荒煤气提取CO和H2的方法与流程

本发明涉及化工领域，具体的说是一种荒煤气提取co和h2的方法。

背景技术：

荒煤气包括兰炭尾气，焦炉煤气等，荒煤气中的h2及co的总量达40％以上，具有较高的经济价值。现有荒煤气利用过程中,荒煤气一般被用来发电或者燃料气，即主要利用的是其热能。而荒煤气中大量的有效组分(co和h2等)的效益并未充分发挥，申请号201610699330.3公开了一种低能耗、高收率的荒煤气制氢工艺方法，包括预净化、脱萘、变脱、硫回收、精脱苯、变压吸附制氢、尾气回收、制氮等工序。荒煤气经过预处理及脱萘后，进入变脱工序，以获得更多的氢气，提高氢的收率，再在脱硫塔中进行脱硫。再通过精脱苯工序，变压吸附制氢工序获得纯氢。尾气回收工序和制氮工序回收解吸气中的有效氢气，使得氢收率进一步增加。还进一步通过制氮单元获得纯度为99％以上的纯氮。本发明几乎全回收了解吸气中有效的氢气组分；制取纯氢的同时还可副产硫磺、纯氮等产品。但存在以下问题:(1)为提高氢气回收率，尾气回收装置采用膜分离系统进行多次氢气回收，表面上虽然提高了氢气的回收率，但存在制得的氢气产品纯度低、氢气回收能耗高的问题；(2)脱萘工序中的再生气需要引用外来的经蒸汽加热的氮气，再生后的氮气还需要进一步脱除脱萘后循环回用，导致运行成本和设备的增加；(3)变换工序低位热量不能有效利用,只能采用空冷或水冷。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种流程简单、节能降耗、生产成本及运行成本低、有效提取荒煤气中的co和h2，实现荒煤气组分的充分利用、降低环境污染的荒煤气提取co和h2的方法。

技术方案为将荒煤气经脱焦预处理、一级压缩、tsa脱苯脱萘、二级压缩、脱氧、变换反应和脱硫后得到净化气，所述净化气经三段psa分离依次分离出co2、co和h2后得到解吸气，所述解吸气的部分或全部作为再生介质送入tsa脱苯脱萘工序中为吸附塔再生，再生后的含苯萘解吸气作为燃料气送至界外；

所述变换反应工序中副产的热水为溴化锂制冷提供热源，溴化锂制冷产出的5-10℃低温水用于冷却tsa脱苯脱萘前的荒煤气。

所述tsa脱苯脱萘工序中，tsa操作压力0.3mpa(g)，操作温度15～20℃。

所述脱氧工序中，将经二级压缩后的荒煤气预热升温至150℃以上再进行脱氧，脱氧后的净化气先用于预热二级压缩后的荒煤气。

所述变换反应中控制h2o/co值为1.2-1.3,操作温度在180～240℃。

所述三段psa分离工序包括一段co2的psa分离、二段co的psa分离和三段h2的psa分离。

所述tsa是指变温吸附；所述psa是指变压吸附。

有益效果：

1将三段psa分离后得到的解析气替代外界作为再生气送入tsa脱苯脱萘工序为吸附塔再生，吸附再生塔内吸附的苯萘进入解析气中。由于解析气产量大，可以完全替代氮气作为再生气，解析气中极少量苯萘也不影响燃料气管网内气体的正常使用，不需要再次脱除苯萘，直接送入燃料气管网即可，看似简单，实则巧妙。

2变换工序中副产的热水温度虽然不高，但将其引入溴化锂制冷工序中可为其提供热源，生产5-10℃低温水，而这部分低温水正好用于冷却tsa脱苯脱萘前的荒煤气，通过降低荒煤气温度可以有效提高tsa变温吸附的脱苯脱萘效率。3采用三段psa分离工序，依次脱除二氧化碳，然后分离出一氧化碳和氢，可根据所吸附介质不同，选择不同类型吸附剂，分段吸附，吸附效率高，一氧化碳和氢气回收率高且纯度有保证。

4本发明工艺过程简单，使用的均为常用设备，设备投资及运行成本低、稳定性好，可靠性高、节能降耗、对环境友好。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

