严旭;侯凤银;李学伟
【摘 要】结合生产实践,改造氢气的回收与氢气外送工艺流程.氢气回收装置和外送氢气装置设置连锁,保障安全.改造后,系统运行稳定,产品的利用率提高,经济效益增加.%Combined with production practice,the process flow of hydrogen recovery and delivery was reformed.The hydrogen recovery unit and the hydrogen delivery unit were interlocked to ensure safety. After the reform was made, the system ran steadily, the utilization rate of hydrogen increased and the economic benefit increased.
【期刊名称】《氯碱工业》
【年(卷),期】凝胶珠2018(054)002
【总页数】4页(P18-21)
活动装置【关键词】氢气回收;氢气外送;技术改造
【作 者】严旭;侯凤银;李学伟
【作者单位】唐山三友氯碱有限责任公司,河北唐山063305;唐山三友氯碱有限责任公司,河北唐山063305;唐山三友氯碱有限责任公司,河北唐山063305
【正文语种】中 文核桃开口机
【中图分类】TQ028.2
近几年，资源环境因素在经济发展竞争中的作用日益突显，发展循环经济和建设产业园区成为实现经济利润、环境效益双赢的重要途径。产业园区不仅可以集中治理污染，依托先进生产工艺与技术，也能循环利用产业园区内子公司所产物料，提高利用率，部分物质资源或热量等甚至可以实现梯级利用。
唐山三友氯碱有限责任公司(以下简称“三友氯碱”)隶属于唐山三友集团。唐山三友集团立足横向发展、扩大经济规模的发展战略，下辖13个公司。2012年三友氯碱烧碱生产规模已由2005年的10万t/a扩建至50万t/a。目前防治污染、保护环境成为公司发展考虑的前提和主要方面。三友氯碱一直从不同方向提高烧碱生产副产品利用率，不断创新尝试，提高烧碱
系统整体节能减排水平，增强企业竞争力。
1 氢气处理工艺流程介绍
从离子膜电解来的氢气温度高，含有大量的水分，经过氯氢处理工序进一步降温、压缩、脱水处理后，其中一部分氢气与以(1.05～1.1)∶1的体积比送往氯化氢合成工序用于合成高纯盐酸及氯化氢气体。氯化氢气体用于与乙炔反应生成氯乙烯单体，另一部分氢气放空处理。 离子膜电解反应方程式为：
2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2。
烧碱生产过程中同时副产相同摩尔量的、氢气。氢气放空量的多少取决于烧碱系统整体平衡情况。送往岗位的量越大，产量越高，氢气放空量也会相应增大，造成一定程度上烧碱副产氢气的浪费。
氯化氢合成反应方程式：
H2+Cl22HCl。
其中氢气、的理论配比通常为(1.05～1.1)∶1。如比例过小，生产氯化氢气体时含游离氯影响氯乙烯转化的安全；生产盐酸时会造成产品游离氯过高及尾气含氯，污染环境。因此鉴于安全考虑，送往单体车间的氯化氢气体中夹杂着部分氢气。相对来讲，氯化氢合成反应过程本身就是一定程度上氢气资源的损失。
从以上两方面考虑，制定了送单体车间过剩氢气回收和多余放空氢气外送的应对之策。
2 氢气回收
变压吸附简称PSA。任何一种吸附剂对于同一被吸附气体(吸附质)来说，在吸附平衡情况下，温度越低，压力越高，吸附量越大；反之，温度越高，压力越低，则吸附量越小。因此，气体的吸附分离方法，通常采用变温吸附或变压吸附两种循环过程。吸附分离是利用吸附剂对特定气体吸附和解吸能力上的差异进行分离的。为了促进这个过程的进行，现在使用的吸附剂主要有变压吸附硅胶、活性氧化铝、高效Cu系吸附剂、锂基制氧吸附剂等。 装饰工艺画由于变压吸附过程有加压吸附和低压解吸两个过程，所以单套的变压吸附制氢装置只能间歇进行。为此氯乙烯车间设置了6台吸附器，并且设置了DCS程控阀门和程序，来保证吸附制氢连续进行[1]。
2.2 氢气回收工艺流程
回收氢气的目的就是将氯乙烯车间回收氢气全部并入氢气分配台用于合成氯化氢气体；最终将氢气放空阀关小。回收氢气进入缓冲罐，保证氢气压力0.2～0.3 MPa，经调节阀进入第1期、第2期氢气分配台。氢回收量约800 m3/a，缓冲后能最大程度稳定氢气主管压力。氢回收投用后中控岗位通知合成逐步提量，逐步关小氢气放空阀。待放空关小至5%左右，合成调节各炉氯化氢体积分数(92%～95%)。
