荒煤气制氢脱焦油、脱萘工艺分析与比较
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1.变温吸附工艺简述 所谓变温 吸附是指利 用吸附剂的平 衡吸附量随 温度升高而 降低的特 点，借助常温吸附或 高温吸附的手 段，对 吸附对象中的 杂质进行吸附的操作方法。 2.变温吸附工艺的原理与设备 以杂质脱 除和杂质回 收作为原料荒 煤气的主要 处理方法对 焦炭生产得到的荒煤气进行处理后，利用 TSA变温生产工艺对内 部具有较高含量焦油和萘的荒煤气进行进一步处理，并将选取的 吸附剂的更新时 间设置为 1 年[3]。利 用变温吸附工艺进行荒煤气 脱焦油、脱萘制氢所涉及到的设备包括了吸附床（2 台及以上的复
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201 4 年11 月
工艺管理
荒 煤 气 制 氢 脱 焦 油 、脱 萘 工 艺 分 析 与 比 较
卢军祥 神华新疆吐鲁番煤化工有限责任公司 新疆 838000
摘要：作为制氢 技术的重要 组成部分，荒煤气制 氢不仅对制 氢领域的发展具有积极影响，而且对于我国工业企业的发展也具 有较大的促进作用。为了使得荒煤气制得的氢气更加纯净，本文 以荒煤气 制氢脱焦油、脱萘萘 工艺作为研究 对象，在结合荒煤气 概念和特点的基础上，对变温吸附再生工艺与非再生工艺对焦油 和萘脱去的工艺流程展开了详细分析，并对两种工艺的效果进行 了比较，以期为荒煤气制氢的脱焦油和脱萘处理提供有价值的参 考意见。
[4]吕 勇.焦炉煤气净化系统工艺 优化及填料无污染再生技术 研究[J].冶金动力，2010，03:16- 18.
[5]谢克 昌.化 学工业 出版 社[J]《. 煤 化工概 论》2012，10（06）： 47- 49.
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(3)焊道层间温度； (4)清根后的打磨和无损检验； (5)焊后立即消氢。 筒 体经 焊 接、无 损 检测（RT/UT/MT/PT）后即 可 转入 下 道工 序。 结束语 经过多年的工作实践经验证明，厚壁压力容器筒体的制造按 上述工艺是完全可行的，一方面不但可以大大减少筒节板在成形 过程中发生折断或在校圆过程中发生焊缝裂纹等质量问题，另一
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工艺管理
油等杂质进行连续吸附的目的。 利用变温吸附再生工艺对进行脱焦油、脱萘的处理方案主要
分为如下 4 个步骤： （1）吸附剂再生。由前文可知，吸附剂再生步 骤包括了 降压、降温、冷却和升压。（2）系统预处理 器再生。系统 预处理器的再生首先需需要将吸附床的压力降至常压，在加入冷 却吸附剂对荒煤气进行处理后，再对机床进行充压。将再生气体 加热 到 170。C，并 将其送入 预处理 器并对再 生气体进 行冷却 ；再 生荒煤气中需 要保证其内各部分杂质的含 量符合如下标准：萘≤ 1mg/Nm3，焦油≤1mg/Nm3。 四、变温吸附非再生工艺
