超级石化推荐：炼化企业氢气资源优化综合利用！

1.中国石油和石化工程研究会定于2022年3月23～25号在四川成都举办“2022（第 二届）中国石油化工仓储及储运罐区产业技术大会”。2.中国化工学会定于2022年5月18-20日在宁波举办“2022年（第三届）中国石油化工设备检维修技术大会”。3.中国化工学会定于2022年4月20～22号在江苏南京召开“2022 年（第二届）中国石油化工企业电气技术高峰论坛”。超级石化（ID：superpc91 ）

超级石化主要内容：陕西延长石油（集团）有限责任公司炼化公司300 kt/a丙烷/异丁烷混合脱氢装置副产的氢气，一部 分自用，剩余部分作为补充燃料气使用，造成资源浪费。对剩余氢气进行优化综合利用改造，作为2.40 Mt/a柴 油精制装置和1.80 Mt/a汽油精制装置备用氢源，避免了因连续重整装置停工而导致的二次停工，提高了装置 运行的连续性；用等温变压吸附（PSA）提纯后的高纯度氢气替代聚丙烯装置制氢站氢气，每年可节省大量的电 费。此外，混合脱氢装置产物压缩机（REC）干气密封由氮气更换为1.20 Mt/a重整装置氢气，加快了混合脱氢 装置开车进度，避免了置换泄漏氮气所用的氢气和丙烷的浪费，提高了企业经济效益。

陕西延长石油（集团）有限责任公司炼化公司 300 kt/a丙烷/异丁烷混合脱氢装置（简称混合脱 氢装置）采用UOP公司的OLEFLEX工艺，通过 连续催化再生脱氢技术将丙烷、饱和液化气、烷基 化C八醚后C』转化成丙烯、富异丁烯和其他副产 品。装置主要由原料预处理单元.OLEFLEX反 应单元、产品回收单元、选择性加氢（SHP）单元、 催化剂连续再生（CCR）单元、氧化物脱除单元、 全加氢（CSP）单元和公用工程系统组成，所产富 氢气体一部分作为循环氢至反应系统；其余部分主要是通过等温变压吸附（PSA）单元提纯分离后 成为高纯氢气，主要用于反应系统的内构件吹 扫、密封和还原催化剂，剩余部分再分配给预处理单元的CSP、分离单元的SHP及外供给烷基化 加氢单元；PSA剩余的解吸气则供给产物干燥器 （RED）用于产物干燥剂的再生（脱除水和芳烃溶 剂油），再生干燥后的富氢气体通过芳烃溶剂回收及碱洗塔后，进入燃料气系统，作为反应加热 炉燃料。目前，氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续 的新能源，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能 源，是人类的战略能源发展方向。作为轻烃综 合利用项目的核心装置，混合脱氢装置副产大量 的氢气，除自用外，剩余氢气仅作为补充燃料气， 造成资源的大量浪费。

在当前社会经济发展日新 月异的大环境下，氢气资源的优化利用显得越来 越重要。对氢气用途进行重新评估，混合脱氢装 置剩余氢气可作为2.40 Mt/a柴油精制装置和 1.80 Mt/a汽油精制装置的备用氢源，以及200 kt/a 聚丙烯装置的常用氢源，以实现氢气资源效益最大化。

酯后Q及醚后C4经过烷基化装置加工处理, 烷基化油及正丁烷作为产品送出装置4。烷基化 反应后剩余的烷基化Q（含有异丁烷、丙烷等），与来自罐区的丙烷、饱和液化气一同进入丙烷/异丁 烷混合脱氢装置原料分离单元，分离出的正丁烷 作为民用液化气，送出装置；其余的丙烷、异丁烷进入混合脱氢单元，反应脱氢后的丙烯供给聚丙 烯装置作为丙烯原料，富异丁烯的混合C4供给甲 基叔丁基醚（MTBE）装置作原料。图1为氢气来 源工艺流程示意。

装置所产富氢气体除一部分作为冷箱内部循 环氢外，其余部分主要是通过PSA单元提纯分离 后再利用。富氢气体经PSA提纯分离后，高纯氢 气主要用于反应系统的内构件吹扫、密封和还原 催化剂；其他剩余部分再分配给预处理单元的 CSP、分离单元的SHP及外供给烷基化加氢单元。氢气系统流程示意如图2所示。

