制氢单元操作法

一、造气工序

1、岗位任务及管辖范围

1.1岗位任务

1.1.1来自单元外的天然气经压缩机升压后，依照工艺规程、工艺卡

片规定的工艺参数在钻铝加氢反应器和氧化锌脱硫反应器内进行脱

硫反应操作，将原料天然气中的硫化物除去，向转化岗位输送合格的

天然气；

1.1.2依照工艺规程、工艺卡片规定的工艺参数在转化炉内进行天然

气蒸汽转化反应操作、在中温变换反应器内进行变换反应操作，向脱

碳、变压吸附岗位输送合格的中变气；

1.1.3依照工艺参数维持产汽系统安全稳定运行，向转化、中变岗位

提供蒸汽，多余蒸汽外供2.5MPa蒸汽管网；

1.1.4正确使用和维护好本岗位所属的工艺设备、管道、阀门和工器

）旦、.，

1.1.5按工段划定范围，搞好设备和环境卫生；

1.1.6按规定定时巡检，做好原始记录，消除本岗位的跑、冒、滴、

漏现象。

1.2管辖范围

121本工序所属设备、管道、阀门及附件（详见8、设备性能结构一

览表）；

122本工序所属电器、仪表及附件；

123本工序所属的各种药剂、润滑油等；

124本工序所属的消防、防护、通讯器材及劳保器具。

2、岗位的职权和责任：

2.1在班长的领导下，全权管理本岗位，有权禁止未经批准的外来人

员进入本岗位，禁止非本岗位人员动用本岗位设备或任意操作；

2.2上班期间要精心操作，若有事离开岗位，必须征得班长同意，在

岗位期间不做与岗位无关的事，不脱岗、不睡岗；

2.3经常检查设备的运转情况和个工艺指标的执行情况，对本岗位生

产负全面责任；

2.4遇紧急情况，有权采取应急措施或停车，以免造成事故或更大损

失，然后立即报告班长、调度和车间有关人员；

2.5有权拒绝使用不合格的原料或不安全的设备，直到段长或车间负

责人作出明确负责的指令为止。

2.6正确操作和维护本岗位所属的一切设备及电气、仪表，当发生异

常情况时必须联系机、电、仪专业人员检查处理。

2.7按时、准确、真实地填写岗位原始记录，并保持其清洁和完整；

要求工艺违反率＜3%,记录差错率＜1.5%。。

2.8在上班操作人员不按交接班制度交接班时，有权拒绝接班，直至

双方班长做出合理仲裁，并把处理意见记入交接班记录为止。

2.9负责本岗位动火或检修前设备的倒空，加拆盲板，置换，直至分

析合格交出，同时要做好现场监护和检修后的验收工作。

2.10未经车间允许不得擅自改变工艺条件及操作方法进行实验性工

作。

2.11对不符合安全规定的操作、检修、动火等工作，有权令其停止,

并立即汇报班长。

3、产品及原料的性质和规格：

3.1原料

序规格

楙性质

号

甲烷98.38(V%)

乙烷0.07(V%)

丙烷0.03(V%)

二氧化碳0.19(V%)

天氧气0.02(V%)

1异丁烷12X10^(V)

然正丁烷26.7X10^(V)

氮气131(V%)

气低热值35-18MJ/Nm3

总硫1.48X10^(V)

自燃点450℃（在。2中）,

516（在空气中），爆炸范围

4.1〜74.2%（在空气中）5〜

氢

2纯度沙9.9%95%（在。2中），密度

0.089g/L比重0.0696（空气

气

为1）

3.2产品

规格

锦尔尔性质

氢气86.0071(V%)

一氧化碳3.4653(V%)

二氧化碳7.0358(V%)

中变气氮气03323(V%)

（至塔3201）

水0.4154(V%)

甲烷2.7441(V%)

4、生产原理及工艺流程说明:

