制氢装置能耗分析及节能措施的探讨.doc

《制氢装置能耗分析及节能措施的探讨.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、制氢装置能耗分析及节能措施的探讨摘要：本文分析了中国石化海南炼化有限公司制氢装置的能耗构成及影响能耗的主耍因素，从装置的技术特点出发，对制氢装置的节能减排进行探讨，明确了提高装置利用率、降低燃料气、电的消耗是降低能耗的主攻方向。通过采用一系列的节能措施，如给鼓引风机增设变频器并投用功率较小的压缩机代替原来功率较大的压缩机，大大降低了电的消耗；对转化炉的内壁进行喷涂红外反辐射涂料，余热冋收系统更换热管，提高了装置的利用率，降低了燃料气的消耗。工业运行结果表明：改进示的方案能保证系统安全平稳运行，经济效益显著。关键词：制氢装置转化炉余热回收系统能耗节能・、£•・亠•一、IJU§中国石化海南炼化

2、分公司制氢装置于2006年建成投产，本装置以燃料气和PSA尾气为原料，设计能力为6X104Nin3/hT.业氢，装置的产品氢气纯度为99.99%,年开工时数为8400小时,相当于年产纯氢4.59万吨。但在生产中为适应下游加氢装置处理量的要求，其实际处理量仅为设计负荷的30%〜40%,造成了大马拉小车的现象。这不仅使装置的生产力没有得到充分利用，并且增加了装置的损耗率，对运行和投资来说都是一种浪费[1-2]o为了改变装置高能耗低效益的不利局面，尽可能低的降低能耗及生产成本，在2009年至2011年陆续对部分制氢装置进行了技术改造，取得了一定效果。二、制氢装置技术特点装置采用坯类水蒸气转化法造

3、气和变压吸附法提纯氢气的工艺，以天然气和RDS装萱提供的PSA尾气为原料，当PSA尾气及天然气供给量不足时可以以罐区提供的液态坯及石脑油为补充原料，产品氢气纯度可达99.99%,副产品为变压吸附尾气，全部用作转化炉燃料。装置不设原料预热炉，原料用过热蒸汽预热，并采用三合一产汽流程（即烟道气、转化气、中变气的产气系统共用一台汽水分离器）以及转化炉烟气多段换热系统等诸多措施尽可能回收转化炉的余热，提高了转化炉的利用率。三、原料能耗分析由表1为2008年2、4、6月该装置的加工能耗统计，由表1可知制氢装置能耗主要由燃料气、蒸汽、水和电等构成，其中燃料（燃料气与脱附气之和）能耗最大，其次是电。因此

4、降低燃料气、电的消耗是降低制氢装置能耗的主攻方向。造成如此高的能耗主要有以下几个方面的原因：转化炉效率低。由表1所示，2008年2、4、6月制氢装置每月能耗约为设计值的1.2-1.74倍，其中燃料气能耗约为设计值的2.17-2.32倍。并口.由表2可知脱附气中含有40%-50%的CO2及42%-52%的热值较低112,大量的C02的存在不仅降低了燃烧效率，而且C02随烟气排出时带走了大量的热量降低了转化炉的反应温度，这样为了满足转化反应所需的热量就需耍消耗更多的燃料气。由此可见虽然装置负荷降为设计的30%〜40%,但为了满足反应所需的热量，转化炉所消耗的燃气热量与工艺负荷调整并不配套，能耗

5、仍大大超出设计值。余热回收系统利用率较低。余热回收系统各段换热效率随着装置的运行而逐年下降，热管部分失效导致排烟温度过高，烟气带走的大量热量也是影响制氢能耗居高不下的主要因素。动力、公用工程及系统散热损耗。装置低负荷生产，但是各机泵满负荷运转，造成电能浪费，2008年2、4、6月电能单耗大约为设计值的1.63-3.33倍，大大超出了设计值。各个公用工程能耗如脱盐水、循坏水等也略微高出设计值，与装置的负荷降量亦不相匹配，造成一定能源浪费。四、制氢装置的节能措施针对制氢装置的用能分析，将从提高转化炉热效率、提高余热回收系统利用率及降低电能消耗3个方面进行优化改造（一）提高转化炉热效率转化炉是制

6、氢装置的关键设备之一，也是主要的耗能设备，其运行水平的高低直接影响到装置能耗水平和经济效益。因此降低转化炉能耗，提高其热效率对装置的节能减排意义重大。在转化炉运行时,转化炉炉墙、金属构架及其汽水管道、烟风道等的表面温度都比周伟I空气温度高，就不可避免的其部分热量散失于大气屮。其大小主要取决于锅炉散热表面积的大小、表面温度和周围空气温度等因索，同时还与水冷壁和锅炉墙的结构,保温层的性能和厚度有关。可以说，这种损失是不可避免的[3-4]o要降低转化炉能耗，只能通过提高转化炉的热效率来尽可能的降低能耗。1.转化炉内樂喷涂红外反辐射涂料在2009年对制氢转化炉炉膛内衬里表曲进行红外反辐射节能涂料的

7、喷涂。这种涂料的原理在于其以高的吸收率将炉膛内燃料燃烧产生的红外辐射能量转化为涂层的热效应，再以高的发射率将热量以红外辐射的形式发射回炉膛。使未能被工件直接及时吸收的辐射热量可以通过炉窑衬体表而的红外辐射涂料再次传递给工件，从而达到节能冃的。2•修复转化炉部件由于转化炉长时间运行，炉顶穿墙管处有超温现象，炉顶燃料气软管部分穿孔，使转化炉效率降低，也带来了极大的安全隐患。炉底烟道拱形砖断裂并R看火门、防爆门门衬缝隙大，使转