杏長鑫

（中國海油東方石化有限責(zé)任公司，海南東方572600）

某石化公司產(chǎn)品質(zhì)量升級項(xiàng)目建設(shè)600 kt/a液相加氫裝置，該裝置原料為混合常一線、常二線、常三線和催化裂化柴油，裝置用于生產(chǎn)符合國Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的超低硫柴油產(chǎn)品［1]。配套的氫氣提純裝置需處理的混合原料氣包括東方石化稀乙烯制乙苯的烷基化尾氣及600 kt/a 柴油加氫裝置的反應(yīng)低分氣。根據(jù)原料氣的特點(diǎn)及全廠氫氣平衡現(xiàn)狀，結(jié)合VPSA 相對于PSA 氫氣回收率高的特點(diǎn)，經(jīng)過技術(shù)比選及前期論證本項(xiàng)目采用了VPSA抽真空變壓吸附技術(shù)提純氫氣，為600 kt/a 柴油加氫項(xiàng)目提供氫氣原料［2，3]。建設(shè)規(guī)模：處理原料氣13000 m3/h；裝置操作彈性：50%～130%；產(chǎn)品規(guī)格：質(zhì)量要求H2≥99.0%；產(chǎn)品氣流量≤4550 m3/h；產(chǎn)品氣壓力≥0.50 MPa；產(chǎn)品氣溫度≤40 ℃。

1 工藝流程

來自界外的烷基化尾氣與柴油加氫低分氣先在壓力0.55 MPa 進(jìn)入裝置，首先進(jìn)入原料氣混合罐混合后送入由6 個(gè)吸附塔及一系列程控閥組成的PSA-H2系統(tǒng)。在PSA 裝置中，任一時(shí)刻總是有吸附器處于吸附步驟，由入口端通入原料，在出口端獲得半產(chǎn)品氫氣。每臺吸附器在不同時(shí)間依次經(jīng)歷吸附、多次壓力均衡降、逆向放壓、抽空、多次壓力均衡升和最終升壓。吸附器所有的壓力均衡降都是用于其它吸附器的壓力均衡升以充分回收將被再生吸附器中的凈化氣。逆放步驟排出了吸附器中吸留的大部分雜質(zhì)組分，剩余的雜質(zhì)通過抽空步驟進(jìn)一步解吸［4]。解吸氣直接送往界外。半產(chǎn)品氫氣經(jīng)脫氧加熱器升溫后進(jìn)入脫氧器反應(yīng)，反應(yīng)后氧含量小于10×10-6，再經(jīng)冷卻器將溫度降至40 ℃以下后送出界外。

2 應(yīng)用效果

中海油東方石化VPSA 氫提純單元是600 kt/a液相柴油加氫裝置的附屬單元，配套13000 m3/h提純氫氣裝置。該裝置于2016年12月底開始試生產(chǎn)，裝置生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)、氫氣產(chǎn)品合格、氫氣回收率較高，為進(jìn)一步檢驗(yàn)裝置運(yùn)行性能及能量消耗，在2017年3月28 日10:00 至3月30 日10:00 對該裝置進(jìn)行為期48 h的技術(shù)標(biāo)定［5]。

2.1 標(biāo)定條件

裝置負(fù)荷：產(chǎn)品氫氣130%負(fù)荷，5915 m3/h。

裝置混合氣進(jìn)料量：11000 m3/h，其中烷基化尾氣9250 m3脫硫后低分氣流量1750 m3/h。

解吸氣（燃料氣）流量：5085 m3/h。

2.2 標(biāo)定結(jié)果

（1）進(jìn)出組分分析匯總見表1。

表1 進(jìn)出組分分析匯總

（2）產(chǎn)品指標(biāo)見表2。

表2 產(chǎn)品指標(biāo)

（3）氫氣收率計(jì)算

式中η—?dú)錃饣厥章剩?；FP、FF—分別為產(chǎn)品流量和原料流量，m3/h；XP、XF—分別為產(chǎn)品和原料中的氫氣含量，%。

2.3 標(biāo)定結(jié)論

（1）以氫流量計(jì)算，裝置負(fù)荷為127%。

（2）裝置在考核期間表現(xiàn)出良好的氫氣回收性能，氫氣回收率為87.57%，大于85%的設(shè)計(jì)值。

（3）裝置性能考核期間產(chǎn)品質(zhì)量均優(yōu)于設(shè)計(jì)值，產(chǎn)品CO+CO2純度≤6×10-6，產(chǎn)品氫純度為99.85%，超過99%的設(shè)計(jì)值。

（4）產(chǎn)品質(zhì)量表現(xiàn)出吸附劑良好的活性。

（5）裝置標(biāo)定期間能耗為5623 MJ/t（氫氣）遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值15066 MJ/t（氫氣），主要是裝置設(shè)計(jì)采用3臺真空泵運(yùn)行，實(shí)際只運(yùn)行2臺真空泵。

（6）裝置性能考核期間裝置運(yùn)行平穩(wěn)，真空泵運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)品氣、解吸氣流量平穩(wěn)。

（7）通過VPSA裝置把原來作為燃料氣的烷基化尾氣中的大部分氫氣和全部解吸氣進(jìn)行回收，有效利用其熱能，解吸氣氫含量低于12%。

3 存在的問題

VPSA 裝置管道振動(dòng)較大。VPSA 裝置解析氣采用4 臺真空泵（2 開2 備）將吸附塔內(nèi)解析氣抽負(fù)壓實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生，由于抽真空的過程隨不同的吸附塔變化而呈周期變化，真空泵負(fù)荷忽大忽小，導(dǎo)致真空泵進(jìn)、出口管線及相連管線振動(dòng)較大。經(jīng)與VPSA 技術(shù)提供方溝通，對振動(dòng)管線加消振器處理，解決管線振動(dòng)問題，消除安全隱患。

4 經(jīng)濟(jì)效益核算

按照裝置互供料及島內(nèi)市場價(jià)格及VPSA 裝置的運(yùn)行成本初步核算：

烷基化尾氣：9250 m3/h；氫氣：3931 m3/h；烷基化尾氣價(jià)格：0.9 m3/元；氫氣價(jià)格:1.8 m3/元；氫氣提純費(fèi)用:0.04 m3/元。

該套裝置的年度經(jīng)濟(jì)效益為2873.5 萬元（按照8500 h/a計(jì)算）。

5 結(jié)論

該乙苯裝置的副產(chǎn)物烷基化尾氣及600 kt/a柴油加氫反應(yīng)低分氣混合氣體，通過VPSA 裝置提純氫氣，解決了二期產(chǎn)品質(zhì)量升級600 kt/a 柴油加氫裝置氫源不足的問題，每年創(chuàng)造2873.5 萬元的利潤。通過48 h 的標(biāo)定驗(yàn)證，該套裝置負(fù)荷達(dá)到127%，氫氣回收率高（87.57%）；產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)于設(shè)計(jì)值，雜質(zhì)CO+CO2僅為6×10-6，產(chǎn)品氫純度達(dá)到99.85%；能耗達(dá)標(biāo)，推薦工業(yè)化應(yīng)用。