变压吸附在焦炉煤气提氢中的应用
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为了减少逆向降压中氢气的损失 ,获得较高收 率的氢 ,降低能耗 ,实现连续稳定操作 ,需要多个吸 附器分段脱附 、冲洗 、升压交替进行 ,吸附器越多 ,产 品气输出越稳定 ,根据本厂的制氢规模 ,采用了四台 吸附器二次均压变压吸附工艺 。
(5) 少量 O2的脱除 ,现在采用的各种沸石分子 筛不能有效地吸附氧 。因此 ,经变压吸附后的氢气 中尚含有少量的 O2 。为了将 O2净化到所要求的指 标 ( ≤5 ×10 - 6) ,采用了催化脱氧工艺 。在钯催化 剂作用下 ,O2与 H2反应生成水 ,再经 TSA 工艺干燥 脱除 。与前述 TSA 预处理工序相似 ,两台吸附器交 替吸附再生 。
上述物质 ,异构烷烃 、
10X 9A Ca + + 2. 5/ 1
异构烯烃
正丁二胺
13X 10A Na + 2. 5/ 1 7～
Y 9A 各种 3～6/ 1 上述物质 ,正丁二胺
高分子化合物
1. 2 脱附 在一定条件下 ,吸附剂对某种吸附质的吸附容
量是有限的 。吸附容量的大小 ,不仅与吸附剂和吸
Ξ 收稿日期 :1998 - 01 - 09
图 2 吸附等温曲线示意图
压力时 ,某组分吸附等温线斜率为零 ,则该组分不脱 附 ,而在此压力范围内吸附等温线斜率大的组分则 发生脱附 。在变压吸附提取氢时 ,常用分段降压法 以提高氢收率 ,降低能耗 。
(3) 冲洗吹扫 。将吸附剂不能吸附或基本不吸 附的气体通入吸附剂床层 ,可以降低吸附质的分压 , 也能达到脱附的目的 。
500
wenku.baidu.com
CH4
24. 35
萘
150
CO2
2. 14
N H3
30
CO
6. 26
焦油
50
N2
8. 75
有机硫
～ 100
O2
0. 56
苯
4000
CnHm
2. 34
……
……
H2O
饱和
注 :此处 CnHm 是指 C2～C5的饱和烃和不饱和烃
(2) 降压脱附 。在吸附和脱附过程中若维持吸 附剂床层温度不变 ,利用吸附质分压的变化使吸附 容量发生的吸附 - 脱附过程 ,称为变压吸附 。例如 , 沿等温线 T1在 A 、B 两点间进行循环 ,两点间吸附量 之差 △q = qA - qB为每次循环达到的分离量 。在多 组分变压吸附中 ,降压脱附可分段进行 ,在降至中间
活性炭对焦炉煤气中粗苯组分是有效的吸附 剂 。常用于洗苯塔吸苯效果的测定 。活性炭对 H2 S
表 1 分子筛的品种规格
型号孔径阳离子硅铝比 可被吸附物质
不被吸附物质
3A 3A K+ 4A 4A Na + 5A 5A Ca + +
2/ 1
H2O 、N H3 、H2 及有效直径 < 3A
O2 、CH4 、乙炔 、乙烷 、 CO2 、H2S、乙醇 、N2 ,
(1) 升高温度 。即在较低温度 T1 吸附达到吸 附量 qA ,维持气相吸附质分压 PE不变而升高温度至 T4 ,吸附量降至 qC ,二者之差 △q = qA - qC为组分的 分离量 ,如图 2 中 A 、C 点所示 。经脱附并降温后 , 吸附剂又可用于吸附 ,这样的吸附 - 脱附循环又称 为变温吸附 (简称 TSA) ,这种方法常用于吸附剂对 气体吸附容量随温度不同而有较大差异的场合 。例 如 ,活性炭吸附苯族烃即采用这种方法脱附 。
经过预处理 ,焦炉气中的 C5烃及 C5以上烃 、硫 化物 、氨等杂质被除去 。