参见图1，一种荒煤气提取co和h2的流程，包括如下步骤：

(1)将荒煤气经缓冲气柜后先进行预处理：利用电扑脱除荒煤气中的焦油，处理后荒煤气中焦油的浓度低于1mg/nm3,得到预处理后荒煤气；

(2)一级压缩：将所述预处理后荒煤气进行一级压缩，得到加压后荒煤气,一级压缩出口压力0.3mpa(g)；

(3)tsa脱苯脱萘：加压后荒煤气降温与低温水换热降温至15～20℃后进行tsa脱苯脱萘，得到脱苯脱萘后荒煤气，所述tsa操作压力0.3mpa(g)，操作温度15～20℃，使用7℃低温水来冷却荒煤气。

(4)二级压缩：将所述脱苯脱萘后荒煤气进行二级压缩，得到二级压缩后荒煤气；二级压缩出口压力1.6mpa(g)。

(5)脱氧：所述二级压缩后荒煤气进入脱氧预热器升温至150℃以上，然后进入脱氧槽进行脱毒除氧，得到脱毒除氧的净化气。

(6)变换：将脱毒除氧的净化气进行控制深度的变换反应，得到变换气；所述变换反应的h2o/co值为1.2-1.3,操作温度在180～240℃；变换工序中副产的热水作为溴化锂制冷工序的热源,溴化锂制冷生产5-10℃低温水，所述低温水用于与tsa脱苯脱萘前的荒煤气换热冷却后回送溴化锂制冷工序。

(7)脱硫：将所述变换气送入脱硫塔中进行脱硫，控制脱硫后的变换气含硫10～50mg/nm3；富集硫的塔釜液经过硫回收工序得到硫磺产品；(8)co2的psa分离：将经过脱硫后的变换气送入第一段进行co2的psa分离，变压吸附脱除co2，得到不含co2的变换气。在一个周期中，吸附塔依次经历：吸附、均压降压、逆放、冲洗、均压升压、终充压等步骤。多个吸附塔交替进行以上各个步骤的操作，相互匹配、协同操作，使整套装置平稳运行，实现对co2等杂质组分的脱除。

(9)co的psa分离：将不含co2的变换气通入第二段co的psa分离，变压吸附提纯co，得到co和富氢气。吸附塔内合格的co通过逆向放压和抽真空方式排出吸附塔，进入产品气缓冲罐。一部分co作为产品气经压缩至0.5mpa(g)后送入后工序，一部分co经置换气压缩机后用于置换吸附塔内残存的杂质组份。各吸附塔交替工作从而达到连续分离提纯co的目的。

(10)h2的psa分离：将富氢气通入第三段h2的psa分离，得h2和解析气。在一个周期中，每台吸附塔依次经历：吸附、均压降压、顺放、逆放、冲洗、均压升压、终充压步骤。每台吸附塔交替进行以上各个步骤的操作，相互匹配、协同操作，使整套装置平稳运行，得到合格的h2产品。得到的解析气部分或全部作为再生介质送入tsa脱苯脱萘工序中为吸附塔再生，再生后的含苯萘解吸气送入燃料气管网中。

采用上述方法，不但可以减少变换工序空冷或水冷能耗(如果不用来副产热水，只能采用空冷或水冷)，副产的热水还可以用来制取冷水，用于tsa原料气降温，减少制冷工序能耗。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种荒煤气提取CO和H2的方法，技术方案为将荒煤气经脱焦预处理、一级压缩、TSA脱苯脱萘、二级压缩、脱氧、变换反应和脱硫后得到净化气，所述净化气经三段PSA分离依次分离出CO2、CO和H2后得到解吸气，所述解吸气的部分或全部作为再生介质送入TSA脱苯脱萘工序中为吸附塔再生，再生后的含苯萘解吸气作为燃料气送至界外。本发明流程简单、节能降耗、生产成本及运行成本低、有效提取荒煤气中的CO和H2，实现荒煤气组分的充分利用、降低环境污染。

技术研发人员：双建永
受保护的技术使用者：中国五环工程有限公司
技术研发日：2019.04.23
技术公布日：2019.07.12