氯堿企業(yè)副產(chǎn)氫氣在煉油裝置中的應(yīng)用

鄭紀(jì)東

（山東東明石化集團(tuán)萬(wàn)海氯堿有限公司，山東 東明 274500）

東明萬(wàn)海氯堿化工有限公司現(xiàn)有15萬(wàn)t/a離子膜燒堿生產(chǎn)裝置。電解裝置副產(chǎn)的氫氣很少一部分用于合成鹽酸，其余全部放空處理，既不安全又造成了資源的巨大浪費(fèi)。東明石化集團(tuán)中油公司的25萬(wàn)t/a加氫精制裝置缺乏高純度的氫氣，為了充分利用現(xiàn)有的氫氣資源，氯堿公司增設(shè)氫氣回收利用設(shè)施，設(shè)1臺(tái)1 000 m3濕式氣柜及1套氫氣增壓輸送設(shè)施，回收燒堿裝置產(chǎn)生的氫氣，輸送至中油公司加氫精制裝置，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。

1 氫氣回收裝置工藝流程

由電解工序電解槽陰極室產(chǎn)生的85℃濕氫氣含有大量的水蒸氣和堿霧，通過(guò)冷卻降溫，使水由氣態(tài)凝結(jié)為液態(tài)并與氫氣分離，達(dá)到氫氣干燥清潔的目的。高溫濕氫氣進(jìn)入氫處理系統(tǒng)的洗滌塔下部，經(jīng)洗滌液洗滌、冷卻后約為45℃，其中，75%～80%的水分得到冷凝，并除去了氫氣中所夾帶的堿霧。氫氣從塔頂出來(lái)，進(jìn)入液環(huán)式氫氣壓縮機(jī)加壓至約0.1 MPa，再經(jīng)水霧捕沫器除去氫氣夾帶的水霧后，經(jīng)氫氣分配臺(tái)，一部分送至三合一鹽酸合成爐生產(chǎn)鹽酸；另一部分輸送至氫氣柜。通過(guò)1 000 m3濕式氣柜緩沖貯存，緩沖后的氫氣經(jīng)過(guò)活塞式壓縮機(jī)壓縮后，約為0.7～0.9MPa，輸送至25萬(wàn)t/a加氫裝置作原料。回收裝置工藝見(jiàn)圖1。

圖1 氫氣回收裝置工藝流程圖

開(kāi)停車時(shí)濃度較低的氫氣、運(yùn)行過(guò)程中的不合格氫氣以及過(guò)剩的氫氣經(jīng)分配臺(tái)的放空管道和氫氣阻火器排入大氣。

2 控制方案

為了使電解槽氫氣壓力保持穩(wěn)定，在壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制下，由氫氣分配臺(tái)設(shè)1條回流氫氣管線到氫氣壓縮機(jī)的進(jìn)口總管。根據(jù)進(jìn)氫氣洗滌塔的氫氣總管的壓力的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)回流量，以保證電解工序及本工序氫氣壓力的穩(wěn)定。

為了使氣柜柜容保持穩(wěn)定，在壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制下，由壓縮機(jī)出口冷卻器后設(shè)1條回流氫氣管線到氣柜的進(jìn)口總管。根據(jù)柜容變化情況及加氫崗位的壓力變化情況自動(dòng)調(diào)節(jié)回流量，以保證柜容及加氫崗位氫氣壓力的穩(wěn)定。

為了使前序裝置氫氣壓力保持穩(wěn)定，在壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制下，在氣柜入口管線上設(shè)1個(gè)壓力自控調(diào)節(jié)閥，根據(jù)前序氫氣壓力變化情況自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保氫氣壓力的穩(wěn)定。

此外，在氣柜進(jìn)出口處還各設(shè)1個(gè)水封罐，既保證了進(jìn)出氣柜的氫氣壓力穩(wěn)定，還可在長(zhǎng)時(shí)間停車時(shí)建立一定高度的水封，保證氣柜內(nèi)氫氣不外泄，雜質(zhì)氣體無(wú)法進(jìn)入氣柜。

3 安全要求

氫氣無(wú)色無(wú)味，人不能憑感覺(jué)發(fā)現(xiàn)；比空氣輕，呈上升趨勢(shì)；當(dāng)氫氣與空氣或氧氣混合時(shí)，形成混合比范圍很寬的易燃易爆混合物。

因此，氫氣對(duì)處理系統(tǒng)條件要求苛刻，為保證安全生產(chǎn)，該公司采取的方法為，設(shè)采樣點(diǎn)5個(gè)，每8 h采樣一次，嚴(yán)格控制氫氣純度；根據(jù)壓力及流量，嚴(yán)格規(guī)范氫氣管線直徑；從電解到加氫裝置設(shè)多處液封式排凝點(diǎn)，以防管路積水，產(chǎn)生壓力波動(dòng)；多處設(shè)氮?dú)庖牍埽员阍陂_(kāi)停車時(shí)采用分段置換及意外事故時(shí)可局部處理；全部放空管道上均設(shè)有阻火器、氮?dú)庹羝牍堋?/p>

