煤制氢工艺流程

焦炉煤气制氢工艺存在的问题和应对【摘要】：氢能是实现绿色可持续发展的重要载体，是世界能源变革发展的重要方向。

氢能的制取、储运应用是保障氢能产业发展的重要推手，其中，氢气的制取更是重中之重。

本文首先对焦炉煤气利用现状进行分析，然后介绍焦炉煤气制氢基本原理及过程，最后结合实际，对焦炉煤气制氢中存在的问题及解决对策展开探讨。

【关键词】：焦炉煤气；制氢工艺；问题和应对引言20世纪初期，我国的煤炭产业进入了高速发展的“黄金期”。

煤炭约占能源消费中70%，占据我国能源消费的主体位置。

2020年《世界能源统计综述》显示2019年，世界煤炭总消耗157.86亿吨，仅我国的煤炭消耗量就高达81.67亿吨，占据世界总产量的51.7%。

据统计，2020年我国的一次能源消费中煤炭占比约58%，这一数字意味着在未来的一段时间内，煤炭仍然是我国一次能源消费的主体。

迫于全球气候压力，全球主要国家已就全球温室气体控制目标达成共识，也均结介自身情况提出了碳中和发展的时间表，并出台了相应的政策支持氢能发展。

在2021年全国两会上，碳达峰、碳中和被首次写入政府工作报告。

在这一背景下，氢能正逐步登上能源舞台的中央，并在全球能源新格局中扮演重要角色。

氢气的“制、储、运、用”将是氢能产业发展的重要方向。

氢气的廉价获取更是重中之重，是氢能产业发展的根本，制氢的技术与成本在相当长一段时间内仍然是亟待解决的问题。

1.焦炉煤气利用现状焦炉煤气是钢铁工业或其他工厂煤炭碳化过程中重要的副产物，由H2（55~60vol%）、CH4（23~27vol%),CO（5~8vol%）,CO2(小于2vol%)和微量杂质(如H2S)等组成。

作为一种富含氢气的气体，近年来焦炉煤气的利用一直是人忙研究的热点，这对炼钢行业的节能减排起着重要的作用。

一般情况下，焦炉煤气可作为加热炉或钢厂的发电厂的燃料，在一些情况下，富余的焦炉煤气会被燃烧掉，甚至会直接被排放到空气中，造成了巨大的能源浪费和严重的环墟污染。

煤制氢联产羰基合成气工艺流程与控制方案分析吴德民【摘要】通过对某炼厂拟建长链醇类所需羰基合成气规格及总硫含量、杂质要求进行分析,在现有煤制氢装置的基础上新建一个净化系列用于生产羰基合成气.结合醇类合成装置对羰基合成气控制精度的要求,提出了预变换炉后预变换气作为主气源、预变换炉前粗合成气作为辅助气源补气的并行压力控制方案,并采用了粗配氢和细配氢两级配氢的控制方案,达到了氢碳比精确控制精度的要求.%A new purification system is established for carboxylic syngas production based on the existing coal to hydrogen unit by analyzing spec-ification ,total sulphur content and impurity requirement of the carboxylic syngas needed by thelong-chain aliphatic alcoholin some refining plant . Considering the requirement of alcohols synthesis unit on the precision of carboxylic syngas control ,this paper proposes the parallel pressure control scheme in which pre-shift gas serves as the major gas source after pre-shift converter and raw syngas servers as complimentary gas source before pre-shift converter ,and control scheme of two-stage hydrogenmatching ,rough hydrogen matching and fine hydrogen matching , which meets the requirements for the precision of carbon-hydrogen ratio control .【期刊名称】《化肥设计》【年(卷),期】2018(056)003【总页数】4页(P21-24)【关键词】水煤浆气化;煤制氢;羰基合成气;工艺流程;控制方案【作者】吴德民【作者单位】中石化宁波工程有限公司,浙江宁波 315103【正文语种】中文【中图分类】TQ116.22随着汽车保有量的快速增长，汽车尾气排放对大气污染的影响日益增加，炼油企业加快油品质量升级，所需油品加氢改质的氢气用量大幅增加。

工业制取氢气的关键技术根据氢气生产来源和生产过程中的碳排放情况，一般可将氢能分为灰氢、蓝氢、绿氢。

灰氢，是通过化石燃料（例如石油、天然气、煤炭等）燃烧产生的氢气，在生产过程中会有二氧化碳等排放。

目前，市面上绝大多数氢气是灰氢，约占当今全球氢气产量的95％左右。

灰氢的生产成本较低，制氢技术较为简单，而且所需设备、占用场地都较少，但是碳排放较大。

蓝氢，是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成。

虽然天然气也属于化石燃料，在生产蓝氢时也会产生温室气体，但由于使用了碳捕捉、利用与储存（CCUS）等先进技术，温室气体被捕获，减轻了对地球环境的影响，实现了低排放生产。

