煤造氣制氫技術(shù)方案

匯聚0005 2016-06-25

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煤造氣制氫技術(shù)方案

1．裝置概況
1000Nm3/h制氫裝置采用煤為原料工藝路線，制氫裝置包括造氣、脫硫、壓縮、變換、變壓吸附提氫、造氣循環(huán)水站六個(gè)主要工序。
2．產(chǎn)品規(guī)格
（1）產(chǎn)品氫氣

產(chǎn)品氫氣的質(zhì)量指標(biāo)

序號	指標(biāo)名稱	數(shù) 值	備注
1	H2 %(V)	≥99%
2	O2 %(V)	≤0.4%
3	CO+CO2	≤35ppm
4	N2 %(V)	≤1.5%
5	CH4 %(V)	≤2.0%
6	H2S	≤0.1ppm
7	Cl	≤10ppm
8	汞	≤0.1ppm
9	壓力 MPa(G)	～0.7
10	溫度 ℃	≤40
11	流量 Nm3/h	≥1000

（2）副產(chǎn)物二氧化碳?xì)怏w
氣量：240Nm3/h
組成：98%(V)CO2
壓力：常壓
溫度
：40℃
3．
原材料及公用工程消耗

原輔材料規(guī)格及消耗量（以1000Nm3/h氫氣量計(jì)）

序號	項(xiàng)目名稱	規(guī) 格	單位	消耗	備注
1	原料煤	含C～72%	噸	0.60
2	碳酸鈉	工業(yè)級	kg	0.77
3	栲膠	工業(yè)級	kg	0.04
4	V2O5	工業(yè)級	kg	0.01

公用工程規(guī)格及消耗量（以1000Nm3/h氫氣量計(jì)）

序號	項(xiàng)目名稱	規(guī) 格	單位	消耗	備注
1	電	6KV/380V / 220V、50HZ	kwh	300
2	循環(huán)冷卻水	0.6MPa,32℃	t	55
3	一次水	0.4MPa	t	4.6
4	脫鹽水	1.1MPa	t	0.66
5	鍋爐軟水	0.6MPa	t	0.57
6	儀表空氣	0.4~0.6MPa	Nm3	50
7	氮?dú)?/font>	0.3 MPa	Nm3	200	置換用
8	蒸汽	1.2MPa飽和蒸汽	t		自供

注：(1)水煤氣中的總硫按2g/Nm3計(jì)

(2)年操作時(shí)間8000小時(shí)
4．裝置組成、界區(qū)劃分
本裝置由如下工序組成：

⑥返回氣

原料煤

造氣

脫硫

壓縮

變換脫硫

①水煤氣

⑤解吸氣

②變換脫硫氣

③產(chǎn)品氫

PSA-CO2/R

PSA-H2

補(bǔ)充蒸汽

三廢混燃鍋爐

吹風(fēng)氣

④粗CO298％

100#造氣工序
200#脫硫工序
300#壓縮工序
400#變換工序
500#變壓吸附制氫工序
600#造氣循環(huán)水站
注：如果不需要CO2氣體，則PSA-CO2/R工序可取消。
5．工藝原理及控制
5.1生產(chǎn)方法及工藝流程
本裝置是以煤為原料，通過脫硫、變換及變壓吸附提純氫氣的工業(yè)裝置。主工藝路線包括造氣、脫硫、壓縮、變換、變壓吸附提純氫氣等。其工藝流程簡述如下：
造氣工序：采用無煙煤為原料，水蒸汽、空氣間歇制氣。無煙煤通過料斗間歇加入煤氣爐內(nèi)，首先通空氣使炭層溫度升高，然后上吹、下吹制取水煤氣。制得的水煤氣去氣柜。吹風(fēng)氣送三廢混燃鍋爐回收熱量。
脫硫工序：脫硫分兩部分：第一部分水煤氣濕法脫硫，從氣柜來的水煤氣經(jīng)電除焦后通過羅茨風(fēng)機(jī)升壓進(jìn)入脫硫塔用栲膠脫硫液脫除其中的H2S后去壓縮；第二部分變換氣干法脫硫，水煤氣經(jīng)壓縮變換后進(jìn)入脫硫塔用氧化鐵脫硫劑脫除其中在變換中由有機(jī)硫轉(zhuǎn)換成的H2S。
壓縮工序：脫硫后的水煤氣經(jīng)二段壓縮到0.95Mpa，降溫除油后去變換。
變換工序：變換采用全低變變換工藝。壓縮后水煤氣與變換氣交換熱量后與蒸汽混合進(jìn)入變換塔，經(jīng)三段變換將一氧化碳絕大部分變換掉，變換氣最后經(jīng)水冷降溫后去變壓吸附提純氫氣。
變壓吸附提純氫氣工序：變壓吸附分為兩部分：第一部分通過變壓吸附裝置將變換氣中的二氧化碳脫除，脫除的二氧化碳可以去制取食品級二氧化碳（這是需要CO2的方案，如只需氫氣，則只上一套PSA-H2裝置。）；第二部分再通過變壓吸附裝置提取氫氣，提取的氫氣去界外。變壓吸附的解吸氣一部分（氫含量低）放空，一部分（氫含量高）送三廢混燃鍋爐作燃料。
造氣循環(huán)水站：造氣和脫硫產(chǎn)生的污水經(jīng)造氣循環(huán)水站處理后返回造氣和脫硫循環(huán)使用。
5.2 自控水平
根據(jù)工藝專業(yè)要求及平面布置的特殊性，結(jié)合目前自動(dòng)化儀表的發(fā)展，所配自動(dòng)化水平較高。重要參數(shù)在計(jì)算機(jī)屏幕上均設(shè)有指示及歷史趨勢和實(shí)時(shí)趨勢記錄，以及在打印機(jī)上實(shí)現(xiàn)報(bào)表打?。ò鄨?bào)、日報(bào)、月報(bào)或隨機(jī)打?。?。
100#造氣工序單獨(dú)設(shè)操作控制室。其余工序的儀表控制及顯示全部在中控室DCS系統(tǒng)上完成。
主要泵的運(yùn)行狀態(tài)信號均引入DCS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。
6．裝置定員

