CN214360255U - 一种兰炭煤气无一氧化碳变换制氢气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及兰炭煤气制氢领域，尤其涉及一种兰炭煤气无一氧化碳变换制氢气装置。煤气柜（10）的入口用于接收兰炭煤气，升压装置（20）的入口用于接收经煤气柜缓冲储存的煤气，升压装置（20）能够将兰炭煤气升压至预设压力值，水洗脱氨装置（30）可有效脱除煤气中氨气，除油炉装置（40）可有效脱除煤气中油气，耐硫脱氧装置（50）能对煤气进行精脱氧，变温吸附装置（60）能够脱除煤气中大分子，后部变压吸附装置处理经过前段预处理的煤气，变压吸附提浓装置（70）、变压吸附提纯装置（80）能够对煤气进行变压吸附提氢。变压吸附提纯装置（80）的出口流出产品氢气，副产得到含有一氧化碳的解析气，解析气的管道连接各用户。

Description

一种兰炭煤气无一氧化碳变换制氢气装置

技术领域

本实用新型涉及兰炭煤气制氢领域，尤其涉及一种兰炭煤气无一氧化碳变换制氢气装置。

背景技术

兰炭是由块煤中低温干馏而成的，具有固定炭高、比电阻高、化学活性高、含灰份低、铝低、硫低、磷低的特性。

煤块在干馏的过程中会产生荒煤气，荒煤气主要含有氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气、甲烷、烃类等。煤化工企业通常以荒煤气为原料，采用一氧化碳变换加变压吸附提纯的工艺来制备氢气。该类型装置荒煤气制氢后的解析气通常热值低，难以单独作为燃料使用。

然而，现有的在运行的无变换兰炭煤气制氢装置，同时又存在吸附剂受损快更换频繁，经济效益差，频繁换剂过程安全风险大的问题。

实用新型内容

实用新型的目的：为了提供效果更好的一种兰炭煤气无一氧化碳变换制氢气装置，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种兰炭煤气无一氧化碳变换制氢气装置，其特征在于，装置包含依次连通的煤气柜10、升压装置20、预处理单元和变压吸附单元，煤气柜10的入口用于接收兰炭煤气，升压装置20的入口用于接收经煤气柜缓冲储存的煤气，升压装置20能够将兰炭煤气升压至预设压力值送至下游预处理单元，预处理单元管道连接着变压吸附单元。

本实用新型进一步技术方案在于，预处理单元包含耐硫脱氧装置50，耐硫脱氧装置50能够对煤气进行精脱氧。

本实用新型进一步技术方案在于，变压吸附单元包含变压吸附提浓装置70、变压吸附提纯装置80；变压吸附提浓装置70、变压吸附提纯装置80内设置有吸附剂，能够对煤气进行变压吸附提纯氢气。

本实用新型进一步技术方案在于，变压吸附提浓装置70能够除去部分一氧化碳、二氧化碳、氮气、甲烷、乙烯、乙烷、硫化氢及其他烃类，使得氢气浓度得到提浓，变压吸附提纯装置80的出口流出产品氢气，副产得到含有一氧化碳的高热值解析气，解析气的管道连接各用户。

本实用新型进一步技术方案在于，预处理单元设置有水洗脱氨装置30、除油炉装置40、耐硫脱氧装置50、变温吸附装置60；水洗脱氨装置30、除油炉装置40、耐硫脱氧装置50、变温吸附装置60依次连接组合为预处理单元；用于脱除对变压吸附装置吸附剂有损害的杂质。

采用如上技术方案的本实用新型，相对于现有技术有如下有益效果：解决了现有技术兰炭煤气变换加变压吸附技术制氢，解析气热值低无法单独作为燃料的难题，同时创新的将脱氧装置放置于煤气预处理单元，脱除氧气后，有效避免吸附剂的生硫反应，保护变温吸附及变压吸附吸附剂，提高经济效益，降低频繁换剂过程的安全风险。

附图说明

为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：

图1为本实用新型附图的第一部分；

图2为本实用新型附图的第二部分；

图3为本实用新型附图的第三部分；

图4为实用新型的整体连接图；

图标：10-煤气柜；20-升压装置；30-水洗脱氨装置；40-除油炉装置；50-耐硫脱氧装置；60-变温吸附装置，70-变压吸附提浓装置， 80-变压吸附提纯装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本专利提供多种并列方案，不同表述之处，属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。文中未表述的固定方式，可以是螺纹固定，螺栓固定或者是胶水粘结等任意一种固定方式。

