變換氣脫碳和提純工藝過程

1、關(guān)于變換氣脫碳與提純工藝過程第一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置工藝簡介 1、工藝過程 輕烴水蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)是在轉(zhuǎn)化催化劑作用下，以脫硫后的天然氣、加氫干氣、拔頭油等烴類與水蒸汽反應(yīng)生成轉(zhuǎn)化氣，經(jīng)過變換工序、脫碳及PSA提純后，產(chǎn)出產(chǎn)品氫氣及副產(chǎn)品二氧化碳和燃料廢氫。提純工藝中普遍使用變壓吸附和碳酸鉀溶液吸收方法。第二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月2一、蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置工藝簡介2、苯菲爾脫碳提純、PSA原則工藝圖 優(yōu)點：氫損失小，得到副產(chǎn)品工業(yè)CO2，降低加工損失缺點：氫純度低，燃料消耗大，能耗高，氫氣壓力低脫碳中低變換轉(zhuǎn)化蒸氣燃料氣甲烷化CO2產(chǎn)品輕烴脫硫

2、氫氣第三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月3一、蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置工藝簡介2、苯菲爾脫碳提純法及PSA原則工藝圖輕烴PSA中(低)變換轉(zhuǎn)化脫硫高純氫氣蒸氣燃料氣優(yōu)點：氫純度、壓力高，燃料消耗小，能耗低。缺點：氫損失略大，無副產(chǎn)CO2。第四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月4二、低變氣脫碳工藝過程1、脫碳工藝原理低變氣一般含有20%以上的CO2及少量甲烷、CO，從變換氣中組成看到，CO2是變換氣中主要雜質(zhì)。苯菲爾溶液是以碳酸鉀為吸收劑，二乙醇胺為活化劑，五氧化二釩為緩蝕劑的混合溶液進行吸收二氧化碳，被本菲爾溶液吸收后的低變氣叫粗氫。作為吸收劑，碳酸鉀含量的高低，決定溶液的吸收效果。下面

3、是碳酸鉀溶液對二氧化碳的吸收和解吸的反學(xué)方程式： K2CO3CO2H2O 2KHCO3 第五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5二、低變氣脫碳工藝過程1、脫碳工藝原理 這是一個可逆的平衡反應(yīng)。在反應(yīng)式左邊加壓和降低溫度，右邊碳酸氫鉀的濃度就會增加，主反應(yīng)方向就向吸收方向進行，在吸收塔進行。吸收CO2后飽和溶液變成了碳酸氫鉀溶液，回到再生塔，同樣是反應(yīng)式的左邊，由于改變了反應(yīng)條件，采用了降壓、加熱，將CO2分離出去，這時，主反應(yīng)就向解吸方向進行，因此，碳酸鉀濃度就會增加。第六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月6二、低變氣脫碳工藝過程2、脫碳工藝流程圖 第七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2

4、022年6月7二、低變氣脫碳工藝過程3、苯菲爾法脫除二氧化碳操作條件 吸收塔與再生塔的操作壓力、溫度、溶液濃度、溶液循環(huán)量、溶液再生效果等是重要操作參數(shù) 。3.1操作壓力 吸收塔壓力受系統(tǒng)壓力控制，一般是不可調(diào)節(jié)。吸收塔的富液是靠壓力作用壓回到再生塔，兩塔壓差愈大壓送能力也愈大。每套裝置，在吸收塔也要求有一個最低壓力限值，才能保證兩塔溶液循環(huán)正常。第八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月8二、低變氣脫碳工藝過程3、苯菲爾法脫除二氧化碳操作條件3.1操作壓力 再生塔壓力變化對CO2從溶液中解吸和水份在溶液中蒸發(fā)都有影響。再生塔頂壓力低，有利于溶液解吸再生，但不是愈低愈好，因為壓力過低時，當(dāng)塔

5、底溫度不變，溶液中水蒸汽揮發(fā)度增大，大量水蒸汽隨分離出來的CO2帶出塔，這部分過量水蒸汽蒸發(fā)流失，不但造成補水量增大，還會造成再生熱量損失。當(dāng)壓力過高時，會使溶液的解吸向吸收方面平衡移動，因此會使溶液的再生效率降低。所以再生塔頂需要一個穩(wěn)定壓力控制系統(tǒng)，并根據(jù)溶液再生情況，調(diào)整選定一個合適的再生壓力。第九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月9二、低變氣脫碳工藝過程3、苯菲爾法脫除二氧化碳操作條件3.2操作溫度 吸收塔對溫度：吸收塔作用使氣液逆向接觸，盡可能將氫氣中的雜質(zhì)成份CO2吸收。對吸收塔的工藝要求是出口氣中CO2含量愈低愈好。溫度高時對吸收速度快，但吸收溶解度下降。相反溫度低時，雖吸