本文通过对荒煤气的特点和概念进行分析，从变温吸附再生 工艺与变温吸附非再生工艺两方面出发，对以变温吸附工艺为主 的荒煤气制氢脱焦油和脱萘的处理方法展开了详细研究，并从工 艺的先进性、设备投资与运行费用等方面对两种处理方法进行了 综合比较 。可见，未来加强变 温吸附工艺在 荒煤气制氢脱焦 油、 脱萘处理中的研究和应用力度，对于促进荒煤气制氢行业以及工 业产业的整体发展具有重要的历史作用和现实意义。 参考文献：
1.工艺说明 同变温吸附再生工艺不同，非再生工艺主要是以具有较强吸 附能力的 焦炭作为吸附 剂，由 于吸附荒煤气 中焦油和萘后，焦炭 不可再生，因此，将其直接作为燃料送入锅炉。 2.处理方案 首先，仍要对预 处理器进行降 压、降 温、冷 却和升压等操 作， 使荒煤气经由原料管道自上而下地进入预处理器（预处理器的数 量为 4台 ），根据 其内部的 吸附剂（焦炭 ）对 不同杂质含 量荒煤气 有选择地进行吸附。其次，在吸附过程中，荒煤气中的萘、焦油以 及灰尘等物质被有效吸附，而未被吸附的甲烷、一氧化碳、氢气和 氧气等由于密度较小（相对于荒煤气），进而将其从预处理器的顶 端排出。 最后，将由预处理器 顶端得到的预 净化荒煤气返回 ，进 行压缩加工。经此方案得到的荒煤气中焦油与萘的脱除精度为： 萘≤1mg/Nm3、焦油≤1mg/Nm3[5 ]。 五、两种脱焦油、脱萘工艺的比较 首先，就萘与焦 油的脱除精 度和技术的先 进程度而言，变温 吸附再生工艺要比非再生吸附工艺更为先进和科学，其对萘与焦 油的脱除精度也处于较高水平，可以较好地满足工序变换的具体 要求。 其次，从设备和 技术的投资 方面看，非再生工艺 对脱萘和脱 焦油的处 理需要具备较 大体积的设备 ，除此 之外，还需增设相关
关键词：荒煤气；脱焦油；脱萘 前言
荒煤气制氢是一种新型的制氢技术，该项技术的应用近年来 被广泛应用到我国社会生产生活的各个领域。但是，由于荒煤气 本身是焦 炭生产的一种 副产品，其中含有焦 油和萘等多种杂 质， 因此，有必要 对其所制得的氢 气进行加工处 理，从 而提高氢气纯 度。本文通过对荒煤气的概念和特点进行阐述，并对以变温吸附 工艺为主的荒煤气制氢脱焦油、脱萘工艺中的两种方法进行了 设备和技术的 投入资金，但其所收 到的效果，即荒煤气制氢的纯度却不如变温吸附再生工艺处理荒 煤气得到 的氢气纯度高 。由此可知，在设备 和技术的投资方 面， 非再生工艺投入的资金量较大大。
最后，从年运行 费用的角度 出发对二者进 行分析可知，非再 生工艺虽然在单次的吸附处理中，购进材料和设备运行的费用较 少，但由以焦炭 为主的吸附剂 需要进行频繁 更换，这就大幅增加 了其设备的运行和投入费用。综上所述，无论是在工艺的先进性 还是设备 的投入、运行费用方 面，变 温吸附再生工 艺均要强于变 温吸附的非再生工艺。 结论
