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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1、石家庄正拓气体公司1000m3n/h制氢装置 开工导则石家庄正拓气体公司1200m3n/h天然气制氢装置 2004年10月目 录第一节 装置概况2第二节 装置的吹扫及冲洗8第三节 泵试运及压缩机试车9第四节 热氮试运94.1、热氮试运概况94.2 热氮试运应具备的条件104.3 气密104.4 建立冷氮循环系统114.5 转化炉(F101)烘炉114.6 产汽系统碱煮及试运144.7 调整工艺参数考察设备及仪表性能174.8 事故演习184.9 系统降温降压热氮试运结束19第五节 催化剂的性能及装填205.1 催化剂的性能简介205.2 催化剂的装填245.3 转化催化剂的装填255.4 加氢
2、、脱硫、脱氯、中变催化剂的装填27第六节 装置负荷试运296.1 装置负荷试运程序安排296.2 装置气密与氮气置换296.3 脱硫系统升温开工296.4 转化、中变催化剂还原306.5 转化进气、中变催化剂继续放硫336.6 PSA部分开工346.7 调整操作参数向用户供氢34第七节 正常生产调节357.1 脱硫部分操作调节357.2 转化操作调节357.4 中压汽水分离器液位波动及调节367.5 中变反应器入口温度调节367.6 炉水水质367.7 燃料气压力的控制37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,计划年2004年06月投产。1.1、装置规模及
3、技术路线装置设计规模为1000m3n/h工业氢,采用轻烃水蒸汽转化、变压吸附净化法的工艺路线, 主要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%1CH494.242C2H61.83C3H80.594C4H100.095C5H120.035C6H140.097CO22.888N20.289H2S20mg/m3n温度,1压力Mpa(G)1.01.3、主要产品规格1.3.1、工业氢规格:组分mol%H2 99.9CH40.02N20.08CO
4、+CO220PPm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,该解吸气直接作为转化炉的燃料。1.4、物料平衡该装置的物料平衡见表 1-2表1-2项 目kg/hm3n/h入 水蒸汽1059天然气291374方合计1350出工业氢93.5101脱附气672579未反应水584.5方合计13501.5 主要操作条件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 m3 0.322、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.
5、13出口压力MPa(abs)2.1氧化锌脱硫剂装量m3 0.3223、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 h1 627水碳比 mol/mol3.5催化剂装量 m30.64、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) h1 1883催化剂装量 m3 0.785、PSA部分序号步 骤压力(MPa G)温度()1吸附(A)1.712一均降(E1D)1.71.2813二均降(E2D)1.280.8614三均降(E3D)0.860.4415顺放(PP)0.440.251
6、6逆放(D)0.250.0717冲洗(P)0.070.0318三均升(E3R)0.020.4419二均升(E2R)0.440.86110一均升(E1R)0.861.28111产品气升压(FR)1.281.711.6 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/h374连续2燃料气m3n/h90连续(天然气)3循环水t/h31.1连续t/h2间断生活水t/h1间断除盐水t/h1.274连续电 380VKWh/h22.4连续 220VKWh/h7照明及仪表净化压缩空气m3n/h50连续1.0MPa蒸汽t/h
7、-0.4外输1.0MPa蒸汽t/h1消防及吹扫氮气m3n/h500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1234567一催化剂1加氢催化剂T2010.25(0.314)32氧化锌脱硫剂T3050.76(0.628)13转化催化剂Z412/Z4130.66(0.6)34中变催化剂FB1231.05(0.78)35活性氧化铝GL-H20.75(1.05)158硅胶HZSI-010.75(1.0)156活性炭HXBC-15B18.00(30.5)157分子筛HX5A-98H9.00(11.5)15三化
8、学药剂1磷酸三钠100g/h650kg/年1.7 生产控制分析1.7.1 正常生产分析正常生产分析表 表 1-6序号1分析项目分析次数控制指标备注1原料气 气体组成1次/天 含硫 ppm(w)1次/天烯烃%(mol)1次/天3R102出口 含硫ppm1次/班0.2ppm烯烃%(mol)1次/班1%4转化气组成1次/班CH45% (mol)H2,CO,CO2,CH45中变气组成1次/班CO3% (mol)H2,CO,CO2,CH46氢气组成1次/班CO+CO220ppmH2,CO,CO27解吸气组成1次/天H2,CO,CO2 CH48中压蒸汽:钠含量 SiO2 1次/班15g/kg 20g/kg
9、9给水:硬度1次/班1.5mol/L 溶解氧15g/L 铁50g/L 铜10g/L PH8.59.2 油1.0mg/L10汽包水:PH4次/班9.0 PO4-34次/班515mg/l cl-14次/班4mg/L11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,还有下列仪器自动在线分析: a)吸附塔出口气体氢含量分析,量程为99.5100%。 b)产品氢CO+CO2微量分析,量程为0100ppm。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控制指标备注1置换N2: 氧含量抽查
10、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 贯通流程,熟悉基本操作,暴露有关问题。2.2 吹扫介质2.2.1 对装置的
11、脱硫、转化、中变、PSA等系统的主要工艺管道及设备,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 吹扫及冲洗的原则和注意事项2.3.1 吹扫前要掌握每一条管道的吹扫流程、吹扫介质和注意事项,清楚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
12、把调节阀、孔板、流量计拆除,若调节阀没有付线,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。吹扫干净后,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,则要转向。吹扫、冲洗干净后再装好。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干净为止。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况。如
13、发现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 在吹扫经过泵的管道时,介质应走泵的跨线。吹扫一段时间后,拆开入口法兰,吹扫泵入口管道,干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。一般不准直接向容器、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。待管道吹扫干净后,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
14、及联运在装置准备开车以前,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,应根据操作说明,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、仪表、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;观察转化炉炉管及上、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
15、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况下,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,达到锻炼队伍,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 掌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、切换操作和正常维护;4.1.2.4 掌握开启引风机、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
16、 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 中变入口温度的调节;4.1.2.9 熟悉仪表控制流程,掌握常规仪表的使用,调节阀的付线操作;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
17、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、消防器具准备齐全。4.2.5 安全阀定压和安装完毕,所有仪表经过联校合格,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,以观察其热膨胀情况。 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
18、力MPa(abs)八小时最大允许压降 MPa脱硫部分(C101出口 R102A.B出口)2.310.05转化部分(R102出口R103入口)1.980.05变换部分(R103入口V106出口)1.870.054.3.2 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,待氮气扩散平衡后,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
19、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。4.3.4 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,并要有专人监视入装置的氮气压力。4.3.5 氮气置换气密结束后,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0.20.3MPa,重新卸压、放空
20、;再充压至0.20.3MPa。如此反复几次,直到系统中O20.5%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。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。系统充压结束后,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.
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