所述煤气柜入口用于接收兰炭来的荒煤气；升压装置的入口用于接收煤气柜出口的煤气；预处理单元设置有多道净化设备，用于脱除对变压吸附装置吸附剂有损害的杂质；变压吸附装置内设置有吸附剂，变压吸附装置的出口流出产品气；

所述变压吸附装置内设置有吸附剂，能够对所述经过预处理单元后煤气进行变压吸附，除去一氧化碳、二氧化碳、氮气、甲烷、硫化氢、烃类等，所述变压吸附装置的出口流出高纯度产品氢气；

在一种可能的实现方式中，该兰炭煤气无一氧化碳变换制氢气装置所述煤气预处理单元包括煤气水洗、除油剂吸附除油、耐硫脱氧、变温吸附等工序。对煤气进行净化，有效脱除氨气、煤气夹带油气、氧气、煤气夹带大分子烃类，部分硫化氢气体，使煤气得到净化，除去对变温吸附、变压吸附吸附剂有破坏作用的杂质组分，有效保护吸附剂，实现吸附剂的长周期稳定运行。

在一种可能的实现方式中，所述兰炭煤气无一氧化碳变换制氢气装置，解析气中有效保留了一氧化碳组分，大幅提高解析气热值，实现解析气单独作为燃料的功能。

本实用新型实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

首先，本实用新型实施例的一种兰炭煤气无变换制氢装置并不存在变换，CO在解析气中得以保留，解析气的热值得到了大幅提升，能够作为燃料而得到稳定燃烧，极大的提升了解析气的利用效率，该套装置处理后的解析气也可作为兰炭炉回炉燃料使用，在当前我国兰炭市场行情走弱的条件下，该套工艺可以有效提升兰炭企业的经济效益。

其次，本实用新型实施例的一种兰炭煤气无变换制氢装置实现了变压吸附之前的脱除O₂处理，避免了O₂在变压吸附装置运行过程中产生富集现象，有效规避了变压吸附装置的运行风险，提升安全生产保障水平。

第三、本实用新型实施例的兰炭煤气无变换制氢装置，煤气进入变压吸附装置前脱除煤气中氧气，避免吸附剂微孔内、外表面生成单质硫的反应，有效保护了吸附剂(煤气中含有氧气、硫化氢、水分，可在吸附剂微孔内、外表面发生硫化氢的生硫反应)。国内某大型无变换含氧制氢装置脱氧单元在变压吸附提浓单元出口(两段式变压吸附装置，前段氢气提浓，后段氢气提纯)，因为煤气中硫化氢、氧气、水分的作用，在吸附剂上生成硫磺，提浓单元吸附剂运行周期只能达到6—12个月，变温吸附单元吸附剂运行周期只能达到3—6个月。造成频繁的的吸附剂更换，极大的造成吸附剂浪费，经济效益降低。

第四，本实用新型实施例的兰炭煤气无变换制氢装置，创新设置了除油炉的工序，有效脱除兰炭煤气中存在的油品，油品组分的回收有效提升了企业的经济效益，同时可以保护耐硫脱氧催化剂，提高了脱氧催化剂的使用寿命。

第五，本实用新型实施例的兰炭煤气无变换制氢装置，在水洗脱氨、除油炉除油、耐硫脱氧后设置了变温吸附工序，先脱除煤气中氨气、小分子油气、氧气，再利用变温吸附大孔隙吸附剂脱除煤气中大分子烃类，避免大分子烃类在变压吸附吸附剂微孔内富集又难以再生，可最大限度的保护后段变压吸附吸附剂。

第六，本实用新型实施例的兰炭煤气无变换制氢装置，设置两段式的变压吸附装置设计能够帮助本文设计的兰炭煤气无变换制氢装置实现吸附剂装填的最大化，实现装置的大型化，多装吸附剂，可降低吸附压力的条件下，实现同等的装置处理能力，大大降低能耗。

附图中示出了该兰炭煤气无一氧化碳变换制氢装置的一种具体实施方式，包括依次连通的升10-煤气柜；20-升压装置；30-水洗脱氨装置；40-除油炉装置；50-耐硫脱氧氨装置；60-变温吸附装置， 70-变压吸附提浓装置，80-变压吸附提纯装置。

其中，煤气柜10的入口用于接收兰炭煤气，升压装置20的入口用于接收经煤气柜缓冲储存的煤气，升压装置20能够将兰炭煤气升压至预设压力值，水洗脱氨装置30可有效脱除煤气中氨气，除油炉装置40可有效脱除煤气中油气，脱氧装置50能够对煤气进行精脱氧，变温吸附装置60能够脱除煤气中大分子，变压吸附提浓装置70内设置有吸附剂，能够对煤气进行变压吸附，除去部分一氧化碳、二氧化碳、氮气、甲烷、乙烯、乙烷、硫化氢及其他烃类，是氢气浓度得到提浓，变压吸附提纯装置80的出口流出产品氢气，副产得到含有一氧化碳的高热值解析气，产品气中氢气含量可以达到占产品气的 99.99％(体积分数)，然后将产品气送至各用户。

