煤造氣制氫技術(shù)方案

匯聚0005 2016-06-25

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煤造氣制氫技術(shù)方案

1．裝置概況
1000Nm3/h制氫裝置采用煤為原料工藝路線，制氫裝置包括造氣、脫硫、壓縮、變換、變壓吸附提氫、造氣循環(huán)水站六個主要工序。
2．產(chǎn)品規(guī)格
（1）產(chǎn)品氫氣

產(chǎn)品氫氣的質(zhì)量指標

序號	指標名稱	數(shù) 值	備注
1	H2 %(V)	≥99%
2	O2 %(V)	≤0.4%
3	CO+CO2	≤35ppm
4	N2 %(V)	≤1.5%
5	CH4 %(V)	≤2.0%
6	H2S	≤0.1ppm
7	Cl	≤10ppm
8	汞	≤0.1ppm
9	壓力 MPa(G)	～0.7
10	溫度 ℃	≤40
11	流量 Nm3/h	≥1000

（2）副產(chǎn)物二氧化碳氣體
氣量：240Nm3/h
組成：98%(V)CO2
壓力：常壓
溫度
：40℃
3．
原材料及公用工程消耗

原輔材料規(guī)格及消耗量（以1000Nm3/h氫氣量計）

序號	項目名稱	規(guī) 格	單位	消耗	備注
1	原料煤	含C～72%	噸	0.60
2	碳酸鈉	工業(yè)級	kg	0.77
3	栲膠	工業(yè)級	kg	0.04
4	V2O5	工業(yè)級	kg	0.01

公用工程規(guī)格及消耗量（以1000Nm3/h氫氣量計）

序號	項目名稱	規(guī) 格	單位	消耗	備注
1	電	6KV/380V / 220V、50HZ	kwh	300
2	循環(huán)冷卻水	0.6MPa,32℃	t	55
3	一次水	0.4MPa	t	4.6
4	脫鹽水	1.1MPa	t	0.66
5	鍋爐軟水	0.6MPa	t	0.57
6	儀表空氣	0.4~0.6MPa	Nm3	50
7	氮氣	0.3 MPa	Nm3	200	置換用
8	蒸汽	1.2MPa飽和蒸汽	t		自供

注：(1)水煤氣中的總硫按2g/Nm3計

(2)年操作時間8000小時
4．裝置組成、界區(qū)劃分
本裝置由如下工序組成：

⑥返回氣

原料煤

造氣

脫硫

壓縮

變換脫硫

①水煤氣

⑤解吸氣

②變換脫硫氣

③產(chǎn)品氫

PSA-CO2/R

PSA-H2

補充蒸汽

三廢混燃鍋爐

吹風氣

④粗CO298％

100#造氣工序
200#脫硫工序
300#壓縮工序
400#變換工序
500#變壓吸附制氫工序
600#造氣循環(huán)水站
注：如果不需要CO2氣體，則PSA-CO2/R工序可取消。
5．工藝原理及控制
5.1生產(chǎn)方法及工藝流程
本裝置是以煤為原料，通過脫硫、變換及變壓吸附提純氫氣的工業(yè)裝置。主工藝路線包括造氣、脫硫、壓縮、變換、變壓吸附提純氫氣等。其工藝流程簡述如下：
造氣工序：采用無煙煤為原料，水蒸汽、空氣間歇制氣。無煙煤通過料斗間歇加入煤氣爐內(nèi)，首先通空氣使炭層溫度升高，然后上吹、下吹制取水煤氣。制得的水煤氣去氣柜。吹風氣送三廢混燃鍋爐回收熱量。
脫硫工序：脫硫分兩部分：第一部分水煤氣濕法脫硫，從氣柜來的水煤氣經(jīng)電除焦后通過羅茨風機升壓進入脫硫塔用栲膠脫硫液脫除其中的H2S后去壓縮；第二部分變換氣干法脫硫，水煤氣經(jīng)壓縮變換后進入脫硫塔用氧化鐵脫硫劑脫除其中在變換中由有機硫轉(zhuǎn)換成的H2S。
壓縮工序：脫硫后的水煤氣經(jīng)二段壓縮到0.95Mpa，降溫除油后去變換。
變換工序：變換采用全低變變換工藝。壓縮后水煤氣與變換氣交換熱量后與蒸汽混合進入變換塔，經(jīng)三段變換將一氧化碳絕大部分變換掉，變換氣最后經(jīng)水冷降溫后去變壓吸附提純氫氣。
變壓吸附提純氫氣工序：變壓吸附分為兩部分：第一部分通過變壓吸附裝置將變換氣中的二氧化碳脫除，脫除的二氧化碳可以去制取食品級二氧化碳（這是需要CO2的方案，如只需氫氣，則只上一套PSA-H2裝置。）；第二部分再通過變壓吸附裝置提取氫氣，提取的氫氣去界外。變壓吸附的解吸氣一部分（氫含量低）放空，一部分（氫含量高）送三廢混燃鍋爐作燃料。
造氣循環(huán)水站：造氣和脫硫產(chǎn)生的污水經(jīng)造氣循環(huán)水站處理后返回造氣和脫硫循環(huán)使用。
5.2 自控水平
根據(jù)工藝專業(yè)要求及平面布置的特殊性，結(jié)合目前自動化儀表的發(fā)展，所配自動化水平較高。重要參數(shù)在計算機屏幕上均設有指示及歷史趨勢和實時趨勢記錄，以及在打印機上實現(xiàn)報表打?。ò鄨?、日報、月報或隨機打印）。
100#造氣工序單獨設操作控制室。其余工序的儀表控制及顯示全部在中控室DCS系統(tǒng)上完成。
主要泵的運行狀態(tài)信號均引入DCS系統(tǒng)進行監(jiān)控。
6．裝置定員

