焦炉煤气制氢工艺及问题讨论
焦炉煤气制氢工艺存在的问题和应对
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。
煤气化制氢技术发展面临问题与对策建议
煤气化制氢技术发展面临问题与对策建议煤气化制氢技术是一种将煤炭等碳质资源转化为氢气的高效能途径，对于实现清洁能源转型和减少温室气体排放具有重要意义。
然而，该技术在发展过程中面临着一些问题。
本文将重点探讨这些问题，并提出相关对策建议。
问题一：碳排放由于煤气化过程中碳的氧化生成了二氧化碳，该技术存在一定的碳排放问题。
如何有效减少碳排放，降低对环境的不良影响是当前亟待解决的问题。
对策建议一：碳捕获与储存技术引入碳捕获与储存技术可以有效地降低煤气化制氢过程中的碳排放量。
通过捕获二氧化碳并将其安全储存或利用，可以实现碳的闭环循环利用，减少对大气的排放。
对策建议二：开发新型煤气化反应剂研发新型煤气化反应剂，选择具有高效反应速率和选择性的催化剂，可以在一定程度上提高产氢效率并减少副产物的生成，从而减少碳排放。
问题二：能源消耗煤气化制氢过程需要大量的热能供应，这增加了能源的消耗，对可持续发展带来了一定的挑战。
如何降低能源消耗，提高制氢过程的能源利用效率是当前亟待解决的问题。
对策建议一：能源配置优化通过对能源配置的优化，合理选择能源供应方式和热能利用技术，可以降低能源消耗并提高能源利用效率。
例如，利用余热发电、充分利用内燃机烟气中的热量等方式，实现能源的高效利用。
对策建议二：技术改进与创新开展煤气化制氢技术的改进与创新，设计节能的反应器结构、优化工艺流程，并结合先进的控制技术，实现对制氢过程的精细调控，降低能源消耗。
问题三：产物处理煤气化制氢过程中产生的副产物，如一氧化碳、硫化物等会对环境和设备造成一定程度的污染和腐蚀，给后续的产物处理带来了一定的困难。
如何处理和利用这些副产物是当前亟待解决的问题。
对策建议一：副产物资源化利用优化煤气化制氢过程中的工艺参数以及产品分离纯化技术，实现对副产物的高效分离和回收利用。
例如，利用一氧化碳进行合成气的催化转化，将硫化物转化为有用的化学品等。
对策建议二：改善产物处理技术开发和改进高效、环保的产物处理技术，如将含硫废气进行脱硫处理，减少对设备的腐蚀和对环境的污染。
焦炉煤气制氢工艺流程
焦炉煤气制氢工艺流程焦炉煤气制氢工艺是一种用焦炉煤气为原料生产氢气的过程。
焦炉煤气是指焦炭燃烧产生的气体，主要成分是一氧化碳和氢气，含有少量的二氧化碳、氮气和其他杂质。
利用焦炉煤气制氢是一种高效、低成本的方法，可以用于工业生产、能源储存和环保等领域。
主要包括气体净化、变换反应、水煮和气体分离等步骤。
下面将详细介绍焦炉煤气制氢工艺的流程及各个步骤的原理和操作方法。
1. 气体净化焦炉煤气中含有杂质如硫化氢、苯、硫醛等，这些杂质会影响后续反应的进行，因此需要进行气体净化处理。
气体净化可以采用吸附剂或洗涤液来去除杂质，使焦炉煤气达到符合要求的纯度。
2. 变换反应气体净化后的焦炉煤气进入变换反应器，通过变换催化剂催化反应，将一氧化碳和水蒸气转化为氢气和二氧化碳。
变换反应是焦炉煤气制氢过程中的关键步骤，需要控制反应条件如温度、压力和催化剂性质等，以提高氢气产率和减少副产物。
3. 水煮变换反应产生的气体混合物经过冷凝和去除二氧化碳后，进入水煮塔。
在水煮塔中，气体混合物与热水接触，使氢气与水反应生成氢气和热能。
水煮塔的目的是通过水煮反应增加氢气的纯度和产量。
4. 气体分离水煮后得到的气体混合物含有水蒸气和氢气，需要进行气体分离。
气体分离可以采用冷凝、压缩、吸附和膜分离等方法，将氢气从水蒸气和其他气体分离出来，得到高纯度的氢气。
总结起来，焦炉煤气制氢工艺流程包括气体净化、变换反应、水煮和气体分离四个步骤。
通过这些步骤的组合应用，可以高效地生产出高纯度的氢气，满足不同领域的需求。
焦炉煤气制氢是一种成熟的工艺，具有较高的经济效益和环保性，是未来氢能源发展的重要途径之一。
焦炉煤气制氢工艺存在的问题和应对方案浅析
焦炉煤气制氢工艺存在的问题和应对方案浅析摘要：我国的现代化社会建设中，氢气制作受到了人们广泛关注，针对制氢工艺要以制取精度、制取纯度较高的方法为主要的研究方向，焦炉煤气制氢工艺的应用逐渐实现了这一目标。
本文对焦炉煤气制氢的特点进行了探讨，分析了焦炉煤气制氢工艺存在的问题及应对方案。
关键词：焦炉；煤气；制氢；工艺；问题前言：制取氢气的方法中，焦炉煤气制氢工艺具有较强的应用性和可行性，在规定的时间内达到生产目标，提高氢气制作的质量。
合理运用焦炉煤气制氢工艺，将工艺制氢的优势充分发挥出来，是焦炉煤气制氢工艺研究中的重点课题。