此外，200 kt/a聚丙烯装置⑷现用氢气主要来 源于该装置制氢站单元，制氢站额定电压为122 V, 额定电流为4 650 A,额定氢气产量为120 m3/h,产 氢纯度（！）大于99.8%。由于制氢站采用电解水 制氢，电解槽的直流电由整流柜提供，属高电能消 耗撬装设备，每年消耗大量的电能。混合脱氢装置富余氢气量为1 000?16 000 m3/h, 可以满足2.40 Mt/a柴油精制装置和1.80 Mt/a 汽油精制装置运行的最低氢气需求量（见表1）。

3氮气对产物压缩机（REC）干气密封的影响

REC是混合脱氢装置的重要设备，其正常运行 与否关系着整套装置的安全平稳长周期运行。机组 分为高、低压缸，即两级增压循环，额定功率分别为 6 225 kW 和 6 101 kW,进口 流量为 123 076 kg/h。主要是将反应生成的氢气、丙烯、异丁烯及未反应 的丙烷、异丁烷和其他烃类等的混合物增压、分离 出副产品氢气和纯度（）99.6%以上的丙烯、富异丁 烯产品。机组干气密封有4套，所用介质为0.8 MPa 的氮气和冷箱所产0 5 MPa 的干气。在装置正常 开车过程中，由于氮气混入系统，常常造成开工进 度滞后、机组压缩介质密度重新调整及冷箱高、低 压膨胀机开机缓慢等问题，需对系统进行置换排 放，浪费大量的氢气和丙烷。

4改造方案

4.1氢气综合利用改造措施1

首先，将RED的再生气（富含大量氢气）在碱 洗塔中进行充分洗涤脱除硫化氢，剩余干净气体 接至尾气压缩机的进口，输送至氢气管 ；其次, 再生气经20 000 m/h制氢装置的氢气增压机，将 压力 由 （0 4士0 1 ） MPa 增 至 （2 0士0 2） MPa 后，进入全厂2.0 MPa的氢气管 ，供给2. 40 Mt/a柴油精制装置及1.80 Mt/a汽油精制装置，详细改 造流程如图3所示。改造后，这2套装置可以避免 因连续重整装置停车而引起的二次停车，保证了 装置连续运行，优化了生产组织。

4.2氢气综合利用改造措施2

目前，将闲置停用的20 000 m3/h制氢装置的 PSA提纯单元检修完善后再利用，将混合脱氢装 置产的氢气经PSA单元深度提纯，通过长输管道 输送至各氢气用户。详细改造流程见图4。

4.3 REC干气密封改造措施

自2. 0 MPa氢气管 来的重整氢气是混合脱 氢装置开工期间的外供氢源。对于REC的密封, 可改造为用氢气进行，替换目前使用的干气密封 气，从而可灵活调整开车进度，还可避免大量氢 气和丙烷的排放损失。具体技术改造措施为：在 混合脱氢装置界区与重整氢气管线双阀间引出 一条直径40 mm的氢气支线，经过新增设的聚结 器除去物料中夹带的少量液相组分，再经过减压 阀及自力式调节阀将氢气压力稳定控制在 0. 5 MPa,然后进入REC高、低压缸的4套干气 密封系统。

5改造后的效益

5.1氢气综合利用经济效益

5.2 REC干气密封改造

为使用氢气的效益 REC干气密封未改造前，氮气不间断地泄漏 至脱氢反应系统中，延迟了冷箱高、低压膨胀机 的开机进度。为降低系统中的氮气含量，需使用 大量氢气和丙烷进行置换，氢气用量约为 120 m3? h( 单 价 12 元? m3 )， 丙 烷 用 量 约 为 4th (单价3 500元/t),因而浪费了大量的氢气和丙 烷。改造后的经济效益主要从加快装置开工进 度和节约氢气、丙烷资源等角度计算，为37.056 万元 d。综上可以看出，技术改造后，不但经济效益相 当可观，而且优化了全厂装置开停车节点，使得生 产组织变得更加灵活。

6结论

(1) 针对混合脱氢装置副产的大量氢气，进行 评估、平衡再利用，提高了氢气利用率，进一步保 障了 2. 40 Mt/a柴油精制装置和1. 80 Mt/a汽油 精制装置的长周期运行，优化了生产组织，提高了 企业经济效益。

(2) 混合脱氢装置剩余氢气进一步提高纯度 后，其品质和数量可满足200 kt/a聚丙烯装置用氢 需求，替代现用制氢站撬装单元，每年可节省大量 的电费，提高了企业生产效益。

(3) REC干气密封的改造，加快了混合脱氢装 置的开车进度，优化了开车节点程序，节约了氢气 和丙烷资源，为混合脱氢装置早日实现长、满、优 运行提供了坚实的保障，也为同行业脱氢装置的 氢气利用提供了一定的技术借鉴。