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        氯堿企業(yè)副產(chǎn)氫氣在煉油裝置中的應(yīng)用

        2013-09-28 03:52:08鄭紀(jì)東
        中國氯堿 2013年5期

        鄭紀(jì)東

        (山東東明石化集團(tuán)萬海氯堿有限公司,山東 東明 274500)

        東明萬海氯堿化工有限公司現(xiàn)有15萬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,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,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1 000 m3濕式氣柜緩沖貯存,緩沖后的氫氣經(jīng)過活塞式壓縮機(jī)壓縮后,約為0.7~0.9MPa,輸送至25萬t/a加氫裝置作原料。回收裝置工藝見圖1。

        圖1 氫氣回收裝置工藝流程圖

        開停車時濃度較低的氫氣、運(yùn)行過程中的不合格氫氣以及過剩的氫氣經(jīng)分配臺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個壓力自控調(diào)節(jié)閥,根據(jù)前序氫氣壓力變化情況自動調(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個水封罐,既保證了進(jìn)出氣柜的氫氣壓力穩(wěn)定,還可在長時間停車時建立一定高度的水封,保證氣柜內(nèi)氫氣不外泄,雜質(zhì)氣體無法進(jìn)入氣柜。

        3 安全要求

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

        因此,氫氣對處理系統(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,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;多處設(shè)氮?dú)庖牍?,以便在開停車時采用分段置換及意外事故時可局部處理;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)中遇到的問題及解決方法

        4.1 氫氣放空著火

        2008年夏季,在雷雨天氣時,曾出現(xiàn)雷電引燃?xì)錃夥趴展苤械臍錃?,發(fā)生著火事故。盡管放空管上設(shè)有阻火器、氮?dú)夤堋⒄羝?,但由于放空管出口氫氣壓力大(約70 kPa)、濃度高,再加上當(dāng)時雷電發(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

        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,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個活塞式氫壓機(jī)跳停,而當(dāng)時氫氣量較大,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)時容易使排凝點(diǎn)出現(xiàn)凍凝無法排水;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)冰而無法排凝,導(dǎo)致氫氣壓力波動。因此,對液環(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

        (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、氫氣分配臺上現(xiàn)場一次閥、去加氫管線現(xiàn)場一次閥、加氫裝置現(xiàn)場一次閥,對這二段管線包壓,在再次開車時不必對其進(jìn)行置換;氣柜區(qū)2臺往復(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)約了時間。

        (2)2009年8月,在按計(jì)劃停車進(jìn)行設(shè)備檢修時,首先關(guān)閉進(jìn)氣柜區(qū)的進(jìn)料閥和去加氫的送料閥,并對關(guān)閉的閥門加盲板,然后,停氣柜區(qū)的2臺往復(fù)式活塞壓縮機(jī),再關(guān)閉氣柜進(jìn)出口蝶閥,并對進(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)時間7 200 h,每小時回收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元。自裝置投產(chǎn)以來,已增收3 905萬元。

        (4)經(jīng)過增設(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。

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