1.工艺说明 经焦炭生产得到的荒煤气内除了有大量的一氧化碳、二氧化 碳以及甲 烷等气体外，还掺有 少量的焦油、萘以及 硫化物和烃类 等，由 于焦油和 萘等物 质的沸 点较高 ，因此，其难 以在常 温下脱 附。此外，由于此类物质对于吸附工艺在变换过程中所用到的吸 附剂具有较强的吸附性，所以大幅增加了荒煤气的解吸难度。变 温吸附 再生工艺的预 处理技术便是 为了去除荒煤气 中萘和焦油 等沸点较高的杂质，以达到净化荒煤气的目的。 2.处理方案 利用吸附 剂对气体的 吸附容量是随 着温度的变 化而变化这 一特性，对吸附 剂的吸附条件 进行合理选择 ，并在 常温条件下吸 附荒 煤气中 的杂质 组分，在高 温条件 下对杂 质组分 进行脱 附[4]。 最后，利用吸附剂再生或者更新的特性达到对荒煤气中的萘和焦
合床），加热器、冷却器、吸附剂与相应数量的阀门。 3.工艺流程 在同一吸附床中加入两种或两种以上的吸附剂后，将吸附床
依次进行吸附、降压、加热、、冷吹和升压，使两台吸附床组成一个 完整的 吸附系统。利 用吸附床进行 荒煤气处理的具 体工艺流程 为： （1）吸附。将吸附时吸附床的工作压力设定 为 0.004- 0.5MPa， 经 2.2中以杂质回收和杂质脱除处理后得到的荒煤气从吸附床的 底端的阀 门及原料管道 进入复合型吸 附床，进入吸附床后，荒煤 气中具有较强吸附性的杂质被吸附床中内置的吸附剂所吸附，而 具有较弱吸附性的杂质经过吸附床上端阀门流出，持续进行这一 操作，直到荒煤气中的杂质达到规定浓度[3 ]。此时，将吸附床上下 两端的阀门同时关闭，进而停止吸附床的吸附； （2）降压。待停止 吸附后 2mins后，开启吸附床的降压阀门，充分利用吸附床自身的 重力，将内部气 体经由吸附床 底端排出，一直到吸 附床内部达到 规定压力位置（0.005MPa）； （3）加热。打开吸附床的加热阀门，将 温度在 150- 300。C之间的解吸器经由吸 附床顶部进入其内，持续 升高吸附 床的温度，进而吸附 床内的杂质全 部气化，使气化后的 焦油雾和萘气同荒煤气中的杂质从吸附底端排出，促进吸附床内 吸附剂 的再生； （4）冷 吹与升压。由 于加热后所得的 荒煤气具有 较高温度 ，因此 需要开启冷吹 阀门，使常温解吸器 从吸附床的顶 端进入、底端排出，反复进行此操作，直到吸附剂床内的荒煤气与 原料焦炭煤气的温度相一致。当温度将至相关标准后，开启吸附 床的升压阀门，将经上述净化处理而得到的荒煤气缓慢注入吸附 床中，进行吸附 床的升压工作 ，一直 到达到吸附床 工作的正常压 力为止。 三、变温吸附再生工艺
方面可以为制造厂节约大量的燃料，使得制造成本大大降低。 参考文献：
[1]GB150.1~GB150.4- 2011《压力容器》. [2]李平瑾： “锅炉压力容器焊接技术及焊工问答. 作 者 简介：肖洁（1 9 6 1 -），女，工程 师，化 工 机 械专 业 毕 业，在 金 州重型机器厂、林德工程有限公司任项目经理。 作 者 简介：麻世 玲（1 9 6 1 -），女，工 程 师，化 工 机械 专 业 毕业，在 金州重型机器厂、林德工程有限公司任设计和工艺工程师，
[1]孙朝庆，孟进.焦炉煤 气精制及 变压吸 附制氢在 梅钢的应 用[J].梅山科技，2012，06（12）：22- 26.
[2]沈立嵩，邹华.马 钢煤气脱萘 工艺与设备的 设计[J].燃料与 化工，2010，02:50- 52.
[3]沈立嵩，毕振 清.马钢 焦炉煤气 脱萘工 艺与国内 其他工艺 的比较[J].安徽冶金，2010，02:27- 32.
