杭州炼油厂30万吨年油品加氢精制工程5000m3nh制氢装置.docx
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杭州炼油厂30万吨年油品加氢精制工程5000m3nh制氢装置
杭州炼油厂30万吨年油品加氢精制工程5000m3nh制氢装置
1200m3n/h天然气制氢装置
2004年10月
第一节装置概况
该装置于2003年12月完成详细设计,目前正在进行施工建设,打算年2004年06月投产。
1.1、装置规模及技术路线
装置设计规模为1000m3n/h工业氢,采纳轻烃水蒸汽转化、变压吸附净化法的工艺路线,要紧工艺过程由原料脱硫、脱氯、水蒸汽转化、中温变换、PSA净化、产汽系统等几个部分组成。
产品为工业氢。
1.2、原料
装置原料为天然气,其规格要求如下:
天然气〔见表1-1〕
表1-1
序号
组成
天然气
摩尔分率
V%
1
CH4
94.24
2
C2H6
1.8
3
C3H8
0.59
4
C4H10
0.09
5
C5H12
0.03
5
C6H14
0.09
7
CO2
2.88
8
N2
0.28
9
H2S
«20mg/m3n
温度,
℃
1
压力
Mpa(G)
1.0
1.3、要紧产品规格
1.3.1、工业氢规格:
组分mol%
H2≥99.9
CH40.02
N20.08
CO+CO2≤20PPm
出装置温度1℃
出装置压力1.5MPa(G)
1.3.2、副产品
装置的副产品为PSA部分的解吸气,该解吸气直截了当作为转化炉的燃料。
1.4、物料平稳
该装置的物料平稳见表1-2
表1-2
项目
kg/h
m3n/h
入
水蒸汽
1059
天然气
291
374
方
合计
1350
出
工业氢
93.5
101
脱附气
672
579
未反应水
584.5
方
合计
1350
1.5要紧操作条件
1、加氢反应器〔R101〕
入口温度℃380
出口温度℃370
入口压力MPa(a)2.15
出口压力MPa(a)2.13
加氢催化剂装量m30.32
2、氧化锌脱硫反应器〔R102A.B〕
入口温度℃370
出口温度℃360
入口压力MPa(abs)2.13
出口压力MPa(abs)2.1
氧化锌脱硫剂装量m30.32×2
3、转化炉辐射段
入口温度℃600
出口温度℃820
入口压力MPa(a)2.05
出口压力MPa(a)1.80
碳空速h-1627
水碳比mol/mol3.5
催化剂装量m30.6
4、中温变换反应器
入口温度℃31
出口温度℃15
入口压力MPa(a)1.78
出口压力MPa(a)1.75
空速(干)h-11883
催化剂装量m30.78
5、PSA部分
序号
步骤
压力〔MPaG〕
温度〔℃〕
1
吸附〔A〕
1.7
1
2
一均降〔E1D〕
1.7→1.28
1
3
二均降〔E2D〕
1.28→0.86
1
4
三均降〔E3D〕
0.86→0.44
1
5
顺放〔PP〕
0.44→0.25
1
6
逆放〔D〕
0.25→0.07
1
7
冲洗〔P〕
0.07→0.03
1
8
三均升〔E3R〕
0.02→0.44
1
9
二均升〔E2R〕
0.44→0.86
1
10
一均升〔E1R〕
0.86→1.28
1
11
产品气升压〔FR〕
1.28→1.7
1
1.6公用工程消耗指标和催化剂、化学药剂等用量
1.6.1公用工程消耗指标
公用工程消耗表表1-4
序号
名称
单位
数量
备注
1
天然气
m3n/h
374
连续
2
燃料气
m3n/h
90
连续〔天然气〕
3
循环水
t/h
31.1
连续
t/h
2
间断
2
生活水
t/h
1
间断
3
除盐水
t/h
1.274
连续
4
电
380V
KWh/h
22.4
连续
220V
KWh/h
7
照明及外表
5
净化压缩空气
m3n/h
50
连续
6
1.0MPa蒸汽
t/h
-0.4
外输
7
1.0MPa蒸汽
t/h
1
消防及吹扫
8
氮气
m3n/h
500
间断
1.6.2催化剂、化学药剂等用量
催化剂、化学药剂等用量表表1-5
序号
名称
型号及规格
年用量,t
一次装入量
t(m3)
预期寿命
备注
1
2
3
4
5
6
7
一
催化剂
1
加氢催化剂
T201
0.25(0.314)
