煤造气制氢技术方案

煤造气制氢技术方案

1．装置概况

1000Nm3/h制氢装置采用煤为原料工艺路线，制氢装置包括造气、脱硫、压缩、变换、变压吸附提氢、造气循环水站六个主要工序。

2．产品规格

（1）产品氢气

产品氢气的质量指标

序号指标名称数值备注

1H2

%(V)

≥99%

2O2

%(V)

≤0.4%

3CO+CO2≤35ppm

4N2

%(V)

≤1.5%

5CH4

%(V)

≤2.0%

6H2S≤0.1ppm

7Cl≤10ppm

8汞≤0.1ppm

9压力MPa(G)～0.7

10温度℃≤40

11流量Nm3/h≥1000

（2）副产物二氧化碳气体

气量：240Nm3/h

组成：98%(V)CO2

压力：常压

温度

：40℃

3．

原材料及公用工程消耗

原辅材料规格及消耗量（以1000Nm3/h氢气量计）

序号项目名称规格单位消耗备注1原料煤含C～72%吨0.60

2碳酸钠工业级kg0.77

3栲胶工业级kg0.04

4V2O5工业级kg0.01

公用工程规格及消耗量（以1000Nm3/h氢气量计）

序号项目名称规格单位消耗备注

1电6KV/380V / 220V、

50HZ

kwh300

2循环冷却水0.6MPa,32℃t55

3一次水0.4MPa t 4.6

4脱盐水 1.1MPa t0.66

5锅炉软水0.6MPa t0.57

6仪表空气0.4~0.6MPa Nm350

7氮气0.3 MPa Nm3200置换用8蒸汽 1.2MPa饱和蒸汽t自供注：(1)水煤气中的总硫按2g/Nm3计

(2)年操作时间8000小时

4．装置组成、界区划分

本装置由如下工序组成：

⑥返回气

原料煤

造气

脱硫

压缩

变换脱硫

①水煤气

⑤解吸气

②变换脱硫气

③产品氢

PSA-CO2/R

PSA-H2

补充蒸汽

三废混燃锅炉

吹风气

④粗CO298％

100#造气工序

200#脱硫工序

300#压缩工序

400#变换工序

500#变压吸附制氢工序

600#造气循环水站

注：如果不需要CO2气体，则PSA-CO2/R工序可取消。

5．工艺原理及控制

5.1生产方法及工艺流程

本装置是以煤为原料，通过脱硫、变换及变压吸附提纯氢气的工业装置。主工艺路线包括造气、脱硫、压缩、变换、变压吸附提纯氢气等。其工艺流程简述如下：造气工序：采用无烟煤为原料，水蒸汽、空气间歇制气。无烟煤通过料斗间歇加入煤气炉内，首先通空气使炭层温度升高，然后上吹、下吹制取水煤气。制得的水煤气去气柜。吹风气送三废混燃锅炉回收热量。

脱硫工序：脱硫分两部分：第一部分水煤气湿法脱硫，从气柜来的水煤气经电除焦后通过罗茨风机升压进入脱硫塔用栲胶脱硫液脱除其中的H2S后去压缩；第二部分变换气干法脱硫，水煤气经压缩变换后进入脱硫塔用氧化铁脱硫剂脱除其中在变换中由有机硫转换成的H2S。

压缩工序：脱硫后的水煤气经二段压缩到0.95Mpa，降温除油后去变换。

变换工序：变换采用全低变变换工艺。压缩后水煤气与变换气交换热量后与蒸汽

混合进入变换塔，经三段变换将一氧化碳绝大部分变换掉，变换气最后经水冷降温后去变压吸附提纯氢气。

变压吸附提纯氢气工序：变压吸附分为两部分：第一部分通过变压吸附装置将变换气中的二氧化碳脱除，脱除的二氧化碳可以去制取食品级二氧化碳（这是需要CO2的方案，如只需氢气，则只上一套PSA-H2装置。）；第二部分再通过变压吸附装置提取氢气，提取的氢气去界外。变压吸附的解吸气一部分（氢含量低）放空，一部分（氢含量高）送三废混燃锅炉作燃料。

造气循环水站：造气和脱硫产生的污水经造气循环水站处理后返回造气和脱硫循环使用。

5.2 自控水平

根据工艺专业要求及平面布置的特殊性，结合目前自动化仪表的发展，所配自动化水平较高。重要参数在计算机屏幕上均设有指示及历史趋势和实时趋势记录，以及在打印机上实现报表打印（班报、日报、月报或随机打印）。

100#造气工序单独设操作控制室。其余工序的仪表控制及显示全部在中控室DCS 系统上完成。

主要泵的运行状态信号均引入DCS系统进行监控。

6．装置定员

装置定员一览表

序号岗位名称人数班次备注

1管理、技术人员3白班

2造气工序124四班

3脱硫工序

124四班

4压缩工序4四班

5变换工序4四班

6变压吸附制氢工序4四班

7造气循环水站44四班

8分析工84四班

9机、电仪维修全厂统一安排10合计39

7．环境保护

本装置中主要产生“三废”及处理如下：

造气工序（100#）：①造气产生的废煤渣，可制砖或填埋；②造气吹风气可送三废混燃锅炉；③洗涤产生的废水，去造气循环水站处理；④风机产生的噪声，设备选型控制。

脱硫工序(200#)：①除尘器脱出的废水，去造气循环水站处理；②从水煤气中脱出的硫，制成副产品硫磺；③脱硫塔更换的废脱硫剂，填埋处理；④罗茨风机及脱硫液泵产生的噪声，设备选型控制。

压缩工序(300#)：①压缩机冷却器产生的冷凝水，去造气循环水站处理；②脱油器更换的废脱油剂，作锅炉燃料或填埋；③压缩机产生的噪声，设备选型控制。变换工序(400#)：①变换炉更换的废催化剂，催化剂厂家回收。