CN112919413A - 一种煤气制氢提纯分离新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种煤气制氢提纯分离新工艺，包括以下制备步骤：步骤一、收集煤气，让煤气首先经过除尘器进行过滤除尘，通过风机将转炉煤气从抽入冷却烟道内，让煤气的温度冷却，煤气经冷却后，经压缩机抽入变换反应吸附塔内；步骤二、将步骤一中的气体通入第一级喷淋塔中；步骤三、然后将煤气通入第二级喷淋塔中；步骤四、将经过步骤二的煤气通入脱苯塔进行脱苯处理，得到粗待处理气体；步骤五、将煤气通入除油器内进行去焦油处理；步骤六、将处理后粗待处理气体通入至少有两个变温吸附装置串联的吸附设备中。本发明提出的氢气生产方法，在起初阶段就可以将煤气中大量的废气去除，保障后续生产过程中废气对氢气纯度的影响。
Description
技术领域
本发明属于氢气生产技术领域，特别是指一种煤气制氢提纯分离新工艺。
背景技术
目前钢铁企业中一般采用燃气炉窑生产石灰，利用企业自身的副产煤气(转炉煤气、高炉煤气等)或外购天然气作为燃料进行石灰石煅烧，又或者煤炭发电厂进行发电时需要燃烧大量的煤炭，煅烧过程中产生大量的尾气；而随着工业的发展，对氢气的用量越来越大，传统的煤气制氢气的过程中，因为煤在燃烧的过程中产生大量的一氧化碳、氨气、二氧化氮等有害气体，要出去这些气体必须通过逐一的吸附塔，这样的操作过程繁琐，且设备要求高，为此，我们提出一种煤气制氢提纯分离新工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤气制氢提纯分离新工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种煤气制氢提纯分离新工艺，包括以下制备步骤：
步骤一、收集煤气，让煤气首先经过除尘器进行过滤除尘，通过风机将转炉煤气从抽入冷却烟道内，让煤气的温度冷却，煤气经冷却后，经压缩机抽入变换反应吸附塔内，在塔内加入铁铬催化剂，并向变换反应吸附塔内喷入水蒸汽，在铁铬催化剂作用下，煤气中的CO和水蒸汽经过变换反应，形成以H2、CO2的混合气体，化学反应式为：CO+H2O＝H2+CO2；
步骤二、将步骤一中的气体通入第一级喷淋塔中，塔内温度保持在200-300℃，压力保持为0.7-1.5MPa，再在变压吸附塔中喷洒二氧化碳吸附剂，气液比为0.2-3m3/L，使混合气体中的CO2被吸附分离，从而获得待处理混合气体；
步骤三、然后将煤气通入第二级喷淋塔中，第二级喷淋塔喷淋0.5-5mol/L的氢氧化钠溶液，气液比为0.2-3m3/L，让煤气进行脱硫处理；紧接着将煤气通入第三级喷淋塔中，第三级喷淋塔喷淋1-10mol/L的氢氧化钠溶液，气液比为0.1-1m3/L；同时，由氨气极易容于水的性质，在第一级喷淋塔、第二级喷淋塔、以及步骤一中和水接触后，可以去除煤气中的氨气；
步骤四、将经过步骤二的煤气通入脱苯塔进行脱苯处理，得到粗待处理气体；
步骤五、粗待处理气体仍然残留焦油，将煤气通入除油器内进行去焦油处理，经过预净化后的煤气通入脱萘塔底进行脱萘处理；
步骤六、将处理后粗待处理气体通入至少有两个变温吸附装置串联的吸附设备中，进一步除去残留的硫化氢、萘、苯有害杂质；
步骤七、将经过步骤六处理后的气体从变压吸附塔底进入，塔顶获得产品氢气；再将生产出来的氢气经过交换器冷却，便可制得氢气；
步骤八、将步骤七制得的氢气送入脱氧干燥器进一步处理后，得到的高纯氢气。
优选的是，步骤一中，冷却烟道可换成至少一个冷热交换器，将冷热交换器串联在一起，可以将煤气中的热量进行收集。
优选的是，步骤七中，变压吸附塔为PSA装置或真空解吸PSA装置。
优选的是，步骤一中，除尘器包括过粗过滤器，用于过滤煤气中较大的颗粒粉尘，粗过滤器连接干式电除尘装置，除去煤气中较小的粉尘。
优选的是，步骤五中，除油器为静电捕焦器，经除油器除去煤气中夹带的液态油滴后将其通入进入脱油塔内，让煤气中的液态和部分气态重组分物质吸附脱出，再让煤气通过TSA预处理塔，让TSA预处理塔吸附煤气中的杂质，得到无油的煤气。