3
2
氧化锌脱硫剂
T305
0.76〔0.628〕
1
3
转化催化剂
Z412/Z413
0.66〔0.6〕
3
4
中变催化剂
FB123
1.05〔0.78〕
3
5
活性氧化铝
GL-H2
0.75(1.05)
15
8
硅胶
HZSI-01
0.75(1.0)
15
6
活性炭
HXBC-15B
18.00(30.5)
15
7
分子筛
HX5A-98H
9.00〔11.5〕
15
三
化学药剂
1
磷酸三钠
100g/h
650kg/年
1.7生产操纵分析
1.7.1正常生产分析
正常生产分析表表1-6
序号
1
分析项目
分析次数
操纵指标
备注
1
原料气气体组成
1次/天
含硫ppm(w)
1次/天
烯烃%(mol)
1次/天
3
R102出口含硫ppm
1次/班
<0.2ppm
烯烃%(mol)
1次/班
<1%
4
转化气组成
1次/班
CH4~5%(mol)
H2,CO,CO2,CH4
5
中变气组成
1次/班
CO~3%(mol)
H2,CO,CO2,CH4
6
氢气组成
1次/班
CO+CO2«20ppm
H2,CO,CO2
7
解吸气组成
1次/天
H2,CO,CO2CH4
8
中压蒸汽:
钠含量
SiO2
1次/班
≤15μg/kg
≤20μg/kg
9
给水:
硬度
1次/班
≤1.5μmol/L
溶解氧
≤15μg/L
铁
≤50μg/L
铜
≤10μg/L
PH
8.5~9.2
油
<1.0mg/L
10
汽包水:
PH
4次/班
>9.0
PO4-3
4次/班
5~15mg/l
cl-1
4次/班
<4mg/L
11
酸性水:
入口
Fe离子,CO2,CH3OH
抽查
酸性水(出口):
CO2
抽查
<10ppm
NH3
抽查
<10ppm
CH3OH
抽查
<2ppm
注:
除上述分析项目外,还有以下仪器自动在线分析:
a)吸附塔出口气体氢含量分析,量程为99.5~100%。
b)产品氢CO+CO2微量分析,量程为0~100ppm。
1.7.2开工分析
开工分析表表1-7
序号
分析项目
分析次数
操纵指标
备注
1
置换N2:
氧含量
抽查
<0.3%(mol)
烃
抽查
无
2
置换气:
氧含量
抽查
<0.5%(mol)
3
开工用氢气组成
4次/班
4
转化中变还原入口:
H2%(mol)
4次/班
转化中变还原出口:
H2%(mol)
4次/班
5
循环氮:
H2O%(mol)
抽查
催化剂脱水时
烃
抽查
无
6
燃料组成、热值
抽查
7
炉膛气体:
爆炸试验
抽查
合格
第二节装置的吹扫及冲洗
2.1吹扫及冲洗的目的
2.1.1通过吹扫及冲洗,清除施工过程中进入设备、管道中的焊渣、泥沙等杂物,以及管道内的油污和铁锈。
2.2.2对设备和管道中的每对法兰和静密封点进行初步的试漏、试压。
2.2.3贯穿流程,熟悉差不多操作,暴露有关问题。
2.2吹扫介质
2.2.1对装置的脱硫、转化、中变、PSA等系统的要紧工艺管道及设备,用氮气进行吹扫。
2.2.2对装置的燃料管线、辅助管道,用1.0MPa蒸汽进行吹扫。
2.2.3对循环水管道、脱盐水管道、净化压缩空气管道以及非净化压缩空气管道,用各自本身的介质进行冲洗。
2.2.4对燃料气系统用1.0MPa蒸汽或氮气吹扫。
2.3吹扫及冲洗的原那么和本卷须知
2.3.1吹扫前要把握每一条管道的吹扫流程、吹扫介质和本卷须知,清晰吹扫介质的给入点和临时给入点、每条管道的排放点和临时排放点。
对排污点,要做好遮挡工作,防止将污物吹入设备或后续管道。
2.3.2引蒸汽吹扫时,要注意防止水击、防止发生烫伤等人身事故。
2.3.3吹扫前应把调剂阀、孔板、流量计拆除,假设调剂阀没有付线,应装上短节,以利后续管道的吹扫。
2.3.4吹扫及冲洗应分段进行。
遇到阀门时应在阀门前拆开法兰,并在拆开法兰处插入铁片,以便排出污物。
吹扫洁净后,再把上法兰,并开大阀门进行后续管道的吹扫。
管道上的单向阀如与吹扫、冲洗的流向不符,那么要转向。
吹扫、冲洗洁净后再装好。
沿线的各排凝点或放空点也要逐个打开,排出污物,直至把全部管道吹扫洁净为止。
2.3.5在吹扫冲洗的过程中,要注意吹扫、冲洗有关跨线和小管道,以保证装置吹扫、冲洗不留死角。
2.3.6吹扫冲洗过程中应反复憋压几次,但压力不能超过该设备管道的操作压力。
