煤制氢装置工艺说明书

浙江X X X X X X 有限公司培训教材煤制氢装置工艺说明书O — O年九月第一章概述1 设计原则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。

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。

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。

采用DCS集散型控制系统。

2 装置概况及特点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兑碳和（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。

装置组成原料煤储运7造气7气柜7水煤气脱硫7水煤气压缩7全低温变换7变换气脱硫7变压吸附脱碳7变压吸附提氢生产规模制氢装置的生产规模为30000Nmh，其中产品氢7000 NnVh , MPa产品氢23000 Nm/h。

装置的操作弹性为30—110%年生产时数为8000小时。

物料平衡简图本装置的界区自原料煤库出来的第一条输煤皮带的下料开始，至产品氢出口的最后一个阀门为止。

界外 注：以上所有虚线框内的单元均属于本装置的界区。

装置特点：本装置选用国内研制成功的新型催化剂和先进的工艺流程及设备，能有 效的降低生产成本和能耗，提高了装置运转的可靠性。

2.5.1煤储运装置的特点2.5.1.1贮煤方式：本装置以干煤棚贮煤与露天堆场贮煤相结合， 其中干煤棚可贮煤约5000吨，可供气化装置连续运行约 10天，再考虑露天堆场的贮煤量，总贮煤量 可供运行15天左右。

DQ-10(5)/3.2型中压水电解制氢装置使用说明书第一册注意1.现场管道安装时，氢气管路必须先做脱脂处理。

所有管道安装完毕后，整个系统必须先用清水冲洗干净，再采用无油氮气、以不小于20 m/s的流速进行吹扫，直至出口无铁锈无尘及其他杂物。

2.插焊球阀需现场安装时，则应在球阀点焊后解体，焊接好后再将球阀按解体反顺序组装好。

截止阀需现场焊接时，则应先把截止阀打倒全开位，再进行焊接。

目录一. 概述:1. DQ-10(5)/3.2型制氢型号说明2. 水电解制氢设备工作原理3. 水电解制氢设备用途与性能4. 水电解制氢设备包括范围5. 水电解制氢设备主要结构二. 系统介绍及设备安装1. 工艺流程介绍2. PLC自控系统介绍(参看第二册)3.设备安装三. 设备调试操作1. 调试前准备1）.检查安装情况2）.制氢机清洗3）.气密试验4）.碱液的配制5）.其它准备工作2. 设备试机四. 设备的操作规程1. 开机操作顺序2. 定期巡视及维护3. 正常情况下停机4. 非正常情况下停机5. 安全注意事项6. 常见故障及排除方法一.概述1、DQ-10(5)/3.2型制氢设备型号说明工作压力(Kg/cm2)氢气产量(Nm3/h)水电解制氢设备2、水电解制氢设备工作原理将直流电通入强碱的水溶液,使水电解成为氢气和氧气。

其反应式为: 阴极上: 4H2O+4e→2H2↑+4OH阳极上: 4OH─―4e→2H 2O+O2↑总反应式: 2H 2O=2 H2↑+ O2↑3、水电解制氢设备用途与性能（1）用途DQ-10(5)/3.2型中压水电解制氢设备是用于氢冷发电机的制氢设备，同时也可用于电子、化工、冶金、建材等行业作为制氢或制氧设备。

