天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置節(jié)能降耗技術(shù)改造

徐洋（中石油云南石化有限公司，云南 昆明 650300）

氫氣在現(xiàn)代生產(chǎn)生活領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，我國主要應(yīng)用烴類蒸汽轉(zhuǎn)化和煤氣化制氫兩種方式進(jìn)行氫氣生產(chǎn)，天然氣制氫方式相較于煤氣制氫方式而言，具有投資小、污染小、廢氣排放量少等特點(diǎn)，在氫氣生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用也更為廣泛。為進(jìn)一步提升蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置的應(yīng)用效益，需要對其生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，將節(jié)能降耗技術(shù)融合應(yīng)用其中，提升生產(chǎn)產(chǎn)值的同時(shí)，能夠進(jìn)一步減少工業(yè)生產(chǎn)對生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面影響，促進(jìn)天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫工藝的可持續(xù)發(fā)展。

一、蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置存在的能耗浪費(fèi)問題

蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置在運(yùn)行和生產(chǎn)中存在能源浪費(fèi)問題主要集中在水資源方面，水資源是社會可持續(xù)發(fā)展的重要資源，為促進(jìn)社會的可持續(xù)發(fā)展，需要各行業(yè)領(lǐng)域都能夠重視水資源保護(hù)問題，轉(zhuǎn)化制氫裝置也需要提升水資源的應(yīng)用效率，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的[1]。天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣經(jīng)過冷卻過程，最終形成工藝?yán)淠?，同時(shí)在轉(zhuǎn)化氣壓的作用下，冷凝液中會存在CO2氣體，進(jìn)而導(dǎo)致工藝?yán)淠撼蔀樗嵝匀芤?，對冷凝器收集裝置及管線造成腐蝕作用，不具有重復(fù)應(yīng)用價(jià)值，直接作為廢水排放到地溝中，造成了大量的水資源浪費(fèi)，對自然水體資源也會產(chǎn)生一定程度的污染作用。對工藝?yán)淠哼M(jìn)行重復(fù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于改變水電酸性屬性，使其能夠直接進(jìn)入到反滲透水站中，應(yīng)用反滲透原理將水中的大部分鹽分和有害雜質(zhì)去除，為制氫裝置提供生產(chǎn)所需的原水，由于脫鹽水站對于原水的應(yīng)用效率較低，因而造成大量的水資源浪費(fèi)，為貫徹和落實(shí)節(jié)能降耗的目的，需要對裝置進(jìn)行必要的技術(shù)改造，以提升水資源的應(yīng)用效率，減少制氫環(huán)節(jié)造成的水資源浪費(fèi)。

二、天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置有效的節(jié)能降耗技術(shù)改造方案

（一）工藝?yán)淠旱母倪M(jìn)措施

為提升工藝?yán)淠旱膽?yīng)用效能，可以裝置進(jìn)行技術(shù)改造，其主要目的是減少冷凝液中的氣體含量，從而降低冷凝液的酸性，以實(shí)現(xiàn)對冷凝液水體的回收和應(yīng)用[2]。為實(shí)現(xiàn)其優(yōu)化目的，可以在制氫裝置中增加一臺氣液分離器，其目的是能夠讓冷凝液中存在的CO2氣體盡量排出，同時(shí)設(shè)置一臺解吸塔，將溶解與工藝?yán)淠褐械腃O2氣體進(jìn)行傳質(zhì)，從而降低工藝?yán)淠旱碾妼?dǎo)率，PH值也會隨之提升。經(jīng)過處理之后的工藝?yán)淠耗軌蜻_(dá)到脫鹽水的生產(chǎn)用水指標(biāo)，將工藝?yán)淠哼_(dá)到回收應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，提升水資源的應(yīng)用率，大幅減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的水資源浪費(fèi)問題。

