第一章 制氢装置概况 1
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第一章 制氢装置概况 1 装置设计、建造、首次开工概况
1.1装置设计概况
1.1.1设计依据
（1） 中石化（1997）建设字407号，《关于茂名石化公司5万标方米/ 时制氢装置初步设计的批复》。
（2） 中石化(1997)建设字348号，《关于茂名石化公司加工进口含硫原油改扩建工程总体设计批复》。
（3） 6×104m3/h 制氢装置(施工图设计)工程设计合同,合同号(1997): 茂洛经设字第10号。
1.1.2设计原则
（1） 制氢装置的生产能力为6×104m3/h工业氢，为降低建设投资，节省占地面积，采用单系列工艺方案。采用洛阳石化工程公司低能耗的轻烃水蒸汽转化技术以提高装置运转的可靠性，降低氢气生产成本及能耗。 （2） 采用华西化工研究所的变压吸附(PSA)技术，以提高净化部分的运转可靠性，降低生产成本。
（3） 严格遵守有关环保 安全及职业卫生法规，力争做到经济与社会效益的统一。
（4） 根据初步设计审查会的要求，中变反应后增设低温变换系统。
（5） 根据厂方要求，增加0.45MPa低压蒸汽发生系统。 1.1.3装置概况
1.1.3.1概述
制氢装置是茂名石化公司加工进口含硫原油改扩建工程的一部分。制氢装置与渣油加氢脱硫装置组成联合装置；与第四套常减压蒸馏装置、第三套重油催化裂化装置和柴油加氢
精制装置共用一个中心控制室，与渣油加氢脱硫和柴油加氢精制共用一个变配电间，分析化验由第三分析站完成，锅炉水质分析项目由动力厂完成。
1.1.3.2装置组成
原料→脱硫→转化→变换→PSA净化→工业氢
脱硫催化剂
1.1.3.3生产规模
制氢装置设计生产能力为6×104m3/h工业氢，实际产氢要求: 6×104m3/h。年开工时数为8000小时。
1.2装置建造概况
装置占地面积10500平方米，总投资为2.8亿元。装置于1997年7月15日破土动工，1999年9月30日工程实现高标准中交。
1.3装置首次开工概况
装置于1999年6月1日开始装置管线水冲洗。8月8日17：18时，转化炉开始氮气循环烘炉点火升温，经过11天的时间，先后完成了原料预热炉、转化炉烘炉及水汽系统煮炉、热氮试运等过程，至19日，顺利完成烘炉煮炉程序，然后，中压汽包按煮炉曲线进行要求由3.0MPa开始降压，8月20日2：00时当汽包压力降至1.1MPa时，发现蒸汽过热段有大量蒸汽泄漏并伴有碱液外流。经熄火降温后检查，发现如下现象：
（1） 弯头箱内大部分弯头和连接短管严重断裂，裂缝达100多处，均为穿透性裂缝。断口多数为横向断口，外径无变化。
（2） 裂缝多在焊缝附近，而弯头多在背弯位置。
（3） 弯头箱内大部分直管和弯头表面粘满浓缩的煮炉碱液。
（4） 中压汽包内旋风分离器的气罩有6个偏离，其中1个与主体已分离。
（5） 炉内翅片管未发现断裂现象。
8月27日装置撇开蒸汽过热段，开始热氮试运，9月5日转化炉达到配汽条件，配入外来蒸
汽，9月9日转化炉熄火，装置热氮运结束。9月18日装置开始装填催化剂，9月28日装填结束。10月8日低变催化剂开始还原，10月11日还原结束。10月12日进行加氢催化剂的预硫化。10电动刻字笔月15日制氢装置建立脱硫、转化、中变大循环，进行首次开汽。10月19日9：00时转化炉达到配氢配汽条件，在进行配氢配汽检查时，发现转化炉下集合管外接管泄漏，装置被迫停炉检查。在324根外接管中，先后查出89根带穿透和未穿透裂纹的接管。
11月17日8：00时制氢装置建立脱硫转化大循环，转化炉、加热炉重新升温，装置重新开工，11月19日11：00时进行配氢配汽，11月20日0：05时检查发现转化炉下支尾管与加强接头之间连接处漏氢并着火，装置再次停炉检查。接头上侧有3根开裂（1根裂于母材已穿透，2根裂于焊缝）；接头下侧有9根全部沿焊缝开裂；3根有Ф2～5㎜的气孔。12月14日装置重新开汽，于12月15日进行配氢配汽，于12月16日20：30时生产出合格的氢气。