（2）设备主要技术性能如下:1).氢气产量：10(5)Nm3/h (20℃,1atm)2).氧气产量： 5(2.5)Nm3/h3).氢气纯度：≥99.9%4).氧气纯度：≥99.2%5).氢气含湿量: ≤4g/Nm3 (经过洗涤分离后)6).系统工作压力：3.14MPa(也可在0.8-3.14 MPa之间的任何压力下运行)7).氢、氧分离器液位差：±20mm8).电解槽小室总数： 62(34)个9). 小室电流: 370A10).电解槽额定电压：62V～72V（30V～42V）11).电解槽总电流：740A12).电解槽工作温度：≤90︒C13).电解槽直流电耗：4.8KWh/Nm3H214).电解液:26%NaOH或30%KOH15).氢气干燥量： 10（5）Nm3/h16).干燥后氢气湿度:露点≤-50︒C ,绝对湿度≤0.0291g/m317).干燥器工作温度:1.干燥:室温 2.再生:160︒C～230︒C18).干燥器工作周期:24小时19).干燥器额定功率:2.2KW(3).制氢装置使用条件1).设备布置在室内2).原料水：蒸馏水，要求电阻率＞105Ω.cm，氯离子含量＜2g/m3，铁离子含量＜1g/m3，悬浮物＜1g/m3，用量: 10（5）Kg/h。

10000Nm3/h煤造气制氢装置技术方案1 •装置概况本装置为制氢装置，装置制氢能力为10000Nm3/h。

采用煤为原料工艺路线，制氢装置包括造气、脱硫、压缩、变换脱硫、变压吸附脱碳和变压吸附提氢、造气循环水站、余热回收工序等七个主要工序。

2 •产品规格产品氢气的质量指标3 •原材料及公用工程消耗原辅材料规格及消耗量（以1000Nm3/h氢气量计）公用工程规格及消耗量（以1000Nm3/h氢气量计）注：⑴水煤气中的总硫按1.5g/Nm3计（2）年操作时间8000小时4.装置组成本装置由如下工序组成：造气工序、脱硫工序、压缩工序、变换工序、变压吸附制氢工序、造气循环水工序 、余热回收工序 5 •界区划分如图双点画线（ ------ ）框内为装置界区6.工艺技术 6.1造气工序⑴吹风空气经空气鼓风机加压送入煤气炉内，在炉内空气与炭层燃烧，放出大量的热量储 存于炭层间。

出炉气称为吹风气，温度在 350C 左右。

吹风气经旋风除尘器除尘后进入 吹风气总管，去三废”混燃锅炉作燃料。

⑵蒸汽吹净为尽量降低水煤气中N 2含量，采用低压蒸汽上吹，将系统中残余空气吹净，流程 同吹风阶段。

⑶上吹制气蒸汽吹净后开始一次上吹制气，上吹用蒸汽来自本工段的夹套锅炉及废热锅炉，不足部分由余热回收装置蒸汽管网补充。

两部分低压过热蒸汽一起经蒸汽缓冲罐混合后， 由煤气炉底部送入，自下而上经过炉内炭层分解而产生水煤气。

本阶段所产生的水煤气（上行煤气）出炉时温度在 350C 左右，进入水煤气总管经 旋风除尘器除尘后，送至热管废热锅炉回收余热最后温度降至 150C 左右进入煤气洗涤 塔冷却至常温后送往气柜。

⑷下吹制气原料煤「蒸汽低压过热蒸汽由煤气炉上部进入炉内，由上而下，经过炭层分解得到水煤气，由炉底引出时温度在250C左右，经总管去热管废热锅炉回收余热后。

温度降至150C左右，进煤气洗涤塔冷却后入水煤气气柜。

⑸ 二次上吹基本上同一次上吹制气，目的在于置换炉下部及管道中残留的水煤气。

浙江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→水煤气脱硫→水煤气压缩→全低温变换→变换气脱硫→变压吸附脱碳→变压吸附提氢2.3生产规模制氢装置的生产规模为30000Nm3/h，其中0.6MPa产品氢7000 Nm3/h，1.3 MPa产品氢23000 Nm3/h。

