(2)蒸汽轉(zhuǎn)化單元

　　精制后的原料按水碳比3．5與中壓蒸汽混合，經(jīng)轉(zhuǎn)化爐對流段預熱到500℃，進人轉(zhuǎn)化爐輻射段，在催化劑作用下，發(fā)生復雜的水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)。水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)熱由轉(zhuǎn)化爐提供，轉(zhuǎn)化爐出口溫度可達到840℃，轉(zhuǎn)化氣經(jīng)蒸汽發(fā)生器后降到360℃，而后進入中溫變換單元。

　　(3)變換單元

　　自轉(zhuǎn)化單元來的轉(zhuǎn)化氣進人中溫變換反應(yīng)器，將變換氣中的CO含量降到3%左右，再經(jīng)過冷卻，降到40℃后送人PSA單元。

　　(4)產(chǎn)品凈化單元

　　自變換單元來的變換氣進入吸附塔進行吸附，氫氣以外的雜質(zhì)吸附性較強，被吸附在吸附劑上，吸附性較小的氫氣，濃度得以提高，純度可以達到99．99%，氫氣作為產(chǎn)品送出裝置。

　　(5)其他輔助系統(tǒng)

　　為回收轉(zhuǎn)化爐煙氣及中溫變換氣的余熱，制氫裝置設(shè)有蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，分別發(fā)生中壓蒸汽及低壓蒸汽。

　　2．工藝流程討論

　　(1)產(chǎn)品凈化流程的選擇

　　制氫裝置產(chǎn)品凈化流程主要有兩種，以前多采用化學溶劑吸收凈化流程，現(xiàn)在多采用變壓吸附流程。

　　化學溶劑吸收凈化流程是用化學溶劑吸收變換氣中的C0₂等，而CH₄不能被化學溶劑吸收，因此，用該種方法所產(chǎn)的氫氣純度較低，最高為97%。此外，受轉(zhuǎn)化爐出口化學平衡的影響，反應(yīng)壓力不能太高，否則轉(zhuǎn)化率太低，導致氫純度太低，用化學溶劑吸放凈化流程時，轉(zhuǎn)化壓力不得高于1．3MPa。采用PSA凈化產(chǎn)品流程，以變壓吸附原理分離氫氣，氫氣產(chǎn)品純度可高達99．99%，轉(zhuǎn)化反應(yīng)壓力也不受限制，轉(zhuǎn)化壓力高，所產(chǎn)氫氣的壓力高，就可以減小加氫裝置新氫壓縮機的功率，但采用PSA凈化產(chǎn)品流程時，產(chǎn)品收率低，原料消耗較多。

　　(2)變換部分流程

　　變換部分的主要作用就是將轉(zhuǎn)化氣中的CO變換成C0₂，以便盡可能的多產(chǎn)氫氣，變換反應(yīng)為放熱反應(yīng)，低溫有利于反應(yīng)進行，但溫度降低反應(yīng)速度變慢，為解決反應(yīng)速度與轉(zhuǎn)化率之間的矛盾，可以用兩段完成變換反應(yīng)。中變反應(yīng)溫度360℃，反應(yīng)器出口CO濃度3％左右；低變反應(yīng)溫度200℃左右，反應(yīng)器出口CO濃度可以降到0．3%以下。在采用PSA凈化產(chǎn)品流程時，變換氣中的CO最終作為燃料氣使用，因此可以不必追求高CO轉(zhuǎn)化率，因此，可以只設(shè)置中溫變換，不設(shè)置低溫變換，以簡化流程。

　　(3)反應(yīng)系統(tǒng)壓力的確定

　　轉(zhuǎn)化反應(yīng)為體積增大反應(yīng)，反應(yīng)壓力低有利于轉(zhuǎn)化反應(yīng)進行，但是，反應(yīng)壓力低，產(chǎn)品氫氣的壓力也低，加氫裝置氫氣增壓的能耗就會增大，因此，轉(zhuǎn)化反應(yīng)壓力應(yīng)確定較為合適的數(shù)值，多為2．0～3．0MPa．

　　(4)PSA部分流程

　　變壓吸附凈化工藝于20世紀60年代由美國聯(lián)合碳化物公司(UCC)首先實現(xiàn)工業(yè)化，開始為4床流程，以后又出現(xiàn)了5床、8床、10床、12床流程，控制方面也不斷改進和完善，產(chǎn)品的收率和純度也得到了很大提高。

　　國內(nèi)西南化工研究院和華西化工研究所也開發(fā)了變壓吸附工藝技術(shù)，并已實現(xiàn)了工業(yè)化。

　　(三)制氫的化學反應(yīng)

　　1．原料精制化學反應(yīng)

　　在催化劑的作用下氫氣與原料中的烯烴、S、N、O化合物及金屬反應(yīng)，通過加氫飽和、加氫脫硫、加氫脫氮、加氫脫氧、加氫脫金屬等反應(yīng)改善原料質(zhì)量，這種反應(yīng)叫加氫精制反應(yīng)。

　　加氫所產(chǎn)生的H₂S用氧化鋅脫硫劑進行脫除。反應(yīng)式為：

　　ZnO+H₂S＝ZnS+H₂0

　　2．蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)

　　輕烴水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)主要為轉(zhuǎn)化反應(yīng)和CO變換反應(yīng)，反應(yīng)式如下：