变压吸附技术在焦炉煤气制氢中的应用

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1、变压吸附技术在焦炉煤气制氢中的应用发布时间：10-05-2800:00:00阅读：1100 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。它具有能耗低、投资小、流程简单、操作方便、可靠性高、自动化程度高及环境效益好等特点。本文重点介绍变压吸附技术在焦炉煤气提氢技术的发展水平，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)　分离　解吸　脱附　解吸气　自动控制　程控阀门 一、前言随着炼焦行业、钢铁工业和化学工业的飞速发展，焦化工业在我国

2、出现超常规的发展态势，目前我国已是世界上最大的焦炭生产、消费和出口国，2004年焦炭总产量为2.24亿吨，占全球产量的56%，同时伴生700多亿立方米焦炉煤气，可回收利用的焦炉煤气约300亿立方米。如此高速发展，致使我国炼焦工业凸现三大难题：1、炼焦煤资源问题；2、环境污染问题；3、焦炉煤气的利用问题；　　本文就焦炉煤气的利用问题作重点论述。二、焦炉煤气的利用背景由于我国天然气工业的崛起，西气东输工程已经贯通，天然气已代替焦炉煤气管道气成为民用的主要燃料。为此，各大中城市的独立焦化厂，为维持其生存与发展

3、，必需寻找新的利用途径，以解决大量富余的焦炉煤气问题。目前钢铁企业中大量的高炉煤气、焦炉煤气的富余，甚至直接放散、排放、污染环境，已成为企业的突出的问题。因此，调整企业的燃气结构，充分利用高炉煤气或高、焦混合煤气作为所有设备的加热燃料、提纯其中有效组份(如H2含量为55%~58%)等，将是各焦化企业合理利用燃气的重要措施，不仅可以充分发挥煤资源的潜能，又为化学工业提供重要的原、燃料资源。焦炉煤气是炼焦行业最主要的副产品之一，每炼一吨焦炭，可产生430m3左右的煤气，其中一半回炉助燃，另外约的200m3焦

4、炉煤气必须使用专门的装置进行回收，目前我国只有不到10%的焦炉煤气被回收，主要用于城市煤气供应、发电、化工生产等，绝大多数排入大气点了“天灯”，在污染环境的同时，造成稀缺资源的极大浪费。焦炉煤气既可作燃料，如作为城市煤气、发电，又可作为化工原料，如生产合成氨、甲醇、二甲醚等，还可直接还原炼铁，甚至用于合成油。我国在发展焦炭的同时，如何加大对焦炉煤气利用技术的研究开发力度，加强对焦炉煤气开发利用的规划和实施，缓解能源紧张、减少环境污染，是我国当前急需解决的课题。由于我国焦化产业只注重焦炭生产而忽略焦炉煤气

5、的回收和深加工，导致焦炉煤气大量直接燃烧放散，由此造成的经济价值每年损失达数百亿元。据测算，按照我国年焦炭总产量计算，每年白白烧掉的焦炉煤气200多亿立方米，相当于国家"西气东输"设计年输气量120亿立方米的2倍。焦化产业在我国目前只以生产焦炭为主，造成了巨大的浪费。在日本、德国等发达国家，焦化产业都是以从煤炭深加工中分离出来的高科技产品称雄国际市场，日本的焦炭只是焦化产业中的一个副产品，其化工产品种类有200多种，而国内最好的也只有20种左右。当我国廉价地输出不可再生的比黄金珠宝更为宝贵的资源时，又不

6、得不高价买回从输出的资源中分离出来的产品，同时还要付出资源二次浪费和环境污染的沉重代价。三、焦炉煤气的利用途径1、焦炉煤气典型组分(表1)组成H2O2COCO2N2CH4C2C3-5苯V％55.50.438.15.862.8623.683.20.310.03组成萘总S焦油HCNNH3NO mg/Nm35003000~100005000.5500PPm1.6PPm  2、焦炉气的用途在可以划分为燃料用气、化工用气、发电用气几种。2.1燃料方面：可以接入城市供气管网用于居民用气，也可用于工业生产，如锻造等；

7、焦炉煤气的传统利用方式普遍用于燃料，作为不同加热设备的气体燃料，延用近百年的历史。与固体燃料比较，有使用便捷、管道输送和传热效率高等优点，受到工业和民用的青睐。由于焦炉煤气含有H2S、HCN、NH3等有害组份，在民用的燃料过程中产生大量污染物质，因此，随着天然气的开发和崛起，焦炉煤气必将被天然气所代替。2.2化工用气方面：可以以焦炉煤气为原料生产纯H2、制造甲醇、化肥等；2.2.1生产纯H2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

8、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。H2的主要用途：本文将重点介绍如何利用PSA法从焦炉煤气中回收提纯H2。2.2.2生产甲醇由于焦炉煤气中CH4含量为26~28%，恰为天然气生产甲醇的一段出口的CH4含量范围。因此，焦炉气制甲醇可以省