)展、土焦的不斷取締，以焦爐尾氣為原料的化工項目在國內(nèi)不斷增加，另外近年來發(fā)達國家由于多種原因煉焦行業(yè)出現(xiàn)萎縮狀態(tài)，焦化行業(yè)的后續(xù)產(chǎn)品日趨減少，導(dǎo)致煤焦化的后續(xù)深加工產(chǎn)品必然從發(fā)展中國家獲取，因此煤焦化的后續(xù)深加工對我國的經(jīng)濟發(fā)展會產(chǎn)生深遠意義。本工程經(jīng)焦爐煤氣凈化、轉(zhuǎn)化、變換后，再最大限度的提氫，能產(chǎn)生規(guī)模效益，采用新技術(shù)、新工藝，不僅提高了資源的利用率，得到了高附加值產(chǎn)品，還提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益，而且還會獲得顯著的環(huán)境效益和社會效益。本工程的建成將會對煤化工工業(yè)的發(fā)展起到推動作用。1.1.3.3技術(shù)擁有單位概況四川天一科技股份有限公司是1999年初經(jīng)國家經(jīng)貿(mào)委批準，由西南化工研究設(shè)計院優(yōu)良資產(chǎn)組建并控股的股份有限公司，于2001年1月11日經(jīng)中國證監(jiān)會批準，在滬市A股上市，簡稱“天科股份”，股票代碼為600378。天科股份有900多名職工，有各類專業(yè)技術(shù)人員798名，公司下設(shè)研究室、工程公司和13個生產(chǎn)及輔助工廠。天科股份主要從事甲醇及其下游產(chǎn)品、工業(yè)氣體、變壓吸附分離技術(shù)、基本有機化工、精細化工和化肥工藝技術(shù)研究和成套裝置的開發(fā)設(shè)計和工程總承包。近年來，人員素質(zhì)、設(shè)計技術(shù)和裝備水平大幅度提高，高科技產(chǎn)業(yè)在突飛猛進的發(fā)展，具有參與國際競爭的實力。例如主導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)品之一的變壓吸附氣體分離技術(shù)及裝置，開發(fā)、推廣應(yīng)用領(lǐng)域及其技術(shù)水平列世界前茅，被列入國家科技推廣計劃；合成芳樟醇及其生產(chǎn)維生素E的全套技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量達到國際水平；研究生產(chǎn)的各種高純氣體、標準氣體在國內(nèi)處于行業(yè)的領(lǐng)先地位。在已設(shè)計和施工建成的各種工業(yè)氣體供氣裝置、天然氣或煤氣為原料的低壓合成甲醇、甲醇氧化制甲醛、甲醇裂解制氫、甲醇制二甲醚、甲醇脫氫路線制二甲基甲酰胺、甲醇法制甲烷氯化物、汽車用壓縮天然氣、芳樟醇制取異植物醇、糠醛制四氫呋喃等幾百項工程，都具有較好的聲譽，設(shè)計技術(shù)力量、工程業(yè)績、管理水平都位居同行業(yè)前茅。天科股份長期從事壓力容器、DCS和PLC自控系統(tǒng)的設(shè)計或制造工作，下屬有棠湖工業(yè)園區(qū)閥門廠、天立壓力容器設(shè)備制造廠、天宇自動化有限公司以及天陽吸附劑廠和各種催化劑廠。其下屬的工程公司(原西南化工研究設(shè)計院設(shè)計所)擁有雄厚的技術(shù)力量，具有一批優(yōu)秀的工程設(shè)計、采購和施工管理、施工監(jiān)理、工程概預(yù)算等專業(yè)人才，有豐富的現(xiàn)場施工實踐經(jīng)驗，保證了工程設(shè)計項目的可靠性和先進性。工程公司現(xiàn)有專業(yè)設(shè)計技術(shù)人員160名，其中教授級高級工程師8名，高級工程師56名，工程師66名。有項目經(jīng)理18名，一級注冊建筑師1名，一級注冊結(jié)構(gòu)師2名，二級注冊建筑師3名，高中級工程造價師13名，高中級概、預(yù)算資格10名，注冊化工工藝師23名，注冊咨詢工程師9名，環(huán)境評價資格8名，國家級和四川省級監(jiān)理工程師4名。在工程公司的組織機構(gòu)中，專業(yè)配備齊全。該公司持有國家建設(shè)部頒發(fā)的化工石化醫(yī)藥行業(yè)甲級、建筑行業(yè)乙級工程設(shè)計證書；還持有壓力管道設(shè)計證書；工程總承包證書；一、二、三類壓力容器設(shè)計和壓力容器分析設(shè)計資格證書；具有甲級工程咨詢資格證書、甲級環(huán)境污染防治工程工藝設(shè)計資格證書及乙級建設(shè)項目環(huán)境影響評價資格證書等。2001年正式通過達標認證，取得了ISO9001認證書。近年來，對外設(shè)計和工程承包的項目達數(shù)百余項，設(shè)計的項目多次榮獲國家、部、省級優(yōu)秀設(shè)計金獎、一等獎、二等獎，承擔完成國家級攻關(guān)項目多項。四川天一科技股份有限公司技術(shù)力量雄厚，裝備精良，信譽可靠?？蔀榭蛻籼峁囊?guī)劃、可行性研究、初步設(shè)計、施工設(shè)計、采購、安裝至開車全過程服務(wù)。1.1.4研究范圍本報告將論述如下問題：(1)項目建設(shè)的目的、意義。(2)提供優(yōu)化、可行的工藝流程及所需的主要工藝設(shè)備；提供原材料、動力消耗及供應(yīng)要求。(3)確定裝置布置。(4)規(guī)劃項目建設(shè)進度，確定生產(chǎn)組織及勞動定員。(5)提出本項目的環(huán)保治理措施及勞動安全防護措施。(6)進行投資估算及生產(chǎn)成本估算，在此基礎(chǔ)上進行財務(wù)評價。(7)對建設(shè)項目作總體評價，提出存在問題及建議。表1-1項目組成表序號工序名稱主項編號備注1焦爐煤氣預(yù)凈化工序100含污水處理2焦爐煤氣預(yù)處理工序200含壓縮3PSA-Ⅰ工序3004PSA-Ⅱ工序4005PSA-Ⅲ工序5006壓縮凈化工序6007變換轉(zhuǎn)化工序7008脫鹽水站8009循環(huán)水站90010空壓站100011界內(nèi)外管110012界外外管120013綜合樓1300含主控、分析、變配電站1.1.5研究的主要過程四川天一科技股份有限公司工程公司與建設(shè)單位簽訂的技術(shù)設(shè)計合同生效以后，四川天一科技股份有限公司工程公司仔細研究了該裝置的工藝技術(shù)方案，建設(shè)單位也及時提供了大量的基礎(chǔ)資料，工程公司相關(guān)專業(yè)包括工藝、技經(jīng)等專業(yè)設(shè)計人員投入可研工作，查閱了大量技術(shù)資料，并根據(jù)建設(shè)單位提供的原料焦爐煤氣的有關(guān)資料和數(shù)據(jù)進行計算和論證，通過技術(shù)比較和經(jīng)濟評價，推薦了較好的工藝技術(shù)方案，然后按化計發(fā)（1997）426號文《化工建設(shè)項目可行性研究報告內(nèi)容和深度的規(guī)定》（修訂本）及“建設(shè)項目經(jīng)濟評價方法和參數(shù)”（第三版），國石化規(guī)發(fā)（1999）195號《化工建設(shè)項目可行性研究投資估算編制辦法》（修訂本）等有關(guān)規(guī)定的要求編寫完成本報告，經(jīng)審核、審定合格后打印成冊，供建設(shè)單位及有關(guān)部門決策。