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新技術(shù)推薦-富氫氣體回收提純系統(tǒng)

一、技術(shù)名稱

富氫氣體回收提純系統(tǒng)

氫氣是重要的工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于石油化工、鋼鐵、醫(yī)藥和電子行業(yè)等，同時(shí)也是一種重要的二次能源，廣泛應(yīng)用于氫燃料電池汽車、貨車、輪船、航空航天燃料等。氫氣憑借其清潔、高效、重量輕、資源豐富的特點(diǎn)，正在成為全球綠色新能源變革的最理想能源。

上海優(yōu)華系統(tǒng)集成技術(shù)股份有限公司基于在石油化工企業(yè)多年的技術(shù)服務(wù)和工程實(shí)施的經(jīng)驗(yàn)積累，創(chuàng)建了“氫必優(yōu)®”商標(biāo)品牌，形成了一套自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氫氣提純整體解決方案和集成技術(shù)。通過(guò)整合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)、成熟的工藝技術(shù)，選擇最優(yōu)的工藝路線，開發(fā)了集工藝技術(shù)、控制系統(tǒng)和硬件設(shè)備于一體的嵌入式模塊化撬裝系統(tǒng)，生產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的氫氣產(chǎn)品，能同時(shí)解決了企業(yè)的共性問題和個(gè)性化需求，實(shí)現(xiàn)用戶氫資源最優(yōu)化的利用。

該技術(shù)核心模塊為預(yù)處理+旋轉(zhuǎn)閥PSA技術(shù)，根據(jù)富氫氣體的不同來(lái)源選擇不同的預(yù)處理技術(shù)以除去碳四加等重組分，再結(jié)合旋轉(zhuǎn)閥的PSA撬裝設(shè)備，實(shí)現(xiàn)氫氣的高效提純，整體以成套撬裝供貨，占地面積較小，適合從資源端分布式建設(shè)氫提純?cè)O(shè)備。

該技術(shù)是一種基于資源端富氫氣體的不同場(chǎng)景并集成高效提純?cè)O(shè)備的技術(shù)，通常用于石化及煤化工等領(lǐng)域富氫尾氣的氫氣提純?cè)倮没蛑苯幼鳛闅淠苡脩舻某商准夹g(shù)，尤其適合幾百方至兩萬(wàn)方以下的小規(guī)模分布式氫氣提純，并能滿足氫能指標(biāo)的提純要求。

二、先進(jìn)性闡述

該技術(shù)廣泛適用于由富氫氣體提純至工業(yè)氫、純氫、高純氫、燃料電池用氫，在分布式氫氣領(lǐng)域（中、小型用戶）處于世界領(lǐng)先地位，核心設(shè)備采用高性能吸附劑和快速旋轉(zhuǎn)閥組合技術(shù)，與傳統(tǒng)PSA相比具有工藝技術(shù)成熟、工藝性能先進(jìn)、工程運(yùn)行可靠等優(yōu)勢(shì)。

1、工藝優(yōu)勢(shì)

1）原料氣適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)品氣純度高。

a）可以根據(jù)不同的原料氣組分，選擇定制化的預(yù)處理設(shè)施，以保證后續(xù)新型PSA的吸附劑長(zhǎng)周期運(yùn)行，同時(shí)可能會(huì)有輕烴等額外的副產(chǎn)品收益。

b）吸附劑性能好（選擇性動(dòng)態(tài)吸附能力強(qiáng)、組分之間的分離系數(shù)大）且基于快速動(dòng)態(tài)吸附原理，既可將難以脫除的Ar、N₂、O₂、CO和CH₄一步脫除（不需另加脫氧塔），還允許大幅度提高主體氣流速度。

c）PSA循環(huán)周期短（是傳統(tǒng)PSA的1/3到1/6），雜質(zhì)在吸附塔內(nèi)停留時(shí)間短，故吸附劑再生徹底、產(chǎn)品氣純度高。