荒煤气又称为粗煤气或焦炉煤气，是由焦炭生产得到的一种 副产品，因其组成成分较为复杂（H2 、O2、N2、CH4、CO和 CO2 等），所 以荒煤气 具有多个理化 性质，具体如下： （1）外观与形状：黄褐色 气体 混合物 ； （2）相 对水密度 ：760g/m3； （3）其内部 主要成 分氢气 不容于水 、乙醇 和乙醚[1 ]。由于以不 同煤原料进行 生产的焦炭所 得到的荒 煤气中，其各个组成 成分的含量是 不同的，但其所呈现 出的 共性为 荒煤气 中均含 有焦油 、萘 以及硫 化物等 多种杂 质[2 ]。 如何将荒煤气中的上述杂质去除，并提高荒煤气的利用效率是荒 煤气制氢需要解决的首要问题，因此，下文引入了变温吸附工艺， 并对应用此工艺进行荒煤气制氢的脱焦油和脱萘处理展开分析。 二、荒煤气制氢脱焦油、脱萘工艺——变温吸附工艺
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工艺管理
荒 煤 气 制 氢 脱 焦 油 、脱 萘 工 艺 分 析 与 比 较
卢军祥 神华新疆吐鲁番煤化工有限责任公司 新疆 838000
摘要：作为制氢 技术的重要 组成部分，荒煤气制 氢不仅对制 氢领域的发展具有积极影响，而且对于我国工业企业的发展也具 有较大的促进作用。为了使得荒煤气制得的氢气更加纯净，本文 以荒煤气 制氢脱焦油、脱萘萘 工艺作为研究 对象，在结合荒煤气 概念和特点的基础上，对变温吸附再生工艺与非再生工艺对焦油 和萘脱去的工艺流程展开了详细分析，并对两种工艺的效果进行 了比较，以期为荒煤气制氢的脱焦油和脱萘处理提供有价值的参 考意见。
[4]吕 勇.焦炉煤气净化系统工艺 优化及填料无污染再生技术 研究[J].冶金动力，2010，03:16- 18.
[5]谢克 昌.化 学工业 出版 社[J]《. 煤 化工概 论》2012，10（06）： 47- 49.
(上接第 166 页)
(3)焊道层间温度； (4)清根后的打磨和无损检验； (5)焊后立即消氢。 筒 体经 焊 接、无 损 检测（RT/UT/MT/PT）后即 可 转入 下 道工 序。 结束语 经过多年的工作实践经验证明，厚壁压力容器筒体的制造按 上述工艺是完全可行的，一方面不但可以大大减少筒节板在成形 过程中发生折断或在校圆过程中发生焊缝裂纹等质量问题，另一
20 14 年1 1 月
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工艺管理
油等杂质进行连续吸附的目的。 利用变温吸附再生工艺对进行脱焦油、脱萘的处理方案主要
分为如下 4 个步骤： （1）吸附剂再生。由前文可知，吸附剂再生步 骤包括了 降压、降温、冷却和升压。（2）系统预处理 器再生。系统 预处理器的再生首先需需要将吸附床的压力降至常压，在加入冷 却吸附剂对荒煤气进行处理后，再对机床进行充压。将再生气体 加热 到 170。C，并 将其送入 预处理 器并对再 生气体进 行冷却 ；再 生荒煤气中需 要保证其内各部分杂质的含 量符合如下标准：萘≤ 1mg/Nm3，焦油≤1mg/Nm3。 四、变温吸附非再生工艺
本文通过对荒煤气的特点和概念进行分析，从变温吸附再生 工艺与变温吸附非再生工艺两方面出发，对以变温吸附工艺为主 的荒煤气制氢脱焦油和脱萘的处理方法展开了详细研究，并从工 艺的先进性、设备投资与运行费用等方面对两种处理方法进行了 综合比较 。可见，未来加强变 温吸附工艺在 荒煤气制氢脱焦 油、 脱萘处理中的研究和应用力度，对于促进荒煤气制氢行业以及工 业产业的整体发展具有重要的历史作用和现实意义。 参考文献：