1.2研究結(jié)論1.2.1研究的簡要結(jié)論⑴本項目能夠合理利用資源本裝置系綜合利用公司焦化裝置產(chǎn)生的焦爐煤氣為原料生產(chǎn)氫氣，裝置的建設(shè)符合國家的能源政策、環(huán)保政策及建設(shè)單位的發(fā)展規(guī)劃。⑵采用的工藝技術(shù)先進本項目經(jīng)焦爐煤氣凈化、轉(zhuǎn)化、變換后，再通過PSA提氫的工藝技術(shù)，具有工藝先進，技術(shù)成熟，產(chǎn)品純度高，消耗定額低，生產(chǎn)成本低等特點。⑶環(huán)保、安全衛(wèi)生及消防措施落實采用變壓吸附等技術(shù)生產(chǎn)氫氣，三廢排放量較小，裝置建成后對周圍環(huán)境影響較小，符合國家清潔生產(chǎn)的要求。同時在設(shè)計中注意安全生產(chǎn)及工業(yè)衛(wèi)生，認真貫徹執(zhí)行國家和地方的各項法規(guī)，采取了完善的安全消防措施，確保安全生產(chǎn)。⑷項目在經(jīng)濟上可行本裝置項目投入總資金為26638萬元，其中建設(shè)投資為25030萬元，建設(shè)期利息為621萬元，流動資金為987萬元。年均總成本費用18807萬元，年均實現(xiàn)銷售收入35653萬元（含副產(chǎn)品解吸氣和蒸汽收入，產(chǎn)品氫氣價格按1元/Nm3計算，解吸氣價格按0.2元/Nm3計算，蒸汽價格按80元/t計算），年均利潤13698萬元，年均銷售稅金3148萬元，經(jīng)濟效益較好。全投資內(nèi)部收益率為57.42%（稅前），稅前投資回收期2.84年（含建設(shè)期），投資利潤率51.42%，投資利稅率63.24%，均高于行業(yè)平均指標，在經(jīng)濟上是可行的。1.2.2存在的主要問題和建議(1)因本裝置中大部分設(shè)備屬非標設(shè)備，為保證工程進度，應(yīng)盡早與供應(yīng)商聯(lián)系，落實供應(yīng)廠家和供貨時間；(2)本項目技術(shù)先進，經(jīng)濟效益較好，建議盡快決策，使本項目盡快上馬，早日實現(xiàn)其較好的經(jīng)濟效益和社會效益。(3)本項目盈虧平衡點為26.3%（達產(chǎn)第三年）。當銷售價格、原材料價格、銷售量和固定資產(chǎn)投資等各因素向不利方面變化10%時（單因素變化），內(nèi)部收益率仍遠高于行業(yè)基準值，說明本項目具有較強的抗風(fēng)險能力。表1-2綜合技術(shù)經(jīng)濟指標序號指標名稱單位數(shù)量備注一生產(chǎn)規(guī)模Nm3/h50000原料氣處理能力二產(chǎn)品方案1產(chǎn)品氫氣Nm3/h40110≥99.9%2副產(chǎn)解吸氣Nm3/h225083副產(chǎn)蒸汽t/h7.5三年操作時間小時8000四主要原材料消耗1焦爐煤氣Nm3/h500002轉(zhuǎn)化催化劑t/次8.0正常操作條件下3年3變換催化劑t/次25.2正常操作條件下3年4鐵鉬預(yù)加氫催化劑t/次23.4正常操作條件下0.6~1年5鐵鉬加氫催化劑t/次23.4正常操作條件下2年6鎳鉬加氫催化劑t/次7.0正常操作條件下2年7氧化鋅脫硫劑t/次48正常操作條件下0.6年（單塔）8中溫氧化鋅脫硫劑t/次48正常操作條件下1年（單塔）9吸附劑ф20t/次83.40正常操作條件下1年10吸附劑ф50t/次47.20正常操作條件下1年11吸附劑CNA-201t/次111.1正常操作條件下1年12吸附劑CNA-228t/次244.65正常操作條件下1年13吸附劑CNA-210t/次394.2正常操作條件下15年14吸附劑CNA-193Bt/次223.5正常操作條件下15年15吸附劑CNA-318t/次7.2正常操作條件下1年16吸附劑CNA-324t/次230.1正常操作條件下3年17吸附劑CNA-421t/次50.42正常操作條件下15年18吸附劑CNA-561t/次4.53正常操作條件下3年19吸附劑CNA-656t/次7.33正常操作條件下15年五公用工程消耗1電kWh/h11949.5（含公用工程及照明用電）2儀表空氣Nm3/h240已折電耗3軟水t/h31.8已折電耗4氮氣Nm3/h4000開車初置換用數(shù)小時7000補充氮氣5循環(huán)水t/h2350已折電耗6新鮮水t/h50六勞動定員人40七每小時能耗GJ/h14.93氫氣單位產(chǎn)品能耗GJ/千Nm30.372八項目投入總資金萬元26638其中：建設(shè)投資萬元25030建設(shè)期利息萬元621流動資金萬元987九年銷售收入(含稅)萬元35653生產(chǎn)期平均銷售稅金及附加萬元3148生產(chǎn)期平均十年平均總成本萬元18807十一年均利潤總額萬元13698十二財務(wù)評價指標1全投資內(nèi)部收益率%57.42稅前全投資內(nèi)部收益率%46.52稅后2投資利稅率%51.423投資利潤率%63.244投資回收期年2.84稅前（含建設(shè)期）投資回收期年3.22稅后（含建設(shè)期）5財務(wù)凈現(xiàn)值萬元69067稅前財務(wù)凈現(xiàn)值萬元49894稅后6盈虧平衡點%26.3達產(chǎn)第三年

2產(chǎn)品的性質(zhì)及用途2.1產(chǎn)品的性質(zhì)和質(zhì)量標準氫氣是已知氣體中最輕的氣體，雖然單質(zhì)氫分子在大氣中的含量只有千萬分之一，但以化合態(tài)形式存在的氫卻是地球上最豐富的物質(zhì)之一，在地殼縱深1km范圍內(nèi)，化合態(tài)氫（主要是水和有機物如石油、煤炭、天然氣和生命體等）的質(zhì)量組成約占1%，原子氫的組成約占15.4%。氫（H2）分子量2.016，氫是非極性分子，除氦外，氫分子間的作用力最小。氫分子由兩個原子構(gòu)成，高溫（2500~5000K）下，生成原子氫。常溫下，分子氫無色、無臭、無毒、易著火，燃燒時呈微弱的白色火焰。其主要物理性質(zhì)如表2-1所示。表2-1主要性質(zhì)一覽表性質(zhì)數(shù)值相對分子質(zhì)量2.016摩爾體積（標準狀態(tài)）/L22.43密度（標準狀態(tài)）/(kg/m3)0.08988臨界狀態(tài)，溫度/K壓力MPa密度kg/m333.181.31529.88三相點，溫度℃壓力kPa13.9477.042液體表面張力(20.0K)/(N/m)2.008×10-3比熱溶（101.3kPa，15.6℃）[kJ/(kg,k)]CpCv14.42810.228導(dǎo)熱系數(shù)/[mW/(m,k)]氣體（在101.32kPa和0℃）液體（20.0K）166.3117.9粘度/μPa·S氣體（在101.32kPa和℃）液體（20.0K）13.5412.84低燃燒熱值/kJ/m310785氫分子有很高的穩(wěn)定性，僅在很高的溫度下才會有較大的離解度，成為原子氫，原子氫是氫的一種最有反應(yīng)活性的形式，它有極強的還原性。H2的標準有中國工業(yè)氫質(zhì)量技術(shù)標準（中華人民共和國國家標準《工業(yè)氫》GB/T3634-1995），中國純氫、高純氫和超純氫質(zhì)量技術(shù)標準（中華人民共和國國家標準《純氫、高純氫和超純氫》GB/T7445-1995），SEMI電子工業(yè)用氫質(zhì)量標準。2.2產(chǎn)品的用途氫氣是重要的工業(yè)原料，也是今后主要的二次能源之一。