6、收溶解度上升，但吸收反應(yīng)慢。根據(jù)以上特性，吸收塔采用先半貧液吸收、后貧液吸收的兩段吸收工藝。即在吸收塔下段，由于工藝氣初入吸收塔，CO2含量高，需要有快的吸收速度，才能將大部份CO2在吸收塔下部被吸收帶出到再生塔。因此，吸收塔下部可以控制115相對較高的溫度下操作。而吸收塔上部，因為工藝氣經(jīng)過半貧液凈化以后，CO2含量巳降得很低，在上部要求是吸收精度問題了。所以使用貧液吸收，而且吸收溫度巳降到70，這些都有利于將工藝氣中的CO2徹底吸收。第十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月10二、低變氣脫碳工藝過程3、苯菲爾法脫除二氧化碳操作條件3.2操作溫度 再生塔的溫度要求：富液進再生塔后，由于降

7、壓，CO2解吸的速度很快，再生溶液由上逐級塔盤而下加熱解吸，下到塔中部巳成為半貧液，溫度要達到110，通過半貧液泵輸送到吸收塔中部入塔。而多余的溶液，通過中部集液槽底孔和液槽面溢流管繼續(xù)沿塔盤逐級流向塔底，這些經(jīng)過充分解吸的溶液，經(jīng)過再生重沸器加熱，使溫度上升到105-115，就能達到徹底再生成為貧液，然后經(jīng)貧液泵輸送到吸收塔上部使用。因此，再生塔下部要有足夠的熱量，才能滿足再生時的溫度需求。但要注意塔底溫度控制，不能超過120，如果溫度過高，某些溶液會發(fā)生熱分解，使溶液的應(yīng)有性能得不到保證。另外，溫度過高也會使溶液中水份蒸發(fā)猛烈，一方面造成溶液水份損耗大，還有可能出現(xiàn)泛液事故。第十一張，PP

8、T共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月11二、低變氣脫碳工藝過程3、苯菲爾法脫除二氧化碳操作條件3.3溶液循環(huán)量吸收塔是分半貧液和貧液兩段吸收，因此就有貧液量和半貧量的比例問題。根據(jù)設(shè)計，流經(jīng)塔內(nèi)的CO2絕大部份在半貧液段被吸收，只有少量剩余的CO2在貧液段被徹底吸收。因此，半貧液的循環(huán)量要比貧液大，苯菲爾法溶液的比例是：貧液量為1，半貧液量為3。以上是有關(guān)貧液和半貧液的比例問題，要使裝置達到設(shè)計最大負荷運轉(zhuǎn)，按照標(biāo)準(zhǔn)苯菲爾溶液碳酸鉀濃度為22-28%時，貧液的供給能力不能少于最大進油量的25倍，半貧液不能少于75倍。富液量是貧液和半貧液的總和。這些量是否能達到以上要求值，不但關(guān)系到凈化效果，還關(guān)系

9、到兩塔循環(huán)能否控制穩(wěn)定問題。第十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月12二、低變氣脫碳工藝過程3、苯菲爾法脫除二氧化碳操作條件3.4溶液濃度 苯菲爾溶液主要是吸收功能，但還要有防腐蝕、防發(fā)泡功能。下面介紹溶液中各種成份濃度的意義：（1）吸收劑碳酸鉀是吸收劑，屬強堿弱酸鹽，呈堿性。在新鮮溶液中要求其濃度達到22-28%。在循環(huán)使用時，由于不可能完全再生，不論是貧液，半貧液或富液，都是要求碳酸鉀與碳酸氫鉀總和接近要求值即可，如果濃度過高，一旦溶液低于使用溫度時，就會發(fā)生結(jié)晶沉淀，特別是北方寒冷地帶更容易出現(xiàn)。結(jié)晶沉淀會影響備用機泵不能正常切換使用，還會堵塞工藝管線和采樣管、壓力表管及倒淋管等

10、。如果碳酸鉀濃度過低，會降低溶液吸收能力，當(dāng)裝置負荷較大時，造成吸收凈化不徹底，影響產(chǎn)品質(zhì)量。第十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月13二、低變氣脫碳工藝過程3、苯菲爾法脫除二氧化碳操作條件3.4溶液濃度 （2）活化劑（DEA） 一般使用二乙醇胺作為活化劑，要求它在苯菲爾溶液中的濃度為3%。濃度過高，對吸收作用不明顯，在正常操作溫度下，其濃度愈高，愈容易分解，只會造成浪費。濃度過低，使溶液的吸收活性變差，也就是在相同溫度條件下，溶液吸收能力下降。所以認為，適中的濃度，它既能使溶液保持穩(wěn)定，又起到一定的活化作用，促進和提高溶液吸收效果。第十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月14二

11、、低變氣脫碳工藝過程3、苯菲爾法脫除二氧化碳操作條件3.4溶液濃度 （3）緩蝕劑五氧化二釩是苯菲爾溶液的緩蝕劑，它在溶液中的濃度為1.0%，它可以離解成變價釩離子，我們一般是依靠五價釩離子來提高防腐能力的。它在溶液中濃度不能低于0.5%，生產(chǎn)中經(jīng)?？傗C離子不低，就是五價釩離子偏低，這時就可以通過外置循環(huán)氧化法來提高五價釩離子的濃度。溶液中的五價釩離子能在清潔的鐵金屬表面形成牢固的釩化膜，能大大減輕溶液對受浸金屬面的腐蝕程度。第十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月15二、低變氣脫碳工藝過程3、苯菲爾法脫除二氧化碳操作條件3.4溶液濃度 （4）消泡劑 堿液在攪動時容易發(fā)泡，這是大家在日常生