裝置定員一覽表

序號	崗位名稱	人數(shù)	班次	備注
1	管理、技術(shù)人員	3		白班
2	造氣工序	12	4	四班
3	脫硫工序	12	4	四班
4	壓縮工序		4	四班
5	變換工序		4	四班
6	變壓吸附制氫工序		4	四班
7	造氣循環(huán)水站	4	4	四班
8	分析工	8	4	四班
9	機(jī)、電儀維修			全廠統(tǒng)一安排
10	合計(jì)	39

7．環(huán)境保護(hù)
本裝置中主要產(chǎn)生“三廢”及處理如下：
造氣工序（100#）：①造氣產(chǎn)生的廢煤渣，可制磚或填埋；②造氣吹風(fēng)氣可送三廢混燃鍋爐；③洗滌產(chǎn)生的廢水，去造氣循環(huán)水站處理；④風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲，設(shè)備選型控制。
脫硫工序(200#)：①除塵器脫出的廢水，去造氣循環(huán)水站處理；②從水煤氣中脫出的硫，制成副產(chǎn)品硫磺；③脫硫塔更換的廢脫硫劑，填埋處理；④羅茨風(fēng)機(jī)及脫硫液泵產(chǎn)生的噪聲，設(shè)備選型控制。
壓縮工序(300#)：①壓縮機(jī)冷卻器產(chǎn)生的冷凝水，去造氣循環(huán)水站處理；②脫油器更換的廢脫油劑，作鍋爐燃料或填埋；③壓縮機(jī)產(chǎn)生的噪聲，設(shè)備選型控制。
變換工序(400#)：①變換爐更換的廢催化劑，催化劑廠家回收。
變壓吸附提氫工序(500#)：①吸附器更換的廢吸附劑，填埋；②水環(huán)真空泵產(chǎn)生的噪聲，設(shè)備選型控制；③吸附器解吸產(chǎn)生的廢氣，送三廢混燃鍋爐。
造氣循環(huán)水站(600#)：①造氣循環(huán)水沉淀池產(chǎn)生的污泥，作鍋爐燃料或填埋；②涼水塔及循環(huán)水泵產(chǎn)生的噪聲，設(shè)備選型控制。
8．裝置占地
裝置占地：100X80m2
9．投資估算

1000Nm3/h煤造制氫裝置投資估算

序號	費(fèi)用名稱	費(fèi)用金額（萬元）	備注
1	造氣工序	150
2	脫硫工序	50
3	壓縮工序	170
4	變換工序	60
5	變壓吸附工序	90
6	三廢混燃鍋爐	65
7	造氣循環(huán)水	24
8	工藝設(shè)備、管道材料及安裝費(fèi)	160
9	自控儀表（含DCS）	190
10	電氣設(shè)備及安裝費(fèi)	60
11	工程設(shè)計(jì)、專有技術(shù)使用、現(xiàn)場服務(wù)及總承包管理費(fèi)等	30
12	運(yùn)雜費(fèi)	10
	合計(jì)	1059

注：本投資估算不包括PSA-CO2工序、土建工程、總圖運(yùn)輸、外管網(wǎng)、消防和環(huán)保設(shè)施、界外公用工程等。

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