焦炉煤气变压吸附制氢工艺探讨

焦炉煤气变压吸附制氢工艺探讨煤焦油加氢技术中，提氢工艺是一种相当成熟的一种工艺，可以提取99.99%纯度的氢气。焦炉煤气PSA制取16000Nm³/h氢气是由四川省化工设计院设计建设。本装置以焦炉煤气为原料，通过粗脱、压缩、预处理以及两段变压吸附的工艺来进行产品氢气的提纯，该装置与焦油加氢装置配套，达到节能降耗、提高综合经济效益的目的。本装置界区内按照功能可以分为三区，一是煤气净化区，二是压缩机厂房区，三是PSA设备区。压缩机厂房有螺杆压缩机两台，煤气净化区有脱焦油，脱硫工序、粗脱工序、预处理工序组成，PSA设备区分别独立。在PSA设备区，两排吸附塔及解吸气缓冲罐、顺放气罐、氢气缓冲罐等基本沿“一”字形排列在界区。本装置的整个生产过程（吸附与再生）工艺切换过程均通过程控阀门按一定的工艺步序和顺序进行开关来实现的。（一）、粗脱工序，粗脱工序主要由3台粗脱塔组成，2台运行，1台备用，其主要作用是将原料煤气中的萘含量从380mg/Nm³降至10mg/Nm³，必要时可采用3台同时运行的程序。粗脱塔内装填有高效吸附剂。粗脱的步序为：吸附过程、加热再生过程、吹冷过程。两台粗脱塔交替进行吸附和再生，达到连续工作的目的。（二）、预处理工序，预处理工序主要由2台除油塔、3台预处理塔和1台再生气加热器组成。除油塔的作用是除去压缩机带出的油，避免油进入预处理塔，污染吸附剂，2台除油塔，1用1备。预处理塔的主要作用是利用吸附剂的选择性，脱除煤气中的苯、萘、焦油、NH3、H2S等杂质。预处理塔采用2台吸附、1台再生的步骤进行操作。具体步骤为：吸附过程、降压过程、加热过程、冷却过程、升压过程。（三）、PSA工序，变压吸附工序第一段PSA-I采用8-2-3分组抽真空流程，即装置的8个吸附塔中有2个吸附塔始终处于进料吸附的状态。其吸附和再生工艺过程由吸附、连续3次均压降压、顺放、逆放、抽真空、预升压、连续3次均压升压和产品最终升压等步骤组成。第二段PSA-II采用10-2-5分组抽真空流程，即装置的10个吸附塔中有2个吸附塔始终处于进料吸附的状态。其吸附和再生工艺过程由吸附、连续5次均压降压、顺放、逆放、抽真空、连续5次均压升压和产品最终升压等步骤组成。（四）、解析气处理工序解吸气处理工序主要由3台解吸气塔组成，2台吸附，1台再生。解吸气处理塔内装填有高效吸附剂。此装置单独设置一套PLC控制系统。并以此为核心构成全部控制与管理功能。本装置的基本控制与管理功能包括：程控阀开关控制、模拟量检测与调节、质量联锁、故障报警与记录、历史数据记录、流量累计等功能。本装置的吸附与分离过程都是依赖于程控阀门的开关来实现切换的，因而程控阀门的开关控制是本装置最重要的控制部分。PLC系统根据工艺要求制订出程序，然后按一定的时间顺序将DC24V开关信号送至电磁阀，电磁阀将该开关电信号转换成驱动仪表空气的高、低压信号，送至程控阀的气缸，驱动程控阀门按程序开、关。同时，程控阀门将其开、关状态通过传感器反馈给PLC系统，用于状态显示和监控，并通过与输出信号的对比实现阀门故障的判断与报警。现场模拟量调节均由PLC完成，共包括温度检测点、压力检测点、流量检测点、液位检测点和模拟量调节点。温度检测仪表采用Pt100铂热电阻；压力检测仪表采用智能变送器形式；流量检测仪表根据不同的介质、管径大小选择一体化喷嘴流量计、一体化测管流量计或一体化电磁流量计等；调节阀选用气动调节阀，并与调节阀配套本安智能定位器，输出信号4~20mA.本装置的调节回路均为常规的PID调节回路；终充和逆放调节回路为自适应式调节回路，在PSA运行时该回路的工作模式由程序给出，设定值由程序根据计算给出。本装置采用四川省化工设计院自主研发，具有自主知识产权的两段PSA提氢工艺技术。装置采用优良的吸附剂、可靠的程控阀门、稳定的控制系统、优质的动力设备等硬件配置，采用成熟的变温、变压吸附工艺，吸附塔采用多塔进料、多次均压，使吸附剂利用率得以提高，抽空效率得以提高，能耗得以降低，有效气体的收率也明显提高。提氢装置的成功运行已经标志着加氢装置整体向前迈了一大步，为开工奠定了坚实的基础和后盾。化工科技：韩顺利