新技术推荐-富氢气体回收提纯系统

一、技术名称

富氢气体回收提纯系统

氢气是重要的工业原料，广泛应用于石油化工、钢铁、医药和电子行业等，同时也是一种重要的二次能源，广泛应用于氢燃料电池汽车、货车、轮船、航空航天燃料等。氢气凭借其清洁、高效、重量轻、资源丰富的特点，正在成为全球绿色新能源变革的最理想能源。

上海优华系统集成技术股份有限公司基于在石油化工企业多年的技术服务和工程实施的经验积累，创建了“氢必优®”商标品牌，形成了一套自主知识产权的氢气提纯整体解决方案和集成技术。通过整合国内外先进、成熟的工艺技术，选择最优的工艺路线，开发了集工艺技术、控制系统和硬件设备于一体的嵌入式模块化撬装系统，生产出质优价廉的氢气产品，能同时解决了企业的共性问题和个性化需求，实现用户氢资源最优化的利用。

该技术核心模块为预处理+旋转阀PSA技术，根据富氢气体的不同来源选择不同的预处理技术以除去碳四加等重组分，再结合旋转阀的PSA撬装设备，实现氢气的高效提纯，整体以成套撬装供货，占地面积较小，适合从资源端分布式建设氢提纯设备。

该技术是一种基于资源端富氢气体的不同场景并集成高效提纯设备的技术，通常用于石化及煤化工等领域富氢尾气的氢气提纯再利用或直接作为氢能用户的成套技术，尤其适合几百方至两万方以下的小规模分布式氢气提纯，并能满足氢能指标的提纯要求。

二、先进性阐述

该技术广泛适用于由富氢气体提纯至工业氢、纯氢、高纯氢、燃料电池用氢，在分布式氢气领域（中、小型用户）处于世界领先地位，核心设备采用高性能吸附剂和快速旋转阀组合技术，与传统PSA相比具有工艺技术成熟、工艺性能先进、工程运行可靠等优势。

1、工艺优势

1）原料气适应性强，产品气纯度高。

a）可以根据不同的原料气组分，选择定制化的预处理设施，以保证后续新型PSA的吸附剂长周期运行，同时可能会有轻烃等额外的副产品收益。

b）吸附剂性能好（选择性动态吸附能力强、组分之间的分离系数大）且基于快速动态吸附原理，既可将难以脱除的Ar、N₂、O₂、CO和CH₄一步脱除（不需另加脱氧塔），还允许大幅度提高主体气流速度。

c）PSA循环周期短（是传统PSA的1/3到1/6），杂质在吸附塔内停留时间短，故吸附剂再生彻底、产品气纯度高。

2）工艺流程简单，控制简单，调节灵活，自适应优化控制系统。

a）一组电动旋转阀取代几十个气动程控阀和配套切断阀。

b）控制简单：单个信号控制循环速度取代传统PSA复杂的程控时序。

c）自适应优化控制系统：在原料气流量发生较大变化时，可以自动地调整旋转阀转速，使装置处于最佳运行状态，获得最高的回收率。吸附周期可根据实际工况以及产品气质量的需求，在1~18分钟直接无间断、连续实时、自动调节，调节范围广，适应性更好。

3）运行能耗低。

电动、变频旋转阀的耗电量很小（小型PSA系统功率低于0.5KW，最高至大型PSA系统功率5KW）。

2、工程优势

1）设备结构紧凑占地小，重量轻。

预处理及后续模块均为撬装设备供货，集硬件设备、吸附剂、控制系统和嵌入式工艺技术于一体，占地面积和重量均比传统路线节约。

2）旋转阀性能可靠、维护工作量少。

a）核心设备如旋转阀采用德国伺服电机驱动、低摩擦、水平旋转，旋转阀开启平稳，削弱对阀体的冲击强度，旋转阀密封磨损很小，保证旋转阀高可靠性。

b）整体设备运行维护工作量少：旋转阀数量少、且有极高可靠性，推荐只需每2-3年更换一次齿轮马达机油、每5年维护或更换密封件一次。

3）装置运行噪音小，旋转阀开启平稳，气流连续变化，再生时介质几乎无流动噪音。

三、案例分享

目前该技术在石化行业和氢能领域已有较广泛的应用，具体包括：某氢能源公司、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：某氢能源公司