4 生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題及解決方法

4.1 氫氣放空著火

2008年夏季，在雷雨天氣時(shí)，曾出現(xiàn)雷電引燃?xì)錃夥趴展苤械臍錃猓l(fā)生著火事故。盡管放空管上設(shè)有阻火器、氮?dú)夤堋⒄羝埽捎诜趴展艹隹跉錃鈮毫Υ螅s70 kPa）、濃度高，再加上當(dāng)時(shí)雷電發(fā)生高度低、強(qiáng)度大，故仍引起氫氣著火。為避免此類事故再次發(fā)生，當(dāng)雷雨天氣且氫氣用戶用量減少需放空時(shí)改從電解氫氣總管放空，盡量減少氯氫工序氫氣放空量。因?yàn)殡娊夤ば驓錃饪偣軞錃鈮毫Φ停s為5 kPa），放空基本屬于自然散逸，應(yīng)避免與雷電接觸的可能。

4.2 氫氣壓力波動(dòng)

由于氫氣分子量低，故在實(shí)際生產(chǎn)中容易引起壓力波動(dòng)，在加上電解崗位為保護(hù)電解槽設(shè)備的完好，設(shè)有連鎖裝置，如氫氣壓力波動(dòng)較大，往往引發(fā)連鎖導(dǎo)致電解跳停，被迫停工。為解決此類問(wèn)題，電解設(shè)有氫氣水封罐、氯氫設(shè)有氫氣回流管、氣柜前設(shè)有穩(wěn)壓自控閥、鹽酸氫氣緩沖罐前設(shè)有穩(wěn)壓自控閥。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)際驗(yàn)證，效果良好。

4.3 氣柜柜容超高

2009年春季，因1個(gè)活塞式氫壓機(jī)跳停，而當(dāng)時(shí)氫氣量較大，出現(xiàn)柜容超高情況，但由于所用氣柜結(jié)構(gòu)是直升濕式單節(jié)焊接儲(chǔ)氣柜，頂部設(shè)有放空管和放空閥，故很好地解決了柜容超高的問(wèn)題，未引起生產(chǎn)事故。

4.4 排凝點(diǎn)管線凝結(jié)水結(jié)冰

由于氫氣中含水較多，需要在排凝點(diǎn)定期排凝，但在冬季生產(chǎn)時(shí)容易使排凝點(diǎn)出現(xiàn)凍凝無(wú)法排水；此外，從液環(huán)式壓縮機(jī)到氣柜入口管線較粗（?350 mm）且為裸管，再加上其內(nèi)氫氣壓力較低（70～100 kPa），流速慢，管線內(nèi)凝結(jié)水在低點(diǎn)排凝點(diǎn)積聚結(jié)冰而無(wú)法排凝，導(dǎo)致氫氣壓力波動(dòng)。因此，對(duì)液環(huán)式壓縮機(jī)到氣柜入口管線用保溫材料保溫，并在各排凝管線上加蒸汽伴熱，保證持續(xù)排凝。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)際驗(yàn)證，效果良好。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）在幾次非計(jì)劃停車中，緊急關(guān)閉氣柜入口前壓力自控閥、氫氣分配臺(tái)上現(xiàn)場(chǎng)一次閥、去加氫管線現(xiàn)場(chǎng)一次閥、加氫裝置現(xiàn)場(chǎng)一次閥，對(duì)這二段管線包壓，在再次開(kāi)車時(shí)不必對(duì)其進(jìn)行置換；氣柜區(qū)2臺(tái)往復(fù)式活塞壓縮機(jī)走閉路循環(huán)，既節(jié)約了氫氣資源又節(jié)約了時(shí)間。

（2）2009年8月，在按計(jì)劃停車進(jìn)行設(shè)備檢修時(shí)，首先關(guān)閉進(jìn)氣柜區(qū)的進(jìn)料閥和去加氫的送料閥，并對(duì)關(guān)閉的閥門(mén)加盲板，然后，停氣柜區(qū)的2臺(tái)往復(fù)式活塞壓縮機(jī)，再關(guān)閉氣柜進(jìn)出口蝶閥，并對(duì)進(jìn)出口水封罐建立150 cm液封。

（3）以該公司目前生產(chǎn)能力，每年生產(chǎn)時(shí)間7 200 h，每小時(shí)回收3 358 m3/h氫氣，每年可回收氫氣2 172 t，每標(biāo)方氫氣按1.3元計(jì)算，每年可增效益三千多萬(wàn)元。自裝置投產(chǎn)以來(lái)，已增收3 905萬(wàn)元。

（4）經(jīng)過(guò)增設(shè)氫氣回收利用設(shè)施，避免了氫氣放空，減少了氫氣著火發(fā)生的可能，實(shí)現(xiàn)了零排放。