一種焦爐氣變換、變壓吸附制SNG和氫氣的方法技術

本發明專利技術專利提供一種焦爐氣變換、變壓吸附制SNG和氫氣的方法，屬于焦爐氣制SNG和氫氣技術領域，所述焦爐氣依次經過焦爐氣預處理單元、焦爐氣壓縮單元、焦爐氣脫油脫萘單元、焦爐氣耐硫變換單元、變換氣脫硫單元和PSA

【技術實現步驟摘要】
一種焦爐氣變換、變壓吸附制SNG和氫氣的方法


[0001]本專利技術屬于焦爐氣制SNG(合成天然氣)和氫氣的
，具體為一種焦爐氣變換、變壓吸附制SNG和氫氣的方法。

技術介紹

[0002]一般的焦化企業生產冶金焦時，其焦爐氣典型組成如下：
[0003][0004]雜質含量為：
[0005][0006]從上表中可以看出焦爐氣中含有大量的CH4和H2，可以分離出來作為城市燃氣和生產其它化工產品，但焦爐氣中的CO與CH4的分離比較困難。

技術實現思路

[0007]為了解決以上技術問題，本專利技術提供一種焦爐氣變換、變壓吸附制SNG和氫氣的方法，將焦爐氣中的CO變換成CO2，同時生成H2，操作簡單，成本低，CO與CH4的分離效率高，提高H2的產量，有利于硫化物的脫除。
[0008]解決以上技術問題的本專利技術中一種焦爐氣變換、變壓吸附制SNG和氫氣的方法，其特征在于：所述焦爐氣依次經過焦爐氣壓縮單元和PSA
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CO2/R脫碳單元得脫碳解吸氣，其余氣體再依次進入PSA
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CH4提甲烷單元得到甲烷和PSA
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H2提氫單元得到氫氣；從PSA
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CH4單元中輸出的甲烷氣經壓縮單元，得SNG合成天然氣。
[0009]優化方案中，所述焦爐氣依次經過焦爐氣預處理單元、焦爐氣壓縮單元、焦爐氣脫油脫萘單元、焦爐氣耐硫變換單元、變換氣脫硫單元和PSA
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CO2/R脫碳單元得脫碳解吸氣，其余氣體再依次進入PSA
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CH4提甲烷單元得到甲烷和PSA
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H2提氫單元得到氫氣；從PSA
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CH4單元中輸出的甲烷氣經壓縮單元，得SNG合成天然氣。
[0010]本專利技術中通過PSA
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CO2/R脫碳、PSA
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CH4提甲烷和PSA
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H2提氫，得到甲烷和氫氣兩種產品。
[0011]本專利技術中焦化企業生產冶金焦時的焦爐氣，經焦爐氣預處理、壓縮、脫油脫萘后，
經過耐硫變換、變換氣脫硫和三套PSA裝置(PSA
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CO2/R脫碳、PSA
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CH4提甲烷、PSA
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H2提氫)，首先將焦爐氣中的CO變換成CO2(同時生成H2)；經過精脫硫、降至常溫后，去PSA
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CO2/R脫碳、PSA
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CH4提甲烷、PSA
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H2提氫三套變壓吸附分離裝置進行分離，分別得到脫碳解吸氣、甲烷氣(壓縮后為SNG合成天然氣)、氫氣。
[0012]優化方案中，所述PSA
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H2提氫單元中提氫解吸氣作為再生沖洗氣返回PSA
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CO2/R脫碳單元中作為再生沖洗氣，以回收更多的甲烷和氫氣。
[0013]本專利技術中利用變壓吸附(PSA)技術，使提取甲烷后的氣體中除H2以外的其它組分被吸附劑吸附下來，然后通過一系列的吸附步驟，被吸附的雜質通過逆放、抽空得到解吸，提氫解吸氣返回PSA
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CO2/R脫碳單元作為再生沖洗氣；未被吸附的通過氣即為氫氣產品，送往氫氣用戶生產其它化工產品。PSA
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CO2/R脫碳、PSA
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CH4提甲烷、PSA
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H2提氫單元由N臺吸附器和一系列程序控制閥門構成的變壓吸附單元，吸附器中設置有吸附劑。
[0014]所述焦爐氣預處理單元，采用炭基吸附劑初步脫除焦爐氣中的焦油和萘，采用蒸汽再生。
[0015]采用對焦爐氣中焦油和萘具有較強吸附能力的炭基吸附劑為至少兩種，如焦炭、活性炭(根據孔徑不同，活性炭就會分成很多種)的組合，根據炭基吸附劑性質選擇使用。吸附焦爐氣中的焦油和萘后，每隔一段時間用蒸汽吹掃再生一次，再生廢水去焦化處理。該單元的特點是吸附劑對焦油和萘的脫除率高，且吸附條件溫和(在常溫常壓下進行)。
