制氢装置中温变换过程的优化

2017-03-03蔡国德李马飞陕西煤业集团神木天元化工有限公司陕西榆林719319

化工管理 2017年35期

蔡国德李马飞（陕西煤业集团神木天元化工有限公司，陕西榆林 719319）

近年来，随着社会经济的飞速发展，石化行业也随之取得了突飞猛进的成就。制氢技术是石化产业较为前沿的技术领域之一，不仅可以生产高浓度的工业氢气，而且还能够针对多种加工原料，在生产流程中实现对蜡油加氢、柴油加氢的产出。虽然我国制氢技术起步较晚，但是进展较快，而且装置技术也日趋成熟，在生产能力方面也逐渐提升。然而制氢装置在中温变换流程中仍存在一些弊端，极易造成各种安全隐患的发生，严重的话必然要进行停工检修。基于此，石化企业制氢生产要想确保效益和安全，就需要加大对中温变换环节的重视，进而对其进行持续的研究和优化，以为制氢装置的高效运行奠定基础，最终为企业实现可持续发展提供坚实保障。

1 对制氢装置中温变换流程存在不足的阐述

1.1 中变气温度过高

中变气进入空气冷却器后，不论是E6104还是A6101，所降的温度值均高于设计值，因此造成空冷器的负荷加大，这就需要对温度进行有效处理。否则将会产生联锁停车，最终引发产氢中断。然而空冷风机没有备机，假使制氢设备中的空冷风机出现突发故障，过高的中变气温度极易引起安全事故并造成企业除盐水浪费，进而影响企业效益的获取。

1.2 除氧效果不理想

一般来讲，除盐水进入除氧器后，平均水温会维持在很高的状态，这就会造成除氧器的压力上升，因此除氧效果很难保障。此外，氧气得不到有效的去除，势必会在给水系统中长时间的驻留，并对出口管线和中压锅炉产生持续作用，长此以往不仅会造成制氢设备的腐蚀，更会产生危害性的安全隐患。

1.3 限流孔板设计不科学

限流孔板是除盐水换热器中的重要设备，一方面可以起到减少进换热器中变气量的作用，另外还可以实现降低换热与除盐水温度的目的。然而在设计中，限流孔板与换热器之间的距离较近，因此会造成高负荷流速和冲击的猛烈增加。进而导致换热管弯曲或断裂的现象发生。基于此，优化限流孔板设计迫在眉睫。

2 对制氢装置中温变换流程不足原因的浅析

首先，制氢装置处于低负荷运转效率下，就会出现诸如干烧或红管现象。为规避上述现象的发生，多会采取提高水碳比的方式，当然这也会造成实际配汽量与设计的冲突，进而影响空冷器入口的温度。其次，限流孔板在实际安装过程中并未设置防冲板，同时由于限流孔板过近的因素存在，就会导致高速气流冲击振动或碰撞的反复持续。而且安装失误也是导致振动加剧的重要原因之一。最后，换热器在低负荷状态下的取热能力尚且不足，进而导致空冷器入口温度偏高。究其原因在于，当除氧器压力较高时，氧气的去除效果不佳，就会对管线或水泵造成腐蚀、断裂或内漏。此外，原料气中的硫化氢浓度相对较高，而中变气发生蒸汽冷凝后会将硫化氢凝结于水中，进而产生腐蚀侵害危险较强的酸性环境。然而制氢装置的管线和管件材质等级较低，因此抗腐蚀能力较弱，这就加剧穿透性裂纹的出现。

3 制氢装置中温变换过程的优化方案、效果及方向

3.1 优化方案

石化企业制氢装置要确保在停工检修期间对现有中温变换流程进行改进和完善，最为关键的是增设1台蒸汽发生器，这样就可以有效利用中温变换余热，进而为后路热量偏高的难题提供出路。其次，停用1.0MPa蒸汽，同时将0.5和1.0MPa蒸汽合并，并做补充减压处理。最终确保0.5MPa产汽系统作为中温变换的核心基础。此外，还要对除盐水预热器进行修理，并对限流孔板的入口进行拆除处理，以最大限度地减少对换热器管束的损坏，这样有利于制氢设备寿命的保护，并减少设备故障率和安全隐患的发生。

3.2 优化效果

一方面，制氢装置中温变换流程优化改进后，由于添置的蒸汽发生器会将热量带走，这就会对空气冷却器入口温度下降带来极为显著的效应。实验证明，温度的下降值约30℃。而且由之前4台全开改进到2开2备的状态，这极大增加了节能效果，并对制氢装置的安全稳定运行提供了前所未有的保障。另一发面，除盐水温度的下降直接推动了除氧效果的增强。数据显示，除氧器压力下降约10 kPa，这既实现了降低氧腐蚀效应的蔓延，又抑制了除氧器排汽噪音对环境的污染。此外，自产除氧水除氧效果还可以得到明显的改变，使得制氢装置的安全生产性能得到了持续稳定的管制。最为关键的是，优化改造之后，中温变换余热的利用率会大大增强，进而对企业收益产生直接促进作用，并节约了空冷风机的所造成电费开销成本。