(4) 变压吸附彻底脱除其它杂质组分 (O2除外) 经过预处理后的焦炉煤气中 , 除 H2 外 , 尚有 CO 、 CO2 、CH4 、N2 、O2 和 C2 ～ C4烃类 ,利用各组分沸点 不同 ,即易挥发的不易吸附 ,不易挥发的易吸附的特
第 18 卷 第 5 期 煤气与热力
·13 ·
附质的性质有关 ,而且随操作温度 、吸附质气相分压 而异 ,其间关系可用吸附等温线表示 。4A 分子筛对 CO 的吸附等温线如图 1 所示 。
图 1 4A 分子筛对 CO 的吸附等温线
由图 1 可见 ,CO 的吸附量随温度升高降低 ;随 其分压降低而降低 ;在同一温度下吸附等温线的斜 率随分压增大而减小 ,但低温下的斜率大于高温下 的斜率 。利用吸附质吸附等温线的上述特性 ,可使 吸附质脱附 。常用的脱附方法有如下几种 :
·12 ·
煤气与热力 1998 年 9 月
变压吸附在焦炉煤气提氢中的应用Ξ
李延波 刘玉斌 李同军 王丽茜 (石家庄焦化厂 ,石家庄 050031) (石家庄热力煤气公司 ,石家庄 050031)
摘要 介绍了变压吸附的基本原理及其在焦炉煤气提氢中的应用 。对装置投产后的运行 效果进行了评价 ,对装置的改进提出了建议 。 关键词 焦炉煤气利用 提氢技术 变压吸附 中图分类号 TU996
表 3 焦炉煤气的连续预处理工艺步骤
序号
工 艺 步 骤
Ⅰ
A
D HCR
Ⅱ D HC R
A
性 ,通过装有适宜吸附剂的吸附器 ,除少量 O2 以外 的组分均被吸附 ,而 H2 基本不被吸附 ,从而实现了 氢与杂质的分离 。
吸附剂的再生通过三个步骤完成 : ①吸附器分 段降压 ; ②用纯氢在低压下冲洗吸附剂 ; ③吸附器加 压 ,以备再次用于吸附 。
有效直径 > 3A 者
上述物质 ,甲烷 、乙烷 丙烷 、C3H7SH ,
2/ 1 、丙烯 、丁烯 、H2S、 CH2Cl2 ,n - C4H9OH ,
CO2 、乙醇 、O2 、N2 …… 氟里昂 ……
上述物质 ,正构烷烃 、 异构烷烃 、异构烯烃 、
2/ 1 正构烯烃 、氟里昂 环烷烃正丁二胺 、CH2Cl2
按表 2 所示的焦炉煤气组成 ,采用吸附工艺从 中提取纯氢气具有以下特点 :
(1) 氢气的质量指标必须满足粗苯加氢的要 求 。根据各种吸附剂对不同组分吸附质吸附容量与 气相分压的关系 ,决定了吸附过程必须在加压下进 行。
·14 ·
煤气与热力 1998 年 9 月
(2) 吸附制氢装置必须满足粗苯加氢连续生产 的要求 。为此 ,脱除某种组分的吸附器至少有两台 , 以保证有的吸附器处于吸附阶段 ,另外的吸附器处 于脱附再生阶段 ,达到在连续稳定条件下提供氢气 的目的 。
以含氢的混合气体 (包括焦炉煤气) 为原料 ,采 用变压吸附精制得到高纯氢 。一般认为 ,可用活性 炭或活性氧化铝作为高沸点烃 、CO2 和水分的吸附 剂 ;用 4A 型 、5A 型或 13X 型分子筛作为 CO 、CO2 、 CH4的吸附剂 。这些吸附剂可以分别装填在吸附器 内 ,利用操作过程中随压力升降时各组分的吸附等 温线曲率不同以及有效吸附容量的差异而将各种杂 质组分去除 。
其余组分均被吸附剂吸附 。经 PSA 工序后的气体
