富余氢气的综合利用

付汉卿，马春令，刘 刚，贾俊乐

（中平能化氯碱发展有限责任公司，河南 平顶山 467000）

富余氢气的综合利用

付汉卿，马春令，刘 刚，贾俊乐

（中平能化氯碱发展有限责任公司，河南 平顶山 467000）

介绍了中平能化氯碱发展有限责任工公司输氢项目的工艺流程和装置在运行过程中出现的问题及解决办法。将烧碱生产装置富余氢气加压输送至相邻企业，实现了双赢。

氢气；升压机；综合利用

中平能化集团氯碱发展公司 (以下简称氯碱发展公司)目前的生产能力为30万t/a离子膜烧碱和PVC树脂。其中10万t/a烧碱生产线于2005年12月一次投料试车成功，20万t/a烧碱生产线于2009年6月一次投料试车成功。按30万t/a烧碱满产计算，年产氢气量为7 500 t，理论计算30万t PVC树脂所需氯化氢量为175 200 t，其中氢气量为4 800 t。综合考虑氯化氢合成炉所需要的过氢量和VCM转化工序转化器反应后所含氯化氢量及系统所产生的冷凝酸量，按年产30万t PVC树脂满负荷生产计算，所需氢气量约5 000 t。按目前合成盐酸产量计算，年产31%盐酸32 400 t，需氯化氢量 10 044 t，其中氢气275 t。综合考虑系统开停车时氯化氢合成炉产酸的因素，烧碱生产系统有2 200 t的富余氢气。氢气的密度为0.089 g/L， （按氢气纯度为100%计算）可计算得每年有约24 700万m3富余氢气量。

富余氢气在综合利用之前，全部在各自的氢处理工序氢气分配台处放空，以稳定控制氢气系统压力，保障氯化氢合成炉的安全稳定运行和电解工序氢气压力的稳定。

1 输氢系统基础建设

该公司与合作的某化工企业相距约380m，其中，有约215 m农田，40 m为河道护堤林，河宽约80 m。该项目在输氢系统管道依托方式上采用涵洞依托与管廊依托相结合的办法。同时考虑把2家公司生产用蒸汽和氮气管道相连接，以实现互补。管涵长260 m、宽2 m、高2.5 m，内壁由水泥粉刷。在河堤和河道处采用管廊依托。由于氢气属于易燃易爆物质，为充分保障输氢系统的安全稳定运行，在管涵内安装有可燃气体浓度探测和报警装置。

2 输氢系统运行中出现的问题及解决方法

该公司烧碱生产系统为2期共30万t/a生产能力，2条生产线氢处理工序氢气分配台的控制压力在连接输氢系统之前为86 kPa，高于此压力后，由各自的放空阀门自动控制放空量。

2.1 输氢系统工艺

输氢系统工艺流程图见图1。

分别从2个氢气分配台输出氢气至氢气缓冲罐，氢气缓冲罐压力设定值为83 kPa，高于此压力后，由缓冲罐放空阀自动放空。缓冲罐出来的氢气进入氢气升压机，把氢气加压至0.6 MPa左右，然后输送至某化工公司。升压机分2级冷却和压缩，每级出口安装有安全阀，一级出口安全阀起跳压力为0.39MPa，2级出口安全阀起跳压力为1.1 MPa。在并入某公司氢气系统之前,同样安装有放空阀，以稳定控制输送流量。升压机出口安装回流管，以稳定控制缓冲罐压力，保障该公司氢气系统压力的稳定。2条烧碱生产线的氢气分配台分别设定放空压力为90 kPa，以防止在输氢系统出现故障时能及时地稳定其他相关工序的氢气系统压力。

图1 输氢系统工艺流程图

2.2 氢气升压机技术性能

型号：LW-18/0.5-10；

型式：L型两级双缸复动水冷式；

吸气压力：0.05 MPa；

排气量：18 m3/min；

排气压力：1.0 MPa；

电机功率：160 kW；

外形尺寸：2 275 mm×1 130 mm×2 307 mm。

如前述，每年的富余氢气量为2 470万m3，而目前所装配的氢气升压机年最大输送能力为946.08万m3，计划再增加1台氢气升压机输送氢气。

2.3 运行中出现的问题及解决办法

某日，氢气升压，二级压缩出口压力由0.65 MPa迅速升至1.1 MPa以上，出口管道安全阀起跳，大量氢气通过安全阀排放，缓冲罐压力和2个烧碱生产系统的氢气分配台压力轻微波动，升压机输氢流量在1 450 m3/h（工况流量）至零之间波动。某公司所接受的氢气流量持续下降。引起故障的原因为输氢管道内氢气中所含的水分长期聚集，由于天气寒冷而结冰。在增加了输氢管线放水口和放水频次以后，管道内积水结冰的现象没有再次出现。

设备在运行初期，升压机一级压缩排气温度为120℃，二级压缩排气温度为86℃，工艺指标要求排气温度应不高于110℃。确定引起故障的原因为压缩机水冷却系统工艺走向不合理。原压缩机水冷却系统工艺为冷却水先进中间冷却器，出水分别进入一级气缸、二级气缸和油冷却器，然后，进入循环冷却水回水总管。将工艺走向改为循环冷却水分别进入上述4个设备后，有效降低了排气温度，一级压缩排气温度降至100℃，二级压缩排气温度降至80℃，改造效果比较明显。

3 经济性分析

按该公司目前的输氢能力计算，该项目完成后，每年可增加营业收入近900万元，氢气升压机耗电量按满足全年输送能力计算约为1 401 600 kW·h，以0.55元/kW·h，电费为770 880元，设备维修保养费用约10万元，不考虑人工费用和设备折旧因素，每年可创造利润八百余万元。

Utilization of surplus hydrogen

FU Han-qing;MA Chun-ling;LIU Gang;JIA Jun-le
(ZPNH Group Energy and Chemical Chlor-alkali Development Co.,Ltd.,pingdingshan,467000，China)

The problems and solutions of the project process and lose hydrogen during operation of device were described.Surplus hydrogen caustic soda production plant will be pressed and transported to the adjacent companies to achieve a win-win situation.

hydrogen;pressor machine;utilization

TQ116.2

B

1009－1785(2011)09-0010-02

2011-04-13