[发明专利]一种荒煤气制氢工艺

说明书

本发明公开了一种荒煤气制氢工艺，首先将原料荒煤气依次进行压缩、水洗除盐、预处理、耐硫宽温变换，获得的变换气送去变压吸附提浓氢气单元（VPSA‑I），获得VPSA‑I富氢气和VPSA‑I解吸气（燃料气），该富氢气再送去变压吸附提纯氢气单元（VPSA‑II），获得纯度大于99.9 vol%且（CO+CO₂）含量低于20ppm的氢气产品，VPSA‑I解吸气送去与煤焦油加氢装置送来的汽提酸性气混合，再一并送去湿法脱硫单元脱除H₂S，获得净化燃料气。该工艺在最大量化制取低成本氢气的基础上，有效解决了变压吸附制氢工艺所产生的解吸气的热量利用和系统中的部分惰性气体排放问题，同时优化了整个煤焦油加氢项目的脱硫工艺位置，大大降低项目投资、运行成本和占地，提高项目经济效益。

技术领域

本发明涉及煤化工生产技术领域，具体涉及一种荒煤气制氢工艺。

背景技术

目前我国褐煤、长焰煤和不黏煤等低阶煤资源的储量巨大，已探明的储量达到5610亿吨以上，对低阶煤资源的充分利用已获得广泛关注。我国的资源分布类型是“富煤、缺油、少气”，通过将低阶煤低温干馏制取燃料必然会大大缓解石油对外依存度高的现状，具有重要的战略意义。煤炭干馏按热解温度可分为低温干馏（500~650℃）、中温干馏（700~900℃）、高温干馏（900-1100℃）。其中，低温干馏是将低阶煤在500~650℃、隔绝空气或少量空气条件下，受热分解成煤焦油、荒煤气、半焦（兰炭）的热加工过程，因其具有工艺过程简单、条件温和、产品附加值高、投资和成本低的特点而成为当今煤化工产业链发展的主要趋势。低温干馏获得的煤焦油通过加氢可获得清洁燃油及高附加值化工产品，荒煤气一般用作制氢的原料，为煤焦油加氢提供所需的大量氢气（50万吨/年煤焦油加氢装置需要的氢气量高达40000Nm³/h）。

煤炭干馏产生的煤气的组成与原料煤种、干馏温度条件、干馏炉型式等相关，对于低温干馏和高温干馏获得的煤气的典型组成如表1所示。

表1 低温干馏和高温干馏获得的煤气典型组成

由表1可以看出，低温干馏和高温干馏获得的煤气组成具有较为明显的差异，具体体现在低温干馏获得的荒煤气的H₂、CH₄含量较低，而CO、CO₂、N₂的含量较高。现有公开的煤气制氢工艺主要是针对高温干馏获得的焦炉煤气，如CN200810034740.1、CN201310168548.2等。工业上针对煤气为原料的较为成熟的制氢工艺是变压吸附制氢工艺，现已获得广泛应用。由于高温干馏获得的焦炉煤气的H₂、CH₄含量高、惰性组分（N₂、CO₂等）含量低，变压吸附工艺产生的解吸气的热值较高，解吸气可以直接通过燃烧利用。而对于低温干馏获得的荒煤气H₂、CH₄含量低、惰性组分（N₂、CO₂等）含量过高，变压吸附工艺产生的解吸气热值较低，难以直接通过燃烧利用，若通过掺混其它高热值燃料则会存在燃料热值利用率低的问题，若直接排空则会产生严重的环境污染问题。

此外，煤炭均含有不同程度的硫，经干馏后硫会转移到煤气和煤焦油中，煤焦油加氢过程中会产生高硫化氢含量（80vol%以上）的汽提酸性气，并且现有变压吸附工艺一般不能承受较高硫化氢含量的煤气，因此现有煤焦油加氢制清洁燃油项目需要配置两套脱硫装置才能满足工艺要求，无疑大大增加了项目投资和占地。

为此，针对低温干馏获得的荒煤气的组成特点，在最大量化获得高纯度氢气的基础上，解决变压吸附制氢工艺所产生的解吸气的热量利用问题，同时优化整个煤焦油加氢项目的脱硫工艺位置，这样不仅能够充分利用荒煤气中除H₂和CO以外的烃类可燃组分的热值，而且只需配置一套脱硫装置，大大降低煤焦油加氢项目的投资和占地。

发明内容