氫既是一種能源材料，也是一種功能材料。氫氣廣泛用于石油煉制和石油化工的各種工藝過程、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、電子工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、宇航工業(yè)和科學(xué)試驗中等等。（1）用于合成氨工業(yè)中，生產(chǎn)合成氨；（2）用于甲醇生產(chǎn)；（3）廣泛用于化工領(lǐng)域，生產(chǎn)各種化學(xué)品。如：氫和一氧化碳組成C1化學(xué)合成工業(yè)最基礎(chǔ)的原料——合成氣。由合成氣可生產(chǎn)下列大宗化工產(chǎn)品：如醇類（甲醇、乙醇、乙二醇、低碳混合醇等）、含氧化合物（二甲醚、甲酸甲酯、醋酸）、液體燃料及合成烯烴。烯烴的氫甲?；?。不飽和烴加氫。常見化合物的直接或間接加氫。如炔化加氫、脫羰加氫。（4）目前國外在石油煉制過程中早已采用全過程加氫。在國內(nèi)，我國汽車保有量逐年增加，汽車尾氣排放對大氣污染日益嚴重，因而環(huán)保要求提高汽油、柴油質(zhì)量；催化裂化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（柴汽比）滿足不了市場的要求；為此，必須降低催化裂化汽油中的烯烴含量（如采取優(yōu)化操作降低烯烴含量技術(shù)、發(fā)展催化裂化輕汽油的醚化技術(shù)、應(yīng)用烷基化新技術(shù)）、降低催化裂化汽油中的硫含量（如采用原料加氫預(yù)處理技術(shù)、催化蒸餾加氫脫硫技術(shù)）、LCO生產(chǎn)低硫低芳烴柴油技術(shù)（如采用中壓加氫改質(zhì)技術(shù)、柴油深度脫硫脫芳烴技術(shù)）、采用催化裂化新技術(shù)等。因此在石油煉制過程中采用全過程加氫是大勢所趨。以上各項技術(shù)和措施均需要大量氫氣。在石油煉制中，汽油煉制和柴油的催化裂解加氫工藝過程中及石油產(chǎn)品脫硫均需要氫氣，而且氫氣被大量用于潤滑油精制，以提高潤滑油油品的質(zhì)量。為了減少汽車尾氣排放中的有害物質(zhì)對大氣的污染，各國對汽油中的硫和烯烴含量的要求越來越嚴格。我國汽油構(gòu)成中催化裂化汽油（FCC汽油）占80%左右，所以降低FCC汽油中的硫和烯烴含量，是滿足未來清潔汽油新規(guī)格要求的關(guān)鍵。國內(nèi)目前已開發(fā)出FCC汽油選擇性加氫脫硫技術(shù)，克服了辛烷值損失較大的缺點。又如我國煉油廠無論是硫酸法或氫氟酸法烷基化，由于工藝不配套，C4原料均未經(jīng)選擇性加氫，因雙烯的存在，造成烷基化過程中酸渣多，酸耗大，質(zhì)量下降。如果采用雙烯選擇性加氫技術(shù)，能明顯提高烷基化油質(zhì)量，有較好的經(jīng)濟效益。（5）在精細化工及醫(yī)藥行業(yè)中，用作加氫原料。如用于過氧化氫（雙氧水）的生產(chǎn)中。目前國內(nèi)許多廠家采用電解水制氫來生產(chǎn)雙氧水，電耗高、生產(chǎn)成本高（每立方米氫氣電耗高達5.5kWh）。以氫氣原料生產(chǎn)1,4-丁二醇。用糠醛和氫氣為原料生產(chǎn)四氫呋喃被認為是一種比較經(jīng)濟可行的生產(chǎn)四氫呋喃的方法。我國是糠醛生產(chǎn)大國（生產(chǎn)能力>60000t/a），糠醛價格較低，因此，在國內(nèi)用此法生產(chǎn)四氫呋喃較之其他幾種方法（如丁二烯法、丁二醇法、順酐法等）生產(chǎn)成本低。氫氣還用于加氫制叔戊醇、芳樟醇、異植物醇等醫(yī)藥、農(nóng)藥中間體；乙炔加氫酯化合成丙烯酸甲酯等。此外，氫氣還可用于：硝基苯加氫制對氨基苯酚；脂肪酸直接加氫制脂肪伯胺；脂肪酸經(jīng)脂肪腈加氫制仲胺；硝基苯催化加氫制苯胺；D-葡萄糖催化加氫制山梨醇；苯加氫制環(huán)己烷，再制得己二醇；異丁醛和甲醇（或甲醛）縮合，再加氫制新戊二醇等。（6）在冶金工業(yè)中用于還原金屬中的氧化物，防止某些金屬和合金在熱處理過程中被氧化；氫還可用于精煉和熱處理，諸如有色金屬鎢、鉬、鈦等的生產(chǎn)。（7）在電子工業(yè)中，高純氫氣用于電子材料、半導(dǎo)體材料和器件、集成電路以及電真空器件的生產(chǎn)；超純氫主要用于大規(guī)模集成電路的制造中，提供還原氣氛。（8）在玻璃行業(yè)中用于生產(chǎn)浮法玻璃。以提高玻璃質(zhì)量和成品合格率。（9）高純氫氣在加工過程中還用作還原氣和保護氣。（10）采用能夠可逆吸、放氫的吸氫合金，可開發(fā)出能量密度高、能迅速充放電的無公害電池。液氫用作火箭燃料和航天器推進劑。（11）液氫也常用于低溫材料性能試驗及超導(dǎo)研究中。本項目產(chǎn)品氫氣主要用作內(nèi)蒙古慶華集團有限公司后工序50萬噸/年焦油加氫項目所用。2.3產(chǎn)品價格分析目前國內(nèi)氫氣市場總體情況是南方地區(qū)氫氣價格高于北方地區(qū)。南方地區(qū)鋼瓶裝氫氣價格大致在4~6元/Nm3（如成都地區(qū)），北方地區(qū)氫氣價格大致在3~4元/Nm3（如撫順地區(qū)）。本項目根據(jù)國內(nèi)氫氣市場情況，本裝置氫氣含稅價格定為1.00元/Nm3。其定價依據(jù)是合理的。由于本項目副產(chǎn)混合解吸氣的熱值為4276～4636kcal/Nm3，與原料焦爐煤氣的熱值相當，因此，本項目副產(chǎn)混合解吸氣價格參考建設(shè)單位提供的原料焦爐煤氣價格，按0.20元/Nm3計。

3產(chǎn)品方案和生產(chǎn)規(guī)模3.1產(chǎn)品方案本裝置是以內(nèi)蒙古慶華集團有限公司焦爐煤氣為原料，生產(chǎn)最終產(chǎn)品為氫氣（≥99.9%）。根據(jù)國家發(fā)改委第9號令產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011年本）中第一類“鼓勵類”中第三十八條“環(huán)境保護與資源節(jié)約綜合利用”中的“15.“三廢”綜合利用及治理工程”，該產(chǎn)品方案既符合國家的產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)保政策，也符合公司的企業(yè)發(fā)展規(guī)劃。3.2生產(chǎn)規(guī)模根據(jù)工藝技術(shù)條件和內(nèi)蒙古慶華集團有限公司提供的原料焦爐煤氣的氣量和組成，確定本裝置規(guī)模為：原料氣處理量50000Nm3/h，產(chǎn)品氫氣輸出流量為40110.12Nm3/h，副產(chǎn)混合解吸氣氣量為22508.1Nm3/h，副產(chǎn)中壓蒸汽7.5t/h。年操作時間按8000小時計。3.3產(chǎn)品質(zhì)量指標3.3.1產(chǎn)品氫氣規(guī)格本裝置產(chǎn)品氫氣應(yīng)達到如下指標：表3-1本裝置產(chǎn)品氫氣的質(zhì)量指標序號指標名稱數(shù)值備注1氫氣純度,%(V)≥99.9%2CO+CO2p.p.m≤203O2p.p.m≤104∑Sp.p.m≤15壓力，MPa≥2.56溫度,℃≤403.3.2副產(chǎn)品規(guī)格本制氫裝置可得副產(chǎn)混合解吸氣流量為22508.1Nm3/h，該混合解吸氣組成見表3—2。解吸氣可送公司后續(xù)工段燃料系統(tǒng)作燃料。表3-2解吸氣組成組份H2O2N2CH4COCO2CnHmH2O合計V%23.8720.1554.41430.03811.49124.1025.3260.603100混合解吸氣壓力：~0.02MPa混合解吸氣溫度：≤40℃混合解吸氣熱值：4276～4636kcal/Nm3同時，本制氫裝置還可得副產(chǎn)蒸汽7.5t/h。可減壓至0.6MPa(G)送公司蒸汽管網(wǎng)。蒸汽壓力：3.9MPa（G）蒸汽溫度：250℃

