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CHEMICAL ENGINEERING DESIGN
化工设计2017,27(5)
制氢装置中汽包及其水循环管道的布置研穷
元峰“北京石油化工工程有限公司西安分公司西安710075
摘要以生产氢气能力为45000Nm"/h的某制氢装置为例，介绍汽包的布置方式、内部结构、管口方位及
其水循环管道的布置。
关键词制氢装置汽包水循环管道
爱热锅炉是利用工业生产对程中的废热来生
产蒸汽的锅炉，属于高温、高压的换热器。随着生产技术的发展，废热锅炉的参数逐渐提高，在废热锅炉设计、制造、使用、安全管理等领域的研究的新成果也不断涌现。（1目前，在石油化工项目的制氢装置中，为了有效回收转化炉产生的废热，由转化气废锅、汽包、上升管以及下降管所组成的废热锅炉得到了广泛的应用
汽包是加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽和大致分界点，具有一定的蓄热能力，内部装置能够提高蒸汽品质。由上升管进人汽包的汽水混合物，利用汽包内部的蒸汽空间和汽水分离元件进行汽水分离，降低离开汽包的饱和蒸汽中的水分，成为于饱和蒸汽。
在由汽包、转化气废锅、上升管、下降管所组成的循环回路中，上升管吸收转化炉的废热，使管内的水部分蒸发，形成汽水混合物；而下降管不受热，管内为饱和水或未饱和水。因此，下降管中水的密度大于上升管中汽水混合物的密度，在废热锅炉的两侧将产生液柱的重位差，此压差推动汽水混合物沿上升管向上流动，水沿下降管向下流动，从而形成循环回路。水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路中的循环流动，称为锅炉水循环。【2】
本文以生产规模为45000Nm/h的轻烃蒸汽转化制氢装置为例，介绍汽包及其水循环管道的布置。 1工艺流程简述
本装置采用轻烃蒸汽转化法造气、PSA法净化提纯的工艺路线制取氢气。LNG和天然气共用一根进装置管线，当原料为压力较低的天然气时，先配
入一定量从PSA来的循环氢气，通过天然气压缩机升压后送入中变气一原料气换热器。当原料气为压力较高的LNG时，则跨过关然气压缩机，配入一定量从加氢装置来的氢气后直接送入中变气一原料换热器。当加氢装置供氢发生困难时，利用天然气压缩机将从PSA来的氢气升压后提供配置氢气。：
废热锅炉为一台自然循环水管式锅炉。按照烟气流动方向，由水保护段、原料气预热段、过热蒸汽1、2段、蒸发段四部分组成。在设计工况（100%正常操作工况）下，高温烟气（约 1000℃）通过烟道分别进入冷却器中的水保护段原料气预热段、过热蒸汽1、2段、蒸发段进行换热，温度降至约360℃后排烟至空气预热器。来自汽包的锅炉给水通过下降管分别进入两组水保护段管束，加热成饱和蒸汽（4.4MPa（G），256℃）后再通过相对应的上升管返回汽包：来自工艺管线的原料气（3.1MPa（G），400℃）进入原料气预热段管束后被烟气加热至500℃，加热后的原料气通过管线进入转化炉进行转化反应：过热蒸汽段（1、2段串联）是将来自汽包顶部的饱和蒸汽（4.4MPa（G），256℃）再次加热产生过热蒸汽（3.82MPa（G），420℃）；蒸发段是将来自汽包的锅炉给水通过下降管分别进人水保护段管束，加热成饱和蒸汽（4.4MPa（G），256℃）后再通过相对应的上升管返回汽包。
2汽包和转化气废锅的布置方式
转化气废热锅炉是一台自然循环管式锅炉。它和汽包的组合方式分为分离式（图1a）和直背式两种。其中，直背式文包括门型（图1b）和哑铃型（图1c）两种结构。直背式的汽包和废锅通
*元峰：工程师。2011年毕业于大连理工大学化工学院化学工艺专业。从事管道设计工作。联系电话：13402969726， E-mail：而方数据i.com.en