全球最大煤制氢变压吸附装置

0

工艺技术说明

1、吸附制氢装置工艺技术说明

吸附是指：当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩和物理吸附。变压吸附（PSA）气体分离装置中的吸附主要为物理吸附。

物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（包括范德华力和电磁力）进行的吸附。其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。

变压吸附气体分离工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在这种物理吸附中所具有的两个基本性质：一是对不同组分的吸附能力不同，二是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加，随吸附温度的上升而下降。利用吸附剂的第一个性质，可实现对混合气体中某些组分的优先吸附而使其它组分得以提纯；利用吸附剂的第二个性质，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离气体的目的。 吸附剂：

工业

3

120万Nm/d COG变压吸附制氢装置

项目申请报告

目 录

第一章

1.1 1.2

申报单位及项目概况 ................................................................................... 6

项目申报单位概况 .................................................................................................................... 6 项目概况 .................................................................................................................................... 6

1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.3

项目背景 ..............................................................................

X X X X X X 有 限 公 司

培 训 教 材

煤制氢装置工艺说明书

二 ○ 一 ○ 年 九 月

第一章 概 述

1 设计原则

1.1 本装置设计以无烟煤、蒸汽、空气为主要原料生产水煤气，然后经过一系列的净化变换处理生产工业氢气；生产规模：30000Nm3/h工业氢气。

1.2 本装置采用成熟、可靠、先进的技术方案，合理利用能源，降低能耗，节省投资。

1.3 认真贯彻国家关于环境保护和劳动法的法规和要求，认真贯彻“安全第一、预防为主”的指导思想，对生产中易燃易爆、有毒有害的物质设置必要的防范措施，三废排放要符合国家现行的有关标准和法规。 1.4 采用DCS集散型控制系统。 2 装置概况及特点 2.1装置概况

本装置技术采用固定床煤气发生炉制气、湿法脱硫、全低温变换、变压吸附VPSA脱碳和（PSA）提纯氢气的工艺技术路线，其中的变压吸附脱碳和提氢技术采用上海华西化工科技有限公司的专有技术。

本装置由原料煤储运工序、固定床煤气发生炉制水煤气工序、水煤气脱硫工序、水煤气压缩工序、全低温变换工序、变换气脱硫工序、变压吸附脱碳和提氢工序、造气和脱硫循环水处理工序以及余热回收等部分组成。 2.2装置组成

原料煤储运→造气→气柜→水

摘 要：本文介绍了变压吸附工作原理， 并分析了影响变压吸附的主要因素， 认为吸附时间与吸附压力是影响变压吸附最主要的因素； 同时， 在变压吸附操作中应尽量提高吸附压力、降低解吸压力、延长吸附时间、降低产品纯度， 以提高氢气回收率进而提高装置的经济效益。

关键词：psa变压吸附 制氢 优化

变压吸附氢提纯工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在物理吸附中的具有的两个性质： 一是对不同组分的吸附能力不同， 二是吸附物质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加， 随吸附温度的上升而下降。利用吸附剂的这些特性， 可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解析再生， 从而构成吸附剂的吸附与再生循环， 达到连续分离提纯氢气的目的。

由于变压吸附（ psa） 气体分离技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生的， 因而再生速度快、能耗低， 属节能型气体分离技术。并且， 该工艺过程简单、操作稳定、对于含多种杂质的混合气可将杂质一次脱除得到高纯度产品。因而近二十年来发展非常迅速， 已广泛应用于含氢气体中氢气的提纯， 混合气体中一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、氢气和烃类的制取、各种气体的无热干燥等。而其中变压吸附制取纯氢技术的发展尤其令人瞩目

第十三章 制氢装置

第一节 制氢原理及设备

一、制氢原理

氢气（H2）是无色无味的气体。它是气体中最轻的(只有同体积空气重量的1/14.28)，具有最大的扩散速度，容易通过各种细小的空间。因而氢气具有高导热性，氢气的导热系数是空气的6.69倍，CO2的10.5倍，N2的6.2倍。在氢气中噪音较小，而且绝缘材料不易受氧化和电晕的危害。经过严格处理的氢气可以保证发动机内部的清洁。氢气的优良特性使它非常适合作为大型发电机的冷却介质。

工业上制取氢气的方法有以下几种：一是将水蒸气通过灼热的煤焦炭，可取纯度只有75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，可制纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，它的纯度也较低；四是电解水制取氢气，它的纯度高达99%以上。因此，用于冷却发电机的氢气，都是由电解水制取的。

所谓电解，就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。简单的说就是利用直流电分解物质的过程。有些溶有电解质的水溶液通电以后，分解出来的两种新物质，与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水。例如：硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等。这是因为纯水的电离度很小，导电能力极差，是弱电解质，没有以上的电解质，就不会被分离成氢气和氧气。

第十三章 制氢装置

第一节 制氢原理及设备

一、制氢原理

氢气（H2）是无色无味的气体。它是气体中最轻的(只有同体积空气重量的1/14.28)，具有最大的扩散速度，容易通过各种细小的空间。因而氢气具有高导热性，氢气的导热系数是空气的6.69倍，CO2的10.5倍，N2的6.2倍。在氢气中噪音较小，而且绝缘材料不易受氧化和电晕的危害。经过严格处理的氢气可以保证发动机内部的清洁。氢气的优良特性使它非常适合作为大型发电机的冷却介质。

