焦炉煤气变压吸附制氢工艺技术应用阎鹏飞[ 《长钢纵横》2008 年第 3 期 总第 58 期 ] 【关闭】【回页首】焦炉煤气中含有氢气体积分数为5 0%〜60%, It原煤可得焦炉煤气3 0 0 m3〜350m3,即可以得到165 m3〜2 10m3的氢气变压吸附技术是利用所采用的吸附剂对不同组分的吸附量随压力的不同而呈现差异的特性,使氢气和其他杂质实现分 离它以吸附剂（多孔固体物质）内部表面对气体分子的物理吸附为基础,利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分和 高压下吸附量增加（吸附组分）的特性,将原料气在一定吸附压力下通过吸附剂床层,高沸点杂质组分被选择性吸附,低 沸点的氢不易吸附而通过吸附剂床层,达到氢和杂质组分的分离吸附剂在减压下解吸被吸附的杂质组分后得到再生制氢装置由4个工序组成：脱硫脱萘工序、压缩及预处理工序、变压吸附提氢工序、脱氧干燥工序一、生产方法焦炉煤气中杂质较多，组成十分复杂，除有大量的CH4和一定量的N2、CO、CO2、O2外，还有少量的高碳烃 类、萘、无机硫和焦油等,后者都是很难在常温下脱附的组分对变压吸附采用的吸附剂而言,吸附能力相当强,以至于 难以解吸，因此焦炉煤气变压吸附装置采用两种不同的吸附工艺：变温吸附工艺和变压吸附工艺。
经过加压的焦炉煤气首 先通过变温吸附工艺除去C5以上的烃类和其他高沸点杂质组分，达到预净化焦炉煤气的目的，然后再经过压缩变压吸附 工艺除去除氧以外的所有杂质组分，获得9 9.6%纯度的产品，最终通过催化反应除去氢气中的氧，并经等压干燥获得 9 9.9 9 %纯度的产品变压吸附提氢工艺技术为：焦炉煤气先进入预处理系统，经脱萘、干法脱硫、压缩、除油等预处理后，进入PSA-H2系统的吸附器，PSA — H2采用5 — 2 — 2/P工艺，吸附压力1. 7Mpa，吸附器顶部输出的氢气压力约1.7Mpa，经氢气缓冲罐后，送到后处理工序，经脱氧、脱水、干燥后，产品氢气送到界外解吸气作为预处理器和脱萘器 的再生气，对预处理器和脱萘器进行再生后，直接输出到界外，作为副产品，解吸气的输出压力为0 .02MPa二、生产工艺流程1、 脱萘脱硫工序原料焦炉煤气首先进入脱萘塔脱除焦炉煤气中的萘两台脱萘塔可采用串并联运行方式，当一台脱萘塔的效果降低时，可以对填料进行再生脱萘后的原料焦炉煤气进入脱硫塔脱硫在脱硫塔中煤气中的硫化氢与填料进行化学反应，使出塔 的煤气含硫量达到指标要求2、 压缩及预处理工序来自焦炉煤气压缩机一级出口的原料气进入精脱萘塔继续脱萘，然后返回焦炉煤气压缩机进行二级压缩和三级压缩，将原料气压缩至1. 7MPa进入除油器和预处理器，脱出煤气中剩余的H2S、苯和高烃类物质。
3、 变压吸附（PSA）工序经压缩及预处理后的焦炉煤气进入变压吸附（PSA）工序，在此工序内焦炉煤气中的CO、CO2、CH4、N2等杂质被除去，生产出纯度大于9 9.6%的半成品氢气进入脱氧干燥工序4、 脱氧干燥工序从变压吸附工序出来的半成品氢气中含有1 0 0 0〜5 0 0 0x 1 0〜6氧，这些氧在脱氧干燥工序内通过催化剂层和 氢气反应生成水，脱氧后的氢气经冷却后进行干燥处理，最终得到合格的产品氢气供用户使用5、装置特点(1) 自动化程度高，操作简单、快捷因装置处理介质为易燃易爆气体，防爆要求高、装置阀门多、切换频繁，所以 重要参数均通过计算机控制，并在计算机屏幕上设有指示及历史趋势和实时趋势记录，主要操作由计算机处理操作简单， 从装置启动到产品合格仅需要几小时2) 吸附方式：变温、变压在不同工序结合使用，吸附再生效果好，提高了气体净化深度，使得氢气产品纯度高3) 节约能耗做为主要设备的3台煤气压缩机，配备变频电机，可以根据用户用气量变化随时调整风机转速，自由 组合，合理运行，降低了装置的电耗；在生产氢气的同时，用于再生的气体可以循环再利用，解析气体可以再回到煤气系 统中再利用，不造成浪费；监测装置齐全，安全可靠。
6、运行中的问题及处理措施(1) 关于微量氧分析仪微量氧分析仪是监测产品氢气质量的一台重要仪器，设在脱氧干燥现场该仪器的 核心部件为一个对氧敏感的燃料电池，而燃料电池与氧的反应受温度影响较大随着夏季温度的升高，仪器测定的氧含量 易发生变化，从而不能真实地反映出产品的实际含氧量为解决这个问题，在仪器外部放置了一个恒温柜，保证分析结果 的准确性2) 脱萘塔再生时环境污染大脱萘塔在运行一段时间后，需要对塔内填料进行再生处理再生时高温蒸汽将塔内填 料吸附的萘汽化后排放到污水池中，由于污水池较小，排放时蒸汽中携带的萘同时挥发到空气中，造成对周围环境的严重 污染处理时在污水池的排污管上安装一根喷水管，以冷却排放出的蒸汽，减少萘的挥发，降低污染程度变压吸附技术能从炼焦副产煤气中分离出高纯度的氢气，该技术工艺简单，投资少，作成本低，自动化程度高，已日益 成为焦炉煤气分离的主要技术，它必将在国内焦炉煤气分离氢气方面得到大力推广和应用。