逸盛大化石化有限公司制氫系統(tǒng)節(jié)能項(xiàng)目

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一、案例名稱

逸盛大化石化有限公司制氫系統(tǒng)節(jié)能項(xiàng)目

二、案例業(yè)主

逸盛大化石化有限公司由浙江榮盛控股集團(tuán)、浙江恒逸集團(tuán)和大連大化集團(tuán)共同投資興建，是專業(yè)生產(chǎn)PTA產(chǎn)品的現(xiàn)代化大型石化企業(yè)。公司位于大連經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)大孤山石化園區(qū)，注冊(cè)資本189080萬(wàn)元，現(xiàn)有員工645人，PTA項(xiàng)目設(shè)計(jì)年產(chǎn)120萬(wàn)噸，占地面積47.7萬(wàn)平方米，于2009年1月順利投產(chǎn)。

逸盛大化PTA項(xiàng)日是國(guó)家發(fā)改委列為振興東北老工業(yè)基地的重點(diǎn)工程。公司吸收和借鑒當(dāng)今世界最先進(jìn)的PTA生產(chǎn)技術(shù)，堅(jiān)持自主開發(fā)、自主設(shè)計(jì)、自主采購(gòu)、自主建設(shè)的原則，通過(guò)三年來(lái)的不懈努力，開發(fā)出了一套擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、單線生產(chǎn)規(guī)模為150萬(wàn)噸/年以上的PTA裝置丁藝技術(shù)，徹底改變了國(guó)內(nèi)依靠引進(jìn)國(guó)外整套專利工藝技術(shù)的局面，推動(dòng)了PTA工藝技術(shù)、核心裝置和主要設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。

三、案例內(nèi)容

1.技術(shù)原理及適用領(lǐng)域

該裝置的原料氣來(lái)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(shí)含有大量的有機(jī)酸蒸汽，針對(duì)此種尾氣，采用變壓吸附(VPSA)回收其中的氫氣同時(shí)采用特殊設(shè)計(jì)的換熱裝置，回收其熱能。

對(duì)于變壓吸附裝置而言，原料氣中的有機(jī)酸對(duì)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(duì)原料氣進(jìn)行洗滌冷卻并除去其中的有機(jī)酸和水，所以整個(gè)裝置包括原料氣預(yù)處理、變壓吸附回收氫氣兩部分。

(1)原料氣預(yù)處理。

原料氣首先經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的換熱裝置2E-535，對(duì)其熱量回收。

降溫后的原料氣通過(guò)T/8邊界點(diǎn)進(jìn)入該裝置。進(jìn)入裝置后的原料氣經(jīng)過(guò)2-HV8541壓力調(diào)節(jié)閥減壓到12kg/cmg，溫度165℃，流量2391kg/h，減壓后的氣體進(jìn)入堿洗滌塔2-T8541底部，氣體在上升過(guò)程中，與自上而下的5%NaOH逆流接觸，原料氣里的酸類物質(zhì)被堿中和，同時(shí)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(lái)后，進(jìn)入2-T8542脫鹽水洗滌塔，此次是使用脫鹽水對(duì)原料氣體進(jìn)行洗滌，在這里可以繼續(xù)把原料氣溫度降低到40℃C以下。

進(jìn)界壓力5kg/cmg，40℃的5%NaOH溶液，經(jīng)過(guò)泵2-P8542A/B加壓到12kg/cmg，并通過(guò)FT8544檢測(cè)流量后進(jìn)入洗滌塔2-T8541頂部，洗滌塔塔底的洗滌液通過(guò)液位調(diào)節(jié)閥門2-LV8541控制其保持一定液位，再被循環(huán)泵2-P8541A/B泵出，重新進(jìn)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(lái)，原料氣冷卻到常溫后再經(jīng)過(guò)一臺(tái)氣液分離器2-X8541，將其中的水份分離出來(lái)，分離后的水份通過(guò)2-X8541底部的排液閥排出界區(qū)，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(guò)程采用的是6-1-3VPSA工藝即裝置由六個(gè)吸附塔、相應(yīng)的真空泵、緩沖罐、程控閥門等組成。在六臺(tái)吸附塔中，一臺(tái)吸附塔始終處于進(jìn)料吸附狀態(tài)，其余五臺(tái)吸附塔處于再生的不同階段，其工藝過(guò)程由吸附、三次均壓降壓、逆放、抽真空、三次均壓升壓和產(chǎn)品最終升壓等步驟組成。具體工藝過(guò)程如下:

①吸附過(guò)程。

原料氣自塔底進(jìn)入吸附塔中正處于吸附工況的某一臺(tái)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(zhì)，獲得純度大于99.8%的氫氣，從塔頂排出送出界外。

當(dāng)被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿(稱為吸附前沿)到達(dá)床層出口預(yù)留段某一位置時(shí)，停止吸附，轉(zhuǎn)入再生過(guò)程。

②均壓降壓過(guò)程。

這是在吸附過(guò)程結(jié)束后，順著吸附方向?qū)⑺?nèi)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(guò)程，這一過(guò)程不僅是降壓過(guò)程，更是回收床層死空間氫氣的過(guò)程，該流程共包括了三次連續(xù)的均壓降壓過(guò)程，以保證氫氣的充分回收。