4.1生产原理：

4.1.1脱硫岗位

在天然气蒸汽转化法生产氢气的过程中，催化剂易受硫化物、氯

化物的毒害而不同程度的失去活性。因此必须从原料中除去各种硫化

物、氯化物至最低程度，一般要求原料气的硫含量在0.2ppm,氯化物

在Ippm以下，从而保护催化剂，生产才能正常进行。

脱硫岗位就是将天然气中的有机硫化物经钻铝加氢反应转化为

硫化氢，通过氧化锌脱硫剂将硫化氢除去，脱硫后的天然气（硫含量

<0.2ppm）o有关反应如下：

硫醇：RSH+H2-RH+H2S

硫醴：RiSR2+2H2-R]H+R2H+H2S

二硫醴：RISSR2+3H2^RIH+R2H+2H2S

度吩：C4H4S+4H2-C4H10+H2s

氧硫化碳：COS+H2-CO+H2s

二硫化碳：CS2+4H2-CH4+2H2S

ZnO（固）+H2S=ZnS（固）+H2OAH°298=-76.62kJ/mol

4.1.2转化、中变岗位

天然气蒸汽转化法是以天然气为原料，在催化剂和一定温度的条

件下与蒸汽进行转化反应，生成含氢的转化气，残余的甲烷不超过

1.75%（湿）左右。生成转化气中含有部分的一氧化碳，中变岗位就

是使一氧化碳在催化剂存在的条件下和水蒸汽反应生成二氧化碳和

氢气，控制变换气中的一氧化碳含量小于3%。

主要反应如下：

转化：CH4+H2O=CO+3H2AHO298=+206kJ/mol

CH4+2H2O=CO2+4H2AH°298=+165.3kJ/mol

CO+H2O=CO2+H2AH°298=-41.2kJ/mol

中变：CO+H2O=CO2+H2AH°298=-41.2kJ/mol

4.2流程说明

4.2.1脱硫岗位

来自单元外的天然气与来自PSA氢气提纯工序来的氢气混合后

进入原料气缓冲罐（R3101）,经原料气压缩机（J3101A/B）升压后

进入转化炉（L3101）对流段中的原料预热段（二），预热至350〜380℃

后，首先进入加氢反应器（F3101）,在催化剂的作用下进行钻铝加氢

反应，使有机硫转化为无机硫，然后再进入氧化锌脱硫反应器

（F3102A/B）o在此氧化锌与硫化氢发生脱硫反应生成硫化锌。处理

后的气体中硫含量小于0.2ppm,进入转化岗位。

4.2.2转化、变换工序

脱硫后的天然气，按水/碳比3.5与自产的2.5MPa蒸汽混合，经

过转化炉（L3101）对流段中原料气预热段（一）预热到580-600℃,

由上集合管进入转化炉辐射段。转化炉管内装有转化催化剂，在转化

催化剂的作用下，天然气与水蒸汽发生复杂的转化反应，从而生产出

氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和水的平衡混合物，天然气蒸汽转

化反应为强吸热反应，反应所需的热量由设在转化炉顶部的十八个气

体燃料烧嘴提供。出转化炉（L3101）的高温转化气（860℃）经转化

气蒸汽发生器（H3101）产生中压蒸汽后，温度降至340-360℃,进

入中温变换反应器（F3103）,在催化剂的作用下发生变换反应，将变

换气中的一氧化碳含量降至3%（干基）左右，生成的中变气首先进

入锅炉给水预热器（H3102）预热锅炉给水，并经过中变气第一分水

罐（R3103）分水后进入再生塔底重沸器（H3103）,为二氧化碳再生

塔（T3302）提供热源，然后经第二分水罐（R3104）分水后进入脱

盐水预热器（H3104）预热除盐水，再经过中变气第三分水罐（R3105）

分水后，分成两部分，一部分进入二氧化碳生产工序；另一部分进入

中变气水冷却器（H3105）降温至40℃,并经中变气第四分水罐

（R3106）分水后与脱碳气汇合进入变压吸附工序。

4.2.3产汽系统

A.工艺冷凝水回收

在转化炉前配入的工艺蒸汽，部分参与转化、变换反应，过剩蒸

汽则在热交换过程中被冷凝，并在中变气分水罐中被分离出来进行回

收。四个中变气分水罐（R3103、R3104、R3105、R3106）分出的工

艺冷凝水汇合后进入酸性水气提塔（T3101）顶部，经气提塔除去微

量二氧化碳等杂质后由酸性水气提塔底泵（B3101A/B）送入除氧器

（R3108）,除氧后作为锅炉给水回收利用。

B.脱盐水除氧

自单元外来的脱盐水经调节阀调节后经脱盐水预热器（H3104）

预热至55℃左右，与酸性水气提塔底泵（B3101A/B）来的104°。净

化水混合至70℃左右一起进入除氧器（R3108）。除氧器（R3108）所

用蒸汽的一部分来自连续排污扩容器（R3110）扩容的二次蒸汽；不

足部分由来自单元外的蒸汽供给。除氧器（R3108）正常运行时，通

过调节来自单元外的蒸汽流量来控制除氧器的压力。除氧水经过中压

锅炉给水泵（B3102A/B）升压后送至中压产汽系统。

C.中压产汽系统

来自中压锅炉给水泵（B3102A/B）的除氧水经过锅炉给水预热

器（H3102）预热至饱和温度进入中压汽水分离器（R3107）中。饱

和水通过自然循环方式经转化炉（L3101）对流段两组换热器及转化

气蒸汽发生器（H3101）生成饱和蒸汽，主要供造气工序自用，其余

送出单元至中压蒸汽管网。

D.加药系统及排污系统

固体的磷酸三钠加入溶解器（R3109）中，用来自除氧器（R3108）

的除氧水溶解，然后用加药泵（B3103）把碱液送至中压汽水分离器

（R3107）中。为了减少系统的热损失和保护环境，系统设置了连续

排污扩容器（R3110）和定期排污扩容器（R3111）。由于中压产汽系

统的排污水温度较高，因次，排污水首先送至连续排污扩容器

（R3110）,产生扩容蒸汽供除氧器（R3108）用，扩容的排污水送入

定期排污扩容器（R3111）,并加入循环水冷却至70。。以下排放。

5、岗位开停车及正常操作

5.1开车前的准备工作

5.1.1准备好操作工具，原始记录，佩戴好劳动保护用品。

5.1.2检查所配备的消防、防护器材是否齐全。

5.1.3检查所有设备管线、机泵是否处于良好状态，所有电器设备都

应有接地和良好的绝缘措施。

5.1.4在仪表工配合下试运转各仪表，校验合格，确保各仪表工作状

态良好。

5.1.5检查天然气、氢气、水、电、蒸汽（l.OMPa）、氮气、压缩空气

是否供应正常。

5.1.6安全阀定压和安装完毕，可燃气体报警系统、有毒气体报警系

统处于完好备用状态。

5.1.7不投入的设备、管线按方案加好盲板，并做好记录、建立台帐。

5.2热氮试运

用热氮气主要进行转化炉烘炉，同时进行产汽系统煮炉工作。

5.2.1气密

521.1气密的要求

工序气密必须在催化剂装填前后分别进行，以保证系统的严密

性。气密时以氮气作介质（或以空气作介质），启用原料气压缩机

（J31O1A/B）升压。

工序气密分段进行。各段气密压力及要求见表5-1

表5-1气密压力表

部位气密压力MPa八小时最大允许压降MPa

脱硫部分（J3101出口一2.52<0.05

F31O2A.B出口）

转化部分（F3102出口一2.07<0.05

F3103入口）

变换部分（F31O3入口一1.88<0.05

R3106出口）

5.2.1.2气密方法

由于脱硫、转化、变换系统容积不大，可以连在一起进行气密

试验。先将脱硫部分F3101A/B的出口装上盲板，启动原料气压缩机

充氮到气密压力。合格后降压，拆下出口盲板，再装上中变入口盲板。

充氮到气密压力，对转化进行气密。同理，按照气密压力的高低，依

次对其他系统进行气密。

5.2.1.3气密检查的内容及方法

气密点包括设备、管线上的法兰、阀门、放空、压力表、液面

计、活接头以及温度计套管，压力、液位、流量引压线，热电偶连接

点等。检查时用肥皂水刷在密封点上，观察有无气泡，刷子刷不到的

地方可用洗耳球挤入肥皂水，放空头插入肥皂水桶中检查。气密点肥

皂水不起泡，并且系统8小时压降斗0.05MPa,则气密合格。否则须对

漏点进行处理，直至气密合格为止。

5.2.1.4气密注意事项

气密点检查要做到定区、定人、定点，做到不漏过一个气密点,

不放过一个气泡。气密时气密压力不允许超过设备设计压力，并要有

专人监视入工序的氮气压力，并作记录。

5.2.2氮气置换（不装催化剂时用压缩空气）

气密结束后，拆除盲板，全系统卸压至0.05MPa（表压下同）。

然后由压缩机出口阀组向系统充氮至0.2〜0.3MPa,重新卸压、放空;

