CN218174671U - 一种焦炉煤气变压吸附制氢装置原料供气系统互备装置 - Google Patents

一种焦炉煤气变压吸附制氢装置原料供气系统互备装置 Download PDF

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刘石麟
怀社坤
贾红军
王利霞
邹新辉
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Handan Iron and Steel Group Co Ltd
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Abstract

本实用新型涉及一种焦炉煤气变压吸附制氢装置原料供气系统互备装置,包括三台煤压机和两台制氢装置,两台制氢装置均包括相配合的净化系统、变压吸附系统;三台煤压机均为三级压缩式煤压机且排气量有所不同,三台煤压机的一级入口与两台制氢装置的煤气主管道均相连,三台煤压机的一级出口和两台制氢装置的净化系统的入口均相连,两台制氢装置的净化系统的出口与三台煤压机的二级进口均相连,三台煤压机的三级出口与两台制氢装置的变压吸附系统入口均相连。本装置能够利用焦炉煤气变压吸附制氢产量,在额定产量基础上,可在额定产量70%到110%范围内进行调节的特性,根据用户用氢气量的大小,匹配不同排气量的煤压机,达到节能的目的。

Description

一种焦炉煤气变压吸附制氢装置原料供气系统互备装置
技术领域
本专利申请属于制氢装置设备技术领域,更具体地说,是涉及一种焦炉煤气变压吸附制氢装置原料供气系统互备装置。
背景技术
在钢铁冶金生产中,企业多采用焦炉煤气变压吸附(PSA) 制氢装置生产氢气,考虑到生产平衡检修等原因,一般的企业多采用多套焦炉煤气变压吸附制氢装置同时生产,为保证用户氢气的供应。氢气用户由于工艺不同、检修等原因,经常造成氢气用量的不稳定,需要不断调节焦炉煤气变压吸附制氢装置的氢气产量,保持氢产产量与氢气使用量的平衡。
目前,当氢气用户用量减少时,制氢装置需要放空或者停运制氢装置的方法,保持氢气产量和用量的平衡。氢气放空的调节方式浪费了氢气,增加了运行成本。频繁开停,造成煤压机和装置磨损,造成维护检修成本增加。
随着生产的发展,对企业的经济效益提出了更高的要求,具体在制氢工艺中,制氢装置要大大减少氢气放空造成的浪费,同时也要减小设备的损坏,因此对现有的制氢设备进行改造是十分必要的。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种焦炉煤气变压吸附制氢装置原料供气系统互备装置,利用不同排气量的煤压机给焦炉煤气变压吸附制氢装置供气,利用焦炉煤气变压吸附装置产量调节幅度范围大的特性,根据用户用量的大小结合氢气储罐的存储系统,用不同的额定排气量的煤压机给制氢装置提供煤气,制氢装置即可获取不同产量的氢气,达到既满足用户需要,又可避免氢气放散,节约了煤压机运行电能。
为了解决上述问题,本实用新型所采用的技术方案是:
一种焦炉煤气变压吸附制氢装置原料供气系统互备装置,包括三台煤压机和两台制氢装置,两台制氢装置均包括净化系统、变压吸附系统;
三台煤压机均为三级压缩式煤压机且排气量不同,三台煤压机的一级入口管道与两台制氢装置的煤气主管道均相连,三台煤压机的一级出口管道和两台制氢装置的净化系统的入口管道均相连,两台制氢装置的净化系统的出口管道与三台煤压机的二级进口管道均相连,三台煤压机的三级出口管道与两台制氢装置的变压吸附系统入口均相连。
本实用新型技术方案的进一步改进在于:三台煤压机分别为1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机,两台制氢装置分别为1#制氢装置、2#制氢装置,净化系统包括相连的200#除油塔、200#预处理塔,变压吸附系统包括300#吸附塔;
1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机的一级出口管道均和两台制氢装置的200#除油塔的入口相连,两台制氢装置的200#除油塔的出口与对应的200#预处理塔的入口相连;
两台制氢装置的200#预处理塔的出口与1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机的二级进口管道均相连;
1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机的三级出口管道均和两台制氢装置的300#吸附塔相连,两台制氢装置的300#吸附塔的出口均通过管道与用户相连。
本实用新型技术方案的进一步改进在于:1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机的额定排气量分别为1800Nm3/h、1800Nm3/h和 2502 Nm3/h。
本实用新型技术方案的进一步改进在于:变压吸附系统还包括300#除油塔,300#除油塔与对应的300#吸附塔相连。
1#煤压机、2#煤压机的三级出口管道与1#制氢装置的300#除油塔相连,3#煤压机的三级出口管道与2#制氢装置的300#除油塔相连,2#制氢装置的300#除油塔通过管道连接在1#制氢装置的300#除油塔、1#制氢装置的300#吸附塔之间。
本实用新型技术方案的进一步改进在于:1#煤压机的一级出口管道、2#煤压机的一级出口管道与3#煤压机的一级出口管道之间互联。
本实用新型技术方案的进一步改进在于:1#煤压机的二级入口管道、2#煤压机的二级入口管道与3#煤压机的二级入口管道之间互联。
由于采用了上述技术方案,本实用新型取得的有益效果是:
1#制氢装置氢气额定产量为600Nm3/h,氢气产量的调节量为420~660 Nm3/h,2#制氢装置额定产量为800Nm3/h,氢气产量的调节量为560~880 Nm3/h。
本装置能够利用焦炉煤气变压吸附制氢产量,在额定产量基础上,可在额定产量70%到110%范围内进行调节的特性,在实际生产中发现制氢装置的调节范围比70%到110%范围要大,变压吸附制氢装置用吸附剂吸附制取氢气,在设计时装填吸附剂的数量超过设计值20%,在煤压机的排气量超出额定值时,吸附制氢装置可以提取更多的氢气。因此,根据用户用氢气量的大小,匹配不同排气量的煤压机,达到节能的目的。
