山東棗莊礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司柴里煤礦15×10⁴t／a粗苯加氫精制裝置及變壓吸附(PSA)制氫工藝裝置生產(chǎn)時(shí)，粗苯加氫精制裝置使用的進(jìn)口催化劑價(jià)格昂貴，整套工藝裝置生產(chǎn)需要有計(jì)劃、有順序、連續(xù)、平穩(wěn)運(yùn)行。工藝流程是：來(lái)自甲醇生產(chǎn)車間的甲醇弛放氣首先進(jìn)入PSA制氫工藝裝置制取氫氣，然后再把氫氣送入粗苯加氫精制裝置生產(chǎn)精苯。PSA制氫工藝裝置原料氣甲醇弛放氣來(lái)自2km以外的甲醇生產(chǎn)車間，一旦甲醇弛放氣供氣中斷，即意味著氫氣供應(yīng)中斷，粗苯加氫精制工藝裝置突然停車，將造成催化劑失效，損失嚴(yán)重。一方面，甲醇生產(chǎn)工藝裝置生產(chǎn)不太穩(wěn)定，甲醇弛放氣的壓力和流量在一定范圍內(nèi)波動(dòng)；另一方面，甲醇弛放氣由甲醇生產(chǎn)車間輸送至PSA制氫工藝裝置管輸距離較長(zhǎng)，存在人為因素和不可抗拒的外部因素造成供氣中斷的可能性。基于上述兩方面的原因，本項(xiàng)目應(yīng)設(shè)置甲醇弛放氣儲(chǔ)氣工藝裝置，保證粗苯加氫精制工藝裝置及PSA制氫工藝裝置正常生產(chǎn)。

建設(shè)單位提供的甲醇弛放氣組成見(jiàn)表1。

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標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體密度：0.3592kg／m³。

爆炸極限(體積分?jǐn)?shù))：上限：66.59％，下限：4.89％。

管道來(lái)氣溫度：40℃。管道來(lái)氣壓力：正常：3.25MPa，最高：3.5MPa，最低：3.1MPa。

甲醇弛放氣的主要組分為氫氣，其爆炸下限為4.89％，為甲類危險(xiǎn)氣體。工藝介質(zhì)設(shè)計(jì)按氫氣考慮較合理，工藝裝置按甲類工藝裝置設(shè)計(jì)。

目前氫氣儲(chǔ)氣設(shè)施主要有兩類：一類是高、中、低壓氫氣儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐的儲(chǔ)氫壓力、儲(chǔ)氫能力按制氫設(shè)備的壓力、氫氣用戶的用氫壓力、用氫量及其負(fù)荷變化狀況等因素確定。另一類是金屬氫化物儲(chǔ)氫材料，它是依據(jù)金屬氫化物在不同壓力、不同溫度下的吸氫、放氫特性儲(chǔ)存氫氣。截至目前，一些科研單位正研制儲(chǔ)氫性能優(yōu)良的儲(chǔ)氫材料和裝置，還不能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。

根據(jù)GBl50--2011《壓力容器》，低壓容器設(shè)計(jì)壓力<1.6MPa，中壓容器設(shè)計(jì)壓力為1.6～10MPa(含1.6MPa)，高壓容器的設(shè)計(jì)壓力為10～100MPa(含10MPa)。在高、中、低壓氫氣儲(chǔ)罐工藝裝置中，高壓氫氣儲(chǔ)罐(壓力大于15MPa)儲(chǔ)氣能力大，能滿足各類用戶的需求。例如，在燃料電池汽車加氫站中，高壓氫氣儲(chǔ)罐壓力大于40.0MPa。低壓儲(chǔ)氫儲(chǔ)罐中，有儲(chǔ)氣壓力在1.0～1.3MPa的球形壓力儲(chǔ)罐和低壓(3～4kPa)濕式氫氣儲(chǔ)罐，儲(chǔ)氣能力大，能滿足各類用戶的儲(chǔ)氣要求。

針對(duì)本粗苯加氫精制項(xiàng)目，甲醇弛放氣操作壓力波動(dòng)在3.1～3.5MP范圍，PSA制氫工藝裝置正常穩(wěn)定運(yùn)行或停車操作壓力≥3.1MPa。顯然采用低壓氫氣儲(chǔ)罐儲(chǔ)氣工藝裝置不合理。原因?yàn)椋杭状汲诜艢庥?.1～3.5MPa減壓至低壓儲(chǔ)存，一旦PSA制氫工藝裝置甲醇弛放氣供氣中斷，需啟動(dòng)壓縮機(jī)抽取低壓儲(chǔ)存設(shè)施中的甲醇弛放氣加壓供氣。從得到指令開(kāi)始啟動(dòng)壓縮機(jī)至加壓后正常穩(wěn)定供氣，大約需要10～20min的時(shí)間，不滿足外供甲醇弛放氣供氣中斷應(yīng)立即實(shí)現(xiàn)不間斷連續(xù)供氣的要求。經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比選后，本設(shè)計(jì)采用高壓儲(chǔ)氣瓶?jī)?chǔ)氣工藝裝置。本項(xiàng)目共設(shè)置6臺(tái)地上固定式高壓儲(chǔ)氣瓶設(shè)備，每1臺(tái)儲(chǔ)氣瓶設(shè)備由8只高壓管束儲(chǔ)氣瓶組成。

儲(chǔ)氣工藝流程見(jiàn)圖1。

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投產(chǎn)時(shí)和高壓儲(chǔ)氣瓶年檢后，來(lái)自甲醇生產(chǎn)工藝裝置的副產(chǎn)品甲醇弛放氣經(jīng)干燥后首先經(jīng)旁路直充高壓儲(chǔ)氣瓶，使其儲(chǔ)氣壓力達(dá)到3.1～3.5MPa。然后關(guān)閉旁路，啟動(dòng)活塞式壓縮機(jī)(設(shè)2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)流量為500m³／h)，把甲醇弛放氣由3.1～3.5MPa加壓至20.0MPa，儲(chǔ)存于高壓儲(chǔ)氣瓶。高壓儲(chǔ)氣瓶組的總儲(chǔ)氣量約為20000m³。至此，甲醇弛放氣高壓儲(chǔ)氣工藝裝置作為應(yīng)急氣源處于待命狀態(tài)。

正常生產(chǎn)時(shí)，來(lái)自甲醇生產(chǎn)工藝裝置的甲醇弛放氣(40℃，3.1～3.5MPa，1000～1300m³／h)直接進(jìn)入PSA制氫工藝裝置生產(chǎn)氫氣。甲醇弛放氣高壓儲(chǔ)氣工藝裝置處于待命狀態(tài)。