本發(fā)明涉及一種制備氫氣的系統(tǒng)，尤其是涉及一種天然氣重整制氫系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，天然氣重整制氫裝置已經(jīng)在全球范圍內(nèi)工業(yè)化，其工藝也日趨成熟。不同天然氣重整制氫裝置的開車模式各不相同，但是各種天然氣重整制氫裝置主要以天然氣作為燃料給轉(zhuǎn)化爐漸漸升溫，以每小時50℃的溫度進行升溫，逐漸達到天然氣和蒸汽的反應(yīng)溫度之后，再將天然氣做為原料引入天然氣重整制氫裝置，生產(chǎn)出氫氣。但是天然氣由于含硫，故在引入原料天然氣之前是需要先將氫氣引入系統(tǒng)經(jīng)過催化劑作用脫除天然氣中的硫的，如果在天然氣重整制氫過程中缺少脫硫的環(huán)節(jié)，則天然氣原料中的硫會造成天然氣重整制氫裝置中反應(yīng)催化劑的損壞，并大大降低了催化劑的使用壽命。

由于在引入天然氣之前，天然氣重整制氫裝置是沒有氫氣產(chǎn)品來引入到天然氣重整制氫裝置入口來對天然氣里的硫進行脫除的，故天然氣重整制氫裝置必須先依靠外界的氫氣進入系統(tǒng)來達到脫硫的目的。

有關(guān)文獻也提到了目前在天然氣重整制氫裝置開車時，引入純氫氣需要通過高壓鋼瓶氣組或者是通過純氫氣的槽罐車來暫時引用純氫進入系統(tǒng)，待脫硫后的天然氣原料進入系統(tǒng)產(chǎn)出氫氣以后再切換為天然氣重整制氫裝置自身產(chǎn)出的氫氣與天然氣原料混合，這就導(dǎo)致了天然氣重整制氫裝置開車的成本的升高，以及對開車可能造成延誤。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種天然氣重整制氫系統(tǒng)，本系統(tǒng)直接引用HYCO產(chǎn)品中氫氣以用于天然氣中硫的脫除，本系統(tǒng)一次性投資即可，安全可靠。

天然氣重整制氫裝置主要原料為天然氣，按體積分數(shù)計，其組分為92％的CH₄、4％C₂H₆、3％C₃H₈、1％C₄H₁₀、小于1％的C₅H₁₂、少量的S和N₂。天然氣重整制氫主要反應(yīng)機理為CH₄+H₂O＝CO+3H₂CO+H₂O＝CO₂+H₂。制氫裝置的系統(tǒng)壓力為22barg。

脫除天然氣中S組份，一般采用加氫的方式進行，其主要反應(yīng)機理為H₂+S＝H₂S H₂S+CuO＝H₂O+CuS H₂S+ZnO＝H₂O+ZnO。

HYCO合成氣分離凈化裝置(如冷箱)是HYCO合成氣分離凈化裝置，其主要產(chǎn)品為CO和H₂，HYCO合成氣分離凈化裝置的作用為：主要將原料含54％(體積分數(shù)，下同)CO和45％H₂以及微量的N2、CH₄、Ar等氣體，按沸點不同將CO和H₂分離出來，產(chǎn)生的尾氣則放至火炬燃燒掉。

由于HYCO合成氣分離凈化裝置能夠產(chǎn)生氫氣，因此該氫氣可以引用于天然氣重整制氫中。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種天然氣重整制氫系統(tǒng)，包括通過管路順序連通的加氫反應(yīng)器、脫硫罐、轉(zhuǎn)化爐、高溫變換器及變壓吸附裝置，所述的加氫反應(yīng)器入口與天然氣原料管線連通，所述的變壓吸附裝置出口為可直接供應(yīng)的天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線，本系統(tǒng)還包括HYCO合成氣分離凈化裝置，該HYCO合成氣分離凈化裝置入口與HYCO合成氣原料管線連通，出口分別與合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線與CO產(chǎn)品管線連通，所述的天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線上設(shè)有與天然氣原料管線連通的加氫管線，所述的合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線上設(shè)有與加氫管線連通的引氫管線。

所述的脫硫罐包括串聯(lián)的一號脫硫罐與二號脫硫罐。

所述的合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線上設(shè)有合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品流量計與合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品單向閥，按照合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線內(nèi)氫氣產(chǎn)品流動方向，所述的合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品單向閥設(shè)在合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品流量計的后方。

按照合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線內(nèi)氫氣產(chǎn)品流動方向，所述的引氫管線與合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線連接處設(shè)在合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品流量計的前方。

