逸盛大化石化有限公司制氢系统节能项目

一、案例名称

逸盛大化石化有限公司制氢系统节能项目

二、案例业主

逸盛大化石化有限公司由浙江荣盛控股集团、浙江恒逸集团和大连大化集团共同投资兴建，是专业生产PTA产品的现代化大型石化企业。公司位于大连经济技术开发区大孤山石化园区，注册资本189080万元，现有员工645人，PTA项目设计年产120万吨，占地面积47.7万平方米，于2009年1月顺利投产。

逸盛大化PTA项目是国家发改委列为振兴东北老工业基地的重点工程。公司吸收和借鉴当今世界最先进的PTA生产技术，坚持自主开发、自主设计、自主采购、自主建设的原则，通过三年来的不懈努力，开发出了一套拥有自主知识产权、单线生产规模为150万吨/年以上的PTA装置工艺技术，彻底改变了国内依靠引进国外整套专利工艺技术的局面，推动了PTA工艺技术、核心装置和主要设备的国产化进程。

三、项目实施单位

大连汇能科技股份有限公司

四、案例内容

1．技术原理及适用领域

该装置的原料气来源于PTA装置精制单元放空尾气，由50kg/c㎡g/265℃气体组成，原料气温度较高，同时含有大量的有机酸蒸汽，针对此种尾气，采用变压吸附（VPSA）回收其中的氢气，同时采用特殊设计的换热装置，回收其热能。

对于变压吸附装置而言，原料气中的有机酸对变压吸附所用的吸附剂有一定的毒效作用，要回收其中的氢气，首先需对原料气进行洗涤冷却并除去其中的有机酸和水，所以整个装置包括原料气预处理、变压吸附回收氢气两部分。

（1）原料气预处理。

原料气首先经过特殊设计的换热装置2E-535，对其热量回收。

降温后的原料气通过T/8边界点进入该装置。进入装置后的原料气经过2-HV8541压力调节阀减压到12kg/c㎡g，温度165℃，流量2391kg/h，减压后的气体进入碱洗涤塔2-T8541底部，气体在上升过程中，与自上而下的5%NaOH逆流接触，原料气里的酸类物质被碱中和，同时高温的气体被低温的NaOH溶液降温，原料气体从塔顶部离开2-T8541，其温度可以降低到80℃以下。洗涤后的不凝气体，主要是含氢气和水蒸气的混合气体。

除去水蒸气的不凝气从2-T8541出来后，进入2-T8542脱盐水洗涤塔，此次是使用脱盐水对原料气体进行洗涤，在这里可以继续把原料气温度降低到40℃以下。

进界压力5kg/c㎡g，40℃的5%NaOH溶液，经过泵2-P8542A/B加压到12kg/c㎡g，并通过FT8544检测流量后进入洗涤塔2-T8541顶部，洗涤塔塔底的洗涤液通过液位调节阀门2-LV8541控制其保持一定液位，再被循环泵2-P8541A/B泵出，重新进入洗涤塔2-T8541顶部。

由于原料气中的水分含量随其温度的逐渐降低，其中的水蒸气逐渐冷凝下来，原料气冷却到常温后再经过一台气液分离器2-X8541，将其中的水份分离出来，分离后的水份通过2-X8541底部的排液阀排出界区，而冷凝后的不凝气体，主要是含氢气的气体，可满足变压吸附回收其中氢气的要求，直接送到变压吸附装置。

（2）变压吸附回收氢气。

氢气提纯的流程为真空解吸的变压吸附分离（VPSA）流程，其工艺过程采用的是6-1-3VPSA工艺即装置由六个吸附塔、相应的真空泵、缓冲罐、程控阀门等组成。在六台吸附塔中，一台吸附塔始终处于进料吸附状态，其余五台吸附塔处于再生的不同阶段，其工艺过程由吸附、三次均压降压、逆放、抽真空、三次均压升压和产品最终升压等步骤组成。具体工艺过程如下：

①吸附过程。

原料气自塔底进入吸附塔中正处于吸附工况的某一台吸附塔，在吸附剂选择吸附的条件下一次性除去氢以外的绝大部分杂质，获得纯度大于99.8%的氢气，从塔顶排出送出界外。

当被吸附杂质的传质区前沿（称为吸附前沿）到达床层出口预留段某一位置时，停止吸附，转入再生过程。

②均压降压过程。

这是在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢气放入其他已完成再生的较低压力吸附塔的过程，这一过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间氢气的过程，该流程共包括了三次连续的均压降压过程，以保证氢气的充分回收。