与现有技术相比，本发明首先将煤气进行除尘处理，让煤气通入吸附塔内，在催化剂的作用下使得CO和水蒸气发生反应，能有效将CO转化成H2、CO2，因为煤在燃烧的过程中会产生大量的CO，在该过程CO可以进行清除，且效果明显；而且在步骤二和步骤三中可以将CO2、氨气、二氧化硫等有害气体除去。本发明提出的氢气生产方法，在起初阶段就可以将煤气中大量的废气去除，保障后续生产过程中废气对氢气纯度的影响。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
具体采用以下方法制备氢气，其包括以下步骤：
步骤一、收集煤气，让煤气首先经过除尘器进行过滤除尘，通过风机将转炉煤气从抽入冷却烟道内，让煤气的温度冷却，煤气经冷却后，经压缩机抽入变换反应吸附塔内，在塔内加入铁铬催化剂，并向变换反应吸附塔内喷入水蒸汽，在铁铬催化剂作用下，煤气中的CO和水蒸汽经过变换反应，形成以H2、CO2的混合气体，化学反应式为：CO+H2O＝H2+CO2；
步骤二、将步骤一中的气体通入第一级喷淋塔中，塔内温度保持在200-300℃，压力保持为0.7-1.5MPa，再在变压吸附塔中喷洒二氧化碳吸附剂，气液比为0.2-3m3/L，使混合气体中的CO2被吸附分离，从而获得待处理混合气体；
步骤三、然后将煤气通入第二级喷淋塔中，第二级喷淋塔喷淋0.5-5mol/L的氢氧化钠溶液，气液比为0.2-3m3/L，让煤气进行脱硫处理；紧接着将煤气通入第三级喷淋塔中，第三级喷淋塔喷淋1-10mol/L的氢氧化钠溶液，气液比为0.1-1m3/L；同时，由氨气极易容于水的性质，在第一级喷淋塔、第二级喷淋塔、以及步骤一中和水接触后，可以去除煤气中的氨气；
步骤四、将经过步骤二的煤气通入脱苯塔进行脱苯处理，得到粗待处理气体；
步骤五、粗待处理气体仍然残留焦油，将煤气通入除油器内进行去焦油处理，经过预净化后的煤气通入脱萘塔底进行脱萘处理；
步骤六、将处理后粗待处理气体通入至少有两个变温吸附装置串联的吸附设备中，进一步除去残留的硫化氢、萘、苯有害杂质；
步骤七、将经过步骤六处理后的气体从变压吸附塔底进入，塔顶获得产品氢气；再将生产出来的氢气经过交换器冷却，便可制得氢气；
步骤八、将步骤七制得的氢气送入脱氧干燥器进一步处理后，得到的高纯氢气。
下面针对不同配方进行说明：
实施例一
步骤二中，将步骤一中的气体通入第一级喷淋塔中，塔内温度保持在200℃，压力保持为0.7MPa，再在变压吸附塔中喷洒二氧化碳吸附剂，气液比为0.3m3/L，使混合气体中的CO2被吸附分离，从而获得待处理混合气体；
步骤三中，然后将煤气通入第二级喷淋塔中，第二级喷淋塔喷淋0.6mol/L的氢氧化钠溶液，气液比为0.3m3/L，让煤气进行脱硫处理；紧接着将煤气通入第三级喷淋塔中，第三级喷淋塔喷淋1mol/L的氢氧化钠溶液，气液比为0.1m3/L；同时，由氨气极易容于水的性质，在第一级喷淋塔、第二级喷淋塔、以及步骤一中和水接触后，可以去除煤气中的氨气。
实施例二
步骤二中，将步骤一中的气体通入第一级喷淋塔中，塔内温度保持在250℃，压力保持为0.7-1.5MPa，再在变压吸附塔中喷洒二氧化碳吸附剂，气液比为1.8m3/L，使混合气体中的CO2被吸附分离，从而获得待处理混合气体；
步骤三中，然后将煤气通入第二级喷淋塔中，第二级喷淋塔喷淋3.2mol/L的氢氧化钠溶液，气液比为2m3/L，让煤气进行脱硫处理；紧接着将煤气通入第三级喷淋塔中，第三级喷淋塔喷淋5mol/L的氢氧化钠溶液，气液比为0.6m3/L；同时，由氨气极易容于水的性质，在第一级喷淋塔、第二级喷淋塔、以及步骤一中和水接触后，可以去除煤气中的氨气。
实施例三
步骤二中，将步骤一中的气体通入第一级喷淋塔中，塔内温度保持在280℃，压力保持为1.5MPa，再在变压吸附塔中喷洒二氧化碳吸附剂，气液比为3m3/L，使混合气体中的CO2被吸附分离，从而获得待处理混合气体；