绿氢，是通过使用再生能源（例如太阳能、风能、核能等）制造的氢气，例如通过可再生能源发电进行电解水制氢，在生产绿氢的过程中，完全没有碳排放。

绿氢是氢能利用的理想形态，但受到目前技术及制造成本的限制，绿氢实现大规模应用还需要时间。

目前，氢的制取主要有三种较为成熟的技术路线：一是以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢；二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产气制氢；三是电解水制氢。

1 灰氢制造技术1.1媒制氢煤制氢的本质是以煤中的碳取代水中的氢，最终生成氢气和二氧化碳（CO2），其成本低，技术成熟，运用广泛。

以煤气化为例，其工艺流程是将煤炭经高温气化形成合成气，然后通过水煤气变换反应进一步将合成气中的CO 与水反应，生成氢气与CO2，最后进行混合气体净化、分离、氢气提纯、尾气处理等工序，最终得到高纯度氢气。

由于煤中含有硫等杂质，由气化和变换反应生成的氢气需要采用脱硫和脱碳技术，后用变压吸附（PSA）纯化技术制成高纯度的氢气。

脱硫和脱碳一般采用低温甲醇洗或者SelexolTM 工艺技术。

1.2天然气制氢天然气水蒸气重整制氢（SMR）目前为国内外普遍采用的天然气制氢工艺路线，和煤制氢相比，用天然气制氢产量高、加工成本较低，排放的温室气体少。

在美国和中东等地，大部分专有制氢装置采用天然气制氢，因此天然气成为国外较普遍的制氢方法，但在中国，天然气价格相对较高，因此中国大多数制氢厂通过煤气化制氢。

导读：1、煤为原料制取氢气方法：焦化、气化；2、传统煤制氢技术和煤气化制氢工艺；3、煤气化制氢原理与工艺流程。

我国是世界上开发利用煤炭最早的国家。

2000多年前的地理名著《山海经》(现代多数学者认为《山海经》成书非一时，作者亦非人。

大约是从战国初年到汉代初年楚和巴蜀地方的人所作，到西汉刘歆校书时才合编在一起)中称煤为“石涅”，并记载了几处“石涅”产地，经考证都是现今煤田的所在地。

例如书中所指“女床之山”，在华阴西六百里，相当于现今渭北煤田麟游、永寿一带；“女儿之山”，在今四川双流和什邡煤田分布区域内；书中还指出“风雨之山”。

显然，我国发现和开始用煤的时代还远早于此。

在汉些史料中，有现今河南六河沟、登封、洛阳等地采煤的记载煤不仅用作柴烧，而目成了煮盐、炼铁的燃料。

现河南巩县还能见到当时用煤饼炼铁的遗迹。

汉朝以后，称煤为“石墨”或“石炭”。

可见我国劳动人民有悠久的用煤历史。

煤制氢技术发展已经有200年历史，在中国也有近100年历史。

我国是煤炭资源十分丰富的国家，目前，煤在能源结构中的比例高达70%左右，专家预计，即使到2050年，我国能源结构中，煤仍然会占到50%。

如此大量的煤炭使用将放出大量的温室气体CO2。

现在我国已经是世界CO2排放第一大国，受到巨大的国际压力。

洁净煤技术将是我国大力推行的清洁使用煤炭的技术。

在多种洁净煤技术中煤制氢，可以简称为CTG( Coal to gas)，将是我国最重要的洁净煤技术，是清洁使用煤炭的重要途径。

■煤为原料制取氢气方法：焦化、气化以煤为原料制取氢气的方法主要有两种：一是煤的焦化(或称高温干馏)，二是煤的气化。

焦化是指煤在隔绝空气条件下，在900-1000℃制取焦炭，副产品为焦炉煤气。

焦炉煤气组成中含氢气55%-60%(体积分数)、甲烷23%~27%、一氧化碳6%~8%等。

每吨煤可得煤气300~350m3，可作为城市煤气，亦是制取氢气的原料。

煤的气化是指煤在高温常压或加压下，与气化剂反应转化成气体产物。

浅谈焦炉煤气制氢工艺焦炉煤气是焦炭生产过程中煤炭在高温、缓慢干馏过程中产生的一种可燃性气体。

我国是焦炭产量最大的国家，2023年我国焦炭产量43142.6万t，依此计算，我国焦炉煤气产量是非常高的。

全国焦炭产能约有1/3在钢铁联合企业，2/3在独立焦化企业。

