制氫—裝置、重點部位設備說明與危險因素及防范措施

1、a person has at least one dream, and there is a reason to be strong.同學互助一起進步（頁眉可刪）制氫裝置、重點部位設備說明與危險因素及防范措施 一、裝置簡介(一)裝置的發(fā)展及類型1制氫裝置的發(fā)展 氫氣是石油化工的基本原料，隨著加氫技術(shù)的發(fā)展，對氫氣的需求量日益增加，一般對于加氫裝置較多的煉油廠，除利用重整副產(chǎn)氫外，尚須有專門制氫裝置。我國第一套輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置是20世紀60年代建成的，隨后又陸續(xù)建立起多套制氫裝置，這時期的氫氣凈化技術(shù)為化學凈化法。進入20m世紀80年代以后，隨著變壓吸附技術(shù)的發(fā)展，新建的制氫裝置多采用變壓

2、吸附凈化法。2裝置的主要類型以制氫裝置的原料分：有天然氣制氫：油田伴生氣制氫；液化氣制氫；煉廠氣制氫；輕石腦油制氫等。以產(chǎn)品精制方法分：有化學凈化法制氫：變壓吸附(psa)凈化法制氫。天然氣制氫造氣單元和psa單元工藝流程見圖219a、圖219b、圖219c。二、重點部位及設備(一)重點部位制氫裝置的原料及產(chǎn)品多為易燃、易爆物質(zhì)，整個裝置區(qū)內(nèi)都具有較大危險性，其中危險性最大的區(qū)域?qū)俎D(zhuǎn)化爐區(qū)和壓縮機區(qū)。(二)主要設備1制氫轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化爐是制氫裝置的核心設備，它處于高溫、高壓、臨氫狀態(tài)下操作，對爐管材質(zhì)及結(jié)構(gòu)有嚴格要求。目前，流行的轉(zhuǎn)化爐有三種爐型：一是以托普索公司為代表的側(cè)燒爐：二是以凱洛格公司為

3、代表的頂燒爐；三是以福斯特惠勒公司為代表的階梯式轉(zhuǎn)化爐。國內(nèi)流行的為頂燒爐和剛燒爐。轉(zhuǎn)化爐爐管一般為dnl00mml2000mm，材質(zhì)為hk40或hp40的離心澆鑄管，由于爐管的溫度高，設計時應充分考慮熱膨脹問題。2psa吸附床變壓吸附分離為間歇操作，對于每個吸附床來講，在高壓下吸附，在低壓下脫附，因此吸附床受交變壓力的作用，為疲勞容量，在設計、制造時要引起足夠重視。三、危險因素及其防范措施本裝置在火災危險性分類中為甲類危險性裝置。(一)開停工時的危險因素及其防范措施1開工時的危險因素及其防范措施(1)裝置全面大檢查裝置全面大檢查是開工前非常重要的步驟，裝置在設計、施工當中必然存在一些問題，通

4、過檢查，發(fā)現(xiàn)問題，并進行整改，以保證裝置安全順利開工。(2)吹掃及沖洗吹掃及沖洗的目的是吹出在施工時留在系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)，以保證裝置安全順利開工，吹掃時應注意選用適宜的吹掃介質(zhì)。(3)裝置氣密制氫裝置系統(tǒng)氣密是裝置開工階段一項非常重要的工作，氣密工作的主要目的是查找漏點，消除裝置隱患，保證裝置安全運行。加氫反應系統(tǒng)的氣密工作分為不同壓力等級進行，低壓氣密階段所用的介質(zhì)為氮氣。(4)裝置烘爐、煮爐制氫裝置反應系統(tǒng)干燥、烘爐的目的是除去反應系統(tǒng)內(nèi)的水分，脫除加熱爐耐火材料中的自然水和結(jié)晶水，燒結(jié)耐火材料，增加耐火材料的強度和使用壽命。加熱爐烘爐時，裝置需引進燃料氣，在引燃料氣前應認真做好瓦斯的氣密及隔

