提高氢气提纯装置氢气回收率的工艺改进

二 阶段 优化 ， 过 降低 顺 向放 压压 力 ， 加 冲洗 吸 通 增
附剂的氢气量 ， 改善吸附剂再生效果 ， 降低吸附剂
再 生后 的杂 质含 量 ， 进一 步 增 加 值 ， 产 品质 在 量 达到 要求 的前 提下 使分 周期 吸 附时 间达到 最优 状 态 ， 而提 高产 品氢 的回收率 。 从 （ ） 一 阶 段 调 整 操 作 ： 消 除 产 品 氢 质 量 １第 先 过 剩 ， Ｃ Ｃ 控 制值 从 原来 的 １ Ｌ ｍ 将 Ｏ十 Ｏ ０ｍ ／ 提 高 到 ３ Ｌ ｍ 。将 值 逐 步 提 高 ， 加 分 周 期 ０ｍ ／ 增 比较 表 １和表 ２可 以看 出 ， 通过 优化 操作 ， 消 除产 品氢 质量过 剩 ， 调整 顺 放 （ 向放 压 ） 力 等 顺 压
较高 。这 是 因为 ， 附 分周 期 时 间长 则 吸 附 剂 上 吸
料 气在一 定压 力 下 通 过 吸 附剂 床 层 ， 沸 点 的 杂 高 质组 分被 选择 性 吸 附 ， 沸 点组 分 的氢 不 易 吸 附 低 而通 过 吸 附剂 床层 （ 为 产 品输 出 ）从 而 达 到氢 作 ，
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第 ４￣ （ ｏ ８ ２ｏ ）
李正光等 ．提高氢气提纯装置氢气 回收率 的工 艺改进
比较 ［］ 小氮肥 ，０７，５ ２ ：１—１ Ｊ． ２０ ３ （ ）１ ３
置运 行处 于最 佳状 态 。
参 考 文 献
１ 赵建恒 ， 姚安． 变压吸附（ Ｓ 过程 中吸 附剂再 生方法应用 及 Ｐ Ａ）
好， 提高 吸附剂 再生 效果 ， 进一 步 优化 调 整
值等参数增 加分周 期 吸附 时间 ， 而 提高 氢气 从
回收率 。表 １和表 ２分别 是 优 化 操 作 前 后 的数
据对 比
除了上述影 响因素外 ， 原料气的含氢量 和流
量变化 ， 提 高 回收率也 有着 较大 影 响 ， 对 增加 原料 气氢 含量 在线 分 析 仪 ， 可及 时根 据 原 料 气 氢 含 便 量 的波 动 对操作 参 数进 行 及 时 的调 整 ， Ｐ Ａ装 使 Ｓ
２ 范志涛． 提高变压 吸附装 置 的产 品 回收率 ［ ］ 低温 与特气 ， Ｊ．
２０ ２ （ ）３ ３ ０ ６，４ ２ ：３～ ５
Ｐｒ ｃ ｓ ｍ ｐ ｏ ｅ ｅ ｔｏ ｏ ｅ ｓＩ ｒ ｖ ｍ ｎ ｆＨｙｄ ｏ ｅ ｒｆｃ ｔｏ Ｐｌ ｎ ｏ ｒ ｇ ｎ Ｐｕ ｉ ａ ｉｎ ａ ｔｆ ｒ ｉ
３Ｓ Ａ氢气提纯装置采用了 １ 一 — ／ 工 Ｐ Ｏ ３ ４Ｐ
艺 ， ３台吸 附罐 同 时进 料 ，０台 吸 附 罐 在 线 吸 即 １ 附， ４次均 压 工艺 ， 此 工艺 中每个 吸附器 在一 次 在
收稿 日期 ： ０ ８— ４— ０。 ２０ ０ １
作 者简介 ： 李正光 ， １８ 男，９ １年出生，０ ３年毕业于江 苏石 油 ２０ 化工学院 ， 助理 工程 师。 目前在上海石化炼油事业部 １ 炼油 联 合装 置从事 工艺管理 工作。
第４ 期
２０ 年 ８ 月 ０８
％
常情 况下该 值 设 定 后 不再 进 行 修 改 。
为 流 量
表 １ 优化 操 作 前 数 据
校正因子 ， 主要作用是修正流量计的偏差 ， 该值为 固定值。 为吸附剂状态参数 ， 单位为 ， 与吸附
剂再 生后 杂质 含 量 有关 ， 生 后 吸 附剂 上 杂 质 含 再