2）工藝流程簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)靈活，自適應(yīng)優(yōu)化控制系統(tǒng)。

a）一組電動(dòng)旋轉(zhuǎn)閥取代幾十個(gè)氣動(dòng)程控閥和配套切斷閥。

b）控制簡(jiǎn)單：?jiǎn)蝹€(gè)信號(hào)控制循環(huán)速度取代傳統(tǒng)PSA復(fù)雜的程控時(shí)序。

c）自適應(yīng)優(yōu)化控制系統(tǒng)：在原料氣流量發(fā)生較大變化時(shí)，可以自動(dòng)地調(diào)整旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)速，使裝置處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，獲得最高的回收率。吸附周期可根據(jù)實(shí)際工況以及產(chǎn)品氣質(zhì)量的需求，在1~18分鐘直接無(wú)間斷、連續(xù)實(shí)時(shí)、自動(dòng)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍廣，適應(yīng)性更好。

3）運(yùn)行能耗低。

電動(dòng)、變頻旋轉(zhuǎn)閥的耗電量很小（小型PSA系統(tǒng)功率低于0.5KW，最高至大型PSA系統(tǒng)功率5KW）。

2、工程優(yōu)勢(shì)

1）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊占地小，重量輕。

預(yù)處理及后續(xù)模塊均為撬裝設(shè)備供貨，集硬件設(shè)備、吸附劑、控制系統(tǒng)和嵌入式工藝技術(shù)于一體，占地面積和重量均比傳統(tǒng)路線節(jié)約。

2）旋轉(zhuǎn)閥性能可靠、維護(hù)工作量少。

a）核心設(shè)備如旋轉(zhuǎn)閥采用德國(guó)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、低摩擦、水平旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)閥開啟平穩(wěn)，削弱對(duì)閥體的沖擊強(qiáng)度，旋轉(zhuǎn)閥密封磨損很小，保證旋轉(zhuǎn)閥高可靠性。

b）整體設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作量少：旋轉(zhuǎn)閥數(shù)量少、且有極高可靠性，推薦只需每2-3年更換一次齒輪馬達(dá)機(jī)油、每5年維護(hù)或更換密封件一次。

3）裝置運(yùn)行噪音小，旋轉(zhuǎn)閥開啟平穩(wěn)，氣流連續(xù)變化，再生時(shí)介質(zhì)幾乎無(wú)流動(dòng)噪音。

三、案例分享

目前該技術(shù)在石化行業(yè)和氫能領(lǐng)域已有較廣泛的應(yīng)用，具體包括：某氫能源公司、某石化某分公司、某石化某分公司、某石油某石化公司。   

案例一：某氫能源公司

原料來(lái)源為焦?fàn)t煤氣經(jīng)一級(jí)PSA提純至工業(yè)氫（純度99.9%），經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥PSA成套撬裝技術(shù)提純后，產(chǎn)品氫滿足氫能&高純氫的指標(biāo)要求，GB/T37244-2018和GB/T3634.2-2011氫氣質(zhì)量要求。該項(xiàng)目難點(diǎn)是處理規(guī)模大（氫能領(lǐng)域單系列目前最大規(guī)模，產(chǎn)氫12300標(biāo)方/小時(shí)，雜質(zhì)脫除要求高（尤其是氧氣和氬氣），操作彈性范圍大（20-110%）。該項(xiàng)目采用上海優(yōu)華公司的成套撬裝旋轉(zhuǎn)閥PSA于2021年實(shí)施，提純系統(tǒng)的整體占地長(zhǎng)*寬為12*7米。項(xiàng)目于2022年2月份一次性開車成功，產(chǎn)出合格的高純氫產(chǎn)品，運(yùn)行平穩(wěn)。

案例二：某石油某石化

氫氣在聚丙烯生產(chǎn)中是一種重要的反應(yīng)物，用作丙烯聚合反應(yīng)的鏈終止劑和摩爾質(zhì)量調(diào)節(jié)劑，通過(guò)控制聚合物摩爾質(zhì)量的大小來(lái)控制產(chǎn)品的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率（MFR），進(jìn)而決定了最終產(chǎn)品的特性和牌號(hào)。氫氣純度和雜質(zhì)含量直接影響聚丙烯產(chǎn)品質(zhì)量，雜質(zhì)超標(biāo)直接影響催化劑活性和壽命，造成催化劑更換頻繁，不利于聚丙烯穩(wěn)定運(yùn)行。 
       本項(xiàng)目原料來(lái)源為乙烯裝置副產(chǎn)乙烯氫（純度95%），經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥PSA成套撬裝技術(shù)提純后，產(chǎn)品氫純度達(dá)到99.9%以上，CO≤0.5ppm、CO2≤0.5ppm。該項(xiàng)目難點(diǎn)在于處理規(guī)模?。ㄌ幚硪?guī)模160Nm3/h），雜質(zhì)脫除要求高（尤其是CO和CO₂），操作彈性范圍大（20-110%）。
    該項(xiàng)目采用上海優(yōu)華公司的成套撬裝旋轉(zhuǎn)閥PSA于2021年實(shí)施，提純系統(tǒng)的整體占地長(zhǎng)*寬為4.8*2.5米。 