工业上制取氢气的方法有以下几种：一是将水蒸气通过灼热的煤焦炭，可取纯度只有75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，可制纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，它的纯度也较低；四是电解水制取氢气，它的纯度高达99%以上。因此，用于冷却发电机的氢气，都是由电解水制取的。

所谓电解，就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。简单的说就是利用直流电分解物质的过程。有些溶有电解质的水溶液通电以后，分解出来的两种新物质，与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水。例如：硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等。这是因为纯水的电离度很小，导电能力极差，是弱电解质，没有以上的电解质，就不会被分离成氢气和氧气。

BXN—600型变压吸附制氮装置操作规程

一、 主机启动前的检查：

1、对循环冷却水进行检查，循环水池的水位水温（小于25℃）必须符合要求。

2、氮气流量控制阀有两只，一只为铜质，一只为铸铁都关闭。

3、空气平稳器后的总排气阀打开，管路上的放空阀关闭，空气平稳器底部放空阀关闭 。

4、开启冷干机的进出气阀及自动疏通水器前的两个球阀，关闭冷干机的旁通闸阀。

5、关闭氮气储气罐下部的放空阀。

6、关闭储气罐下部的放空阀。

7、关闭空压机后冷却器下部的放空阀。

8、关闭空压机一级缸下的放水阀及空压机减荷阀，。

9、开启仪表空气阀，仪表气进出阀，关闭仪表气氮气阀，仪表气旁通阀仪表气放空阀。

10、空气压缩控制器，冷却机控制电源，制氮装置控制柜的开关均在关或停的位置。

二、 主机启动与操作：

1、在启动前检查均已正常条件下，方可进入主机的启动与操作。

2、启动水泵，在水路上，把进水阀门出水阀门打开，给各用水合理分配用水量，使回水流不急不缓，防止断水或水压流量不足，各路水压表均大于0.1Mpa。

3、送电：

（1）、冷干机送电，冷干机近侧墙上有一分线柜，打开柜，把空气开关往上拨，关上柜，按柜门上红色标钮，此时柜门红色指示灯亮，将冷干机侧电门打开，空气开关向上拨，控制旋钮在“1”位，此时

BXN氮气设备工作原理、技术参数 一、工作原理

BXN变压吸附氮气设备是采用优质碳分子筛作为吸附剂，利用变压吸附原理来获取氮气的设备。

在一定的压力下，利用空气中的氧、氮在碳分子筛表面的吸附量的差异，即碳分子筛对氧的扩散吸附远大于氧，通过可编程序控制气动阀的启闭，达到A、B两塔交替循环，加压吸附、减压脱附的过程，完成氧氮分离，得到所需初度的氧气。

由于碳分子筛对氧的吸附容量随压力的不同而有明显的差异，降低压力即可解吸碳分子筛吸附的氧分子，以便碳分子筛再生，得到重复循环利用。

采用两个吸附塔流程，一塔吸附产氮，一塔解吸再生，循环交替，连续产生高品质氮气。 二、主要技术参数（见下表） BXN氮气设备主要技术参数 技术参数名称 氮气产量 Nm3/h 氮气纯度 % 工作压力 MPa 氮气压力 MPa 出口温度 ℃ 氮气压力露点 ℃

工艺配置与工作流程

氮气设备的空气净化系统（净化系统的详细操作、维护见与之对应的使用说明书）由如下工

技术参数值 400 99.9 0.8 0-0.7（可调） ≤45 ≤-40 序组成，用户可根据要求，配置合理的工艺流程。 1、除油

进口气体微量油累积会导致氮气设备碳分子筛表面油的粘附，为保证其性能充分发挥，要求进口气体含

水电解制氢装置讲义

中国船舶重工 第七一八研究所

集 团 公 司 1

水电解制氢装置讲义

目 录

前 言 .................................................. 1

通用部分

第一章 氢 气 .......................................... 1 第一节 氢气的制备 .................................... 1 第二节 氢气的性质和用途 .............................. 6 第二章 水电解制氢 ...................................... 8 第一节 水电解制氢装置的工作原理 ...................... 8 第二节 水电解制氢装置的用途与技术参数 ................ 9 第三节 水电解制氢装置 ............................... 12 1. 水电解制氢装置的组成 ........................... 12 2. 工艺流程简介 ....

编号

QJ/SL-81-245-2005

1＃、2＃制氢装置PSA单元操作法

（补充）

中国石化股份公司 上海高桥分公司炼油事业部

二零零五年四月

上海高桥石化公司、高桥分公司 事业部级工艺技术文件修改审批表

编号：QJ/SL-81-245-2005

单位名称 文件编号 文件名称 加氢车间 QJ/SL-81-245-2005 制氢装置PSA操作法 装置名称 2＃制氢装置 修改原因及依据：（可附页） PSA系统改造，修改原有操作法。 修改方式： 出单行本 编制(装置工艺员)：李华宗 查定(车间主管主任)：卢福明 2005 年 4 月 30 日 2005 年 4 月 30 日 审事业部工艺技术岗： 查 事业部调度专业: 事业部工艺技术高级主管/主管： 年 月 日 事业部安全专业: 年 月 日 年 月 日 年 月 日 会事业部环保专业: 签 事业部设备动力专业： 年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日 审批(事业部总工程师)：