氢气回收工艺流程图如图1所示。
图1 氢气回收工艺流程图Fig.1 Process flow of hydrogen recovery
2.3 氢回收装置开停车操作
盖型螺母
开车操作：氯乙烯车间变压吸附制氢装置进行氮气置换，氯氢处理现场打开进界区调节阀前后手动阀，确认进氢气分配台阀门关闭，打开放空阀门，由中控室手动部分打开自动阀，开始管线空气清除。置换0.5 h左右，通知质检部门对置换管线取样分析，确认含氧体积分数小于1%为合格。 置换合格后，氯乙烯车间开始变压吸附制氢，氢气制取纯度合格后(氢气体积分数≥96%)，由调度通知并入。中控人员打开氢气回收自动阀，将回收氢气并入系统，放空管线保持放空15 min。放空操作完成后，由中控室通知氯乙烯车间，并短时关闭自动阀，氯氢现场关闭放空阀，缓慢打开进氢气分配台阀门。回收氢气并入分配台，再由中控室投入回收阀门连锁，手动缓慢打开回收自动阀，增加回收量。当氢气分配台放空自动阀开度增大后，通知合成岗位进行合成炉提量操作，直至氢气回收岗位放空阀PV-102全关。中控人员适当调节回收自动阀，使氢气回收缓冲罐压力PT-102稳定，保持氢气分配台压力稳定。氢气回收运行稳定后，随时监控氢气回收缓冲罐压力PT-102，根据压力通知合成岗位控制合成炉的负荷，保持PT-102压力在0.2～0.3 MPa。
停车操作：逐步减少氢气回收量，同时合成工序配合调节合成炉负荷。当氢气回收自动阀全关后，氢气回收转由单体车间PV-102控制。氢气回收突然停车时，会在中控室和合成岗位出现报警，中控室与合成岗位立即配合进行合成炉减量操作，保持氢气、配比，避
免过氯。
2.4 应急停车预案
若氯乙烯车间氢回收装置出现问题停车，或PT-102压力低于氢气回收自动阀阀后压力，DCS立即关闭氢回收调节阀，保持氢气分配台压力稳定，然后通知值班长、车间、调度室。当切出氢气回收装置运行时，保证在氢气系统放空开度不小于5%的条件下运行。氢回收退出系统后，会出现氢气压力下降。为避免合成炉过氯，电解岗位根据实际情况降电流，氯氢处理岗位适当降低压力、调节去液化量、尽量少走废气保证主管压力，通知现场注意加强分析碱浓度，协助合成岗位降量调整。调整过程中一定要稳定，尽量缩短二次调量的过程。
3 氢气外送
3.1 热解法制备气相二氧化硅工艺yig滤波器
此项改造的目的是把原有放空的氢气经管道输送至二氧化硅生产企业唐山奥瑟亚化工有限公司(以下简称“奥瑟亚”)，合理利用氢气。奥瑟亚以唐山三孚硅业有限公司副产品四氯化硅
、唐山三友氯碱氢气为原料，通过热解工艺生产气相二氧化硅。反应式为：
SiCl4+2H2+O2SiO2+4HCl。
反应空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。四氯化硅在高温下汽化(火焰温度1 000～1 800 ℃)后，与一定量的氢和氧(或空气)在1 800 ℃左右的高温下进行气相水解。反应产物气相二氧化硅(俗称气相白炭黑)广泛用于石油化工、化妆品、医药、环保等各种领域。同时副产质量分数30%的盐酸和质量分数10%的次氯酸钠，盐酸再返回唐山三友有机硅，形成绿循环产业链。
气相二氧化硅新工艺的出现，改变了气相二氧化硅工业的发展模式，使得气相二氧化硅工业和有机硅单体工业之间的关系更加密切，解决了有机硅单体工业和氯碱公司烧碱生产副产物的出路问题。气相二氧化硅生产过程中的副产物盐酸可返回有机硅单体合成车间，用于单体的合成，而生产的气相二氧化硅产品则大部分用于有机硅产品的后加工，形成资源的循环利用。
3.2 改造后工艺流程
成品氢气从氢气分配台出来经PV-5358调节控制外送至奥瑟亚，在流量阀后压力降至约80 kPa。烧碱第1期、第2期氢气在蒸发西侧汇合后与第4期氯氢处理送出的氢气合并经过流量表FT-8030，最后送进奥瑟亚界区。3套外送氢气系统分别设置切断阀与其他系统有效切断，保障安全。第1期界区内分别设有自动泄压阀PV-5357，防止奥瑟亚用气不稳、压力过高而影响分配台压力稳定，正常氢气外送情况下由PV-5358和PV -5352同时调节。
氢气外送流程如图2所示。
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