步骤三中，然后将煤气通入第二级喷淋塔中，第二级喷淋塔喷淋4.5mol/L的氢氧化钠溶液，气液比为2.6m3/L，让煤气进行脱硫处理；紧接着将煤气通入第三级喷淋塔中，第三级喷淋塔喷淋10mol/L的氢氧化钠溶液，气液比为1m3/L；同时，由氨气极易容于水的性质，在第一级喷淋塔、第二级喷淋塔、以及步骤一中和水接触后，可以去除煤气中的氨气。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种煤气制氢提纯分离新工艺，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤一、收集煤气，让煤气首先经过除尘器进行过滤除尘，通过风机将转炉煤气从抽入冷却烟道内，让煤气的温度冷却，煤气经冷却后，经压缩机抽入变换反应吸附塔内，在塔内加入铁铬催化剂，并向变换反应吸附塔内喷入水蒸汽，在铁铬催化剂作用下，煤气中的CO和水蒸汽经过变换反应，形成以H2、CO2的混合气体，化学反应式为：CO+H2O＝H2+CO2；
步骤二、将步骤一中的气体通入第一级喷淋塔中，塔内温度保持在200-300℃，压力保持为0.7-1.5MPa，再在变压吸附塔中喷洒二氧化碳吸附剂，气液比为0.2-3m3/L，使混合气体中的CO2被吸附分离，从而获得待处理混合气体；
步骤三、然后将煤气通入第二级喷淋塔中，第二级喷淋塔喷淋0.5-5mol/L的氢氧化钠溶液，气液比为0.2-3m3/L，让煤气进行脱硫处理；紧接着将煤气通入第三级喷淋塔中，第三级喷淋塔喷淋1-10mol/L的氢氧化钠溶液，气液比为0.1-1m3/L；同时，由氨气极易容于水的性质，在第一级喷淋塔、第二级喷淋塔、以及步骤一中和水接触后，可以去除煤气中的氨气；
步骤四、将经过步骤二的煤气通入脱苯塔进行脱苯处理，得到粗待处理气体；
步骤五、粗待处理气体仍然残留焦油，将煤气通入除油器内进行去焦油处理，经过预净化后的煤气通入脱萘塔底进行脱萘处理；
步骤六、将处理后粗待处理气体通入至少有两个变温吸附装置串联的吸附设备中，进一步除去残留的硫化氢、萘、苯有害杂质；
步骤七、将经过步骤六处理后的气体从变压吸附塔底进入，塔顶获得产品氢气；再将生产出来的氢气经过交换器冷却，便可制得氢气；
步骤八、将步骤七制得的氢气送入脱氧干燥器进一步处理后，得到的高纯氢气。
2.根据权利要求1所述的煤气制氢提纯分离新工艺，其特征在于，步骤一中，冷却烟道可换成至少一个冷热交换器，将冷热交换器串联在一起，可以将煤气中的热量进行收集。
3.根据权利要求1所述的煤气制氢提纯分离新工艺，其特征在于，步骤七中，变压吸附塔为PSA装置或真空解吸PSA装置。
4.根据权利要求1所述的煤气制氢提纯分离新工艺，其特征在于，步骤一中，除尘器包括过粗过滤器，用于过滤煤气中较大的颗粒粉尘，粗过滤器连接干式电除尘装置，除去煤气中较小的粉尘。
5.根据权利要求1所述的煤气制氢提纯分离新工艺，其特征在于，步骤五中，除油器为静电捕焦器，经除油器除去煤气中夹带的液态油滴后将其通入进入脱油塔内，让煤气中的液态和部分气态重组分物质吸附脱出，再让煤气通过TSA预处理塔，让TSA预处理塔吸附煤气中的杂质，得到无油的煤气。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115231519B (zh) * | 2022-08-09 | 2023-09-26 | 上海富禧友好能源科技有限公司 | 一种环保型高炉煤气制氢工艺 |
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2021
- 2021-02-05 CN CN202110167790.2A patent/CN112919413A/zh active Pending
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