為防止可燃?xì)怏w進(jìn)入到解吸塔中與空氣接觸發(fā)生危險(xiǎn)事故，加以加裝氣液分離裝置，從而使可燃?xì)怏w能夠進(jìn)行分離，同時(shí)在解吸塔上部設(shè)計(jì)一個(gè)除沫器，以防止氣流外溢的情況發(fā)生，避免對環(huán)境造成負(fù)面影響。經(jīng)過處理的工藝?yán)淠喝绻荒軌蜻_(dá)到脫鹽水指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，便可以將其引入到原裝置的脫鹽水站中，應(yīng)用二級反滲透膜對其進(jìn)行脫鹽處理，使其能夠到達(dá)回收應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提升工藝?yán)淠旱膽?yīng)用效率。

（二）提升脫鹽水收率的改進(jìn)措施

通過實(shí)踐研究顯示，原水溫度對脫鹽水收率造成嚴(yán)重影響，溫度較低將會導(dǎo)致脫鹽水站的產(chǎn)水量大幅下降，產(chǎn)水收率也會明顯降低，嚴(yán)重造成水資源浪費(fèi)的問題，為提升水資源的應(yīng)用效率，便需要進(jìn)行原水加熱，保證脫鹽水站能夠在原工序的基礎(chǔ)之上，提升脫鹽水收率。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的技術(shù)改造目的，可以在原水管線中增加預(yù)熱裝置，對外界空氣溫度下降的情況下，提升原水溫度，同時(shí)能夠減少濃水的排放量，提升水資源的應(yīng)用效能。

預(yù)熱器中設(shè)有溫度感應(yīng)裝置，當(dāng)原水溫度下降到一定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)便能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)預(yù)熱裝置，并設(shè)置原水輔線，當(dāng)預(yù)熱器出現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)，還能夠通過輔線繼續(xù)維持生產(chǎn)秩序，對產(chǎn)能不會產(chǎn)生直接影響[3]。應(yīng)用轉(zhuǎn)化流程產(chǎn)生的低壓蒸汽作為設(shè)備裝置的熱源，在不使用預(yù)熱裝置的情況下，低壓蒸汽均處于空放狀態(tài)，應(yīng)用預(yù)熱裝置也能夠提升蒸汽的利用率。預(yù)熱裝置自身設(shè)有遠(yuǎn)程溫度傳感報(bào)警系統(tǒng)，便于工作人員對其進(jìn)行使用控制，在提升原水溫度的情況想下，產(chǎn)水量也會得到有效控制，膜前壓力也會隨之下降，從而減少滲透壓力對滲透膜造成的破壞作用。

另外天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置還存在尾氣排放的問題，通常情況下尾氣的處置方式是將尾氣排入轉(zhuǎn)化爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，而CO2氣體為不可燃?xì)怏w，便會伴隨燃?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)行排放，對環(huán)境造成污染，燃燒過程產(chǎn)生大量熱量，不加以利用也會造成能源浪費(fèi)。進(jìn)行節(jié)能降耗技術(shù)改造，可以在制氫裝置中加裝PSA—CO2裝置，將PSA—CO2解吸氣應(yīng)用于裝置中，實(shí)現(xiàn)對CO2的收集和生產(chǎn)，滿足工業(yè)級的CO2應(yīng)用需求，通過銷售工業(yè)級CO2提升生產(chǎn)環(huán)境的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的精銳氣，其中含有大量的CO，可以將其作為轉(zhuǎn)化制氫環(huán)節(jié)的燃料和熱量來源[4]。

結(jié)束語：

天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置的節(jié)能降耗技術(shù)改造，契合現(xiàn)代社會的可持續(xù)發(fā)展理念，通過技術(shù)優(yōu)化和改造升級，減少工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境造成的負(fù)面影響，減少能源消耗，提升生產(chǎn)效能。當(dāng)前制氫裝置中存在水資源消耗量較大、造成大量CO2氣體排放問題，可以通過提升工藝?yán)淠旱幕厥绽寐?、提升脫鹽水收率等方式提高水資源的利用率，并通過加裝PSA—CO2裝置解決廢氣排放問題，整體提高制氫裝置的生產(chǎn)效能，以促進(jìn)制氫工藝持續(xù)的發(fā)展。