压力为 1. 65 M Pa ,含 O2 0. 3 %左右 ,进入脱氧器中 , 在钯催化剂作用下 O2 与 H2反应生成 H2O ,再经过 TSA 干燥后即可得到 1. 5 M Pa 的纯氢 。用于脱除 高沸点组分和硫化物的吸附器再生气是采用 PSA 工序的低压脱附气 。该气体最终在 0. 02 MPa 下送 回焦化生产系统的荒煤气管道 。用于脱氧 TSA 干 燥工序的干燥器再生气 ,是未经干燥的产品气 ,经加 热后进入处于脱附步骤的吸附器 ,再经冷却除水后 送入处于吸附步骤的干燥器 。
4 运行效果及存在问题
4. 1 运行效果 我厂变压吸附焦炉煤气提氢装置于 1997 年 4
月开始试运行 。9 月与粗苯催化加氢装置一起投入 生产 。几个月的生产表明 ,基本上能达到设计要求 , 为粗苯催化加氢提供了合格的氢气 。主要技术指标 如下 :
处理能力 :1 000 m3/ h 焦炉煤气 ; 制氢能力 :500 m3/ h 纯氢气 ; 产品氢气质量指标 : 含氢 (和氮) :99. 9988 %(体积) ; 含氧 : < 2 ×10 - 6 ; 露点 : < - 60 ℃; 产品氢气输出压力 :1. 55 M Pa (表压) ; 产品氢气输出温度 :40 ℃; 解吸气压力 :0. 02 M Pa (表压) 。 4. 2 存在问题
我厂粗苯低温催化加氢所用的纯氢是采用变压 吸附 (简称 PSA) 工艺从本厂自产的焦炉煤气中提 取的 。
1 吸附的基本原理
和有机硫化物的吸附也很有效 ,曾用作小合成氨原 料气的脱硫剂 。
常用的分子筛对不同气体组分的吸附性能如表 1 所示 。由于分子筛的出现 ,使吸附分离过程大大 向前推进了一步 。例如用于吸附分离制氢时 ,可得 高纯氢 (含氢 ≥99. 999 %) 。
在实际分离过程中 ,以上几种方法常常综合使 用 。例如 ,变压吸附工艺用于焦炉煤气提氢时就综 合利用了上述几种方法 。总之 ,不管以何种方法脱 附 ,都是以耗能为代价的 。即使变压吸附过程 ,由于 吸附热的存在 ,床层中温度也是变化的 。为了增大 每次循环的分离量 ,也可在加压 、较低温度下吸附 , 而在减压 、升温下脱附 ,如图 2 中 A 、D 点所示 。
吸附过程是某些固体特别是具有很大内表面积 的多孔性颗粒状固体 ,将气体混合物 (或溶液) 中某 种或某些组分有选择性地富集于其内表面上的一种 物理化学现象 。由于某些固体具有选择性吸附的能 力 ,从而在化学工业中可用来实现气体干燥 、焦炉煤 气或其它气体混合物的分离 。在焦炉煤气用吸附过 程制氢时 ,某些组分从气相被吸附到吸附剂表面上 , 其自由焓和熵降低 ,因此吸附过程是放热过程 。吸 附过程的逆过程叫脱附 。显然 ,脱附是吸热过程 。 1. 1 常用的吸附剂
前已述及 , 在 PSA 工序采用的是四台吸附器 (A 、B 、C、D) 二均操作循环工艺 ,此工艺的四个吸附 器中每个吸附器内装有三种不同的吸附剂 ,各自针 对不 同 的 杂 质 , 都 要 经 历 吸 附 ( A ) 、降 压 平 衡 1 ( E1D) ,顺向降压 ( PP) 、降压平衡 2 ( E2D) 、逆向降压 (D) 、冲洗 ( P) 、升压平衡 2 ( E2 R) 、升压平衡 1 ( E1 R) 、 最终升压 ( FR) 等九个步骤 。四台吸附器的操作步 骤相互错开 。操作循环及各吸附器内的压力变化如 图 4 所示 。
2 吸附工艺提取氢气的特点
焦炉煤气的组成相当复杂 ,且变化范围很大 。 其组成与炼焦用煤性质及配比 、炼焦生产操作条件 、 煤气净化方法和操作因素有关 。我厂焦炉煤气主要 组成大致如表 2 所示 。
表 2 焦炉煤气主要组成
组分
含量 (V %)
