谈石油企业氢气综合运用

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1、谈石油企业氢气综合运用20万t?a-1聚丙烯装置在聚合反应中需要加入氢气,聚丙烯装置的氢气有2个来源,一个是连续重整余氢通过膜提纯装置得到聚丙烯装置生产用的氢气;另一个是电解制氢通过电解水为聚丙烯装置提供氢气。120万t?a-1连续重整装置在开工时,必须是在氢气环境下进行,利用原有的操作方案耗时较多,资源浪费较严重。通过工艺改造和操作方案的调整,连续重整、聚丙烯装置实现氢气相互综合利用,有效降低了装置能耗和加工成本,达到了能源的综合利用,取得了良好的经济效益,可为同类装置提供借鉴。1装置简介1.120万t?

2、a-1聚丙烯装置简介20万t?a-1聚丙烯装置采用国产化第二代环管聚丙烯液相本体(SPHERIPOL)工艺技术,设计年产本色聚丙烯粒料20万t,共23个产品牌号。设计有2个串联的环管反应器,可生产聚丙烯均聚产品,包括具有双峰分布特性的新产品。1.1.1膜提纯制氢单元重整来的氢气先经过过滤器过滤掉大颗粒杂质及汽油,进入加热器把氢气加热到45℃左右,然后进入膜分离器进行提纯,提纯后的氢气经过脱硫、脱氯及脱水后作为氢气原料使用。从膜分离器出来的富含氢气的尾气去火炬系统。1.1.2电解制氢单元碱液由泵送至电解槽,分

3、两路分别进入电解槽的各阳极和阴极小室,各阳极小室产生的氧气直接排空,各阴极小室产生的氢气进入氢气分离罐,使氢气与碱液分离,经清洗器后进入纯化干燥系统,除氧、除水后得到纯的氢气经氢气压缩机压缩后可进入聚合单元,多余的氢气通过排放管现场排放。1.2120万t?a-1连续重整装置简介120万t?a-1连续重整装置以炼油厂常压蒸馏装置提供的低辛烷值直馏石脑油和柴油加氢精制装置提供的少量石脑油为原料,经过重整反应,生产清洁高辛烷值汽油调合组分(其C5+重整生成油的辛烷值按RONC102设计),同时生产少量的苯产品,并

4、副产氢气及液化气;副产的氢气作为柴油加氢、聚丙烯等装置的氢源。1.2.1预加氢重整原料预加氢精制是一个催化加氢过程,即石脑油与氢气在一定条件下通过预加氢催化剂加氢,将其所含的硫、氮、氯及氧等,加氢转化为H2S、NH3、HCl和H2O,从石脑油中脱除;重整原料经预加氢精制后,使其杂质含量满足重整装置对进料的质量要求,确保重整催化剂性能的充分发挥,实现催化重整装置的长周期稳定运转。1.2.2催化剂再生原理催化剂再生工艺的还原反应是把金属从氧化态转变到还原态。还原反应要有氢气才能进行,反应式如下:氧化态金属(Pt

5、O、SnO)+H2→还原态金属(Pt、Sn)+H2O2氢气综合利用及效益2.1聚丙烯装置氢气效益比较20万t?a-1聚丙烯装置氢气用于调节聚合物链的长度,从而控制聚丙烯的熔融指数[1];无论是多相催化剂还是均相催化剂在丙烯聚合中氢是最好的链终止剂[2]。氢气原料有两个来源,一个是重整余氢,一个是电解制氢。重整余氢经膜提纯为主要氢气来源,电解制氢低电流运行处于备用。当重整装置停工时,改用电解制氢。(1)电解制氢装置能耗高。实际运行电流2500A,电压110V,每年耗电220万kWh,电费147万元;(2)本企

6、业120万t?a-1连续重整所产剩余氢气均被排至火炬燃烧,造成能源的极大浪费和环境污染。(3)大连物化所研究提供的膜提纯技术工艺简单,耗能小,氢气提纯效果好,提纯后的氢气可达聚丙烯装置的使用要求。氢气膜提纯系统物料组成见表1,膜提纯系统工艺流程图见图1。聚丙烯装置的氢气以膜提纯120万t?a-1重整装置氢为主,制氢站制氢作为备用,当120万t?a-1重整装置出现问题时,改用电解氢,确保聚丙烯装置安全平稳运行。以膜提纯氢气作为聚丙烯装置氢气来源,能有效降低装置能耗和加工成本。每年可节约电能184万kWh,节约

7、资金147万元[3]。2.2电解氢气在连续重整装置的综合利用120万t?a-1连续重整装置在开工时,必须是在氢气环境下进行。原工艺设计为利用本装置的制氢反应器制备氢气,需耗时约31h;制氢催化剂价值200万元,其理论使用寿命为4次,使用原工艺过程耗时多,经济性差。技术改造后利用聚丙烯电解氢气在重整停工时给反应系统保压,减少开工程序和时间,每停工后开工一次可减少经济损失900多万元。技改前工艺流程图见图2,技改后工艺流程图见图3。3结论通过调整操作方案及技术改造,连续重整装置与聚丙烯装置相互综合利用氢气通过工

8、艺改造和操作方案的调整,连续重整、聚丙烯装置实现氢气相互综合利用,创造经济价值1047万元,有效降低了装置能耗和加工成本,达到了能源的综合利用,并减少了氢气排放,改善了环境,可为同类装置提供借鉴。