天然气蒸汽转化制氢装置节能降耗技术改造

胡德备

摘要：社会在不断进步的同时，各项先进的技术手段不断涌现，其中天然气蒸汽转化制氢技术工艺受到了社会各界的广泛关注，该技术更加注重节能降耗。文章以天然气蒸汽转化制氢装置工艺流程为例，先对工艺冷凝回收发展现状进行了分析，并提出了有效的改造方法，并阐述了提高盐水收率的措施，最后探究了节能降耗技术的具体改造方法，希望能够为天然气蒸汽转化制氢装置节能降耗改造提供些许借鉴参考。

关键词：天然气；蒸汽转化；制氢装置；节能降耗；技术改造

前言：随着技术的不断更新与发展，天然气制氢工艺技术也越来越成熟，和煤制氢技术相比，其污染更小、能耗低、二氧化碳排放少，投资成本更低，优点更加突出，得到了广泛的应用。冷凝回收过程中，增加气液分离器与解吸塔，可有效节约水资源，并提高脱盐水收率，增加原水预热器，能够明显提高整体经济效益。

1、工艺冷凝液的回收

（1）现状

根据实际生产要求，装置实际负荷一旦达到最大值，剩余水蒸气量在8t/h，这部分水蒸气会根据转化气冷却而慢慢冷凝。对压力调整环节中，会对二氧化碳进行溶解，冷凝液也呈酸性状态，并对设备产生一定的腐蚀影响，因此不能直接将原水进行使用，大量的冷凝水被排出，导致大量的水资源被浪费。工艺冷凝液pH值调整到5且电导率在10-20左右时，两者的比例严重超标。结合该问题特点，首先应当及时解决pH值太高的问题，这样才能够保障其能够进入反渗透膜中完成处理。

（2）改进方法

首先，需要铺设管线，引出冷凝液，之后再铺设管线引出冷凝液，管线参数标准具体为50mm与108mm。增加气液分离器，排出冷凝液气体，匹配型号之后，再结合冷凝气体的实际数量和压力特点选择。设置解吸塔，进行空气中二氧化碳及融合二氧化碳的饱和蒸汽压传质，去除酸性气体二氧化碳，同时对电导率进行调整，提高pH值到7，确保冷凝液在处理之后可达到脱盐水的标准，并注入脱盐水获得最终成品。还应当对可燃气体进行合理控制，通过气液分离器对可燃气体进行分离，从而避免可燃气体进入实际反应当中。在设计解吸塔时，还应当考虑到除沫器，避免发生气流外溢的情况，这样也能够净化改善液体处理环境。经过工艺冷凝处理之后，可对不符合指标的液体引流，使其进入二级反渗透膜中，根据脱盐水系统完成工艺冷凝液的进一步处理，回收冷凝液，从而提高生产效率和效果，提高冷凝液的实际回收率，从而有效避免大量水资源浪费，提高整体改造效果。

（3）节能降耗评价

根据装置的实际运行参数和状况来看，过剩的水蒸气量大约在8t/h，软化水脱盐回收率则达到了95%，经过二级反渗透膜处理之后，回收率则达到98%以上，经济效益显著提高。

2、提高脱盐水收率

（1）现状

通常采用反渗透技术工艺在制氢装置完成脱盐水处理，通过该技术去除大多数的盐分与杂志，并且为制氢装置提供脱盐水，制氢装置在使用软化水过程中，原水温度通常在夏季30℃，冬季20℃左右。企业对水井进行调整，夏季温度在20℃，冬季则降低至5-8℃，这个时候脱盐水的实际水量有所降低，回收率也逐渐减少，并出现水资源浪费的情况。要在原水温度降低的前提下，做好原水加热处理，从而保障脱盐水工序稳定的同时，确保脱盐水的实际回收率，并减少水资源浪费的现象。

（2）改进方法

对原水管线路进行改造，并增加原水预热处理装置，从而进一步提高原水问题，同时降低浓水的实际排放量，不断提高实际产水量。

（3）技术特点

原水预热处理过程中，应当综合考虑到副线埋设等有关问题，根据原水的问题适当选择恰当的预热处理设备，当预热器发生故障时，不能再使用预热器，从而提高整体使用便捷性。首先，需要充分考虑各种类型介质换热过程中可能会出现温差变大等问题，因此，要尽量的减少换热器产生的冲击，并且在换热器入口增加减温减压设备。其次，在使用装置环节中还可能会出现转化工序不合理等情况，副产物都会造成低压蒸汽放空的情况，因此，需要及时进行适当的调整，该装置增加了温度报警装置，可结合实际需求实时进行调节。

（4）效益评价

技术改造之后，投入实际生产，并实时进行跟踪评价，能够发现，随着原水温度的不断提高，渗透液流量明显增加，这个时候产水收率也大幅提高，水资源浪费的现象得到了较好的控制，提高了经济效益。在实施之前，全年进水温度大约在15℃，收率在73%左右，实施之后，36℃收率在94%，创造了更大的经济收益。

3、PSA-H2尾气CO2提纯改造

（1）现状

对当前设备情况进行综合分析，天然气制氢装置尾气二氧化碳实际含量大约为30%，在原设计当中尾气环节使用燃料气进入燃烧系统完成处理。在这个环节中，二氧化碳自身为不可燃气体，直接排放则可能会导致热量流失，造成系统的内能大幅降低，浪费比较严重。

（2）改进方法

针对实际生产需求，进行PSA-H2尾气处理设备，其能够对二氧化碳进行有效转变，同时可对二氧化碳实现精脱气处理，尤其是在一氧化碳含量比较低的状态下也可进行转化，并转化为一氧化碳，并将其作为燃料，为转化氢气的流程和工序提供支持，保障热量不会发生明显的降低。

（3）效益评价

经过改造以后，年产值大幅提高，经济效益明显增加，采用空气降低工艺冷凝液处理技术，可对二氧化碳进行分压处理，并且能够去除冷凝液当中的二氧化碳，实现循环利用。提高原水的温度，能够保障反渗透膜实际渗透率，并且有效降低浓水的实际排放量，提高回用率的同时，也能够有效减少水资源的浪费，提高产水综合收率。通过PSA-H2尾气处理设备，可实现高效提纯二氧化碳，有效减少因二氧化碳排放导致热量流失的问题，也提高了转化炉的实际转化效率，适应生产环境。改造成果明显，值得进一步推广应用，有利于推动行业的进一步发展。

4、结束语

天然气制氢过程中采用高效清洁的生产技术，并通过节能技术改造，实现节能减排，降低实际生产成本，有利于促进循环经济的发展，其具有广阔的发展空间。目前，天然气制氢装置比较多，且能源压力也非常严重，可对天然气蒸汽制氢装置进行技术改造，从而实现节能降耗，并且有效减少了实际生产成本，创造了更大的经济效益。

参考文献

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