③逆放过程。

在均压结束、吸附前沿已达到床层出口后，逆着吸附方向将吸附塔压力降至接近常压，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解吸出来，逆放解析气送至解析气缓冲罐稳定后送出界区。

④真空解吸过程。

逆放结束后，吸附剂依然含有在常压下的饱和吸附量的杂质，为使吸附剂得到彻底的再生，用真空泵逆着吸附方向对吸附塔解吸抽真空，达到进一步降低杂质组分的分压，并将杂质通过抽真空的方式从吸附剂内解吸出来。真空再生气也送至解析气缓冲罐缓冲稳定后出界区。

⑤均压升压过程。

在抽真空再生过程完成后，用来自其他吸附塔的较高压力氢气依次对该吸附塔进行升压，这一过程与均压降压过程相对应，不仅是升压过程，而且也是回收其他塔的床层死空间氢气的过程，本流程共包括了连续三次均压升压过程。

⑥产品气升压过程。

在三次均压升压过程完成后，为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品纯度在这一过程中不发生波动，需要通过升压调节阀缓慢而平稳地用产品氢气将吸附塔压力升至吸附压力。

经这一过程后吸附塔便完成了一个完整的“吸附—再生”循环，又为下一次吸附做好了准备。

六台吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作（始终有一台吸附塔处于吸附状态）即可实现气体的连续分离与提纯。

2．节能改造具体内容

整个装置包括原料气预处理、变压吸附回收氢气两部分。

3．项目实施情况

项目建设于2012年10月开工，2013年4月竣工。目前正常运行。

五、项目年节能量及节能效益

1．年节能量

依据PTA单元的放空尾气数据和生产消耗数据，计算氢气回收量和热量回收量，节能量计算方法如下：

B=B₁+B₂=B₁₁-B₁₂+B₂；

B₁₁氢气回收量折合标准煤量；

B₁₂氢气回收消耗电量折合标准煤量；

B₂氢气回收过程中回收的热量。

（1）氢气回收效益。

项目对放空尾气中的氢气及热量进行回收，每小时可回收氢气量800Nm3/h，回收泵总功率37kW，产生低压蒸汽在9000kg/h，141℃高温水66000kg/h；则：

年可回收氢气总量：800×7200=5760000Nm3/年；

氢气折合标准煤：B₁₁=5760000×0.3686/1000=2123.14tce/年；

回收氢气年消耗电量：37×7200=26.64万kW·h/年；

电量折合标准煤：B₁₂=26.64×3.6=95.9tce/年；

则总节能量为：B₁=2123.14-95.9=2027.23tce/年；

回收价值：M₁=5760000×2.45-266400×0.6=1395.22万元/年。

（2）回收热量节能效益。

该项目采用特殊设计的热能回收装置，回收原料气中的热量产生低压蒸汽并相应的提高氢气浓度，利于氢气回收过程中减少能源的消耗，年可回收热量总量：

（2734.73-567.77）×9000×7200+（610.69-567.77）×66000×7200=1.78× 1011kJ/年；

折合标准煤：B₂=1.78×1011/（7000×3.14）/1000=5496tce/年；

回收价值：㎡=5496×800=439.68万元/年。

2．年节能效益

B=B₁+B₂=2027.23+5496=7523.23tce；

M=M₁+㎡=1395.22+439.68=1834.9万元；

年节能量为7523.23tce/年，节能效益为1834.9万元/年。

六、商业模式

该项目采用合同能源管理节能效益分享模式。

根据业主的投资情况，节能服务公司具体的分享比例如下：

该项目总投资604万元，节能服务公司投资442万元，投资比例为73%，业主投资162万元。

节能效益分享期为12个月，分配原则为：

效益分享期内1～6个月，甲方分享70%的节能效益，乙方分享30%的节能效益；效益分享期内7～12个月，甲方分享80%的节能效益，乙方分享20%的节能效益。以上乙方分享节能效益的总和不超过442万元。

七、融资渠道

项目投资额604万元，其中施工单位投资442万元。施工单位投资来源为节能服务公司自有资金。