12、活中見到的。苯菲爾溶液在吸收和再生過程中也免不了會發(fā)泡，如果發(fā)泡量過多，塔內(nèi)氣液分離就變得困難，使大量吸收溶液被夾帶出塔，這是對正常生產(chǎn)極其不利的。所以必須控制溶液發(fā)泡量，實際是控制泡沫高度，溶液中有適量消泡劑存在，可以使氣泡壁迅速變落而破壞，因而減少泡沫積累，達到消泡效果。生產(chǎn)上是通過對溶液樣品發(fā)泡分析結(jié)果，監(jiān)測值是泡沫高度。如果泡高超過10厘米就要向正在使用的溶液系統(tǒng)加入適量的消泡劑，使泡沫高度回到正常范圍。第十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月16二、低變氣脫碳工藝過程3、苯菲爾法脫除二氧化碳操作條件3.4溶液濃度 （5）吸收液補充 由于化學(xué)分解、拆修機泵、采樣及滴漏，都會使苯菲

13、爾溶液流失，如果時間過長，沒有新鮮溶液補充，就會使溶液濃度降低，影響凈化效果。另外，溶液在不斷循環(huán)再生中，大量水份也會發(fā)生蒸發(fā)，使溶液濃縮。因此，循環(huán)系統(tǒng)各集液槽的液量就會隨之減少。為了保持使用中溶液濃度穩(wěn)定，必須要有補液和補水系統(tǒng)。補液：因再生系統(tǒng)壓力低，可選擇一個安全、方便操作的位置補入。并根據(jù)日常分析數(shù)據(jù)，適量補入。補水：補入的水要求水質(zhì)清潔，達軟化水以上脫鹽程度。有條件的裝置可使用變換氣分液罐的酸性水。生產(chǎn)中溶液的水份是連續(xù)蒸發(fā)出去的，因此補水也應(yīng)是自動控制連續(xù)補入，這樣便利于循環(huán)系統(tǒng)液位的穩(wěn)定，除此之外，再生塔還應(yīng)有一條其它水源的緊急補水，這樣可防止因酸性水路故障所造成的影響。第十七

14、張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月17二、低變氣脫碳工藝過程3、苯菲爾法脫除二氧化碳操作條件3.4溶液濃度 （6）溶液再生效果 溶液再生效果的好壞同溶液濃度及循環(huán)量大小同等重要。在溶液再生過程中，塔頂壓力低，塔底溫度高，再生溶液量少，這些都是提高再生效果的重要手段。因此，在生產(chǎn)中必須有對這些參數(shù)的監(jiān)控手段，才能保證再生效果。第十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月18三、甲烷化工藝過程1、甲烷化工藝原理經(jīng)過苯菲爾溶液脫除CO2后的粗氫純度雖巳達到95%以上，但還不能作為工業(yè)氫使用。因為烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制氫得到的副產(chǎn)物CO和CO2，雖然經(jīng)過變換反應(yīng)及碳酸鉀溶液吸收去除，但還不能完全去除。

15、它的存在，不但增加了氫氣中雜質(zhì)種類數(shù)目，主要是造成加氫裝置一些意外的副反應(yīng)，影響溫度控制，甚至對產(chǎn)品質(zhì)量造成惡劣影響。所以，還必須使用最后的工序?qū)⑦@些有害雜質(zhì)除去，工藝氣中少量的碳氧化物（一般為CO、CO2），在甲烷化催化劑的作用下，與氫反應(yīng)，生成易于除去的H2O和惰性的CH4，工藝上稱之為CO和CO2的甲烷化反應(yīng)。第十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月19三、甲烷化工藝過程1、甲烷化工藝原理甲烷化工藝原則流程圖第二十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月20三、甲烷化工藝過程1、甲烷化工藝原理在一定的溫度下，CO和CO2在甲烷化催化劑作用下，與H2發(fā)生反應(yīng)，生成甲烷和水，通過后部冷

16、卻使水蒸汽冷凝分離，最后得到只含甲烷雜質(zhì)的工業(yè)氫。因為加氫煉制就是將氫氣配入到烴類中進行反應(yīng)的，氫氣中含少量甲烷，對加氫裝置用氫沒有不良影響。一氧化碳和二氧化碳的甲烷化反應(yīng)式分別如下： CO3H2CH4H20 Q= -206.28KJ/mol CO24H2CH42H2O Q= -165.09KJ/mol O22H22H2O Q= -483.99KJ/mol在操作的過程中，每1% CO轉(zhuǎn)化的絕熱溫升為72，每1% CO2轉(zhuǎn)化的絕熱溫升為60。第二十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月21三、甲烷化工藝過程2、操作條件對甲烷化反應(yīng)的影響 影響甲烷化反應(yīng)的操作條件如下：催化劑活性、反應(yīng)操作溫度

