一种天然气重整制氢系统的制作方法

本发明涉及一种制备氢气的系统，尤其是涉及一种天然气重整制氢系统。

背景技术：

目前，天然气重整制氢装置已经在全球范围内工业化，其工艺也日趋成熟。不同天然气重整制氢装置的开车模式各不相同，但是各种天然气重整制氢装置主要以天然气作为燃料给转化炉渐渐升温，以每小时50℃的温度进行升温，逐渐达到天然气和蒸汽的反应温度之后，再将天然气做为原料引入天然气重整制氢装置，生产出氢气。但是天然气由于含硫，故在引入原料天然气之前是需要先将氢气引入系统经过催化剂作用脱除天然气中的硫的，如果在天然气重整制氢过程中缺少脱硫的环节，则天然气原料中的硫会造成天然气重整制氢装置中反应催化剂的损坏，并大大降低了催化剂的使用寿命。

由于在引入天然气之前，天然气重整制氢装置是没有氢气产品来引入到天然气重整制氢装置入口来对天然气里的硫进行脱除的，故天然气重整制氢装置必须先依靠外界的氢气进入系统来达到脱硫的目的。

有关文献也提到了目前在天然气重整制氢装置开车时，引入纯氢气需要通过高压钢瓶气组或者是通过纯氢气的槽罐车来暂时引用纯氢进入系统，待脱硫后的天然气原料进入系统产出氢气以后再切换为天然气重整制氢装置自身产出的氢气与天然气原料混合，这就导致了天然气重整制氢装置开车的成本的升高，以及对开车可能造成延误。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种天然气重整制氢系统，本系统直接引用hyco产品中氢气以用于天然气中硫的脱除，本系统一次性投资即可，安全可靠。

天然气重整制氢装置主要原料为天然气，按体积分数计，其组分为92％的ch4、4％c2h6、3％c3h8、1％c4h10、小于1％的c5h12、少量的s和n2。天然气重整制氢主要反应机理为ch4+h2o＝co+3h2co+h2o＝co2+h2。制氢装置的系统压力为22barg。

脱除天然气中s组份，一般采用加氢的方式进行，其主要反应机理为h2+s＝h2sh2s+cuo＝h2o+cush2s+zno＝h2o+zno。

hyco合成气分离净化装置(如冷箱)是hyco合成气分离净化装置，其主要产品为co和h2，hyco合成气分离净化装置的作用为：主要将原料含54％(体积分数，下同)co和45％h2以及微量的n2、ch4、ar等气体，按沸点不同将co和h2分离出来，产生的尾气则放至火炬燃烧掉。

由于hyco合成气分离净化装置能够产生氢气，因此该氢气可以引用于天然气重整制氢中。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种天然气重整制氢系统，包括通过管路顺序连通的加氢反应器、脱硫罐、转化炉、高温变换器及变压吸附装置，所述的加氢反应器入口与天然气原料管线连通，所述的变压吸附装置出口为可直接供应的天然气重整氢气产品管线，本系统还包括hyco合成气分离净化装置，该hyco合成气分离净化装置入口与hyco合成气原料管线连通，出口分别与合成气分离净化氢气产品管线与co产品管线连通，所述的天然气重整氢气产品管线上设有与天然气原料管线连通的加氢管线，所述的合成气分离净化氢气产品管线上设有与加氢管线连通的引氢管线。

所述的脱硫罐包括串联的一号脱硫罐与二号脱硫罐。

所述的合成气分离净化氢气产品管线上设有合成气分离净化氢气产品流量计与合成气分离净化氢气产品单向阀，按照合成气分离净化氢气产品管线内氢气产品流动方向，所述的合成气分离净化氢气产品单向阀设在合成气分离净化氢气产品流量计的后方。