在憋压过程中,应检查各静密封点的泄漏情形。
如发觉泄漏应做好标记和记录,待卸压后处理。
2.3.7在吹扫及冲洗带安全阀的设备管道时,应把安全阀拆除,吹扫完后再装上。
2.3.8在吹扫通过泵的管道时,介质应走泵的跨线。
吹扫一段时刻后,拆开入口法兰,吹扫泵入口管道,洁净后装上过滤网和法兰,吹扫出口管道。
在吹扫入口管道时,要做好泵入口的遮挡工作,防止杂物吹入泵体内。
没有跨线的泵,可将其出口管道反吹。
2.3.9在吹扫各容器、塔、反应器时,应由里向外吹。
一样不准直截了当向容器、塔、反应器里吹扫、冲洗。
2.3.10在吹扫冷换设备时,不论壳程、管程,在入口处均应拆开法兰。
待管道吹扫洁净后,再装上法兰,让介质通过。
第三节泵试运及压缩机试车
3.1泵试车及联运
在装置预备开车往常,要试验每台新泵的性能并检验有无缺陷,即进行试运转。
试运介质为水,试运水流量以电机不超负荷为准。
试车过程中应在泵入口管道上安装过滤器。
泵的试车也是对有关管道及设备的再一次清洗,清洗出来的杂物就可收集在滤网上。
3.2压缩机试车
压缩机的详细试车操作说明由制造厂提供,应依照操作说明,并在制造厂代表的指导下进行原始试车。
第四节热氮试运
4.1、热氮试运概况
4.1.1热氮试运的目的
4.1.1.1检查全系统的设备、外表、联锁、管道、阀门、供电等的性能和质量是否符合设计和规范的要求;观看转化炉炉管及上、下尾管的热膨胀;了解工艺参数能否达到设计要求,充分暴露系统中存在的问题,摸清各工序之间的内在联系,为下一步负荷试运打下良好的基础,确保装置一次投料试车成功。
4.1.1.2进行转化炉烘炉、产汽系统煮炉及转化气蒸汽发生器试运。
4.1.1.3在没有催化剂和化学反应的情形下,用氮气代替原料气摸拟正常操作条件,进行关键操作和事故演习,达到锤炼队伍,提高指挥人员和操作人员的应变能力。
4.1.2通过热氮试运,应熟悉以下操作:
4.1.2.1系统气密及系统置换;
4.1.2.2把握氮气循环流程和冷氮循环的建立;
4.1.2.3熟悉机泵的开、停车、切换操作和正常爱护;
4.1.2.4把握开启引风机、转化炉点火操作;
4.1.2.5转化炉烘炉,产汽系统碱煮及产汽试运;
4.1.2.6氧化锌脱硫反应器的切换;
4.1.2.7自产蒸汽的放空和切入系统;
4.1.2.8中变入口温度的调剂;
4.1.2.9熟悉外表操纵流程,把握常规外表的使用,调剂阀的付线操作;
4.1.2.10试验联锁自保系统和消声器。
4.1.3热氮试运期间进行的事故演习
4.1.3.1原料中断
4.1.3.2锅炉给水中断
4.1.3.3装置动力电源中断
4.1.3.4燃料气中断
4.1.3.5转化炉引风机故障
4.2热氮试运应具备的条件
4.2.1装置内外有关工程项目全部完工。
4.2.2装置单机试运时,暴露出的问题已处理完毕。
4.2.3氮气、蒸汽(1.0MPa、3.5MPa)、燃料气、净化压缩空气、循环水、脱盐水、电等公用工程系统能平稳运行,保证足量供应。
气密时氮气约需100m3n,循环补充量约10m3n/h,纯度要求大于99.8%。
4.2.4工具、消防器具预备齐全。
4.2.5安全阀定压和安装完毕,所有外表通过联校合格,可燃气体报警系统处于完好备用状态。
4.2.6转化炉管上下尾管以及集合管上应画上原始位置,以观看其热膨胀情形。
4.3气密
4.3.1.气密的要求
装置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),必要时可启用原料气压缩机〔C101A、B〕升压。
装置气密应分段进行。
各段气密压力及要求见表4-1
气密压力表表4-1
部位
气密压力MPa〔abs〕
八小时最大承诺压降MPa
脱硫部分〔C101出口→R102A.B出口〕
2.31
≯0.05
转化部分〔R102出口→R103入口〕
1.98
≯0.05
变换部分〔R103入口→V106出口〕
1.87
≯0.05
4.3.2气密方法
先将脱硫部分的两端装上盲板,充氮到2.31MPa(abs)。
合格后拆下R102A.B出口盲板,让脱硫系统氮气向转化系统扩散。
中变入口应事先装好盲板,待氮气扩散平稳后,再装上R102A.B出口盲板。
充氮到1.98MPa(abs),对转化进行气密。
