制氫解吸氣并網探討

何佳 張維祥

摘 要：介紹新建設焦爐煤氣變壓吸附提氫項目，需從化工能源公司外輸焦煤管道取用焦爐煤氣制氫，制氫后解吸氣返回焦煤管網，解吸氣熱值高于焦爐煤氣熱值，解吸氣氫氣含量較低，經過論證解決最佳并網點。

關鍵詞：焦爐煤氣;制氫;解吸氣

一、概述

馬鋼公司計劃建設6000Nm3/h焦爐煤氣變壓吸附提氫項目，該項目需從化工能源公司外輸焦煤管道上取用14300Nm3/h焦爐煤氣，用于制氫;焦爐煤氣制氫后的7800Nm3/h解吸氣，需要返回焦煤管網。馬鋼焦爐煤氣主要含氫氣、甲烷等雜質。

由于馬鋼股份公司南區、北區焦炭產量的變化，如何選擇焦爐煤氣取氣點、解吸氣并網點，會對馬鋼6000Nm3/h制氫項目、現有能控中心制氫作業區、熱電廠CCPP的生產，以及南區混合煤氣熱值造成影響，為選擇最佳的方案，做出下述方案比較。

二、解吸氣品質及參數

（一）原料氣規格

本項目以焦爐煤氣為原料氣生產氫氣，焦爐煤氣原料來自焦化裝置，選用的焦爐煤氣是經過初步處理后的氣體，主要組成見表1。

（二）解吸氣

本項目提氫解吸氣通過管道送回馬鋼焦爐煤氣管道指定位置，解吸氣主要右氫氣、甲烷、氮氣等組成，其中氫氣含量約23.64（V%）。解吸氣并網壓力：0.02MPaG;溫度：40℃;氣量：7800Nm3/h;焦爐煤氣精制系統再生時并網量4500Nm3/h，15天一周期，其中再生時間為2天。低位熱值：19.41MJ/m3（4637kcal/Nm3）。部分用作粗脫萘、精脫萘再生的解吸氣含大量硫化氫、萘等雜質，通過管道送回焦爐煤氣凈化系統。

三、解吸氣并網方案

解吸氣并入時的焦爐煤氣成分熱值變化及對用戶的影響。

（一）解吸氣全部并入DN1200焦爐煤氣管道

1.解吸氣并DN1200管道，南區規劃年產焦炭310萬噸

3.對用戶的影響

（1）對能控中心制氫作業區的生產影響。①年產焦炭310萬噸時，解吸氣并網后，H2含量50.2%，對能控中心制氫作業區的生產有影響。②年產焦炭210萬噸時，解吸氣并網后，H2含量48.5%，對能控中心制氫作業區的生產有影響，影響較大。

（2）對熱電廠CCPP的影響。①年產焦炭310萬噸時，解吸氣并網后，焦煤熱值提高到3796kcal/m3，這部分焦爐煤氣送南區氫站、三加壓、八加壓站，對熱電廠CCPP沒有影響。當三廠區焦爐煤氣用量小于43500m3/h時，對熱電廠CCPP有有限影響。②年產焦炭210萬噸時，解吸氣并網后，焦煤熱值提高到3853kcal/m3，這部分焦爐煤氣主要輸送到氫站、三加壓、八加壓站，對熱電廠CCPP沒有影響。當三廠區焦爐煤氣用量小于33500m3/h時，對熱電廠CCPP有有限影響。

（3）對三、八加壓混合煤氣的配比影響。①年產焦炭310萬噸時，焦爐煤氣熱值3666kcal/m3;解吸氣并網后，焦爐煤氣熱值3796kcal/m3、增加130kcal/m3，主要輸送到三加壓、八加壓站煤氣混合站，由于三加壓站還要消化能控中心制氫不連續并網的解吸氣，對熱值穩定有較大影響。②解吸氣并DN1200管道（年產焦炭210萬噸）時，焦爐煤氣熱值3666kcal/m3;解吸氣并網后，焦爐煤氣熱值3853kcal/m3、增加187kcal/m3，主要輸送到三加壓、八加壓站煤氣混合站，由于三加壓站還要消化能控中心制氫不連續并網的解吸氣，對熱值穩定影響大。

（二）解吸氣全部并入DN1800焦爐煤氣管道

3.對用戶的影響

（1）對能控中心制氫作業區的生產影響。①解吸氣并DN1800管道（年產焦炭310萬噸）時，解吸氣并網后，H2含量54.5%，對能控中心制氫作業區的生產影響小。②解吸氣并DN1800管道（年產焦炭210萬噸）時，解吸氣并網后，H2含量54%，對能控中心制氫作業區的生產影響小。

（2）對熱電廠CCPP的影響。①解吸氣并DN1800管道（年產焦炭310萬噸）時，解吸氣并網后，焦爐煤氣熱值增加64kcal/m3，對熱電廠CCPP沒有影響。②解吸氣并DN1800管道（年產焦炭210萬噸）時，解吸氣并網后，焦爐煤氣熱值增加75kcal/m3，對熱電廠CCPP沒有影響。

（3）對三加壓混合煤氣的配比影響。①解吸氣并DN1800管道（年產焦炭310萬噸）時，焦爐煤氣熱值3666kcal/m3;解吸氣并網后，焦爐煤氣熱值3710，焦爐煤氣熱值增加44kcal/m3，對用戶影響小。②解吸氣并DN1800管道（年產焦炭210萬噸）時，焦爐煤氣熱值3666kcal/m3;解吸氣并網后，焦爐煤氣熱值3714，焦爐煤氣熱值增加48kcal/m3，對用戶影響小。

（三）解吸氣并入熱電廠1#-3#鍋爐DN900焦爐煤氣管道

由于熱電廠1#-3#鍋爐摻燒7800m3/h解吸氣，每座爐摻燒5000m3/h臺，對馬鋼公司其他用戶沒有影響。當其不摻或焦煤不夠停止其供應時，上述影響都在，所以建議不考慮熱電摻燒的情況。

四、最終意見

（1）6000m3/h制氫解吸氣采用兩路并網：一是并網至熱電廠1#-3#煤粉爐（已在架設，預留DN800接口），二是并網至DN1800焦爐煤氣管道上。

（2）6000m3/h制氫焦爐煤氣的取氣點，采用在DN1200管道上取氣。

參考文獻：

[1]蔣玉嶺，等.制氫解吸氣回收利用探討[J].冶金動力，2016（6）.