[發明專利]一種焦爐煤氣制氫工藝

無效

• 申請號: 201310168548.2
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN103407963A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 陳學偉;胡風山;連作樺;趙永生
• 申請（專利權）人: 內蒙古慶華集團慶華煤化有限責任公司
• 主分類號: C01B3/50
• 分類號: C01B3/50;C01B3/56
• 代理公司: 寧夏專利服務中心 64100
• 代理人: 徐淑芬

技術領域

本發明涉及化工生產技術領域，特別是涉及一種焦爐煤氣制氫工藝。

背景技術

目前，我國傳統工藝焦化裝置煤焦油產量已超過2200萬噸，尤其在內蒙中西部地區及山西、陜西地區。而煤焦油加工行業總設計加工能力在1495萬噸左右，加上在建與預計產能250-300萬噸，總產能預計加工能力在1700萬噸左右。由于國內外經濟蕭條以及傳統工藝能耗高、污染大等原因，國家批復的在建項目2011年深加工實際開工率在60%左右，次產能實際消耗煤焦油約為926.9萬噸；占總煤焦油總產量的52.97%。

因此，煤焦油加氫輕質化市場廣闊，是煤化工產業鏈的發展趨勢，適合于在煤化工企業推廣，實現煤炭資源綜合利用和精細加工，產出高附加值的產品。

焦油加氫裝置需要氫氣量大（50萬噸/a煤焦油加氫裝置需要氫氣量40000?Nm3/h）。現有技術中，氫氣的來源主要由以下幾種：1.以甲醇為原料采用蒸汽轉化法或者用液氨為原料采用氨裂解生產氫氣，但是這兩種方法生產運行成本較高，不適宜于大型制氫裝置。2.采用電解法制氫，此工藝耗電大、生產成本高，只是在氫氣用量較小、純度要求高，生產高附加值產品的企業（如稀有金屬制造）使用，因此對于需要大量耗氫的化工行業是不適合的。3.以煤或焦炭為原料的煤氣化法制氫，該方法大多用于化工原料（甲醇、合成氨）的生產過程中，近幾年來也有直接用于制氫的實例，但因煤氣化制氫的投資（加壓氣化如GE、shell等）較大，且流程長，“三廢”處理復雜，因此一般不采用以煤或焦炭為原料的水煤氣化法制取氫氣。

焦爐煤氣，又稱焦爐氣，由于可燃成分多，屬于高熱值煤氣，粗煤氣或荒煤氣。是指用幾種煙煤配制成煉焦用煤，在煉焦爐中經過高溫干餾后，在產出焦炭和焦油產品的同時所產生的一種可燃性氣體，是煉焦工業的副產品。焦爐氣是混合物，其產率和組成因煉焦用煤質量和焦化過程條件不同而有所差別，一般每噸干煤可生產焦爐氣300~350m3（標準狀態）。其主要成分為氫氣（55%~60%）和甲烷（23%~27%），另外還含有少量的一氧化碳（5%~8%）、C2以上不飽和烴（2%~4%）、二氧化碳（1.5%~3%)、氧氣(0.3%~0.8%))、氮氣(3%~7%)。其中氫氣、甲烷、一氧化碳、C2以上不飽和烴為可燃組分，二氧化碳、氮氣、氧氣為不可燃組分。

因此焦化廠充分利用其工藝優勢，采用焦爐煤氣為原料，經凈化、轉化后，再最大限度的提取氫氣，是目前較經濟合理、切實可行的制氫技術。

傳統的焦爐煤氣制氫工藝以100萬噸/a焦化裝置為例：煤氣發生量為50000?Nm³/h，其中約25000?Nm³/h作為回路燃料，可以富余焦爐煤氣25000?Nm³/h，經變壓吸附生產氫氣量僅為15000?Nm³/h，且有大量的廢氣放空，污染環境。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種將焦爐煤氣中的氫氣最大限度的制取，同時實現廢氣再利用，減少廢氣排放，有效降低環境污染的焦爐煤氣制氫工藝。

為實現上述發明目的所采取的技術方案為：

一種焦爐煤氣制氫工藝，其特征在于其工藝步驟為：首先將焦爐煤氣進行預凈化工序處理和精脫萘工序處理后，在送入到主要有12個吸附塔構成的PSA-1系統中，吸附脫去大部分二氧化碳，然后再送入到主要有10個吸附塔構成的PSA-2系統中，吸附脫去大部分甲烷氣，之后將所得到的富氫氣增壓到2.6MPa，利用其氣體的壓縮熱在脫氧系統內進行脫氧和冷卻，最后送入系統中進行氫氣提純后得到產品氫氣。

上述預凈化工序處理是指將焦爐煤氣在溫度40℃時進入主要有5臺粗脫萘器構成的預凈化系統中脫出其中絕大部分的焦油、萘、H₂S、NH₃和HCN。

上述精脫萘工序處理是指將預凈化后的焦爐煤氣在壓力0.80MPa，溫度≤40℃條件下送入主要有4臺精脫萘器構成的精脫萘系統中進一步脫除其中的烷烴、芳烴、硫化物、氮化物、氨和焦油，得到氣體成分要求為焦油≤0.5mg/m??、萘≤0.98mg/m??、苯≤1675.8mg/m??、H₂S≤5.94mg/m??、COS≤178.2mg/m??、NH₃≤40.1mg/m??）的凈化氣。

上述經過預凈化工序和精脫萘工序處理后的凈化氣在壓力0.80MPa，溫度≤40℃條件下送入PSA-1系統中。