[0016]每隔一段時間用蒸汽吹掃再生一次，再生廢水去焦化處理，為常規技術，脫下來焦油和萘的去出和處理方式。
[0017]所述焦爐氣壓縮單元，可以采用往復式壓縮機，或螺桿壓縮機和離心壓縮機的結合來進行壓縮，壓縮后的焦爐氣壓力為0.5～3.0MPa。
[0018]所述焦爐氣脫油脫萘單元，采用炭基復合劑和硅酸鹽復合劑等試劑進一步精脫除焦爐氣中的萘、油和水等雜質，采用蒸汽再生。焦爐氣脫油脫萘，采用脫油脫萘罐，罐子里面裝炭基復合劑和硅酸鹽復合劑等試劑。
[0019]經過焦爐氣壓縮機壓縮后的氣體，仍含有少量萘、油、水等雜質，采用炭基復合劑和硅酸鹽復合劑等對其進行進一步精脫除，以減少對后續單元的影響。吸附油和萘后的炭基復合劑和硅酸鹽復合劑等，具體看操作工況，每隔一段時間用蒸汽吹掃再生一次，再生廢水去焦化處理。
[0020]所述焦爐氣耐硫變換單元，是將壓縮并脫油脫萘后的焦爐氣，加熱至220℃與補入的水蒸汽混合后進入變換反應器上層，除去焦爐氣中的氧和烯烴等有害雜質，同時焦爐氣溫度升高到310℃，噴水降溫到210℃后進入變換反應器下層，在耐硫變換催化劑的作用下，將絕大部分焦爐氣中的CO發生變換反應生成CO2和H2，CO干基濃度降至～0.6％v。
[0021]補入約為焦爐氣總量12％的水蒸汽，與焦爐氣中的CO含量有一定關系。
[0022]變換反應為放熱反應，在反應器中采取適當措施(中間換熱和/或冷激)，控制好催化劑床層溫度，防止催化劑過熱而發生燒結失活，甚至損壞設備等事故。
[0023]本專利技術中一段變換反應的催化劑床層最高溫度約310℃、二段變換反應的催化劑床層最高溫度約260℃，催化劑正常使用壽命約3年。出口溫度降到≤40℃進入PSA
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CO2/R脫碳單元，進行熱量回收和利用。
[0024]所述變換氣脫硫單元，是在變換氣出口溫度條件下，通過固體脫硫劑將其中的H2S
脫除至≤1ppm，以使PSA
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CO2/R脫碳單元的解吸氣硫含量在回爐燃燒后可以達標排放。將變換過程中由有機硫變換而來的H2S，在變換氣出口溫度條件下，通過固體脫硫劑將其脫除。
[0025]變換氣脫硫單元是常規操作，但在本專利技術中連接位置有利于脫碳解吸氣燃燒后硫含量達標、后面三套變壓吸附單元吸附劑的使用壽命延長。
[0026]所述PSA
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CO2/R脫碳單元，是利用變壓吸附(PSA)技術，使變換氣中主要是CO2被吸附劑吸附下來，然后通過一系列的吸附步驟，被吸附的CO2通過沖洗得到解吸，解吸氣經穩壓后送至焦化裝置回爐作燃料；未被吸附的通過氣為脫碳氣，進入下一PSA單元提取甲烷。
[0027]PSA
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CO2/R脫碳由N臺吸附器和一系列程序控制閥門構成的變壓吸附單元，吸附器中設置有吸附劑。每臺吸附器在不同時間依次經歷吸附(A)、均壓降(EiD)、順向放壓(PP)、沖洗(P)、均壓升(EiR)和最終升壓(F本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種焦爐氣變換、變壓吸附制SNG和氫氣的方法，其特征在于：所述焦爐氣依次經過焦爐氣壓縮單元和PSA
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CO2/R脫碳單元得脫碳解吸氣，其余氣體再依次進入PSA
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CH4提甲烷單元得到甲烷和PSA
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H2提氫單元得到氫氣；從PSA
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CH4單元中輸出的甲烷氣經壓縮單元，得SNG合成天然氣。2.根據權利要求1所述一種焦爐氣變換、變壓吸附制SNG和氫氣的方法，其特征在于：所述焦爐氣依次經過焦爐氣預處理單元、焦爐氣壓縮單元、焦爐氣脫油脫萘單元、焦爐氣耐硫變換單元、變換氣脫硫單元和PSA
?
CO2/R脫碳單元得脫碳解吸氣，其余氣體再依次進入PSA
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CH4提甲烷單元得甲烷和PSA
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H2提氫單元得氫氣；從PSA
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CH4單元中輸出的甲烷經甲烷氣壓縮單元，得SNG合成天然氣。3.根據權利要求1所述一種焦爐氣變換、變壓吸附制SNG和氫氣的方法，其特征在于：所述PSA
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H2提氫單元中提氫解吸氣作為再生沖洗氣返回PSA
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CO2/R脫碳單元中作為再生沖洗氣。4.根據權利要求1所述一種焦爐氣變換、變壓吸附制SNG和氫氣的方法，其特征在于：所述焦爐氣壓縮單元中壓縮后的焦爐氣壓力為0.5～3.0MPa。5.根據權利要求1所述一種焦爐氣變換、變壓吸附制SNG和氫氣的方法，其特征在于：所述焦爐氣脫油脫萘單元，采用炭基復合劑和硅酸鹽復合劑進一步精脫除焦爐氣中的萘、油、水雜質，采用蒸汽再生。6.根據權利要求1
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3中任一項所述一種焦爐氣變換、變壓吸附制SNG和氫氣的方法，其特征在于，所述焦爐氣耐硫變換單元為將壓縮并脫油脫萘后的焦爐氣加熱至220℃與補入的水蒸汽混合后進入變換反應器上層，除去有害雜質，同時焦爐氣溫度升高到310℃，再...

【專利技術屬性】
技術研發人員：冉世紅，楊先忠，龍雨謙，孫炳，趙洪法，劉艷艷，肖云山，
申請(專利權)人：西南化工研究設計院有限公司，
類型：發明
國別省市：