炼厂的氢气与氢气供应

1、1炼厂氢气与氢气获取中国石化工程建设企业-10炼厂的氢气与氢气供应第1页2内容1.炼油企业对氢气需求2.炼油企业氢气起源3.主要氢气生产方法4.轻烃蒸汽转化制氢技术发展面临新挑战炼厂的氢气与氢气供应第2页31、炼油企业对氢气需求1. 1 炼厂用氢 炼厂氢气主要供给三类装置 加氢装置 聚乙烯、聚丙烯装置 硫磺回收装置不一样装置对氢气数量和规格要求不一样炼厂的氢气与氢气供应第3页41. 1 炼厂用氢1) 加氢类装置 对于氢气规格要求 CO+CO2 = 10 ppmv (有时要求为20ppmv) 氢气纯度：经过经济对比依据加氢装置氢分压要求确定 主要加氢装置耗氢量炼厂的氢气与氢气供应第4页51) 加

2、氢装置主要加氢装置耗氢量炼厂的氢气与氢气供应第5页62) 聚烯烃类装置（聚乙烯、聚丙烯）对于氢气要求聚丙烯装置催化剂活性 金属铂与碳氧化物(CO CO2)反应生成羟基铂， 失去活性。特点：对CO/CO2要求更高氢气需求量福建80万吨/年乙烯用氢量 50 100 Nm3/h特点：氢气需求量少炼厂的氢气与氢气供应第6页73) 硫磺回收装置尾气加氢还原处理工艺，如ShellScot法，需要氢气作为加氢原料 ；SO2+3H2H2S+2H2OS8+8H28H2S 对于氢气要求 CO+CO2 加氢处理- 催化裂化减压渣油-延迟焦化炼厂的氢气与氢气供应第13页142）青岛大炼油-1000万吨/年炼油能力炼厂

3、的氢气与氢气供应第14页152）青岛大炼油-1000万吨/年炼油氢气平衡炼厂的氢气与氢气供应第15页163）福建一体化- 1250万吨/年炼油+80万吨/年乙烯原油沙特特轻原油（AXL）400万吨/年；沙特轻质原油（AL）400万吨/年；沙特中质原油（AM）400万吨/年。硫含量：靠近 2 . 0% wt重油加工方案减压渣油-溶剂脱沥青-DAO加氢处理- 催化裂化 DOA-气化-氢气+多联产炼厂的氢气与氢气供应第16页173）福建一体化- 1250万吨/年炼油+80万吨/年乙烯氢气平衡炼厂的氢气与氢气供应第17页184）天津一体化-1000万吨/年炼油+100万吨/年乙烯 原油为高含硫沙特原油

4、加工流程特点采取延迟焦化+焦炭CFB锅炉重油加工路线焦化规模：240万吨/年。 炼厂的氢气与氢气供应第18页194）天津一体化-1000万吨/年炼油+100万吨/年乙烯氢气平衡炼厂的氢气与氢气供应第19页205）惠州一期-1200万吨/年炼油/年乙烯原油渤海2号硫含量：0 . 32% wtAPI：0. 919酸值：3.57 mgKOH/g属于高酸低硫环烷中间基原油加工路线常减压直馏轻蜡油+部分重蜡油-高压加氢裂化常减压其余重直馏蜡油-催化裂化减压渣油-延迟焦化，能力： 420万吨/年炼厂的氢气与氢气供应第20页215）惠州一期-1200万吨/年炼油/年乙烯氢气平衡炼厂的氢气与氢气供应第21页2

5、26 ) 炼厂氢气需要量大型炼厂用氢气量：占原油加工量0.82.7%重整规模普通为原油加工量15%-重整氢气为原油量0.5%结论：炼厂或大或小都需要建设制氢装置炼厂的氢气与氢气供应第22页231.4 氢气在其它领域需求 全球氢气消费分布图炼厂的氢气与氢气供应第23页241）氢气是一个高效清洁能源载体氢气是公认高能清洁燃料，用于各种航天器发射。氢气燃烧性能好、点火快，与空气混合时有广泛可燃范围，而且燃点高、燃烧速度快。除核燃料外氢气发烧值是全部化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高，为142.35kJ/kg，是汽油发烧值3倍。2）以氢气为载体新能源革命是未来氢气最大潜在需求。 炼厂的氢气与氢气供应第

