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摘要：近年来，我国对油气资源的需求不断增加，对氢气的需求也在不断增加。干气制氢装置PSA在运行中因工艺技术，原料等各方面因素的影响，造成在制氢过程中存在吸附剂使用效果不良，氢气回收率偏低的问题。此类问题对于设备机组的运行效率，以及企业的实际收益造成了一定的影响。因此在实际发展中关于针对干气制氢装置中影响氢气回收率的因素改善，以及提升氢气的回收率操作，也引起了研究人员及作业人员的重视。针对当前干气制氢装置PSA氢气回收率偏低的原因及对策，进行简要的分析研究。
关键词：变压吸附；炼油厂干气；氢气回收；工业应用
引言
汽、柴油质量升级一般采用加氢精制和加氢改质的方法，随着我国汽、柴油质量升级步伐不断加快，炼油厂氢气消耗不断增加。目前炼油厂普遍采用干气（天然气、轻烃）蒸汽转化+变压吸附（PSA）工艺生产氢气，该工艺生产的氢气纯度高，可以达到99．9%以上，但也存在氢气回收率低、能耗高、制氢成本高的缺点，氢气成本一般在15000元/t以上，远高于加氢精制后的车用汽、柴油的价格。提高制氢装置氢气回收率，降低氢气和质量升级成本对炼油厂十分必要。
1影响干气制氢装置PSA氢气回收率的主要因素
1.1转化炉炉膛正压及超温
解析气量增大，大量的解析气进入转化炉，造成转化炉负压大幅波动，炉膛超温，给装置的平稳运行带来了较大的安全风险。由于程控阀内漏造成再生冲洗压力升高，再生气量大幅增大，大量的尾气进入转化炉，造成转化炉正压及炉膛温度超温，对炉管的寿命及转化炉的运行带来重大的安全隐患。
1.2装置腐蚀因素
化工生产中装置腐蚀现象较为普遍，分析当前在干气制氢装置运行中因装置腐蚀，造成的氢气回收率低也为主要的现象。干气制氢装置运行中装置腐蚀类型有：硫腐蚀、铵盐腐蚀、综合性腐蚀。硫腐蚀主要来源于工艺生产中含有HS的加氢脱硫干气原料，其在生产中因温度原因、离子累计原因，造成工艺生产中的S离子对生产装置产生了一定的腐蚀现象。装置出现硫腐蚀现象，出现了一定的泄漏现象，最终造成氢气回收率低下。铵盐腐蚀现象的出现其来源于加氢脱硫干气中NH与其他微量元素，如HCl，HS，产生化学反应生成铵盐，最终出现的腐蚀现象。该类现象在初期因铵盐生成量方面的因素，产生的危害较小，后期随着反应的持续以及生成物的堆积，最终造成了铵盐腐蚀现象。铵盐腐蚀现象的持续造成吸附塔、管线出现了严重的腐蚀，且对于设备装置的应用寿命也造成了较大的危害。综合性腐蚀在PSA装置的运行中为常见的一类腐蚀现象，分析综合性腐蚀现象的出现，主要为人为管理不到位，造成的综合性腐蚀现象。综合性腐蚀现象的出现对于反应装置、管线均造成了较大的危害。且由于综合性腐蚀的腐蚀强度大，对于设备装置造成的危害性也较大，最终造成了工艺技术运行中氢气的回收率较低。
2针对当前干气制氢装置PSA氢气回收率偏低现象的改善对策分析
2.1水碳比对蒸汽发生器入口筒体、人孔的影响
因为转化反应是吸热反应，因此提高温度不仅可以加快反应速率，而且有利于平衡，即可以多生成ＣＯ和Ｈ2，降低转化尾气中残余ＣＨ4的含量。但是，鉴于当前装置中压蒸汽发生器衬里有裂纹，筒体热点温度在不断上涨，氢气渗透能力强，继续提温在现有热量回收系统下，过剩热量无法充分利用，会加快衬里裂纹。为了确保装置安全平稳运行，应该尽量减少中压蒸汽发生器热负荷，降低水碳比有利于减少进入中压蒸汽发生器的热量，可以实施。为了确保运行安全，现场操作人员一直手动测量中压蒸汽发生器筒体热点，选进口人孔和进口筒体两个测点，中压蒸汽发生器进口人孔左上角最高温度为388℃，设备设计温度为400℃。设备运行温度偏高，不过还在允许范围内。预计降低水碳比会降低设备整体热负荷，进而降低设备超温风险。
2.2转化炉温与燃料气流量控制
制氢装置的原料预热炉及转化炉的温度在生产过程中要保持恒定，炉温变高，会增加转化炉的燃料量，同时亦使炉管温度升高，寿命缩短；炉温降低，会使制氢产量降低。炉温的高低一般通过加热炉出口的温度或炉膛温度与燃料气流量（压力）的串级调节来控制，即加热炉的出口温度或炉膛温度为主调节参数，燃料气为副调节参数。当燃料气流量（压力）波动时，通过副调节器及时调节，从而保证加热炉出口温度或炉膛温度的稳定。原料预热炉由于热容量小，一般采用加热炉出口温度与燃料气流量（压力）的串级调节来控制；而转化炉由于热容量大，且炉管内发生化学反应，出口温度较为迟缓，一般采用炉膛辐射室至对流室的烟气平均温度与燃料气流量（压力）的串级调节来控制，或者采用炉膛辐射室至对流室的烟气温度与加热炉的出口温度高选后与燃料气流量（压力）的串级调节来控制。
2.3落实工艺技术优化
实施中应从落实差异化的供料，以及异步运行的方式进行工艺技术的运行。其中具体分析工艺技术的优化，主要原则为：落实同一属性或相近属性原料气的预处理，避免在原料气预处理中因属性差异，产生的化学反应现象。如加氢干气中NH与HCl，HS产生化学反应，引起的装置腐蚀现象，最终造成了氢气回收率下降的现象。因此在实际落实工艺处理中，应从规避加氢干气和重整装置PSA解析气，同时混入PSA装置内。操作中可通过控制程控阀，以及提升操作规范的方式优化工艺实施质量，以此保障装置应用的安全性，并且最大化的提升氢气回收率。
2.4加固各个吸附塔顶部收集器滤网及底盖
对存在漏损的吸附塔收集器进行修复加固处理，防止气流携带的分子筛对其造成损坏，引起分子筛跑损对阀门造成影响。
2.5集中化作业
干气制氢装置PSA在运行中因原料气含硫量过大及原料化学反应，造成的装置腐蚀现象，严重的影响了装置的应用寿命，且造成了一定的安全隐患。为有效的提升工艺技术的应用质量，运营企业可通过应用集中化操作的方式，降低干气制氢装置运行中的腐蚀现象，提升氢气的回收率。具体作业中关于集中化工艺的实施，可通过联动两套设备的方式进行气化尾氢和解析气的集中处理，另一机组同时进行加氢脱硫干气的提纯作业。以此从整体的机组作业效率方面提升氢气的回收率，增强设备机组运行中的安全性，提升设备机组应用寿命的合理性。
结语
综上所述，PSA程控阀内漏严重，会造成解析气中氢气持续偏高，氢气回收率低，增加了装置的物耗和能耗，同时也给转化炉运行带来风险。因此综合分析在工艺技术的应用中，为有效的提升干气制氢装置PSA氢气回收率，工艺实施中应从加强作业人员的规范化操作，优化工艺技术，以及增加吸附塔，集中化作业的方向进行发展。
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