煤制氢绝热变换和等温变换技术方案研究.pdf

第 44卷 第 2期 煤 化 工 Vo1．44 NO．2 20l6年 4月 CoalChemicalIndustry Apr．2016 煤制氢绝热变换和等温变换技术方案研究 赵代胜 (中国神华煤制油化T有限公司北京工程分公司，北京 100011) 摘 要 介绍了绝热变换 、等温变换各 自的 【艺流程和技术特点。以50万m／h煤制氢项 目为例，分别从T 艺流程 、系列数 、变换炉配置 、关键设备情况 、催化剂和公用 程消耗以及经济指标等方面，对两种变换技术方案 进行了比较和分析。结果表明，等温变换技术在煤制氢项 目中具有一定的优势 ，但也存在低品位蒸汽利用问题及 大规模1业化应用业绩偏少等实际情况 ，企业可根据 自身情况 ，综合考虑 ，确定最佳煤制氢变换技术方案。 关键词 煤制氢，绝热变换，等温变换 ，系列数，变换炉，催化剂 ，公用 1程消耗 文章编号 ：1005—9598(2016)中图分类号：TQ54 文献标识码 ：B 在当前全球发展低碳经济 、应对气候变化的背景 来 自气化的粗合成气进入变换装置后 ，通过煤气 下 ，立足我国的能源现状 ，大力发展煤炭清洁产业具 水分离器 ，分离出水煤气中的灰分及水分 ，再经中温 有重大现实意义，煤制氢等煤炭清洁转化技术受到了 换热器升温后，进入水煤气过滤器。出来的水煤气进 行业 内的广泛关注 ]。煤制氧是将煤气化产生的以 入 中温变换炉 ，发生变换反应 ，出中温变换炉的变换 c0、H，为主要成分的粗煤气，经过变换 、酸性气体脱 气中cO体积分数为 4．2％(干基 )，然后依次经过中压 除 、氢提纯等处理 而获得一定纯度的产品氢 。其中变 蒸汽过热器 ／中温换热器 、中变废热锅炉 I和 中变废 换技术是煤制氧过程 中的关键技术之一 ，主要通 热锅炉 Ⅱ降温。降温后的变换气随之进入 一级低温变 过变换反应，即一氧化碳与水蒸气在催化剂的作用下 ， 换炉，c0体积分数降为 0．8％(干基)。 一级低温变换 于一定温度 、压力下，产生二氧化碳和氢气，进而将粗 炉的变换气经低变废热锅炉降温后，进入二级低温变 煤气中一氧化碳转化成氢气的过程 。在传统的工业生 换炉 ，出口变换气中c0体积分数降至约0．4％(千基)。 产中，变换炉均采用绝热反应器 ，由于变换反应是强 然后变换气依次经过中压锅炉给水加热器 、低压废热 放热反应，目．是一个热力学控制的过程，因此绝热变 锅炉降温后 ，经第一水分离器分离出冷凝液 ，变换气 换采用多段反应 、多段换热 的方式 ，这样会造成绝热 再经过低压锅炉给水加热器降温后，进入第二水分离 变换丁艺流程较复杂。为了优化变换流程及换热方式 ， 器 ，随后经脱盐水加热器和变换水冷器冷却后 ，进入 近期国内又提出了等温变换理念 。本文中，以4．0 洗氨塔底部 。洗氨塔底部分离 出冷凝液 ，洗氨塔顶部的 MPa(G)水煤浆气化产生合成气 ，经过变换 、酸性气体 变换气经过洗涤脱氨后，送至下游低温 甲醇洗丁段 脱除 、氢提纯等 I艺路线 ，制取 5O万 m／h氢气的煤 煤气水分离器 、第一水分离器以及第二水分离器 制氢路线为例 ，就绝热变换 、等温变换两种变换技术 分离出的高温变换冷凝液进入变换冷凝液槽，进行闪 方案进行比较和分析，以期给相关研究提供参考 。 蒸 ；闪蒸后的变换冷凝液送至气化 l段 ，闪蒸后的不 凝气与气化来 的高压闪蒸气一起送至冷凝液汽提塔 1 绝热变换和等温变换技术方案 中部。洗氨塔底部的冷凝液经预热后 ，进入冷凝液汽