制氢增加脱碳工序的分析-联络站.ppt

 上海华西化工科技有限公司 2011年10月 问题的提出 轻烃水蒸汽转化制氢装置在制得氢气的同时也副产大量的CO2 CO2随着PSA氢气提纯单元的解吸气作为转化炉的燃料，降低了解吸气的热值，同时从转化炉中带走了部分热量 因此将这些CO2脱除，是否可以降低燃料消耗，降低制氢成本 ？ 脱出的CO2进一步加工成工业级或食品级液态CO2销售，增加制氢总体经济效益的可行性。  脱碳工艺路线的选择  1．脱碳工序的设置位置 ： 一种设在PSA氢提纯单元前 一种设在PSA氢提纯单元后 2. 脱碳工艺的选择： 化学吸收法 物理吸收法（不适应此工况） PSA法 膜分离法（不适应此工况） 天然气 转化 产品氢气 变换 PSA氢提纯 解吸气作燃料 副产蒸汽 方案一：传统制氢工艺流程框图 方案二：在PSA氢提纯前设置MDEA脱碳工序 天然气 转化 产品氢气 变换 PSA氢提纯 解吸气作燃料 副产蒸汽 MDEA脱碳 副产CO2 该流程的特点是： a. 脱碳后PSA氢提纯的氢气回收率可以提高到94%。 b. CO2脱除率高（大于99%），CO2产品纯度高（大于99.5%） c. 脱碳工序需要消耗副产蒸汽，但耗电较低。 d. 解析气热值大幅度提高,提高转化炉的热效率,降低了转化炉的投资和电耗。 方案三：在PSA氢提纯前设置VPSA脱碳 天然气 转化 产品氢气 变换 PSA氢提纯 解吸气作燃料 副产蒸汽 VPSA脱碳 副产CO2 该流程的特点是： a. 脱碳后PSA氢提纯的氢气回收率可以提高到94%。 b. CO2脱除率约90%，CO2产品纯度略低（约90%） c. 脱碳工序不消耗蒸汽，但耗电较高，有部分有效气氢气等损失。 d. 解析气热值大幅度提高,提高转化炉的热效率,降低了转化炉的投资和电耗。 方案四：在PSA氢提纯后设置VPSA脱碳 解吸气作燃料 副产CO2 天然气 转化 产品氢气 变换 PSA氢提纯 副产蒸汽 VPSA脱碳 该流程的特点是： a. VPSA脱碳的原料为低压解吸气，需要升压后才能进行VPSA脱碳，电耗较高。 b. CO2脱除率约90%，CO2产品纯度略低（约90%） c. VPSA脱碳不影响PSA氢气提纯收率。 d.解析气热值大幅度提高,提高转化炉的热效率,降低了转化炉的投资和电耗。 方案五：在PSA氢提纯后设置VPSA脱碳+尾气PSA氢提纯 解吸气作燃料 副产CO2 天然气 转化 产品氢气 变换 PSA氢提纯 副产蒸汽 VPSA脱碳 PSA氢提纯 产品氢气 该流程的特点是： a. 增加的VPSA脱碳和提氢的原料为低压解吸气，需要两次压缩，电耗较高。 b. CO2脱除率约90%，CO2产品纯度略低（约90%） c. 增加PSA提氢工序后，总的氢气回收率为96.5%。 d. 解析气热值大幅度提高,提高转化炉的热效率,降低了转化炉的投资和电耗。 e. 外补燃料气增加。 各种工艺流程下的投资与消耗  项目 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 投资（万元） 7600 8600 8800 8700 9500 原料天然气Nm3/h 3783 3630 3640 3783 3487 燃料天然气Nm3/h 594 502 540 385 655 天然气消耗合计Nm3/h 4377 4132 4180 4168 4142 脱盐水t/h 11.1 8.3 8.4 8.6 8.0 循环水t/h 60 400 100 107 190 电耗kwh/h 461 597 614 719 1139 净化风Nm3/h 200 200 300 300 400 3.5MPa蒸汽t/h -6.3 0 -3.8 -3.9 -3.7 计算条件：氢气压力设定为2.4MPa.G， 转化出口温度设定为860℃， 水碳比设定为：3.0 各种方案下的氢气车间生产成本  项目 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 折旧小时成本（元/h） 950 1075 1100 1087.5 1187.5 天然气小时成本（元/h） 13131 12396 12540 12504 12426 脱盐水小时成本（元/h） 55.5 41.5 42 43 40 循环水小时成本（元/h） 24 160 40 42.8 76 电耗小时成本（元/h） 276.6 358.2 368.4 431.4 683.4 净化风小时成本（元/h） 40 40 60 60 80 蒸汽小时成本（元/h） -756 0 -456 -468 -444 催化剂小时成本（元/h） 190 200 190 190 190 每小时总成本（元/h） 13911.1 14270.7 13884.4