[发明专利]一种燃料电池用氢生产方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池用氢生产方法，主要生产工序有：1)煤气初步加压与预处理工序；2)一级PSA工序；3)光亮退火废氢回收工序：4)管道输氢工序；5)二级纯化工序；6)站内一级加压工序；7)站内二级加压工序；8)充装与加注工序。可同时满足当前钢铁企业生产用氢气和高品质氢燃料电池用氢气的生产需要，提高焦炉煤气利用效率，节约能耗，原料和产物的供应稳定安全；根据工况选择不同形式的压缩机，节约设备投资。

技术领域

本发明涉及氢生产技术领域，具体是指一种燃料电池用氢生产方法。

背景技术

近年粗钢产量迅速增粘，至2020年，我国粗钢产量达到10.53亿吨，占全球粗钢产量的56.5％，成为全球粗钢产量最大的国家。随着中国经济进入高质量发展阶段，钢铁工业作为国民经济的支柱产业，是构建国内外双循环体系的基础。为构建双循环的经济发展新格局，钢铁行业去产能、调结构、转型发展将是很长一段时间内的发展基调。2021年7月，财政部发布了取消部分钢铁产品退税的公告，此政策调整代表着钢铁行业围绕碳达峰、碳中和目标节点，节能减排，压缩粗钢产量，淘汰落后产能，满足国内用钢需求，将加剧国内钢铁企业竞争，因此开拓钢铁企业新的经济增长点对钢铁企业平稳运行具有重大意义。

氢能是一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效、应用场景丰富、安全高效的二次能源，是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想互联媒介，是实现交通、运输、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的最佳选择。自2019年氢能写入政府工作报告以来，我国氢能发展进入窗口期，对钢铁企业来说，氢气在生产流程中早有应用，具备较为丰富的生产管理经验，钢铁企业发展氢能具备一定的优势；除此之外，长流程钢铁联合企业的焦化工艺副产焦炉煤气，氢气含量在55-60vol％，是低成本氢源，是钢铁企业的资源优势，在氢能发展前期，具有成本方面优势，极具竞争力，可创造新的经济增长点。

《重污染天气重点行业应急减排措施制定技术指南(2020年修订版)》中对钢铁企业中采用清洁运输方式的比例进行了要求，清洁运输的比例将影响钢铁企业环保绩效等级，进而影响钢铁企业对重污染天气的适应程度。氢燃料电池技术今年来产生了突破，使期在氢能重卡方面的应用趋于成熟，由于钢铁企业可自产氢气，对氢能重卡来说，运行成本内部可控，适合钢铁企业应用。

目前燃料电池技术多采用铂碳作为催化剂，催化氢气和氧气的反应。而焦炉煤气中的一氧化碳和二氧化硫等杂质能影响催化剂的性能，从而减少燃料电池的寿命。因此需要提供给燃料电池一种高品质的氢气作为燃料。结合当前钢铁企业对氢气的使用和需求，除氢能重卡外，钢铁企业还有氢气作为退火保护气方面的需求。退火保护气对氢气的需求没有燃料电池用燃料氢气的要求严苛，因此从钢铁企业成本、资源综合利用效率的角度上考虑，非常有必要设计并探索一种可同时满足现有氢气需求(退火保护气)和燃料电池用氢的生产方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术缺点，提供一种适用于钢铁企业的高品质燃料电池用氢生产方法，可同时满足当前钢铁企业生产用氢气和高品质氢燃料电池用氢气的生产需要。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种燃料电池用氢生产方法，包括以下的操作步骤：

1)煤气初步加压与预处理：

将焦炉煤气经过煤气压缩机的一级加压后进入预处理工序，去除萘、焦油、NH3、H2S化合物，随后经过二三级压缩将焦炉煤气加压至一级PSA入口压力，并经过除油工序除去前三级罗茨泵加压时带入润滑油；

2)一级PSA：

处理后的焦炉煤气进入一级变压吸附PSA工序进行初步纯化，纯化后的氢气进入精制工序脱氧后送入氢气球罐储存或送入退火炉使用，解析气重新接入焦炉煤气管网用于燃烧发电；

3)光亮退火工艺废氢回收：