干餾煤氣制氫存在問題分析與改進措施

盛建軍

摘 要：本文介紹了甘肅宏匯能源化工有限公司制氫工藝現狀及存在問題，通過對干餾煤氣組分進行分析，及對增加干餾煤氣除油除塵裝置及預加氫裝置的工藝條件和效果的論述，進一步論證了甘肅宏匯能源化工有限公司制氫裝置增加干餾煤氣除油除塵裝置及預加氫裝置的必要性。

關鍵詞：制氫;干餾煤氣;除油除塵;預加氫

1 工藝及現狀

1.1 制氫工藝簡介

甘肅宏匯能源化工有限公司現于2015年新建一套48000Nm3/h制氫裝置一套，由中國成達工程有限公司設計，以干餾煤氣或干餾煤氣和焦爐煤氣為制氫主要原料氣，加氫脫硫采用鈷鉬催化劑，蒸汽轉化采用鎳系催化劑，凈化工序為變壓吸附，生產純度為99.95%的氫氣，但在試生產過程中，因干餾煤氣中的氧氣和烯烴含量偏高且焦油塵等雜質含量難以除去，造成制氫裝置不能滿負荷、長期穩定運行。

1.2 現狀

制氫裝置設計是以天然氣、焦爐煤氣、干餾煤氣為原料生產氫氣，目前因天然氣供應緊缺、使用受限且價格高，冶金廠區焦爐煤氣無量可供，自產干餾煤氣中焦油、塵、苯、烯烴含量較高暫不能使用，致使制氫生產嚴重受制約。

目前制氫裝置設計的變溫吸附和PSA1變壓吸附工序是將低溫干餾煤氣、焦爐煤氣和低分氣中的焦油、萘、苯脫除。但因干餾煤氣中的焦油、塵、苯等雜質超標，遠超設計值，致使原TSA和PSA1工序出口氣中焦油、塵、苯等雜質超工藝要求，不能滿足制氫裝置安全穩定運行的工藝要求。

另外制氫裝置原設計雖有加氫反應器，但現生產的干餾煤氣中烯烴含量平均在5.88%左右，遠超出了設計提資煤氣中烯烴含量為2%的指標，現有加氫反應器的處理能力不能滿足要求。

2 工藝條件

1）壓力：3.7MPa.G;2）流量：20000.0Nm3/h由以上參數可以看出，干餾供應的干餾煤氣中的焦油含量250～350mg/Nm3，遠高于原設計條件。烯烴含量在5.88%左右，超出了設計提資煤氣中烯烴含量為2%的標準，和制氫裝置在沒有預加氫裝置情況下烯烴含量在5%以下工藝要求的。

制氫裝置設計有加氫反應器，其主要作用是為了將原料氣中的有機硫、氯等有毒物質加氫成為無機硫及烯烴飽和，有毒物質加氫為無機形態后在精脫硫槽脫除。因為烯烴加氫反應是一個大量放熱的反應過程，一般來講，烯烴含量1%的氣體經烯烴飽和反應將造成加氫反應器有25℃溫升。煤氣中烯烴含量過高，烯烴將在加氫反應器中反應放出大量熱造成加氫反應器飛溫，使制氫裝置連鎖停車或發生其它安全事故。2017年5月份制氫裝置開車過程中，因焦爐煤氣中氧含量、烯烴好含量過高，造成加氫反應器飛溫連鎖停車，影響開車時間72小時.

3 制氫裝置運行存在問題

31制氫裝置低負荷除鹽水預熱器振動嚴重

因干餾煤氣焦油塵。烯烴含量超標，不能作為制氫原料氣，且焦爐煤氣中斷供應，致使現有制氫裝置以天然氣為主原料氣（原設計為以干餾煤氣為主流量為33257Nm3，配入少量天然氣），且天然氣供應量受限，裝置負荷較低（天然氣用量約9000Nm3/h，水碳比3.5，配汽量36T/h，工藝冷凝液量28T/h），除鹽水量60T/h，除鹽水在預熱器內部汽化，除鹽水溫度達150℃以上（設計溫度93℃），除鹽水預熱器水路出口超溫及振動現象比較嚴重。造成除鹽水系統法蘭多處泄漏，為使制氫裝置在低負荷下能夠安全穩定運行，將除鹽水預熱器水路旁路閥全開，將除鹽水預熱器切除。

3.2 低負荷下轉化爐出口溫度低

轉化爐原設計為以干餾煤氣為主，流量為33257Nm3/h，配入少量天然氣，轉化爐出口溫度設計值為865℃，出口壓力設計值3.05MPa。現工況下以天然氣為原料，天然氣用量約9000Nm3/h，水碳比3.5，轉化爐出口溫度750℃，出口壓力2.5MPa。轉化爐出口溫度低導致天然氣轉化率較低，轉化爐出口甲烷含量（設計值<5.4%）超標。

4 采取措施

在原有的煤氣壓縮機之后以及原TSA變溫吸附之前再新增一套焦油、塵脫除裝置，以將干餾煤氣中的焦油和塵含量由入口的250 mg/Nm3脫除到50 mg/Nm3，達到原TSA變溫吸附入口的設計值。

在原料氣壓縮機出口至加氫反應器入口管道上增加一套預加氫裝置，將原料氣中的烯烴含量降至2%以下。

5 結論

經上述論證，增加干餾煤氣除油除塵裝置及預加氫裝置后，對自產干餾煤氣進行除油、除塵、去除雜質烯烴預飽和處理，可以將干餾煤氣作為制氫生產的原料氣，既可以擺脫天然氣作為主原料氣完全受制于人的局面，又可從根本上降低制氫生產成本，從長遠解決制氫原料氣供應。

參考文獻

[1]司朝俠 高傳禮 黃國棟主編.制氫裝置安全技術.北京.中國石化出版社.2009（2015.1）