变压吸附技术在焦炉煤气制氢中的应用.docx

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1、变压吸附技术在焦炉煤气制氢中的应用戴 四 厦门市建坤实业进展公司，福建 厦门 361012摘 要：介绍了变压吸附PSA技术的根本原理及其应用于焦炉煤气提氢的Sysiv 和 Bergbau PSA 制氢典型工艺。指出 PSA 技术是近年国内外进展最快、技术最成熟、本钱最低的煤气制氢方法，在国内焦炉煤气制氢中最具进展前途，应大力推广应用。关键词：变压吸附PSA技术;焦炉煤气;制氢技术中图分类号：028.+5文献标识码：B文章编号：1004-4620(2023)02-0065-02Application of the Pressure Shift Absorbing Technique in Hyd

2、rogen Making Process from COGDAI Si-xin(Xiamen Jiankun Industry Developing Corp.,Xiamen 361012,China)Abstract：The basic pinciple of the Pressure Shift Absorbing(PSA) Technique and the representative technics(Sysiv and Bergban)of its application for hydrogen making process from COG are discribing.It

3、is pointed out that in recend past years the development of the PSA technique for the hydrogen-making process from COG is the most rapid and the technique is also the most perfect and economical way in the world,and it has the best developing foreground in hydrogen-making process from COG in China.I

4、t should be expanded and applied widely soon.Key words：pressure shift absorbing(PSA);coke oven gas(COG);hydrogen making technology焦炉煤气中含有丰富的氢气,约占 55%体积比,目前焦炉煤气主要用作工业和民用燃料,贵重的氢气资源被铺张掉。另一方面,轧钢、化工合成工业又需高纯度氢气来作为冷轧钢板保护气及合成化工根本原料。制取氢气的传统方法为电解水或氨裂解,该法因本钱高、投资大,难以推广应用。为解决氢气来源并探究其最合理经济的制取方法,各国都在不懈争论着。1978 年美国

5、 UCC 公司建成了世界上第一套焦炉煤气制氢的工业 PSA 装置,1984 年实现了工业化,之后该技术得到了快速推广应用。1985 年宝钢引进了焦炉煤气 PSA 制氢技术装置，之后西南化工争论院、鞍山热能争论院在吸取争论根底上分别在武钢、鞍钢、攀钢及本钢建成了 1000Nm3/h 和 500Nm3/h 的 PSA 制氢装置。随着轧钢产品对质量的要求提高，对氢气的质量和数量要求必定提高，同时，随着自然气的民用开发，焦炉煤气尤其是其中 H2提取和利用应着手思考、争论，而 PSA 技术因其工艺格外简洁、产品纯度高(99.9% 以上)、本钱低已经成为且将来仍必将成为制氢的一种主导方法。1 变压吸附的根

6、本原理变压吸附技术是以吸附剂多孔固体物质内部外表对气体分子的物理吸附为根底，利用吸附剂在一样压力下易吸附高沸点组分、不易吸附低沸点组分和高压下吸附量增加吸附组分、减压下吸附量削减解吸组分的特性，将原料气在压力下通过吸附剂床层，相对于氢的高沸点杂质组分被选择性吸附，低沸点组分的氢不易吸附而通过吸附剂床层，到达氢和杂质组分的分别。然后在减压下解吸被吸附的杂质组分使吸附剂获得再生，以利于再次进展杂质的吸附分别。具体变压吸附过程见图 1、图 2。图 1 变压吸附过程示意图常压解吸图 2 变压吸附过程示意图真空解吸由图 1 看出，变压吸附过程中，主要包括升压过程AB，吸附过程BC，顺放过程CD，逆放过程

7、DF。但常压解吸和真空解吸的最终一步略有差异即 EA。前者为冲洗过程，在过程最低压力 P下进展逆向冲洗以不断1降低杂质分压使杂质解吸并随冲洗气带出吸附床；后者承受烽真空不断降压的方法降低杂质分压，使杂质解吸并随抽空气带出吸附床。两者都说明冲洗解吸时冲气量越多或真空解吸时抽空压力越低，吸附剂再生越彻底。2 焦炉煤气变压吸附提氢典型工艺焦炉煤气COG是焦化厂炼焦过程中产生的气体。其典型组成见表 1。表 1 焦炉煤气典型组成HONCOCOCHCnHnH S萘焦油22224258.390.975.378.163.2021.892.032015050主要成份/%微量杂质/mgNm-3煤气中 C4以后的组

8、分都是高沸点组分，在吸附剂上具有很强的吸附力量，很难在常温下脱附。故在焦炉煤气提氢装置中先变温吸附除去 Cf以上烃类及苯焦油和其它微量高沸点杂质组分，然后再通过 PSA 除去氢气以外的全部杂质，获得高纯度的 H 。22.1 Sysiv(沸点分子筛为吸附剂)PSA 制氢工艺图 3 Sysiv PSA 制氢工艺方框图如图 3 所示，经脱苯、脱萘、脱硫的焦炉煤气进入油冷式蜗杆压缩机，加压至所需压力后进入活性炭预处理器，除去萘、焦油、NO。再进入变压吸附塔，该塔为四只，一塔进展吸附，除氢气外的其它组分被吸附，获高纯度氢气；其它三塔分别进展减压、清洗与冲压。变压吸附所获得的纯氢气中含有微量的氧气，承受充

9、填了二氧化硅为粗体、Ni-LeO-Rh 组成的三元催化剂的氧化器，将氧气脱除到 10-7%以下。技术指标见表 2。表 2 Sysiv PSA 装置单耗1m3 氢气为单位及氢气质量指标1m3 氢气消耗氢气质量电耗/kW0.35煤气/m33.04活性炭/g1.45氧含量/%0.001露点/-50纯度/%99.992.2 Bergbau(碳分子筛为吸附剂)PSA 制氢工艺如图 4 所示,该工艺中的焦炉煤气承受油冷、螺杆式压缩机加压到规定的工作压力后并联进入活性炭预处理器和充填有碳分子筛的 PSA 吸附塔，依次进展吸附、减压、清洗、升压等四个操作程序。活性炭处理器与吸附塔是串联操作的， 每一个吸附塔对

10、应于一个活性炭预处理器。上述塔、器均一开一备。预处理器中装有特别的活性炭，以除去 H S、NH 、BTx、萘等杂质，经吸附塔可将 CH 、CO、234CO 、N 、O 等组分吸附，获得高纯度H 。该工艺装置最大优点是可从焦炉煤气中2222制得大于 99.9999%的高纯氢，吸附剂寿命长，可半永久性使用，不需要除氧器与除温器，吸附与脱附快，循环时间短。技术指标见表 3。图 4 Bergbau PSA 制氢工艺方框图表 3 Bergbau PSA 装置单耗1m3 氢气为单位及氢气质量指标电耗/kW0.411m3 氢气消耗煤气/m3活性炭/g 3.670.320.48氧含量/%0.001氢气质量露点/-50纯度/%99.993 结语随着石油、自然气削减,其价格不断上涨,人们重将留意力转移到从钢铁企业付产气体中提取 H 、CO 及 CO ,尤其留意从焦炉煤气中提取 H ,一方面可作为高222纯度冷轧钢的保护气,另一方面还可作为合成化工原料甲醇、甲酸的根底原料气。无论从哪方面考虑,将来对氢气需用量越来越大。变压吸附技术能从廉价炼焦付产煤气中分别出高纯度氢气,该技术因其工艺简洁、投资少、操作本钱低、H 纯2度高而日益成为焦炉煤气分别的主导技术,它必将在国内焦炉煤气分别氢气方面得到大力推广应用。