再充压至0.2〜0.3MPa。如此反复几次，直到系统中时置换

结束。置换时要注意把采样阀，排凝阀以及控制阀付线等易形成死角

的地方打开置换一下。带压置换时，注意拆盲板处法兰的泄漏情况。

5.2.3建立冷氮循环系统

5.2.3.1冷氮循环流程见图5T。

5.2.3.2系统置换合格后，然后引氮气充压，使原料气压缩机入口压力

保持在〜0.70MPa。系统充压结束后，启动原料气压缩机建立全系统

的冷氮循环。当原料气压缩机入口压力小于0.7MPa时应及时补氮。

使原料气压缩机入口始终保持在〜0.7MPa。在冷氮循环期间，两台压

缩机应切换操作，进行负荷试运。同时考察压缩机的最大循环量，并

测定全系统的压降。

5.2.3.3冷氮循环前，应装好循环系统所有压力表，在循环期间，系统

严禁蹩压。在启动原料气压缩机时，应注意电机电流，防止超负荷。

5.2.4转化炉烘炉

5.2.4.1烘炉目的

转化炉炉墙及转化气蒸汽发生器的内衬，是用耐火砖混凝土等

筑砌而成，里面含有大量的水份。通过烘炉，可将炉墙中吸附水和结

晶水慢慢脱除，以避免在使用过程中因水份急剧蒸发而引起炉墙衬里

破坏。通过烘炉，了解炉管的热膨胀情况，掌握炉子的温度调节、转

化气蒸汽发生器的使用性能及锅炉系统的热态操作。

5.2A.2烘炉应具备的条件

A.工序冲洗、吹扫合格，系统气密试验合格。

B.原料气压缩机单机试车合格，负荷试车正常，处于备用状态；锅

炉给水泵单机试车合格，负荷试车正常，处于备用状态，转化炉鼓风

机和引风机单机试车合格，负荷试车正常，处于备用状态。

C.脱硫、转化、司水各岗位主要仪表具备投用条件。

D.产汽系统建立水循环。

E.冷N2循环时发现问题均已解决，转化炉负压力表已装好，炉区

清理各种易燃易爆物品，备好消防器材。

5.2.4.3转化炉点火前应具备的条件

A,用l.OMPa蒸汽置换燃料气系统至各火嘴小阀前，由转化炉顶放

空管放空。注意检查小烧嘴后是否发烫，若发烫则关死或修理阀门。

注意稍开排凝阀，以排除管线内冷凝水。蒸汽置换数分钟后，逐个开

火嘴小阀，见汽后即关闭，采样分析合格(02或0.5%)后，引燃料气至

火嘴小阀前，在炉放空管放出残存的水汽。

B,先启动转化炉烟道风机，然后启动转化炉鼓风机，打开烟道挡板,

抽20分钟后炉膛采样作爆炸分析，合格后,调整烟道挡板至合适开度，

使炉膛保持合适的负压(-2〜-5mmH2。)，转化炉准备点火。

C.把转化气蒸汽发生器全部连入系统，冷却器给上循环水。

5.2.4A升温烘炉

A,升温速度见表5-2,升温曲线见图5-2。

B5-2转化嬲沪升温峨

F3101F3102L3101H3101F3103

H3104R3104H3103R3103H3102

表5-2转化炉升温速度表

区域升温范围℃升温速度℃/h时间h累计时间，h

I常温〜15052424

150恒温2448

150—32072472

320恒温2496

320—5007〜824120

500恒温24144

500〜60020〜254148

II炉出口循环气温度<2016160

600―820℃

III820恒温72232

820〜600-259241

600恒温24265

600—180-3014279

熄火，降温

B.转化炉点火升温

点燃炉顶火嘴：人站在点火孔侧面（防止烧着），将点火枪插

入点火孔，另一个人开燃料气和空气阀门，点燃火嘴，取出点火

枪。

点燃转化炉火嘴应按下列顺序:先两边后中间。同时要使炉子

两侧点燃的火嘴对称，避免炉管单侧受热。初始阶段，火焰尽量

小些，以避免局部温升过快，以后可根据升温曲线的要求及时增

减火嘴。

C.转化炉升温说明

区域I主要考虑转化炉烘炉，故温度以对流段入口烟气温度为

准。烘到950℃之前，要兼顾转化炉出口循环气的温度W860C,

控制升温速度。

区域n是将测温点由炉膛改至炉管出口的循环气过程，同时

也是调整炉出口温度的过程，温度以转化炉出口集合管上的温度

为准。

区域ni主要考虑工艺上的调整操作和事故演习，故温度仍以

转化炉出口集合管上的温度为准，此时要注意兼顾炉膛温度》

950℃□

5.2.4.5烘炉注意事项

在烘炉过程中如发生火嘴熄灭，要立即关闭燃料气阀门，炉

膛内置换，采样作爆炸分析，合格后再点火嘴。

注意考察炉管、尾管和集合管的热膨胀，在整个升温阶段应

测定并做好记录，了解火嘴燃烧情况以及有关仪表的性能。

5.2.4.6烘炉后的检查

当转化炉降温到180℃熄火后，闷炉降温，任其自然降温到

100℃以下，打开看火孔，人孔等进行通风降温。烟道风机视降温

情况决定开或停，当炉膛温度＜40℃后，进行炉膛的内部检查，

仔细检查炉管有无变形，炉墙衬里有无裂缝，耐火砖有无脱落等

问题，查出问题后安排处理解决。

5.2.5产汽系统碱煮及试运

5.2.5.1产汽系统碱煮目的

由于产汽系统受热面在制造、搬运、存放、安装等过程中有

残留物和形成的铁锈及其它污垢，因此必须对产汽系统进行碱煮、

清洗，以保证产汽系统投产后获得合格的蒸汽。

5.2.5.2碱煮前的准备工作

A,中压锅炉给水泵试运合格，处于备用状态；锅炉系统仪表均

经校验，试运合格，处于备用状态，压力表手阀放空系统畅通。

B.公用工程系统均畅通，且保证足够供应。

C.备齐碱煮用的化学药品：固体NaOH或NaOH碱液以及

Na3P04.12H20o

D.产汽系统经水冲洗和水压试密合格。

E.绘好碱煮时的升压曲线。

5.2.5.3产汽系统充水

A,脱盐水除氧:引脱盐水进入工序内的除氧器，同时通入l.OMPa

蒸汽进行除氧。控制除氧器压力为0.02〜0.03MPa。

B,启动中压锅炉给水泵向中压汽水分离器充水，用泵出口阀及

泵出口回流阀控制水泵出口压力，此阶段为提高流量，可稍开给

水压控的旁通阀。当液位达到60%时，（充水初期稍开中压汽水分

离器排气阀，待充好后关闭），产汽系统充水完毕。

C.开大连续排污和定期排污，对产汽系统进行提温。排出来的

