焦炉煤气制氢新工艺
氢气的基本性质及焦炉煤气制氢工艺
氢气的基本性质及焦炉煤气制氢工艺氢气是无色并且密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密度最小。
标准状况下，1升氢气的质量是0.0899克，相同体积比空气轻得多）。
因为氢气难溶于水，所以可以用排水集气法收集氢气。
另外，在101千帕压强下，温度-252.87℃时，氢气可转变成无色的液体；-259.1℃时，变成雪状固体。
常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。
但当条件改变时（如点燃、加热、使用催化剂等），情况就不同了。
如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性（特别是被钯吸附）。
金属钯对氢气的吸附作用最强。
当空气中的体积分数为4%-75%时，遇到火源，可引起爆炸。
物理性质无色无味的气体，标准状况下密度是0.09克/升(最轻的气体)，难溶于水。
在-252℃,变成无色液体,-259℃时变为雪花状固体。
分子式：H2沸点：-252.77℃（20.38K)熔点：-259.2℃密度：0.09 kg/m3化学性质氢气常温下性质稳定，在点燃或加热的条件下能多跟许多物质发生化学反应。
①可燃性(可在氧气中或氯气中燃烧)2H2+O2=点燃=2H2O（化合反应）(点燃不纯的氢气要发生爆炸,点燃氢气前必须验纯)]H2+Cl2=点燃=2HCl（化合反应）②还原性(使某些金属氧化物还原)H2+CuO=加热△=Cu+H2O（置换反应）3H2+Fe2O3=高温=2Fe+3H2O（置换反应）3H2+WO3=加热△W+3H2O（置换反应）焦炉煤气变压吸附制氢工艺1.1 工艺原理变压吸附工艺过程的工作原理是：利用吸附剂对气体混合物中各组份的吸附能力随着压力变化而呈现差异的特性，对混合气中的不同气体组份进行选择性吸附，实现不同气体的分离。
为了有效而经济地实现气体分离净化，除了吸附剂要有良好的吸附性能外，吸附剂的再生方法具有关键意义。
吸附剂的再生程度决定产品的纯度，也影响吸附剂的吸附能力；吸附剂的再生时间决定了吸附循环周期的长短，从而也决定了吸附剂的用量。
焦炉煤气制氢工艺流程
焦炉煤气制氢工艺流程焦炉煤气制氢工艺是一种用焦炉煤气为原料生产氢气的过程。
焦炉煤气是指焦炭燃烧产生的气体，主要成分是一氧化碳和氢气，含有少量的二氧化碳、氮气和其他杂质。
利用焦炉煤气制氢是一种高效、低成本的方法，可以用于工业生产、能源储存和环保等领域。
主要包括气体净化、变换反应、水煮和气体分离等步骤。
下面将详细介绍焦炉煤气制氢工艺的流程及各个步骤的原理和操作方法。
1. 气体净化焦炉煤气中含有杂质如硫化氢、苯、硫醛等，这些杂质会影响后续反应的进行，因此需要进行气体净化处理。
气体净化可以采用吸附剂或洗涤液来去除杂质，使焦炉煤气达到符合要求的纯度。
2. 变换反应气体净化后的焦炉煤气进入变换反应器，通过变换催化剂催化反应，将一氧化碳和水蒸气转化为氢气和二氧化碳。
变换反应是焦炉煤气制氢过程中的关键步骤，需要控制反应条件如温度、压力和催化剂性质等，以提高氢气产率和减少副产物。
3. 水煮变换反应产生的气体混合物经过冷凝和去除二氧化碳后，进入水煮塔。
在水煮塔中，气体混合物与热水接触，使氢气与水反应生成氢气和热能。
水煮塔的目的是通过水煮反应增加氢气的纯度和产量。
4. 气体分离水煮后得到的气体混合物含有水蒸气和氢气，需要进行气体分离。
气体分离可以采用冷凝、压缩、吸附和膜分离等方法，将氢气从水蒸气和其他气体分离出来，得到高纯度的氢气。
总结起来，焦炉煤气制氢工艺流程包括气体净化、变换反应、水煮和气体分离四个步骤。
通过这些步骤的组合应用，可以高效地生产出高纯度的氢气，满足不同领域的需求。
焦炉煤气制氢是一种成熟的工艺，具有较高的经济效益和环保性，是未来氢能源发展的重要途径之一。
浅谈焦炉煤气制氢工艺
浅谈焦炉煤气制氢工艺焦炉煤气是焦炭生产过程中煤炭在高温、缓慢干馏过程中产生的一种可燃性气体。
我国是焦炭产量最大的国家，2023年我国焦炭产量43142.6万t，依此计算，我国焦炉煤气产量是非常高的。
全国焦炭产能约有1/3在钢铁联合企业，2/3在独立焦化企业。
独立焦化企业富余的焦炉气曾因无法直接用于生产而被大量放散，放散量最高峰时曾达30km³/a。
焦炉煤气自2023年1月1日起实施的《焦化行业准入条件》修订版规定，焦化生产企业生产的焦炉煤气应全部回收利用，不得放散。
