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摘要：異丁烷脫氫裝置所產粗氫由于經過堿洗而帶水分，室溫較低時水分會在管道內凝結，對氫氣正常管輸、下游變壓吸附（PSA）系統運行、物料計量等均存在較大影響。通過采用合理的技術改造，對水分進行脫除，可以明顯改善以上問題，為裝置的長周期平穩運行提供了保障。

關鍵詞：異丁烷；粗氫；脫水

異丁烷脫氫裝置產品為異丁烷、異丁烯混合物和粗氫。粗氫在輸出裝置前經過堿洗處理而帶水分，在室溫較低的情況下會凝結成水，對輸送管路及裝置運行造成不良影響。本文對此類問題進行了研究，通過選取最優方案進行技術改造，取得了良好的改造效果。

1項目背景

河北新欣園能源股份有限公司20萬t／a異丁烷脫氫裝置副產大量氫氣。氫氣一部分送至本裝置變壓吸附（PSA）設施提純后循環自用，大部分送至河北新啟元能源技術開發股份有限公司（簡稱新啟元）蒽油加氫裝置補充循環氫。由于異丁烷脫氫裝置外送粗氫需要經過堿洗塔堿洗、水洗后再通過干氣壓縮機增壓才能送至蒽油加氫裝置，因此外送粗氫會攜帶水分。通常粗氫外送量為6000Nm3／h，溫度40℃，至新啟元蒽油加氫裝置輸送管線有2500m左右。到了冬季，溫度降低導致氫氣中的蒸汽凝結成水，在粗氫流量計處積聚甚至結冰堵塞管道，并且造成流量計計量不準確，同時還會影響PSA設施正常運行，縮短PSA吸附劑使用壽命。

2氫氣干燥技術簡介

氫氣干燥的方法主要分兩種，冷凝式和吸附式。冷凝式干燥即是利用制冷設備降低氫氣溫度，促使所含水分以凝結水或結霜的形式析出，進而化霜為水排出，從而達到氫氣干燥的目的。根據制冷方式的不同，冷凝式干燥又分為機械制冷式、電子制冷式。吸附式干燥則是利用吸濕劑對水分的吸附作用將氫氣中的水分脫除，從而達到氫氣干燥的目的。

2．1機械制冷冷凝式氫氣干燥

冷凝式氫氣干燥器通常采用機械制冷、金屬換熱器等，優勢明顯、應用廣泛：低溫、高效、容易控制、流量大、干燥效果好、不受氫氣中灰塵、油污等雜質的影響、氫氣系統獨立密閉不易泄漏。目前，機械制冷冷凝式氫氣干燥器的應用具有絕佳的大環境：制冷機械技術先進、配件價廉易購、運行成本低、制冷專業技術人員充足。

2．2電子制冷冷凝式氫氣干燥

電子制冷技術發展開始于20世紀50年代，其制冷方法是：當一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材料聯結成電偶對時，形成制冷組件。當給制冷組件施加一定的直流電壓時，異種導體接觸面將發生Peltie效應，其熱端放出熱量，溫度升高，冷端吸收熱量，溫度降低，從而達到制冷的目的。由于電子制冷不存在轉動設備，因此具有無噪聲、無磨損、無污染、易控制以及壽命長等優點。然而由于存在制冷效率低、造價高、無法適用交流電源等問題，故在通常的生產領域中較少使用。

2．3再生吸附式氫氣干燥

再生吸附式氫氣干燥器干燥效果好、可持續運行、吸附劑可再生重復使用、再生過程無需消耗氫氣、故障少、維修操作簡單，特別適用于漏油情況較少的工況。使用過程中應特別注意維修前后和使用前進行嚴格的氣體置換，使用前和維修后也必須嚴格試漏，運行過程中也應經常檢查有無氫氣泄漏，以避免危險情況的發生。

3改造內容

3．1改造思路

根據本裝置粗氫的用途需要，無需對其進行深度干燥，脫除低溫下的凝結水即可，因此選取有專用內件的脫水罐即可滿足要求。由于粗氫攜帶的水分經常在氫氣流量計處積聚，因此最好在進流量計之前增加脫水裝置。

3．2改造流程

在粗氫流量計閥組前安裝配有特殊內件的粗氫脫水罐，脫水罐安裝進出閥門及跨線，罐頂安裝安全閥1臺，管線連接放空系統，罐中部安裝現場液位計及壓力表，罐底安裝切水管線至污水管網，管線均配有伴熱及保溫。

4項目投資

該項目總投資6．5萬元，其中工程設計費0．5萬元，包括初步設計和概算、施工圖設計、按合同規定配合施工、進行設計技術交底、參加試車及工程竣工驗收等工作的費用；設備費3．0萬元，包括脫水罐費用；材料費1．5萬元，包括改造所需管件、閥門、儀表等費用；土建及安裝費1．5萬元，包括土建施工及設備安裝等費用。

5結論

（1）通過技術改造，解決了冬季外送粗氫管道凍結堵塞問題，保證了粗氫的正常輸送。

（2）減少了至PSA設施的帶水量，降低了PSA吸附劑失活的風險。

（3）保證了粗氫流量計的正常運行工況，使粗氫計量更加準確，既保證了粗氫的安全輸送又保證了上下游裝置的平穩運行。

（4）本項目投資僅6．5萬元，費用低、效果好。

作者:劉海軍 劉浩 王星健 單位:河北新啟元能源技術開發股份有限公司