水质合格且温度达100℃后，将汽水分离器液位降至最低，关闭排

污。

5.2.5.4碱煮溶液的配制与加入

A,配制溶液

戴好劳保用品，将固体NaOH打成小碎块，同时清理溶解器。

然后把NaOH碎块和Na3PO4.12H2。一起投入80%液位的溶解器中。

药品加完后，盖上上盖，用仪表风搅拌至完全溶解。

根据产汽系统的水容积，配制好的浓度为20%的碱液通过加

药泵，加入到中压汽水分离器。所需的碱液一次加完，并保证每立

方米水中含有NaOH、Na3PO4.12H2。各为3〜5Kg。关闭与汽水分

离器相连的控制仪表和调节阀。

B.注意事项

在配药和加药操作中应有防护措施和装备，防止发生烧伤事

故。药品应溶解后加入汽水分离器，不得直接加入固体。

5.2.5.5碱煮

A,碱煮应在转化炉的烘炉时同时进行。

B,加药结束后，将中压汽水分离器液位调整并维持在正常水位

线以上50〜75mm处，系统进行碱煮循环。

C.中压产汽系统碱煮时的升压曲线见图5-3-1。

D.随着转化炉温度的上升，中压汽水分离器压力逐渐上升。当

压力升至0.3MPa时将产出的蒸汽引至消音器放空。

E.产汽系统首次升压应按升压曲线要求缓慢平稳进行。控制产汽

系统升温速度W50℃/h。然后以0.1MPa/h升压，将汽水分离器压力

升至正常压力的50〜60%,并维持在汽水分离器正常产汽量的10〜

15%放空，在此条件下维持30〜48小时，之后从下部各排污口轮

流排污换水（关小排空汽量，使压力变化不大），在换水操作中，

应连续化验汽水分离器水质，当此水质达到正常水质要求时，换水

操作完毕，可进行蒸汽严密性试验和安全阀整定工作，最后应缓

慢降温降压，放水检查汽水分离器碱煮质量。汽水分离器内壁呈

金属本色无油污和垢斑为合格，碱煮合格后方可投入运行。

co

F.注意事项

a水面计的水位标志清晰，位置正确，控制室能可靠地监视汽

水分离器水位。

b系统的第口次升压应缓慢平衡，升压速度应控制在汽水分离

器饱和水温度每小时升高不超过50。。的范围内，升压过程中应注意

各点膨胀情况。

c中压汽水分离器升压至0.4〜0.5MPa时，应对连接部件进行一

次热紧。

d加强水、汽质量化验，保证汽水品质合格。

e认真保持水位，防止汽水分离器满罐、碱液冲出。

f安全阀应整定完毕。

g碱煮完毕后，汽水分离器以0.2MPa/h速度卸压至0.1〜

0.2MPa（表）。

h各排污点排污不得超过半分钟，以防止水循环被破坏。

G.化验分析要求

碱煮过程中，应对炉水碱度及磷酸根的变化进行分析与监视。

a开始升压后每2小时取样一次；

b换水后期每小时取样一次。

H.碱煮后的检查

a排净汽水分离器内存水，打开汽水分离器入孔进行内部清理

冲洗。

b检查排污阀门有否堵塞或卡死现象。

c检查汽水分离器内壁的清洁程度，表面应无油垢和锈斑，擦去

附着物后，全部表面应无残存的锈斑，认为碱煮合格。

I.煮炉后的保护

拆除所有碱煮时的临时管道。产汽系统充除氧水保护或充氮保

护，氮气压力维持在O.IMPa。

5.2.5.6蒸汽严密性试验及安全阀整定

蒸汽严密性试验及安全阀调整工作应在碱煮工作完成之后进

行，碱煮工作完成之后将压力缓慢升至工作压力，对焊口、人孔、法

兰、阀门进行严密性检查，对汽水管道、汽水分离器、支吊进行热膨

胀检查。发现问题，待降压后进行处理。处理完毕再缓慢升压至工作

压力。

安全阀的压力整定，应以各就地压力表为准，压力表应校验合

格，并有误差记录，在定压值附近的误差如大于0.5%应作误差修正,

安全阀整定工作应有记录和签字，并存档安全管理部门。

5.2.5.7产汽系统运行

A.产汽系统试运目的

通过产汽系统试运，烘干转化气蒸汽发生器内衬里；考验系统

的产汽能力及系统性能；掌握将自产蒸汽切入转化炉或蒸汽管网的操

作。

B.中压汽水分离器升压

a碱煮完毕后，汽水分离器要加大排污量及排污次数，同时应

随时注意汽水分离器水位，补充锅炉给水，维持正常水位，将碱液尽

量排出系统。

b将溶解器中配好的Na3P。4水溶液用加药泵打入中压汽水分离

器中，维持汽水分离器的水质。

C随着转化炉温度上升，逐渐调整汽水分离器压力。用放空量

控制产汽系统升温速度W50℃/h,升压速度W0.1MPa/h。

5.2.5.8自产蒸汽切入管网

当中变反应温度达到200℃后，可从转化配入自产蒸汽，最后调

节汽水分离器压力至2.5MPa,多余蒸汽慢慢切入2.5MPa蒸汽管网系

统。在切入前应先进行不小于1小时的暖管时间。

5.2.6连通主工艺流程

5.2.6.1连通主工艺流程应具备的条件

(1)氮气循环系统正常，原料气压缩机运转良好。

(2)转化炉出口温度已达800-820℃。

(3)产汽系统运行正常，自产蒸汽已切入系统。

(4)脱碳系统水洗，碱液完毕，溶液鼓泡试验合格，双塔循环正

常。

(5)氮气循环系统各处仪表已投入。

5.2,6.2连通主工艺流程操作步骤

A切入脱碳系统(氮气循环时氮气走二氧化碳吸收塔的付线或直接走

中变气水冷却器)时各部分参数正常。稳定后即可把脱碳系统切入主

流程，先慢慢打开二氧化碳吸收塔气体入口阀(严防阀门开得过猛，

造成冲塔)，此过程中，注意由压力波动造成双塔液面波动。当二氧

化碳吸收塔的压力与系统压力平衡后，慢慢打开塔顶出口阀，同时逐

渐将二氧化碳吸收塔副线阀关死。在整个切入过程中，开、关阀门一

定要缓慢，控制好双塔循环，不允许液面大起大落。

B注意事项：联入脱碳系统时，一定要先开后关，严禁循环系统憋压。

在整个联通过程中密切注意系统压力变化，当压缩机入口压力小于

0.8MPa时，要及时补氮。

5.2.7调整工艺参数考察设备及仪表性能

5.2.7.1调整的工艺参数主要有：

脱硫部分:加氢反应器的入口温度380℃。

转化部分:转化炉入口温度500-600℃,出口温度820-860℃,

炉管壁温W880C,炉膛温度W950C。

变换部分:中变入口温度340-380℃o

PSA部分：中变气进入PSA部分温度40℃。