4工藝技術(shù)方案4.1工藝技術(shù)方案選擇4.1.1工藝路線的比較和確定工業(yè)上制氫的方式有很多種，主要方法有：1）電解水2）以煤或焦炭為原料的煤氣化法3）以重油或渣油為原料的部分氧化法4）以氣態(tài)烴或液態(tài)烴為原料的水蒸汽轉(zhuǎn)化法雖然以甲醇為原料采用蒸汽轉(zhuǎn)化法、用液氨為原料采用氨裂解也可以生產(chǎn)氫氣，但生產(chǎn)運行成本較高，不適宜于大型制氫裝置。由于電解水法制氫耗電大、生產(chǎn)成本高，只是在氫氣用量較小、純度要求高，生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的企業(yè)（如稀有金屬制造）使用，因此對于需要大量耗氫的煉油化工行業(yè)也是不適合的。以煤或焦炭為原料的煤氣化法目前大多用于化工原料（甲醇、合成氨）的生產(chǎn)過程中，近幾年來也有直接用于制氫的實例，但因煤氣化制氫的投資（加壓氣化如GE、shell等）投資較大，且流程長，“三廢”處理復(fù)雜，因此一般不采用以煤或焦炭為原料的水煤氣化法制取氫氣。煤焦化企業(yè)制氫裝置采用何種原料、何種工藝制取，主要與全廠煤焦化路線緊密相關(guān)，一般煤焦化廠根據(jù)其自身的特點，主要采用焦爐煤氣為原料，經(jīng)凈化、轉(zhuǎn)化后，再最大限度的提取氫氣，是較經(jīng)濟合理、切實可行的。4.1.2蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的原料一般是各種氣態(tài)烴（主要是甲烷）。焦爐煤氣（經(jīng)凈化和提濃甲烷以后）和水蒸汽在催化劑的作用下，發(fā)生一系列反應(yīng)，其主要反應(yīng)為：蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)：CH4+H2O==CO+3H2-206.4kJ/mol變換反應(yīng)：CO+H2O==CO2+H2+41.2kJ/mol輕烴水蒸汽轉(zhuǎn)化制氫整個轉(zhuǎn)化反應(yīng)在約830℃～850℃溫度，3.0MPa左右壓力下進行，工藝流程簡單。由于制氫裝置多建于焦化廠，其烴類原料有保證，且烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制氫工藝相對于煤氣化、重油和渣油部分氧化法工藝，還具有投資少、占地小、對環(huán)境的污染少，且操作方便等優(yōu)點，故該工藝是制取工業(yè)氫氣應(yīng)用最廣泛的方法。本裝置根據(jù)慶華集團慶華煤化有限公司原料與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)平衡，提供給制氫的原料為焦爐煤氣，焦爐煤氣是較適合作水蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的原料。因此，本可研選擇工藝成熟可靠、操作靈活方便、投資省、氫氣成本低的水蒸汽烴類轉(zhuǎn)化制氫工藝路線。4.2工藝技術(shù)方案4.2.1轉(zhuǎn)化預(yù)熱后的轉(zhuǎn)化原料氣與水蒸氣混合，在轉(zhuǎn)化爐爐管內(nèi)催化劑的作用下進行以下主要反應(yīng)：蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)：CH4+H2O==CO+3H2-206.4kJ/mol變換反應(yīng)：CO+H2O==CO2+H2+41.2kJ/mol預(yù)轉(zhuǎn)化是指制氫的原料（從天然氣、焦爐煤氣、LPG、到輕石腦油），在絕熱固定床反應(yīng)器反應(yīng)中，把原料中的重?zé)N轉(zhuǎn)化成富含甲烷、CO、CO2和水蒸汽的混合物，考慮本裝置采用原料在進入轉(zhuǎn)化以前，原料氣中所含少量重?zé)N已被凈化脫除，因此，本裝置不需采用預(yù)轉(zhuǎn)化流程，而只采用常規(guī)的轉(zhuǎn)化流程。4.2.2本工藝在轉(zhuǎn)化前和轉(zhuǎn)化后均采用了變換反應(yīng)，但其目的是不同的：一、CO在400℃以上即開始有裂解反應(yīng)，CO+H2==C+H2O，而由CO形成碳比在同樣條件下由甲烷形成碳的速度要快3~10倍。濃縮氣中CO含量約為~15%，為避免CO濃度過高而形成碳使轉(zhuǎn)化催化劑積碳失去活性，故在轉(zhuǎn)化反應(yīng)前先增加變換反應(yīng)，使CO濃度降至約1%（干基）左右。二、變換的目的是將轉(zhuǎn)化出口氣體中的CO轉(zhuǎn)化為H2，以提高單位原料的產(chǎn)氫量、降低氫氣的成本，工業(yè)上往往采用中溫變換、中溫變換串低溫變換等多種工藝流程。常見的變換工藝如下：——中溫變換——中溫變換＋低溫變換采用中溫變換工藝，變換出口氣中的CO含量可降到大約3%（干基）左右。中變催化劑還原可以與轉(zhuǎn)化催化劑同時進行，不需要專門提供還原介質(zhì)和可省去單獨催化劑開工預(yù)熱器等設(shè)備，簡化流程，使得總投資降低。采用中溫變換＋低溫變換，雖然可使PSA入口的CO含量＜1%，在相同的轉(zhuǎn)化出口條件下，可以提高單位原料的產(chǎn)氫率，同時降低PSA裝置的投資；但除了增加低變爐外，還需要增加一套輔助低變催化劑的還原及升溫系統(tǒng)，使得總投資增加。另外，低溫變換在提高單位原料的產(chǎn)氫率的同時，降低了PSA解吸氣的熱值，系統(tǒng)反而需要外補燃料，因此是否采用中溫變換+低溫變換的反應(yīng)流程，應(yīng)該根據(jù)制氫原料種類來確定，當采用價格比較高的輕石腦油和液態(tài)烴時，降低原料的單耗就非常重要，即使增加價格較低的燃料也是合算的，因此，中溫變換＋低溫變換工藝僅在原料與燃料相比相當昂貴時采用。根據(jù)本項目燃料氣充足、價格不貴等特點，本可研推薦采用中溫變換流程。4.2.3氫氣提純技術(shù)當前，工業(yè)上應(yīng)用較多的氫氣提純方法主要有膜分離法、低溫分離法和變壓吸附法。膜分離法是以選擇透過性膜為介質(zhì)，待分離的原料在某種推動力的作用下（如電位差、壓力差、濃度差等），有選擇性的透過膜，從而達到分離提純的目的。與常規(guī)的分離方法相比，膜分離法具有低能耗、單級分離效果好、過程簡單、不污染環(huán)境等特點。用于氫氣分離純化的膜材料有鈀膜和有機纖維膜。用于氫回收的鈀合金膜由于價格昂貴，只適用于較小規(guī)模且對氫氣純度要求很高的場合使用；有機中空膜分離回收氫裝置應(yīng)用最廣、銷售量最大的領(lǐng)域是從合成氨弛放氣、甲醇廠放空氣分離回收氫。