5、離工作，防止瓦斯泄漏及竄至其他系統(tǒng)。加熱爐烘爐時應嚴格按烘爐曲線升溫、降溫，避免升溫過快，耐火材料中的水分迅速蒸發(fā)而導致爐墻倒塌。余熱鍋爐煮爐的目的是除去鍋爐系統(tǒng)內(nèi)的施工時留下的鐵銹和油脂，以保證開工后能盡俠產(chǎn)出合格蒸汽。(5)催化劑及吸附劑裝填催化劑裝填應嚴格按催化劑裝填方案進行，催化劑裝填的好壞對制氫裝置的運行情況及運行周期有重要影響，催化劑裝填前應認真檢查反應器及其內(nèi)構(gòu)件，檢查催化劑的粉塵情況，決定催化劑是否需要過篩。催化劑裝填最好選擇在干燥晴朗的天氣進行，保證催化劑裝填均勻，否則在開工時反應器內(nèi)會出現(xiàn)偏流或“熱點”，影響裝置正常運行。催化劑裝填時工作人員需要進入反應器工作，因此，要特別

6、注意工作人員勞動保護及安全問題，需要穿勞動保護服裝，帶能供氧氣或空氣的呼吸面罩，進反應器工作人員不帶其他雜物，以防止異物落入反應器內(nèi)。(6)系統(tǒng)氣密及置換 在完成催化劑裝填后，系統(tǒng)必須重新進行氣密檢查，制氫系統(tǒng)置換分為兩個階段，即空氣環(huán)境置換為氮氣環(huán)境、氮氣環(huán)境置換為可燃氣環(huán)境。在空氣環(huán)境置換為氮氣環(huán)境時需要注意，置換完成后系統(tǒng)氧含量應1，否則系統(tǒng)引入可燃性氣體時易發(fā)生危險。 (7)脫硫系統(tǒng)升溫開工 如果原料的硫含量高，加氫催化劑需要進行硫化，如原料的硫含量較低，可不進行硫化。氮氣置換合格后，建立氮氣循環(huán)，系統(tǒng)升溫。 (8)轉(zhuǎn)化、中變催化劑還原 轉(zhuǎn)化催化劑在使用前需要將nio還原為金屬ni，中

7、變催化劑的fe2o3須還原為fe3o4。 (9)轉(zhuǎn)化進氣、中變催化劑繼續(xù)放硫 裝置進原料氣，中變催化劑繼續(xù)放硫。(10)psa部分開工psa部分開工應嚴格按開工方案進行，psa部分嚴禁帶水，以免損壞吸附劑。(11)調(diào)整操作向外供氫調(diào)整系統(tǒng)操作，氫氣質(zhì)量合格后向用氫裝置供氫。2停工時的危險因素及其防范措施制氫裝置停工過程中屬于不穩(wěn)定過程，操作參數(shù)變化大，如不注意也容易發(fā)生問題。因此，停工過程應認真組織，嚴格按停工方案進行。 (二)正常生產(chǎn)時的危險因素及其防范措施1遵守“先降溫后降量”的原則制氫裝置正常操作調(diào)整時必須遵守“先降溫后降量”，先降原料氣量，再降蒸汽的原則。2反應溫度的控制制氫裝置的反應

8、溫度是最重要的控制參數(shù)，必須嚴格按工藝技術(shù)指標控制各反應器的反應溫度。3監(jiān)視轉(zhuǎn)化催化劑性能變化情況轉(zhuǎn)化反應為強吸熱反應，如果催化劑活性下降，轉(zhuǎn)化爐管的壁溫會明顯升高，因此，通過觀察爐管顏色可判斷催化劑的狀況。如出現(xiàn)花管、紅管、熱帶，應采取措施，進行處理。4反應系統(tǒng)壓力控制制氫裝置反應系統(tǒng)壓力是重要的工藝控制參數(shù)，影響裝置反應系統(tǒng)壓力的因素很多，應選擇經(jīng)濟、合理、方便的控制方案對反應系統(tǒng)的壓力進行控制。5控制毒物含量轉(zhuǎn)化催化劑對硫、氯、砷等雜質(zhì)要求非常嚴格，一般要求s0.210-6，cl0.510-6，as5010-96加熱爐的控制加熱爐是制氫裝置的重要設備，加熱爐的使用應引起重視。加熱爐各路流