5.2.7.2把各分液罐排出的冷凝水送至酸性水汽提塔。汽提后的热水

用泵送至除氧器，除氧后作为锅炉给水。

5.2.7.3产汽系统所产2.5MPa蒸汽，除配入转化炉外，余下部分进

入2.5MPa蒸汽管网。

5.2.7.4控制吸收塔入口气体温度115℃,塔顶气体出口温度70℃。

5.2,7.5练习氧化锌脱硫反应器的串联及并联操作。一定要先开后

关，严防超压。

5.2,7.6考察和检查转化炉管的热膨胀、考察机泵、仪表性能，进行

机泵，仪表的切换操作训练。。

5.2.7.7系统各部分参数调整后，稳定48小时，然后以25℃/h的速

度把转化炉出口温度降至600℃,准备进行事故演习

5.2.8系统降温降压热氮试运结束

5.2.8.1转化炉以30〜40℃/h的速度进行降温，系统继续保持N2循

环。

5.2.8.2当中变反应器的入口温度降至200°。时，自产蒸汽切出系统

放空。

5.2.8.3炉转化炉的炉膛温度＜200℃,关闭燃料气阀门，先停鼓风

机，再停引风机，熄灭火嘴，系统停止N2循环，燃料气系统的管线

用N2吹扫置换干净。

5.2.8.4系统停止循环后，以0.4MPa/h的速度把产汽系统降压至常

压，并排净存水，用锅炉给水置换后满水保护或氮气保护。

5.2.8.5打开转化炉及各反应器人孔进行自然通风，准备装填催化

剂。

5.2,8.6着重检查炉转化炉烘炉质量及炉管的热膨胀情况。

5.2,8.7汇总热N2试运中发现的问题并组织处理。

5.3催化剂的性能及装填

5.3.1催化剂的性能简介

5.3.1.1加氢催化剂

本工序设计由于采用天然气作原料，因此，选择的加氢催化剂

主要具有有机硫转化的功能。可供选择的催化剂为T201o

加氢催化剂主要组成是以A12O3载体或TiO2载体的CoO和

MoOao

A物理化学性能

性能项目T201

外观淡兰色条状或球状

规格mm4)3X4-10

堆比重kg/10.8±0.05

比表面m2/g160〜200

孔容ml/g>0.35

侧压强度N/cm280

化学组成Wt%CoMOO3Ni

B反应原理

天然气在加氢过程中，还同时进行有机硫的加氢转化反应。其基

本反应式如下：

烯煌：RC=CR'+H?—RC-CR'+Q

硫醇：RSH+Hz-RH+H2s

硫醴:RBR2+2H2/R1H+R2H+H2s

二硫醴:R1SSR2+3H2-RH+R2H+2H2s

睡吩:C4H4S+4H2-C4H10+H2s

氧硫化碳：COS+H2-*CO+H2S

二硫化碳：CS2+4H2-CH4+2H2s

上述反应均为强放热反应，但由于有机硫含量很低，因此，在

实际生产中，反应器的温度降低。

C正常操作条件

原料气中有机硫＜200mg/m3n

液空速：1〜6hT

气空速：1000—3000h-1

操作压力:2.00〜4.OMPa

操作温度：350〜380度

加氢气中含氨：＜100ppm

原料油中含碎：＜100ppb

D使用寿命

在正常使用条件下，使用寿命2〜3年

E包装及贮存

催化剂一般用铁桶内衬塑料薄膜包装。贮存在空气流通

干燥的地方。一般情况催化剂可贮存几年对其性能和物理性质无

显著影响。

5.3.1.2氧化锌脱硫剂

氧化锌脱硫剂是以氧化锌为主要成份，常含有一些CuO、Mn02

和MgO等促进剂。它是一种转化吸附型的固体脱硫剂。由于氧化锌能

与H2s反应生成难于解离的ZnS,因此可使原料气中的总硫含量降至

0.Ippm以下。但它不能再生，一般用于精脱硫过程。

A物理化学性质

外观灰白或淡灰色条状

外形尺寸64X4〜15mm

堆密度1.10-1.30kg/l

比表面＞30m2/g

孔容0.40mol/g

平均孔半径284A

侧压强度240N/cm

化学组成（W）ZnO95%

B反应原理

0

ZnO（固）+H2S=ZnS（固）+山0AH298=-76.62kJ/mol

C正常操作条件

原料气中硫化氢含量：50PPm左右

压力：常压〜4.OMPa

温度：200〜400℃

蒸汽/干气：＜1.5

空速：1000〜3000hT

液空速：1〜6hT

脱硫剂层高与塔径比〉3

净化后原料中含硫＜0.Ippm

饱和硫容量（硫量/脱硫剂量）＞30%

穿透硫容量（硫量/脱硫剂量）＞22%_

5.3.1.3转化催化剂

Z412/Z413是在Z402/Z405的基础上开发出的一种新型的轻煌

水蒸汽转化催化剂。上段催化剂Z412与下段催化剂Z413按比例装

填于转化炉管里。上段催化剂颗粒较小抗积碳能力强，具有一定

的催化裂解活性，主要把高级煌转化为以甲烷为主的气体产物。

下段催化剂颗粒较大，有较高的活性和强度，主要用于以甲烷为

主的低级煌的转化。

A物理化学性能与化学组成

物理化学性能与化学组成表

项目Z412Z413

形状圆柱多孔圆柱多孔

尺寸(外径x高)(mm)4)16X94)16X16

颜色：还原态黑色黑色

堆密度(kg/1)1.05-1.15_1.05-1.15

径向破碎强度(N/颗)>400>700

NiO%含量三14三14

B反应原理

煌类水蒸汽转化主要反应有：

CnHm+NH2=nCO+(n+m/2)H2①

CH4+H2O=CO+3H2△H°298=+206kJ/mol②

CO+H2O=CO2+H2AH°298=-41.2kJ/mol③

除上述反应外，还存在高级煌裂解生成低分子煌的反应等，

最终产品气组成由反应②③平衡决定。

煌类水蒸汽转化反应是体积增大的强吸热反应，低压、高温

高水碳比有利于上述反应的进行。

C正常操作条件

原料：

干点<210℃

芳煌<13%(V)

烯煌<1%(V)

氯<1.0ppm

铅<20ppb

碑<5.0ppb

硫<0.5ppm(最好小于0.2ppm)

装填比例1:1

H2O/C(mol)3.5

X口温度〜500—600℃

出口温度820—860℃左右

碳空速500-lOOOh-1

D.使用寿命

正常使用寿命3年

5.3.1.4中温变换催化剂(B113)