其特點是可以利用放空尾氣自身的壓力，以膜兩側(cè)的分壓差作為推動力，具有無需外加動力，在常溫或稍高于常溫的溫度下操作，對原料氣組成變化的適應(yīng)性強等優(yōu)點。其缺點是回收氫純度不高，一般都是作化工原料氣，就地循環(huán)使用。低溫分離法亦稱深冷法，一般在液氮溫區(qū)操作。深冷法最大的優(yōu)點是氫的回收率高，一般情況下大于90%，采用深冷法時，對裝置預(yù)冷所需時間長，因而從開車啟動到正常運行的周期也長，同時為避管道堵塞造成中途停車，原料氣在進入深冷裝置前，需要預(yù)先清除在低溫下會固化的高沸點雜質(zhì)如：CO2、H2O等。缺點是運行成本較高，裝置投資較大。此法現(xiàn)在一般很少采用。變壓吸附（簡稱PSA英文PressureSwingAdsorption縮寫）分離法是六十年代以后發(fā)展起來的常溫氣體分離技術(shù)，其原理是利用吸附劑對不同氣體吸附量、吸附速度、吸附力等方面的差異以及吸附劑的吸附容量隨壓力的變化而變化的特征，在加壓條件下完成混合氣體的吸附分離過程，降壓解吸所吸附的氣體組分，從而實現(xiàn)氣體分離及吸附劑循環(huán)使用的目的。該技術(shù)用于制取純氫，幾乎能夠把所有的雜質(zhì)除去，從而獲得純度為99.99%的純氫產(chǎn)品。美國聯(lián)合碳化合物公司首先采用PSA技術(shù)從含氫工業(yè)廢氣中回收高純度氫，從1966年第一套PSA回收氫工業(yè)裝置投產(chǎn)之后的20年間，目前，全世界各種類型的PSA裝置已超過2000套，我國從60年代末開始進行采用變壓吸附技術(shù)分離氣體混合物的實驗研究，到1981年實現(xiàn)工業(yè)化，最初是用于合成氨馳放氣中制取高純氫(99.999%)，以后不斷開發(fā)了從焦爐煤氣、氨廠變換氣、甲醇尾氣、甲醛尾氣、石油裂解氣、冷箱尾氣等二十多種含氫混合氣中提純氫氣，在此基礎(chǔ)上，又從單純的制氫領(lǐng)域拓展到變壓吸附制一氧化碳、二氧化碳、變換氣脫碳、天然氣凈化、空分制富氧、空分制純氮、濃縮甲烷、濃縮乙烯等九大技術(shù)領(lǐng)域，目前，我國已建成各型PSA裝置1000余套，在部分技術(shù)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平。從目前制氫的主要方法來看，深冷分離法歷史最久，工藝成熟可靠，且具有容量大、收率高等特點，但工藝流程和設(shè)備復(fù)雜，當原料氣組份較多時，往往要求預(yù)凈化處理，投資和能耗較高，PSA法因具有工藝流程簡單、設(shè)備臺件少、自動化程度高、能耗低、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點而獲得廣泛應(yīng)用，特別是在制取純氫方面，因為氫組份的特殊吸附性能，使得PSA法的優(yōu)點充分體現(xiàn),從已經(jīng)投產(chǎn)運行的PSA-H2裝置看，節(jié)能效果和技術(shù)經(jīng)濟指標均較為理想,本裝置采用變壓吸附法提純氫氣技術(shù)上是可行的。四川天一科技股份有限公司從60年代末開始采用變壓吸附技術(shù)分離氣體混合物的實驗研究，到1981年實現(xiàn)了工業(yè)化。最初是用于合成氨弛放氣中制取高純度氫（99.999%），以后不斷開發(fā)了從焦爐煤氣、氨廠變換氣、甲醇尾氣、甲醛尾氣、石油裂解氣、冷箱尾氣等二十多種含氫混合氣中提取氫氣，在此基礎(chǔ)上，又從單純的制氫領(lǐng)域拓展到變壓吸附制一氧化碳、二氧化碳、變換氣脫碳、天然氣凈化、空氣制富氧、空氣制純氮、濃縮甲烷、濃縮乙烯等九大技術(shù)領(lǐng)域，PSA工藝流程從四塔一次均壓發(fā)展到四塔二次均壓流程，八塔三次均壓流程，十塔四次均壓流程，從單一的逆放降壓解吸工藝發(fā)展到抽空解吸工藝、逆放抽空組合工藝等，從四塔單系列發(fā)展到多塔多段式復(fù)合系列，裝置規(guī)模最大已達到280000Nm3/h。國產(chǎn)PSA裝置的自控水平也在不斷提高，不僅開發(fā)了一般中、小規(guī)模的小型PLC自控系統(tǒng)，還開發(fā)了先進的DCS集散型控制系統(tǒng)。各種新型程控閥門和多種高效吸附劑的研制成功，更提高了PSA裝置的可靠程度和技術(shù)先進性。目前已向國內(nèi)化工、冶金、石化、電子、機械等工業(yè)提供了600余套用于上述領(lǐng)域的變壓吸附工業(yè)裝置，為工廠節(jié)能降耗、增加新產(chǎn)品、提高經(jīng)濟效益起到了積極的作用，并在部分技術(shù)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平。故本項目根據(jù)原料焦爐煤氣排放壓力的高低、原料焦爐煤氣的組成，以及對回收氫氣純度、流量要求等，擬推薦采用焦爐煤氣為原料經(jīng)凈化、轉(zhuǎn)化，再采用變壓吸附分離技術(shù)制取氫氣。4.2.4變壓吸附工藝過程的工作原理是：利用吸附劑對氣體混合物中各組份的吸附能力隨著壓力變化而呈現(xiàn)差異的特性，對混合氣中的不同氣體組份進行選擇性吸附，實現(xiàn)不同氣體的分離。為了有效而經(jīng)濟地實現(xiàn)氣體吸附分離凈化，除了吸附劑要有良好的吸附性能外，吸附劑的再生方法具有關(guān)鍵意義。吸附劑的再生程度決定產(chǎn)品的純度，也影響吸附劑的吸附能力；吸附劑的再生時間決定了吸附循環(huán)周期的長短，從而也決定了吸附劑的用量。因此選擇合適的再生方法及吸附周期時間，對吸附分離法的工業(yè)化起著重要的作用。變壓吸附過程在加壓下進行吸附，減壓下進行解吸。由于吸附循環(huán)周期短，吸附熱來不及散失，可供解吸之用，所以吸附熱和解吸熱引起的吸附床溫度變化一般不大，波動范圍僅為幾度，可近似看做等溫過程。變壓吸附工作狀態(tài)是在一條等溫吸附線上變化。常用的減壓解吸方法有下列幾種，其目的都是為了降低吸附劑上被吸附組分的分壓，使吸附劑得到再生。（1）降壓：吸附床在一定壓力下吸附雜質(zhì)組份，然后通過降壓方式(通常降至接近大氣壓)，使被吸附組分解吸出來。采用降壓方式，被吸附組分解吸不太充分，吸附劑再生不太完全。（2）抽真空：吸附床降到大氣壓后，為了進一步減小被吸附組分的分壓，可用抽空的方法來進一步降低吸附床壓力，以得到更好的再生效果。（3）沖洗：利用較純凈的產(chǎn)品氣或者其它適當?shù)臍怏w通過進行再生的吸附床，被吸附組分的分壓隨沖洗氣通過而下降。吸附劑的再生程度取決于沖洗氣用量和沖洗氣純度。通常在變壓吸附過程中根據(jù)被分離的氣體混合物各組分性質(zhì)、產(chǎn)品要求、吸附劑的特性以及操作條件來選擇幾種上述的再生方法配合實施的。4.2.5流程簡圖及敘述本制氫裝置共分為七個主要工藝過程：預(yù)凈化工序，預(yù)處理工序，PSA-1(PSA-CO2/R)工序、PSA-2(PSA-CH4)工序、凈化壓縮工序和轉(zhuǎn)化變換工序以及PSA-3(PSA-H2)工序。（1）預(yù)凈化工序原料氣在溫度~40℃時進入預(yù)凈化工序，脫出焦爐煤氣中絕大部分的焦油、萘、H2S、NH3、HCN等雜質(zhì)，得到雜質(zhì)較少的凈化氣。該工序主要由5臺粗脫萘器，1臺加熱器及一系列手動閥組成。原料氣進入由5臺脫油脫萘器組成的脫油脫萘系統(tǒng)，4臺同時進料，1臺再生（或3臺同時進料，2臺再生），交替能換使用。