6、24页25基于氢气燃料燃料电池技术正悄悄带来一场能源革命氢能电池一旦大规模商业化，其带来氢气需求炼厂的氢气与氢气供应第25页262、炼油企业氢气起源炼厂氢气主要有三个起源1) 重整氢气2) 炼厂富氢气体提纯3) 制氢装置生产氢气另外在炼化一体化工厂还有4) 乙烯装置产氢5) 化肥装置供给氢气炼厂的氢气与氢气供应第26页271）炼厂氢气起源-主要产氢装置产氢量结论：水蒸气转化制氢工艺产氢能力最高，尤以气体原料水蒸气转化制氢为甚。炼厂的氢气与氢气供应第27页281） 炼厂氢气起源-主要装置富氢气体氢纯度（以加工大庆减压渣油为例）炼厂的氢气与氢气供应第28页292） 炼厂富氢气体提纯重整氢气经典重整

7、富氢气体组成炼厂的氢气与氢气供应第29页30加氢低分气经典加氢裂化低分气组成炼厂的氢气与氢气供应第30页31催化裂化干气 经典催化裂化干气组成炼厂的氢气与氢气供应第31页32催化裂化干气不一样催化工艺干气组成炼厂的氢气与氢气供应第32页33 乙烯和化肥装置产氢乙烯装置深冷分离单元所附产氢气在乙烯装置提纯后外供氢气炼厂的氢气与氢气供应第33页343、炼油企业氢气生产3.1 主要成熟氢气生产工艺 电解水 甲醇裂解 天然气、炼厂气或轻烃水蒸汽转化 重油、煤或石油焦部分氧化炼厂的氢气与氢气供应第34页351 ）电解水-能耗高，不适合大型炼厂H2O = H2 +1/2 O2炼厂的氢气与氢气供应第35页3

8、62 ） 甲醇裂解-成本高，不适合大型炼厂炼厂的氢气与氢气供应第36页373) 烃类水蒸气转化炼厂的氢气与氢气供应第37页384） 部分氧化工艺炼厂的氢气与氢气供应第38页395 ） 不一样氢气生产工艺成本比较炼厂的氢气与氢气供应第39页403.2 用于生产氢气原料 能够分成两类1）气体和轻烃 天然气、炼厂饱和干气、焦化干气、催化干气 轻石脑油、LPG 采取水蒸气转化工艺生产氢气2）重质油、煤、石油焦 减压渣油、脱油沥青 煤、石油焦采取部分氧化工艺生产合成气-变换、提纯后取得氢气炼厂的氢气与氢气供应第40页413.3 原料起源1）水蒸气转化工艺 轻油、LPG-因价格过高最多用作备用原料 炼厂干

9、气 -因数量有限，不足以提供全部原料 天然气 -未来水蒸气转化工艺主要原料，包含LNG炼厂的氢气与氢气供应第41页42发改委对天然气利用政策要求第一类：优先类 城市燃气： 第二类：允许类 城市燃气： 工业燃料： 天然气化工： 1)对用气量不大、经济效益很好天然气制氢项目； 2)以不宜外输或上述一、二类用户无法消纳天然气生产氮肥项目； 炼厂的氢气与氢气供应第42页43发改委对天然气利用政策要求第三类：限制类 天然气发电： （1）非主要用电负荷中心建设利用天然气发电项目； 天然气化工： （2）已建合成氨厂以天然气为原料扩建项目、合成氨厂煤改气项目； （3）以甲烷为原料，一次产品包含乙炔、氯甲烷等碳