按照合成气分离净化氢气产品管线内氢气产品流动方向，所述的引氢管线与合成气分离净化氢气产品管线连接处设在合成气分离净化氢气产品流量计的前方。

所述的引氢管线上设有前截止阀与后截止阀，在前截止阀与后截止阀之间设有盲板。

所述的天然气重整氢气产品管线上设有天然气重整氢气产品流量计与天然气重整氢气产品单向阀，按照天然气重整氢气产品管线内氢气产品流动方向，所述的天然气重整氢气产品单向阀设在天然气重整氢气产品流量计后方。

按照天然气重整氢气产品管线内氢气产品流动方向，所述的加氢管线与天然气重整氢气产品管线连接处设置在天然气重整氢气产品流量计前方。

所述的加氢管线上设有手阀。

按加氢管线内氢气流动方向，所述的引氢管线与加氢管线的连接处设在手阀的后方。

本发明系统的使用方法为：

首先，天然气重整制氢装置开始前，hyco合成气分离净化装置已经正常生产氢气，且负荷一定，并能够保持客户的h2产品压力的稳定，同时调节产量，适当的增加500nm3/h的h2的产量。

待天然气重整制氢系统中转化炉温度达到760℃，且系统压力为8barg时，此时具备了引还原h2的条件，此时关闭加氢管线上设有手阀，将前截止阀与后截止阀之间的盲板翻为通板，先打开后截止阀，再慢慢打开前截止阀，此时由于合成气分离净化氢气产品管线的压力为21barg，天然气重整制氢转化炉系统压力慢慢往上升高。

直至天然气重整制氢系统的转化炉内压力达到21barg，则全开前截止阀，并通过天然气原料管线引入天然气，转化炉继续加燃料升温，直至粗h2经过变压吸附装置转化为h2产品，则渐渐打开加氢管线上的手阀，并将前截止阀与后截止阀关闭，将盲板翻为盲板状态，此时脱硫使用天然气重整氢气产品管线中的氢气，而不再使用合成气分离净化氢气产品管线中的氢气。

即本发明系统中利用hyco合成气分离净化装置产生的氢气作为天然气重整制氢系统没有产生氢气前的天然气原料脱硫还原剂，待天然气重整制氢系统稳定产生氢气后，一部分氢气回流进行天然气原料的脱硫。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

1、本发明在合成气分离净化氢气产品管线上设有与加氢管线连通的引氢管线，通过设置引氢管线，可以将hyco合成气分离净化装置产生的氢气用于天然气重整制氢的天然气原料脱硫，本实用新型设置引氢管线为一次性的投资，减少了长期需要采购h2钢瓶和槽罐车的费用。

2、安全可靠：由于新增设的引氢管线上设有前截止阀、后截止阀和盲板，故不会对合成气分离净化装置的压力产生影响。此外如果采用h2钢瓶气和槽罐车的话，必然会用到接头，如接不好会泄露，容易发生着火爆炸等危险。

3、公正性：由于引氢管线是安装在天然气重整氢气产品流量计前方的，而天然气重整氢气产品流量计计量的是客户直接使用的氢气用量，因此这种设置对客户的结算并未产生影响，而如果将引氢管线安装在天然气重整氢气产品流量计后，则这部分氢气就会结算在客户身上。

4、操作方便：由于引氢管线上安装了前截止阀和后截止阀，并且中间设有盲板，因此能快速的操作，给系统运行过程减少了不必要的人力。

5、加氢管线上设有手阀，按加氢管线内氢气流动方向，引氢管线与加氢管线的连接处设在手阀的后方，因此，在用引氢管线内氢气作为脱硫还原剂时，可以关闭手阀，而当天然气重整制氢系统稳定产生氢气后，可以打开手阀，关闭引氢管线，使得天然气重整制氢系统产生的一部分氢气回流进行天然气原料的脱硫。

