近幾年，浦江氣體在氫氣尾氣回收業(yè)務(wù)上取得了一定的成功，原氫氣尾氣被氯堿企業(yè)燃燒排放，浦江氣體利用自身整合資源的能力，回收排放的氫氣，替代專門制備氫氣，幫助副產(chǎn)氫氣企業(yè)解決氫氣排放問題，增加收益，為社會循環(huán)利用氫氣資源做出貢獻(xiàn)，同時利用我們的營銷網(wǎng)絡(luò)，降低周邊地區(qū)氫氣資源需求成本，極大提高資源利用效率，浦江也得到了更為廣闊的發(fā)展平臺。我們成功的在上海化工區(qū)、杭州杭電化、山東壽光等地采用回收的氫氣資源提純制備并向社會銷售各等級的氫氣成品。通過前期在多家公司的推廣應(yīng)用實踐，公司氫氣銷售大量覆蓋周邊地區(qū)，回收應(yīng)用技術(shù)完全成熟可靠可復(fù)制，取得了寶貴的先發(fā)優(yōu)勢，在各級政府幫助推動下正積極將這一模式推廣應(yīng)用，公司愿與副產(chǎn)氫氣的企業(yè)共同合作開發(fā)回收利用氫氣尾氣資源。

氯堿工業(yè)是世界上以電解食鹽水溶液來生產(chǎn)燒堿、氯氣并副產(chǎn)氫氣的工業(yè)，按理論計算，每生產(chǎn)1t燒堿，可副產(chǎn)278m3氫氣，現(xiàn)在氯堿的電解裝置大多采用離子膜工藝，其副產(chǎn)氫的純度一般在99%以上，基本達(dá)到工業(yè)氫質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求，如再經(jīng)適當(dāng)?shù)募兓幚砗螅缮a(chǎn)出99.9%的工業(yè)氫，99.99%的純氫，99.999%的高純氫和99.9999%的超純氫。利用氯堿工業(yè)的副產(chǎn)氫加以利用，有十份廣闊的經(jīng)濟(jì)價值和巨大的能源回收利用社會效應(yīng)。

氯堿工業(yè)是世界上以電解食鹽水溶液來生產(chǎn)燒堿、氯氣并副產(chǎn)氫氣的工業(yè)，按理論計算，每生產(chǎn)1t燒堿，可副產(chǎn)278m3氫氣，現(xiàn)在氯堿的電解裝置大多采用離子膜工藝，其副產(chǎn)氫的純度一般在99%以上，基本達(dá)到工業(yè)氫質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求，如再經(jīng)適當(dāng)?shù)募兓幚砗螅缮a(chǎn)出99.9%的工業(yè)氫，99.99%的純氫，99.999%的高純氫和99.9999%的超純氫。據(jù)知，2010年起我國氯堿工業(yè)的燒堿生產(chǎn)能力已突破3000萬t/a大關(guān)，如尚有1000萬t/a氯堿的副產(chǎn)氫還未利用，由此可回收氫氣達(dá)2.78億m3，相當(dāng)25萬t氫氣，目前已有很多氯堿廠將回收的部分氫氣用于雙氧水生產(chǎn)、制藥工業(yè)、電子工業(yè)和石英加工業(yè)中，1m3純氫的生產(chǎn)成本約1.3元人民幣。

1.????? 生產(chǎn)工藝過程簡述

例如杭州電化集團(tuán)有限公司建有一氯堿廠，年產(chǎn)燒堿20萬t，為利用副產(chǎn)氫氣，配套建設(shè)了雙氧水、鹽酸和聚氯乙烯等裝置，氫氣利用率達(dá)到75%，每小時尚可富余氯堿氫約2000Nm3。杭電化與上海浦江特種氣體有限公司簽訂合同，共同對富余的氯堿氫進(jìn)行開發(fā)利用，回收生產(chǎn)各種規(guī)格的氫氣產(chǎn)品，為此設(shè)計了一種正在實施的生產(chǎn)工藝過程。本生產(chǎn)工藝過程由三種氫氣純化工藝所組成，含氫約99%的杭電化氯堿氫（以下簡稱氯堿氫），經(jīng)脫氯、脫氧、干燥，氫氣純度為99.9%，一部分經(jīng)壓縮、充裝生產(chǎn)工業(yè)氫，另一部分經(jīng)變壓吸附提純生產(chǎn)純度為99.99%～99.999%的純氫或高純氫；純氫經(jīng)低溫吸附精制成純度大于99.999%的超純氫，其生產(chǎn)工藝流程示于圖1。

1.1? 氯堿氫制取純度大于99%的工業(yè)氫

以組分如表1所示的含氫約為99%的氯堿氫為原料，由壓縮機(jī)從0.054MPa，加壓到0.8MPa，進(jìn)入氫純化系統(tǒng)，首先將氯堿氫經(jīng)TSA脫氯器，脫除氫中微量的氯和氯離子，脫氯后的氯堿氫中還含有幾千ppm的氧，因此再在120℃溫度下操作的脫氧器中使氫與氧發(fā)生催化反應(yīng)生成水，反應(yīng)后的氣體經(jīng)循環(huán)冷卻器降溫至40℃，再經(jīng)冷干機(jī)進(jìn)一步降溫至5℃，并在冷干機(jī)中分離除去液態(tài)水，使氣中含水量降到-20℃露點（0.1% H₂O），制成純度為99.9%的工業(yè)氫，氫氣經(jīng)壓氣能力為1000Nm3/h的氫壓機(jī)加壓至15MPa～18MPa，充裝成瓶裝、集裝格裝或長管拖車裝的工業(yè)氫產(chǎn)品。

