焦炉煤气提氢技术方案

焦炉煤气提氢技术方案一、引言焦炉煤气是炼焦过程中产生的一种重要副产品，其主要成分包含氢气、甲烷、一氧化碳等。随着氢能产业的快速发展，从焦炉煤气中提取高纯度氢气具有重要的经济价值和战略意义。本技术方案旨在详细阐述焦炉煤气提氢的工艺流程、技术参数、设备选型以及安全环保措施等内容，为焦炉煤气提氢项目提供全面的技术指导。

二、焦炉煤气特性焦炉煤气是一种无色、有臭味、有毒的气体，其主要成分及含量如下：氢气（H₂）：55%60%甲烷（CH₄）：23%27%一氧化碳（CO）：5%8%其他成分（如氮气、二氧化碳等）：10%15%

焦炉煤气的低热值约为1750018500kJ/m³，具有易燃易爆的特性。

三、提氢目标本方案的提氢目标是获得纯度不低于99.9%的氢气产品，同时实现其他有价成分的合理回收利用，提高整个工艺的经济性。

四、工艺流程预处理1.煤气冷却焦炉煤气从焦炉出来后，首先进入间接冷却器，通过与冷却水进行热交换，将煤气温度降低至3540℃。冷却后的煤气进入气液分离器，分离出煤气中夹带的冷凝液。2.脱硫脱氰采用化学吸收法进行脱硫脱氰。煤气进入脱硫塔，与脱硫液逆流接触，脱除其中的硫化氢（H₂S）和氰化氢（HCN）。脱硫液采用碳酸钠（Na₂CO₃）或氨水（NH₃·H₂O）作为吸收剂，吸收后的富液进入再生塔进行再生，循环使用。3.脱萘经过脱硫脱氰后的煤气进入洗萘塔，与洗油逆流接触，脱除煤气中的萘。洗油采用焦油洗油或石油洗油，吸收萘后的富油定期送往蒸萘装置进行处理，回收萘产品。

变压吸附提氢1.吸附原理变压吸附（PSA）是基于气体在固体吸附剂上的吸附选择性差异，在不同压力下实现气体的吸附和解吸过程。焦炉煤气中的氢气、一氧化碳、甲烷等气体在吸附剂上的吸附能力不同，通过控制压力变化，使氢气优先吸附在吸附剂上，然后通过减压解吸得到高纯度氢气。2.工艺流程预处理后的煤气进入PSA系统，依次通过多个吸附塔。在吸附阶段，煤气中的杂质被吸附剂吸附，氢气透过吸附床层进入产品气管道；在解吸阶段，降低吸附塔压力，使吸附的杂质解吸出来，通过真空泵抽出系统。吸附塔循环进行吸附和解吸过程，实现连续稳定的氢气生产。3.吸附剂选择选用具有高氢气吸附容量、高选择性和良好再生性能的吸附剂，如活性炭、分子筛等。吸附剂的使用寿命根据煤气质量和操作条件而定，一般为23年。

氢气精制从PSA系统出来的氢气中可能还含有少量的一氧化碳、甲烷等杂质，需要进一步精制。采用催化氧化法，使氢气中的一氧化碳与氧气在催化剂作用下反应生成二氧化碳，然后通过变温吸附或膜分离等方法脱除二氧化碳，得到高纯度氢气产品。

其他有价成分回收1.一氧化碳回收经过PSA解吸出来的富含一氧化碳的气体，经过压缩、冷却等处理后，可以作为化工原料出售，用于生产合成氨、甲醇等产品。2.甲烷回收从PSA系统排出的尾气中含有一定量的甲烷，可以通过深冷分离或变压吸附等方法回收甲烷，作为燃料气使用。

五、技术参数预处理部分1.煤气冷却冷却后煤气温度：3540℃冷却水进出口温度：25℃/35℃冷却器传热系数：≥1500W/(m²·K)2.脱硫脱氰脱硫效率：≥98%脱氰效率：≥95%脱硫液循环量：根据煤气流量和硫化氢含量确定再生塔温度：8090℃3.脱萘洗萘塔煤气进出口温度：30℃/35℃洗油喷淋量：根据煤气含萘量确定萘回收率：≥90%