17、、反應(yīng)壓力、反應(yīng)空速、反應(yīng)物濃度等方面。下面分別討論各工藝參數(shù)對甲烷化反應(yīng)的影響。 首先在這里值得再提的是，無論是CO或CO2的甲烷化反應(yīng)，都是體積縮小、強放熱的反應(yīng)，在這個認識前提下，就很容易理解影響的原因了。第二十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月22三、甲烷化工藝過程2、操作條件對甲烷化反應(yīng)的影響2.1催化劑活性化工生產(chǎn)中使用催化劑是基于催化劑的催化性和選擇性，有了這個性質(zhì)，我們才能在比較低溫度條件下獲得所希望的產(chǎn)品。甲烷化催化劑的活性好，可使甲烷化反應(yīng)速度快，CO和CO2去除徹底，一旦催化劑使用不當(dāng)，造成活性衰退，就很難保持裝置滿負荷生產(chǎn)，使生產(chǎn)能力受到制約。第二十三張，PPT

18、共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月23三、甲烷化工藝過程2、操作條件對甲烷化反應(yīng)的影響2.2反應(yīng)溫度因甲烷化反應(yīng)是強放熱反應(yīng)，溫度低有利于反應(yīng)徹底。但溫度過低，反應(yīng)活性分子數(shù)量減少，反應(yīng)速度會因此而減慢。裝置生產(chǎn)在負荷大的情況下是不能降低溫度操作的，這樣很容易出現(xiàn)反應(yīng)物穿透。如果溫度過高，化學(xué)平衡觀點認為，不能把CO和CO2降到更低的水平。因此，實際生產(chǎn)中，所控制的溫度，一定要兼顧到反應(yīng)速度和深度兩個方面。但當(dāng)甲烷化催化劑裝填量比實際需要量大很多時，我們是不可能發(fā)現(xiàn)以上規(guī)律的。第二十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月24三、甲烷化工藝過程2、操作條件對甲烷化反應(yīng)的影響2.3反應(yīng)壓力CO和C

19、O2的甲烷化反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，壓力升高有利于反應(yīng)徹底。相反，降低反應(yīng)壓力，殘余的CO和CO2就會有所上升。實際生產(chǎn)中，甲烷化反應(yīng)器的壓力變化是非常小的，我們很難覺察出這些微小變化的。第二十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月25三、甲烷化工藝過程2、操作條件對甲烷化反應(yīng)的影響2.4反應(yīng)空速反應(yīng)空速，對反應(yīng)的深度影響較大。當(dāng)空速增大時，不但單位時間內(nèi)流過催化劑床層的CO和CO2量增加，而且這些物質(zhì)在反應(yīng)床層內(nèi)反應(yīng)時間也短，很容易出現(xiàn)反應(yīng)物穿透，使產(chǎn)品質(zhì)量受影響。當(dāng)質(zhì)量不合格時，我們降低產(chǎn)量，實質(zhì)就是降低空速，這時不但CO和CO2量減少，還延長了它們的反應(yīng)時間，理所當(dāng)然，會有較大的好轉(zhuǎn)。

20、第二十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月26三、甲烷化工藝過程2、操作條件對甲烷化反應(yīng)的影響2.5粗氫中CO雜質(zhì)量轉(zhuǎn)化氣中的CO，由于經(jīng)過中、低溫兩次變換后，在其粗氫中的殘量，巳不構(gòu)成對甲烷化反應(yīng)器超溫威脅。但由于CO的甲烷化反應(yīng)放熱量比CO2甲烷化的放熱量還大，在正常流通空速條件下，每增加1%的CO量，會使甲烷化反應(yīng)器床層溫度升高72。所以在正常生產(chǎn)中，一定要象控制吸收塔那樣嚴格，控好變換反應(yīng)，監(jiān)控好CO殘量，才能保證甲烷化反應(yīng)器不發(fā)生超溫事故。第二十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月27三、甲烷化工藝過程2、操作條件對甲烷化反應(yīng)的影響2.6粗氫中CO2雜質(zhì)量CO2 含量是造

21、成甲烷化反應(yīng)器超溫的最大潛在危害。因為正常生產(chǎn)中，一旦吸收塔不正常，很容易使大量的CO2進入到甲烷化反應(yīng)器內(nèi)，每增加1%的CO2，會造成反應(yīng)器床層溫度升高60，CO2的增加到20%的可能，這是生產(chǎn)中一個嚴重的危害因素。第二十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月28三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.1甲烷化催化劑的物理性質(zhì)和化學(xué)組成 型號堆積外觀規(guī)格mm重度kg/L比表面積m2/gJ101灰黑色圓柱體 54.5-5.5 0.9-1.2 -250 J103H黑色條狀物 65-8 0.8-0.9 130-170 J105灰黑色圓柱體 54.5-5.0 1.0-1.2 -250 第二十九張，

