异丁烷脱氢装置粗氢脱水改造探究范文

摘要：异丁烷脱氢装置所产粗氢由于经过碱洗而带水分，室温较低时水分会在管道内凝结，对氢气正常管输、下游变压吸附（PSA）系统运行、物料计量等均存在较大影响。通过采用合理的技术改造，对水分进行脱除，可以明显改善以上问题，为装置的长周期平稳运行提供了保障。

关键词：异丁烷；粗氢；脱水

异丁烷脱氢装置产品为异丁烷、异丁烯混合物和粗氢。粗氢在输出装置前经过碱洗处理而带水分，在室温较低的情况下会凝结成水，对输送管路及装置运行造成不良影响。本文对此类问题进行了研究，通过选取最优方案进行技术改造，取得了良好的改造效果。

1项目背景

河北新欣园能源股份有限公司20万t／a异丁烷脱氢装置副产大量氢气。氢气一部分送至本装置变压吸附（PSA）设施提纯后循环自用，大部分送至河北新启元能源技术开发股份有限公司（简称新启元）蒽油加氢装置补充循环氢。由于异丁烷脱氢装置外送粗氢需要经过碱洗塔碱洗、水洗后再通过干气压缩机增压才能送至蒽油加氢装置，因此外送粗氢会携带水分。通常粗氢外送量为6000Nm3／h，温度40℃，至新启元蒽油加氢装置输送管线有2500m左右。到了冬季，温度降低导致氢气中的蒸汽凝结成水，在粗氢流量计处积聚甚至结冰堵塞管道，并且造成流量计计量不准确，同时还会影响PSA设施正常运行，缩短PSA吸附剂使用寿命。

2氢气干燥技术简介

氢气干燥的方法主要分两种，冷凝式和吸附式。冷凝式干燥即是利用制冷设备降低氢气温度，促使所含水分以凝结水或结霜的形式析出，进而化霜为水排出，从而达到氢气干燥的目的。根据制冷方式的不同，冷凝式干燥又分为机械制冷式、电子制冷式。吸附式干燥则是利用吸湿剂对水分的吸附作用将氢气中的水分脱除，从而达到氢气干燥的目的。

2．1机械制冷冷凝式氢气干燥

冷凝式氢气干燥器通常采用机械制冷、金属换热器等，优势明显、应用广泛：低温、高效、容易控制、流量大、干燥效果好、不受氢气中灰尘、油污等杂质的影响、氢气系统独立密闭不易泄漏。目前，机械制冷冷凝式氢气干燥器的应用具有绝佳的大环境：制冷机械技术先进、配件价廉易购、运行成本低、制冷专业技术人员充足。

2．2电子制冷冷凝式氢气干燥

电子制冷技术发展开始于20世纪50年代，其制冷方法是：当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，形成制冷组件。当给制冷组件施加一定的直流电压时，异种导体接触面将发生Peltie效应，其热端放出热量，温度升高，冷端吸收热量，温度降低，从而达到制冷的目的。由于电子制冷不存在转动设备，因此具有无噪声、无磨损、无污染、易控制以及寿命长等优点。然而由于存在制冷效率低、造价高、无法适用交流电源等问题，故在通常的生产领域中较少使用。

2．3再生吸附式氢气干燥

再生吸附式氢气干燥器干燥效果好、可持续运行、吸附剂可再生重复使用、再生过程无需消耗氢气、故障少、维修操作简单，特别适用于漏油情况较少的工况。使用过程中应特别注意维修前后和使用前进行严格的气体置换，使用前和维修后也必须严格试漏，运行过程中也应经常检查有无氢气泄漏，以避免危险情况的发生。

3改造内容

3．1改造思路

根据本装置粗氢的用途需要，无需对其进行深度干燥，脱除低温下的凝结水即可，因此选取有专用内件的脱水罐即可满足要求。由于粗氢携带的水分经常在氢气流量计处积聚，因此最好在进流量计之前增加脱水装置。

3．2改造流程

在粗氢流量计阀组前安装配有特殊内件的粗氢脱水罐，脱水罐安装进出阀门及跨线，罐顶安装安全阀1台，管线连接放空系统，罐中部安装现场液位计及压力表，罐底安装切水管线至污水管网，管线均配有伴热及保温。

4项目投资

该项目总投资6．5万元，其中工程设计费0．5万元，包括初步设计和概算、施工图设计、按合同规定配合施工、进行设计技术交底、参加试车及工程竣工验收等工作的费用；设备费3．0万元，包括脱水罐费用；材料费1．5万元，包括改造所需管件、阀门、仪表等费用；土建及安装费1．5万元，包括土建施工及设备安装等费用。

5结论

（1）通过技术改造，解决了冬季外送粗氢管道冻结堵塞问题，保证了粗氢的正常输送。

（2）减少了至PSA设施的带水量，降低了PSA吸附剂失活的风险。

（3）保证了粗氢流量计的正常运行工况，使粗氢计量更加准确，既保证了粗氢的安全输送又保证了上下游装置的平稳运行。

（4）本项目投资仅6．5万元，费用低、效果好。

作者:刘海军 刘浩 王星健 单位:河北新启元能源技术开发股份有限公司