表1? 氯堿氫的組成

1.2? 變壓吸附制取純度為99.99%～99.999%的純氫或高純氫

以氯堿氫經(jīng)脫氯、脫氧、干燥后生產(chǎn)的純度大于99.9%、壓力為0.8MPa、流量為～1000Nm3/h的工業(yè)氫為原料，進(jìn)入變壓吸附制氫裝置，該裝置設(shè)置有兩套不同操作條件的工藝時序，用來生產(chǎn)不同純度的氫氣，生產(chǎn)純度為99.99%純氫時，采用4-1-2P時序的PSA-2變壓吸附；生產(chǎn)純度為99.999%高純氫時，采用4-2-1P時序的PSA-1變壓吸附，兩套時序以調(diào)節(jié)產(chǎn)品氣收率來控制產(chǎn)品氣的純度。解吸氣一部分放空，一部分經(jīng)緩沖罐平衡壓力后返回到工業(yè)氫壓機(jī)入口再用來生產(chǎn)工業(yè)氫[7]。用變壓吸附制取的純氫或高純氫經(jīng)壓氣能力為1000Nm3/h的氫壓機(jī)加壓至15MPa～18MPa，充裝成瓶裝、集裝格裝或長管拖車裝的純氫或高純氫產(chǎn)品。

1.3? 低溫吸附制取純度大于99.999%的超純氫

以變壓吸附生產(chǎn)的純度為99.99%～99.999%、壓力為15MPa～18Mpa、流量為100Nm3/h的純氫或高純氫為原料進(jìn)入低溫吸附純化裝置，經(jīng)吸附純化后生產(chǎn)出純度大于99.999%的超純氫，為實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，裝置由兩臺交替使用的低溫吸附器組成，液氮溫度下活性炭吸附、充瓶。吸附飽和后，將切換下來的低溫吸附器升溫、加熱、抽空再生。再生完成后，冷卻、墊氣、備用。整套裝置在氣密性極好的前提下，可確保生產(chǎn)純度大于99.999%的超純氫[8]。

2.????? 生產(chǎn)工藝評價

一種生產(chǎn)工藝是否可行，基本上可以從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面來評估，上面介紹了我們設(shè)計并正在實施的用氯堿氫生產(chǎn)各種規(guī)格氫氣產(chǎn)品的工藝流程，該流程充分利用杭電化優(yōu)質(zhì)的氯堿氫中氯離子和氯都很少的特點，因此在正常生產(chǎn)時，直接通過脫氧、干燥等工序就可生產(chǎn)純度為99.9%的工業(yè)氫，但在工藝流程上還是設(shè)置了脫氯器，為的是在離子膜電解槽出現(xiàn)不正常時使用。對變壓吸附設(shè)計了兩種工藝時序，根據(jù)市場需要，采用4-1-2P時序的PSA-2變壓吸附，可用來生產(chǎn)純度為99.99%的純氫，改變工藝時序，采用4-2-1P時序的PSA-1變壓吸附，可用來生產(chǎn)純度為99.999%的高純氫。如需生產(chǎn)超純氫，則可啟動低溫吸附裝置來生產(chǎn)純度大于99.999%的超純氫，不需要時，可以停開，而且工業(yè)氫、純氫、高純氫的產(chǎn)量可通過氫壓機(jī)電機(jī)的調(diào)頻或改變工藝操作，適時增減產(chǎn)品產(chǎn)量，工藝合理，純化技術(shù)先進(jìn)，配置符合實際，操作方便，生產(chǎn)穩(wěn)定，可連續(xù)運(yùn)行，是以氯堿氫為原料，生產(chǎn)各種規(guī)格氫氣產(chǎn)品的一種合理的工藝選擇。

據(jù)資料介紹，水電解制氫，每生產(chǎn)1m3純氫，耗電4.5～6.5KWh，生產(chǎn)成本約2.3～3.3元；氨分解制氫，變壓吸附提純，每生產(chǎn)1m3純氫，用氨0.7kg，耗電2KWh，生產(chǎn)成本約2.0～2.4元；甲醇熱解制氫，每生產(chǎn)1m3純氫，需0.66kg甲醇，耗電1.5KWh，生產(chǎn)成本約2.1～2.5元；用變壓吸附從焦?fàn)t氣中回收氫氣制取純氫，其生產(chǎn)成本約1.5～1.8元；以合成氨原料氣為原料，以膜分離和變壓咐附相結(jié)合的提純工藝，生產(chǎn)1m3純氫，其生產(chǎn)成本約1.3~1.6元，可見本生產(chǎn)工藝生產(chǎn)純氫的成本低于水電解、氨分解和甲醇熱解制氫，基本上與焦?fàn)t氣回收氫和合成氨原料氣制氫的生產(chǎn)成本相仿，效益明顯，對一些氯堿廠用氯堿氫回收氫具有一定的參考價值。