焦爐煤氣進入本裝置脫油脫萘器中的4臺，粗脫萘系統(tǒng)將絕大部分的萘、焦油及部份硫、苯等雜質(zhì)脫除。吸附飽和的吸附劑采用溫度為400℃左右、壓力0.2MPa的過熱蒸汽對脫油脫萘器加熱進行再生，再生廢液經(jīng)冷卻器降溫到90℃左右進入污水罐進行分離。分離氣體進入洗滌塔，洗滌降溫后進入除臭器，除臭后排放到放空管。分離的液體通過污水泵，一部分打到洗滌塔洗滌降溫，另一部分打到界區(qū)外的污水處理系統(tǒng)。300℃左右的熱吸附劑先用不過熱蒸汽降到170℃以下，再用常溫逆放氣進行冷吹降溫到常溫并送到解吸氣氣柜。粗脫萘劑約15天再生一次，在正常工況下，吸附劑約1年更換一次。（2）預(yù)處理工序脫油脫萘后的凈化氣再通過預(yù)處理工序，進一步脫除其中的烷烴、芳烴、硫化物、氮化物、氨、焦油等，得到符合變壓吸附原料氣要求的凈化氣。本工序由3臺焦爐煤氣壓縮機(聯(lián)合壓縮)，4臺精脫萘器，2臺除油器、1臺解吸氣加熱器、1臺解吸氣冷卻器和一系列手動閥和程控閥等組成。3臺焦爐煤氣壓縮機2開1備，凈化氣經(jīng)一級壓縮后進入由4臺精脫萘器組成的精脫萘器系統(tǒng)進行處理，再經(jīng)壓縮機二級、增壓到0.80MPa后通過除油器脫除壓縮機所帶進去的油就進入下一段工序。在精脫萘器系統(tǒng)內(nèi)，3臺同時進料，交替能換使用。精脫萘系統(tǒng)將剩余的萘、焦油及部份硫等雜質(zhì)盡一步地脫除。吸附飽和的吸附劑采用加熱到180℃的解吸氣(來自后續(xù)PSA工段)將吸附劑加熱到170℃，再用常溫解吸氣冷吹降溫到常溫并送到解吸氣氣柜。精脫萘劑約20天再生一次，吸附劑約1~2年更換一次。2臺除油器可串并聯(lián)操作，交替輪換使用，一臺投運時，另一臺更換吸附劑備用。(3)PSA-1(PSA-CO2/R)工序經(jīng)凈化處理后的焦爐煤氣，在壓力0.80MPa，溫度≤40℃條件下送入由12個吸附塔及一系列程控閥組成的PSA-1系統(tǒng)，采用12-在PSA-1裝置中，任一時刻總是有5臺吸附器處于吸附步驟，由入寇端通入原料，在出口端獲得凈化氣。每臺吸附器在不同時間依次經(jīng)理吸附(A)，多級壓力均衡降(EiD)，逆放(D)，抽空(V)，多級壓力均衡升(EiR)，最終升壓(FR)。吸附器所有的壓力均衡降都是用于其它吸附器的壓力均衡升以充分回收將被再生吸附器中的凈化氣。逆放步驟排出了吸附器中吸留的大部分雜質(zhì)組分，剩余的雜質(zhì)通過抽真空步驟進一步解吸。(4)PSA-2(PSA-CH4)工序焦爐煤氣在壓力～0.70MPa，溫度≤40℃條件下進入由10臺吸附器及一系列程控閥組成的PSA-2系統(tǒng)，采用10-4-3/V流程。在PSA-2系統(tǒng)中，任一時刻總是有3臺吸附器處于吸附步驟，由入口端通入原料，在出口端獲得凈化氣，每臺吸附器在不同時間依次經(jīng)歷吸附(A)、多級壓力均衡降(EiD)、逆向放壓(D)、抽真空（V）、多級壓力均衡升(EiR)和最終升壓(FR)，吸附器所有的壓力均衡降都是用于其它吸附器的壓力均衡升以充分回收將被再生吸附器中的凈化氣。逆放步驟排出了吸附器中吸留的大部分雜質(zhì)組分，剩余的雜質(zhì)通過抽空步驟進一步解吸。富氫氣進入半產(chǎn)品氣緩沖罐進行穩(wěn)壓，根據(jù)混和解吸氣熱值情況決定是否經(jīng)調(diào)節(jié)閥分流，部分富氫氣進入混和解吸氣系統(tǒng)，剩余的氣體經(jīng)聯(lián)合壓縮機增壓到～2.6MPa左右，利用其氣體的壓縮熱在脫氧系統(tǒng)內(nèi)進行脫氧和冷卻。PSA-2系統(tǒng)內(nèi)的解吸氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥分流～10200Nm3/h的流量進入一段轉(zhuǎn)化、變換系統(tǒng)，在其系統(tǒng)內(nèi)進行甲烷氣的凈化、壓縮、變換和蒸汽轉(zhuǎn)化，變換后的氣體經(jīng)調(diào)節(jié)閥穩(wěn)壓至～2.6MPa，溫度≤40℃條件下與脫氧后的凈化氣一并進入制氫原料氣混和罐進行混和、穩(wěn)壓。進入PSA-3系統(tǒng)進行提氫，采用10-2-5/P流程，(5)壓縮凈化工序和變換轉(zhuǎn)化工序來自PSA的濃縮甲烷氣壓力約20kPa，溫度≤40℃條件下進入濃縮氣壓縮機，壓縮到～3.2MPa(G)，經(jīng)過濃縮氣出口緩沖罐緩沖后，送往轉(zhuǎn)化爐中濃縮氣預(yù)熱器預(yù)熱到精脫硫需要的溫度后送精脫硫工序。經(jīng)預(yù)處理工序處理并加壓、升溫后的濃縮氣首先進入由兩臺可并聯(lián)或單獨使用的預(yù)加氫罐AB，主要將濃縮氣中的不飽和烴加氫飽和，并加氫脫除濃縮氣中的氧，也有少量有機脫硫（硫醇、噻吩、硫醚、二硫化碳等）加氫轉(zhuǎn)化成為無機硫（H2S）。從預(yù)加氫罐AB出來的預(yù)加氫濃縮氣進入加氫罐Ⅰ，對濃縮氣中的有機脫硫（硫醇、噻吩、硫醚、二硫化碳等）進行進一步的轉(zhuǎn)化。經(jīng)兩級加氫轉(zhuǎn)化后的濃縮氣進入由兩臺可串可并或單獨使用的粗脫硫罐AB，除去濃縮氣中加氫轉(zhuǎn)化后生成的H2S。為保證濃縮氣中工藝對總硫的要求，在上述工藝流程后增加了一臺加氫罐Ⅱ及兩臺精脫硫罐。當前面的加氫轉(zhuǎn)化脫硫能滿足工藝對總硫的要求時，凈化濃縮氣從旁路（而不經(jīng)過后一級加氫II脫硫系統(tǒng)）輸送至下一工序；當前面的加氫轉(zhuǎn)化脫硫還不能滿足工藝對總硫的要求時，濃縮氣經(jīng)過后一級加氫轉(zhuǎn)化脫硫系統(tǒng)處理后輸送至下一工序，從而將濃縮氣中H2S脫除至0.2ppm以下。凈化、預(yù)熱后的濃縮氣先經(jīng)過變換爐Ⅰ，將濃縮氣中的CO變?yōu)镃O2，與來自廢熱鍋爐汽包的水蒸汽按一定的水碳比混合，然后送轉(zhuǎn)化爐對流段第一組盤管預(yù)熱至轉(zhuǎn)化爐入口所需溫度，再從頂部進入轉(zhuǎn)化爐進行蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)。轉(zhuǎn)化爐分為輻射段和對流段兩部分。在輻射段，原料氣在轉(zhuǎn)化管中進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，燃料氣燃燒氣自上而下與工藝氣并流。在輻射段上部，轉(zhuǎn)化管內(nèi)氣體溫度低、吸熱量大（反應(yīng)物濃度高，轉(zhuǎn)化反應(yīng)劇烈），燃燒氣體溫度高；而在輻射段下部，轉(zhuǎn)化管內(nèi)氣體隨著被逐漸加熱其溫度逐漸升高，吸熱量也逐漸減小（反應(yīng)物濃度降低、反應(yīng)量小）。這樣既有效利用了轉(zhuǎn)化管的傳熱表面（傳熱強度高），又可控制轉(zhuǎn)化管管壁溫度不致過高。轉(zhuǎn)化爐的對流段是余熱回收段。是轉(zhuǎn)化爐離開輻射段的煙道氣加熱多組換熱盤管中物料的部分。煙道氣沿水平方向流動，換熱盤管根據(jù)加熱要求和傳熱特性按一定順序合理排列。換熱盤管有：混合氣預(yù)熱器、濃縮氣預(yù)熱器、蒸汽發(fā)生器、空氣預(yù)熱器。煙道氣經(jīng)多組盤管換熱后溫度降至150℃左右，經(jīng)引風(fēng)機送煙囪放空。