逸盛大化石化有限公司制氫系統節能項目

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一、案例名稱

逸盛大化石化有限公司制氫系統節能項目

二、案例業主

逸盛大化石化有限公司由浙江榮盛控股集團、浙江恒逸集團和大連大化集團共同投資興建，是專業生產PTA產品的現代化大型石化企業。公司位于大連經濟技術開發區大孤山石化園區，注冊資本189080萬元，現有員工645人，PTA項目設計年產120萬噸，占地面積47.7萬平方米，于2009年1月順利投產。

逸盛大化PTA項日是國家發改委列為振興東北老工業基地的重點工程。公司吸收和借鑒當今世界最先進的PTA生產技術，堅持自主開發、自主設計、自主采購、自主建設的原則，通過三年來的不懈努力，開發出了一套擁有自主知識產權、單線生產規模為150萬噸/年以上的PTA裝置丁藝技術，徹底改變了國內依靠引進國外整套專利工藝技術的局面，推動了PTA工藝技術、核心裝置和主要設備的國產化進程。

三、案例內容

1.技術原理及適用領域

該裝置的原料氣來源于PTA裝置精制單元放空尾氣，由50kg/cmg/265℃氣體組成，原料氣溫度較高，同時含有大量的有機酸蒸汽，針對此種尾氣，采用變壓吸附(VPSA)回收其中的氫氣同時采用特殊設計的換熱裝置，回收其熱能。

對于變壓吸附裝置而言，原料氣中的有機酸對變壓吸附所用的吸附劑有一定的毒效作用，要回收其中的氫氣，首先需對原料氣進行洗滌冷卻并除去其中的有機酸和水，所以整個裝置包括原料氣預處理、變壓吸附回收氫氣兩部分。

(1)原料氣預處理。

原料氣首先經過特殊設計的換熱裝置2E-535，對其熱量回收。

降溫后的原料氣通過T/8邊界點進入該裝置。進入裝置后的原料氣經過2-HV8541壓力調節閥減壓到12kg/cmg，溫度165℃，流量2391kg/h，減壓后的氣體進入堿洗滌塔2-T8541底部，氣體在上升過程中，與自上而下的5%NaOH逆流接觸，原料氣里的酸類物質被堿中和，同時高溫的氣體被低溫的NaOH溶液降溫，原料氣體從塔頂部離開2-T8541，其溫度可以降低到80℃以下。洗滌后的不凝氣體，主要是含氫氣和水蒸氣的混合氣體。

除去水蒸氣的不凝氣從2-T8541出來后，進入2-T8542脫鹽水洗滌塔，此次是使用脫鹽水對原料氣體進行洗滌，在這里可以繼續把原料氣溫度降低到40℃C以下。

進界壓力5kg/cmg，40℃的5%NaOH溶液，經過泵2-P8542A/B加壓到12kg/cmg，并通過FT8544檢測流量后進入洗滌塔2-T8541頂部，洗滌塔塔底的洗滌液通過液位調節閥門2-LV8541控制其保持一定液位，再被循環泵2-P8541A/B泵出，重新進入洗滌塔2-T8541頂部。

由于原料氣中的水分含量隨其溫度的逐漸降低，其中的水蒸氣逐漸冷凝下來，原料氣冷卻到常溫后再經過一臺氣液分離器2-X8541，將其中的水份分離出來，分離后的水份通過2-X8541底部的排液閥排出界區，而冷凝后的不凝氣體，主要是含氫氣的氣體，可滿足變壓吸附回收其中氫氣的要求，直接送到變壓吸附裝置。

(2)變壓吸附回收氫氣.

氫氣提純的流程為真空解吸的變壓吸附分離(VPSA)流程，其工藝過程采用的是6-1-3VPSA工藝即裝置由六個吸附塔、相應的真空泵、緩沖罐、程控閥門等組成。在六臺吸附塔中，一臺吸附塔始終處于進料吸附狀態，其余五臺吸附塔處于再生的不同階段，其工藝過程由吸附、三次均壓降壓、逆放、抽真空、三次均壓升壓和產品最終升壓等步驟組成。具體工藝過程如下:

①吸附過程。

原料氣自塔底進入吸附塔中正處于吸附工況的某一臺吸附塔，在吸附劑選擇吸附的條件下一次性除去氫以外的絕大部分雜質，獲得純度大于99.8%的氫氣，從塔頂排出送出界外。

當被吸附雜質的傳質區前沿(稱為吸附前沿)到達床層出口預留段某一位置時，停止吸附，轉入再生過程。

②均壓降壓過程。

這是在吸附過程結束后，順著吸附方向將塔內的較高壓力的氫氣放入其他已完成再生的較低壓力吸附塔的過程，這一過程不僅是降壓過程，更是回收床層死空間氫氣的過程，該流程共包括了三次連續的均壓降壓過程，以保證氫氣的充分回收。