本实用新型利用不同排气量的煤压机给焦炉煤气变压吸附制氢装置供气,利用焦炉煤气变压吸附装置产量调节幅度范围大的特性,根据用户用量的大小结合氢气储罐的存储系统,匹配相应的煤压机供制氢装置,达到既满足用户需要,又可避免氢气放散,节约了煤压机运行电能。本装置流程结构简单、使用方便,运行稳定可靠,保证了氢气输送管网的稳定性,降低了运行成本,提高了企业的经济效益。
附图说明
图1为本实用新型中三台煤压机联网示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明。
首先介绍一下相关背景。
目前,焦炉煤气变压吸附制氢装置的工艺流程如下:
焦炉煤气(压力约为8~15KPa.G)首先经煤压机(全称煤气压缩机)的一级入口加压至0.22MPa(G),然后进入预处理系统(TSA)除去萘、焦油、NH3、H2S及其它芳香族化合物;处理后的焦炉煤气返回至煤压机的二级入口,经煤压机二级、三级压缩至1.5~1.7MPa(G)后送出压缩工序进入后续(PSA)变压吸附系统,工作压力1.5MPa,获得纯度大于99.9%的粗氢气;然后通过管道将粗氢气送至后面的净化工序进一步提纯(图中未画出),工作压力为1.45MPa,获得合格氢气后通过管道送给用户。
技术人员和操作人员在生产实践中发现,氢气用户的氢气用量的变化反映在氢气管网压力变化,因此可以通过氢气管网压力的变化,利用不同排气量的煤压机供给,焦炉煤气变压吸附制氢装置的原料-焦炉煤气的量,以此来调控焦炉煤气变压吸附制氢装置的氢气产量,可以避免大排气量煤压机供应焦炉煤气变压吸附制氢装置后,造成的氢气产量过剩、放散的现象,避免既浪费氢气又消耗煤压机电能的弊端的出现。
本实用新型公开了一种焦炉煤气变压吸附制氢装置原料供气系统互备装置,参见图1,具体实施方案:三台排气量略有不同的煤压机分别与1#制氢装置 /2#制氢装置的煤气主管道相连,三台煤压机一级出口管道分别和1#制氢装置、2#制氢装置净化系统入口相连接,净化系统的出口管道分别与三台煤压机的二级进口管道相连接,三台煤压机三级出口管道与1#制氢装置、2#制氢装置的变压吸附工序入口相连接。管道之间设有阀门,截止阀、单向阀根据情况选用。
从图1可看出,煤气主管道有两组,分别为老区焦炉煤气管网、西区焦炉煤气管网。
具体方案为:包括三台煤压机和两台制氢装置,两台制氢装置均包括净化系统、变压吸附系统;
三台煤压机均为三级压缩式煤压机且排气量不同,三台煤压机的一级入口管道与两台制氢装置的煤气主管道均相连,三台煤压机的一级出口管道和两台制氢装置的净化系统的入口管道均相连,两台制氢装置的净化系统的出口管道与三台煤压机的二级进口管道均相连,三台煤压机的三级出口管道与两台制氢装置的变压吸附系统入口均相连。
三台煤压机分别为1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机,两台制氢装置分别为1#制氢装置、2#制氢装置,净化系统包括相连的200#除油塔、200#预处理塔,变压吸附系统包括300#吸附塔;
1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机的一级出口管道均和两台制氢装置的200#除油塔的入口相连,两台制氢装置的200#除油塔的出口与对应的200#预处理塔的入口相连;
两台制氢装置的200#预处理塔的出口与1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机的二级进口管道均相连;
1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机的三级出口管道均和两台制氢装置的300#吸附塔相连,两台制氢装置的300#吸附塔的出口均通过管道与用户相连。
针对具体的实际应用,1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机的额定排气量分别为:1800Nm3/h、1800Nm3/h、2502 Nm3/h。当然也可以是其他参数,更可以是取值区间,1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机的额定排气量分别为:1700-1900Nm3/h、1600-1850Nm3/h、2400-2600Nm3/h,还可以是其他额定排气量参数,根据具体情况选用。
在此基础上,变压吸附系统还包括300#除油塔,300#除油塔与对应的300#吸附塔相连;1#煤压机、2#煤压机的三级出口管道与1#制氢装置的300#除油塔相连,3#煤压机的三级出口管道与2#制氢装置的300#除油塔相连,2#制氢装置的300#除油塔通过管道连接在1#制氢装置的300#除油塔、1#制氢装置的300#吸附塔之间。
这样,1#煤压机、2#煤压机的三级出口管道与1#制氢装置的300#除油塔直连,3#煤压机的三级出口管道与2#制氢装置的300#除油塔直连,1#煤压机、2#煤压机的三级出口管道经过1#制氢装置的300#除油塔后通过管道与2#制氢装置的300#吸附塔相连,3#煤压机的三级出口管道经过2#制氢装置的300#除油塔后通过管道与1#制氢装置的300#吸附塔相连,保证三台煤压机互备互换。
图1中可看出,1#煤压机的一级出口管道、2#煤压机的一级出口管道与3#煤压机的一级出口管道之间互联。1#煤压机的二级入口管道、2#煤压机的二级入口管道与3#煤压机的二级入口管道之间互联。同样保证三台煤压机互备互换。
本装置能够利用焦炉煤气变压吸附制氢产量,在额定产量基础上,可在额定产量70%到110%范围内进行调节的特性,根据用户用氢气量的大小,匹配不同排气量的煤压机,达到节能的目的。
本实用新型的流程实施后,实现了三台不同的煤压机可以单独为一套制氢装置提供煤气,也可实现三台煤压机为两套制氢装置供煤气,可实现三台煤压机互相备用,为制氢装置提供各种煤气量配比,比如,1#煤压机排气量1800Nm3/h给1#制氢装置提供原料煤气时,焦炉煤气氢气含量为58%,1#制氢装置氢气提取率为70%,可获得730Nm3/h的氢气,3#煤压机为2#制氢装置提供2200Nm3/h煤气时,焦炉煤气氢气含量为58%,2#制氢装置氢气提取率为80%,2#制氢装置氢气产量可以达到1020Nm3/h,1#煤压机和2#煤压机分别给1# 制氢装置和2#制氢装置提供煤气时,1#制氢可获得730 Nm3/h的氢气,2#制氢可获得835 Nm3/h的氢气。总共可获取1565 Nm3/h的氢气。通过图1中设计的各种阀门,可以在调节进入制氢装置的煤气量,实现氢气量大范围调整,节约了煤压机的电能。

