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时间:2018-08-25
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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
2、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,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
3、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
4、、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
5、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。
6、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;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,效益更显著
7、。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
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