Производство водорода на НПЗ_Практика 3

Инженерная школа природных ресурсов

Направление подготовки Химическая технология

Отделение химической инженерии

ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА

Практическое задание № 3

Производство водорода на НПЗ

Выполнил студент гр. 2Д22 Гончарова Е. Д.

(Подпись)

6 марта 2026 г.

Отчет принят:

Профессор ОХИ ИШПР,

д.т.н. Ивашкина Е. Н.

(Подпись)

_____ _____________ 2026 г.

Томск 2026 г.

Задание

Определите, установка производства водорода какой мощности необходима для нормального функционирования НПЗ. Для этого рассчитайте:

• Производительность каждого из процессов на НПЗ.

• Размер потребления или производства водорода на каждом процессе на НПЗ (т/год).

• Недостающий расход водорода (т/год; нм³/год).

• Требуемый расход метана и водяного пара для производства водорода по основной реакции парового риформинга (массовый выход водорода — 50 %) (т/год; нм³/год).

Исходные данные

Таблица 1 ‒ Показатель расхода сырья вторичного процесса НПЗ к получению или потреблению 1 кг водорода (+ водород образуется в процессе; – водород расходуется в процессе).

Процесс на НПЗ	Расходный показатель (на 1 кг водорода)
Каталитический риформинг	+ 60 кг
Гидроочистка средних дистиллятов	‒ 115 кг
Гидроочистка бензиновой фракции	‒ 220 кг
Легкий гидрокрекинг (5 МПа)	‒ 130 кг
Гидрокрекинг (15 МПа)	‒ 30 кг
Гидрогенизационная переработка гудрона	‒ 25 кг

Таблица 2 ‒ Мощность процессов вторичных процессов в % к АВТ

Вариант	4
Мощность НПЗ, млн. т в год	12
Мощность процессов, % к АВТ
Атмосферная перегонка	100,0
Каталитический риформинг	6,8
Гидроочистка средних дистиллятов	17,7
Гидроочистка бензиновой фракции	6,6
Легкий гидрокрекинг (5 МПа)	4,7
Гидрокрекинг (15 МПа)	6,3
Гидрогенизационная переработка гудрона	6,4

Таблица 3 ‒ Результаты расчета баланса по

	% к АВТ	тыс. т / год	Выход Н2, тыс. т/год
Атмосферная перегонка	100,0	12000
Каталитический риформинг	6,8	816	+ 13,6
Гидроочистка средних дистиллятов	17,7	2124	‒ 18,5
Гидроочистка бензиновой фракции	6,6	792	‒ 3,6
Легкий гидрокрекинг (5 МПа)	4,7	564	‒ 4,3
Гидрокрекинг (15 МПа)	6,3	756	‒ 25,2
Гидрогенизационная переработка гудрона	6,4	768	‒ 30,7
Баланс по			‒ 68,7
Производство водорода			41,8

Пример приближенного расчета баланса НПЗ по Н₂:

• Потребление водорода (гидроочистка, гидрокрекинг, изомеризация): 33,1 тыс. т в год;

• Производство водорода на каталитическом риформинге: 18 тыс. т в год;

Потребуется установка производительностью 41,8 тыс. т в год:

• 20 % запас с учетом ужесточений требований по ароматике (уменьшение выхода Н₂ на риформинге);

• Производится ВСГ 95 % чистоты.

Требуемый расход метана и водяного пара:

Расход водорода 41,8 тыс. тонн

Молярные массы:

Рассчитываем количество моль водорода:

По уравнению реакции видно, что из 1 моль метана и 1 моля воды получается 3 моля водорода.

Теоретический расход метана и водяного пара составляет:

Практический расход метана и водяного пара с учетом того, что выход водорода 50%:

Вывод

В результате выполнения практического задания определена необходимая мощность установки производства водорода для обеспечения нормального функционирования НПЗ мощностью 18 млн т/год.

На основе исходных данных рассчитана производительность каждого из вторичных процессов переработки нефти, а также определены объёмы потребления и производства водорода на них. Суммарное производство водорода на установке каталитического риформинга составило 18,0 тыс. т/год, тогда как общее потребление водорода процессами гидроочистки, легкого гидрокрекинга и гидрогенизационной переработки гудрона достигло 33,1 тыс. т/год.

Выявленный дефицит водорода в количестве 15,1 тыс. т/год обуславливает необходимость строительства дополнительной установки производства водорода. С учётом 20% запаса на возможное ужесточение требований к качеству топлива и снижение выхода водорода на риформинге, требуемая производительность установки принята равной 41,8 тыс. т водорода в год.

Для обеспечения работы установки парового риформинга с выходом водорода 50 % от теоретического, рассчитан необходимый расход сырья:

· Метан: 222,9 тыс. т/год;

· Водяной пар: 250,8 тыс. т/год.