天然氣蒸汽轉化制氫裝置節能降耗技術改造

徐洋（中石油云南石化有限公司，云南 昆明 650300）

氫氣在現代生產生活領域具有廣泛的應用價值，我國主要應用烴類蒸汽轉化和煤氣化制氫兩種方式進行氫氣生產，天然氣制氫方式相較于煤氣制氫方式而言，具有投資小、污染小、廢氣排放量少等特點，在氫氣生產領域的應用也更為廣泛。為進一步提升蒸汽轉化制氫裝置的應用效益，需要對其生產工藝流程進行進一步優化，將節能降耗技術融合應用其中，提升生產產值的同時，能夠進一步減少工業生產對生態環境造成的負面影響，促進天然氣蒸汽轉化制氫工藝的可持續發展。

一、蒸汽轉化制氫裝置存在的能耗浪費問題

蒸汽轉化制氫裝置在運行和生產中存在能源浪費問題主要集中在水資源方面，水資源是社會可持續發展的重要資源，為促進社會的可持續發展，需要各行業領域都能夠重視水資源保護問題，轉化制氫裝置也需要提升水資源的應用效率，以實現節能降耗的目的[1]。天然氣蒸汽轉化制氫裝置在運行過程中會產生水蒸氣，水蒸氣經過冷卻過程，最終形成工藝冷凝液，同時在轉化氣壓的作用下，冷凝液中會存在CO2氣體，進而導致工藝冷凝液成為酸性溶液，對冷凝器收集裝置及管線造成腐蝕作用，不具有重復應用價值，直接作為廢水排放到地溝中，造成了大量的水資源浪費，對自然水體資源也會產生一定程度的污染作用。對工藝冷凝液進行重復應用的關鍵在于改變水電酸性屬性，使其能夠直接進入到反滲透水站中，應用反滲透原理將水中的大部分鹽分和有害雜質去除，為制氫裝置提供生產所需的原水，由于脫鹽水站對于原水的應用效率較低，因而造成大量的水資源浪費，為貫徹和落實節能降耗的目的，需要對裝置進行必要的技術改造，以提升水資源的應用效率，減少制氫環節造成的水資源浪費。

二、天然氣蒸汽轉化制氫裝置有效的節能降耗技術改造方案

（一）工藝冷凝液的改進措施

為提升工藝冷凝液的應用效能，可以裝置進行技術改造，其主要目的是減少冷凝液中的氣體含量，從而降低冷凝液的酸性，以實現對冷凝液水體的回收和應用[2]。為實現其優化目的，可以在制氫裝置中增加一臺氣液分離器，其目的是能夠讓冷凝液中存在的CO2氣體盡量排出，同時設置一臺解吸塔，將溶解與工藝冷凝液中的CO2氣體進行傳質，從而降低工藝冷凝液的電導率，PH值也會隨之提升。經過處理之后的工藝冷凝液能夠達到脫鹽水的生產用水指標，將工藝冷凝液達到回收應用的標準，提升水資源的應用率，大幅減少生產環節產生的水資源浪費問題。

為防止可燃氣體進入到解吸塔中與空氣接觸發生危險事故，加以加裝氣液分離裝置，從而使可燃氣體能夠進行分離，同時在解吸塔上部設計一個除沫器，以防止氣流外溢的情況發生，避免對環境造成負面影響。經過處理的工藝冷凝液如果不能夠達到脫鹽水指標標準，便可以將其引入到原裝置的脫鹽水站中，應用二級反滲透膜對其進行脫鹽處理，使其能夠到達回收應用的標準，進一步提升工藝冷凝液的應用效率。

（二）提升脫鹽水收率的改進措施

通過實踐研究顯示，原水溫度對脫鹽水收率造成嚴重影響，溫度較低將會導致脫鹽水站的產水量大幅下降，產水收率也會明顯降低，嚴重造成水資源浪費的問題，為提升水資源的應用效率，便需要進行原水加熱，保證脫鹽水站能夠在原工序的基礎之上，提升脫鹽水收率。為實現節能降耗的技術改造目的，可以在原水管線中增加預熱裝置，對外界空氣溫度下降的情況下，提升原水溫度，同時能夠減少濃水的排放量，提升水資源的應用效能。

預熱器中設有溫度感應裝置，當原水溫度下降到一定的標準時便能夠實現自動啟動預熱裝置，并設置原水輔線，當預熱器出現設備故障時，還能夠通過輔線繼續維持生產秩序，對產能不會產生直接影響[3]。應用轉化流程產生的低壓蒸汽作為設備裝置的熱源，在不使用預熱裝置的情況下，低壓蒸汽均處于空放狀態，應用預熱裝置也能夠提升蒸汽的利用率。預熱裝置自身設有遠程溫度傳感報警系統，便于工作人員對其進行使用控制，在提升原水溫度的情況想下，產水量也會得到有效控制，膜前壓力也會隨之下降，從而減少滲透壓力對滲透膜造成的破壞作用。

另外天然氣蒸汽轉化制氫裝置還存在尾氣排放的問題，通常情況下尾氣的處置方式是將尾氣排入轉化爐內進行燃燒，而CO2氣體為不可燃氣體，便會伴隨燃氣系統進行排放，對環境造成污染，燃燒過程產生大量熱量，不加以利用也會造成能源浪費。進行節能降耗技術改造，可以在制氫裝置中加裝PSA—CO2裝置，將PSA—CO2解吸氣應用于裝置中，實現對CO2的收集和生產，滿足工業級的CO2應用需求，通過銷售工業級CO2提升生產環境的經濟效益，同時生產過程產生的精銳氣，其中含有大量的CO，可以將其作為轉化制氫環節的燃料和熱量來源[4]。

結束語：

天然氣蒸汽轉化制氫裝置的節能降耗技術改造，契合現代社會的可持續發展理念，通過技術優化和改造升級，減少工業生產對環境造成的負面影響，減少能源消耗，提升生產效能。當前制氫裝置中存在水資源消耗量較大、造成大量CO2氣體排放問題，可以通過提升工藝冷凝液的回收利用率、提升脫鹽水收率等方式提高水資源的利用率，并通過加裝PSA—CO2裝置解決廢氣排放問題，整體提高制氫裝置的生產效能，以促進制氫工藝持續的發展。