[发明专利]荒煤气制氢的低压耐硫变换和专有吸附剂排惰技术

说明书

本发明涉及一种荒煤气制氢的低压耐硫变换和专有吸附剂排惰技术，先将荒煤气依次进行焦油脱除、脱硫、脱水、加氢脱氧脱毒处理，再进行两段CO耐硫变换，以将荒煤气中的CO变换生成氢气，得到含氢气和其他杂质气体的变换气，之后将变换气先进行第一段PSA分离以脱除变换气中的烃类、CO、CO₂、CH₄、H₂S，再进行第二段PSA分离以脱除氮气直接放空排惰，最终获得纯度高达99.9％的氢气。此外，本发明技术还充分利用荒煤气被压缩的热量，荒煤气压缩后温度自行升高，再经冷却降温后实现脱水；并利用两段CO耐硫变换释放的热量对所述脱水后荒煤气进行换热升温后，再进行所述脱氧脱毒处理，从而无需另外设置加热装置，降低成本。

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种荒煤气制氢的低压耐硫变换和专有吸附剂排惰技术。

背景技术

能源是人类生存、经济发展和社会活动所不可缺少的保障，虽然石油、煤和天然气等矿物燃料至今依然是主要能源，但是由于其自身的不可再生性以及所面临的环境压力，寻求和开发清洁可再生能源得到了人们的极大关注。氢气由于具有高热值、无污染等特点，被认为是未来的理想能源。目前世界上技术成熟且可规模化生产的制氢方法主要是水电解制氢和化石燃料制氢，但是前者存在能耗高的缺点，后者也面临着能源储备和环境污染的双重压力。综合我国的资源状况和特点，利用焦化过程产生的副产品—焦炉荒煤气进行制氢是近中期最有可能实现大规模经济制氢的途径之一。

兰炭生产的副产荒煤气经鼓冷、电捕焦油处理后，其主要组分为氢气(28％-30％)、一氧化碳(9％-10％)、二氧化碳(9％-11％)、氮气(0.7％)以及含硫化合物(约1000-5000mg/Nm³)、焦油、萘等。荒煤气中的氢及一氧化碳的总量达40％以上，具有较高的经济价值。近年来，随着原油及成品油价格的不断攀升，煤焦油加氢制清洁燃料产业逐步兴起，相关项目数量不断增长，项目规模逐步扩大。煤焦油加氢反应需要消耗大量氢气，以荒煤气为原料采用变压吸附(PSA)工艺制取氢气，对煤焦油进行深加工以提高油品的品质。该法不但提高了油品的经济价值，而且回收了荒煤气中的氢气组分，从而在一定程度上提高了煤炭综合利用的水平。但荒煤气提氢后剩余的解吸气通常直接送至火炬装置燃烧排放，由于解吸气中仍含有原含量20％氢气，并含有一定量的一氧化碳及二氧化碳，这就造成了资源的浪费，并且增加了排碳量。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种荒煤气制氢的低压耐硫变换和专有吸附剂排惰技术。本发明所述技术从荒煤气不止于制氢提氢技术，还排除了荒气中H₂S和N₂，不仅提取了氢气作为炼油化工的重要原料，还使提氢、脱硫、去氮后的荒煤气剩余部分变成了优质燃料。

本发明所采用的技术方案为：

一种荒煤气制氢的低压耐硫变换和专有吸附剂排惰技术，包括如下步骤：

(1)将荒煤气进行焦油脱除，得到净化后荒煤气；

(2)将所述净化后荒煤气进行脱硫，得到脱硫后荒煤气；

(3)将所述脱硫后荒煤气进行压缩脱水，得到脱水后荒煤气；

(4)将所述脱水后荒煤气进行脱氧脱毒处理，得到脱氧脱毒后荒煤气；

(5)将所述脱氧脱毒后荒煤气进行两段耐硫变换反应，得到变换气；

(6)将所述变换气进行第一段PSA分离，以脱除烃类、CO、CO₂、CH₄、H₂S；

(7)将经过第一段PSA分离后的变换气通入第二段PSA分离，以脱除氮气，即得氢气。

步骤(1)中，先利用电扑脱除焦油，再利用变温吸附脱除焦油；所述净化后荒煤气中焦油的浓度低于1mg/Nm³。