1.工艺说明 同变温吸附再生工艺不同，非再生工艺主要是以具有较强吸 附能力的 焦炭作为吸附 剂，由 于吸附荒煤气 中焦油和萘后，焦炭 不可再生，因此，将其直接作为燃料送入锅炉。 2.处理方案 首先，仍要对预 处理器进行降 压、降 温、冷 却和升压等操 作， 使荒煤气经由原料管道自上而下地进入预处理器（预处理器的数 量为 4台 ），根据 其内部的 吸附剂（焦炭 ）对 不同杂质含 量荒煤气 有选择地进行吸附。其次，在吸附过程中，荒煤气中的萘、焦油以 及灰尘等物质被有效吸附，而未被吸附的甲烷、一氧化碳、氢气和 氧气等由于密度较小（相对于荒煤气），进而将其从预处理器的顶 端排出。 最后，将由预处理器 顶端得到的预 净化荒煤气返回 ，进 行压缩加工。经此方案得到的荒煤气中焦油与萘的脱除精度为： 萘≤1mg/Nm3、焦油≤1mg/Nm3[5 ]。 五、两种脱焦油、脱萘工艺的比较 首先，就萘与焦 油的脱除精 度和技术的先 进程度而言，变温 吸附再生工艺要比非再生吸附工艺更为先进和科学，其对萘与焦 油的脱除精度也处于较高水平，可以较好地满足工序变换的具体 要求。 其次，从设备和 技术的投资 方面看，非再生工艺 对脱萘和脱 焦油的处 理需要具备较 大体积的设备 ，除此 之外，还需增设相关
关键词：荒煤气；脱焦油；脱萘 前言
荒煤气制氢是一种新型的制氢技术，该项技术的应用近年来 被广泛应用到我国社会生产生活的各个领域。但是，由于荒煤气 本身是焦 炭生产的一种 副产品，其中含有焦 油和萘等多种杂 质， 因此，有必要 对其所制得的氢 气进行加工处 理，从 而提高氢气纯 度。本文通过对荒煤气的概念和特点进行阐述，并对以变温吸附 工艺为主的荒煤气制氢脱焦油、脱萘工艺中的两种方法进行了 设备和技术的 投入资金，但其所收 到的效果，即荒煤气制氢的纯度却不如变温吸附再生工艺处理荒 煤气得到 的氢气纯度高 。由此可知，在设备 和技术的投资方 面， 非再生工艺投入的资金量较大大。
最后，从年运行 费用的角度 出发对二者进 行分析可知，非再 生工艺虽然在单次的吸附处理中，购进材料和设备运行的费用较 少，但由以焦炭 为主的吸附剂 需要进行频繁 更换，这就大幅增加 了其设备的运行和投入费用。综上所述，无论是在工艺的先进性 还是设备 的投入、运行费用方 面，变 温吸附再生工 艺均要强于变 温吸附的非再生工艺。 结论
1.工艺说明 经焦炭生产得到的荒煤气内除了有大量的一氧化碳、二氧化 碳以及甲 烷等气体外，还掺有 少量的焦油、萘以及 硫化物和烃类 等，由 于焦油和 萘等物 质的沸 点较高 ，因此，其难 以在常 温下脱 附。此外，由于此类物质对于吸附工艺在变换过程中所用到的吸 附剂具有较强的吸附性，所以大幅增加了荒煤气的解吸难度。变 温吸附 再生工艺的预 处理技术便是 为了去除荒煤气 中萘和焦油 等沸点较高的杂质，以达到净化荒煤气的目的。 2.处理方案 利用吸附 剂对气体的 吸附容量是随 着温度的变 化而变化这 一特性，对吸附 剂的吸附条件 进行合理选择 ，并在 常温条件下吸 附荒 煤气中 的杂质 组分，在高 温条件 下对杂 质组分 进行脱 附[4]。 最后，利用吸附剂再生或者更新的特性达到对荒煤气中的萘和焦
合床），加热器、冷却器、吸附剂与相应数量的阀门。 3.工艺流程 在同一吸附床中加入两种或两种以上的吸附剂后，将吸附床