2 装置改造内容
2.1装置2001年大修改造内容
2.1.1 技措项目
(1) 将高压氮引至净化风入口分液罐入口
(2) V2023压控阀前增设消音器,引至界区平台
(3) 中低变反应器充氮阀移至地面
(4) R2002A、B入口增设高压N2线
(5) E2001管程出口增设大阀及盲板。
(6) 增设一台大流量的轻石油泵
(7) 更换HS7601、HS7602两个快速排水阀
(8) 并网氢气增设流量孔板并引入DCS
(9) 压缩机入口系统氢气流量引入DCS
(10) V2007出口联锁阀KV7302增加手动开关
(11) 第一、五分水罐更换液控阀
(12) P2003A/B大回流增加调节阀。
(13) 利用柴油加氢新氢机，提高转化系统循环量
(14) R2001增加并联安全阀
(15) 压缩机房增加加油机固定电源
(16) FI7401扩大量程
(17) FI7403扩大量程
(18) FI7404扩大量程
2.1.2 基建填平补齐及设计回访项目
(1) 除氧器V2021出口管道200-DOW2012.2B(H40)增加一切断阀，将P2006回流线改至V2017。
(2) P2001出口管线更改为DN80管线。
(3) SC2001采样线15-FG2013修改。
(4) 低压汽包（V2023）上的安全阀SV2010A/B出口管原固定支架更改。
(5) 开工加热器（E2011）管程材质修改，E2011的管程，材质改为15CrMo（R）。
(6) 转化炉（F2002）下集合管及其冷却系统更换。
(7) 在低压蒸汽发生器E2010低变气出入口管道增加一条跨线。
(8) 原料气压缩机（C2001）入口分液罐增设液位自动控制回路，并增设高低液位报警。
(9) 更换PSA系统的全部旋塞阀。
(10) 低变升温热流线增设温控阀。
(11) C2001A、B“一回一”、“二回二”增设自动控制回路。
2.1.3 大修零星工程项目
（1） 更新加药泵P2005
（2） 转化炉入口充N2线移至KV7204阀后。
（3） 管P2020：中变气自E2002至R2003下部管线材质升级。
（4） 管P2020/1：低变气自R2004下部至E2010管线材质升级。
（5） 管P2021/1：低变气自管P2020至管P2020/1材质升级。
（6） 双联冷却器SC2005采样槽排水引至地面。
（7） 变换区1.0MPa蒸汽管线末端增设导淋。
（8） E2005出口增加切断阀。
（9） 压缩机联箱与V2002入口增设跨线。
（10） 低变入口升温原线修改。
（11） 转化开工线单向阀及截止阀移至地面。
（12） 脱硫反应器增加一个采样器。
（13） 增加南北制氢纯氢线作开工用。
（14） V2011顶部出口安阀前增加一个压力表。
（15） V2001进口管线增设蒸汽吹扫线。
（16） 压缩机入口联箱增设蒸汽吹扫线。
（17） 火炬线北端增设一条DN20的蒸汽吹扫线。
（18） 火炬线北端增设一条DN50的蒸汽吹扫线。
（19） PSA区火炬线增设蒸汽吹扫线。
（20） 脱附气与瓦斯连通线上增加DN40吹扫线。
（21） V2030增加DN20蒸汽吹扫线。
（22） V2001增加DN50的无盐水赶油线。
（23） V2007出口低变升温冷流线阀后增加压力表。
（24） P2002出口与P2006出口增设跨线，可将工艺冷凝水送至渣油作注水用。
（25） 南界区增加操作平台。
（26） 所有可燃气体及石脑油线界区阀前增加导淋阀。
（27） 氢气至煤油加氢及润滑油加氢的管线焊接。
（28） 低温放空线及高温放空线接头改造。
（29） 循环水进出口总管增加压力表。
（30） 将E2012A/B的管束更换为不锈钢材质。
（31） V2017及V2021安全阀增加手阀。
（32） 过热段出口安全阀SV2013增加手阀。