这给焦炉煤气的综合利用提供了有利的政策支持，也进一步推动了焦炉煤气制氢、甲醇等工业技术的发展。
炼焦过程中释放的焦炉煤气中富含氢气(55%左右)，焦炉煤气制氢是目前可实现的大规模低成本高效率获得工业氢气的重要途径。
而我国晋、冀、豫几省是资源大省和焦化大省，氢源非常丰富，如何高效、合理地利用是关系环保、资源综合利用和节能减排的重大课题。
1、焦炉煤气制氢原理焦炉煤气制氢工序主要有：脱硫脱萘、压缩预处理、变压吸附制氢、脱氧干燥等。
其中焦炉煤气预处理系统为变温吸附（TSA），制氢系统为变压吸附（PSA），而氢气精制系统也为变温吸附（TSA），可用焦炉煤气制取99.999%的氢气。
吸附剂在常温高压下大量吸附原料气中除氢以外的杂质组分，然后降解杂质的分压使各种杂质得以解吸。
在实际应用中一般依据气源的组成、压力及产品要求的不同来选择组合工艺。
变温吸附的循环周期长、投资较大，但再生彻底，通常用于微量杂质或难解吸杂质的净化；变压吸附的循环周期短，吸附剂利用率高，用量相对较少，不需要外加换热设备，广泛用于大气量、多组分气体的分离和提纯。
由于焦炉煤气提纯氢气的特点是：原料压力低，原料组分复杂并含有焦油、萘、硫、重烃等难以解吸的重组分，产品纯度要求高。
因而装置需采用“加压+TSA预处理+PSA氢提纯+脱氧+TSA干燥”流程。
2、主要生产过程焦炉煤气是炼焦的副产品，产率和组成因炼焦煤质量和焦化过程不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉煤气300~350m³（标准状态）。
焦炉煤气制氢工艺流程
焦炉煤气制氢工艺流程英文回答：The process of hydrogen production from coke oven gas involves several steps. First, the coke oven gas ispurified to remove impurities such as sulfur compounds, ammonia, and tar. This is usually done through a series of scrubbing and adsorption processes. The purified gas is then sent to a steam reformer, where it reacts with steam in the presence of a catalyst to produce a mixture of hydrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide. This is known as the steam reforming reaction.The next step is to shift the carbon monoxide in the reformate gas to produce more hydrogen. This is done through the water-gas shift reaction, which involves reacting carbon monoxide with steam to produce carbon dioxide and hydrogen. The shift reaction is usually carried out in two stages: the high-temperature shift and the low-temperature shift. In the high-temperature shift, acatalyst is used to promote the reaction at temperatures around 400-500°C. In the low-temperature shift, adifferent catalyst is used to further convert the remaining carbon monoxide at temperatures around 200-250°C.After the shift reaction, the gas is cooled and passed through a series of purification steps to remove any remaining impurities. This may include processes such as pressure swing adsorption or membrane separation. The final product is high-purity hydrogen gas, which can be used for various applications such as fuel cells or ammonia production.