同理,按照气密压力的高低,依次对后续系统进行气密。
4.3.3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,观看有无气泡,刷子刷不到的地点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,同时系统8小时压降≯0.05MPa,那么气密合格。
否那么须对漏点进行处理,直至气密合格为止。
4.3.4气密本卷须知
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。
气密时气密压力不承诺超过设备设计压力,并要有专人监视入装置的氮气压力。
4.3.5氮气置换
气密终止后,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O2<0.5%时置换终止。
置换时要注意把采样阀,排凝阀以及操纵阀付线等易形成死角的地点打开置换一下。
带压置换时,注意拆盲板处法兰的泄漏情形。
4.4建立冷氮循环系统
4.4.1冷氮循环流程见图4-1。
4.4.2系统置换合格后,然后引氮气充压,使C101A、B入口压力保持在~0.70MPa。
系统充压终止后,启动C101A、B建立全系统的冷氮循环。
当C101A、B入口压力小于0.7MPa时应及时补氮。
使C101A、B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。
4.4.3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C101A、B时,应注意电机电流,防止超负荷。
4.5转化炉(F101)烘炉
4.5.1烘炉目的
转化炉(F101)炉墙及E101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,以幸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形,把握炉子的温度调剂、E101使用性能及锅炉系统的热态操作。
4.5.2烘炉具备的条件
4.5.2.1装置冲洗、吹扫合格,系统气密试验合格。
4.5.2.2C101A、B单机试车合格,负荷试车正常,处于备用状态;P101A.B单机试车合格,负荷试车正常,处于备用状态C102A.B、C103A.B单机试车合格,负荷试车正常,处于备用状态。
4.5.2.3脱硫、转化、司水各岗位要紧外表具备投用条件。
4.5.2.4废热锅炉系统建立水循环。
4.5.2.5冷N2循环时发觉问题均已解决,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。
4.5.3转化炉点火前应具备的条件
4.5.3.1用1.0MPa蒸汽置换燃料气系统至各火嘴小阀前,由F101顶放空管放空。
注意检查小烧嘴后是否发烫,假设发烫那么关死或修理阀门。
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(O2<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。
4.5.3.2启动F101烟道风机,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~-5mmH2O),F101就可点火。
4.5.3.4把E101全部连入系统,冷却器给上循环水。
4.5.4升温烘炉
4.5.4.1升温速度见表4-2,升温曲线见图4-2。
F101升温速度表表4-2
区域
升温范畴℃
升温速度℃/h
时刻h
累计时刻,h
常温~150
15
10
150
恒温
10
150~320
10
24
320
恒温
10
320~500
7~8
24
500
恒温
10
500~600
20~25
4
Ⅱ
F101出口循环气温度820℃
≯20
16
Ⅲ
820
恒温
72
820~600
-25
9
600
恒温
24
600~180
-30
14
熄火
4.5.4.3F101点火升温
点燃F101火嘴应按以下顺序:
先两边后中间。
同时要使炉子两侧点燃的火嘴对称,幸免炉管单侧受热。