一、焦炉煤气制氢的特点焦炉煤制氢有着自动化程度高、制氢纯度高、能耗低的特点，焦炉煤气制氢工艺中应用到的装置最初是由热吸附净化空气装置升级和发展而来的，该装置利用变压吸附方式以及变温吸附的方式，能够在相同的吸附时间内提高空气净化度，保证高纯度的氢气制作，有着自动化的优势特点。
焦炉煤气制氢装置的介质气体燃点低，通过计算机应用控制阀门，对各项参数进行合理地设置和调节，以免发生爆炸问题。
该装置有低能耗的优势，制作氢气之后解析气体，实现了重复利用，体现了绿色环保的优势特点。
若是发现了装置中存在气体泄漏的问题，其中安装的警报装置能够立即发出警报，由中控计算机对系统状态进行细致、全面的检测，加强对产品质量的控制，合理调整参数的数值，避免发生故障问题。
焦炉煤气制氢工艺是由制氢系统、变温系统以及氢气精制系统三个部分构成，在具体的制氢过程中，由于焦煤质量不同，因此焦化的过程与最终效果也存在差异性，要尽可能选择优质质量的焦煤，保证氢气的制作纯度。
通过吸附工艺中的变压吸附，将定量杂质吸附后进行降压作业，结合顺向、逆向降压，回收塔内氢气。
将吸附杂质冲洗干净，做好冲压准备，利用预处理器在变温吸附工艺应用过程中，对塔进行吸附，逆向放压，增加温度，温度冷却后压力增加，脱氧干燥工艺应用，是利用催化反应将适量的催化剂加入吸附杂质[1]。
浅谈焦炉煤气制氢工艺
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）。
焦炉煤气制氢
目录前言 (3)第一节吸附工艺原理 (5)1.1 吸附的概念 (5)1.2 吸附的分类 (6)1.3 吸附力 (7)1.4 吸附热 (9)1.5 吸附剂 (9)1.6 吸附平衡 (12)1.7 PSA-H2工艺的特点 (14)第二节PSA-H2流程选择分析 (16)2.1 TSA与PSA流程的选择 (16)2.2 真空再生流程与冲洗再生流程的选择 (17)2.3 均压次数的确定 (17)第三节PSA-H2流程描述 (18)3.1 工艺流程简图 (18)3.2工艺流程简述...................................................................................... 错误!未定义书签。
2．3．1工艺方案的选择 (18)2．3．2本装置工艺技术特点 (18)2．4工艺流程简述 (20)2．4．1预净化工序100#（参见图P0860-32-101） (20)2．4．2压缩及预处理工序200#（参见图P0860-32-201、P0860-32-202） (20)2．4．3变压吸附提氢工序300#（参见图P0860-32-301） (21)2．4．4脱氧干燥工序400#（参见图P0860-32-401） (22)2．5装置布置（参见图P0860-33-01） (22)2．6主要工艺控制指标 (23)第四节PSA-H2操作参数的调整 (24)4.1 相关参数对吸附的影响 (24)4.2 吸附压力曲线及其控制方式 (24)4.3 关键吸附参数的设定原则及自动调节方式 (25)4.4 提高PSA-H2装置可靠性的控制手段 (26)第五节PSA-H2装置注意事项 (27)5.1 吸附剂装填注意事项 (27)5.2 生产注意事项 (27)前言吸附分离是一门古老的学科。
早在数千年前，人门就开始利用木炭、酸性白土、硅藻土等物质所具有的强吸附能力进行防潮、脱臭和脱色。
焦炉煤气变压吸附制氢工艺流程
焦炉煤气变压吸附制氢工艺流程下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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焦炉煤气制氢系统氢气产量优化分析
焦炉煤气制氢系统氢气产量优化分析焦炉煤气制氢系统是一种常见的工业气体制备技术，可以通过催化转化焦炉煤气中的可燃气体产生高纯度的氢气。
在现代工业中，氢气被广泛应用于合成氨、石油加氢、金属加工和电力等领域。
为了提高焦炉煤气制氢系统的氢气产量，需要进行系统的优化分析，以确保系统性能的最大化。
首先，进行焦炉煤气的成分分析是优化分析的第一步。
焦炉煤气主要由一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氢气（H2）、甲烷（CH4）和其他杂质组成。
分析焦炉煤气的成分可以确定煤气中各种气体的含量，为后续的优化分析提供基础数据。
其次，根据焦炉煤气的成分分析结果，进行催化转化反应器的优化设计。
催化转化反应器是焦炉煤气制氢系统的核心设备，通过催化剂的作用，将焦炉煤气中的可燃气体转化为氢气。