BU3型催化剂是以Fe2()3,Cr2O3为主要成份并加入微量元素

制成的高活性，宽温变换催化剂。其低温活性，使用强度都高于

其它同类产品。可用于合成氨工序、制氢工序中的一氧化碳变换。

该产品具有良好的抗硫、氯性能和耐水性能，开车时不必安排专

门的放硫时间。

A物理化学性质

尺寸69X5〜7mm

形状碟面片状

颜色棕褐色

堆密度1.3〜1.4kg/l

孔隙率45%

比表面74m2/g

化学组成Fe2O378±2%

Cr2O39±2%

硫酸根1〜200Ppm

B反应原理

一氧化碳变换反应是一可逆放热反应：

CO+H20co2+H2△H°298=-41.2KJ/mol

C正常操作条件

操作温度330~480℃

操作压力1.0〜5.0MPa

水/气(mol)>0.5

空速(干基)<5000h-l

变换率>90%

催化剂在500℃短时间运行，活性不会受到影响。

D使用寿命

正常使用寿命三年以上

5.3.2催化剂的装填

由于制氢生产过程中，几乎都是在催化剂的作用下进行的,

因此，造气单元催化剂的装填质量如何，直接影响到制氢工序的

生产。为了避免因催化剂装填问题影响产品质量、平稳生产和设

备使用寿命，要求在装填催化剂时严格按各种催化剂的装填要求

进行，把好装填质量关，为制氢工序的长周期平稳生产打下基础。

5.3.2.1催化剂装填的技术要求：

（1）在整个催化剂装填过程中，要保持催化剂清洁、干燥、不

受潮，要在天气晴朗的情况下进行催化剂的装填工作。

（2）装填催化剂的现场和用具都必须清洁干净。

（3）装填催化剂的反应器，转化炉管内必须达到清洁干燥的要求。

（4）装填前有关准备工作必须完毕，用具齐全，装填人员劳保用品

穿戴符合规定要求。高空作业要系好安全带，进入反应器带好防护面

具，并有专人监护。必要时反应器内作氧含量分析。

（5）催化剂搬运、装填过程必须慎重，做到轻放轻装，以防催化剂

破碎，催化剂装填操作时，催化剂下落的自由高度不得大于1m。最

好0.5m。

（6）催化剂装填前，必须经筛选或手选，不得将破碎的催化剂

装入反应器或转化炉管内。

（7）各种催化剂的装填必须按规定的方法和用专用工具进行装填。

（8）必须按指定的规格、型号、装填尺寸准确装入，并做到装

填均匀，料面平整。

（9）装填中必须将掉入催化剂中的异物清除，不得将异物装入反应

器和转化炉管中。

（10）各反应器的催化剂装填必须达到规定的装填要求。

（11）各种催化剂装填情况，测量记录等要专人负责并及时上交车间。

（12）各种催化剂装填前进工序水、蒸汽、风、氮、氢等线加盲板，

必须关死与炉管或反应器相连的各有关阀门，反应器内构件安装应合

格。

5.3.2.2转化催化剂的装填

A装填前的准备工作

a准备专用工具

专用工具有:吊车或卷扬机、小磅秤、测压力降专用工序、

15m长皮卷尺、T字型测量杆、漏斗、筛孔为e6mm的筛子、橡皮

锤或钉有橡皮头的木锤、20m长的尼龙绳、白帆布袋、编织袋等。

b检查转化炉管

打开上、下法兰，用钢丝刷拉刷几次，然后用白色干净布擦净

炉管内表面，用吊灯或手电筒对每根炉管进行检查，确保炉管内无其

它杂物后上好支撑栅板。最后用尺寸测量栅板至炉管上法兰的距离，

确保每根炉管距离相同。

用压力降测试工序测定每一根炉管的空管压降，各管压差与总

平均值之差应不大于±5%为合格。否则应重新进行检查。

c准备催化剂

将催化剂运至现场，用干燥洁净的空气吹去催化剂表面上的粉

尘，并用筛孔为66mm的筛子将催化剂过筛，除去运输过程中破碎的催

化剂。然后同种催化剂混合取样测取标准堆密度，装入塑料编织袋堆

存备用。

B装填顺序

a将已称量的定量催化剂通过漏斗装入细布袋中。布袋的一

端系以长尼龙绳，另一端开口处折起10cm长，提着绳轻轻将袋子

放入管底，然后提起袋子使催化剂落入管内。注意绳要系牢，不

要把布袋掉入管内；散落催化剂时布袋提起高度应小于1m,中途

袋口自动开时，要注意检查床层总高度，如偏离太多时要卸出重

装。

bZ412/Z413转化催化剂在每根炉管的净装填高度均为

12m。下部装Z413催化剂，上部装Z412催化剂，装量分别为6m,

分别装在38根炉管中。

c建议每个管分四次装填，每次大约装填整个床层的1/4,装

填前要准确重量以保证每根炉管装量相同，每根炉管装完1/4后要

仔细振动，防止催化剂在管内“架桥”，保证装填后的床层高度基

本相同。在整个装填过程中要对每一根炉管的装填作好记录。

d上、下二段催化剂各装填完毕后，要分别用压力降测

试工序在相同条件下测定每根炉管的压力降，建议测定工作应

在几小时内全部完成。

e对压力降偏离平均值＞5%炉管，应作进一步处理，压

力降小于允许值的应再次振动，必要时适当补加催化剂。对于

压力降大于允许值的应将催化剂卸出重装。

f整个炉子的转化炉管的催化剂装填均合格后，要及时装上