装置的操作弹性为30—110%，年生产时数为8000小时。

2.4物料平衡简图本装置的界区自原料煤库出来的第一条输煤皮带的下料开始，至产品氢出口的最后一个阀门为止。

煤造气气柜变换压缩脱硫VPSA 脱碳VPSA 氢提纯余 热 回 收 系 统动力站界外蒸汽管网硫回收脱硫循环水造气循环水煤栈桥原料煤库循环水站界外界外吹风气粉煤炉渣蒸汽VPSA 解析气CO2气界外界外外卖炉渣硫磺硫泡沫上水回水0.6MPa 产品氢 1.3MPa 产品氢变脱水煤气水煤气水煤气水煤气变脱气变换气P-63上水回水空气吹风气蒸汽蒸汽块煤块煤蒸汽飞灰烟气灰渣注：以上所有虚线框内的单元均属于本装置的界区。

3000Nm3∕h制氢装置生产工艺规程一、项目概述设计规模为：3000Nm3∕h o二、产品性能氢气广泛应用于国民经济各领域，氢气分子式为H2,分子量为2.0158,系无色无味的可燃性气体。

气体密度为0.0899Kg∕m3,熔点-259.14℃,沸点-252.8C(76OmmHg柱)，自然点为400℃,爆炸极限 4.1-74.2%,极微溶于水、甲醇、乙醛及各种液体。

常温稳定，高温有催化剂时很活泼，极易燃、易爆，并能与非金属和金属化合。

氢气：符合国标GB/T3634——1995优等品标准要求，其技术指标要求如下：1、天然气技术指标如下:90℃以下稳定，对碳刚、不锈钢无腐蚀;电导率W30us∕cm四、反应方程式1脱硫烯烬：RC=CR ∠>+H 2 RC-CR ,+Q硫醇：RSH+>H 2R I H+R 2H+H 2SR1H+R2H+2H2S睡吩：C4H4S+4⅛rC4H10+H2S氧硫化碳：CoS→h CO+H 2S 二硫化碳：CS2+4H 2CH 4+2H 2S2转化 CH 4+H 2O-÷g) CO+3H 2 CO+H2O-^g) CO2+H23中变二硫酸：RISSRTTH2 ∆H 298=206.29KJ ∆H298=41.19KJ∆H 298=41.19KJ4脱碳R2CH3N+CO2+H2O=R2CH3NHHCO3五：工艺流程方框图100co+H 2O -÷^)CO2+H2 原淞缓冲罐天然气压缩机加氢反应器R1OO1脱硫反应器 R1002A/BC02再生塔TIoo2 F ------ 污CO2冷却器|E1006纯僧大干999%的产品软C02分液罐除盐水预热器E1005变压吸附放空六、工艺配比水碳比：3.5-4.5七、工艺操作规程1、开车准备1）检查水、电、气、脱盐水、仪表空气、天然气、氮气等供应情况; 2）检查压力表、程控阀、循环水是否正常；配制好脱碳溶剂；3）开启色谱机，做好生产控制分析的准备；4）检查动力设备的完好情况，检查所有仪表电源、气源、信号是否正常；5）对系统进行气密性试验；6）建立汽包、除氧器液位，氯离子含量是否正常；7）排净各管道、设备冷凝水、设备内冷凝水，检查各类阀门是否处在待开车状态。

河南河南宝舜化工宝舜化工宝舜化工科技有限公司科技有限公司 10万吨/年蒽油加氢制蒽油加氢制清洁燃料清洁燃料清洁燃料工程工程焦炉煤气焦炉煤气提提氢装置操作运行说明书（1218）四川天一科技股份有限公司 变压吸附分离工程研究所2013年4月编写：蒋辉秋校对：审核：目录前言第一章工艺原理及工艺过程第二章变压吸附工艺步骤第三章自动控制及调节系统第四章开车第五章装置停车和重新启动第六章故障与处理方法第七章安全技术前言本操作说明书是为河南宝舜化工科技有限公司10万吨/年蒽油加氢制清洁燃料工程焦炉煤气提氢装置编写的，用于指导操作人员对装置进行原始开车和维持装置正常运行。