催化剂的选择、反应温度和压力等变量都会对系统的氢气产量产生影响。
通过优化催化转化反应器的设计，可以提高系统的氢气产量和效率。
接下来，考虑废热回收和再利用。
焦炉煤气制氢系统在反应过程中会产生大量的废热，如果不进行回收和再利用，将会导致能源的浪费。
通过设计合理的废热回收系统，可以将废热用于蒸汽发生器或制冷系统等其他能源需求设备中，提高系统的能源利用效率。
此外，考虑气体分离和净化技术的应用。
焦炉煤气中除了含有有价值的氢气外，还包含了其他的不纯物质，如硫化氢（H2S）和苯（C6H6）等有害气体。
通过适当的分离和净化技术，可以将这些有害气体去除，提高氢气的纯度和质量。
同时，对于高纯度氢气的应用场景，如半导体制造等，可以采用进一步的分离和净化技术，提高氢气的纯度。
最后，考虑系统的运行与维护。
对于优化的焦炉煤气制氢系统，运行与维护也是非常重要的环节。
系统运行过程中，需要对催化剂进行定期更新和维护，并检查反应器和其他关键设备的运行状态。
此外，建立有效的安全措施和监测系统，确保系统的安全稳定运行。
综上所述，焦炉煤气制氢系统的氢气产量优化分析需要从焦炉煤气的成分分析开始，通过催化转化反应器的优化设计、废热回收和再利用、气体分离和净化技术的应用以及系统的运行与维护等方面进行综合考虑。
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吸 附 容 量
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量 逐 渐 增 大 。变 压 吸 附正 是 利 用 吸 附 剂 的这 段 特
分 压
性来 实 现吸 附与解 吸 的 。吸 附剂在 常 温高 压 ｆ Ａ点） 下大 量 吸附原 料 气 中除氢 以外 的 杂质组 分 ，然 后 降 低杂 质 的分 压 ｆ Ｂ点 ）使 各 种 杂 质得 以解 吸 。在 到 实 际 应 用 中一 般 依 据 气 源 的组 成 、压 力 及 产 品 要
用不 同温度 下 的吸 附等 温线 来 描 述 这 一关 系 ， 如 图 ｌ 示 。从 Ｂ Ｃ 和 Ａ Ｄ 可 以 看 出 ： 在 压 力 所 — —
一
定 时 ，随着 温度 的升 高 吸附容 量逐 渐减 小 。变 温 吸附所 利用 的正 是吸 附剂 的这段 特 性 。从 Ｂ —Ａ 可
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２ １ ３月 ０１ 年 第 ４ ２卷 第 ２期
Ｆ ｅ ＆ Ｃ ｅ ｃｌ ｒｃｓｅ ｕ１ ｈｍｉａ Ｐｏｅｓｓ
燃 料 与 化 工
４１
焦 炉 煤 气 制 氢 工 艺及 问题 讨 论
王 军 亮 白维 嵩 王 博
摘
（ 台 旭 阳 煤 化 工 有 限 公 司 ，邢 台 邢
０４ ０ ５ ０ ０）
ａ ｅｐｕ ｏ ｗａ ｄ ｒ ｔｆｒ ｒ ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ：Ｃｏ ｅｏ ｅ ａ Ｐｒ ｓ ｕ ｅｓ ｎｇａ ｓ ｒ ｔｏ Ｃｒ ｄ ｎ ｏ ｙ ｒ ｒ ｆｎｉｇ ｄｓ ｋ ｖ ｎｇ ｓ ｅ ｓ ｒ ｗｉ ｄ ｏ ｐ ｉ ｎ ｕ ｅｂｅ ｚ ｌｈ ｄ ｏ ｅ ｎ ｉ
要 ：变 压 吸 附 技 术 能 从 焦 炉 煤 气 中分 离 出 高 纯 度 氢 气 ，该 技 术 因工 艺 简 单 、投 资 少 、操 作 方 便 而成 为焦 炉煤
气 分 离 氢 气 的主 导 技 术 。介 绍 了焦 炉 煤 气 吸 附制 氢 的 生 产 过 程 及 工 作 原 理 ，对 装 置 特 点 进 行 了评 述 ，并 对 运 行 中 出现 的 问题 进 行 了分 析 ． 同时 提 出 了相 应 的 处 理 措 施 。 关 键 词 ：焦 炉 煤 气 变压吸附 粗 苯 加 氢
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 （ Ｓ ， 制 氢 系 统 为 变 压 Ｔ Ａ）
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
中 图分 类号 ：Ｔ ５ ２ ２ Ｑ ２． ６
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１０ — ７９ （０ １ ２ ０ ４ — ３ ０ １ ３ ０ ２ １ ）０ — ０ １０
Ｐｒ ｃ ｓ ｆｈｙ ｏ ｅ ａ ｉ ｔ ｃ ｋ ｖ ｎ ｇ ｓａ ｄ ｐｒ ｂ ｅ ｉｃ ｓ ｉ ｎ ｏ ｅ ｓｏ ｄｒ ｇ ｎ ｍ ｋ ｎｇ ｗｉｈ ｏ ｅ ｏ ｅ ａ ｎ ｏ ｌ ｍ ｄ ｓ ｕ ｓｏ