Claims (6)

1.一种焦炉煤气变压吸附制氢装置原料供气系统互备装置,其特征在于,包括三台煤压机和两台制氢装置,两台制氢装置均包括净化系统、变压吸附系统;
三台煤压机均为三级压缩式煤压机,三台煤压机的一级入口管道与两台制氢装置的煤气主管道均相连,三台煤压机的一级出口管道和两台制氢装置的净化系统的入口管道均相连,两台制氢装置的净化系统的出口管道与三台煤压机的二级进口管道均相连,三台煤压机的三级出口管道与两台制氢装置的变压吸附系统入口均相连。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气变压吸附制氢装置原料供气系统互备装置,其特征在于,三台煤压机分别为1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机,两台制氢装置分别为1#制氢装置、2#制氢装置,净化系统包括相连的200#除油塔、200#预处理塔,变压吸附系统包括300#吸附塔;
1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机的一级出口管道均和两台制氢装置的200#除油塔的入口相连,两台制氢装置的200#除油塔的出口与对应的200#预处理塔的入口相连;
两台制氢装置的200#预处理塔的出口与1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机的二级进口管道均相连;
1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机的三级出口管道均和两台制氢装置的300#吸附塔相连,两台制氢装置的300#吸附塔的出口均通过管道与用户相连。
3.根据权利要求2所述的一种焦炉煤气变压吸附制氢装置原料供气系统互备装置,其特征在于,1#煤压机、2#煤压机、3#煤压机的额定排气量分别为:1800Nm3/h、1800Nm3/h、2502Nm3/h。
4.根据权利要求2所述的一种焦炉煤气变压吸附制氢装置原料供气系统互备装置,其特征在于,变压吸附系统还包括300#除油塔,300#除油塔与对应的300#吸附塔相连;
1#煤压机、2#煤压机的三级出口管道与1#制氢装置的300#除油塔相连,3#煤压机的三级出口管道与2#制氢装置的300#除油塔相连,2#制氢装置的300#除油塔通过管道连接在1#制氢装置的300#除油塔、1#制氢装置的300#吸附塔之间。
5.根据权利要求4所述的一种焦炉煤气变压吸附制氢装置原料供气系统互备装置,其特征在于,1#煤压机的一级出口管道、2#煤压机的一级出口管道与3#煤压机的一级出口管道之间互联。
6.根据权利要求5所述的一种焦炉煤气变压吸附制氢装置原料供气系统互备装置,其特征在于,1#煤压机的二级入口管道、2#煤压机的二级入口管道与3#煤压机的二级入口管道之间互联。
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