6.3 石化企業副產氫氣
煉油廠加氫裝置副產含有氫氣、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等的煉廠乾氣，煉廠乾氣的產量約占整個裝置加工量的5％。以往很多企業將煉廠乾氣排入瓦斯管網作為燃料，實際上同樣沒有利用煉廠乾氣的最大價值。氫氣作為煉廠重要原料的用量占原油加工量的0.8％～1.4％。煉油廠生產裝置中，連續重整裝置副產的氫氣是理想的氫源。隨著加工原油的日益劣質化，重整氫氣的產量只能提供占原油加工量需要的0.5％。因此連續重整裝置副產的氫氣遠不能滿足煉油廠日益增加的氫氣需要。多數煉油廠只能通過新建天然氣或煤製氫來彌補氫氣的不足。面對質量越來越差的原油和越來越高的產品質量要求，以及越來越嚴格的環保要求等多重壓力，煉廠應當優先考慮充分利用本廠的氫氣流股和優質輕烴原料生產氫氣。
煉廠含氫氣體主要有重整PSA解吸氣（氫純度25％～40％）、催化乾氣製乙烯裝置甲烷氫（氫純度30％～45％）和焦化乾氣製乙烷裝置甲烷氫（氫純度25％～40％）、加氫裝置乾氣（氫純度60％～80％）和加氫裝置低分氣（氫純度70％～80％）、氣櫃火炬回收氣（氫純度45％～70％）等。回收煉廠含氫氣體通常採用的技術有PSA、膜分離和深冷分離等。
該組合工藝技術有以下優點：（1）將煉廠乾氣中C1～C5「吃乾榨盡」，解決煉廠「乾氣不乾」的問題。甲烷氫經過膜分離氫氣提濃後，膜尾氣作為製氫裝置原料。C2通過焦化乾氣回收乙烷裝置進行回收，是乙烯裝置的優質裂解原料；C3、C4在輕烴回收裝置中進行回收，液化氣外送或者作為優質裂解原料；C5組分通過輕烴回收裝置碳五分離塔進行正異構C5分離，正構C5及以上組分外送至罐區儲存。異構C5作為優質汽油調和組分，直接調和汽油。（2）組合工藝將煉廠乾氣中氫氣回收達到極致。①兩次氫氣提濃。加氫乾氣回收C3以後，氫氣第一次提濃；重整PSA解析氣回收C2後，在膜分離裝置進行了第二次提濃。②兩次H2提純。加氫乾氣回收C3＋後，進入重整PSA進行第一次提純。膜尾氣中少量H2（體積分數15％）進入製氫裝置PSA進行第二次提純。經歷兩次提濃和兩次提純後，煉廠乾氣中氫氣基本上被回收。只有製氫裝置PSA解吸氣作為燃料燒掉為轉化爐提供熱量。
該組合工藝投產後，緩解了廠內氫氣不足的矛盾，也減少了製氫裝置因原料不足導致的跑龍套造成的能源消耗損失。
中國工業副產氫種類多、資源量大，在氫能產業發展起步階段可以起到助推作用，但氫能行業的長期發展無法完全依賴副產氫。原因是：一方面副產氫資源分布不均，如副產氫最豐富的焦炭行業與中國煤炭產地高度重合，基本分布在西北地區，而用氫大戶則分布在沿海經濟發達地區，因此副產氫無法覆蓋用氫大戶。另一方面，隨著環保和節能要求的提高，以及企業精細化管理水準的提高，絕大多數副產氫都配套了回收裝置，大部分已經內部消化。如焦化企業利用焦爐煤氣生產合成氨、甲醇、LNG或用於煤焦油加氫。氯鹼行業使用副產氫氣生產聚氯乙烯或鹽酸等。所以實際可外供的副產氫並沒有預計的那麼多。因此副產氫只能作為氫能發展的臨時性的局部性的補充，無法全面支撐未來氫能產業
的發展。
6.4 弛放氣回收氫氣
弛放氣是化工生產中不參與反應的氣體或因品位過低不能利用而在化工設備或管道中積聚而產生的氣體。由於弛放氣影響設備的傳熱效果、反應速率和進度，降低生產效率等，因此必須定期排放。但弛放氣並非完全無用，為降低生產成本，工業上對弛放氣的利用主要有兩種途徑：一種是經壓縮加壓或升溫後可以繼續利用；另一種是直接在另外的工序中利用其可利用的成分。