四、技術(shù)前景

該技術(shù)主要適應(yīng)流程工業(yè)過(guò)程中副產(chǎn)含氫尾氣再提純作為工業(yè)氫或氫能。這類富氫氣體屬于工業(yè)副產(chǎn)品，原料氣來(lái)源廣泛，原料成本較低，是當(dāng)前獲得質(zhì)優(yōu)價(jià)廉高純氫和氫能的有效途徑。由于副產(chǎn)氫的組分復(fù)雜，除含有氫氣外，通常還含有烴類C₁~C₆、CO、CO₂、N₂和O₂等雜質(zhì)組分，采用常規(guī)提純方法，很難滿足高純氫、氫能或聚丙烯用氫的要求。

該技術(shù)針對(duì)富氫氣體雜質(zhì)含量配置必要的預(yù)處理系統(tǒng)，再結(jié)合旋轉(zhuǎn)閥PSA撬裝設(shè)備，達(dá)到分布式提純氫氣的目標(biāo)。因此，在當(dāng)下追求清潔低碳的氫能需求下，工業(yè)領(lǐng)域副產(chǎn)氫回收制備高純氫和氫能具有較廣闊的市場(chǎng)需求，通過(guò)該撬裝設(shè)備便于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施改造，建議推廣應(yīng)用。

五、關(guān)于上海優(yōu)華系統(tǒng)集成技術(shù)股份有限公司

優(yōu)華公司是一家智慧能源和清潔生產(chǎn)一體化的工程技術(shù)公司，廣州優(yōu)華過(guò)程技術(shù)有限公司成立于2001年10月，上海優(yōu)華系統(tǒng)集成技術(shù)股份有限公司成立于2010年5月，專注于流程工業(yè)的能量?jī)?yōu)化領(lǐng)域20余年。

優(yōu)華公司于2015年12月在上海股權(quán)交易中心科技創(chuàng)新板成功掛牌（股份代碼300028），已取得工程咨詢乙級(jí)資信單位（石油化工）、高新技術(shù)企業(yè)、上?？萍夹【奕耍ㄅ嘤┢髽I(yè)、上海市專精特新企業(yè)、上海市專利示范企業(yè)等資質(zhì)和榮譽(yù)。公司榮獲2018年度全國(guó)節(jié)能服務(wù)公司百?gòu)?qiáng)榜（石化行業(yè)）第1名及2018年度全國(guó)節(jié)能服務(wù)公司百?gòu)?qiáng)榜第10名。

優(yōu)華公司擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)130余項(xiàng)，多項(xiàng)技術(shù)入選《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄》、《國(guó)家工業(yè)節(jié)能技術(shù)推薦目錄》，并榮獲上海市浦東新區(qū)科技進(jìn)步獎(jiǎng)。

優(yōu)華公司服務(wù)于國(guó)內(nèi)五大石化集團(tuán)為代表的流程工業(yè)，是石油化工系統(tǒng)能量?jī)?yōu)化的領(lǐng)跑者。承接并完成了中石化集團(tuán)“十條龍”之“煉油企業(yè)能效提升與低碳技術(shù)”、中石油集團(tuán)“煉油生產(chǎn)裝置節(jié)能增效”等重大科技攻關(guān)項(xiàng)目。截止目前已完成300多個(gè)節(jié)能優(yōu)化項(xiàng)目，年減少CO₂排放量超過(guò)145萬(wàn)噸，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降碳、清潔生產(chǎn)的目標(biāo)。

六、咨詢熱線

聯(lián)系人：章女士

電  話：021-58366127、021-58366330、18917674313

郵  箱：li.zhang@youhua-opt.com

 網(wǎng)  址：www.wolfway.com.cn

電話：021-58366127 郵箱：suna.wang@youhua-opt.com
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