需要说明的是：在传统变温吸附预处理单元前，本实施例创新设置水洗脱氨、除油炉除油、耐硫脱氧，可有效脱除氨气、油气、氧气，避免此类杂质对吸附剂的的损害。尤其是脱氧装置设置于变温吸附之前，脱除煤气中氧气，可避免因氧气、水气、硫化氢气体在变温吸附、变压吸附吸附剂上发生生硫反应，造成吸附剂的不可逆损害。该脱氧装置采用耐硫催化剂，不担心因煤气中硫化氢导致催化剂中毒失效，同时耐硫催化剂非贵金属催化剂，大大降低装置投资及运行费用。

本实用新型实施例经过预处理脱除煤气中氨气、油气、氧气、大分子、部分硫化氢后的气体，即可实现无一氧化碳变换装置处理的煤气，进入传统变压吸附装置，既保留解析气中一氧化碳，提高解析气热值，又保证无有害杂质组分损害吸附剂，实现变压吸附装置吸附的长周期稳定运行。

关于专利的实现：煤气储存装置为常规设备；煤气压缩装置为常规设备；水洗脱氨装置实例有，神木天元化工有限公司制氢装置再用的煤气脱氨塔、神木鑫义能源化工有限公司制氢装置再用的水洗塔，陕西东鑫垣化工有限公司制氢装置再用的铵盐洗涤塔，以上三家单位的水洗脱氨装置关键设备由不同设计院设计，不同设备厂家生产，非专利设备；除油炉装置实例神木天元化工有限公司制氢装置再用的煤气除油炉、神木鑫义能源化工有限公司制氢装置再用的除油炉，神木银泉化工有限公司净化车间在用的除油炉，以上三家单位的除油炉装置关键设备由不同设计院设计，不同设备厂家生产，非专利设备，其中除油吸附剂采用湖北化学研究所专利除油剂；脱氧装置实例神木天元化工有限公司制氢装置再用的煤气变换炉一段除氧段、神木鑫义能源化工有限公司制氢装置再用的变换炉一段除氧段，神木银泉化工有限公司净化装置再用的变换炉一段除氧段，以上三家单位的脱氧装置关键设备由不同设计院设计，不同设备厂家生产，非专利设备，其中脱氧剂采用湖北化学研究所专利耐硫脱氧剂；变温吸附装置为常规设备；变压吸附提浓装置、变压吸附提纯装置为常规设备。

以上设备均为本领域通用设备，需要说明的是，举例的说明，不对本专利的实现造成限制，类似的实现过程，均在本专利的保护范围内。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (5)

1.一种兰炭煤气无一氧化碳变换制氢气装置，其特征在于，装置包含依次连通的煤气柜（10）、升压装置（20）、预处理单元和变压吸附单元，煤气柜（10）的入口用于接收兰炭煤气，升压装置（20）的入口用于接收经煤气柜缓冲储存的煤气，升压装置（20）能够将兰炭煤气升压至预设压力值送至下游预处理单元，预处理单元管道连接着变压吸附单元。

2.如权利要求1所述的一种兰炭煤气无一氧化碳变换制氢气装置，其特征在于，预处理单元包含耐硫脱氧装置（50），耐硫脱氧装置（50）能够对煤气进行精脱氧。

3.如权利要求1所述的一种兰炭煤气无一氧化碳变换制氢气装置，其特征在于，变压吸附单元包含变压吸附提浓装置（70）、变压吸附提纯装置（80）；变压吸附提浓装置（70）、变压吸附提纯装置（80）内设置有吸附剂，能够对煤气进行变压吸附提纯氢气。

4.如权利要求3所述的一种兰炭煤气无一氧化碳变换制氢气装置，其特征在于，变压吸附提纯装置（80）的出口流出产品氢气，副产得到含有一氧化碳的高热值解析气，解析气的管道连接各用户。

5.如权利要求1所述的一种兰炭煤气无一氧化碳变换制氢气装置，其特征在于，预处理单元设置有水洗脱氨装置（30）、除油炉装置（40）、耐硫脱氧装置（50）、变温吸附装置（60）；水洗脱氨装置（30）、除油炉装置（40）、耐硫脱氧装置（50）、变温吸附装置（60）依次连接组合为预处理单元；用于脱除对变压吸附装置吸附剂有损害的杂质。

Images