使 值得到较大幅度调高， 分周期吸附时间得到 进一步 延 长 ， 析气 中的氢 含量 明显 降低 ， 均氢 解 平 气回收率明显得 到提高 ， 调整后 的氢气回收达到 ９ ．４ ， １３ ％ 较调 整前 的 ８ ． ４ ９ ７ ％有 了 明显 的提高 。
４ ０调至 ４ ０时 ， 品质量 产
２ Ｅ Ｒ） 升压 平 衡 １ Ｅ Ｒ） （２ 、 （ １ 以及 最 终 升 压 （ Ｒ） Ｆ
（ ２ １０ ～ ０ 、 台解吸气缓 冲罐 （ ２ １ 、 Ａ ０／ １ １ ） １ Ｖ ０ ） １台
解吸气混合罐 （ ２２ 和 ８ Ｖ ０ ） ２台程控阀组成 ， 采用 变压吸附分离气体 的工艺 ， 含氢混合气 中提取 从 纯氢 。该 装 置原 料 来 自于 上 海赛 科 石 化 的 副 产 氢、 上海 石 化 的乙烯氢 和 ３３Ｍ／ 柴 油 加氢 装 置 ． ｔａ
等 １ 步骤 ，０个 吸 附器 在 程 序 的安 排 上 相 互 ５个 １ 错开 ， 以保证 原料 连续 输入 和产 品不 断输 出 。 ２ 氢气 回收率偏 低 的原 因分析 及提 高方 法 变压 吸附 的工作 原 理是 以 吸 附剂 （ 孔 固体 多 物质 ） 内部 表 面 对 气 体 分 子 的物 理 吸 附为 基 础 ， 利 用 吸附剂 在相 同压 力 下 易 吸 附高 沸 点组 分 ， 不 易 吸 附低 沸 点组 分 和 高压 下 吸 附量 增 加 （ 附 组 吸
ＰＡ分 周期 吸 附时 间 ｔ Ｓ ａ的计算公 式 ：
Ｋ 。 — Ｋ —
— —
收率的主要原则就是在保证产品氢质量合格 的前 提 下 ， 高分 周期 吸附时 间 。 提
１ Ｐ Ａ 装 置 吸附流 程 的介绍 Ｓ
２
ｘ
ＦＬ — １ ３ —Ｉ２ ＋Ｋ Ｑ— — Ｃ０
—
式 中 Ｋ 为装 置 的状 态参 数 ， 装 置所选 用 的 与 吸 附罐 内的 吸 附剂 床 层 体 积 有关 ， 位 为 ｍ ， 单 正
生效 果 也可 以使 得 吸 附 时 间增 加 ， 而 提 高 氢气 从 回收率 。
（） ２ 第二 阶段优 化操作 ： 在保 证产 品质量合 格 的前 提 下 ， 过 调 整顺 放 （ 向放 压 ） 力 ， 通 顺 压 增
加顺 放 气 的 量 （ 增 加 吸 附 剂 冲洗 量 ） 减 少 逆 即 ， 放 氢 气 量 ， 吸 附 剂 冲 洗 得 更 彻 底 ， 生 效 果 更 使 再
杂质含 量 高 ， 相 同 的解 析条 件下 ， 在 吸附剂杂 质 含 量 高将 影 响下一 周 期 吸 附效 果 ， 成 产 品 氢气 中 造
杂质含 量相 对 较 高 ¨ 。 因此 提 高 该 装 置 氢 气 回 ｊ
和杂质组分的分离 ， 然后在减压下解析被吸附的 杂 质组分 使 吸 附剂 获 得再 生 ， 以利 于下 一 次 再 进 行 吸 附分 离杂 质 。
循环中均需经历 吸附（ 、 Ａ） 降压平衡 １ Ｅ Ｄ 、 （ １ ） 降
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石 油 化 工 技 术 与 经 济
Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ＆ Ｅｃ ｎ ｍｉｓ ｉ ｅｒ ｃ ｅ ｃ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｏ ｃ ｎ Ｐ ｔｏ ｈ ｍｉａ ｓ
第２ 卷 ４