22、PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月29三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.1甲烷化催化劑的物理性質(zhì)和化學(xué)組成 型號化學(xué)組成，重量%主要生產(chǎn)單位NiAl2O3MgOJ10146.042.0南化催化劑廠，四川化工總廠J103H12余量遼河化肥廠催化劑分廠J10521.024.0-30.510.5-14.5南化催化劑廠，南化研究院第三十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月303、甲烷化催化劑3.1甲烷化催化劑的物理性質(zhì)和化學(xué)組成 J103/J103H技術(shù)參數(shù)1 物理性質(zhì) J103 J103H外觀： 黑灰色條狀物 黑色條狀物規(guī)格（mm）： 56510/3510 56510/3510堆密度(kg

23、/l)： 0.850.95 0.750.9比表面（m2/g）： 120 120 磨 耗（%）： 10 102化學(xué)性質(zhì)總鎳含量(Ni%): 16 (其中還原 Ni%10) 20 (用于乙烯凈化工藝,其中還原Ni%14) 30 40 也可根據(jù)操作條件的不同做相應(yīng)的調(diào)整。鋁含量(Al2O3): 余量產(chǎn)品適用條件運行溫度（）：250500空速（h-1）： 10000第三十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月31三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.2甲烷化催化劑的還原 在部分型號的甲烷化催化劑都是以氧化態(tài)的形式提供給用戶的，首次使用時，必須用氫將氧化鎳的催化劑還原成金屬鎳才具有活性，還原反應(yīng)式如

24、下： NiOH2NiH2O Q=-2.55kJ/mol NiOCONiCO2 Q= -30.25kJ/mol 這些反應(yīng)都不是強放熱的，還原過程本身不會引起催化劑床層大的溫升。從熱力學(xué)考慮，催化劑的還原是比較容易的，在300-400范圍內(nèi)，還原氣體中H2濃度在1%以上即能使還原反應(yīng)進行，但要還原完全并獲得最大的活性鎳表面積就比較復(fù)雜，和還原過程中的溫度，空速等因素有關(guān)，催化劑的組成及制備方法對還原結(jié)果也有很大的影響。第三十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月32三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.2甲烷化催化劑的還原 溫度是還原過程中主要因素，鎳催化劑一般在300左右即開始還原，350時

25、巳有可觀的還原度，為還原徹底，還原溫度需升到400。下表列出工業(yè)催化劑還原度與還原溫度的關(guān)系。還原溫度， 304 329 354 379 405還原度，% 4.8 27.9 69.6 90.6 101.2第三十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月33三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.2甲烷化催化劑的還原3.2.1催化劑的升溫還原步驟 甲烷化催化劑的還原可分為裝置原始開工還原和正常更換催化劑時還原。如果是原始開工還原，可用純N2作升溫介質(zhì)，用開工加熱爐作熱源在線外進行還原操作，也可在開工后期采用粗氣進行還原，但開工周期太長。如果是正常更換催化劑時的還原，可在開工后期采用粗氫進行升溫還原

26、操作。由于催化劑的還原反應(yīng)是微放熱反應(yīng)，因此還原幾乎是等溫的，整個還原過程可分為：升溫期、還原主期和還原末期。第三十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月34三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.2甲烷化催化劑的還原3.2.1催化劑的升溫還原步驟（1）升溫期 先用N2把整個系統(tǒng)中的O2置換干凈，系統(tǒng)壓力充N2至0.5MPa，以提高氣流線速度，縮短床層溫差。升溫階段可通過控制導(dǎo)入工藝氣入口溫度的高低來調(diào)節(jié)升溫速率在50-70/h，把床層溫度升至200-250，工藝氣量一般在20-50%負荷即可。第三十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月35三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.2甲烷化

27、催化劑的還原3.2.1催化劑的升溫還原步驟 （2）主還原期 當(dāng)床層溫度加熱到200-250以后，開始還原，但速度較慢，當(dāng)床層溫度升到300以上還原明顯加快，為了避免溫升過大，這時應(yīng)小心控制進口溫度的升溫速率在20-30/h。按上述的升溫速度把反應(yīng)器床層最低點溫度升至350（但要嚴格控制床層最高溫度400時），還原6小時巳具有合格的活性。第三十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月36三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.2甲烷化催化劑的還原3.2.1催化劑的升溫還原步驟 （3）還原末期 繼續(xù)加熱催化劑，直到入口溫度達到350，并維持這個條件保持到床層出口溫度等于床層中最高溫為止，且要求床層

28、最高溫度達到400并維持2-6小時，以獲得最佳的活性。這時，催化劑還原結(jié)束,然后將入口溫度逐漸降至設(shè)計溫度并轉(zhuǎn)化正常操作。第三十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月37三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.3甲烷化催化劑還原注意事項（1）在催化劑還原過程中，操作人員必須時刻注意反應(yīng)器內(nèi)床層溫升情況，發(fā)現(xiàn)床層溫度有突然上升趨勢時，立刻把入口溫度降下來，以免反應(yīng)器超溫損壞設(shè)備。（2）由于催化劑中尚有殘留的堿式碳酸鹽會分解，當(dāng)床層溫度升到300時，有CO2放出，而這部分CO2也會參加甲烷化反應(yīng)，若采作循環(huán)升溫方式，應(yīng)適當(dāng)加大循環(huán)的放空量，保持CO21%，以防積累CO2伴隨甲烷化反應(yīng)而引起溫升。