原料来源为焦炉煤气经一级PSA提纯至工业氢（纯度99.9%），经旋转阀PSA成套撬装技术提纯后，产品氢满足氢能&高纯氢的指标要求，GB/T37244-2018和GB/T3634.2-2011氢气质量要求。该项目难点是处理规模大（氢能领域单系列目前最大规模，产氢12300标方/小时，杂质脱除要求高（尤其是氧气和氩气），操作弹性范围大（20-110%）。该项目采用上海优华公司的成套撬装旋转阀PSA于2021年实施，提纯系统的整体占地长*宽为12*7米。项目于2022年2月份一次性开车成功，产出合格的高纯氢产品，运行平稳。

案例二：某石油某石化

氢气在聚丙烯生产中是一种重要的反应物，用作丙烯聚合反应的链终止剂和摩尔质量调节剂，通过控制聚合物摩尔质量的大小来控制产品的熔体质量流动速率（MFR），进而决定了最终产品的特性和牌号。氢气纯度和杂质含量直接影响聚丙烯产品质量，杂质超标直接影响催化剂活性和寿命，造成催化剂更换频繁，不利于聚丙烯稳定运行。 
       本项目原料来源为乙烯装置副产乙烯氢（纯度95%），经旋转阀PSA成套撬装技术提纯后，产品氢纯度达到99.9%以上，CO≤0.5ppm、CO2≤0.5ppm。该项目难点在于处理规模小（处理规模160Nm3/h），杂质脱除要求高（尤其是CO和CO₂），操作弹性范围大（20-110%）。
    该项目采用上海优华公司的成套撬装旋转阀PSA于2021年实施，提纯系统的整体占地长*宽为4.8*2.5米。 

四、技术前景

该技术主要适应流程工业过程中副产含氢尾气再提纯作为工业氢或氢能。这类富氢气体属于工业副产品，原料气来源广泛，原料成本较低，是当前获得质优价廉高纯氢和氢能的有效途径。由于副产氢的组分复杂，除含有氢气外，通常还含有烃类C₁~C₆、CO、CO₂、N₂和O₂等杂质组分，采用常规提纯方法，很难满足高纯氢、氢能或聚丙烯用氢的要求。

该技术针对富氢气体杂质含量配置必要的预处理系统，再结合旋转阀PSA撬装设备，达到分布式提纯氢气的目标。因此，在当下追求清洁低碳的氢能需求下，工业领域副产氢回收制备高纯氢和氢能具有较广阔的市场需求，通过该撬装设备便于现场实施改造，建议推广应用。

五、关于上海优华系统集成技术股份有限公司

优华公司是一家智慧能源和清洁生产一体化的工程技术公司，广州优华过程技术有限公司成立于2001年10月，上海优华系统集成技术股份有限公司成立于2010年5月，专注于流程工业的能量优化领域20余年。

优华公司于2015年12月在上海股权交易中心科技创新板成功挂牌（股份代码300028），已取得工程咨询乙级资信单位（石油化工）、高新技术企业、上海科技小巨人（培育）企业、上海市专精特新企业、上海市专利示范企业等资质和荣誉。公司荣获2018年度全国节能服务公司百强榜（石化行业）第1名及2018年度全国节能服务公司百强榜第10名。

优华公司拥有自主知识产权130余项，多项技术入选《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》、《国家工业节能技术推荐目录》，并荣获上海市浦东新区科技进步奖。

优华公司服务于国内五大石化集团为代表的流程工业，是石油化工系统能量优化的领跑者。承接并完成了中石化集团“十条龙”之“炼油企业能效提升与低碳技术”、中石油集团“炼油生产装置节能增效”等重大科技攻关项目。截止目前已完成300多个节能优化项目，年减少CO₂排放量超过145万吨，为企业实现了节能降碳、清洁生产的目标。

六、咨询热线

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