（33） 增加氢气至三催化谱仪作载气用。
（34） 甲烷分析仪增加预处理器。
（35） F2001及F2002氧化锆改造。
2.2装置2003年大修改造内容
2.2.1技措项目情况
（1） 增加一台小流量石脑油泵P2001D
（2） F2001、F2002增加烟气采样管及配电
（3） 低温放空线增加流量计FIQ7408
（4） 增加工业氢至溶剂油加氢管线
2.2.2车间技术改造项目情况
（1） P2002A/B增加跨线
（2） 脱硫反应器后增加一个总采样器
（3） 转化炉进出口管线增加现场压力表
（4） 瓦斯系统增加低压氮气密置换线
（5） 压缩机入口充氮线改双阀
（6） 转化开工线增加放火炬线
（7） 工业氢并网线界区阀前增加现场压力表
（8） 自动折边机F2001瓦斯阻火器前增加现场压力表
2.2.3仪表改造项目情况
（1） V2004/V2005/V2006液控调节阀更换
（2） V2006/V2007/V2013A/V2021沉筒液位计改差压液位计
2.2.4设备更新情况
（1） 更新转化炉空气预热器
（2） 更新转化炉四台风机调节风门
2.3装置2003年大修改造内容
⑴低变催化剂还原流程改造：自C2001A/B出口至F2002管线上增加一管线至E2011壳程入口。
⑵炼厂气膜分离技术改造项目：在干气压缩机出口增加膜分离装置，膜分离装置出来的氢气送至1.2MPa氢气管网；尾气再作为制氢原料进入原料预热炉F2001；而膜分离装置出来的凝液经V2030界区外压油线直接送至四蒸馏装置回用。
⑶转化开工系统压力控制改造：在第五分水罐V2007至压缩机C2001管线改为PV7310阀后至C2001入口，用于转化系统循环时控制C2001入口压力。
⑷燃料气流控阀FV7502阀后增加阻火器。
⑸将干气压缩机C2001A/B一、二级入口缓冲罐就地自动排凝阀排放改为密闭式排放至火炬。
⑹更换转化催化剂、低变催化剂和PSA部分分子筛。
⑺原料加热炉对流管更换。
⑻PSA程控阀更换。
⑼PSA程序完善修改。
3设计原料和产品性质
3.1 原料性质
制氢装置设计原料有加氢干气、渣油加氢释放气、轻石脑油， 主要性质如下：
表一 加氢干气、渣油加氢释放气的主要性质
名 称 | 净化干气，mol% | 脱硫净化气，mol% | 渣油加氢释放气，mol% |
H2 | 42.16 | 16.06 | 41.12集束天线 |
CH4 | 7.15 | 32.75 | 28.22 |
C2H6 | 12.22 | 25.73 | 15.04 |
C3H8 | 19.89 | 14.73 | 11.06 |
n-C4 | 15.50 | 7.80 | 4.02 |
n-C5 | 1.61 | 5460a1.08 | 0.29 |
n-C6 | | 0.84 | |
H2O | 1.57 | 1.01 | 0.25 |
| 磁性相框 硫含量ppm(w) | ≤20 | ≤20 | ≤20 |
合 计 | 100 | 100 | 100 |
温 度，℃ | 40 | 40 | 40 |
压力MPa(abs) | ≥0.4 | ≥0.4 | ≥4.05 |
| | | |
表二 轻石脑油的主要性质
项 目 | 组 成，mol% |
C3H8 | 0.59 |
C4H10 | 1.53 |
C4H10 | 1.81 |
C5H12 | 18.03 |
C5H12 | 8.85 |
C6H14 | 12.29 |
2-甲基戊烷 | 24.19 |
3-甲基戊烷 | 12.57 |
甲基环戊烷 | 0.14 |
硫含量 | ≤50ppm |
合 计 | 100 |
温 度 | 40℃ |
压 力 | ＞0.25 |
密 度 | 675.5kg/m3 |
| |
表三 循环氢的主要性质
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