独立焦化企业富余的焦炉气曾因无法直接用于生产而被大量放散，放散量最高峰时曾达30km³/a。

焦炉煤气自2023年1月1日起实施的《焦化行业准入条件》修订版规定，焦化生产企业生产的焦炉煤气应全部回收利用，不得放散。

这给焦炉煤气的综合利用提供了有利的政策支持，也进一步推动了焦炉煤气制氢、甲醇等工业技术的发展。

炼焦过程中释放的焦炉煤气中富含氢气(55%左右)，焦炉煤气制氢是目前可实现的大规模低成本高效率获得工业氢气的重要途径。

而我国晋、冀、豫几省是资源大省和焦化大省，氢源非常丰富，如何高效、合理地利用是关系环保、资源综合利用和节能减排的重大课题。

1、焦炉煤气制氢原理焦炉煤气制氢工序主要有：脱硫脱萘、压缩预处理、变压吸附制氢、脱氧干燥等。

其中焦炉煤气预处理系统为变温吸附（TSA），制氢系统为变压吸附（PSA），而氢气精制系统也为变温吸附（TSA），可用焦炉煤气制取99.999%的氢气。

吸附剂在常温高压下大量吸附原料气中除氢以外的杂质组分，然后降解杂质的分压使各种杂质得以解吸。

在实际应用中一般依据气源的组成、压力及产品要求的不同来选择组合工艺。

变温吸附的循环周期长、投资较大，但再生彻底，通常用于微量杂质或难解吸杂质的净化；变压吸附的循环周期短，吸附剂利用率高，用量相对较少，不需要外加换热设备，广泛用于大气量、多组分气体的分离和提纯。

由于焦炉煤气提纯氢气的特点是：原料压力低，原料组分复杂并含有焦油、萘、硫、重烃等难以解吸的重组分，产品纯度要求高。

因而装置需采用“加压+TSA预处理+PSA氢提纯+脱氧+TSA干燥”流程。

2、主要生产过程焦炉煤气是炼焦的副产品，产率和组成因炼焦煤质量和焦化过程不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉煤气300~350m³（标准状态）。

第52卷第11期 辽 宁 化 工 Vol.52，No.11 2023年11月 Liaoning Chemical Industry November，2023收稿日期： 2023-04-14 作者简介： 黄梦元（1992-），男，中级工程师，在读硕士，湖北省襄阳市人，2014年毕业于吉林建筑大学，无机非金属材料工程专业，研究方煤制氢解析气中CO 2回收提纯及液化工艺分析黄梦元1，袁有录1*，杜大艳1，卢强2，段程2（1. 三峡大学，机械与动力学院，湖北 宜昌 443002； 2. 湖北和远气体股份有限公司，湖北 宜昌 443000）摘 要：在煤气化制氢工艺过程中，其变压吸附（PSA）工段在解析时将产生大量CO 2，若直接排放将造成资源的浪费和温室气体的产生。

对催化脱烃加精馏、二次精馏和催化净化加二次精馏三种CO 2提纯及液化工艺进行介绍和分析, 由于解析气的组分波动较大，杂质含量较多，若要生产出食品级CO 2以及根据市场需求实现食品级与工业级CO 2的转换，催化净化加二次精馏是较好的方式。

关 键 词：低温分离；解析气回收；气体纯化；CO 2液化；变压吸附分离中图分类号：TQ028.2+1 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）11-1613-04近年来，国际社会对于环保问题愈加重视，节能减排成为世界各国关注的焦点，而氢能源作为一种清洁能源得到快速发展，目前，氢能源产业从制氢、储氢、输氢、燃料电池开发、加氢站建设的发展进程来看，总体上已经进入产业化的导入阶段[1]。

随着氢能源行业的高速发展，原料氢气的生产与制备则成为了关键问题，目前工业生产中主要的制氢方式有化石原料制氢（煤气化制氢、甲烷重整制氢）、工业副产氢、甲醇裂解制氢、水电解制氢等[2]，而综合考虑其规模化及经济性因素，煤气化制氢在未来较长一段时间仍然是当前工业大规模制氢的主要方式。

在煤气化制氢变压吸附（Pressure SwingAdsorption，简称PSA）[3]解析气中伴随着大量二氧化碳气体的产生，若直接排放将造成环境的污染和资源的浪费。