其主要内容包括工艺原理、工艺流程、工艺过程、开停车程序、操作方法、故障判断和相关的安全知识。

本说明书是按设计条件编写的操作方法及操作参数，在偏离设计条件不大的情况下，操作者可根据生产需要对操作方法及操作参数作适当和正确的调整。

但在任何情况下操作人员均不应违反工业生产中普遍遵循的安全规则和惯例。

本装置采用气相吸附工艺，因此原料气中不应含有任何液体或固体。

本说明书主要对该装置的工艺过程及操作方法作详细介绍。

在启动和操作运转本装置之前，操作人员需透彻地阅读本操作说明书，因为不适当的操作会影响装置的正常运行，影响产品质量，导致吸附剂的损坏，甚至发生事故，危及人生及装置安全。

除专门标注外，本操作运行说明书中所涉及的压力均为表压，组份浓度为体积百分数，流量均为标准状态(760mmHg，273K)下的体积流量。

第一章工艺原理及工艺过程1、装置概况1.1 原料气组成如下：组份H2O2N2CH4CO CO2CmHn ∑ 含量V% 55～60 0.3～0.8 3～7 23～27 5～8 1.5～3 2～5 100 杂质H2S 焦油萘NH3HCN 苯含量mg/Nm3200 50 200 50 300 2000～5000流 量：26000Nm3/h压 力：3～4kPa（G，下同）温 度：≤40℃1.1 氢气流量：12000 Nm3/h压力：≥0.9 MPa温度：≤40℃质量要求： H2≥99.9v%，CO≤10ppmv，CO2≤10ppmv，N2+CH4≤0.1v%，O2≤1ppmv，Cl-≤2ppmv 1.2 解吸气解吸气（（分三路分三路））1.2.1解吸气1：名称：加氢装置用燃料气来源：逆放前期气压力：≥50kPa流量：≥2000 Nm3/h温度：≤40℃1.2.2解吸气2：名称：净化工段再生气来源：逆放前期气压力：≥6kPa流量：2000～3000 Nm3/h温度：40～90℃1.2.3解吸气3：名称：业主用燃料气来源：逆放后期气和抽空气压力：≥6kPa温度：≤40℃2、工艺过程提纯氢气的原料气中主要组份是H2，其它杂质组份是CO、CO2、CH4和H2O 等，本装置采用变压吸附技术(Pressure Swing Adsorption，简称PSA)从原料气中分离除去杂质组份获得提纯的氢气产品。

DQ-10(5)/3.2型中压水电解制氢装置使用说明书第一册河北电力设备厂二零零五年元月注意1.现场管道安装时，氢气管路必须先做脱脂处理。

所有管道安装完毕后，整个系统必须先用清水冲洗干净，再采用无油氮气、以不小于20 m/s的流速进行吹扫，直至出口无铁锈无尘及其他杂物。

2.插焊球阀需现场安装时，则应在球阀点焊后解体，焊接好后再将球阀按解体反顺序组装好。

截止阀需现场焊接时，则应先把截止阀打倒全开位，再进行焊接。

目录一. 概述:1. DQ-10(5)/3.2型制氢型号说明2. 水电解制氢设备工作原理3. 水电解制氢设备用途与性能4. 水电解制氢设备包括范围5. 水电解制氢设备主要结构二. 系统介绍及设备安装1. 工艺流程介绍2. PLC自控系统介绍(参看第二册)3.设备安装三. 设备调试操作1. 调试前准备1）.检查安装情况2）.制氢机清洗3）.气密试验4）.碱液的配制5）.其它准备工作2. 设备试机四. 设备的操作规程1. 开机操作顺序2. 定期巡视及维护3. 正常情况下停机4. 非正常情况下停机5. 安全注意事项6. 常见故障及排除方法一.概述1、DQ-10(5)/3.2型制氢设备型号说明工作压力(Kg/cm2)氢气产量(Nm3/h)水电解制氢设备2、水电解制氢设备工作原理将直流电通入强碱的水溶液,使水电解成为氢气和氧气。