中文回答：焦炉煤气制氢的工艺流程包括几个步骤。
焦炉煤气变压吸附制氢新工艺_宁红军
体积分数 /% 55 . 5 0. 43 8 . 1 5. 86 2 . 86 23. 68 3. 2 0. 31
组成
m g/Nm
HCN
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
193
3 000 ~ 4 000
100 ~ 400
- 6
0 . 21 4 000~ 5 000
注 : NH 3 含 量为 ( 50 ~ 100) 10 。
- 6
10 , NO 含 量 为 1 . 6
48
河南化工 HENAN CH EM ICAL I NDU STRY
2007 年
第 24 卷
焦炉煤气变压吸附制氢新工艺
宁红军 , 赵新亮 , 曹晓宝
(平顶山市三源制氢有限公司 , 河南 平顶山 467001 )
摘
要 : 变压吸附制氢气体分离技术在工业上得到 了广泛 应用 , 已逐步 成为一 种主要 的气体 分离技术 。 本文重 点
介绍变 压吸附技术在焦炉煤气制氢新工艺上的开发与利用 , 并 对变压吸附技术在焦炉煤气实际应用作详细说明 。 关键词 : 变压吸附 ( PSA 法 ) ; 压缩 ; 冷冻 ; 二段分离 中图分 类号 : TQ 116. 23 文献标识码 : B 文章编 号 : 1003- 3467( 2007) 11- 0048- 03
图 1 制氢装置工艺流程图
本装置工艺流程分为 5 个工序: 原料气压缩工 序 ( 简 称 100 工序 ); 冷冻净 化分离 ( 简称 200 工 序 ) ; PSA- C /R 工序及精脱硫 ( 简称 300 工序 ); 半 产品气压缩 (简称 400 工序 ) ; PSA - H 2 工序及脱氧 (简称 500 工序 )。 本装置所用原料气是 来自焦化公司的焦炉煤 气, 主要用于锅炉、 化工产品原料气及城市煤气; 因 净化难度高, 故气体质量较差 , 分离等级较低, 因此 杂质的净化分离均以该公司使用的这套工艺装置实 现的。原料煤气组分数据见下页表 1 。
焦炉煤气制氢
目录前言 (3)第一节吸附工艺原理 (5)1.1 吸附的概念 (5)1.2 吸附的分类 (6)1.3 吸附力 (7)1.4 吸附热 (9)1.5 吸附剂 (9)1.6 吸附平衡 (12)1.7 PSA-H2工艺的特点 (14)第二节PSA-H2流程选择分析 (16)2.1 TSA与PSA流程的选择 (16)2.2 真空再生流程与冲洗再生流程的选择 (17)2.3 均压次数的确定 (17)第三节PSA-H2流程描述 (18)3.1 工艺流程简图 (18)3.2工艺流程简述...................................................................................... 错误!未定义书签。
2．3．1工艺方案的选择 (18)2．3．2本装置工艺技术特点 (18)2．4工艺流程简述 (20)2．4．1预净化工序100#（参见图P0860-32-101） (20)2．4．2压缩及预处理工序200#（参见图P0860-32-201、P0860-32-202） (20)2．4．3变压吸附提氢工序300#（参见图P0860-32-301） (21)2．4．4脱氧干燥工序400#（参见图P0860-32-401） (22)2．5装置布置（参见图P0860-33-01） (22)2．6主要工艺控制指标 (23)第四节PSA-H2操作参数的调整 (24)4.1 相关参数对吸附的影响 (24)4.2 吸附压力曲线及其控制方式 (24)4.3 关键吸附参数的设定原则及自动调节方式 (25)4.4 提高PSA-H2装置可靠性的控制手段 (26)第五节PSA-H2装置注意事项 (27)5.1 吸附剂装填注意事项 (27)5.2 生产注意事项 (27)前言吸附分离是一门古老的学科。