裝置定員一覽表

序號	崗位名稱	人數(shù)	班次	備注
1	管理、技術(shù)人員	3		白班
2	造氣工序	12	4	四班
3	脫硫工序	12	4	四班
4	壓縮工序		4	四班
5	變換工序		4	四班
6	變壓吸附制氫工序		4	四班
7	造氣循環(huán)水站	4	4	四班
8	分析工	8	4	四班
9	機、電儀維修			全廠統(tǒng)一安排
10	合計	39

7．環(huán)境保護
本裝置中主要產(chǎn)生“三廢”及處理如下：
造氣工序（100#）：①造氣產(chǎn)生的廢煤渣，可制磚或填埋；②造氣吹風氣可送三廢混燃鍋爐；③洗滌產(chǎn)生的廢水，去造氣循環(huán)水站處理；④風機產(chǎn)生的噪聲，設備選型控制。
脫硫工序(200#)：①除塵器脫出的廢水，去造氣循環(huán)水站處理；②從水煤氣中脫出的硫，制成副產(chǎn)品硫磺；③脫硫塔更換的廢脫硫劑，填埋處理；④羅茨風機及脫硫液泵產(chǎn)生的噪聲，設備選型控制。
壓縮工序(300#)：①壓縮機冷卻器產(chǎn)生的冷凝水，去造氣循環(huán)水站處理；②脫油器更換的廢脫油劑，作鍋爐燃料或填埋；③壓縮機產(chǎn)生的噪聲，設備選型控制。
變換工序(400#)：①變換爐更換的廢催化劑，催化劑廠家回收。
變壓吸附提氫工序(500#)：①吸附器更換的廢吸附劑，填埋；②水環(huán)真空泵產(chǎn)生的噪聲，設備選型控制；③吸附器解吸產(chǎn)生的廢氣，送三廢混燃鍋爐。
造氣循環(huán)水站(600#)：①造氣循環(huán)水沉淀池產(chǎn)生的污泥，作鍋爐燃料或填埋；②涼水塔及循環(huán)水泵產(chǎn)生的噪聲，設備選型控制。
8．裝置占地
裝置占地：100X80m2
9．投資估算

1000Nm3/h煤造制氫裝置投資估算

序號	費用名稱	費用金額（萬元）	備注
1	造氣工序	150
2	脫硫工序	50
3	壓縮工序	170
4	變換工序	60
5	變壓吸附工序	90
6	三廢混燃鍋爐	65
7	造氣循環(huán)水	24
8	工藝設備、管道材料及安裝費	160
9	自控儀表（含DCS）	190
10	電氣設備及安裝費	60
11	工程設計、專有技術(shù)使用、現(xiàn)場服務及總承包管理費等	30
12	運雜費	10
	合計	1059