所述的引氫管線上設(shè)有前截止閥與后截止閥，在前截止閥與后截止閥之間設(shè)有盲板。

所述的天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線上設(shè)有天然氣重整氫氣產(chǎn)品流量計與天然氣 重整氫氣產(chǎn)品單向閥，按照天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線內(nèi)氫氣產(chǎn)品流動方向，所述的天然氣重整氫氣產(chǎn)品單向閥設(shè)在天然氣重整氫氣產(chǎn)品流量計后方。

按照天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線內(nèi)氫氣產(chǎn)品流動方向，所述的加氫管線與天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線連接處設(shè)置在天然氣重整氫氣產(chǎn)品流量計前方。

所述的加氫管線上設(shè)有手閥。

按加氫管線內(nèi)氫氣流動方向，所述的引氫管線與加氫管線的連接處設(shè)在手閥的后方。

本發(fā)明系統(tǒng)的使用方法為：

首先，天然氣重整制氫裝置開始前，HYCO合成氣分離凈化裝置已經(jīng)正常生產(chǎn)氫氣，且負荷一定，并能夠保持客戶的H₂產(chǎn)品壓力的穩(wěn)定，同時調(diào)節(jié)產(chǎn)量，適當(dāng)?shù)脑黾?00NM³/H的H₂的產(chǎn)量。

待天然氣重整制氫系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化爐溫度達到760℃，且系統(tǒng)壓力為8barg時，此時具備了引還原H₂的條件，此時關(guān)閉加氫管線上設(shè)有手閥，將前截止閥與后截止閥之間的盲板翻為通板，先打開后截止閥，再慢慢打開前截止閥，此時由于合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線的壓力為21barg，天然氣重整制氫轉(zhuǎn)化爐系統(tǒng)壓力慢慢往上升高。

直至天然氣重整制氫系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化爐內(nèi)壓力達到21barg，則全開前截止閥，并通過天然氣原料管線引入天然氣，轉(zhuǎn)化爐繼續(xù)加燃料升溫，直至粗H₂經(jīng)過變壓吸附裝置轉(zhuǎn)化為H₂產(chǎn)品，則漸漸打開加氫管線上的手閥，并將前截止閥與后截止閥關(guān)閉，將盲板翻為盲板狀態(tài)，此時脫硫使用天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線中的氫氣，而不再使用合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線中的氫氣。

即本發(fā)明系統(tǒng)中利用HYCO合成氣分離凈化裝置產(chǎn)生的氫氣作為天然氣重整制氫系統(tǒng)沒有產(chǎn)生氫氣前的天然氣原料脫硫還原劑，待天然氣重整制氫系統(tǒng)穩(wěn)定產(chǎn)生氫氣后，一部分氫氣回流進行天然氣原料的脫硫。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果：

1、本發(fā)明在合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線上設(shè)有與加氫管線連通的引氫管線，通過設(shè)置引氫管線，可以將HYCO合成氣分離凈化裝置產(chǎn)生的氫氣用于天然氣重整制氫的天然氣原料脫硫，本發(fā)明設(shè)置引氫管線為一次性的投資，減少了長期需要采購H₂鋼瓶和槽罐車的費用。

2、安全可靠：由于新增設(shè)的引氫管線上設(shè)有前截止閥、后截止閥和盲板，故 不會對合成氣分離凈化裝置的壓力產(chǎn)生影響。此外如果采用H₂鋼瓶氣和槽罐車的話，必然會用到接頭，如接不好會泄露，容易發(fā)生著火爆炸等危險。

3、公正性：由于引氫管線是安裝在天然氣重整氫氣產(chǎn)品流量計前方的，而天然氣重整氫氣產(chǎn)品流量計計量的是客戶直接使用的氫氣用量，因此這種設(shè)置對客戶的結(jié)算并未產(chǎn)生影響，而如果將引氫管線安裝在天然氣重整氫氣產(chǎn)品流量計后，則這部分氫氣就會結(jié)算在客戶身上。

4、操作方便：由于引氫管線上安裝了前截止閥和后截止閥，并且中間設(shè)有盲板，因此能快速的操作，給系統(tǒng)運行過程減少了不必要的人力。

5、加氫管線上設(shè)有手閥，按加氫管線內(nèi)氫氣流動方向，引氫管線與加氫管線的連接處設(shè)在手閥的后方，因此，在用引氫管線內(nèi)氫氣作為脫硫還原劑時，可以關(guān)閉手閥，而當(dāng)天然氣重整制氫系統(tǒng)穩(wěn)定產(chǎn)生氫氣后，可以打開手閥，關(guān)閉引氫管線，使得天然氣重整制氫系統(tǒng)產(chǎn)生的一部分氫氣回流進行天然氣原料的脫硫。