早在数千年前，人门就开始利用木炭、酸性白土、硅藻土等物质所具有的强吸附能力进行防潮、脱臭和脱色。
焦炉煤气变压吸附制氢工艺流程
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焦炉煤气提氢技术及装置规模
焦炉煤气提氢技术及装置规模1、说明：利用焦炉煤气生产纯H2(PSA法)，在我国已有多年的历史，其生产技术成熟，经济合理，特别是与水电解法制H2比较，效益更显著。
水电解法生产H2，耗电为6.5Wh度/m3，而利用焦炉煤气生产H2，仅耗电0.5Wh度/m3，当生产规模为1000Nm3/h的制H2装置，每年节约电费500~800万元(人民币)，远远大于1000Nm3/hPSA法制H2装置的总投资。
焦炉煤气典型组分热值3900—4200大卡/Nm3（焦炉煤气中氢气含量高）,从焦炉煤气中提取氢气后，剩下的气体供焦炉自身加热使用，（拟计划和高炉煤气掺混后供焦炉加热使用，GE发电用焦炉煤气）2、变压吸附分离技术的基本原理吸附现象早已被人类所知，但是吸附作为一种分离技术，在工业上被大规模采用，还是近几十年的事情。
吸附技术早期的应用是用于工业气体的干燥和净化。
六十年代初，这项技术成功用于H2的分离提纯，奠定了吸附分离技术大规模工业化的基础。
目前变压吸附技术已在世界范围内成为提纯H2的主要分离方法，并成功用于CO2、CO、N2、O2、CH4等气体的分离提纯和其它工业气体的净化。
吸附分离技术作为化工单元过程，正在迅速发展成为一门独立的学科，在石油化工、化学工业、冶金工业、电子、国防、医药、轻工、农业以及环境保护等行业，得到了越来越广泛的应用。
变压吸附技术已成为气体化合物分离和提纯的重要手段。
由进料预处理、预转化、烃类蒸汽转化、CO变换的PSA提纯系统组成。
3、PSA技术有以下特点：PSA技术是一种低能耗的气体分离技术。
PSA工艺所要求的压力一般在0.1～3.5MPa，允许压力变化范围较宽，一些有压力的气源，如氨厂弛放气、变换气等，本身的压力可满足PSA工艺的要求，可省去再次加压的能耗。
对于处理这类气源，PSA制氢装置的消耗仅是照明、仪表用电及仪表空气的消耗，能耗很低；PSA装置压力损失很小，一般不超过0.05MPa。
焦炉煤气制氢工艺流程
焦炉煤⽓制氢⼯艺流程⼀、引⾔随着全球能源结构的调整和环保要求的不断提⾼，氢⽓作为⼀种清洁、⾼效的能源，正⽇益受到⼈们的关注。
焦炉煤⽓作为钢铁⾏业的主要副产品，其⾼效利⽤和转化已成为⾏业研究的重点。
焦炉煤⽓制氢技术，不仅能有效回收利⽤煤⽓中的有效成分，还能为社会提供清洁的氢⽓能源，具有显著的环保和经济效益。
⼆、焦炉煤⽓成分与特性焦炉煤⽓主要由氢⽓、甲烷、⼀氧化碳等组成，其中氢⽓含量约为55%-60%，具有较⾼的热值。
通过焦炉煤⽓制氢，可以将煤⽓中的氢⽓提取出来，并转化为⾼纯度的氢⽓，满⾜⼯业和⽣活⽤氢的需求。
三、焦炉煤⽓制氢⼯艺流程焦炉煤⽓制氢⼯艺流程主要包括煤⽓净化、氢⽓提取和氢⽓纯化三个步骤。
1.煤⽓净化：由于焦炉煤⽓中含有⼤量的焦油、萘、硫等杂质，需要先进⾏净化处理。
净化过程主要包括除尘、脱硫、脱苯等步骤，以保证后续氢⽓提取和纯化的顺利进⾏。
2.氢⽓提取：净化后的焦炉煤⽓进⼊氢⽓提取阶段。
⽬前常⽤的氢⽓提取⽅法有蒸汽转化法、部分氧化法和⾃热转化法等。
这些⽅法都能有效地将煤⽓中的氢⽓提取出来，形成富含氢⽓的混合⽓体。
3.氢⽓纯化：提取出的富含氢⽓的混合⽓体需要进⼀步纯化，以满⾜不同⽤途对氢⽓纯度的要求。
氢⽓纯化⽅法主要有压⼒吸附法、低温液化法和膜分离法等。
这些⽅法能有效去除混合⽓体中的杂质，得到⾼纯度的氢⽓。
四、技术经济分析焦炉煤⽓制氢技术具有显著的经济效益和环保效益。
⼀⽅⾯，通过该技术可以有效回收利⽤焦炉煤⽓中的有效成分，减少资源浪费；另⼀⽅⾯，制得的氢⽓作为⼀种清洁能源，可⼴泛应⽤于化⼯、冶⾦、电⼒等领域，具有⼴阔的市场前景。
此外，焦炉煤⽓制氢过程中产⽣的副产物也可以进⼀步回收利⽤，形成循环经济。
五、发展趋势与挑战随着环保要求的不断提⾼和清洁能源的快速发展，焦炉煤⽓制氢技术正⾯临着巨⼤的发展机遇。
未来，该技术将朝着更⾼效、更环保的⽅向发展。
同时，也需要解决⼀些技术难题，如提⾼氢⽓提取和纯化的效率、降低能耗和排放等。
焦炉煤气制氢工艺流程
焦炉煤气制氢工艺流程随着社会对清洁能源的需求不断增加，氢能作为一种清洁能源备受瞩目。