29、第三十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月38三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.3甲烷化催化劑還原注意事項（3）在用上游來的工藝氣還原時，要嚴格控制工藝氣中碳的氧化物含量，因為在床層溫度達250后還原與甲烷化反應(yīng)會同時進行，因此要特別注意防止超溫。（4）還原過程中氫耗并不明顯，在床層溫度達到預(yù)定計劃指標(biāo)后，維持一定時間，以出口氣體中碳的氧化物符合設(shè)計指標(biāo)后穩(wěn)定數(shù)小時，即可認為還原基本結(jié)束，轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。第三十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月39三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.3甲烷化催化劑還原注意事項（5）J101、J105催化劑在還原過程中有較多水放出，其理論出水量

30、為65-75kg/m3，所以在還原期間應(yīng)及時排放分離器中的水，降低氣體中的水汽濃度。有些工廠，可能達不到應(yīng)有的進口溫度350，而床層溫度也難以達到400下進行還原，此時也可以使部分氣體繞過低變反應(yīng)器旁路以增加碳的氧化物含量，成功地還原催化劑。但要小心謹慎地操作，防止COCO2濃度超高，引起催化劑床層激烈溫升而導(dǎo)致催化劑活性的損失，或造成甲烷化爐設(shè)備的損壞。第四十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月40三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.4甲烷化催化劑的操作條件 （1）甲烷化催化劑的正常操作時，空速、壓力等操作參數(shù)基本固定，無多大調(diào)節(jié)余地；粗氫組成主要為變換系統(tǒng)與脫碳控制，主動權(quán)不在甲烷化

31、工序，有足夠調(diào)節(jié)余地的操作參數(shù)為溫度。通常，使用初期催化劑性能較好，入口溫度可調(diào)節(jié)在操作溫度的低限，床層溫度保持在300-320，隨著使用時間的延長，可適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，保證出口微量符合指標(biāo)。使用中期，床層溫度控制在350左右，使用后期可在380左右操作。第四十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月41三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.4甲烷化催化劑的操作條件 （2）變換系統(tǒng)出故障引起甲烷化入口氣中CO含量增加或脫碳系統(tǒng)操作不當(dāng)，引起CO2超高導(dǎo)致甲烷化溫升高于正常值，就要調(diào)節(jié)變換系統(tǒng)各項操作參數(shù)，使其恢復(fù)正常，以保證出口CO含量符合指標(biāo)。（3）如變換催化劑活性嚴重衰退，則更換催化劑，

32、短期內(nèi)更換有困難需繼續(xù)維持生產(chǎn)時，甲烷化爐可在保證出口微量符合指標(biāo)的情況下，盡可能降低入口溫度（但不得低于250）使熱點溫度不超過500。第四十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月42三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.4甲烷化催化劑的操作條件 （5）如果脫碳系統(tǒng)故障，吸收塔吸收二氧化碳吸收不徹底，造成粗氫中二氧化碳含量一場升高，我們就要檢查脫碳系統(tǒng)各操作環(huán)節(jié)，脫碳溶液濃度、溶液循環(huán)量、溶液再生情況、吸收壓力、吸收塔溫度等參數(shù)，盡快使脫碳系統(tǒng)恢復(fù)正常。第四十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月43三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.5甲烷化催化劑使用壽命 甲烷化催化劑活性較好，

33、按照技術(shù)要求操作，脫碳工序穩(wěn)定，甲烷化入口氣中H2S等毒物脫除干凈，甲烷化催化劑使用壽命可達8-10年。一般來說，催化劑使用壽命的終止是由于催化劑活性的喪失或由于催化劑強度破壞造成催化劑破碎粉化，床層阻力降明顯增大的緣故。影響甲烷化催化劑活性主要因素是由于中毒或燒結(jié)。砷、鹵素是鎳催化劑的毒物，最常見的毒物是硫。硫是一種累積性毒物，即使?jié)舛群苄〉矔勾呋瘎┲卸?，影響催化劑的使用壽命。催化劑只要吸收?.1-0.2%的硫即能導(dǎo)致活性明顯地降低。第四十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月44三、甲烷化工藝過程3、甲烷化催化劑3.5甲烷化催化劑使用壽命 甲烷化催化劑的硫中毒是分層進行的。起初，

34、入口氣中H2S幾乎完全被上層催化劑所吸收，引起其活性衰退，而下層催化劑仍處于無硫氣氛下。當(dāng)上層催化劑吸硫達0.2%，活性衰退大半，但這部分催化劑仍有較強的吸硫能力，對下層催化劑繼續(xù)起到保護作用。最后，當(dāng)吸硫量達到0.6-1.0%時，H2S就有可能穿透到下層催化劑，使其逐漸中毒，導(dǎo)致催化劑失效而被迫更換。所以，為了保證催化劑有較長的使用壽命，應(yīng)采取措施將入口氣中的硫濃度降到ppb級的水平。第四十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月45一制氫低變氣分液流程第四十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月46一制氫脫碳流程第四十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月47一制氫脫碳流程第四十