10、一化工项目； （4）除第二类第2项以外新建以天然气为原料合成氨项目； 第四类：禁止类 天然气发电： （1）陕、蒙、晋、皖等十三个大型煤炭基地所在地域建设基荷燃气发电项目； 天然气化工： （2）新建或扩建天然气制甲醇项目； （3）以天然气代煤制甲醇项目。炼厂的氢气与氢气供应第43页44从国家政策层面上天然气主要用于 城市燃气 工业燃气 氢气生产所以，以天然气为主要原料水蒸气转化制氢装置在未来一段时间内还是炼厂主要氢气供给起源之一。炼厂的氢气与氢气供应第44页453.3 原料起源2）部分氧化工艺 重油、渣油、脱油沥青-因价格过高造成氢气成本过高 石油焦 -因有一定销售市场，多作为备用或补充燃料 煤

11、 -部分氧化工艺主要原料炼厂的氢气与氢气供应第45页463.4 水蒸气转化工艺与部分氧化工艺比较1）工艺流程 水蒸气转化工艺-以天然气为原料流程简单可靠性高连续运行时间长占地少、操作、维护人员少清洁、对环境影响少水耗量少炼厂的氢气与氢气供应第46页47 部分氧化工艺 -以煤为原料流程复杂可靠性低-需要建设备用系列连续运行周期还不能与炼厂其它装置匹配需要建设投资高和公用工程消耗大空分装置占地大、操作、维护人员多环境排放物高水耗量大炼厂的氢气与氢气供应第47页483.4 水蒸气转化工艺与部分氧化工艺比较2）原料 水蒸气转化工艺-以天然气为原料原料价格地域性差异大天然气供给主要集中在西部价格低所以首

12、选水蒸气转化工艺东部-天然气工艺末端、LNG上岸，价格较高，炼厂的氢气与氢气供应第48页493.4 水蒸气转化工艺与部分氧化工艺比较2）原料 部分氧化工艺-以煤为原料价格低，但煤炭供给主要集中在西部东部-多为煤炭运入区，价格相对较高炼厂的氢气与氢气供应第49页503.4 水蒸气转化工艺与部分氧化工艺比较3）氢气成本比较比较基准-氢气规模为80,000Nm3/h炼厂的氢气与氢气供应第50页51a、水蒸气转化工艺-天然气为原料炼厂的氢气与氢气供应第51页52b、部分氧化工艺-煤为原料炼厂的氢气与氢气供应第52页53c、数据分析以天然气为原料水蒸气转化制氢装置中原料成本占氢气成本绝大部分；以煤为原料

13、部分氧化制氢装置，其成本组成中原料成本、动力成本百分比较高，投资亦占氢气成本相当百分比；原料（天然气、煤）价格改变对成本影响很大，尤其是伴随原料价格上升，其在氢气成本中百分比显著上升因投资和动力成本（主要源于空分）在部分氧化制氢装置中占氢气成本百分比很高，所以，只有在制氢装置规模较大时部分氧化工艺才含有竞争力。炼厂的氢气与氢气供应第53页543.5 氢气生产技术选择轻烃水蒸气转化制氢工艺当前依然是炼厂制氢工艺主流技术以气化工艺为关键煤制氢装置受到装置运行可靠性、投资和煤炭起源、运输、储存、公用工程消耗很多原因制约，在一段时间内还不大可能成为炼厂氢气供给主流；伴随技术进步，亦将占据超大型制氢装置部分市场份额以环境保护及绿色循环经济为特色新型制氢技术将越来越引发人们重视光催化水解制氢生物质（污水、生物垃圾）生物法制氢炼厂的氢气与氢气供应第54页554、 轻烃蒸汽转化制氢技术发展面临新挑战高度可靠性要求氢气生产公用工程化趋势要求；氢气在炼厂生产中不可缺乏地位；大型化及小型模块化挑战炼厂制氢装置大型化，追求规模效益移动用氢增加对小型模块化要求环境保护日益严格挑战二氧化碳排放限制，使得制氢装置不得不考虑回收CO2方法，传统脱碳流程和两段变压吸附同时获取CO2流程应引发足够重视炼厂的氢气与氢气供应第55页564 、轻烃蒸汽转化制氢技术发展面临新挑战本质安全要求安全联锁系统设置节能