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燕山石化全力确保北京冬奥会氢气新能源供应

2019-11-22     来源:中国石化新闻网
石化新闻

中国石化新闻网讯 2019年11月14日,一场大风扫落了树上的红叶,北京正式迈入严冬。然而,燕山石化北京冬奥会氢气新能源保供项目施工区域内却是一派热火朝天的景象。哨声阵阵、马达轰鸣,在一台340吨吊车的繁忙操作下,3台循环氢压缩机和2台解析气压缩机陆续吊装就位。至此,燕山石化北京冬奥会氢气新能源保供项目开始进入施工高潮。

做氢气新能源领域领跑者,彰显央企责任担当

作为一家有着近50年发展历史的传统大型石油炼化企业,燕山石化为何将目光转向氢气新能源领域?燕山石化公司副总经理焦阳说:“这是大势所趋。”

在环保和产业升级的大背景下,绿色可再生能源产业发展迅猛。其中,氢能作为零排放可再生的纯绿色能源,被誉为人类社会的终极能源。它可以实现一次性获得并可以长期储存,并通过氢能燃料电池的技术整合,成为电、热、气网一体化的结合点,是大规模消纳新能源、实现电网和气网互联互通的重要手段。充分利用氢能,无疑将是解决能源资源危机和环境危机的最佳途径之一。

多年来,北京市深入贯彻国家关于发展战略性新能源汽车产业的重大决策,积极推动并加速新能源汽车产业的建设和发展,广泛发动在京企业及研究院所,积极推进氢燃料电池汽车的推广,并寻求廉价的氢气资源,以期努力改善环境质量,建设绿色出行城市。

2022年,举世瞩目的冬奥会将在中国北京举办。中国石化作为北京冬奥会官方油气合作伙伴,与奥组委签订了《官方油气合作伙伴赞助协议》,承诺将为冬奥会提供优质的能源保障,以彰显中央企业的责任担当。燕山石化作为中国石化旗下唯一在京大型石油炼化企业,责无旁贷地挑起了清洁油品和氢气新能源的保供重担,向世界展示北京氢能产业的蓬勃发展。

为此,燕山石化将氢能产业作为自身打造“世界一流绿色能源化工企业”的重要举措,依托燕山石化现有的工业副产氢气资源,通过变压吸附工艺,将满足石油炼化生产使用的氢气提升为供氢燃料电池汽车使用的氢气,大幅提升氢气的经济价值和战略地位,满足北京市氢燃料电池汽车对低成本氢气的需求,并最终推动企业实现从传统石油炼化加工企业向清洁能源(氢气)生产企业的华丽转身。

优化变压吸附技术,攻克杂质脱除难关

随着北京市积极推进加氢站布局及公交集团增设氢燃料电池汽车举措的推进,以北京为代表的国家氢能产业发展步伐不断加快。如何寻求到廉价的氢气资源,解决氢气生产及运输成本高的问题,就成为制约氢燃料汽车推广及应用的重要因素。

据燕山石化发展和工程管理处规划科科长潘云介绍,目前国内主要有水电解制氢、天然气制氢及工业副产氢气三种制氢方式。而北京市天然气和水资源十分紧缺,用水和天然气两种资源制备氢气能耗大、成本高,严重制约了氢燃料电池汽车的推广。

而燕山石化在炼油化工生产中会产生大量工业副产氢气,主要来源分为四部分:一是炼油系统现有的80万吨/年连续重整反应单元副产的氢气;二是化工系统71万吨/年裂解装置副产的氢气;三是正在建设并计划于近期建成投产的100万吨/年连续重整装置反应单元副产的氢气;四是未来将要规划建设的POX制氢装置,氢气总产能完全能够满足北京市及冬奥会氢气能源供应的需求。

相比于水电解和天然气制氢,工业副产氢气具有规模化及生产成本低的优势。但氢气中硫化物、烃类、一氧化碳等杂质含量较高,将会对氢燃料电池汽车电堆系统产生不利影响,降低能量转化效率,缩减催化剂寿命,进而影响氢燃料电池汽车正常使用。因此,必须对工业副产氢气进行有效的提纯处理,将氢气中的杂质去除,使之达到氢燃料电池指标要求。为此,在燕山石化厂区内建立工业副产氢气纯化设施,将为保障北京市低成本、高纯度氢气的能源供应,为氢燃料电池汽车的快速推广奠定基础。同时,也将成为燕山石化能源清洁高效利用的重要发展方向。

“按照国标要求,提纯后的氢气纯度应达到‘4个9’以上,而我们的氢气纯度可以达到‘5个9’,也就是99.999%。”据潘云介绍,燕山石化北京冬奥会氢气新能源保供项目采用变压吸附工艺,原料气在20℃至40℃下进入变压吸附提纯氢气系统,经过吸附、连续多次均压降压、分级顺放、逆放、分级冲洗、连续多次均压升压和最终升压等步骤,从吸附器顶部可获得产品氢气。最后经检测,将满足《GB/T37244-2018质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》标准要求的氢气送至合格氢气产品缓冲罐,之后进入后续的装车单元外送出厂;检测不合格的氢气送至解析气压缩机的入口,经升压后再返回纯化单元的入口,进入氢气管网进行二次利用,在实现生产过程零排放的同时,还能避免能源的浪费。

实施撬块化设计安装,破解工期紧张难题

2019年3月30日,项目可行性研究报告获得批复,中国石化决定建设燕山石化北京冬奥会氢气新能源保供项目,主要建设内容包含:新建一套氢气提纯能力为2000标准立方米/小时的氢气提纯装置,采用PSA氢气提纯技术,对工业副产氢气进行提纯处理,年操作时间为8000小时;新建配套氢气装车设施,并对现有电气、仪表系统进行配套适应性改造。

要在短短两个月时间内完成如此大的施工量,这对项目部来说无疑是个巨大的挑战。尤其是项目涉及的程控阀、动设备及静设备制造周期较长,如运至施工现场进行安装,将严重影响项目进度。为此,燕山石化独辟蹊径,从设计之初就对变压吸附工艺过程进行优化,缩小吸附塔总体积,减少缓冲罐的数量,实现变压吸附装置的撬块化设计。同时,将体积较大的解析气缓冲罐和产品气缓冲罐做成一个撬块,与吸附塔撬块及管道阀门等设备一起,在加工厂提前进行预组装,实现整体运输,并最终在施工现场进行二次连接,具有安装简便、灵活的优势,可有效减少纯化设备的安装周期,在氢气提纯装置建设领域具有广泛的推广借鉴意义。

箭在弦上,快马加鞭。自10月15日项目正式开工以来,施工人员不舍昼夜、加班加点,挖掘机、大卡车穿梭现场,场平和土建施工顺利推进。11月13日,随着5台压缩机的陆续到货,项目施工开始进入大型设备吊装阶段。“我们正在全力以赴抓紧项目建设,力争12月底全面完工,向奥组委、北京市、集团公司交出满意答卷!”项目经理戴述春信心满满地对记者说。

(王朝辉)


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