炉管的所有法兰，并切断无关管线，以防催化剂受潮或杂物进入

炉管内，上法兰螺栓时，严禁用风动板手或锤子加力。

C炉管催化剂床层压力降的测定

a按下图安装好压力降测定工序（图6-1）。

气源，压力大于。.MPa

DN20钢管

截止阀

出勺压力表

n节流孔板，内径7M

量程为O/MPa的压力表

手柄

1与炉管内径密结的橡发确

图晨1压力降测定装置

b确定气源干燥无油后，打开阀门进气。待压力表压力衡定

后，读出孔板前后压力表的读数。

c将全部炉管的压力降相加求和，再除以炉管总数，便得到各管

压力降的平均值。某管压力降减去平均压力降,再除以平均压力降,

就是该管压力降和平均压力降的百分差值。差值在±5%以内者为合

格。

5.3.2.3加氢、脱硫、中变催化剂以及各种吸附剂的装填

A各反应器中催化剂、吸附剂，瓷球的装填高度见图6-2。在各

反应器中的上部床层的顶部和底部，下部床层的底部均装有

100mm厚的615开孔瓷球，催化剂和瓷球之间有一层浮动金属网

隔开。

B加氢、脱硫催化剂用筛孔为1〜1.5mm的筛子过筛；中变催

化剂用筛孔为4mm的筛子过筛。以除去粉尘和碎粒，过筛时要

避免剧烈振动，以防催化剂破坏。

C进入反应器的人员应带好防护面具。

D先将瓷球称重后用吊车送到平台上，通过漏斗装入反应器内、

反应器内人员手持布袋负责装平装均匀，瓷球装到规定高度后，

将瓷球搞平后铺上不锈钢丝网，不锈钢丝网在卸料口处要开一

洞，以利卸料。

E由专人做好瓷球及催化剂装填过程各方面记录。

F催化剂型号，规格、经核对无误并称重后，吊到平台上。器

内外人员联系协调好后，器外人员向漏斗内装催化剂，器内人员

把持好布袋，使催化剂装填均匀。

G反应器内人员要脚踩木板，不能直接踩在催化剂上，更不得

碰撞热电偶管或用脚踩。

注1：C15开孔瓷球

F3101F3103R3305

A为加氢催化剂C为中温变换催化剂E为京BG1500及附剂

T3305A/B

G为GL-H2吸附剂G为GL-H2吸附剂

E为FKBC-15D）及附剂F为FK-LJ-4脱硫剂伪mSI-O1吸附剂伪用SI-O1吸附剂

I为供-13X吸附剂I为依-13X吸附剂

图6-2各反应器中催化剂，瓷球的装填高度

H加氢催化剂，氧化锌脱硫剂和中变催化剂逐个装好并经检查无问

题后，应封闭人孔并核实水、汽等线的阀门是否巳关死，严防水、汽

等窜入各反应器内。

5.4催化剂升温还原

5.4.1升温还原前的准备工作

首次开工如需要对加氢催化剂预硫化（本工序由于原料天然气含

硫较低，我们考虑自然硫化，即边使用边硫化），对转化、中变催

化剂进行还原，必须仔细做好升温还原前的准备工作，考虑好各

工序之间的衔接，以便缩短开工时间，降低工序开工费用。升温

还原前的准备工作：

5.4.1,1各岗位操作工搞好技术练兵，熟练掌握生产流程。

5.4.1.2热氮试运中出现的问题已全部处理完毕；各反应器和转化

炉管已按规定要求装好催化剂。

5.4.1.3机泵、压缩机、电气、仪表设备等经试运、检查校验合格

处于备用状态。

5.4.1.4原料、氮气、外供氢气、l.OMPa蒸汽、燃料气、循环水、

脱盐水、净化风等全部畅通无阻，且保证足量供应。

5.4,1.5分析项目及分析人员全部落实。

5.4.1.6各种工具及消防器材等准备齐全。

5.4.1.7工序的设备、管线按要求标明位号、介质、名称、流向。

做好安全阀的定压工作，并铅封。

541.8绘制升温还原曲线图。

5.4.2工序气密与氮气置换

催化剂装填完必须对工序重新进行气密与氮气置换。详见

521及522的内容。

5.4.3冷氮循环

氮气置换合格后，建立冷氮循环。为催化剂升温还原作准备。

5.4.4升温还原

5.4.4.1升温还原条件的选择

A转化系统升温方法

转化系统的升温方法（二种）

方法一、氧化气氛升温：转化催化剂床层先以氮气循环升

温，由于中变床层温度较低，为避免水蒸汽冷凝损坏中变催化

剂，通常在中变床层温度高于水蒸汽露点温度以上20°。时，

转化入口配水蒸汽升温。

方法二（指初开工后的再开工）、还原气氛升温：转化催

化剂处于还原态或部分处于还原态，此种情况转化床层升温必

须在还原性气氛中进行。用氮气循环升温至中变床层温度高于

水蒸汽露点温度以上20℃时，首先向转化系统配入水蒸汽，

并及时配入氢气，控制H2O/H2<7.0,再升温至还原温度。

转化催化剂还原所需蒸汽对氢的比值随温度而改变。图

7-4-1为实验做出的NiO氧化还原曲线。

图7-4-1N1蹿化还原曲线

从图中可以看出温度至840℃,PH2O/PH2在7以下才能保证

处于还原区。因此，转化催化剂还原时，应使PH2O/PH2<7.5。

对于中变催化剂，为防止还原过度，PH2O/PH2〉0.2即可。

B.升温还原介质

初始升温用氮气，当达到还原温度时先加蒸汽，再加氢气

