赵健
中国石化天津分公司炼油部 天津300270
摘要:作为公司炼油产品结构调整和油品质量升级的重要组成部分，10万标立/小时制氢装置为下游多个加氢装置提供优质纯氢。随着公司对加工损失和整体物料平衡的要求愈加严格，环保压力不断增大，装置定员越来越少，车间基于装置自身特点，优化制氢装置开工进料操作，在装置开工进料阶段具有火炬零排放，初期产氢低，出产品即合格，并节省人力的特点。
关键词: 烃类水蒸汽转化制氢；开工进料；
1装置简介
100000Nm3/h制氢装置采用LEPC的低能耗蒸汽转化制氢技术，PSA净化部分采用成都华西变压吸附（PSA）技术，是目前国内最大的采用国产工艺包的同类装置，也是中石化最大的烃类蒸汽转化制氢装置。
本装置由原料预热部分、原料精制部分、预转化转化部分、变换及工艺气热回收部分、PSA净化部分、工艺冷凝水回收部分、转化炉热量供应和烟气预热回收部分以及产汽部分组成。
本装置原设计原料为天然气，不具备低压干气进料条件，天然气硫含量低于3ppm。设置一台开工压缩机，一级压缩设计，用于装置开停工、事故处理和气密工况，开工压缩机入口设计压力达到2.35MPa。
2开工进料操作的具体步骤
2.1进料前状态
1）装置采用高压循环，系统压力始终保持在可达到的最高压力，因系统充氢气位置与压缩机出口接近，所以，系统压力在启动PSA前维持在1.8MPa。
2）转化剂还原结束，变换反应器升温结束，具备进料条件。
3）PSA各塔按步序建压完成，吸附状态的吸附塔升至与氢气管网平压。
4）加氢反应器升温结束，已切出系统，预转化反应器在系统外。
5）配汽量调整至满负荷的50%，在进料过程中保持配汽量不变即可，简化开工操作。
2.2启动PSA
1）投料前30分钟，系统压力仍在1.8MPa，PSA已按步序压力充压完毕。打开高变气进PSA手阀，氢气外送压控阀保持手动关闭状态，PSA吸附时间调至最大。转化炉燃烧器打开解吸气手阀5-10个，随时接收解吸气，并均匀分布。
启动PSA，由于PSA吸附时间已调至最大，初期解吸气量约为2200Nm3/h，可以直接进转化炉燃烧，系统压力随之降低。
2）启动两台循环氢压缩机，全负荷运行并关闭压缩机返回控制阀，以最大配氢量继续提纯循环气。
2.3装置进料，系统升压
1）PSA启动30分钟后，系统压力降至1.6MPa，进入进料程序。
2）原料气缓冲罐充压至3.2~3.5MPa，并将缓冲罐压力控制阀投自动控制。
3）外操稍开原料气进原料净化部分手阀，内外操做好沟通，通过现场手阀将进料量控制在3500~4500 Nm3/h。
4）内操调整开工压缩机返回控制阀，相应减少循环量，保持入炉物料流量（包括进料量、循环量和配氢量）在15000～20000Nm3/h。
5）进料稳定后，调整PSA参数，减少吸附时间，加大解吸气产出量，用进料量与解吸气量的差值控制系统升压速度，保持0.5MPa/h的速度升压。如氢气管网平衡有要求，可根据调度安排提高进料量或延长吸附时间，但系统升压速度不得超过1 MPa/h。
6）在调整PSA参数的过程中，解吸气量将增大，内外操做好沟通。外操根据解吸气压力继续增点火嘴，PSA解吸气逐渐替换瓦斯。在此过程中，解吸气压力控制在0.03MPa，控制波动范围在0.01~0.05MPa。
2.4氢气外送，停止循环
1）解吸气进转化炉调整完成后，装置保持进料量、循环量、炉温等各项参数不变，系统压力稳步上升。现场采产品气样进行化验分析，实践证明，提前启动PSA，产品氢在外送前即可合格。
当达到氢气外送压力时，打开氢气外送压力控制阀，产品并网。
2）停止循环，并入加氢反应器
产品并网后，根据氢气管网平衡情况继续提高进料量，同时降低循环量。提高进料量的过程中关注的重点是要保证入炉物料量始终不低于15000Nm3/h，防止炉管偏烧。所以，整个提量过程是用进料量替代循环量的过程，在大量配氢的情况下，可以在更低的进料量下停止循环，依然可以保证足够的入炉物料量。
3）在停止循环或循环量在入炉物料量中占比较小的情况下，将加氢反应器并入系统。如在停止循环前并入加氢反应器，则要实时关注反应器温升情况，如发生甲烷化反应，应立即将反应器切出，但更有效的方法是立即停止循环。
4）调整PSA参数
随进料量的提高调整PSA系数，尽量将吸附时间调整至较低水平，防止产品超标。装置运行稳定后再根据CO线表情况逐步调整，使操作达到最佳。
5）装置联锁正式投用，旁路复位。
6）逐渐将预转化反应器并入系统。
3结束语
低硫低杂质的天然气和开工压缩机入口较高的设计压力为本操作法必要的两个前提条件。低硫低杂质可以保证在加氢反应器切出的情况下转化催化剂没有中毒风险；开工压缩机入口较高的设计压力是高压循环的前提条件。先启动PSA后进料，是本操作法的一大创新点。本操作法具有以下特点：
1）产氢速度快
系统采用高压循环，进料时，系统压力距离产氢压力只有0.5MPa，进料到产氢只需1小时，可以根据生产需要随时加快产氢速度；
2）出产品即合格
全开两台循环氢压缩机，最大限度提纯循环气；进料前半小时启动PSA，保证PSA各塔均运行一周期充分置换杂质。以上两个措施可实现出产品即合格，直接送往氢气管网，避免调节产品质量造成的放火炬。
另一方面，两台循环氢压缩机全量供气可达到4000Nm3/h，在进料操作后期，用进料量替代循环量时能够有力的保证入炉物料量，降低炉管偏烧风险。并且，此操作可以在更低的进料量下停止循环，加快并入加氢反应器的进度，进一步保证催化剂安全。
3）初期产氢量低
初期采用低进料量实现低产氢，用大量循环气保证炉管物料分布。有低硫低杂质的天然气作为保障，大量的循环气进一步稀释有害杂质，加氢反应器在进料升压阶段可一直在循环系统外，避免甲烷化反应。100000Nm3/h制氢装置初期产氢只有12000Nm3/h，便于生产调度平衡氢气管网。
4）避免大量尾气对转化炉的冲击
先启动PSA，以最长吸附时间运行，初期产出尾气2200Nm3/h，可直接进转化炉燃烧，对转化炉冲击小，不必因避免冲击转化炉而放火炬。
5）采用进料量与尾气量配合控制系统升压，系统升压均匀，不放火炬，操作人员工作量小。
6）常规进料压缩机因入口设计压力低，实现本操作法存在一定的困难。按照目前普遍的设计方式，在系统升压过程中使用手阀现场调整压缩机入口压力十分不便，建议在循环线进压缩机前设置压力控制阀解决此问题。