[發明專利]一種荒煤氣制氫工藝

在審

• 申請號: 201810320196.0
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108609582A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 陳理;朱代希;余蘭金;鄭勇;代修華;王樂;陳昌國
• 申請（專利權）人: 四川省達科特化工科技有限公司
• 主分類號: C01B3/16
• 分類號: C01B3/16;C01B3/56;C10K1/00;C10K1/32
• 代理公司: 成都中亞專利代理有限公司 51126
• 代理人: 范志剛

本發明公開了一種荒煤氣制氫工藝，首先將原料荒煤氣依次進行壓縮、水洗除鹽、預處理、耐硫寬溫變換，獲得的變換氣送去變壓吸附提濃氫氣單元（VPSA?I），獲得VPSA?I富氫氣和VPSA?I解吸氣（燃料氣），該富氫氣再送去變壓吸附提純氫氣單元（VPSA?II），獲得純度大于99.9 vol%且（CO+CO₂）含量低于20ppm的氫氣產品，VPSA?I解吸氣送去與煤焦油加氫裝置送來的汽提酸性氣混合，再一并送去濕法脫硫單元脫除H₂S，獲得凈化燃料氣。該工藝在最大量化制取低成本氫氣的基礎上，有效解決了變壓吸附制氫工藝所產生的解吸氣的熱量利用和系統中的部分惰性氣體排放問題，同時優化了整個煤焦油加氫項目的脫硫工藝位置，大大降低項目投資、運行成本和占地，提高項目經濟效益。

技術領域

本發明涉及煤化工生產技術領域，具體涉及一種荒煤氣制氫工藝。

背景技術

目前我國褐煤、長焰煤和不黏煤等低階煤資源的儲量巨大，已探明的儲量達到5610億噸以上，對低階煤資源的充分利用已獲得廣泛關注。我國的資源分布類型是“富煤、缺油、少氣”，通過將低階煤低溫干餾制取燃料必然會大大緩解石油對外依存度高的現狀，具有重要的戰略意義。煤炭干餾按熱解溫度可分為低溫干餾（500~650℃）、中溫干餾（700~900℃）、高溫干餾（900-1100℃）。其中，低溫干餾是將低階煤在500~650℃、隔絕空氣或少量空氣條件下，受熱分解成煤焦油、荒煤氣、半焦（蘭炭）的熱加工過程，因其具有工藝過程簡單、條件溫和、產品附加值高、投資和成本低的特點而成為當今煤化工產業鏈發展的主要趨勢。低溫干餾獲得的煤焦油通過加氫可獲得清潔燃油及高附加值化工產品，荒煤氣一般用作制氫的原料，為煤焦油加氫提供所需的大量氫氣（50萬噸/年煤焦油加氫裝置需要的氫氣量高達40000Nm³/h）。

煤炭干餾產生的煤氣的組成與原料煤種、干餾溫度條件、干餾爐型式等相關，對于低溫干餾和高溫干餾獲得的煤氣的典型組成如表1所示。

表1 低溫干餾和高溫干餾獲得的煤氣典型組成

由表1可以看出，低溫干餾和高溫干餾獲得的煤氣組成具有較為明顯的差異，具體體現在低溫干餾獲得的荒煤氣的H₂、CH₄含量較低，而CO、CO₂、N₂的含量較高。現有公開的煤氣制氫工藝主要是針對高溫干餾獲得的焦爐煤氣，如CN200810034740.1、CN201310168548.2等。工業上針對煤氣為原料的較為成熟的制氫工藝是變壓吸附制氫工藝，現已獲得廣泛應用。由于高溫干餾獲得的焦爐煤氣的H₂、CH₄含量高、惰性組分（N₂、CO₂等）含量低，變壓吸附工藝產生的解吸氣的熱值較高，解吸氣可以直接通過燃燒利用。而對于低溫干餾獲得的荒煤氣H₂、CH₄含量低、惰性組分（N₂、CO₂等）含量過高，變壓吸附工藝產生的解吸氣熱值較低，難以直接通過燃燒利用，若通過摻混其它高熱值燃料則會存在燃料熱值利用率低的問題，若直接排空則會產生嚴重的環境污染問題。

此外，煤炭均含有不同程度的硫，經干餾后硫會轉移到煤氣和煤焦油中，煤焦油加氫過程中會產生高硫化氫含量（80vol%以上）的汽提酸性氣，并且現有變壓吸附工藝一般不能承受較高硫化氫含量的煤氣，因此現有煤焦油加氫制清潔燃油項目需要配置兩套脫硫裝置才能滿足工藝要求，無疑大大增加了項目投資和占地。

為此，針對低溫干餾獲得的荒煤氣的組成特點，在最大量化獲得高純度氫氣的基礎上，解決變壓吸附制氫工藝所產生的解吸氣的熱量利用問題，同時優化整個煤焦油加氫項目的脫硫工藝位置，這樣不僅能夠充分利用荒煤氣中除H₂和CO以外的烴類可燃組分的熱值，而且只需配置一套脫硫裝置，大大降低煤焦油加氫項目的投資和占地。

發明內容