蒸汽發(fā)生器為鍋筒式，來自水蒸汽汽包的水靠重度差進入蒸汽發(fā)生器，被加熱后部分汽化經(jīng)上升管返回汽包。從轉(zhuǎn)化爐出來的轉(zhuǎn)化氣進入轉(zhuǎn)化氣廢鍋。轉(zhuǎn)化氣廢鍋為中心管薄管板式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化氣走管程，鍋爐水則在殼程被加熱汽化，水汽混合物通過廢鍋上升管送布置在較高平臺的廢鍋汽包中進行汽水分離后，水蒸汽送轉(zhuǎn)化爐作為工藝蒸汽使用，多余的水蒸汽經(jīng)計量送界外蒸汽管網(wǎng)；而水則經(jīng)廢鍋下降管靠與上升管的重度差進入轉(zhuǎn)化氣廢鍋，如此反復(fù)循環(huán)。經(jīng)預(yù)熱的補充水從汽包加入。轉(zhuǎn)化氣廢鍋與蒸汽發(fā)生器各用一個汽包，均產(chǎn)生3.9MPa的中壓蒸汽。汽包中的蒸汽主要供轉(zhuǎn)化、除氧、裝置伴熱用。多余的蒸汽經(jīng)減壓至0.6MPa(G)后送界區(qū)外蒸汽用戶。來自轉(zhuǎn)化氣廢鍋的轉(zhuǎn)化氣進入中溫變換爐進行變換反應(yīng)，變換氣再進入中壓鍋爐給水加熱器進行熱交換，從中壓鍋爐給水加熱器出來的變換氣經(jīng)脫鹽水預(yù)熱器進一步回收熱量，空冷器水冷器冷卻冷凝、氣水分離后，送變壓吸附分離提純氫氣工序。(6)PSA-3(PSA-H2)工序在PSA-3裝置中，任一時刻總是有臺吸附器處于吸附步驟，由入口端通入原料，在出口端獲得產(chǎn)品氣，每臺吸附器在不同時間依次經(jīng)歷吸附(A)、多級壓力均衡降(EiD)、順放（PP）、逆向放壓(D)、沖洗（P）、多級壓力均衡升(EiR)和最終升壓(FR)，吸附器所有的壓力均衡降都是用于其它吸附器的壓力均衡升以充分回收將被再生吸附器中的產(chǎn)品氣。逆放步驟排出了吸附器中吸留的大部分雜質(zhì)組分，剩余的雜質(zhì)通過沖洗步驟進一步解吸。調(diào)節(jié)來自PSA-2系統(tǒng)的甲烷解吸氣、旁路氣(調(diào)節(jié)解吸氣中的熱值)與來自PSA-1系統(tǒng)和PSA-3系統(tǒng)的解吸氣混和，約～6500Nm3/h流量的混和解吸氣作為蒸汽轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的燃料氣送出，剩余的混和解吸氣送入后續(xù)工段，達到后續(xù)工段所需解吸氣（流量22000～24000Nm3/h，熱值約～4200kcal/Nm3)的要求，產(chǎn)品氫氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥穩(wěn)壓后送入焦油加氫工段。當本裝置出現(xiàn)故障時，關(guān)閉原料氣的進口閥，通過旁路閥和本裝置區(qū)內(nèi)的總解吸氣管道，送入焦化燃料系統(tǒng)；當本裝置中的轉(zhuǎn)化、變換工段出現(xiàn)故障時，停運該工段。其余工段繼續(xù)運行，為保證混和解吸氣中的熱值達到燃料系統(tǒng)的要求（流量22000～24000Nm3/h，熱值～4200kcal/Nm3)，需通過解吸氣總管上的熱值儀和調(diào)節(jié)閥補充～6000Nm3/h氮氣進入混和解吸氣中進行調(diào)節(jié)，PSA-1工段的解吸氣直接進入火炬管網(wǎng)。本裝置工藝流程框圖如下圖如示：

事故時焦爐氣立即送入焦爐事故時焦爐氣立即送入焦爐凈化氣脫碳解吸氣燃料氣廢氣③混和解吸氣PSA-3②產(chǎn)品氣凈化、壓縮PSA-1PSA-2脫氧轉(zhuǎn)化、變換原料氣氣柜精脫萘蒸汽污水罐電加熱器除臭器洗滌塔污水泵脫焦油、脫萘壓縮冷卻器④廢水冷卻器加熱器解吸氣除油富氫氣①原料氣⑥氮氣旁路氣4.2.6工藝技術(shù)特點針對焦爐煤氣的組成相對穩(wěn)定、壓力較高，而要求產(chǎn)品氫氣中CO＋CO2≤20ppm、解吸氣熱值4276～4636kcal/Nm3的實際情況，該裝置具有如下特點：a）PSA系統(tǒng)1）本裝置采用三套PSA流程，分別采用12-5-4/V流程、10-4-3/V流程和10-2-5/P流程。為保證吸附劑的長使用壽命，全部均壓方式為吸附塔之間的對均；大大提高了H2）采用抽空、沖洗解吸工藝，即將吸附塔進行分組解吸；具有投資省，吸附劑再生效果好，產(chǎn)品氫收率高的優(yōu)點。特點是操作靈活，故障處理不影響產(chǎn)品質(zhì)量與處理負荷，同時能在線維修；3）吸附時間和抽空、沖洗時間比例適合，降低氫氣損失。原料壓力及組成相對穩(wěn)定，使得吸附時間與原料負荷的關(guān)系式大大簡化，原料負荷變化時，吸附時間可自動改變。可保證產(chǎn)品氫氣質(zhì)量，提高產(chǎn)品氫氣收率；4）尾氣系統(tǒng)設(shè)立緩沖系統(tǒng)，即解吸氣緩沖罐，使得尾氣壓力、流量及熱值更加穩(wěn)定。對尾氣的運行具有較大的益處。b）轉(zhuǎn)化、變換系統(tǒng)1）蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑強度高、阻力小、活性高、使用壽命長。2）加氫反應(yīng)器采用等溫+絕熱式2種反應(yīng)器組合的配置，滿足有機硫轉(zhuǎn)化為無機硫的要求。3）為滿足轉(zhuǎn)化催化劑要求和提高原料氣利用率，前后均設(shè)置變換單元，降低轉(zhuǎn)化爐投資和消耗。4）回收變壓吸附解吸氣做為轉(zhuǎn)化爐的燃料，大幅度降低燃料氣消耗。5）在轉(zhuǎn)化爐對流段設(shè)置板式空氣預(yù)熱器，充分利用煙道氣熱能，減少燃料消耗。4.3物料平衡及消耗定額

表4-1原料氣脫萘凈化部分物料平衡組份原料氣粗脫萘后精脫萘后除油后mg/Nm3g/hmg/Nm3g/hmg/Nm3g/hmg/Nm3g/h焦油50.002500.005.00250.000.5025.000.5024.95萘100.005000.0025.001250.000.9949.380.9848.88苯2000.00100000.001900.0095000.001710.0085500.001675.8083790.00H2S20.001000.0012.00600.006.00300.005.94297.00COS250.0012500.00225.0011250.00180.009000.00178.208910.00NH350.002500.0045.002250.0040.502025.0040.102004.75合計2470.00123500.002212.00110600.001937.9996899.381901.5195075.58壓力MPa0.00700.00400.20000.8000表4-2變壓吸附物料平衡名稱單位組份合計H2N2CO2COCH4O2CnHmH2O∑原料氣-IV%55.672.583.098.2526.800.523.090.00100.00Nm3/h27835.001290.001545.004125.0013400.00260.001545.000.0050000.00PSA-CO2/RV%62.4252.7320.2018.45325.6280.5620.000.00100.00Nm3/h27417.4751199.7088.223712