氯堿聯(lián)產(chǎn)品—壓縮氫氣的開發(fā)和應(yīng)用

歐陽玉霞，何冠平，郭春輝

（山東鋁業(yè)公司，山東 淄博 255052）

氯堿聯(lián)產(chǎn)品—壓縮氫氣的開發(fā)和應(yīng)用

歐陽玉霞，何冠平，郭春輝

（山東鋁業(yè)公司，山東 淄博 255052）

介紹了山東鋁業(yè)公司氯堿廠充分利用本廠資源，將原來放空的氫氣壓縮后直接銷售，增加了企業(yè)經(jīng)濟效益。從氫氣產(chǎn)品市場調(diào)研、項目具體實施、設(shè)備選擇、工藝簡介、利潤情況等多方面進行闡述，為同行業(yè)氫氣產(chǎn)品開發(fā)提供了寶貴經(jīng)驗。

高壓氫氣；市場調(diào)研；設(shè)備選擇；工藝簡介

山東鋁業(yè)公司氯堿廠隸屬山東鋁業(yè)公司，主要產(chǎn)品有32%燒堿，合計產(chǎn)能18萬t/a以及液氯、鹽酸等。

1 壓縮氫氣的市場調(diào)研

壓縮氫氣產(chǎn)品作為現(xiàn)代工業(yè)重要的基礎(chǔ)原料，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、化工、航天、電子、汽車、環(huán)保、醫(yī)療、食品、飲料等領(lǐng)域。氣體的應(yīng)用技術(shù)在發(fā)達國家已經(jīng)達到相當高的水平，但在中國還處于起步階段。2005年，中國工業(yè)氣體銷產(chǎn)值為360億元，占世界工業(yè)氣體銷產(chǎn)總值的8%，而2003年僅占2.7%，增長速度很快。據(jù)預測，中國氣體行業(yè)將長期保持較快的增長速度，到2016年將達到1 000億元的銷售規(guī)模。

氯堿行業(yè)是中國副產(chǎn)氫氣的主要行業(yè)之一。氯堿企業(yè)下游PVC等產(chǎn)品使用氫氣作為原料，除處理氯氣液化尾氣生產(chǎn)鹽酸消耗一小部分氫氣及部分耗氫產(chǎn)品外，部分企業(yè)仍存在氫氣放空現(xiàn)象。

氯堿企業(yè)如何充分利用氫氣以尋找新的增效點，成為氯堿行業(yè)各單位扭虧脫困的主要途徑。

2 氫氣開發(fā)項目前期工作

山東鋁業(yè)公司與天津唐中氣體化工有限公司擬合作實施2 500 Nm3/h的氫氣壓縮運輸項目，天津唐中氣體化工有限公司負責壓縮機、運輸車輛等設(shè)備投資，公司負責土建及其他配套建設(shè)。項目投產(chǎn)后，該公司可實現(xiàn)氫氣的回收利用，提高了經(jīng)濟效益。

目前，該公司氯堿廠氫氣后續(xù)利用主要是高純鹽酸和燃氫鍋爐。燃氫鍋爐是2008年底投產(chǎn)的，當時項目總投資500萬元，1年即收回投資。沒建燃氫鍋爐前，氯堿廠燒堿產(chǎn)能6萬t/a，每年蒸汽費用八百多萬元，燃氫鍋爐投產(chǎn)至今5年已為氯堿廠降低費用四千多萬元。隨著技術(shù)進步，氫氣有了更好的發(fā)展方向。用來燃燒生產(chǎn)蒸汽，每立方氫氣的價值只有0.4元，經(jīng)過深加工的高壓氫價格每立方米可達1.5元，高純氫價格可達4元，遠遠大于燃燒的價值。該項目的建設(shè)對公司今后市場競爭、提高氯堿生產(chǎn)裝置的經(jīng)濟效益有著十分重要的意義。

3 項目的具體實施

在目前避峰填谷生產(chǎn)運行方案不變的前提下，低負荷期間（8 h）可有600 Nm3/h的氫氣節(jié)余，通過1臺500 Nm3/h的高壓（20 MPa）氫壓機壓縮包裝裝瓶，增加氫氣的外銷量，創(chuàng)造更大的效益；另外，高負荷期間（16 h）可有1 200 Nm3/h的氫氣節(jié)余，通過1臺1 000 Nm3/h的高壓（20 MPa）氫壓機壓縮包裝裝瓶。剩余大約300 Nm3/h的氫氣，用于緩沖，以確保裝置的安全運行。

新增 1臺 3 500 Nm3/h的低壓氫壓機、1臺500 Nm3/h和2臺1 000 Nm3/h的高壓氫壓機及氫氣包裝系統(tǒng)及與上述裝置系統(tǒng)配套的輔助設(shè)備。

4 主要工藝流程簡介

來自電解崗位氫氣總管的高溫濕氫氣（85℃左右），經(jīng)過緩沖罐進入氫氣洗滌塔底部，與冷凝水逆流接觸被洗滌冷卻后，從洗滌塔頂部出來，然后被抽入氫氣水環(huán)壓縮機壓縮后，壓力達到0.12 MPa左右，進入氫氣氣液分離器和水霧捕集器，進入氫氣緩沖罐，然后進入高壓氫氣壓縮機機組，經(jīng)加壓后的氫氣經(jīng)包裝系統(tǒng)充裝氫氣鋼瓶或氫氣長管車。

