氯碱联产品—压缩氢气的开发和应用

欧阳玉霞，何冠平，郭春辉

（山东铝业公司，山东 淄博 255052）

氯碱联产品—压缩氢气的开发和应用

欧阳玉霞，何冠平，郭春辉

（山东铝业公司，山东 淄博 255052）

介绍了山东铝业公司氯碱厂充分利用本厂资源，将原来放空的氢气压缩后直接销售，增加了企业经济效益。从氢气产品市场调研、项目具体实施、设备选择、工艺简介、利润情况等多方面进行阐述，为同行业氢气产品开发提供了宝贵经验。

高压氢气；市场调研；设备选择；工艺简介

山东铝业公司氯碱厂隶属山东铝业公司，主要产品有32%烧碱，合计产能18万t/a以及液氯、盐酸等。

1 压缩氢气的市场调研

压缩氢气产品作为现代工业重要的基础原料，广泛应用于钢铁、冶金、化工、航天、电子、汽车、环保、医疗、食品、饮料等领域。气体的应用技术在发达国家已经达到相当高的水平，但在中国还处于起步阶段。2005年，中国工业气体销产值为360亿元，占世界工业气体销产总值的8%，而2003年仅占2.7%，增长速度很快。据预测，中国气体行业将长期保持较快的增长速度，到2016年将达到1 000亿元的销售规模。

氯碱行业是中国副产氢气的主要行业之一。氯碱企业下游PVC等产品使用氢气作为原料，除处理氯气液化尾气生产盐酸消耗一小部分氢气及部分耗氢产品外，部分企业仍存在氢气放空现象。

氯碱企业如何充分利用氢气以寻找新的增效点，成为氯碱行业各单位扭亏脱困的主要途径。

2 氢气开发项目前期工作

山东铝业公司与天津唐中气体化工有限公司拟合作实施2 500 Nm3/h的氢气压缩运输项目，天津唐中气体化工有限公司负责压缩机、运输车辆等设备投资，公司负责土建及其他配套建设。项目投产后，该公司可实现氢气的回收利用，提高了经济效益。

目前，该公司氯碱厂氢气后续利用主要是高纯盐酸和燃氢锅炉。燃氢锅炉是2008年底投产的，当时项目总投资500万元，1年即收回投资。没建燃氢锅炉前，氯碱厂烧碱产能6万t/a，每年蒸汽费用八百多万元，燃氢锅炉投产至今5年已为氯碱厂降低费用四千多万元。随着技术进步，氢气有了更好的发展方向。用来燃烧生产蒸汽，每立方氢气的价值只有0.4元，经过深加工的高压氢价格每立方米可达1.5元，高纯氢价格可达4元，远远大于燃烧的价值。该项目的建设对公司今后市场竞争、提高氯碱生产装置的经济效益有着十分重要的意义。

3 项目的具体实施

在目前避峰填谷生产运行方案不变的前提下，低负荷期间（8 h）可有600 Nm3/h的氢气节余，通过1台500 Nm3/h的高压（20 MPa）氢压机压缩包装装瓶，增加氢气的外销量，创造更大的效益；另外，高负荷期间（16 h）可有1 200 Nm3/h的氢气节余，通过1台1 000 Nm3/h的高压（20 MPa）氢压机压缩包装装瓶。剩余大约300 Nm3/h的氢气，用于缓冲，以确保装置的安全运行。

新增 1台 3 500 Nm3/h的低压氢压机、1台500 Nm3/h和2台1 000 Nm3/h的高压氢压机及氢气包装系统及与上述装置系统配套的辅助设备。

4 主要工艺流程简介

来自电解岗位氢气总管的高温湿氢气（85℃左右），经过缓冲罐进入氢气洗涤塔底部，与冷凝水逆流接触被洗涤冷却后，从洗涤塔顶部出来，然后被抽入氢气水环压缩机压缩后，压力达到0.12 MPa左右，进入氢气气液分离器和水雾捕集器，进入氢气缓冲罐，然后进入高压氢气压缩机机组，经加压后的氢气经包装系统充装氢气钢瓶或氢气长管车。

