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煤造气制氢技术方案


煤造气制氢技术方案 1.装置概况 1000Nm3/h 制氢装置采用煤为原料工艺路线,制氢装置包括造气、脱硫、压缩、 变换、变压吸附提氢、造气循环水站六个主要工序。 2.产品规格 (1)产品氢气 产品氢气的质量指标 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 H2 %(V) O2 %(V) CO+CO2 N2 %(V) CH4 %(V) H2S Cl 汞 压力 MPa(G

) 温度℃ 流量 Nm3/h ≤40 ≥1000 ≤35ppm ≤1.5% ≤2.0% ≤0.1ppm ≤10ppm ≤0.1ppm ~0.7 指标名称 数 值 备 注

≥99% ≤0.4%

(2)副产物二氧化碳气体 气量:240Nm3/h 组成:98%(V)CO2 压力:常压 温度 :40℃ 3. 原材料及公用工程消耗 原辅材料规格及消耗量(以 1000Nm3/h 氢气量计) 序号 1 2 3 4 项目名称 原料煤 碳酸钠 栲胶 V2O5 规格 含 C~72% 工业级 工业级 工业级 单位 吨 kg kg kg 消耗 0.60 0.77 0.04 0.01 备注

公用工程规格及消耗量(以 1000Nm3/h 氢气量计)

序号 1 2 3 4 5 6 7

项目名称 电 循环冷却水 一次水 脱盐水 锅炉软水 仪表空气 氮气

规格 6KV/380V / 220V、 50HZ 0.6MPa,32℃ 0.4MPa 1.1MPa 0.6MPa 0.4~0.6MPa 0.3 MPa

单位 kwh t t t t Nm3 Nm3 t

消耗 300 55 4.6 0.66 0.57 50 200

备注

置换用 自供

8 蒸汽 1.2MPa 饱和蒸汽 注:(1)水煤气中的总硫按 2g/Nm3 计 (2)年操作时间 8000 小时 4.装置组成、界区划分 本装置由如下工序组成: ⑥返回气

原料煤 造气 脱硫 压缩 变换脱硫

①水煤气

⑤解吸气 ②变换脱硫气

③产品氢 PSA-CO2/R PSA-H2
补充蒸汽

三废混燃锅炉
吹风气

④粗 CO298%

100#造气工序 200#脱硫工序 300#压缩工序 400#变换工序 500#变压吸附制氢工序 600#造气循环水站 注:如果不需要 CO2 气体,则 PSA-CO2/R 工序可取消。 5.工艺原理及控制 5.1 生产方法及工艺流程 本装置是以煤为原料,通过脱硫、变换及变压吸附提纯氢气的工业装置。主工艺 路线包括造气、 脱硫、 压缩、 变换、 变压吸附提纯氢气等。 其工艺流程简述如下: 造气工序:采用无烟煤为原料,水蒸汽、空气间歇制气。无烟煤通过料斗间歇加 入煤气炉内,首先通空气使炭层温度升高,然后上吹、下吹制取水煤气。制得的 水煤气去气柜。吹风气送三废混燃锅炉回收热量。 脱硫工序:脱硫分两部分:第一部分水煤气湿法脱硫,从气柜来的水煤气经电除 焦后通过罗茨风机升压进入脱硫塔用栲胶脱硫液脱除其中的 H2S 后去压缩;第 二部分变换气干法脱硫, 水煤气经压缩变换后进入脱硫塔用氧化铁脱硫剂脱除其 中在变换中由有机硫转换成的 H2S。 压缩工序:脱硫后的水煤气经二段压缩到 0.95Mpa,降温除油后去变换。 变换工序: 变换采用全低变变换工艺。压缩后水煤气与变换气交换热量后与蒸汽

混合进入变换塔, 经三段变换将一氧化碳绝大部分变换掉,变换气最后经水冷降 温后去变压吸附提纯氢气。 变压吸附提纯氢气工序: 变压吸附分为两部分:第一部分通过变压吸附装置将变 换气中的二氧化碳脱除, 脱除的二氧化碳可以去制取食品级二氧化碳(这是需要 CO2 的方案,如只需氢气,则只上一套 PSA-H2 装置。);第二部分再通过变压 吸附装置提取氢气,提取的氢气去界外。变压吸附的解吸气一部分(氢含量低) 放空,一部分(氢含量高)送三废混燃锅炉作燃料。 造气循环水站: 造气和脱硫产生的污水经造气循环水站处理后返回造气和脱硫循 环使用。 5.2 自控水平 根据工艺专业要求及平面布置的特殊性,结合目前自动化仪表的发展,所配自动 化水平较高。重要参数在计算机屏幕上均设有指示及历史趋势和实时趋势记录, 以及在打印机上实现报表打印(班报、日报、月报或随机打印)。 100#造气工序单独设操作控制室。 其余工序的仪表控制及显示全部在中控室 DCS 系统上完成。 主要泵的运行状态信号均引入 DCS 系统进行监控。 6.装置定员 装置定员一览表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 岗位名称 管理、技术人员 造气工序 脱硫工序 压缩工序 变换工序 变压吸附制氢工序 造气循环水站 分析工 机、电仪维修 合计 39 4 8 12 人数 3 12 4 4 4 4 4 4 4 班次 备注 白班 四班 四班 四班 四班 四班 四班 四班 全厂统一安排

7.环境保护 本装置中主要产生“三废”及处理如下: 造气工序(100#):①造气产生的废煤渣,可制砖或填埋;②造气吹风气可送三 废混燃锅炉;③洗涤产生的废水,去造气循环水站处理;④风机产生的噪声,设 备选型控制。 脱硫工序(200#):①除尘器脱出的废水,去造气循环水站处理;②从水煤气中脱 出的硫,制成副产品硫磺;③脱硫塔更换的废脱硫剂,填埋处理;④罗茨风机及 脱硫液泵产生的噪声,设备选型控制。 压缩工序(300#):①压缩机冷却器产生的冷凝水,去造气循环水站处理;②脱油 器更换的废脱油剂,作锅炉燃料或填埋;③压缩机产生的噪声,设备选型控制。 变换工序(400#):①变换炉更换的废催化剂,催化剂厂家回收。

变压吸附提氢工序(500#):①吸附器更换的废吸附剂,填埋;②水环真空泵产生 的噪声,设备选型控制;③吸附器解吸产生的废气,送三废混燃锅炉。 造气循环水站(600#):①造气循环水沉淀池产生的污泥,作锅炉燃料或填埋;② 凉水塔及循环水泵产生的噪声,设备选型控制。 8.装置占地 装置占地:100X80m2 9.投资估算 1000Nm3/h 煤造制氢装置投资估算 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 费用名称 造气工序 脱硫工序 压缩工序 变换工序 变压吸附工序 三废混燃锅炉 造气循环水 工艺设备、管道材料及安装费 自控仪表(含 DCS) 电气设备及安装费 工程设计、专有技术使用、现场 服务及总承包管理费等 运杂费 费用金额(万元) 150 50 170 60 90 65 24 160 190 60 30 10 备注

合 计 1059 注:本投资估算不包括 PSA-CO2 工序、土建工程、总图运输、外管网、消防和 环保设施、界外公用工程等。


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