组分
含量 ( mg/ m3)
H2
55. 60
H2S
(3) 在焦炉煤气中 ,苯类 、萘类组分及 C5烷烯类 组分被吸附剂吸附后 ,常温下难以脱附 。为此需采 用变温吸附将其脱除 ,作为变压吸附的预处理工序 , 该变温吸附采用两套吸附装置 ( Ⅰ、Ⅱ) 。其中一套 要先后经历吸附 A ,逆向放压 D ,加温脱附 H ,冷却 吸附剂 C ,吸附器冲压 R 五个步骤 ,两个塔步骤相互 错开 ,从而实现对焦炉煤气的连续预处理 ,其工艺步 骤如表 3 所示 。
由于该装置运行时间比较短 ,问题可能还没有
完全暴露出来 ,我们的操作经验也不足 ,但初步认为
以下几个问题值得改进 :
(1) 煤气压缩机故障较多 。发生故障的主要部
位是压缩机吸入和排出阀的阀片 、阀座关闭不严 。
3 变压吸附提氢工艺流程
综上所述 ,变压吸附焦炉煤气提氢工艺应包括 四个工序 ,即焦炉煤气压缩工序 、TSA 预处理工序 、 变压吸附工序 、脱氧及 TSA 干燥工序 ,其工艺流程 如图 3 所示 。
图 3 变压吸附焦炉煤气提氢工艺流程
原料煤气经压缩机分段压缩 、冷却 、分离水分和 部分油后 ,在压力 1. 8 M Pa 、温度 40 ℃下进入装有 焦炭和活性炭的除油器除去气体中的机油 、焦油及
少量萘 ,进入正处于吸附步骤的 TSA 吸附器 ,除去 C5及 C5以上烃类 、芳烃类等高沸点组分及硫化物 。 经 TSA 净化后的煤气温度约 40 ℃,输入 PSA 工序
第 18 卷 第 5 期 煤气与热力
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中正处于吸附步骤的吸附器 ,在此除氢和少量氧外 计要求进行程序控制 。
(5) 少量 O2的脱除 ,现在采用的各种沸石分子 筛不能有效地吸附氧 。因此 ,经变压吸附后的氢气 中尚含有少量的 O2 。为了将 O2净化到所要求的指 标 ( ≤5 ×10 - 6) ,采用了催化脱氧工艺 。在钯催化 剂作用下 ,O2与 H2反应生成水 ,再经 TSA 工艺干燥 脱除 。与前述 TSA 预处理工序相似 ,两台吸附器交 替吸附再生 。
上述物质 ,异构烷烃 、
10X 9A Ca + + 2. 5/ 1
异构烯烃
正丁二胺
13X 10A Na + 2. 5/ 1 7～
Y 9A 各种 3～6/ 1 上述物质 ,正丁二胺
高分子化合物
1. 2 脱附 在一定条件下 ,吸附剂对某种吸附质的吸附容
量是有限的 。吸附容量的大小 ,不仅与吸附剂和吸
Ξ 收稿日期 :1998 - 01 - 09
图 2 吸附等温曲线示意图
压力时 ,某组分吸附等温线斜率为零 ,则该组分不脱 附 ,而在此压力范围内吸附等温线斜率大的组分则 发生脱附 。在变压吸附提取氢时 ,常用分段降压法 以提高氢收率 ,降低能耗 。
(3) 冲洗吹扫 。将吸附剂不能吸附或基本不吸 附的气体通入吸附剂床层 ,可以降低吸附质的分压 , 也能达到脱附的目的 。
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CH4
24. 35
萘
150
CO2
2. 14
N H3
30
CO
6. 26
焦油
50
N2
8. 75
有机硫
～ 100
O2
0. 56
苯
4000
CnHm
2. 34
……
……
H2O
饱和
注 :此处 CnHm 是指 C2～C5的饱和烃和不饱和烃