低压水环压缩机以水作为工作液，因其压缩过程为等温压缩，故适于压缩易燃、易爆不溶或微溶于水的气体。高压氢气压缩流程如下。

（1）高压氢气压缩机组从压缩机前端的氢气缓冲罐抽气；低压缓冲罐的作用是∶既平衡原料氢气输入过程中的压力波动，又接纳从分子筛干燥器回流到压缩机前端的再生氢气，并平衡再生氢气回流带来的压力波动。（2）原料氢气从低压缓冲罐输入压缩机进行压缩。在压缩机的一、二、三级压缩后面，配置气液分离器，让原料氢气经压缩、冷却、降温、脱水。使原料氢气的含水量减少。（3）介质气体经压缩机第二级气液分离器后，输入防爆型冷干机，除去气源中的大部分水分。（4）从冷干机输出的介质气体，进入压缩机第三级进行压缩。介质气体压力达到2.5 MPa，输入分子筛干燥器进一步除水。（5）经分子筛干燥器处置的介质气体，经过一组精密除尘过滤器，滤除分子筛吸附剂粉尘之后，又输回压缩机第四、五级继续压缩，增压至20.0 MPa。（6）增压至20.0 MPa的介质气体，输入末端的高效除油过滤器，滤除油份之后，可充装槽车或氢气钢瓶。（7）从分子筛氢气干燥器回流出的再生氢气，经过1组精密除尘过滤器滤除分子筛吸附剂粉尘之后，再通过1个冷却器降低温度，回流到压缩机的前置氢气缓冲罐，再进行压缩，不浪费氢气气源。

5 主要设备的选择

（1）本项目高压氢气压缩机为对称平衡式，两列，五级压缩，往复活塞、水冷撬装式结构；压缩机按无油润滑设计、高压级少油润滑运行；压缩机进气压力为常压，排气压力20.0 MPa，排气量分别为500 Nm3/h和1 000 Nm3/h。（2）压缩机设计独立电控柜，当吸气压力超限、末级压力超压、润滑油油压、冷却水压力过低或电机过载时，压缩机自动停机。（3）压缩机采用的分子筛干燥器是根据相邻吸附剂负载自然平衡的原理，进行介质干燥。为变压吸附全自动分子筛氢气干燥器，该系统由二只吸附塔组装在撬块内，吸附剂从流经吸附塔压力较高的气体中吸附水分，再生时回放少量降压的干燥气体，通过吸附水分的吸附剂进行再生。利用气体在干燥过程中释放出的吸附热加热被减压降低的再生气，提高再生效果，减少再生气耗量。（4）压缩机撬块内配置进气缓冲罐1台。压缩机动态压力不超出规定的静态压力的±5%。（5）压缩机每级出口均设中间冷却器，级间设气液分离器。冷却器和气液分离器材质为304不锈钢。（6）压缩机配置压力氮封函，连续地通入氮气，置换从气缸漏出的氢气。（7）压缩机与电动机采用直联，采用刚性（或半弹性）联轴器。

6 经济效益

山东铝业公司氯碱厂自2014年初开始进行高压氢气生产，到2014年7月生产趋于正规。2014年共计销售高压氢气333.95万m3，直接经济效益428万元。

7 结语

近年来，氯碱行业产能增加过快，行业竞争加剧，导致烧碱、氯气价格持续走低。企业为了生存，必须不断的深挖自身潜力，一方面努力降低日常消耗，另一方面即要开拓新的产品链，最大程度利用资源。高压氢气的开发和利用，具有投资成本小、工艺操作简单、工程回款快等优点，是一项值得提倡的项目。

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 文献标识码：B class="emphasis_bold">052.4 文献标识码：B 文章编号：1009－1785(2017)04-0025-02052.4 文献标识码：B

1009－1785(2017)04-0025-02

B 文章编号：1009－1785(2017)04-0025-02

2015-12-15