附图说明

图1为本发明天然气重整制氢系统结构示意图。

图中标号：1为加氢反应器、2为一号脱硫罐、3为二号脱硫罐、4为转化炉、5为高温变换器、6为变压吸附装置、7为天然气原料管线、8为天然气重整氢气产品管线、9为hyco合成气原料管线、10为hyco合成气分离净化装置、11为合成气分离净化氢气产品管线、12为co产品管线、13为加氢管线、14为引氢管线、15为合成气分离净化氢气产品流量计、16为合成气分离净化氢气产品单向阀、17为前截止阀、18为后截止阀、19为盲板、20为天然气重整氢气产品流量计、21为天然气重整氢气产品单向阀、22为手阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种天然气重整制氢系统，如图1所示，包括通过管路顺序连通的加氢反应器1、一号脱硫罐2、二号脱硫罐3、转化炉4、高温变换器5及变压吸附装置6，加氢反应器1入口与天然气原料管线7连通，变压吸附装置6出口为可直接供应的天然气重整氢气产品管线8，本系统还包括hyco合成气分离净化装置10，该hyco合成气分离净化装置10入口与hyco合成气原料管线9连通，出口分别与合成气分离净化氢气产品管线11与co产品管线12连通，天然气重整氢气产品管线8上设有与天然气原料管线7连通的加氢管线13，合成气分离净化氢气产品管线11上设有与加氢管线13连通的引氢管线14。

合成气分离净化氢气产品管线11上设有合成气分离净化氢气产品流量计15与合成气分离净化氢气产品单向阀16，按照合成气分离净化氢气产品管线11内氢气产品流动方向，合成气分离净化氢气产品单向阀16设在合成气分离净化氢气产品流量计15的后方。按照合成气分离净化氢气产品管线11内氢气产品流动方向，引氢管线14与合成气分离净化氢气产品管线11连接处设在合成气分离净化氢气产品流量计15的前方。

引氢管线14上设有前截止阀17与后截止阀18，在前截止阀17与后截止阀18之间设有盲板19。天然气重整氢气产品管线8上设有天然气重整氢气产品流量计20与天然气重整氢气产品单向阀21，按照天然气重整氢气产品管线8内氢气产品流动方向，天然气重整氢气产品单向阀21设在天然气重整氢气产品流量计20后方。按照天然气重整氢气产品管线8内氢气产品流动方向，加氢管线13与天然气重整氢气产品管线8连接处设置在天然气重整氢气产品流量计20前方。

加氢管线13上设有手阀22。按加氢管线13内氢气流动方向，引氢管线14与加氢管线13的连接处设在手阀22的后方。

本系统的使用方法为：

首先，天然气重整制氢装置开始前，hyco合成气分离净化装置已经正常生产氢气，且负荷一定，并能够保持客户的h2产品压力的稳定，同时调节产量，适当的增加500nm3/h的h2的产量。

待天然气重整制氢系统中转化炉温度达到760℃，且系统压力为8barg时，此时具备了引还原h2的条件，此时关闭加氢管线上设有手阀，将前截止阀与后截止阀之间的盲板翻为通板，先打开后截止阀，再慢慢打开前截止阀，此时由于合成气分离净化氢气产品管线的压力为21barg，天然气重整制氢转化炉系统压力慢慢往上升高。

直至天然气重整制氢系统的转化炉内压力达到21barg，则全开前截止阀，并通过天然气原料管线引入天然气，转化炉继续加燃料升温，直至粗h2经过变压吸附装置转化为h2产品，则渐渐打开加氢管线上的手阀，并将前截止阀与后截止阀关闭，将盲板翻为盲板状态，此时脱硫使用天然气重整氢气产品管线中的氢气，而不再使用合成气分离净化氢气产品管线中的氢气。

即本系统中利用hyco合成气分离净化装置产生的氢气作为天然气重整制氢系统没有产生氢气前的天然气原料脱硫还原剂，待天然气重整制氢系统稳定产生氢气后，一部分氢气回流进行天然气原料的脱硫。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。