6.4.1 合成氨弛放氣
合成氨生產中使用的氮氣來自空氣分離，因此空氣中的氬氣將隨著一起被帶入反應系統。氬氣在空氣中含量（體積分數）為0.93％。又由於原料氫氣中的甲烷不能完全變換，或者造氣工藝中採用了甲烷化工序，使原料中甲烷含量增加。由於氬氣和甲烷在合成氨反應中屬於不發生反應的惰性氣體，會在反應系統中不斷積累，因此合成系統必須經常排出一部分弛放氣。合成氨工藝中，每生產1tNH3能得到約200m3的尾氣。其中主要含CH4、N2、Ar、NH3、H2等氣體。有的公司把合成氨弛放氣送到三廢爐燃燒，既造成資源浪費，又因為熱值高影響三廢爐的操作。因此，對合成氨弛放氣中的氫氣進行有效回收，具有重大的現實意義。
使用低壓膜提氫裝置分離提純弛放氣中的氫氣。氨儲槽弛放氣經高效低溫等壓氨回收裝置處理後除去弛放氣中大量的氨，經等壓氨回收後的弛放氣作為系統原料氣，以30℃左右的溫度和1.2MPa的壓力經調節閥進入膜分離氫氣回收裝置。氫氣回收的工藝流程分為兩個基本過程：①弛放氣的預處理過程，包括氣液分離、預熱及預放空。弛放氣經吸收氨後先進入氣液分離器將夾帶的霧滴除去，再進入過濾器，將氣體中夾帶的微小霧滴及粉塵雜質除去，潔淨的原料氣送加熱器加熱到50℃左右，以保證進膜前的氣體遠離露點，否則冷凝下來的液滴會在膜分離器的纖維表面冷凝，導致回收率降低，甚至對膜造成損害。最後送入膜分離器組進行氫分離。②弛放氣的膜分離過程，原料氣進入膜分離器後，在恆定壓差的作用下，氫氣以較快的速率通過纖維膜，形成高濃度的氫從膜分離器側面輸出，稱為滲透氣，送入合成氨系統供生產利用，而含有大量甲烷和部分未被回收氫氣的尾氣由調節閥減壓後作為燃料氣送入三廢爐。
煉油廠加氫裝置副產含有氫氣、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等的煉廠乾氣，煉廠乾氣的產量約占整個裝置加工量的5％。以往很多企業將煉廠乾氣排入瓦斯管網作為燃料，實際上同樣沒有利用煉廠乾氣的最大價值。氫氣作為煉廠重要原料的用量占原油加工量的0.8％～1.4％。煉油廠生產裝置中，連續重整裝置副產的氫氣是理想的氫源。隨著加工原油的日益劣質化，重整氫氣的產量只能提供占原油加工量需要的0.5％。因此連續重整裝置副產的氫氣遠不能滿足煉油廠日益增加的氫氣需要。多數煉油廠只能通過新建天然氣或煤製氫來彌補氫氣的不足。面對質量越來越差的原油和越來越高的產品質量要求，以及越來越嚴格的環保要求等多重壓力，煉廠應當優先考慮充分利用本廠的氫氣流股和優質輕烴原料生產氫氣。
煉廠含氫氣體主要有重整PSA解吸氣（氫純度25％～40％）、催化乾氣製乙烯裝置甲烷氫（氫純度30％～45％）和焦化乾氣製乙烷裝置甲烷氫（氫純度25％～40％）、加氫裝置乾氣（氫純度60％～80％）和加氫裝置低分氣（氫純度70％～80％）、氣櫃火炬回收氣（氫純度45％～70％）等。回收煉廠含氫氣體通常採用的技術有PSA、膜分離和深冷分離等。
