维普资讯 http://www.cqvip.com 扬子石油化工 ２００２，１７（２）：３２ 技术经济 利用富氢干气回收氢气方案的技术经济分析 顾 红 （扬子石油化工设计院） 摘要：芳烃干气中含有丰富的氢气，根据经济、合理、可行的原则，对利用富氢干气回收氢气的方案进行财务分析、盈亏平衡分 析及敏感性分析，探讨了方案的经济可行性。 关键词：干气氢气经济分析 随着扬子石化公司６５０ ｋｔ／ａ乙烯装置改造项 目的实施以及８ ０００ ｋｔ／ａ原油装置改造的即将启 动，扬子石化公司对氢气的需求量将不断增大。目 其中氢气加以回收，就可以缓解公司技术改造后对 氢气需求的紧张状况。而且建１套处理量为２５ ０００ ｍ３／ｈ的富氢干气回收氢气装置，可生产氢气约为 前氢气供求尚可保持平衡。但若要实现６５０ ｋｔ／ａ 乙烯及８ ０００ ｋｔ／ａ原油的加工能力，经综合平衡，氢 气缺口约为１７．４ ｋｔ／ａ。而新建一套与本项目相同 能力的油制氢装置，投资多、建设周期长、运行费用 ｌ０ ｋｔ／ａ，投资少、建设周期短、运行费用低，并可适 当考虑未来对毗邻企业的氢气外供，其产生的经济 效益非常可观。本工作仅以富氢干气为例，试述利 用富氢干气回收氢气方案的经济可行性。 １ 回收氢气的技术保证 高。因此，能否找到一个更加经济可行的方案来解 决这个问题是一大难题。芳烃厂现有的８股高压干 气和５股低压干气以及芳烃厂、炼油厂２套加氢装 置排放的火炬气中均含有丰富的氢气。对芳烃厂富 目前，利用尾气提纯氢气，国内已有２种成熟的 收稿日期：２００１—０７ ２３；修改稿收到日期：２００２—０１ Ｏ８。。 作者简介：顾红，２９岁，助理工程师。１９９６年毕业于北京石油大 氢干气的成分进行分析，发现高压干气中的 体 积分数平均可达到７８％，低压干气中的Ｈ 体积分 数平均为６０％。目前这部分富氢干气仅作为燃料 气烧掉，不仅热值低，还造成资源的大量浪费。若将 学，现在扬子石油化工设计院从事项目前期投资估算、技术经济评价 及概预算工作，２００１年已通过全国造价工程师考试。 １ ２３６×９ ０００＝１１ １２４ ０００元＝１ １１２．４万元 月公司大检修期间顺利完成，不但投资省、工期短， 而且首次开车一次成功，保证了芳烃联合装置大检 修后的各装置顺利开车。 改造后的ＰＳＡ装置，自动控制水平高，自动控 ＰｓＡ装置改造后公用工程燃料气消耗增加。改 造后装置转化炉所需的ＰＳＡ废气热值由９ ２３１ ｋＪ／ｍ３ 变为９ １５２ ｋＪ／ｍ３，每小时补充燃料气０．２７６ ｔ，燃料气 以１ ９００元／ｔ计算，年需付出燃料费： ０．２７６×１ ９００×８ ０００＝４ １９５ ２００元＝４２０万元 制率１００％；通过现场检测装置传送信号至ＢＣＳ控 制台，能自动识别程序控制阀开关故障并报警，及时 实现故障床切出的无扰动切换，保证了制氢装置连 续稳定供氢；增加９床运行模式，有利于１０床运行 出现某一故障床时将其切出检修而对产氢量影响 较小。 装置年获直接经济效益： １ １１２．４—４２０＝６９２．４万元 两套ＰＳＡ装置改造费用总计４５０．１４万元，投 资回报期： ４５０．１４÷６９２．４×１２≈７．８月 更重要的一点是，改造后的ＰＳＡ装置的氢回收 装置运行不到１年即可收回全部投资。 ６结语 率高于原ＰＳＡ装置的４％，经济效益相当可观。因 此，芳烃联合装置的ＰＳＡ装置改造是利用新技术促 进经济增长的成功实践。 （审稿编委：夏翔鸣高级工程师） 芳烃联合装置的ＰＳＡ装置改造是在２００１年７ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第ｌ７卷第２期 顾红．