焦爐煤氣變壓吸附制氫裝置的設(shè)計及流程改進.pdf

1、焦爐煤氣中含有豐富的氫氣，約占55％(V％)，早期焦爐煤氣主要用作工業(yè)和民用燃料，寶貴的氫氣資源被浪費掉。而軋鋼、化工合成工業(yè)又需要高純度氫氣作為冷軋鋼板保護氣及合成化工基本原料。制取氫氣的傳統(tǒng)方法為電解水或氨裂解，該法因成本高、投資大，難以推廣應(yīng)用。為解決氫氣來源并探索其最合理經(jīng)濟的制取方法，各國都在不懈研究著。60年代美國UCC公司建成了世界上第一套焦爐煤氣制氫的工業(yè)變壓吸附(Pressure Swing Adsorption，縮寫

2、為PSA)裝置，至今已取得飛速發(fā)展，產(chǎn)品已遍及世界各地。
　　 PSA是根據(jù)在常溫下，吸附劑對氫氣中雜質(zhì)組分在兩種壓力下的吸附容量不同而進行氣體分離的，以達到純化氫氣的目的。它能把混合氣中的氫提純出來，也可以使氫進一步凈化。
　　 鞍山鋼鐵集團公司原先已經(jīng)建有三套1000Nm3/h PSA制氫裝置，隨著其冷軋板產(chǎn)量的提高，原有PSA制氫裝置已經(jīng)不能夠滿足冷軋板生產(chǎn)的需要，為此委托大連圣邁氣體分離工程有限責(zé)任公司為其設(shè)計、

3、制造、安裝第四套焦爐煤氣PSA制氫裝置。
　　 本文通過對鞍鋼前三套焦爐煤氣PSA制氫裝置實地使用考察，對第四套焦爐煤氣PSA制氫裝置的工藝、自控、儀表進行了設(shè)計。
　　 在工藝設(shè)計中，對以往常用的四塔二次均壓的PSA流程進行了改進，采用了五塔三次均壓的新流程，五塔中有一臺吸附塔始終處于吸附狀態(tài)，可以使后面的四臺吸附塔吸附效率更高，同時增加一次均壓過程，以提高氫氣回收率。
　　 吸附劑的性能將直接影響產(chǎn)品的純度和

4、回收率指標而且是裝置連續(xù)長期穩(wěn)定運行以及裝置使用壽命的保證。本裝置根據(jù)焦爐煤氣的組分，選擇了活性炭、活性氧化鋁、5A分子篩和鈀催化劑等針對性很強的吸附劑，從而達到最佳的吸附效果。
　　 PSA制氫裝置基本上屬于全自動化運行，所以在自控設(shè)計上本裝置采用了目前最先進的西門子S7-400 PLC冗余控制系統(tǒng)，保證了整套裝置的自動化控制和運行。
　　 另外，本文還對PSA制氫后所產(chǎn)生的解析氣運用膜處理技術(shù)進行了嘗試性的設(shè)計，從而