而焦炉煤气制氢技术作为一种有效的氢能生产方式，受到了广泛关注。
焦炉煤气制氢工艺是指利用焦炉废气对焦化煤气进行蒸汽重整，产生高纯度氢气的一种生产方式。
下面将详细介绍焦炉煤气制氢的工艺流程。
一、焦炉煤气制氢的原理焦炉是将煤炭加热至高温进行干馏，产生焦炭、焦炉气和焦油等产品的设备。
焦炉废气中含有大量的一氧化碳和氢气，可以作为原料用于制氢。
该工艺流程利用了蒸汽重整法来转化含碳气体（一氧化碳和甲烷）成氢气和二氧化碳。
整个过程是一个热力学平衡的过程，同时需要一定的催化剂来提高反应效率。
利用高温蒸汽与一氧化碳发生水煤气反应生成氢气和二氧化碳，同时需要隔绝甲烷的反应，以保证氢气的纯度。
由此，得到高纯度的氢气，是能源的重要来源。
二、焦炉煤气制氢的工艺流程1. 原料准备焦炉煤气制氢的原料主要包括焦炉煤气和蒸汽。
焦炉煤气是焦化过程中产生的含有一氧化碳、氢气、一氧化碳、氮气等成分的气体，含氢量较高。
蒸汽则是从水中蒸发得到的水蒸气，以一定的流量、压力进入反应器。
2. 预处理在反应前，需要对焦炉煤气进行预处理，其中包括净化、除尘、除湿等阶段。
这是为了保证反应器内的气体纯度和稳定性。
3. 蒸汽重整蒸汽重整是焦炉煤气制氢工艺的核心步骤。
反应器内的蒸汽和焦炉煤气在一定的温度和压力下，通过催化剂的作用，发生水煤气反应，产生氢气和二氧化碳。
反应的主要化学方程式如下：CH4 + H2O → CO + 3H2CO + H2O → CO2 + H2这一步骤需要控制好反应温度和压力，以及催化剂的选择和使用，来保证反应的效率和产物的纯度。
4. 分离和回收在经过蒸汽重整后，需要将产生的氢气和二氧化碳进行分离和回收。
通常采用物理吸附或化学吸附的方法来实现氢气和二氧化碳的分离，以获得高纯度的氢气。
5. 氢气储存最后，得到的高纯度氢气需要进行储存。
通常采用压缩氢气或者液化氢气的方式进行储存。
焦炉煤气变压吸附提氢典型工艺及选择
不同行业对氢气纯度和产量的要求不同， 工艺选择需考虑产品纯度和产量的要求。
设备投资和运行维护
不同工艺的能耗和成本不同，工艺选择需 考虑经济性因素。
设备投资和运行维护也是工艺选择需要考 虑的因素。
不同工艺的比较和选择
变压吸附法
变压吸附法是一种常用的提氢工艺，具有产品纯 度高、能耗低等优点，适用于从焦炉煤气中提取 高纯度氢气。
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03
典型焦炉煤气变压吸 附提氢工艺流程
工艺流程一：预处理+变压吸附提氢
预处理
对焦炉煤气进行预处理，除去其中的杂质，如水分、硫化物 、氮化物等。
变压吸附提氢
利用变压吸附技术，从预处理后的焦炉煤气中提取氢气。
工艺流程二：变压吸附提氢+深冷分离
变压吸附提氢
从焦炉煤气中提取氢气。
深冷分离
将变压吸附提氢后的气体进行深冷分离，得到高纯度的氢气。
前景
随着环保要求的提高和能源结构的调整，焦 炉煤气变压吸附提氢技术将具有更加广阔的 应用前景，未来将不断改进和完善工艺技术 ，实现更加高效、环保的能源利用。
06
结论与展望
研究结论
经过对各种焦炉煤气变压吸附 提氢典型工艺的比较和分析， 可以得出以下结论
采用预处理+变压吸附提氢工艺 可以获得较高的氢气纯度和回 收率，同时工艺流程简单，易 于操作和维护。
适应性强
焦炉煤气成分复杂，含有多种 气体成分，变压吸附技术可实 现对其中氢气的有效分离和纯 化，适用于多种不同来源的焦
炉煤气。
环保性好
变压吸附提氢技术不产生废水、废 渣等污染物，可实现清洁生产。
经济性高
变压吸附提氢技术具有较高的能源 利用率和较低的运行成本，可实现 氢气的低成本生产。
焦炉煤气制氢工艺技术选择
焦炉煤气制氢工艺技术选择
焦炉煤气制氢是一种常见的工艺技术，可以将焦炉煤气转化为高质量的氢气。
在这种工艺中，焦炉煤气首先经过预处理后，再进行蒸汽重整反应，生成氢气。
选择适合的焦炉煤气制氢工艺技术对于提高氢气的产率和质量至关重要。
首先，我们需要选择焦炉煤气的预处理工艺。
焦炉煤气中含有一定的硫化氢和苯等有害物质，需要进行脱硫和脱苯处理。
常见的脱硫和脱苯方法包括洗涤法、吸附法和催化氧化法等。
选择合适的预处理工艺可以有效地提高氢气的纯度和质量。
接下来，我们需要选择蒸汽重整反应工艺。
蒸汽重整反应是将焦炉煤气中的一氧化碳和水蒸汽在催化剂的作用下反应生成氢气的过程。
常见的蒸汽重整反应工艺包括常压重整法和低压重整法。
常压重整法适用于高负荷和高纯度要求的工艺，而低压重整法适用于低负荷和低纯度要求的工艺。