.5011256.00247.000.0030.0043920.90脫碳解吸氣V%6.8681.48523.9646.78635.2680.21425.4150.000100.00Nm3/h417.52590.3001456.781412.5002144.00013.0001544.9970.0006079.10富氫氣V%86.8322.0230.0234.5725.9410.6080.0000.000100.00Nm3/h24675.728574.8966.4141299.3751688.400172.9000.0000.00028417.71旁路氣V%86.8322.0230.0234.5725.9410.6080.0000.000100.00Nm3/h868.3220.230.2345.7259.416.080.000.001000.00富甲烷氣V%17.6854.0300.52815.56561.7140.4780.0000.000100.00Nm3/h2741.748624.80481.8062413.1259567.60074.1000.0030.00015503.185甲烷轉(zhuǎn)化前V%17.6854.0300.52815.56561.7140.4780.0000.000100.00Nm3/h1803.876411.07753.8231587.6666294.80448.7530.0020.00010200.00甲烷解吸氣V%17.6854.0300.52815.56561.7140.4780.0000.000100.00Nm3/h937.871213.72727.983825.4593272.79625.3470.0010.0005303.19變換、轉(zhuǎn)化后V%71.6151.39818.4972.6795.4900.0000.0000.3196100.00Nm3/h21296.755415.6445500.496796.6441632.5410.0000.00095.04229737.72脫氧氣V%86.9482.0540.0234.6436.0340.0020.0000.296100.00Nm3/h23474.942554.6666.1881253.6511628.9860.5840.00079.79126998.81混和氣V%78.9121.7109.7063.6145.7490.00100.0000.308100.00Nm3/h44771.697970.3105506.6842050.2953261.5280.5840.000174.83356735.93產(chǎn)品氣V%99.9020.0350.00020.00170.0610.00040.00000.0000100.00Nm3/h40070.66914.2000.0990.69724.2980.1530.0000.00040110.12制氫解吸氣V%28.2755.75133.12112.32819.4710.0030.0001.052100.00Nm3/h4701.028956.1105506.5852049.5973237.2290.4310.000174.83316625.81燃料氣V%23.8724.41424.10211.49130.0380.1555.3260.603100.00Nm3/h1551.665286.8991566.639746.9061952.46710.053346.19639.1766500.00混和解吸氣V%23.8724.41424.10211.49130.0380.1555.3260.603100.00Nm3/h5373.082993.4685424.9352586.3756760.97234.8101198.802135.65722508.10表4-3消耗定額（按1000Nm3氫氣產(chǎn)品計）序號項目名稱規(guī)格單位消耗定額備注一原材料1原料焦爐煤氣10kPa(G)Nm31246.62轉(zhuǎn)化催化劑專用g8.31正常操作條件下3年3變換催化劑專用g26.18正常操作條件下3年4鐵鉬預(yù)加氫催化劑專用g145.85正常操作條件下0.6~1年5鐵鉬加氫催化劑專用g36.46正常操作條件下2年6鎳鉬加氫催化劑專用g10.91正常操作條件下2年7氧化鋅脫硫劑專用g299.18正常操作條件下0.6年8中溫氧化鋅脫硫劑專用g149.59正常操作條件下2年9吸附劑φ20專用g259.91正常操作條件下1年10吸附劑φ50專用g147.10正常操作條件下1年11吸附劑CAN-201專用g346.24正常操作條件下1年12吸附劑CAN-228專用g762.43正常操作條件下1年13吸附劑CAN-318專用g22.44正常操作條件下1年14吸附劑CAN-324專用g239.03正常操作條件下3年15吸附劑CAN-561專用g4.71正常操作條件下3年二公用工程1電220V、50HZkWh0.56照明用電380V、50HZkWh56.27動力設(shè)備用電，包括公用工程用電10kVkWh241.09動力設(shè)備用電2儀表空氣P=0.4～0.5MPaDp-40℃Nm35.98已折電耗3氮氣P0.4MPa99.5%O2≤0.5%Nm3/h4000開車初置換用數(shù)小時Nm3174.52補充氮氣4脫鹽水0.5MPa，20℃t0.79已折電耗5循環(huán)水P=0.4～0.5MPa≤30℃t58.59已折電耗6新鮮水t1.25三副產(chǎn)品1副產(chǎn)混合解吸氣Nm3561.16送工廠燃料管網(wǎng)作燃料2副產(chǎn)蒸汽t0.19送工廠蒸汽系統(tǒng)4.4自控技術(shù)方案4.4.1概述根據(jù)全廠各裝置和系統(tǒng)的構(gòu)成及總體平面布置，內(nèi)蒙慶華50KNm3/h焦爐煤氣制氫裝置項目整個裝置區(qū)按一個中央控制室和一個壓縮分控室設(shè)置。本項目儀表及控制系統(tǒng)應(yīng)安全可靠、技術(shù)先進，滿足工藝過程的操作要求，自動控制水平將達到國內(nèi)石油化工企業(yè)的先進水平。該工程的裝置統(tǒng)一采用分散型控制系統(tǒng)（DCS），并考慮工廠管理網(wǎng)及ERP系統(tǒng)接口，實現(xiàn)控制系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫的共享，最終實現(xiàn)全廠的控制、管理、經(jīng)營一體化。本項目工藝生產(chǎn)裝置和公用工程各單元的重要工藝參數(shù)引至主控制室DCS系統(tǒng)進行監(jiān)視和操作。同時，裝置DCS顯示操作站還將監(jiān)控其它控制系統(tǒng)的信息，如安全儀表系統(tǒng)（SIS）、可燃/有毒氣體檢測報警系統(tǒng)（GDS）、壓縮機組控制系統(tǒng)等通過MODBUS協(xié)議與DCS控制器進行通訊，通訊接口應(yīng)采用冗余方式。4.4.2生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)組成整個DCS系統(tǒng)由控制站、工程師站、操作員站等組成。中央控制室根據(jù)裝置和系統(tǒng)要求應(yīng)設(shè)置操作站、打印臺、輔助操作臺等設(shè)備。4.4.2.1設(shè)置原則DCS基本設(shè)置原則為：控制單元的CPU等功能卡件為1：1冗