焦炉煤气变压吸附制氢装置五塔与六塔工艺方案的比较

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1、焦炉煤气变压吸附制氢装置五塔与六塔工艺方案的比较发布时间：  阅读次数：1030张天来，穆根来（成都天蓝化工科技有限公司，四川成都，610041） 【摘 要】以1000Nm3/h规模的焦炉煤气变压吸附制氢装置为例，介绍常用的五塔和六塔流程两种工艺技术方案，分析比较了其工艺配置、运行程序切换方式和建造成本的差异，并说明它们各自的适用场合与优劣。【关键词】变压吸附；焦炉煤气制氢；工艺方案；配置；比较 ComparisonoffivetowersandsixtowersPSAprocesstechnologyabout1000Nm3/hH

2、2producingunitofcoke-ovengas ZHANGTian-lai，MUGen-lai(ChengduTianlanChemicalEngineeringTechnologyCo.,Ltd.)   Abstract:Using1000Nm3/hH2producingunitofpressureswingadsorption(PSA)ofcoke-ovengasasacase,thetwoprocesstechnologycollocatingoffivetowersandsixtowersprocessisintr

3、oduced.Thedifferencesoftwoprocessestechnologycollocatingandrunningprocedureswitchquomodoandbuildingcostarecomparedandanalyzed.Therespectiveapplyingoccasionsandstandorfallofthetwoprocessesaresignalled.     Keywords:pressureswingadsorption(PSA);H2producingunitofcoke-oven

4、gas(COG);processtechnology;collocating;comparison 0.     引言以焦炉煤气（COG）为原料采用变压吸附气体分离技术制取高纯度的氢气（99.999%），制氢成本低，仅为电解水制氢的1/3~1/4，同时还具有工艺简单可靠、运行费用低、操作弹性大、自动化程度高、投资省、便于维护等特点，因此竞争优势明显。目前，我国冶金行业已有多家企业建有焦炉煤气变压吸附制氢装置【1】，为冷轧产品的热处理提供保护气源；这一技术的推广应用降低了生产成本，提升了制氢工艺技术水平。针对钢厂保护气的情况，1000

5、Nm3/h制氢规模的生产装置通常采用五塔或六塔配置的变压吸附流程，本文从工艺技术的角度介绍五塔和六塔流程的相关配置、运行程序切换方式的差异、建造成本的比较，并说明它们各自的适用场合。1.     两种工艺方案的配置比较变压吸附（PressureSwingAdsorption，PSA）的基本原理是利用气体组份在固体材料上随着压力变化时吸附特性的差异，通过周期性的压力升降或变换过程实现气体的分离或提纯【2】【3】【4】。变压吸附法分离提纯氢气，适宜的吸附操作压力在0.5MPa~3.0MPa范围之间。焦炉煤气是炼焦过程中的副产物，通常1吨

6、原料可得300~500Nm3的副产气体。该气体压力低，除含有大量H2、CH4和一定量的N2、CO、CO2、O2外，其它组份相当复杂，如焦油、萘、硫化物、高碳烃类等【5】。作为保护气体使用的产品氢纯度要求高，因而工艺流程由压缩工序、预处理工序、变压吸附工序和净化工序构成。预处理工序可有效脱除焦炉煤气中的硫化物和重组份杂质，保证了PSA吸附剂的长期使用；净化工序采用常温脱氧工艺脱除微量氧【6】【7】；本文是在压缩工序、预处理工序和净化工序等配置相同的前提下，比较两种变压吸附工序的工艺技术方案。变压吸附工序设计操作压力1.7MPa，产品氢

7、气输出压力1.6MPa，五塔和六塔变压吸附流程图见图1和图2，其工艺方案的性能指标和配置见表1，它们的运行时序列于表2和表3【8】。 图1  五塔流程示意图                          图2  六塔流程示意图 表1  五塔工艺方案与六塔工艺方案的性能指标和主要配置项   目五塔工艺（方案A）六塔工艺（方案B）原料气处理能力（Nm3/h）21302130产品气输出能力（Nm3/h）10001000氢收率80%80%运行方式5-1-3/P6-2-3/P吸附塔数（台）56进料塔数（台）12均压次数33吸附剂再生方式冲

8、洗再生冲洗再生硬件配置  吸附塔规格D=1200mm/V=7m3D=1000//V=4m3吸附剂（自下而上）活性氧化铝/活性炭/分子筛活性氧化铝/活性炭/分子筛吸附剂总重量（kg）2639018100程控阀数量（台）3238控制系统型