低壓水環(huán)壓縮機以水作為工作液，因其壓縮過程為等溫壓縮，故適于壓縮易燃、易爆不溶或微溶于水的氣體。高壓氫氣壓縮流程如下。

（1）高壓氫氣壓縮機組從壓縮機前端的氫氣緩沖罐抽氣；低壓緩沖罐的作用是∶既平衡原料氫氣輸入過程中的壓力波動，又接納從分子篩干燥器回流到壓縮機前端的再生氫氣，并平衡再生氫氣回流帶來的壓力波動。（2）原料氫氣從低壓緩沖罐輸入壓縮機進行壓縮。在壓縮機的一、二、三級壓縮后面，配置氣液分離器，讓原料氫氣經(jīng)壓縮、冷卻、降溫、脫水。使原料氫氣的含水量減少。（3）介質(zhì)氣體經(jīng)壓縮機第二級氣液分離器后，輸入防爆型冷干機，除去氣源中的大部分水分。（4）從冷干機輸出的介質(zhì)氣體，進入壓縮機第三級進行壓縮。介質(zhì)氣體壓力達到2.5 MPa，輸入分子篩干燥器進一步除水。（5）經(jīng)分子篩干燥器處置的介質(zhì)氣體，經(jīng)過一組精密除塵過濾器，濾除分子篩吸附劑粉塵之后，又輸回壓縮機第四、五級繼續(xù)壓縮，增壓至20.0 MPa。（6）增壓至20.0 MPa的介質(zhì)氣體，輸入末端的高效除油過濾器，濾除油份之后，可充裝槽車或氫氣鋼瓶。（7）從分子篩氫氣干燥器回流出的再生氫氣，經(jīng)過1組精密除塵過濾器濾除分子篩吸附劑粉塵之后，再通過1個冷卻器降低溫度，回流到壓縮機的前置氫氣緩沖罐，再進行壓縮，不浪費氫氣氣源。

5 主要設(shè)備的選擇

（1）本項目高壓氫氣壓縮機為對稱平衡式，兩列，五級壓縮，往復活塞、水冷撬裝式結(jié)構(gòu)；壓縮機按無油潤滑設(shè)計、高壓級少油潤滑運行；壓縮機進氣壓力為常壓，排氣壓力20.0 MPa，排氣量分別為500 Nm3/h和1 000 Nm3/h。（2）壓縮機設(shè)計獨立電控柜，當吸氣壓力超限、末級壓力超壓、潤滑油油壓、冷卻水壓力過低或電機過載時，壓縮機自動停機。（3）壓縮機采用的分子篩干燥器是根據(jù)相鄰吸附劑負載自然平衡的原理，進行介質(zhì)干燥。為變壓吸附全自動分子篩氫氣干燥器，該系統(tǒng)由二只吸附塔組裝在撬塊內(nèi)，吸附劑從流經(jīng)吸附塔壓力較高的氣體中吸附水分，再生時回放少量降壓的干燥氣體，通過吸附水分的吸附劑進行再生。利用氣體在干燥過程中釋放出的吸附熱加熱被減壓降低的再生氣，提高再生效果，減少再生氣耗量。（4）壓縮機撬塊內(nèi)配置進氣緩沖罐1臺。壓縮機動態(tài)壓力不超出規(guī)定的靜態(tài)壓力的±5%。（5）壓縮機每級出口均設(shè)中間冷卻器，級間設(shè)氣液分離器。冷卻器和氣液分離器材質(zhì)為304不銹鋼。（6）壓縮機配置壓力氮封函，連續(xù)地通入氮氣，置換從氣缸漏出的氫氣。（7）壓縮機與電動機采用直聯(lián)，采用剛性（或半彈性）聯(lián)軸器。

6 經(jīng)濟效益

山東鋁業(yè)公司氯堿廠自2014年初開始進行高壓氫氣生產(chǎn)，到2014年7月生產(chǎn)趨于正規(guī)。2014年共計銷售高壓氫氣333.95萬m3，直接經(jīng)濟效益428萬元。

7 結(jié)語

近年來，氯堿行業(yè)產(chǎn)能增加過快，行業(yè)競爭加劇，導致燒堿、氯氣價格持續(xù)走低。企業(yè)為了生存，必須不斷的深挖自身潛力，一方面努力降低日常消耗，另一方面即要開拓新的產(chǎn)品鏈，最大程度利用資源。高壓氫氣的開發(fā)和利用，具有投資成本小、工藝操作簡單、工程回款快等優(yōu)點，是一項值得提倡的項目。

Chlor-alkalijointproduct—developmentand application ofthe compressed hydrogen gas

OUYANG Yu-xia，HE Guan-ping，GUO Chun-hui
（Chlor-alkali PlantofShandong Aluminium Industry Co.,Ltd.,Zibo 255052，China）

∶This paper introduces make full use of resources in Shandong Aluminium Chlor-alkali Plant. Make full use of direct vent hydrogen，compressed high-pressure hydrogen direct sales，increase the enterprise economic benefit.The paper elaborates from hydrogen product market research，project implementation，equipmentselection，technology introduction and profit.For hydrogen productdevelopment provides valuable experience in the same industry.

∶compressed hydrogen gas；marketresearch；equipmentselection；process description

TQ<052.4 文獻標識碼：B class="emphasis_bold">052.4 文獻標識碼：B 文章編號：1009－1785(2017)04-0025-02052.4 文獻標識碼：B

1009－1785(2017)04-0025-02

B 文章編號：1009－1785(2017)04-0025-02

2015-12-15