付漢卿，馬春令，劉 剛，賈俊樂

（中平能化氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467000）

富余氫氣的綜合利用

付漢卿，馬春令，劉 剛，賈俊樂

（中平能化氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467000）

介紹了中平能化氯堿發(fā)展有限責(zé)任工公司輸氫項(xiàng)目的工藝流程和裝置在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題及解決辦法。將燒堿生產(chǎn)裝置富余氫氣加壓輸送至相鄰企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了雙贏。

氫氣；升壓機(jī)；綜合利用

中平能化集團(tuán)氯堿發(fā)展公司 (以下簡(jiǎn)稱氯堿發(fā)展公司)目前的生產(chǎn)能力為30萬t/a離子膜燒堿和PVC樹脂。其中10萬t/a燒堿生產(chǎn)線于2005年12月一次投料試車成功，20萬t/a燒堿生產(chǎn)線于2009年6月一次投料試車成功。按30萬t/a燒堿滿產(chǎn)計(jì)算，年產(chǎn)氫氣量為7 500 t，理論計(jì)算30萬t PVC樹脂所需氯化氫量為175 200 t，其中氫氣量為4 800 t。綜合考慮氯化氫合成爐所需要的過氫量和VCM轉(zhuǎn)化工序轉(zhuǎn)化器反應(yīng)后所含氯化氫量及系統(tǒng)所產(chǎn)生的冷凝酸量，按年產(chǎn)30萬t PVC樹脂滿負(fù)荷生產(chǎn)計(jì)算，所需氫氣量約5 000 t。按目前合成鹽酸產(chǎn)量計(jì)算，年產(chǎn)31%鹽酸32 400 t，需氯化氫量 10 044 t，其中氫氣275 t。綜合考慮系統(tǒng)開停車時(shí)氯化氫合成爐產(chǎn)酸的因素，燒堿生產(chǎn)系統(tǒng)有2 200 t的富余氫氣。氫氣的密度為0.089 g/L， （按氫氣純度為100%計(jì)算）可計(jì)算得每年有約24 700萬m3富余氫氣量。

富余氫氣在綜合利用之前，全部在各自的氫處理工序氫氣分配臺(tái)處放空，以穩(wěn)定控制氫氣系統(tǒng)壓力，保障氯化氫合成爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行和電解工序氫氣壓力的穩(wěn)定。

1 輸氫系統(tǒng)基礎(chǔ)建設(shè)

該公司與合作的某化工企業(yè)相距約380m，其中，有約215 m農(nóng)田，40 m為河道護(hù)堤林，河寬約80 m。該項(xiàng)目在輸氫系統(tǒng)管道依托方式上采用涵洞依托與管廊依托相結(jié)合的辦法。同時(shí)考慮把2家公司生產(chǎn)用蒸汽和氮?dú)夤艿老噙B接，以實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。管涵長(zhǎng)260 m、寬2 m、高2.5 m，內(nèi)壁由水泥粉刷。在河堤和河道處采用管廊依托。由于氫氣屬于易燃易爆物質(zhì)，為充分保障輸氫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在管涵內(nèi)安裝有可燃?xì)怏w濃度探測(cè)和報(bào)警裝置。

2 輸氫系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及解決方法

該公司燒堿生產(chǎn)系統(tǒng)為2期共30萬t/a生產(chǎn)能力，2條生產(chǎn)線氫處理工序氫氣分配臺(tái)的控制壓力在連接輸氫系統(tǒng)之前為86 kPa，高于此壓力后，由各自的放空閥門自動(dòng)控制放空量。