(或天然气)。

C.还原温度

在还原期间转化催化剂床层温度应尽可能提高，有利于还

原彻底。炉入口温度480〜550℃,炉出口温度800±10℃,中

变催化剂在200〜250℃就能与丛和CO发生还原反应。

D.还原压力

一般为0.8〜l.OMPa(G)。

E.还原空速

氢空速>300h」

5A.4.2转化、中变催化剂还原步骤

A.按热氮试运时的流程改好转化循环升温流程，启动压缩机建

立氮气循环，其循环量2500m3n/h左右，入口压力维持在0.7〜

0.8MPao

B.建立锅炉系统水循环，详见5.2.5.3A、Bo

C.启动引风机，控制炉膛负压-2〜-5mmH2。。

D.烟道气采样作爆炸性分析，分析合格后开始点火。

E.升温脱水

催化剂升温初期应严格控制升温速度，一般在20〜25℃

/ho升至120℃时，转化催化剂恒温脱水24小时，或在不增

加火嘴和燃料气量的情况下，催化剂床层温度自动上升时，认

为脱水已经结束。切忌在催化剂脱水结束之前提温，以防导致

催化剂破碎。中变伴随转化升温。当转化炉管出口达400℃左

右时，中变床层温度才达到120℃,此时中变催化剂恒温脱水

24小时。

在转化催化剂和中变催化剂脱水过程中，要兼顾加氢催化剂

和氧化锌脱硫剂的升温脱水。升温速度为以15—20℃/h的速度升

温至120℃,120℃恒温脱水时间24小时。

F.120。。恒温脱水结束后，以30〜40℃/h将温度提至中变床层

温度190〜200℃,即1.0MP蒸汽露点以上20℃,开始配入水

蒸汽，配汽量逐渐提高。当炉管出口温度达到490〜500℃时，

从原料气压缩机入口配入氢气（或天然气）。

由于转化催化剂具有一定的初始活性，因此，天然气配

入系统后，即发生一定的天然气蒸汽转化反应生成氢气，然后

再循环到压缩机的入口。随着天然气的配入，系统中的氢气含

量逐步提IWJ。

当转化炉出口气体氢气含量达到60%以上，经过8〜12

小时，可以认为转化催化剂还原完毕。天然气的配入量，即系

统中的氢气含量的提高要考虑到中变催化剂的还原需要，防止

还原温升过快而超温。根据分析氢气含量，分阶段逐步提高氢

气浓度，并密切注视床层温度变化情况。

当转化炉出口气体氢气含量达到60%以上，可以停止配

入氢气（或天然气）。

G.中变催化剂通常在200—250℃就能发生还原反应。当还原

气中的水汽/干气比为1时，消耗1%的氢温升约为1.5℃,消

耗1%的CO,温升约7℃。操作过程中可据此确定还原气体中

的还原性组分的浓度以保证温升在允许范围内。在通常的转化

催化剂还原的水汽比范围内、温升不太大。B113中变催化剂

的本体硫含量小于0.06%,放硫时间小于48小时。

H.中变催化剂还原期间有H2S放出。因此配氢时应及时将脱

硫系统串入，以免H2s毒害转化催化剂。（本流程已脱硫串入

系统）。

I.中变床层温度达430℃,维持24小时，当进出口氢浓度在

60%以上，中变床层无温升，出口气含硫量小于Ippm时，可

以认为中变催化剂还原结束。

5.4.4.3自产蒸汽切入系统

在升温还原过程中，转化炉出口300℃以前自产蒸汽就地放

空。转化炉出口在300-500°。时，引至消音器放空。炉出口达500℃

时将自产蒸汽提压至2.5MPa保压放空。待分析合格和暖管后切入

系统，多余部分切入2.5MPa蒸汽系统。联入时要保证压力平稳安

全并网。

5.5正产开车步骤

5.5.1转化进天然气前要先取得原料的组成、储程、毒物含量

等数据，掌握烯煌、芳烽、硫、氯、铅，碎等毒物含量，确保

经过钻车目加氢精制后硫含量小于0.2ppm,氯含量小于Ippm,

铅含量小于20ppb,碑含量小于5ppb,烯煌小于1%。

5.5.2进天然气前校对好原料气、蒸汽流量计，调整好转化和

中变气自动分析仪表。

5.5.3当转化炉入口温度500±10℃,出口780℃,中变入口温

度360℃时。通过原料气压缩机（J3101A、B）向系统进天然气，

控制进气时为满负荷的30〜40%,控制H2O/C为5左右，以

后每隔半小时提量5〜6%,系统升压速度控制在0.2MPa/分钟

以内，提高原料气量时应严格遵循先提蒸汽量后提原料气量的

原则，保证水碳比在3.5以上。同时要特别防止脉冲性进料。

若出现脉冲性进料时，应立即停气，找出存在问题彻底解决后

才能恢复进气，以免损坏催化剂。

5.5.4转化进气后，因发生转化反应使炉温下降，应及时调节

火嘴燃料气量使转化气出口温度＞780℃,以避免重质煌进入

下段催化剂床层，造成积碳。并及时调节火嘴开度，使炉温分

布均匀。

5.5.5转化进气后应尽快停止循环，停止循环后，气体在R3106

放至火炬。

5.5.6中变进气后，因中变是放热反应，床层温度上升，要及时用

H3101出口调节阀调节温度。

5.5.7调整工艺参数向PSA工序和二氧化碳生产工序供气

5.5.7.1调整稳定