(2) 降压脱附 。在吸附和脱附过程中若维持吸 附剂床层温度不变 ,利用吸附质分压的变化使吸附 容量发生的吸附 - 脱附过程 ,称为变压吸附 。例如 , 沿等温线 T1在 A 、B 两点间进行循环 ,两点间吸附量 之差 △q = qA - qB为每次循环达到的分离量 。在多 组分变压吸附中 ,降压脱附可分段进行 ,在降至中间
活性炭对焦炉煤气中粗苯组分是有效的吸附 剂 。常用于洗苯塔吸苯效果的测定 。活性炭对 H2 S
表 1 分子筛的品种规格
型号孔径阳离子硅铝比 可被吸附物质
不被吸附物质
3A 3A K+ 4A 4A Na + 5A 5A Ca + +
2/ 1
H2O 、N H3 、H2 及有效直径 < 3A
O2 、CH4 、乙炔 、乙烷 、 CO2 、H2S、乙醇 、N2 ,
(1) 升高温度 。即在较低温度 T1 吸附达到吸 附量 qA ,维持气相吸附质分压 PE不变而升高温度至 T4 ,吸附量降至 qC ,二者之差 △q = qA - qC为组分的 分离量 ,如图 2 中 A 、C 点所示 。经脱附并降温后 , 吸附剂又可用于吸附 ,这样的吸附 - 脱附循环又称 为变温吸附 (简称 TSA) ,这种方法常用于吸附剂对 气体吸附容量随温度不同而有较大差异的场合 。例 如 ,活性炭吸附苯族烃即采用这种方法脱附 。
经过预处理 ,焦炉气中的 C5烃及 C5以上烃 、硫 化物 、氨等杂质被除去 。
(4) 变压吸附彻底脱除其它杂质组分 (O2除外) 经过预处理后的焦炉煤气中 , 除 H2 外 , 尚有 CO 、 CO2 、CH4 、N2 、O2 和 C2 ～ C4烃类 ,利用各组分沸点 不同 ,即易挥发的不易吸附 ,不易挥发的易吸附的特
第 18 卷 第 5 期 煤气与热力
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附质的性质有关 ,而且随操作温度 、吸附质气相分压 而异 ,其间关系可用吸附等温线表示 。4A 分子筛对 CO 的吸附等温线如图 1 所示 。
图 1 4A 分子筛对 CO 的吸附等温线
由图 1 可见 ,CO 的吸附量随温度升高降低 ;随 其分压降低而降低 ;在同一温度下吸附等温线的斜 率随分压增大而减小 ,但低温下的斜率大于高温下 的斜率 。利用吸附质吸附等温线的上述特性 ,可使 吸附质脱附 。常用的脱附方法有如下几种 :
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煤气与热力 1998 年 9 月
变压吸附在焦炉煤气提氢中的应用Ξ
李延波 刘玉斌 李同军 王丽茜 (石家庄焦化厂 ,石家庄 050031) (石家庄热力煤气公司 ,石家庄 050031)
摘要 介绍了变压吸附的基本原理及其在焦炉煤气提氢中的应用 。对装置投产后的运行 效果进行了评价 ,对装置的改进提出了建议 。 关键词 焦炉煤气利用 提氢技术 变压吸附 中图分类号 TU996
表 3 焦炉煤气的连续预处理工艺步骤
序号
工 艺 步 骤
Ⅰ
A
D HCR
Ⅱ D HC R
A
性 ,通过装有适宜吸附剂的吸附器 ,除少量 O2 以外 的组分均被吸附 ,而 H2 基本不被吸附 ,从而实现了 氢与杂质的分离 。
吸附剂的再生通过三个步骤完成 : ①吸附器分 段降压 ; ②用纯氢在低压下冲洗吸附剂 ; ③吸附器加 压 ,以备再次用于吸附 。
有效直径 > 3A 者
上述物质 ,甲烷 、乙烷 丙烷 、C3H7SH ,