2.1 輸氫系統(tǒng)工藝

輸氫系統(tǒng)工藝流程圖見圖1。

分別從2個(gè)氫氣分配臺(tái)輸出氫氣至氫氣緩沖罐，氫氣緩沖罐壓力設(shè)定值為83 kPa，高于此壓力后，由緩沖罐放空閥自動(dòng)放空。緩沖罐出來的氫氣進(jìn)入氫氣升壓機(jī)，把氫氣加壓至0.6 MPa左右，然后輸送至某化工公司。升壓機(jī)分2級(jí)冷卻和壓縮，每級(jí)出口安裝有安全閥，一級(jí)出口安全閥起跳壓力為0.39MPa，2級(jí)出口安全閥起跳壓力為1.1 MPa。在并入某公司氫氣系統(tǒng)之前,同樣安裝有放空閥，以穩(wěn)定控制輸送流量。升壓機(jī)出口安裝回流管，以穩(wěn)定控制緩沖罐壓力，保障該公司氫氣系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定。2條燒堿生產(chǎn)線的氫氣分配臺(tái)分別設(shè)定放空壓力為90 kPa，以防止在輸氫系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)地穩(wěn)定其他相關(guān)工序的氫氣系統(tǒng)壓力。

圖1 輸氫系統(tǒng)工藝流程圖

2.2 氫氣升壓機(jī)技術(shù)性能

型號(hào)：LW-18/0.5-10；

型式：L型兩級(jí)雙缸復(fù)動(dòng)水冷式；

吸氣壓力：0.05 MPa；

排氣量：18 m3/min；

排氣壓力：1.0 MPa；

電機(jī)功率：160 kW；

外形尺寸：2 275 mm×1 130 mm×2 307 mm。

如前述，每年的富余氫氣量為2 470萬m3，而目前所裝配的氫氣升壓機(jī)年最大輸送能力為946.08萬m3，計(jì)劃再增加1臺(tái)氫氣升壓機(jī)輸送氫氣。

2.3 運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及解決辦法

某日，氫氣升壓，二級(jí)壓縮出口壓力由0.65 MPa迅速升至1.1 MPa以上，出口管道安全閥起跳，大量氫氣通過安全閥排放，緩沖罐壓力和2個(gè)燒堿生產(chǎn)系統(tǒng)的氫氣分配臺(tái)壓力輕微波動(dòng)，升壓機(jī)輸氫流量在1 450 m3/h（工況流量）至零之間波動(dòng)。某公司所接受的氫氣流量持續(xù)下降。引起故障的原因?yàn)檩敋涔艿纼?nèi)氫氣中所含的水分長(zhǎng)期聚集，由于天氣寒冷而結(jié)冰。在增加了輸氫管線放水口和放水頻次以后，管道內(nèi)積水結(jié)冰的現(xiàn)象沒有再次出現(xiàn)。

設(shè)備在運(yùn)行初期，升壓機(jī)一級(jí)壓縮排氣溫度為120℃，二級(jí)壓縮排氣溫度為86℃，工藝指標(biāo)要求排氣溫度應(yīng)不高于110℃。確定引起故障的原因?yàn)閴嚎s機(jī)水冷卻系統(tǒng)工藝走向不合理。原壓縮機(jī)水冷卻系統(tǒng)工藝為冷卻水先進(jìn)中間冷卻器，出水分別進(jìn)入一級(jí)氣缸、二級(jí)氣缸和油冷卻器，然后，進(jìn)入循環(huán)冷卻水回水總管。將工藝走向改為循環(huán)冷卻水分別進(jìn)入上述4個(gè)設(shè)備后，有效降低了排氣溫度，一級(jí)壓縮排氣溫度降至100℃，二級(jí)壓縮排氣溫度降至80℃，改造效果比較明顯。

3 經(jīng)濟(jì)性分析

按該公司目前的輸氫能力計(jì)算，該項(xiàng)目完成后，每年可增加營(yíng)業(yè)收入近900萬元，氫氣升壓機(jī)耗電量按滿足全年輸送能力計(jì)算約為1 401 600 kW·h，以0.55元/kW·h，電費(fèi)為770 880元，設(shè)備維修保養(yǎng)費(fèi)用約10萬元，不考慮人工費(fèi)用和設(shè)備折舊因素，每年可創(chuàng)造利潤(rùn)八百余萬元。

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