35、八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月48一制氫甲烷化流程第四十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月49四、低變氣脫碳操作1、苯菲爾法脫炭的開工（1）吸收、再生塔清塔 吸收塔、再生塔安裝驗收合格后，不能直接引入溶液使用。因為其內(nèi)壁存在鐵銹、油污、施工焊渣等機械雜質(zhì)。 溶液中混合這些異物后，容易產(chǎn)生較大的汽泡，而且汽泡又難于破裂，導(dǎo)致溶液泡沫在塔內(nèi)占據(jù)過多空間，會發(fā)生泛液和攔液的沖塔事故。 在再生塔，由于溶液發(fā)泡嚴重，填料表面液膜層的均勻性受到破壞，再因所產(chǎn)生的泡沫占據(jù)分離空間減少，增加了溶液解吸的困難程度，引起再生不徹底和二氧化碳帶液量大的不良后果。 溶液在連續(xù)不斷的循環(huán)中，機械雜質(zhì)

36、加劇對流通設(shè)備和管道的沖刷腐蝕。吸收塔和再生塔在裝填塔盤填料之前，必須對塔內(nèi)壁進行清理除銹工作。第五十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月50四、低變氣脫碳操作1、苯菲爾法脫炭的開工（2）吸收、再生塔裝填料 裝好卸料口法蘭，進入塔內(nèi)檢查清理，拆除每層固定填料的網(wǎng)狀壓板，對裝填高度用粉筆標(biāo)記。裝填前計算塔填料層容積，確定填料環(huán)裝填量。裝填料由專業(yè)施工單位負責(zé)，車間派人負責(zé)把好裝填質(zhì)量關(guān)。裝填高度、自由下落距離、裝填堆放均勻度和層面水平度是否達到要求，填料品種、規(guī)格檢查。 塔填料裝填合格后封人孔，封人孔工作最好在白天進行，因為登高作業(yè)。封人孔必須嚴格執(zhí)行操作規(guī)程和安全規(guī)程，在關(guān)閉人孔之前，一定

37、要進行光照檢查和喊話，防止把人困在塔內(nèi)，封閉塔人孔時要由下而上，做到檢查一個封閉一個。第五十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月51四、低變氣脫碳操作1、苯菲爾法脫炭的開工（3）吸收、再生塔水洗洗塔是在常壓下操作。做好脫碳兩塔與其他系統(tǒng)的隔離。引除鹽水進再生塔，進行兩塔三液面冷水循環(huán)、熱水循環(huán)沖洗。冷水循環(huán)的作用是使兩塔系統(tǒng)中的鐵銹微粒溶解在水中排出，熱水循環(huán)的作用是使部分粘結(jié)物和油脂類物質(zhì)溶解排出。溶液泵入口過濾網(wǎng)清理。從再生塔重沸器引1.0MPa蒸汽對洗塔水加熱，使溫度升到105恒溫水洗，采樣化驗待水中的鐵離子和油脂量穩(wěn)定，就認為水洗結(jié)束。第五十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年

38、6月52四、低變氣脫碳操作1、苯菲爾法脫炭的開工（4）吸收、再生塔堿洗 計算好的藥劑量。 NaOH是強堿，對人和設(shè)備都有強烈的腐蝕作用，在配制堿液時，穿戴防護服和防護鏡才能進行配制堿液。 啟動堿液臨時補給泵，將配制好的NaOH溶液全部打入到兩塔循環(huán)系統(tǒng)中去。 環(huán)保要求，堿液不可隨意排放。 堿液中的油脂、二價鐵離子這些物質(zhì)濃度不再上升時，就認為堿洗合格停止熱循環(huán)。 洗塔堿液置換 開人孔檢查：(1）塔內(nèi)壁除銹光潔程度；(2）填料環(huán)脫脂清潔程度；(3）填料層面是否存在異物；(4) 填料層是否發(fā)生下陷。第五十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月53四、低變氣脫碳操作1、苯菲爾法脫炭的開工（5）苯

39、菲爾溶液的配制及儲存 在配制溶液前，按苯菲爾溶液各種成分比例備好原料。在裝置溶液制備槽內(nèi)進行，對每槽配好溶液，用活性炭過慮?；钚蕴窟^慮器作用是去除有機油類，防止帶入到脫碳系統(tǒng)使溶液容易產(chǎn)生泡沫。為了防止發(fā)生氯腐蝕開裂，溶解溶劑時必須使用無鹽水。儲罐設(shè)施齊備：罐標(biāo)尺、罐頂通氣設(shè)施暢通、罐底排污閥暢通、罐加熱蒸汽盤管達到投用條件等第五十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月54四、低變氣脫碳操作1、苯菲爾法脫炭的開工（6）靜態(tài)釩化、動態(tài)釩化 靜態(tài)釩化：對設(shè)備進行釩化時，需要維持溶液在一定溫度，由于吸收塔沒有維持溫度的條件，靜釩化只能在再生塔下部和溶液重沸器進行，主要是在溶液重沸器進行。靜態(tài)釩化