附圖說明

圖1為本發(fā)明天然氣重整制氫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標號：1為加氫反應(yīng)器、2為一號脫硫罐、3為二號脫硫罐、4為轉(zhuǎn)化爐、5為高溫變換器、6為變壓吸附裝置、7為天然氣原料管線、8為天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線、9為HYCO合成氣原料管線、10為HYCO合成氣分離凈化裝置、11為合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線、12為CO產(chǎn)品管線、13為加氫管線、14為引氫管線、15為合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品流量計、16為合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品單向閥、17為前截止閥、18為后截止閥、19為盲板、20為天然氣重整氫氣產(chǎn)品流量計、21為天然氣重整氫氣產(chǎn)品單向閥、22為手閥。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例

一種天然氣重整制氫系統(tǒng)，如圖1所示，包括通過管路順序連通的加氫反應(yīng)器1、一號脫硫罐2、二號脫硫罐3、轉(zhuǎn)化爐4、高溫變換器5及變壓吸附裝置6，加氫反應(yīng)器1入口與天然氣原料管線7連通，變壓吸附裝置6出口為可直接供應(yīng)的天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線8，本系統(tǒng)還包括HYCO合成氣分離凈化裝置10，該HYCO 合成氣分離凈化裝置10入口與HYCO合成氣原料管線9連通，出口分別與合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線11與CO產(chǎn)品管線12連通，天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線8上設(shè)有與天然氣原料管線7連通的加氫管線13，合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線11上設(shè)有與加氫管線13連通的引氫管線14。

合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線11上設(shè)有合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品流量計15與合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品單向閥16，按照合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線11內(nèi)氫氣產(chǎn)品流動方向，合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品單向閥16設(shè)在合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品流量計15的后方。按照合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線11內(nèi)氫氣產(chǎn)品流動方向，引氫管線14與合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線11連接處設(shè)在合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品流量計15的前方。

引氫管線14上設(shè)有前截止閥17與后截止閥18，在前截止閥17與后截止閥18之間設(shè)有盲板19。天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線8上設(shè)有天然氣重整氫氣產(chǎn)品流量計20與天然氣重整氫氣產(chǎn)品單向閥21，按照天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線8內(nèi)氫氣產(chǎn)品流動方向，天然氣重整氫氣產(chǎn)品單向閥21設(shè)在天然氣重整氫氣產(chǎn)品流量計20后方。按照天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線8內(nèi)氫氣產(chǎn)品流動方向，加氫管線13與天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線8連接處設(shè)置在天然氣重整氫氣產(chǎn)品流量計20前方。

加氫管線13上設(shè)有手閥22。按加氫管線13內(nèi)氫氣流動方向，引氫管線14與加氫管線13的連接處設(shè)在手閥22的后方。

本系統(tǒng)的使用方法為：

首先，天然氣重整制氫裝置開始前，HYCO合成氣分離凈化裝置已經(jīng)正常生產(chǎn)氫氣，且負荷一定，并能夠保持客戶的H₂產(chǎn)品壓力的穩(wěn)定，同時調(diào)節(jié)產(chǎn)量，適當(dāng)?shù)脑黾?00NM³/H的H₂的產(chǎn)量。

待天然氣重整制氫系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化爐溫度達到760℃，且系統(tǒng)壓力為8barg時，此時具備了引還原H₂的條件，此時關(guān)閉加氫管線上設(shè)有手閥，將前截止閥與后截止閥之間的盲板翻為通板，先打開后截止閥，再慢慢打開前截止閥，此時由于合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線的壓力為21barg，天然氣重整制氫轉(zhuǎn)化爐系統(tǒng)壓力慢慢往上升高。

直至天然氣重整制氫系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化爐內(nèi)壓力達到21barg，則全開前截止閥，并通過天然氣原料管線引入天然氣，轉(zhuǎn)化爐繼續(xù)加燃料升溫，直至粗H₂經(jīng)過變壓吸附裝置轉(zhuǎn)化為H₂產(chǎn)品，則漸漸打開加氫管線上的手閥，并將前截止閥與后截止閥關(guān) 閉，將盲板翻為盲板狀態(tài)，此時脫硫使用天然氣重整氫氣產(chǎn)品管線中的氫氣，而不再使用合成氣分離凈化氫氣產(chǎn)品管線中的氫氣。

即本系統(tǒng)中利用HYCO合成氣分離凈化裝置產(chǎn)生的氫氣作為天然氣重整制氫系統(tǒng)沒有產(chǎn)生氫氣前的天然氣原料脫硫還原劑，待天然氣重整制氫系統(tǒng)穩(wěn)定產(chǎn)生氫氣后，一部分氫氣回流進行天然氣原料的脫硫。

上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。