选择合适的蒸汽重整反应工艺可以提高氢气的产率和纯度。
此外，还需要考虑废热回收和电力利用等方面。
焦炉煤气制氢过程中会产生大量的废热，如果能够有效地回收和利用这些废热，可以提高能源利用效率。
同时，将废热用于汽轮机发电，可以实现电力利用，减少外部能源消耗。
综上所述，选择适合的焦炉煤气制氢工艺技术可以提高氢气的产率和质量，同时实现能源的高效利用。
在选择工艺技术时，需要考虑预处理工艺、蒸汽重整反应工艺以及废热回收和电力利用等方面，以满足不同工艺条件和要求。
通过合理选择和优
化工艺技术，可以推动焦炉煤气制氢工艺的高效发展，并为氢能产业的发展做出贡献。
焦炉煤气制氢
焦炉煤气中含有氢气体积分数为５０％～６０％，１ｔ原煤可得焦炉煤气３００ｍ３～３５０ｍ３，即可以得到１６５ｍ３～２１０ｍ３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９９．６％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９９．９９％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。
焦炉煤气生产lng余气制氢工艺流程
焦炉煤气生产LNG余气制氢工艺流程随着化工工业的发展，氢气已经成为一种重要的能源和化工原料。
而焦炉煤气生产LNG（液化天然气）过程中产生的余气，可以通过合理的工艺流程转化为高纯度的氢气，具有重要的经济和环保意义。
本文将介绍焦炉煤气生产LNG余气制氢的工艺流程及其原理。
一、焦炉煤气生产LNG的余气组成及特点1. 余气组成焦炉煤气生产LNG的余气主要包括CO、CO2、CH4、H2和其他杂质气体，其中CO和CO2含量较高，CH4和H2含量较低，同时还含有少量的硫化氢、氨等有害气体。
2. 特点焦炉煤气生产LNG的余气具有高热值、低温、高烟气含量等特点，同时由于含有大量的CO和CO2，因此需要经过一系列的处理和转化才能得到高纯度的氢气。
二、焦炉煤气生产LNG余气制氢工艺流程1. 粗气处理首先对焦炉煤气生产LNG的余气进行粗气处理，包括除酸、除水、除尘等工艺，以保证后续制氢过程的稳定进行。
2. 变换反应经过粗气处理后的余气进入变换反应器，利用变换催化剂将CO和水蒸气转化为CO2和H2，即进行水煤气变换反应。
3. 吸附分离通过吸附剂对变换反应产物进行分离，得到高纯度的H2气体，并且可以实现CO2的再循环利用，提高氢气的产率。
4. 催化裂解可根据实际情况考虑采用催化裂解技术进一步提高H2产率。
5. 精气制备通过精气制备装置将得到的高纯度H2气体进行精制和纯化，以满足不同工艺和产品的要求。
这是焦炉煤气生产LNG余气制氢的工艺流程及原理，通过合理的工艺设计和操作控制，可以实现对焦炉煤气生产LNG余气的高效利用，提高生产效率，降低能源消耗，并且减少环境污染，具有重要的经济和社会价值。
需要指出的是，考虑到生产中的实际情况和技术水平，实际操作中可能会有所不同，需要根据具体情况进行调整和优化。
希望能够对相关工程技术人员和决策者提供一定的参考和借鉴价值。
随着焦炉煤气生产LNG余气制氢技术的不断完善和发展，其在工业生产中的应用也越来越广泛。
焦炉煤气制氢工艺[发明专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710802014.9(22)申请日 2017.09.07(71)申请人 成都巨涛油气工程有限公司地址 610000 四川省成都市高新区天府四街66号1栋22层1号(72)发明人 曾启明 王善建 陈昌平 (74)专利代理机构 成都顶峰专利事务所(普通合伙) 51224代理人 任远高(51)Int.Cl.C01B 3/58(2006.01)C02F 9/02(2006.01)C10K 1/00(2006.01)B01D 53/047(2006.01)B01D 53/26(2006.01)B01D 53/28(2006.01)C02F 101/16(2006.01)C02F 101/34(2006.01)(54)发明名称焦炉煤气制氢工艺(57)摘要本发明属于焦炉煤气制氢技术领域，为解决现有的焦炉煤气制氢污染重、制氢质量较差的技术问题，本发明提供一种焦炉煤气制氢工艺，包括步骤：A、焦炉煤气经煤气压缩机一级加压后，经除油器后进入预处理工序，得到除油净化焦炉煤气；除油净化焦炉煤气再返回至煤气压缩机进行第二级和第三级压缩后送出压缩工序，得到压缩焦炉煤气；B、压缩焦炉煤气从第一脱油塔底部进入，再直接进入PSA氢提纯工序的吸附塔，经过吸附塔的处理后得到变压吸附粗氢气；C、将变压吸附粗氢气通入脱氧塔，然后经冷却器冷却至常温后得到脱氧氢气，脱氧氢气进入等压再生TSA 干燥工序，得到干燥氢气。
