焦炉煤气制氢新工艺.doc

焦炉煤气变压吸附(PSA)制氢工艺利用焦化公司富余放散的焦炉煤气,从杂质极多、难提纯的气体中长周期、稳定、连续地提取纯氢,不仅解决了焦化公司富余煤气放散燃烧对大气的污染问题;而且还减少了大量焦炭能源的耗用及废水、废气、废渣的排污问题;是一个综合利用、变废为宝的环保型项目;同时也是一个低投入、高产出、多方受益的科技创新项目。该装置首次采用先进可靠的新工艺,其经济效益、社会效益可观,对推进国内PSA技术进步也有重大意义。1942年德国发表了第一篇无热吸附净化空气的文献、20世纪60年代初,美国联合碳化物(UnionCarbide)公司首次实现了变压吸附四床工艺技术工业化,进入20世纪70年代后,变压吸附技术获得了迅速的发展。装置数量剧增,装置规模不断扩大,使用范围越来越广,主要应用于石油化工、冶金、轻工及环保等领域。本套大规模、低成木提纯氢气装罝,是用难以净化的焦炉煤气为原料,国内还没有同类型的装置,并且走在了世界同行业的前列。1、焦炉煤气PSA制氢新工艺。传统的焦炉煤气制氢工艺按照正常的净化分离步骤是:焦炉煤气首先经过焦化系统的预处理,脱除大部分烃类物质;经初步净化后的原料气再经过湿法脱硫、干法脱萘、压缩机、精脱萘、精脱硫和变温吸附(TSA)系统,最后利用PSA制氢工艺提纯氢气,整个系统设备投资大、工业处理难度大、环境污染严重、操作不易控制、生产成本高、废物排放量大,因此用焦炉煤气PSA制氢在某种程度上受到一定的限制,所以没有被大规模的应用到工业生产当中。本装置釆用的生产工艺是目前国内焦炉煤气PSA制氢工艺中较先进的生产工艺,它生产成本低、效率高,能解决焦炉煤气制氢过程中杂质难分离的问题,从而推动了焦炉煤气PSA制氢的发展。该工艺的特点是:焦炉煤气压缩采用分步压缩法、冷冻净化及二段脱硫法等新工艺技术。。PSA制氢新工艺如图1所示。该裝罝工艺流程分为5个工序:A、原料气压缩工序(简称100#工序),B、冷冻净化分离(简称200#工序),C、PSA-C/R工序及精脱硫工序(简称300#工序),D、半成品气压缩(简称400#工序)E、PSA-H2工序及脱氧工序(简称500#工序)。裝置所用的原料气来自焦炉煤气,因净化难度高,故气体质量较差,分离等级较低。表1为原料煤气组成。100#工序中,首先把焦炉煤气通过螺杆压缩机对煤气进行加压,〜,并经冷却器冷却至40〜45℃后输出。经压缩冷却后的煤气含有机械水、焦油、萘、苯等组分,易对后工序吸附剂造成中毒或吸附剂性能下降,该装置设计冰机冷冻分离200#工序(冷却器为一开一备)对上述杂质进行脱除,此时,重组分物质被析出停留在分离器内,当冷却器前后压差高于设定值或运行一段时间后,自动切换至另一个系统,对停止运行的系统进入加热吹扫,利用低压蒸汽对冷却器和分离器内附着的重组分进行吹除,完成后处于待用状态,经分离后,仍有微量重组分杂质蒸汽带入煤气中,随着裝罝运行时间的增长,会逐步造成后续工段吸附剂中毒,所以,在冷冻分离后增加了除油器,主要是精脱重组分及水蒸气。煤气进入300#PSA-C/R工序,、C2+、CO2、H2S、NH3、NO、有机硫以及大部分CH4、CO、N2等;经过300#工序后的半成品气已得到净化,对压缩机工作条件要求较低,釆用一级活塞式压缩工