其反应式为: 阴极上: 4H2O+4e→2H2↑+4OH阳极上: 4OH─―4e→2H 2O+O2↑总反应式: 2H 2O=2 H2↑+ O2↑3、水电解制氢设备用途与性能（1）用途DQ-10(5)/3.2型中压水电解制氢设备是用于氢冷发电机的制氢设备，同时也可用于电子、化工、冶金、建材等行业作为制氢或制氧设备。

（2）设备主要技术性能如下:1).氢气产量：10(5)Nm3/h (20℃,1atm)2).氧气产量： 5(2.5)Nm3/h3).氢气纯度：≥99.9%4).氧气纯度：≥99.2%5).氢气含湿量: ≤4g/Nm3 (经过洗涤分离后)6).系统工作压力：3.14MPa(也可在0.8-3.14 MPa之间的任何压力下运行)7).氢、氧分离器液位差：±20mm8).电解槽小室总数： 62(34)个9). 小室电流: 370A10).电解槽额定电压：62V～72V（30V～42V）11).电解槽总电流：740A12).电解槽工作温度：≤90︒C13).电解槽直流电耗：4.8KWh/Nm3H214).电解液:26%NaOH或30%KOH15).氢气干燥量： 10（5）Nm3/h16).干燥后氢气湿度:露点≤-50︒C ,绝对湿度≤0.0291g/m317).干燥器工作温度:1.干燥:室温 2.再生:160︒C～230︒C18).干燥器工作周期:24小时19).干燥器额定功率:2.2KW(3).制氢装置使用条件1).设备布置在室内2).原料水：蒸馏水，要求电阻率＞105Ω.cm，氯离子含量＜2g/m3，铁离子含量＜1g/m3，悬浮物＜1g/m3，用量: 10（5）Kg/h。

制氢装置工艺流程说明1.1 膜分离系统膜分离单元主要由原料气预处理和膜分离两部分组成。

混合加氢干气经干气压缩机升压至 3.4MPa，升温至110℃，首先进入冷却器（E-102）冷却至45℃左右，然后进入预处理系统，预处理系统由旋风分离器（V-101）、前置过滤器(F-101AB)、精密过滤器(F-102AB)和加热器（E-101）组成。

预处理的目的是除去原料气中可能含有的液态烃和水，以及固体颗粒，从而得到清洁的饱和气体，为防止饱和气体在膜表面凝结，在进入膜分离器前，先进入加热器（E-101）加热到80℃左右，使其远离露点。

经过预处理的气体直接进入膜分离器（M-101），膜分离器将氢气与其他气体分离，从而实现提纯氢气的目的。

每个膜分离器外形类似一管壳式热交换器，膜分离器壳内由数千根中空纤维膜丝填充，类似于管束。

原料气从上端侧面进入膜分离器。

由于各种气体组分在透过中空纤维膜时的溶解度和扩散系数不同，导致不同气体在膜中的相对渗透速率不同，在原料气的各组分中氢气的相对渗透速率最快，从而可将氢气分离提纯。

在原料气沿膜分离器长度方向流动时，更多的氢气进入中空纤维。

在中空纤维芯侧得到94％的富氢产品，称为渗透气，压力为1.3 MPa（G），该气体经产品冷却器（E-103）冷却到40℃后进入氢气管网。

没有透过中空纤维膜的贫氢气体在壳侧富集，称为尾气，尾气进入制氢下工序。

本单元设有联锁导流阀（HV-103）和联锁放空阀（HV-104），当紧急停车时，膜前切断阀（HV-101）关闭，保护膜分离器，同时HV-103和HV-104自动打开，保证原料气通过HV-103直接进入制氢装置，确保制氢装置连续生产；通过HV-104的分流，可以保证通过HV-103进入制氢装置的气体流量不至于波动过大，使制氢装置平稳运行。

1.2 脱硫系统本制氢装置原料共有三种：轻石脑油、焦化干气、加氢干气（渣油加氢干气、柴油加氢脱硫净化气、加氢裂化干气）。