煉廠制氫方案的選擇與優(yōu)化.pdf

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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(nèi)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(guān)鍵技術(shù)4煤氣化多聯(lián)產(chǎn)方案在煉廠中的應(yīng)用5煤制氫項(xiàng)目的環(huán)保問題6對(duì)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(yīng)用于產(chǎn)品的碳?xì)湔{(diào)節(jié)以及脫除硫、氮以及金屬雜質(zhì)。1.2原油劣質(zhì)化從全球范圍內(nèi)來看，原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化趨勢明顯。對(duì)大型煉廠來說，在重質(zhì)、劣質(zhì)原油的加工技術(shù)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(hù)需求2013年9月國務(wù)院發(fā)布《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》。表1-1油品質(zhì)量升級(jí)時(shí)間表序號(hào)實(shí)施日期實(shí)施范圍油品標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)城市國五汽、柴油10ppm42017年底全國國五汽、柴油10ppm在生產(chǎn)技術(shù)方面，依靠加氫技術(shù)對(duì)汽、柴油進(jìn)行脫硫是生產(chǎn)高等級(jí)清潔燃料的主要手段。1煉廠的氫氣需求1.4小結(jié)加氫工藝路線將成為煉廠應(yīng)對(duì)原油劣質(zhì)化、實(shí)現(xiàn)油品質(zhì)量升級(jí)的主要措施，加氫能力及加氫深度的雙重要求會(huì)使得煉廠對(duì)氫氣資源的需求進(jìn)一步擴(kuò)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(chǎn)的氫氣。主要包括重整裝置產(chǎn)氫和富氫氣體分離氫。對(duì)大型煉廠來說，煉廠自產(chǎn)氫的供給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足全廠氫氣的需求。途徑二：通過制氫裝置產(chǎn)氫。來源包括輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化、重質(zhì)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(chǎn)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(yáng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化爐出口氣體溫度，降低裝置能耗；利用預(yù)轉(zhuǎn)化氣再熱工藝，充分利用轉(zhuǎn)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(zhì)油氣化路線渣油、脫油瀝青等重質(zhì)油氣化曾經(jīng)廣泛應(yīng)用于化肥生產(chǎn)，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(shù)在中國獲得了極大的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化肥、甲醇、乙烯、乙二醇、煤制油、煤制天然氣等大宗化學(xué)產(chǎn)品的生產(chǎn)中。2煉廠制氫工藝路線2.2.4焦?fàn)t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?fàn)t氣制氫的工藝路線。表2-2給出了典型焦?fàn)t氣的數(shù)據(jù)。表2-2焦?fàn)t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(zhì)：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(fù)雜的焦?fàn)t氣凈

6、化工序，可以考慮采用基于非催化部分氧化的焦?fàn)t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(duì)比估算基準(zhǔn)：制氫規(guī)模：10萬Nm3/h；氫氣純度：＞97mol%；氫氣壓力：4.8MPa；年操作時(shí)間：8000小時(shí)。表2-3不同制氫路線成本對(duì)比表重質(zhì)油制項(xiàng)目天然氣制氫干氣制氫石腦油制氫煤制氫焦?fàn)t氣制氫氫原料消耗3333387.3Nm371.2Nm0.265t0.699t796.92Nm0.379t（1000Nm氫氣）333原料價(jià)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(zhì)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(jì)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(xiàng)目的方案對(duì)比情況，對(duì)一定價(jià)格區(qū)間下天然氣制氫與煤制氫進(jìn)行成