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兰炭尾气提取纯氢

    2022-03-29 14:57:02

本发明属于兰炭尾气的应用技术领域,特别涉及一种利用兰炭尾气提取纯氢的方法。
背景技术
 
 兰炭又称半焦,是以侏罗纪不粘煤和弱粘煤为原料,采用中低温干馏工艺生产的一种高固定碳含量的固体物质,因其在燃烧时产生蓝色火焰而得名。生产兰炭的同时副产兰炭尾气和煤焦油,目前每生产一吨兰炭大约副产 700Nm3 尾气,热值 1700~2000 大卡。2010年全国的兰炭产量约 1000 万吨,即副产兰炭尾气约 70 亿 Nm3。十二五期间,我国兰炭市场预计达 5000 万吨 / 年以上,即兰炭尾气量将达到 350 亿 Nm3/ 年。

兰炭尾气因煤质、生产工艺等的不同,其组成也不同,常规兰炭尾气组成如表 1 :
表 1 常规典型兰炭尾气组成主要组份 H2 CH4 CO CO2 CnHm N2 O2 H2O v%
20~28 7~10 14~18 8~12 1~3 37~43 0.1~0.



 
饱和另外兰炭尾气中还含有焦油、苯、萘、酚、粉尘、硫化物、氨、重金属等杂质。
 从兰炭尾气的组成可知,兰炭尾气中的氢气、甲烷和一氧化碳都是十分宝贵的化原料。若以
兰炭尾气为原料生产纯氢气,一方面为兰炭尾气的清洁利用提供了一条新的途径,另一方面变废为宝,生产的纯氢气可以作为我国能源的一个补充,不仅实现了工业排放气资源化利用,同时也优化了我国能源结构。
变压吸附技术(PSA)是利用所采用的吸附剂对不同组分的吸附量随压力的不同而呈现差异的特性,使氢气和其他杂质实现分离。它以吸附剂(多孔固体物质)内部表面对气体分子的物理吸附为基础,利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分和高压下吸附量增加(吸附组分)的特性,将原料气在一定吸附压力下通过吸附剂床层,高沸点杂质组分被选择性吸附,低沸点的氢不易吸附而通过吸附剂床层,达到氢和杂质组分的分离。吸附剂在减
压下解吸被吸附的杂质组分后得到再生。
 兰炭尾气中杂质较多,组成十分复杂,除有大量的 N2、H2 和一定量的 CH4、CO、CO2、O2外,还有少量的高碳烃类、萘、无机硫和焦油等,后者都是很难常温下脱附的组分。对变压吸附采用的吸附剂而言,吸附能力相当强,以至于难以解吸。因此兰炭尾气在进入变压吸附工序前,首先通过脱焦油和萘、脱硫、PSA 预处理工序几个主要工艺过程,除去高碳烃类和其他高沸点杂质组分,达到预净化兰炭尾气的目的,然后再经过变压吸附工艺获得 99% 纯度的H2。
 鉴于此,本发明的目的在于提供一种能耗低、流程简单、产品气纯度高、装置自动化程度高、操作简单的从兰炭尾气提取纯氢的方法。

 
发明内容

 
本发明的目的是提供一种利用兰炭尾气提取纯氢的方法。通过该方法利用经净化
处理及压缩后的兰炭尾气为原料,通过变压吸附制得高纯度的纯氢气


 本发明采用的技术方案 :
一种兰炭尾气提取纯氢的方法,其特征在于包括以下步骤 :
(1)粗净化 :将兰炭尾气经过粗净化处理,脱除其中包括焦油、萘、粉尘在内的杂质,得到粗净化的
兰炭尾气 ;
(2)压缩 :使用压缩机将步骤(1)制得的粗净化兰炭尾气增压到 0.6~2.15MPa ;
(3)脱硫 :将上一步得到的压缩气体进行脱硫操作,将硫化氢脱除至含量小于 10mg/
Nm3 ;
(4)PSA 预处理 :经脱硫后的净化气送至 PSA 预处理工段,经预处理器脱除其中烃类物
质,得到符合变压吸附原料气要求的净化气 ;
(5)PSA-H2 工序 :预处理气进入 PSA-H2 系统,获得 H2 的体积百分数≥ 99% 的纯氢气。


上述方法中,步骤(2)和(3)之间可增设耐硫变换阶段 :将步骤(2)中经压缩机增压后粗净化的兰炭尾气在催化剂的作用下经变换反应 CO+H2O → H2+CO2,得到 H2 含量增加、
CO 含量减少的变换气,并脱除包括氧在内的杂质,然后将该变换气进行步骤(3)的脱硫操作。

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