9、量應保持均勻，并且不低于規(guī)定的值，防止爐管結(jié)焦；保持加熱爐各火嘴燃燒均勻，盡量使爐常內(nèi)各點溫度均勻：控制加熱爐各點溫度不超溫；保持加熱爐燃燒狀態(tài)良好。7.控制水碳比水碳比是制氫裝置非常重要的工藝參數(shù)，必須嚴格控制，任何時候都不能低于給定值。8psa部分操作調(diào)整調(diào)整psa部分的操作系統(tǒng)，使psa部分達到合格的產(chǎn)品純度及回收率。(三)設備腐蝕1高溫氫腐蝕氫氣在常溫下對普通碳鋼沒有腐蝕，但是在高溫、高壓下則會產(chǎn)生腐蝕，使材料的機械強度和塑性降低。高溫氫腐蝕的機理為氫氣與材料中的碳反應生成甲烷，使材料的機械強度和塑性降低，形成的甲烷在鋼材的晶間積聚，使材料產(chǎn)生很大的內(nèi)應力或產(chǎn)生鼓泡、裂紋。至于在什么條

10、件下產(chǎn)生腐蝕，則根據(jù)nelson曲線確定。為避免高溫氫腐蝕，制氫裝置高溫、高壓、臨氫部分的設備、管線多采用合金鋼或不銹鋼。2氫脆氫原子滲入鋼材后，使鋼材晶粒中原子結(jié)合力降低，造成材料的延展性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱為氫脆。這種氫脆是可逆的，當氫氣從材料中溢出后，材料的力學性能就能恢復。氫脆的危害主要出現(xiàn)在裝置的停工階段，裝置停工階段，系統(tǒng)溫度、壓力下降，氫氣在材料中的溶解度下降，由于氫氣溢出的速度很慢，這時材料中的氫氣處于過飽和狀態(tài)，當溫度冷卻到150時，大量的過飽和氫氣會聚積在材料的缺隱處，如裂紋的前端，引起裂紋擴展。所以裝置停工時降溫、降壓的速度應進行適當?shù)目刂疲M行脫氫處理。3高溫n2s腐

11、蝕高溫h2s腐蝕主要發(fā)生在反應系統(tǒng)高溫部分，高溫h2s腐蝕表現(xiàn)為與h2共同作用，氫氣的存在加強了h2s的腐蝕作用，同時，h2s的存在也加強了氫氣的腐蝕作用。該種腐蝕的防治方法是選擇抗h2s腐蝕材質(zhì)。4濕h2s的腐蝕濕h2s的腐蝕形態(tài)主要有：電化學腐蝕引起的表面腐蝕；h2s腐蝕過程中，產(chǎn)生氫原子引起的氫脆、氫裂；硫化氫引起的應力腐蝕破裂。該種腐蝕的防止方法為：u2s濃度不高時，使用普通碳素鋼，適當加大腐蝕裕度，在設備制造及施工中進行消除應力處理；當h2s濃度較高時，選用抗h2s腐蝕材料，或?qū)υO備內(nèi)壁進行內(nèi)噴涂處理。(四)制氫裝置的安全設施1設備平面布置制氫裝置火災危險性屬于甲類，設備平面布置按石

12、油化工企業(yè)設計放火規(guī)范(gb50160-92)中的要求進行布置。同類設備集中布置。2.消防設施制氫裝置內(nèi)設有環(huán)行消防道路，以利于發(fā)生事故時消防車進出。裝置內(nèi)設有環(huán)行消防水管網(wǎng)，裝置內(nèi)設有多處消防蒸汽服務站，裝置內(nèi)設置有一定數(shù)量的干粉式滅火器。3防火、防爆 制氫裝置內(nèi)的截止多為易燃、易爆介質(zhì)，裝置內(nèi)的電器、儀器設備均選用防爆型設備管道、設備上安裝防靜電接地設施，要求接地電阻不大于44加熱爐安全設施 加熱爐周圍設有蒸汽消防汽幕，加熱爐爐膛內(nèi)設有滅火蒸汽入口。 5可燃氣體報警器 在可能發(fā)生可燃性氣體泄漏的位置，安裝可燃氣體報警器。6氣防用品由于制氫裝置內(nèi)有h2s等有毒氣體，所以車間配備有防毒面具、正壓式呼吸器等氣防用品。7安全閥按設計要求，凡需要安裝安全閥的部位均安裝有安全閥，而且按有關(guān)安全要求為雙安全閥。(五)