变压吸附提氢部分1.操作压力吸附压力：2.03.0MPa解吸压力：0.050.1MPa2.吸附时间：1020min3.解吸时间：510min4.氢气纯度：≥99.9%5.氢气回收率：≥85%

氢气精制部分1.催化氧化反应温度：180220℃2.二氧化碳脱除率：≥99%

六、设备选型预处理设备1.间接冷却器选用列管式换热器，材质为碳钢，管程走煤气，壳程走冷却水。2.气液分离器采用丝网除沫器和重力沉降相结合的方式，材质为碳钢。3.脱硫塔选用填料塔，填料采用聚丙烯鲍尔环，材质为碳钢内衬橡胶。4.再生塔选用板式塔，材质为碳钢。5.洗萘塔选用填料塔，填料采用陶瓷拉西环，材质为碳钢内衬防腐涂料。

变压吸附设备1.吸附塔采用碳钢材质，内部装填吸附剂。2.真空泵选用水环真空泵，用于抽出解吸气。3.压缩机选用往复式压缩机，将预处理后的煤气升压至PSA操作压力。

氢气精制设备1.催化氧化反应器选用固定床反应器，内部装填催化剂，材质为不锈钢。2.变温吸附器或膜分离器用于脱除氢气中的二氧化碳，根据处理量和工艺要求选型。

其他设备1.冷凝液泵用于输送冷凝液，选用耐腐蚀离心泵。2.脱硫液泵用于输送脱硫液，选用耐腐蚀离心泵。3.洗油泵用于输送洗油，选用耐腐蚀离心泵。

七、安全措施1.防火防爆焦炉煤气易燃易爆，整个生产区域设置防火防爆区域，严禁烟火。设备和管道采取防静电接地措施，安装可燃气体检测报警器，实时监测煤气浓度。2.防中毒煤气中含有硫化氢、一氧化碳等有毒气体，操作人员配备必要的防护用品，如防毒面具、空气呼吸器等。在易泄漏部位设置通风设施，确保工作环境安全。3.设备安全定期对设备进行维护保养，检查设备的运行状况，及时发现和处理设备故障。对重要设备设置安全联锁装置，防止误操作导致事故发生。4.应急救援制定完善的应急预案，成立应急救援小组，配备必要的应急救援设备和物资，如灭火器、消防车、急救药品等。定期组织应急演练，提高应急处理能力。

八、环保措施1.废气处理预处理过程中产生的脱硫尾气、脱萘尾气等经过净化处理后达标排放。采用活性炭吸附、催化燃烧等方法处理尾气中的有害物质，确保尾气符合国家环保标准。2.废水处理生产过程中产生的冷凝液、脱硫液等废水经过处理后回用或达标排放。采用生化处理、化学沉淀等方法处理废水，去除其中的污染物，使水质达到相应的排放标准。3.废渣处理吸附剂再生过程中产生的废渣定期送往有资质的单位进行处理，防止废渣对环境造成污染。

九、经济效益分析成本分析1.原料成本焦炉煤气作为原料，其成本主要取决于炼焦企业的生产成本和供应价格。2.能耗成本生产过程中的能耗主要包括煤气压缩、冷却、加热、吸附解吸等过程的能耗。能耗成本与设备运行效率、能源价格等因素有关。3.设备折旧及维护成本设备投资较大，设备折旧及维护成本是生产成本的重要组成部分。根据设备使用寿命和维护要求，合理计算设备折旧及维护费用。4.人工成本包括操作人员、管理人员等的工资及福利费用。

收益分析1.氢气销售收入高纯度氢气产品可出售给氢能相关企业，根据市场价格和产量计算氢气销售收入。2.一氧化碳销售收入回收的一氧化碳作为化工原料出售，增加项目的收益。3.甲烷销售收入回收的甲烷作为燃料气出售，进一步提高项目的经济效益。

盈利能力分析通过对成本和收益的分析，计算项目的投资回收期、内部收益率、净现值等经济指标，评估项目的盈利能力。本项目预计在合理的市场价格和生产规模下，具有较好的经济效益。

十、结论本焦炉煤气