利用富氢干气回收氢气方案的技术经济分析 ．３３． 技术，即变压吸附和膜分离。本方案采用变压吸附 专利技术。该技术在国内生产厂家四川天一科技股 份有限公司及成都华西化工科技股份有限公司都很 成熟，已在国内建成数十套同类装置。在工艺流程 上虽各有各的技术特点，但均能满足本方案提纯氢 气的需求。四川天一科技股份有限公司为“８—３— ３”工艺流程，有８个吸附塔，正常操作时，由３个塔 进料，完成３次均压；成都华西化工科技股份有限公 司采用“６—２—３”工艺流程，有６个吸附塔，正常操 作时，由２个塔进料，完成２次均压。本方案以成都 华西化工科技股份有限公司的专利技术为例，采用 成熟的“６—２—３”工艺流程，装置占地面积小，程控 阀数量少，工艺简单，先进的变压吸附装置（ＶＰＳＡ） 运行可靠。同时选用该公司的专利产品——液压三 偏心扭矩关闭型蝶阀，具有体积小、重量轻、动作快、 密封性能好、寿命长、开关速度可调等优点。 ＶＰＳＡ采用抽真空方式再生，具有专门为含有高烃 类较多的石化尾气而设计的长时间抽空工艺，可使 吸附剂再生更彻底，并采用华西化工科技股份有限 公司研究所的密相装填技术，可最大限度回收床层 死空间中的氢气，氢气回收率高。ＶＰＳＡ在正常生 产时无废气、废渣的排放，回收Ｈ，后的尾气可返回 燃料气管网。所废弃的吸附剂为无毒、无害的固体， 可由生产厂回收。 ２回收氢气的工艺流程 本着经济、合理、可行的原则，根据现场实际情 况，经专家反复研究论证，提出利用富氢干气集中回 收Ｈ，的合理方案。即将来自芳烃厂的８股高压干 气汇总后进人原有脱硫塔ＤＡ一９５０／９５１进行脱硫 处理，５股低压干气分液后由芳烃厂原有压缩机 ＧＢ～７０２Ａ／Ｂ加压至１．１ ＭＰａ，再经分液后进入 ９５０＃单元脱硫。脱硫后的富氢干气（Ｈ，Ｓ体积分数 小于５０×１０ ）进入新建的变压吸附装置，其中始终 有２个吸附塔正处于吸附工况，在多种吸附剂组成 的复合吸附床的依次选择吸附下，Ｈ２ｏ、ｃ１～ 等 杂质被吸附下来，不被吸附的氢气从塔顶流出，最后 可得到纯度大于９９．９％，压力大于０．９５ ＭＰａ，Ｈ２Ｓ 体积分数小于５×１０ 的氢气。产品氢气由原压缩 机组（ 一３０２Ａ ／Ｉ）加压，送人芳烃厂氢气管 网。变压吸附产生的解析气经新增尾气压缩机加压 后返回燃料气管网。６个吸附塔的吸附过程完全相 同，它们交替循环工作，依次实现吸附、均压降压、逆 放、真空再生及产品气升压过程，从而达到连续提纯 氢气的目的。 ３主要设备的选择 针对工艺操作条件和介质特性，新增设备的操 作压力不高于１．２ ＭＰａ，除解析气压缩机的最高操 作温度为１８０Ｅ外，其他设备的操作温度均接近于 常温。设备材质大部分采用碳钢材料，解析气压缩 机由压缩机厂家考虑在较高温度下Ｈ２Ｓ及Ｈ２的腐 蚀要求。新增设备如下：均压缓冲罐１个，换热器１ 个，解析气缓冲罐１个，离心式压缩机１个，解析气 混合罐１个，离心泵２个，吸附塔６个，真空泵２个， 其他容器５个，其他１个。 ４方案的技术经济分析 ４．１投资估算 本方案安装工程按中石化石油化工安装工程概 算指标（９１）及取费定额（９５）进行估算，建筑工程按 江苏省建筑工程概算定额（９９）进行估算，设备材料 价格执行中石化（１９９８）２６９号文，或为厂方报价，不 可预见费取１０％。经估算，本方案的建设投资为 ２ ８３２．０７万元，其中设备购置费为２ ０５１．６０万元， 安装工程费为１７９．６５万元，建筑工程费为９３．８４万 元，其他费用５０６．９８万元。本方案建设资金全部为 企业自筹。 ４．２成本费用估算 ４．２．１原材料与动力费用 本方案所需原料为芳烃联合装置的干气（燃料 气），按照公司技术处提供的公司内部结算价格计 算。