本发明具有污染小，制氢质量好的特点。
权利要求书1页 说明书7页CN 107512702 A 2017.12.26C N 107512702A1.一种焦炉煤气制氢工艺，其特征在于，包括步骤：A、压缩工序：焦炉煤气进入原料气缓冲罐缓冲后再经煤气压缩机一级加压至0.27MPa 后，经除油器除去其中夹带的液态油滴后进入预处理工序除去焦油、氨气、硫化氢和芳香族化合物，得到除油净化焦炉煤气；除油净化焦炉煤气再返回至煤气压缩机进行第二级和第三级压缩至1.8MPa后送出压缩工序，得到压缩焦炉煤气；B、变压吸附工序：压缩焦炉煤气从第一脱油塔底部进入，在第一脱油塔内吸附剂的作用下，将煤气中的润滑油除去，除去润滑油的原料煤气再直接进入PSA氢提纯工序的吸附塔的底部，经过吸附塔的处理后得到变压吸附粗氢气；C、净化工序：将变压吸附粗氢气通入脱氧塔，在其中装填的催化剂的催化下，氧和氢反应生成水，然后经冷却器冷却至常温后得到脱氧氢气，脱氧氢气进入等压再生TSA干燥工序，得到干燥氢气。
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焦炉煤气变压吸附制氢新工艺的开发与应用焦炉煤气变压吸附(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(Union Carbide)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。
1.1工艺流程。
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，将煤气压力从0.010〜0.015MPa加压至0.580MPa，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，该工序的主要目的是脱除煤气中强吸附组分HCN、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艺，将半成品气从0.50MPa压缩至1.25MPa，再进入PSA- H2工序(在PSA-C/R和提氢工序之间设有脱氧工序，是因为经脱氧反应后会生成水分，传统工艺需要等压干燥脱水系统，该系统选用的二段法新工艺不仅节约了投资，而且降低了操作运行费。
500#工序PSA-H2在传统的PSA制氢工艺中是整套装置的核心部分，而在本装置工艺中只是作为对氢气的提纯，即从上道工序中经脱碳后得到氢体积分数为95%〜98%的原料气，再提纯到99.99%后，作为商品氢出售。
1.2工艺方案的选择。
1.2.1焦炉煤气压缩采用螺杆式压缩机。
焦炉煤气的压缩国内传统工艺流程中几乎均采用活塞式压缩机。
而该装置根据对制氢工艺新技术的掌握，针对原料气的特点，在焦炉煤气压缩的问题上，经多方论证后，确定采用分步压缩方案，即低压段采用螺杆压缩机，脱除杂质组分后，再用活塞式压缩机升压，这种低压段大气量将焦炉煤气压缩到0.55〜0.60MPa的螺杆压缩机在国内尚属首次使用。
釆用螺杆压缩机压缩焦炉煤气最大的优点是:螺杆机结构简单、运行时间长，可以保证裝置长周期安全稳定运行，对原料气烃类杂质含量要求不高，无需备用压缩机。
与活塞式压缩机相比，无需维修频繁堵塞的气阀（原料气中焦油及萘含量较高，故需经常停车更换气阀内件），维修工作量几乎为零。
而传统的往复式压缩机辅助设备多、检修频率高，若用于焦炉煤气压缩，气阀更易堵塞，维修工作量大，还需备用压缩机。
该工艺的另一主要优势是釆用了柴油喷淋冷却工艺，出口温度控制在80℃左右，在该温度下，焦炉煤气中的轻质焦油、萘等大分子烃类大部分溶解在柴油中（回收的焦油、萘等烃类物质进行集中处理)，但经过冷却器降温至40℃时，焦炉煤气中的萘要结晶析出，为此该装置又完善了使用柴油喷淋循环冷却的工艺，这样既能保证管道畅通、又能保证冷却效果，这也是该工艺的独到之处。
从投资的角度而言，原料气螺杆压缩机和半成品活塞式压缩机总购置费用不超过800万元，比目前国内同类装置采用3台活塞式压缩机(其中1台备用)节省投资约200万元。
1.2.2原料气预处理系统釆用净化分离工艺。