③逆放過程。

在均壓結束、吸附前沿已達到床層出口后，逆著吸附方向將吸附塔壓力降至接近常壓，此時被吸附的雜質開始從吸附劑中大量解吸出來，逆放解析氣送至解析氣緩沖罐穩定后送出界區。

④真空解吸過程。

逆放結束后，吸附劑依然含有在常壓下的飽和吸附量的雜質，為使吸附劑得到徹底的再生，用真空泵逆著吸附方向對吸附塔解吸抽真空，達到進一步降低雜質組分的分壓，并將雜質通過抽真空的方式從吸附劑內解吸出來。真空再生氣也送至解析氣緩沖罐緩沖穩定后出界區。

⑤均壓升壓過程。

在抽真空再生過程完成后，用來自其他吸附塔的較高壓力氫氣依次對該吸附塔進行升壓，這一過程與均壓降壓過程相對應，不僅是升壓過程，而且也是回收其他塔的床層死空間氣的過程，本流程共包括了連續三次均壓升壓過程。

⑥產品氣升壓過程。

在三次均壓升壓過程完成后，為了使吸附塔可以平穩地切換至下一次吸附并保證產品純度在這過程中不發生波動，需要通過升壓調節閥緩慢而平穩地用產品氫氣將吸附塔壓力升至吸附壓力。

經這一過程后吸附塔便完成了一個完整的“吸附一再生”循環，又為下一次吸附做好了準

備。

六臺吸附塔交替進行以上的吸附、再生操作(始終有一臺吸附塔處于吸附狀態)即可實現氣體的連續分離與提純。

2.節能改造具體內容

整個裝置包括原料氣預處理、變壓吸附回收氫氣兩部分。

3.項目實施情況

項目建設于2012年10月開工，2013年4月竣工。目前正常運行。

四、項目年節能量及節能效益

1.年節能量

依據PTA單元的放空尾氣數據和生產消耗數據，計算氫氣回收量和熱量回收量，節能量計算方法如下:

B=B +B,=B  -B +B,;

B.,氫氣回收量折合標準煤量;

B,,氫氣回收消耗電量折合標準煤量;

B,氫氣回收過程中回收的熱量。

(1)氫氣回收效益

項目對放空尾氣中的氫氣及熱量進行回收，每小時可回收氫氣量800Nm3hh，回收泵總功率37kW，產生低壓蒸汽在9000kg/h，141C高溫水66000kg/h;則:

年可回收氫氣總量:800x7200=5760000Nm3/年;

氫氣折合標準煤:B,,=5760000x0.3686/1000=2123.14tce/年;

回收氫氣年消耗電量:37x7200=26.64萬kW·h/年;

電量折合標準煤:B,,=26.64x3.6=95.9tce/年;

則總節能量為:B,=2123.14-95.9=2027.23tce/年;

回收價值:M,=5760000x2.45-266400x0.6=1395.22萬元/年

(2)回收熱量節能效益。

該項日采用特殊設計的熱能回收裝置，回收原料氣中的熱量產生低壓蒸汽并相應的提高氫氣濃度，利于氫氣回收過程中減少能源的消耗，年可回收熱量總量:

年;

(2734.73-567.77)x9000x7200+(610.69-567.77)x66000x7200=1.78x 1011kJ/

折合標準煤:B,=1.78x1011/(7000x3.14)/1000=5496tce/年;

回收價值:㎡=5496x800=439.68萬元/年。

2.年節能效益

B=B +B,=2027.23+5496=7523.23tce

M=M+㎡=1395.22+439.68=1834.9萬元:

年節能量為7523.23tce/年，節能效益為1834.9萬元/年，

五、商業模式

該項目采用合同能源管理節能效益分享模式。

根據業主的投資情況，節能服務公司具體的分享比例如下

該項目總投資604萬元，節能服務公司投資442萬元，投資比例為73%，業主投資162萬元。

節能效益分享期為12個月，分配原則為:

效益分享期內1~6個月，甲方分享70%的節能效益，乙方分享30%的節能效益:效益分享期內7~12個月，甲方分享80%的節能效益，乙方分享20%的節能效益。以上乙方分享節能效益的總和不超過442萬元。

六、融資渠道

項目投資額604萬元，其中施工單位投資442萬元。施工單位投資來源為節能服務公司自有資金。