专利名称：一种制氢装置原料预热的工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于石油炼制领域，具体涉及一种制氢装置中原料预热的工艺。
背景技术：
近年来，随着人们环保意识的增强，市场对油品质量要求的不断提高，同时，原油资源越来越重质化，劣质高硫高酸的原油在炼油厂中所占比重逐渐增加。因此，现代石油加工生产过程中各种临氢加工工艺快速发展，随之带动了对氢气需求量逐年上升，从而促进了制氢技术的飞速发展。目前，制氢工艺主要有水电解法、氨分解法、甲醇蒸汽转化法、轻烃蒸汽转化工艺以及煤气化制氢技术，其中轻烃蒸汽转化制氢已经在工业氢气生产中占据了主导地位。轻烃蒸汽转化制氢装置能耗高，同时也是热量过剩的装置，如何利用好装置热量， 使热量相互匹配是节能降耗的关键。常规轻烃蒸汽转化制氢装置主要由原料压缩升压部分、原料预热升温部分、原料精制加氢脱硫部分、水蒸汽转化部分、变换反应和热回收部分、 产汽系统部分以及PSA净化部分等组成。其中，原料预热升温部分需要系统提供热源把原料预热到350-380°C，满足原料精制加氢脱硫部分加氢催化剂和脱硫剂的活性要求；产汽系统部分充分利用制氢装置转化炉的对流段烟气和转化炉出口转化气的热量，设置一台中压汽包，产生4. 2-4. 4MPa(G)饱和中压蒸汽，饱和蒸汽经转化炉对流段过热到420-440°C， 过热蒸汽分两部分，一部分为原料过热中压蒸汽，作工艺原料自用，另一部分为外输蒸汽， 送出装置至中压蒸汽管网。制氢装置传统原料预热工艺主要有下述两种情况1)采用原料预热炉，中变气直接用于预热锅炉给水。如中国专利 ZL200910118691. 0和期刊《工业催化》2007. 15卷中介绍的工艺，该工艺能耗高，需要消耗系统燃料气，且由于中变气热量过剩，直接用于预热锅炉给水，会使锅炉给水在进入汽包前已经有部分汽化，从而造成蒸汽品质下降。2)采用一台换热器，由中变气直接预热原料。如期刊《齐鲁石油化工》2006，34 (3) 介绍的工艺，换热器采用立式盘管结构，该工艺虽然利用了装置的中温余热(即中变气的热量)，但在装置开工初期，由于转化催化剂活性好，转化深度高，其残余的CO量少，出中温变换反应器中变气温度低，原料难以预热到需要的温度，无法满足后续工序加氢催化剂和脱硫剂的活性要求，同时该台盘管换热器结构复杂，制造难度大，易泄漏。从中变气余热利用角度分析，传统中变气热量如果不用于预热原料，一般直接预热产汽用的锅炉给水，中变气热量使部分锅炉给水汽化，进入汽包进行汽水分离，造成蒸汽品质下降，如果保证锅炉给水不汽化，则中变气余热利用不充分，且热量下移到中变气空气冷却器，增加电耗，同时又减少蒸汽外输，能量利用非常不合理。
发明内容
本发明是针对现有技术中中变气余热没有合理利用等缺点而提供一种新的制氢原料预热工艺，使用本发明工艺不仅可充分利用中变气余热，且可使锅炉给水不汽化，在开工初期也可将原料预热到所需的温度，操作稳定。本发明的技术方案是1)中变气预热制氢原料经过第一换热器，与中变气换热，预热后的原料进入步骤2)，降温后的中变气加热锅炉给水，之后进气体分离设施分离出产品氢气，升温后的锅炉给水经汽包和转化炉对流段产生过热中压蒸汽。2)过热中压蒸汽预热来自步骤1)的经中变气预热后的制氢原料经过第二换热器，与部分过热中压蒸汽换热，之后进行加氢脱硫反应，出第二换热器的过热中压蒸汽与加氢脱硫后的制氢原料混合作为制氢装置的原料。本发明所述第二换热器中的制氢原料预热到350 380°C后进入加氢脱硫反应
ο换热器可采用常规换热器，优选U型管结构换热器。本发明中所述的中变气是指中温变换反应器的气体产物。本发明采用两台换热器串联操作，制氢原料先在第一换热器中由中变气预热，再在第二换热器中由过热中压蒸汽预热。其与现有技术相比具有如下优点I)与采用原料预热炉预热原料的现有技术1)相比，一方面本发明取消了原料预热炉，可节约炼厂中燃料气的消耗，直接为工厂带来经济效益，另一方面本发明的中变气先预热制氢原料，再加热锅炉给水，可避免锅炉给水发生部分汽化的现象。II)与采用一台换热器，由中变气直接预热原料的现有技术幻相比，本发明采用两台换热器预热原料，第一台换热器利用中变气预热，第二台换热器利用来自转化炉的原料过热中压蒸汽预热，如中变气温度低，原料可在第二台换热器中预热到所需温度，这样可避免装置开工初期，由于中变气温度低，使原料难以预热到所需温度的缺点，从而保证原料进入加氢反应器的温度，满足加氢催化剂和脱硫剂活性要求，使原料脱硫效果显著，为装置的长、稳、优的操作提供保证。另外本发明还具有流程简单，操作稳定，节能降耗，效益明显等优点。下面用附图和具体实施方式