出现 不合 格 （ Ｏ十Ｃ 含 量 超 过 ３ ／ ， Ｃ Ｏ ０ｍＬ ｍ ） 因
此将 值设定在 ３ 。调整操作后解析气 中的氢 ５
含量 有所 下 降 ， 氢气 回收率有 所提 高 。
影 响 Ｐ Ａ氢 气 提 纯 装 置 回收 率 的主 要 因 素 Ｓ
为原料气在吸附剂上 的吸附时间， 在保证产 品氢 气质量合格的前提下 ， 最大程度的增加吸附时间， 可提 高 产 品氢气 的 回收 率 。 同 时 ， 善 吸 附剂 再 改
量越 低 ， 则 可 设 置得 越 高 ， 分周 期 吸 附时 间将
得 到延长 ； 而再 生 后 吸 附 剂 上 杂质 含 量 可 根 据产
品氢气 中杂 质含 量 判 断 ， 品 氢 中杂 质含 量 低 则 产 说 明再 生后 吸 附剂 上 杂 质 含 量低 ， 品氢 中杂 质 产
含量高则说明再生后吸附剂 上杂质含量高 ， 因此
的脱 硫 后 的 少 量 低 分 气 ， 品 氢 气 纯 度 达 到 产 ９ ．５ （ ９ ９ ％ 物质 的量 比） 产 品氢气 中 的杂质 Ｃ ， Ｏ＋ Ｃ ， ０ ｍ ／ ３ Ｐ Ａ装 置 于 ２ ０ Ｏ ≤１ Ｌ ｍ ， Ｓ ０ ５年 ７月 ６ 日 建成 投入 运行 。 该装 置 自投 入运 行 以来 ， 品氢 气 回收 率 偏 产
间。
３ 优 化工 艺参 数 、 整 值 ， 高 回收 率 调 提 在 优 化工艺 参数 、 整操作 的第 一 阶段 ， 调 首先
消除产 品氢质量过剩 ， 增加 可调节变量 值 ， 提
高分周 期 吸附 时间 ， 在将产 品氢 中 Ｃ Ｏ十Ｃ 含 量 Ｏ
适 当上调的前提下提高氢气 回收率 ； 然后 进行第
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第２ 卷 ４
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第４ 期
８ 月
石 油 化 工 技 术 与 经 济
Ｔｅ ｈｎ ｌｇ ＆ Ｅｃ ｎ ｍｉ ｓｉ ｔｏ ｈ ｍｉ ａｓ ｃ ｏｏ ｙ ｏ ｏ ｃ ｎ Ｐｅｒ ｃ ｅ ｃ ｌ
提高氢气提纯装置氢气 回收率 的工艺 改进
可 根 据 产 品 氢 气 中 的 杂 质 含 量 来 调 整 。
Ｆ Ｉ２ １ ＱＣ ０ 为原 料气 流量 ， 位 为 ｍ ／ （ 准 状 单 ｈ 标
态 ） 。
装 置运 行时 ， 料 气 流 量 取 上一 分 周 期 的平 原
均值 （ 自动跟踪 ） Ｋ 、 ２ 由设计 提供 ， ； Ｋ 值 不作调 整， 因此仅通过调 整 Ｋ 值 来改变分周 期吸 附时 ３
李正光 黄 纪 军 彭 宇 慧
（ 中国石化上海石油化工股份有限公司炼油事业部 ， ０４ ） ２ ５０ ０
摘 要 ： 介绍了上海石化 ３ 氢气提纯 （ Ｓ 装 置的工艺运 行情况 ， 对产 品氢 气 回收率 偏低 的原 因进行 Ｐ Ａ） 并
了分析 。通过提高分周期吸附时间、 降低 顺放 （ 向放压 ） 力等方法 改善吸 附剂的再 生效果 ， 顺 压 从而 有效地
分 ） 低压 下 吸 附量 减小 （ 析 组分 ） ， 解 的特 性 ， 原 使
低 ， 为 ８ ９ ％ 。影 响 氢气 回收 率 的 主要 因素 仅 ５～ ０ 是原 料气 在 吸附罐 中的停 留时 间即 吸附分周 期 时 间， 吸附分 周期 时 间长则 说 明吸 附充分 ， 对提 高 回 收率有 利 ， 产 品氢气 中杂质 Ｃ 但 Ｏ＋Ｃ ， 量 相对 Ｏ含