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氢气的基本性质及焦炉煤气制氢工艺

氢气是无色并且密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密

度最小。标准状况下，1升氢气的质量是0.0899克，相同体积比空气

轻得多）。因为氢气难溶于水，所以可以用排水集气法收集氢气。另

外，在101千帕压强下，温度-252.87℃时，氢气可转变成无色的液体；

-259.1℃时，变成雪状固体。常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟

其它物质发生化学反应。但当条件改变时（如点燃、加热、使用催化

剂等），情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活

性（特别是被钯吸附）。金属钯对氢气的吸附作用最强。当空气中的

体积分数为4%-75%时，遇到火源，可引起爆炸。

物理性质

无色无味的气体，标准状况下密度是0.09克/升(最轻的气体)，

难溶于水。在-252℃,变成无色液体,-259℃时变为雪花状固体。

分子式：H2

沸点：-252.77℃（20.38K)

熔点：-259.2℃

密度：0.09kg/m3

化学性质

氢气常温下性质稳定，在点燃或加热的条件下能多跟许多物质发

生化学反应。

①可燃性(可在氧气中或氯气中燃烧)

2H2+O2=点燃=2H2O（化合反应）

(点燃不纯的氢气要发生爆炸,点燃氢气前必须验纯)]

H2+Cl2=点燃=2HCl（化合反应）

②还原性(使某些金属氧化物还原)

H2+CuO=加热△=Cu+H2O（置换反应）

3H2+Fe2O3=高温=2Fe+3H2O（置换反应）

3H2+WO3=加热△W+3H2O（置换反应）

焦炉煤气变压吸附制氢工艺

1.1工艺原理

变压吸附工艺过程的工作原理是：利用吸附剂对气体混合物中各

组份的吸附能力随着压力变化而呈现差异的特性，对混合气中的不同

气体组份进行选择性吸附，实现不同气体的分离。

为了有效而经济地实现气体分离净化，除了吸附剂要有良好的吸

附性能外，吸附剂的再生方法具有关键意义。吸附剂的再生程度决定

产品的纯度，也影响吸附剂的吸附能力；吸附剂的再生时间决定了吸

附循环周期的长短，从而也决定了吸附剂的用量。因此选择合适的再

生方法及吸附周期时间，对吸附分离法的工业化起着重要的作用。

变压吸附过程在加压下进行吸附，减压下进行解吸。由于吸附循

环周期短，吸附热来不及散失，可供解吸之用，所以吸附热和解吸热

引起的吸附床温度变化一般不大，波动范围仅为几度，可近似看做等

温过程。变压吸附工作状态是在一条等温吸附线上变化。

1.2装置工艺框图如下：

①原料压缩机一段出口

压缩精除萘

②解吸

气

压缩机三段出口

除油预处理PSA

脱氧干燥③产品气

点①②③间为本装置界区范围

1.3装置工艺描述

本装置由原料气精脱萘除油、预处理工序、变压吸附提氢工序、除

氧干燥工3个工序组成。

1.3.1焦炉煤气精脱萘除油工序：

本工序由2台焦炉煤气压缩机(1开1备)组成，在压缩机一段出

口压力为：0.22Mpa串联精脱萘系统，目的是进一步脱除萘保证压缩

机能稳定运行,经精脱萘后的焦炉煤气再返回到压缩机2段人口,经3

级压缩至1.80Mpa再送往2台并列操作的除油过滤器系统,其中1台进

行焦炉煤气除油，另1台再生后备用后续的预处理工序。

1.3.2焦炉煤气预处理工序：

压缩后的焦炉煤气在本工序中得到进一步净化，主要是将压缩后

焦炉煤气同时将有害杂质脱除到后续变压吸附过程允许的要求。经过

除萘、焦油和脱硫初步处理的焦炉煤气，除氢以外还含有不少于20

种的杂质组分，其中微量或少量的戊烷、苯族化合物、萘、硫化物、

氮氧化合物、氨、焦油等组分，对于变压吸附