③逆放過(guò)程。

在均壓結(jié)束、吸附前沿已達(dá)到床層出口后，逆著吸附方向?qū)⑽剿毫抵两咏?，此時(shí)被吸附的雜質(zhì)開始從吸附劑中大量解吸出來(lái)，逆放解析氣送至解析氣緩沖罐穩(wěn)定后送出界區(qū)。

④真空解吸過(guò)程。

逆放結(jié)束后，吸附劑依然含有在常壓下的飽和吸附量的雜質(zhì)，為使吸附劑得到徹底的再生，用真空泵逆著吸附方向?qū)ξ剿馕檎婵?，達(dá)到進(jìn)一步降低雜質(zhì)組分的分壓，并將雜質(zhì)通過(guò)抽真空的方式從吸附劑內(nèi)解吸出來(lái)。真空再生氣也送至解析氣緩沖罐緩沖穩(wěn)定后出界區(qū)。

⑤均壓升壓過(guò)程。

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

⑥產(chǎn)品氣升壓過(guò)程。

在三次均壓升壓過(guò)程完成后，為了使吸附塔可以平穩(wěn)地切換至下一次吸附并保證產(chǎn)品純度在這過(guò)程中不發(fā)生波動(dòng)，需要通過(guò)升壓調(diào)節(jié)閥緩慢而平穩(wěn)地用產(chǎn)品氫氣將吸附塔壓力升至吸附壓力。

經(jīng)這一過(guò)程后吸附塔便完成了一個(gè)完整的“吸附一再生”循環(huán)，又為下一次吸附做好了準(zhǔn)

備。

六臺(tái)吸附塔交替進(jìn)行以上的吸附、再生操作(始終有一臺(tái)吸附塔處于吸附狀態(tài))即可實(shí)現(xiàn)氣體的連續(xù)分離與提純。

2.節(jié)能改造具體內(nèi)容

整個(gè)裝置包括原料氣預(yù)處理、變壓吸附回收氫氣兩部分。

3.項(xiàng)目實(shí)施情況

項(xiàng)目建設(shè)于2012年10月開工，2013年4月竣工。目前正常運(yùn)行。

四、項(xiàng)目年節(jié)能量及節(jié)能效益

1.年節(jié)能量

依據(jù)PTA單元的放空尾氣數(shù)據(jù)和生產(chǎn)消耗數(shù)據(jù)，計(jì)算氫氣回收量和熱量回收量，節(jié)能量計(jì)算方法如下:

B=B +B,=B  -B +B,;

B.,氫氣回收量折合標(biāo)準(zhǔn)煤量;

B,,氫氣回收消耗電量折合標(biāo)準(zhǔn)煤量;

B,氫氣回收過(guò)程中回收的熱量。

(1)氫氣回收效益

項(xiàng)目對(duì)放空尾氣中的氫氣及熱量進(jìn)行回收，每小時(shí)可回收氫氣量800Nm3hh，回收泵總功率37kW，產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)煤:B,,=5760000x0.3686/1000=2123.14tce/年;

回收氫氣年消耗電量:37x7200=26.64萬(wàn)kW·h/年;

電量折合標(biāo)準(zhǔn)煤:B,,=26.64x3.6=95.9tce/年;

則總節(jié)能量為:B,=2123.14-95.9=2027.23tce/年;

回收價(jià)值:M,=5760000x2.45-266400x0.6=1395.22萬(wàn)元/年

(2)回收熱量節(jié)能效益。

該項(xiàng)日采用特殊設(shè)計(jì)的熱能回收裝置，回收原料氣中的熱量產(chǎn)生低壓蒸汽并相應(yīng)的提高氫氣濃度，利于氫氣回收過(guò)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(biāo)準(zhǔn)煤:B,=1.78x1011/(7000x3.14)/1000=5496tce/年;

回收價(jià)值:㎡=5496x800=439.68萬(wàn)元/年。

2.年節(jié)能效益

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

M=M+㎡=1395.22+439.68=1834.9萬(wàn)元:

年節(jié)能量為7523.23tce/年，節(jié)能效益為1834.9萬(wàn)元/年，

五、商業(yè)模式

該項(xiàng)目采用合同能源管理節(jié)能效益分享模式。

根據(jù)業(yè)主的投資情況，節(jié)能服務(wù)公司具體的分享比例如下

該項(xiàng)目總投資604萬(wàn)元，節(jié)能服務(wù)公司投資442萬(wàn)元，投資比例為73%，業(yè)主投資162萬(wàn)元。

節(jié)能效益分享期為12個(gè)月，分配原則為:

效益分享期內(nèi)1~6個(gè)月，甲方分享70%的節(jié)能效益，乙方分享30%的節(jié)能效益:效益分享期內(nèi)7~12個(gè)月，甲方分享80%的節(jié)能效益，乙方分享20%的節(jié)能效益。以上乙方分享節(jié)能效益的總和不超過(guò)442萬(wàn)元。

六、融資渠道

項(xiàng)目投資額604萬(wàn)元，其中施工單位投資442萬(wàn)元。施工單位投資來(lái)源為節(jié)能服務(wù)公司自有資金。