該組合工藝技術有以下優點：（1）將煉廠乾氣中C1～C5「吃乾榨盡」，解決煉廠「乾氣不乾」的問題。甲烷氫經過膜分離氫氣提濃後，膜尾氣作為製氫裝置原料。C2通過焦化乾氣回收乙烷裝置進行回收，是乙烯裝置的優質裂解原料；C3、C4在輕烴回收裝置中進行回收，液化氣外送或者作為優質裂解原料；C5組分通過輕烴回收裝置碳五分離塔進行正異構C5分離，正構C5及以上組分外送至罐區儲存。異構C5作為優質汽油調和組分，直接調和汽油。（2）組合工藝將煉廠乾氣中氫氣回收達到極致。①兩次氫氣提濃。加氫乾氣回收C3以後，氫氣第一次提濃；重整PSA解析氣回收C2後，在膜分離裝置進行了第二次提濃。②兩次H2提純。加氫乾氣回收C3＋後，進入重整PSA進行第一次提純。膜尾氣中少量H2（體積分數15％）進入製氫裝置PSA進行第二次提純。經歷兩次提濃和兩次提純後，煉廠乾氣中氫氣基本上被回收。只有製氫裝置PSA解吸氣作為燃料燒掉為轉化爐提供熱量。
該組合工藝投產後，緩解了廠內氫氣不足的矛盾，也減少了製氫裝置因原料不足導致的跑龍套造成的能源消耗損失。
中國工業副產氫種類多、資源量大，在氫能產業發展起步階段可以起到助推作用，但氫能行業的長期發展無法完全依賴副產氫。原因是：一方面副產氫資源分布不均，如副產氫最豐富的焦炭行業與中國煤炭產地高度重合，基本分布在西北地區，而用氫大戶則分布在沿海經濟發達地區，因此副產氫無法覆蓋用氫大戶。另一方面，隨著環保和節能要求的提高，以及企業精細化管理水準的提高，絕大多數副產氫都配套了回收裝置，大部分已經內部消化。如焦化企業利用焦爐煤氣生產合成氨、甲醇、LNG或用於煤焦油加氫。氯鹼行業使用副產氫氣生產聚氯乙烯或鹽酸等。所以實際可外供的副產氫並沒有預計的那麼多。因此副產氫只能作為氫能發展的臨時性的局部性的補充，無法全面支撐未來氫能產業
的發展。
6.4 弛放氣回收氫氣
弛放氣是化工生產中不參與反應的氣體或因品位過低不能利用而在化工設備或管道中積聚而產生的氣體。由於弛放氣影響設備的傳熱效果、反應速率和進度，降低生產效率等，因此必須定期排放。但弛放氣並非完全無用，為降低生產成本，工業上對弛放氣的利用主要有兩種途徑：一種是經壓縮加壓或升溫後可以繼續利用；另一種是直接在另外的工序中利用其可利用的成分。
6.4.1 合成氨弛放氣
合成氨生產中使用的氮氣來自空氣分離，因此空氣中的氬氣將隨著一起被帶入反應系統。氬氣在空氣中含量（體積分數）為0.93％。又由於原料氫氣中的甲烷不能完全變換，或者造氣工藝中採用了甲烷化工序，使原料中甲烷含量增加。由於氬氣和甲烷在合成氨反應中屬於不發生反應的惰性氣體，會在反應系統中不斷積累，因此合成系統必須經常排出一部分弛放氣。合成氨工藝中，每生產1tNH3能得到約200m3的尾氣。其中主要含CH4、N2、Ar、NH3、H2等氣體。有的公司把合成氨弛放氣送到三廢爐燃燒，既造成資源浪費，又因為熱值高影響三廢爐的操作。因此，對合成氨弛放氣中的氫氣進行有效回收，具有重大的現實意義。
使用低壓膜提氫裝置分離提純弛放氣中的氫氣。氨儲槽弛放氣經高效低溫等壓氨回收裝置處理後除去弛放氣中大量的氨，經等壓氨回收後的弛放氣作為系統原料氣，以30℃左右的溫度和1.2MPa的壓力經調節閥進入膜分離氫氣回收裝置。氫氣回收的工藝流程分為兩個基本過程：①弛放氣的預處理過程，包括氣液分離、預熱及預放空。弛放氣經吸收氨後先進入氣液分離器將夾帶的霧滴除去，再進入過濾器，將氣體中夾帶的微小霧滴及粉塵雜質除去，潔淨的原料氣送加熱器加熱到50℃左右，以保證進膜前的氣體遠離露點，否則冷凝下來的液滴會在膜分離器的纖維表面冷凝，導致回收率降低，甚至對膜造成損害。最後送入膜分離器組進行氫分離。②弛放氣的膜分離過程，原料氣進入膜分離器後，在恆定壓差的作用下，氫氣以較快的速率通過纖維膜，形成高濃度的氫從膜分離器側面輸出，稱為滲透氣，送入合成氨系統供生產利用，而含有大量甲烷和部分未被回收氫氣的尾氣由調節閥減壓後作為燃料氣送入三廢爐。