2/ 1 、丙烯 、丁烯 、H2S、 CH2Cl2 ,n - C4H9OH ,
CO2 、乙醇 、O2 、N2 …… 氟里昂 ……
上述物质 ,正构烷烃 、 异构烷烃 、异构烯烃 、
2/ 1 正构烯烃 、氟里昂 环烷烃正丁二胺 、CH2Cl2
按表 2 所示的焦炉煤气组成 ,采用吸附工艺从 中提取纯氢气具有以下特点 :
(1) 氢气的质量指标必须满足粗苯加氢的要 求 。根据各种吸附剂对不同组分吸附质吸附容量与 气相分压的关系 ,决定了吸附过程必须在加压下进 行。
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煤气与热力 1998 年 9 月
(2) 吸附制氢装置必须满足粗苯加氢连续生产 的要求 。为此 ,脱除某种组分的吸附器至少有两台 , 以保证有的吸附器处于吸附阶段 ,另外的吸附器处 于脱附再生阶段 ,达到在连续稳定条件下提供氢气 的目的 。
以含氢的混合气体 (包括焦炉煤气) 为原料 ,采 用变压吸附精制得到高纯氢 。一般认为 ,可用活性 炭或活性氧化铝作为高沸点烃 、CO2 和水分的吸附 剂 ;用 4A 型 、5A 型或 13X 型分子筛作为 CO 、CO2 、 CH4的吸附剂 。这些吸附剂可以分别装填在吸附器 内 ,利用操作过程中随压力升降时各组分的吸附等 温线曲率不同以及有效吸附容量的差异而将各种杂 质组分去除 。
其余组分均被吸附剂吸附 。经 PSA 工序后的气体
压力为 1. 65 M Pa ,含 O2 0. 3 %左右 ,进入脱氧器中 , 在钯催化剂作用下 O2 与 H2反应生成 H2O ,再经过 TSA 干燥后即可得到 1. 5 M Pa 的纯氢 。用于脱除 高沸点组分和硫化物的吸附器再生气是采用 PSA 工序的低压脱附气 。该气体最终在 0. 02 MPa 下送 回焦化生产系统的荒煤气管道 。用于脱氧 TSA 干 燥工序的干燥器再生气 ,是未经干燥的产品气 ,经加 热后进入处于脱附步骤的吸附器 ,再经冷却除水后 送入处于吸附步骤的干燥器 。
4 运行效果及存在问题
4. 1 运行效果 我厂变压吸附焦炉煤气提氢装置于 1997 年 4
月开始试运行 。9 月与粗苯催化加氢装置一起投入 生产 。几个月的生产表明 ,基本上能达到设计要求 , 为粗苯催化加氢提供了合格的氢气 。主要技术指标 如下 :
处理能力 :1 000 m3/ h 焦炉煤气 ; 制氢能力 :500 m3/ h 纯氢气 ; 产品氢气质量指标 : 含氢 (和氮) :99. 9988 %(体积) ; 含氧 : < 2 ×10 - 6 ; 露点 : < - 60 ℃; 产品氢气输出压力 :1. 55 M Pa (表压) ; 产品氢气输出温度 :40 ℃; 解吸气压力 :0. 02 M Pa (表压) 。 4. 2 存在问题
我厂粗苯低温催化加氢所用的纯氢是采用变压 吸附 (简称 PSA) 工艺从本厂自产的焦炉煤气中提 取的 。
1 吸附的基本原理
和有机硫化物的吸附也很有效 ,曾用作小合成氨原 料气的脱硫剂 。
常用的分子筛对不同气体组分的吸附性能如表 1 所示 。由于分子筛的出现 ,使吸附分离过程大大 向前推进了一步 。例如用于吸附分离制氢时 ,可得 高纯氢 (含氢 ≥99. 999 %) 。
