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1、煉廠制氫方案的選擇與優(yōu)化中石化寧波工程有限公司中國石化長城能源化工公司2014年1月內容提要1煉廠的氫氣需求2煉廠制氫工藝路線3煤制氫關鍵技術4煤氣化多聯(lián)產方案在煉廠中的應用5煤制氫項目的環(huán)保問題6對煉廠制氫方案的建議1煉廠的氫氣需求1煉廠的氫氣需求1煉廠的氫氣需求1.1氫氣是煉廠重要的基本工藝原料氫氣是現(xiàn)代化煉廠不可缺少的原料，廣泛應用于產品的碳氫調節(jié)以及脫除硫、氮以及金屬雜質。1.2原油劣質化從全球范圍內來看，原油重質化、劣質化趨勢明顯。對大型煉廠來說，在重質、劣質原油的加工技術方面，加氫裂化和加氫處理工藝路線有利于將原料“吃干榨盡”，效益優(yōu)于焦化路線，將是今后的主要發(fā)展方向
2、。1煉廠的氫氣需求1.3環(huán)境保護需求2013年9月國務院發(fā)布《大氣污染防治行動計劃》。表1-1油品質量升級時間表序號實施日期實施范圍油品標準硫含量上限12013年底全國國四汽油50ppm22014年底全國國四柴油50ppm32015年底京津冀、長三角、珠三角重點城市國五汽、柴油10ppm42017年底全國國五汽、柴油10ppm在生產技術方面，依靠加氫技術對汽、柴油進行脫硫是生產高等級清潔燃料的主要手段。1煉廠的氫氣需求1.4小結加氫工藝路線將成為煉廠應對原油劣質化、實現(xiàn)油品質量升級的主要措施，加氫能力及加氫深度的雙重要求會使得煉廠對氫氣資源的需求進一步擴大。2煉廠制氫工藝路線2煉
3、廠制氫工藝路線2煉廠制氫工藝路線2.1煉廠氫氣來源途徑一：煉油裝置自身副產的氫氣。主要包括重整裝置產氫和富氫氣體分離氫。對大型煉廠來說，煉廠自產氫的供給量遠遠不能滿足全廠氫氣的需求。途徑二：通過制氫裝置產氫。來源包括輕烴蒸汽轉化、重質燃料非催化部分氧化等路線。表2-1列出了部分煉廠的制氫裝置。2煉廠制氫工藝路線表2-1部分煉廠的制氫裝置制氫原料供氫規(guī)模投產日期萬Nm3/h中石化齊魯分公司煤、石油焦3.52008.10中石化茂名分公司煤、石油焦18.8試車中石化九江分公司煤、石油焦10在建中石化南化分公司煤9試車中石化金陵分公司煤、石油焦13.72005.09中石化揚子分公司煤6試
4、車福建聯(lián)合石化公司脫油瀝青62009中石化鎮(zhèn)海煉化分公司脫油瀝青91984年建成化肥裝置，2009年改為全供氫。中石化青島煉化天然氣32008中科廣東煉化天然氣10規(guī)劃中2煉廠制氫工藝路線2.2典型制氫工藝路線2.2.1輕烴蒸汽轉化?原料：天然氣、煉廠干氣、石腦油等輕烴。?優(yōu)化方向：選擇最優(yōu)的水碳比與轉化爐出口氣體溫度，降低裝置能耗；利用預轉化氣再熱工藝，充分利用轉化爐煙道氣的高溫余熱，降低燃料消耗。2煉廠制氫工藝路線2.2.2重質油氣化路線渣油、脫油瀝青等重質油氣化曾經(jīng)廣泛應用于化肥生產，目前仍有部分企業(yè)采取該路線制氫。2煉廠制氫工藝路線2.2.3煤（石油焦）制氫路線近年來煤氣
5、化技術在中國獲得了極大的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應用于化肥、甲醇、乙烯、乙二醇、煤制油、煤制天然氣等大宗化學產品的生產中。2煉廠制氫工藝路線2.2.4焦爐氣制氫在綜合型工業(yè)園區(qū)，如具備臨近大規(guī)模煉鋼企業(yè)等便利條件，可以考慮采用焦爐氣制氫的工藝路線。表2-2給出了典型焦爐氣的數(shù)據(jù)。表2-2焦爐氣基本參數(shù)組分COCOHNCHCHCHCHO22242426362體積含量,％5.92.158.83.825.62.30.90.20.4雜質：焦油和灰塵≤20mg/m3，硫化氫≤200mg/m3，氨≤100mg/m3，萘≤100mg/m3熱值：18520kJ/Nm32煉廠制氫工藝路線為避免復雜的焦爐氣凈
6、化工序，可以考慮采用基于非催化部分氧化的焦爐氣氣化工藝制取氫氣。其基本流程見圖2-4。2煉廠制氫工藝路線2.3各種制氫路線成本及能耗對比估算基準：制氫規(guī)模：10萬Nm3/h；氫氣純度：＞97mol%；氫氣壓力：4.8MPa；年操作時間：8000小時。表2-3不同制氫路線成本對比表重質油制項目天然氣制氫干氣制氫石腦油制氫煤制氫焦爐氣制氫氫原料消耗3333387.3Nm371.2Nm0.265t0.699t796.92Nm0.379t（1000Nm氫氣）333原料價格3.0元/Nm3.5元/Nm7000元/噸900元/噸1.08元/Nm2950元/噸氫氣成本1.001.351.740
7、.930.941.72（元/Nm3）能耗312.54113.05111.5423.69216.66420.334（GJ/1000Nm氫氣）總投資E1.02E1.07E2.89E1.70E2.32E注：天然氣制氫裝置投資額為E2煉廠制氫工藝路線通過表2-3的數(shù)據(jù)可以初步判斷：干氣制氫、石腦油制氫、重質油制氫的成本過高，將這些原料用于深加工，可以發(fā)揮出更大的經(jīng)濟效益。因而這幾條路線不適宜繼續(xù)作為煉廠制氫的發(fā)展方向。根據(jù)某制氫項目的方案對比情況，對一定價格區(qū)間下天然氣制氫與煤制氫進行成