依次进行吸附、降压、加热、、冷吹和升压，使两台吸附床组成一个 完整的 吸附系统。利 用吸附床进行 荒煤气处理的具 体工艺流程 为： （1）吸附。将吸附时吸附床的工作压力设定 为 0.004- 0.5MPa， 经 2.2中以杂质回收和杂质脱除处理后得到的荒煤气从吸附床的 底端的阀 门及原料管道 进入复合型吸 附床，进入吸附床后，荒煤 气中具有较强吸附性的杂质被吸附床中内置的吸附剂所吸附，而 具有较弱吸附性的杂质经过吸附床上端阀门流出，持续进行这一 操作，直到荒煤气中的杂质达到规定浓度[3 ]。此时，将吸附床上下 两端的阀门同时关闭，进而停止吸附床的吸附； （2）降压。待停止 吸附后 2mins后，开启吸附床的降压阀门，充分利用吸附床自身的 重力，将内部气 体经由吸附床 底端排出，一直到吸 附床内部达到 规定压力位置（0.005MPa）； （3）加热。打开吸附床的加热阀门，将 温度在 150- 300。C之间的解吸器经由吸 附床顶部进入其内，持续 升高吸附 床的温度，进而吸附 床内的杂质全 部气化，使气化后的 焦油雾和萘气同荒煤气中的杂质从吸附底端排出，促进吸附床内 吸附剂 的再生； （4）冷 吹与升压。由 于加热后所得的 荒煤气具有 较高温度 ，因此 需要开启冷吹 阀门，使常温解吸器 从吸附床的顶 端进入、底端排出，反复进行此操作，直到吸附剂床内的荒煤气与 原料焦炭煤气的温度相一致。当温度将至相关标准后，开启吸附 床的升压阀门，将经上述净化处理而得到的荒煤气缓慢注入吸附 床中，进行吸附 床的升压工作 ，一直 到达到吸附床 工作的正常压 力为止。 三、变温吸附再生工艺
方面可以为制造厂节约大量的燃料，使得制造成本大大降低。 参考文献：
[1]GB150.1~GB150.4- 2011《压力容器》. [2]李平瑾： “锅炉压力容器焊接技术及焊工问答. 作 者 简介：肖洁（1 9 6 1 -），女，工程 师，化 工 机 械专 业 毕 业，在 金 州重型机器厂、林德工程有限公司任项目经理。 作 者 简介：麻世 玲（1 9 6 1 -），女，工 程 师，化 工 机械 专 业 毕业，在 金州重型机器厂、林德工程有限公司任设计和工艺工程师，
[1]孙朝庆，孟进.焦炉煤 气精制及 变压吸 附制氢在 梅钢的应 用[J].梅山科技，2012，06（12）：22- 26.
[2]沈立嵩，邹华.马 钢煤气脱萘 工艺与设备的 设计[J].燃料与 化工，2010，02:50- 52.
[3]沈立嵩，毕振 清.马钢 焦炉煤气 脱萘工 艺与国内 其他工艺 的比较[J].安徽冶金，2010，02:27- 32.
荒煤气又称为粗煤气或焦炉煤气，是由焦炭生产得到的一种 副产品，因其组成成分较为复杂（H2 、O2、N2、CH4、CO和 CO2 等），所 以荒煤气 具有多个理化 性质，具体如下： （1）外观与形状：黄褐色 气体 混合物 ； （2）相 对水密度 ：760g/m3； （3）其内部 主要成 分氢气 不容于水 、乙醇 和乙醚[1 ]。由于以不 同煤原料进行 生产的焦炭所 得到的荒 煤气中，其各个组成 成分的含量是 不同的，但其所呈现 出的 共性为 荒煤气 中均含 有焦油 、萘 以及硫 化物等 多种杂 质[2 ]。 如何将荒煤气中的上述杂质去除，并提高荒煤气的利用效率是荒 煤气制氢需要解决的首要问题，因此，下文引入了变温吸附工艺， 并对应用此工艺进行荒煤气制氢的脱焦油和脱萘处理展开分析。 二、荒煤气制氢脱焦油、脱萘工艺——变温吸附工艺