来详细说明本发明，但并不限制本发明的范围。附图及
图是本发明一种制氢原料预热的简单工艺流程图。图中1-第一换热器；2-第二换热器；3-加氢反应器；4-脱硫反应器； 5-转化炉；6-汽包；7-中温变换反应器；8-锅炉给水预热器；9-锅炉给水； 10-过热中压蒸汽；11-饱和中压蒸汽；12-外输蒸汽；13-原料过热中压蒸汽。
具体实施例方式如图所示，制氢原料经过原料第一换热器1，与中温变换反应器7产生的中变气换热，换热后的原料温度达到250-280°C，换热后的制氢原料进第二换热器2。降温后的中变气经锅炉给水预热器8加热锅炉给水9，之后进气体分离设施分离出产品氢气，中变气的温度满足锅炉给水升温后的温度低于露点以下，避免锅炉给水去汽包6发生中压蒸汽时发生汽化，锅炉给水9升温后，经汽包6产生4. 2-4. 4MPa(G)的饱和中压蒸汽11，饱和中压蒸汽 11经转化炉5对流段中的蒸汽过热段过热到420-440°C成为过热中压蒸汽10，过热中压蒸
4汽10分两部分，一部分为原料过热中压蒸汽13进第二换热器2，另一部分作为外输蒸汽12
出装置。 经第一换热器1预热后的制氢原料在第二换热器2中，与原料过热中压蒸汽13换热，制氢原料加热到350-380°C，之后去加氢反应器3和脱硫反应器4进行加氢脱硫反应。 进第二换热器2的原料过热中压蒸汽13的量由出第一换热器1的制氢原料的温度和加氢反应器3所需进料温度决定。经第二换热器2冷却后的原料过热中压蒸汽13与经脱硫反应器4脱硫后的制氢原料混合一起作为制氢装置的原料，经转化炉5对流段和辐射段，再经中温度变换反应器7产生中变气，换热分离制备产品氢气。
权利要求
1.一种制氢装置原料预热的工艺，其特征在于包括下述步骤1)中变气预热制氢原料经过第一换热器，与中变气换热，预热后的原料进入步骤2)， 降温后的中变气加热锅炉给水，之后进气体分离设施分离出产品氢气，升温后的锅炉给水经汽包和转化炉对流段产生过热中压蒸汽；2)过热中压蒸汽预热来自步骤1)的经中变气预热后的制氢原料经过第二换热器，与部分过热中压蒸汽换热，之后进行加氢脱硫反应，出第二换热器的过热中压蒸汽与加氢脱硫后的制氢原料混合作为制氢装置的原料。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述第二换热器中的制氢原料预热到 350 380°C后进入加氢脱硫反应器。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述第一换热器和第二换热器为U型管结构换热器。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述过热中压蒸汽的压力为4.2-4. 4MPa, 温度为 420-440°C。
全文摘要
本发明公开了一种制氢装置原料预热的工艺。其步骤是制氢原料先与中变气换热，再与过热中压蒸汽换热，预热到350～380℃后进行加氢脱硫反应，降温后的过热中压蒸汽与加氢脱硫后的制氢原料混合作为制氢装置的原料。使用本发明工艺不仅可充分利用中变气余热，且可使锅炉给水不汽化，在开工初期也可将原料预热到所需的温度，操作稳定。
文档编号C01B3/24GK102219184SQ20101014488
公开日2011年10月19日 申请日期2010年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者刘书朋, 李志禹, 田小玲, 郭剑锋, 顾炯炯 申请人:中国石化集团洛阳石油化工工程公司, 中国石油化工集团公司