初始时期,火焰尽量小些,以幸免局部温升过快,以后可依照升温曲线的要求及时增减火嘴。
F101点火后,慢慢降低F101温度,使其坚持在350℃左右。
4.5.4.4F101升温说明
区域I要紧考虑F101烘炉,故温度以对流段入口的TIA/304为准。
烘到950℃之前,要兼顾F101出口(TICA/307)≯820℃,操纵升温速度。
区域Ⅱ是将测温点由炉膛改至炉管出口的过程,同时也是调整炉出口温度的过程,温度以F101出口集合管上的TICA/307为准。
区域Ⅲ要紧考虑工艺上的调整操作和事故演习,故温度仍以TICA/304为准,现在要注意兼顾炉膛温度≯950℃。
4.5.5烘炉本卷须知
注意考察炉管、尾管和集合管的热膨胀,在整个升温时期应测定并做好记录,了解火嘴燃烧情形以及有关外表的性能。
4.5.6烘炉后的检查
当F101降温到200℃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。
烟道风机视降温情形决定开或停,当炉膛温度<40℃后,进行炉膛的内部检查,认真检查炉管有无变形,炉墙衬里有无裂缝,耐火砖有无脱落等问题,查出问题后安排处明白得决。
4.6产汽系统碱煮及试运
4.6.1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莸得合格的蒸汽。
4.6.2碱煮前的预备工作
4.6.2.1中压锅炉给水泵(P101A、B)试运合格,处于备用状态;锅炉系统外表均经校验,试运合格,处于备用状态,压力表手阀放空系统畅通。
4.6.2.2公用工程系统均畅通,且保证足够供应。
4.6.2.3备齐碱煮用的化学药品:
固体NaOH或NaOH碱液以及Na3PO4.12H2O。
4.6.2.4产汽系统经水冲洗和水压试密合格。
4.6.2.5绘好碱煮时的升压曲线。
4.6.3产汽系统充水
4.6.3.1脱盐水除氧:
引脱盐水进入装置内的除氧器(V104),同时通入1.0MPa蒸汽进行除氧。
操纵除氧器压力为0.02~0.03MPa。
4.6.3.2启动中压锅炉给水泵(P101A.B)向中压汽水分离器(V103)充水,用泵出口阀及泵出口回流阀操纵水泵出口压力,现在期为提高回流,可稍开给水压控的旁通阀。
当液位达到60%时,(充水初期稍开V103排气阀,待充好后关闭),产汽系统充水完毕。
4.6.3.3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。
4.6.4碱煮溶液的配制与加入
4.6.4.1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(V105)。
然后把NaOH碎块和Na3PO4.12H2O一起投入80%液位的V105中。
药品加完后,盖上V105上盖,用风或蒸汽搅拌至完全溶解。
依照产汽系统的水容积,配制好的浓度为20%的碱液通过加药器〔V106〕,加入到中压汽水分离器(V103)。
所需的碱液一次加完,并保证每立方米水中含有NaOH、Na3PO4.12H2O各为3~5Kg。
关闭与汽水分离器相连的操纵外表和调剂阀。
4.6.4.2本卷须知
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,不得直截了当加入固体。
4.6.5碱煮
4.6.5.1碱煮应在转化炉的烘炉时同时进行。
4.6.5.2加药终止后,将中压汽水分离器(V103)液位调整并坚持在正常水位线以上50~75mm处,系统进行碱煮循环。
4.6.5.3中压产汽系统碱煮时的升压曲线见图4-3-1。
4.6.5.4随着F101温度的上升,中压汽水分离器〔V103〕压力逐步上升。
V103压力升至0.3MPa时将产出的蒸汽放空。
4.6.5.5产汽系统首次升压应按升压曲线要求缓慢平稳进行。
操纵产汽系统升温速度≤50℃/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%,并坚持在汽水分离器正常产汽量的10~15%放空,在此条件下坚持30~48小时,之后从下部各排污口轮番排污换
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