40、時間為12-36小時。 動態(tài)釩化：靜態(tài)釩化結(jié)束后，可以對照水洗步驟進行動態(tài)釩化，即進行兩塔三個液面二泵的動態(tài)循環(huán)。動態(tài)釩化時間為24-72小時。第五十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月55四、低變氣脫碳操作2、苯菲爾法脫炭的開工（7）吸收塔引原料氣工藝氣切入吸收塔的時候，如果控制或操作不當(dāng)，很容易造成吸收塔跑液或循環(huán)氣壓力大幅波動的不良現(xiàn)象。工藝氣切入吸收塔的操作步驟如下：先緩慢打開吸收塔的出口閥，使吸收塔的壓力與工藝氣系統(tǒng)的壓力平衡。檢查確認吸收塔的液位在工藝氣入塔管口下方后，才能打開工藝氣進塔的入口閥。然后關(guān)閉吸收塔的副線兩道手閥，使工藝氣全量通過吸收塔。第五十六張，PPT共七十頁

41、，創(chuàng)作于2022年6月56四、低變氣脫碳操作1、苯菲爾法脫炭正常操作兩塔液位的控制 ：吸收塔液位的控制、再生塔上部液位控制、再生塔下部液位的控制。兩塔溫度的控制：吸收塔主要控制兩個溫度指標(biāo)：工藝氣入塔溫度、貧液入塔溫度。再生塔主要控制兩個溫度指標(biāo)：塔底溫度、塔頂溫度。兩塔壓力的控制 ：吸收塔壓力的控制 、再生塔頂壓力的控制 兩塔溶液循環(huán)量的控制 兩塔溶液濃度的控制 再生塔再生效果的控制 溶液過濾 第五十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月57四、低變氣脫碳操作3、苯菲爾法脫炭停工操作 兩塔液位的控制 兩塔溫度的控制 兩塔壓力的控制 兩塔溶液循環(huán)量的控制 兩塔溶液濃度的控制 再生塔再生效果

42、的控制 溶液過濾 第五十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月58四、低變氣脫碳操作2、苯菲爾法脫炭停工操作 （1） 置換吸收塔 （2） 吸收溶液循環(huán)降溫和再生 （3）停止溶液循環(huán) （4）系統(tǒng)退液 （5）脫碳系統(tǒng)水洗 第五十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月59五、甲烷化操作1、甲烷化操作影響因素（1）溫度的影響甲烷化催化劑在200-500的溫度下都可以使用，為了保護設(shè)備實際在285-350的溫度下使用。（2）催化劑活性的影響（3）反應(yīng)空速的影響（4）粗氫中CO和CO2含量的影響（5）脫碳負荷過大對甲烷化的影響（6）硫、砷毒物對甲烷化催化劑的影響第六十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于20

43、22年6月60五、甲烷化操作1、甲烷化操作影響因素（7）羰基鎳的影響在溫度低于200，CO與晶體Ni反應(yīng)生成對人體和催化劑都有害的羰基鎳，羰基鎳有劇毒。其反應(yīng)式：Ni4CONi(CO)4 (氣體)如果開工我們用粗氫升溫，在200以下要快速升溫。當(dāng)停工時，甲烷化反應(yīng)器降低溫度在200以前要盡量把系統(tǒng)工藝氣中的CO脫出干凈。甲烷化反應(yīng)器溫度降到200以下時，要用氮氣將反應(yīng)器置換干凈。如果要卸劑或者檢查反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件，必須佩帶長管式防毒面具。第六十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月61六、脫碳及甲烷化事故處理1、溶液吸收效果差原因判斷在排除吸收塔副線閥竄漏的原因后，粗氫中二氧化碳量超標(biāo)，一般認

44、為是溶液吸收效果差。吸收塔在低負荷時，某些條件不足也不一定會對脫碳效果造成影響。但當(dāng)脫碳負荷量較高時，影響的原因就較多。溶液再生效果差，使溶液的吸收能力下降。兩塔系統(tǒng)的液位過高，溶液循環(huán)量過大。溶液濃度變稀。原料氣波動、溶液循環(huán)量波動、兩塔液位波動，兩塔溫度波動都會使脫碳效果不能穩(wěn)定。活化劑量不足，發(fā)生沖塔事故這些特殊現(xiàn)象也是吸收效果的重要因素。第六十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月62六、脫碳及甲烷化事故處理2.溶液再生效果差原因判斷再生塔由上往下溫度逐漸升高，上升的水蒸汽與二氧化碳的混合氣體在填料層進行傳質(zhì)傳熱，水分被冷凝，原有的和新分解出來二氧化碳繼續(xù)上升，再生塔頂與塔底的溫差越大，再生的動力也越大。再生塔底溫度過低，致使