焦炉煤气PSA制氢国内同类裝罝原料气均采用活塞式压缩机，原料气在进入活塞式压缩机之前必须将萘、苯、焦油等重组分杂质脱除，以保证活塞式压缩机的正常工作，整个工艺气的处理需经过脱硫、脱萘、脱苯、除氨等预处理工艺及电捕焦油器、风机等附属设备,而该装置在螺杆压缩机后首次采用了冰机冷冻分离工艺，可以将原料气中大部分高碳烃类、苯、萘等重组分杂质在低温下脱除，从而大大降低了原料气预处理系统的投资和运行成本。
如果从原料气预处理系统的投资和运行成本分析，冷冻净化工艺则比传统工艺投资方面减少约533.63万元，运行成本节约60万元/a。
1.2.3原料气脱硫釆用PSA技术。
原料气经该装罝冷冻净化工艺后，还含有质量浓度500〜400mg/m3的硫无法在此工段中脱除(硫含量取决于所选焦煤的煤质），因此，原料气脱硫问题则是该装置的关键流程。
传统的脱硫方法有：（1）干法脱硫。
釆用氧化铁干法脱硫，其优点是一次性投资较小，但缺点是运行成本非常高，易造成长期的二次污染。
（2）湿法脱硫。
如PDS等传统脱硫方法。
湿法脱硫具有安全可靠，运行稳定、运行费用低于干法脱硫等优点。
似是，湿法脱硫的缺点也很明显，那就是装置投资高、设备腐蚀严重、环境污染大，对有机硫几乎没有脱除效果,而对于变压吸附工艺的吸附剂、危害最大的就是有机硫，它会造成吸附剂寿命减少或失活，影响吸附效果，从而影响了产品氢气质量。
另外，经脱硫后产生的硫渣及含硫废水易造成二次污染。
该装置采用目前最先进的，并且是非常成熟的两段法吸附技术，即把PSA 脱碳和PSA制氢二种工艺合二为一，取长补短。
结合焦化公司对解析气中硫含量要求不高的实际情况，从根本上解决有机硫处理的难题。
该装罝第一段采用PSA脱碳技术，可以大幅度脱除原料气中有机硫、无机硫、CO2、CO等杂质组分，使氢气体积分数达到95%以上，同时将原料气中的总硫质量浓度从500〜400mg/m3脱除到10mg/m3以下，然后进入下段PSA制氢工序，由于专用耐硫吸附剂对硫的解吸性能非常好，可以循环使用（与CO2的吸附解吸性能接近），同时也保证了PSA脱碳吸附剂使用寿命可以达到10年以上，第二段PSA制氢吸附剂使用寿命更长，可以达到15年以上。
1.2.4两段法提高氢气回收率。
传统PSA制氢工艺中氢气回收率只有70%〜80%，而该裝置选用的工艺技术可将氢气回收率提高到95%以上，从这套装置来讲，解吸气全部返回到煤气管网，因此，从表面上讲，氢气回收率似乎并不重要，但氢气回收率低，则会增加原料气量，不仅仅会增加压缩功耗，同时也增大了装置对杂质组分的处理量，导致装置运行费用增大，氢气成本增高。
因此，努力提高氢气回收率是降低氢气成本，提高经济效益的有效手段。
该裝置推荐采用目前最先进的两段法吸附技术是提高氢气回收率的最佳方案。
将PSA二段制氢的逆放废气回收作为本装罝的升压气;将PSA二段制氢的解吸气用于PSA一段脱碳的冲洗气；将一段PSA脱碳的逆放气和抽空解吸气作为除油器和TSA系统的冷吹气和再生气使用，最后全部返回解吸气管网。
从投资角度讲，该装置由于釆用了两段法吸附技术，使主装置总投资由4200万元降低到3000万元。
1.2.5脱氧系统无需干燥设备。
在国内已经运行的PSA制氢装置中，凡是对产品氢中O2含量有要求者，几乎无一例外，均设计了一套钯催化剂+等压干燥系统，其原因是O2和H2的分离系数较小，仅仅通过PSA很难达到产品氢气对微量杂质O2含量的严格要求(一般均要求体积分数小于1×10-5)。
在预留的脱氧系统中，取消了干燥系统。
主要是因为如果产品气中要求H2O体积分数绛≤6×10-5，则脱氧系统放在PSA-H2二段后面，不需要干燥系统;如果产品气中要求H2O体积分数绛≤1×10-5，则脱氧系统放在PSA–C/R和PSA-H2二段之间，同样不需要干燥系统。
2、不足之处及整改措施。
2.1在对冷凝系统及除油器进行蒸汽再生时，其蒸汽导淋插入高低位水池（系统伴热导淋和脱氧器导淋也排入池内），系统再生废热直接进入水池，致使池内废油液位被不断加热至局部沸腾。
池内含大量的苯，苯被挥发出去（苯、萘沸点约为80℃）而导致周围环境受到污染。
2.2制冷机组冰机制冷量不够。
从目前冬季运行情况来看，环境温度较低，而且生产处于半负荷状态，暂时可以满足生产，复季高负荷生产时可能达不到预期的制冷效果。
3本装置的运行情况。
该装置自运行至今，在试生产过程中，工艺、设备、仪表、电气等方然也出现了不少问题，但整个运行情况是稳定的，没出现大的缺陷，取得了不错的环境效益和经济效益。