项目所需电、循环水及仪表风由公司提供，其消 耗量根据物料平衡原则进行估算。具体消耗情况如 下：燃料气１ ５００元／ｔ，年消耗量１４．２７０ ｋｔ，总价 ２１ ４０５万元／年；循环水１．００元／ｔ，年消耗量２ ０００ ｋｔ，总价２００万元／年；仪表风０．２０元／ｍ ，年消耗量 ６４×１０ ｍ３，总价１３万元／年；电１．２０元／ｋＷ・ｈ，年 消耗量１ ４６９×１０ ｋＷ・ｈ，总价１ ７６３万元／年。 ４．２．２总成本费用 总成本费用包括原材料与动力费用、人员工资及 福利费用、制造费用、管理费用和财务及销售费用。 本项目充分依托原有设施，原则上不增加新定员，但 为计算该项目的效益，暂按“五班三运行”计算， 每班增加２名操作工人，共增加１０人。因本方案所 需资金为企业自筹，故不考虑因贷款等所发生的财务 费用。经估算，可变成本２３ ３８１万元／年，人员工资 及福利２４万元／年，制造费用４２７万元／年，管理费用 维普资讯 http://www.cqvip.com 扬子石油化工 ・２００２年第ｌ７卷第２期 ３４・ ３０万元／年，销售费用２７２万元／年，总成本费用 ２４ １３３Ｚｆ￣．／ｆｌｚ，经营成本２３ ８３６万元／年。 ４．３财务评价 ４．３．１销售收入 本方案最后产生的成品氢及尾气的生产时间每 项目实施过程中一些不确定因素的变化，分别对建 设投资、产品销售价格、可变成本作了提高１０％ 降低１０％的单因素变化对内部收益率（含税）影响 的敏感性分析。分析情况见图２。 年均按８ ０００ ｈ＃Ｎ，第２年投产后既满负荷生产，每 年可生产氢气约９．７ ｋｔ，尾气约１２３．３ ｋｔ。销售价格 暂按公司内部结算价计算。具体销售情况见表１。 表１销售收入 箍 墨 ＾ ＼ ／ ．／＼ 变化率，９６ 经计算，本项目利润总额（生产期平均）为２ ５７ｌ 万元／年。 图２敏感性分析 １一产品售价；２一基本情况； ３一建设投资；４一可变成本 ４．３．３盈利能力分析 对方案进行经济分析，各项经济评价指标如下： 财务内部收益率（所…。后，４２．８３％，财务净 （ 得税后）７ ７３１万元，投资回收期（含建设期） ３．６３年，投资利润率５０．０３％。 ４ ４盈亏平衡分析 从图２看出，各因素的变化都不同程度地影响 内部收益率，其中销售价格的提高或降低最为敏感。 ５结诧 本方案盈亏平衡点（ＢＥＰ）用生产能力利用率 ａ）方案所需原料为芳烃干气，项目的实施将 使原来仅作燃料的干气得到有效利用，从而减少了 产的氢气为公司急需和短缺，项目的实 （生产负荷）来表示，以正常生产年为基准。经奠至： 生产能力只要达到设计能力的２３．３３％，即可保持 盈亏平衡（见图１）。 ｈ、－ｒ 牛－施将大大解决公司对氢气需求的矛盾，从而提高公 醴 的ｃ）本项目 蓄 用设施和辅助设施上充分依托 在公用设施和辅助议飑上冗 愀 原有装置，包括现有的人力资源和装置能力，可节省 ＼ 髹 投资，缩短建设周期，降低生产成本。 ｄ）经过技术经济分析，方案实施后所产生的 ｅ）盈亏平衡点为益 善覃 较 ．２３ ３３的％ ，讥明令坝日目 抗风 Ｌ ％ 图１图１ 盈亏平衡 ｌ一（年销售收入一年销售税金）；２一年销售总成本； ３一年固定成本 险能 ｆ）敏感性分析显示产品销售价 阳 化取 性分析显示产品销售价格的变化最为 敏 致谢斛Ｉ本 受到史敏高级工程师的热心帮助与指导，特致感谢。 ４・５ ！本文受到史敏高级工程帅的热 帮明 循开’付私 ：？ 对本项目作税后全部投资的敏感任分们。后全部投资的敏感性分析。考虑 腽 ．国内外动态・ 烯装置，上海石化聚烯烃总产能接近自力吨玻’ 目¨取 要 大的塑料生产基地。 （《扬子石油化工》编辑部摘自中国石化网）