在实际分离过程中 ,以上几种方法常常综合使 用 。例如 ,变压吸附工艺用于焦炉煤气提氢时就综 合利用了上述几种方法 。总之 ,不管以何种方法脱 附 ,都是以耗能为代价的 。即使变压吸附过程 ,由于 吸附热的存在 ,床层中温度也是变化的 。为了增大 每次循环的分离量 ,也可在加压 、较低温度下吸附 , 而在减压 、升温下脱附 ,如图 2 中 A 、D 点所示 。
吸附过程是某些固体特别是具有很大内表面积 的多孔性颗粒状固体 ,将气体混合物 (或溶液) 中某 种或某些组分有选择性地富集于其内表面上的一种 物理化学现象 。由于某些固体具有选择性吸附的能 力 ,从而在化学工业中可用来实现气体干燥 、焦炉煤 气或其它气体混合物的分离 。在焦炉煤气用吸附过 程制氢时 ,某些组分从气相被吸附到吸附剂表面上 , 其自由焓和熵降低 ,因此吸附过程是放热过程 。吸 附过程的逆过程叫脱附 。显然 ,脱附是吸热过程 。 1. 1 常用的吸附剂
前已述及 , 在 PSA 工序采用的是四台吸附器 (A 、B 、C、D) 二均操作循环工艺 ,此工艺的四个吸附 器中每个吸附器内装有三种不同的吸附剂 ,各自针 对不 同 的 杂 质 , 都 要 经 历 吸 附 ( A ) 、降 压 平 衡 1 ( E1D) ,顺向降压 ( PP) 、降压平衡 2 ( E2D) 、逆向降压 (D) 、冲洗 ( P) 、升压平衡 2 ( E2 R) 、升压平衡 1 ( E1 R) 、 最终升压 ( FR) 等九个步骤 。四台吸附器的操作步 骤相互错开 。操作循环及各吸附器内的压力变化如 图 4 所示 。
2 吸附工艺提取氢气的特点
焦炉煤气的组成相当复杂 ,且变化范围很大 。 其组成与炼焦用煤性质及配比 、炼焦生产操作条件 、 煤气净化方法和操作因素有关 。我厂焦炉煤气主要 组成大致如表 2 所示 。
表 2 焦炉煤气主要组成
组分
含量 (V %)
组分
含量 ( mg/ m3)
H2
55. 60
H2S
(3) 在焦炉煤气中 ,苯类 、萘类组分及 C5烷烯类 组分被吸附剂吸附后 ,常温下难以脱附 。为此需采 用变温吸附将其脱除 ,作为变压吸附的预处理工序 , 该变温吸附采用两套吸附装置 ( Ⅰ、Ⅱ) 。其中一套 要先后经历吸附 A ,逆向放压 D ,加温脱附 H ,冷却 吸附剂 C ,吸附器冲压 R 五个步骤 ,两个塔步骤相互 错开 ,从而实现对焦炉煤气的连续预处理 ,其工艺步 骤如表 3 所示 。
由于该装置运行时间比较短 ,问题可能还没有
完全暴露出来 ,我们的操作经验也不足 ,但初步认为
以下几个问题值得改进 :
(1) 煤气压缩机故障较多 。发生故障的主要部
位是压缩机吸入和排出阀的阀片 、阀座关闭不严 。
3 变压吸附提氢工艺流程
综上所述 ,变压吸附焦炉煤气提氢工艺应包括 四个工序 ,即焦炉煤气压缩工序 、TSA 预处理工序 、 变压吸附工序 、脱氧及 TSA 干燥工序 ,其工艺流程 如图 3 所示 。
图 3 变压吸附焦炉煤气提氢工艺流程
原料煤气经压缩机分段压缩 、冷却 、分离水分和 部分油后 ,在压力 1. 8 M Pa 、温度 40 ℃下进入装有 焦炭和活性炭的除油器除去气体中的机油 、焦油及
少量萘 ,进入正处于吸附步骤的 TSA 吸附器 ,除去 C5及 C5以上烃类 、芳烃类等高沸点组分及硫化物 。 经 TSA 净化后的煤气温度约 40 ℃,输入 PSA 工序
第 18 卷 第 5 期 煤气与热力
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中正处于吸附步骤的吸附器 ,在此除氢和少量氧外 计要求进行程序控制 。