煤制油工藝中PSA制氫技術的應用實踐

白 茹

(山西潞安煤基清潔能源有限責任公司,山西 長治 046200)

煤制油生產技術工藝通常可以分為直接液化技術工藝和間接液化技術工藝兩種類型[1]。煤制油技術工藝運用過程中做好氫氣制備環節，可獲取到良好的技術結果。

1 國內煤制油工藝現狀

我國的煤制油技術，通常采用煤直接液化工藝技術路線和煤間接液化工藝技術路線[2-3]。

對我國各地區開采生產的100余種煤進行液化檢測試驗，在將“液化油物質回收率50.00%”作為判斷尺度條件下，可以篩選獲取到15種適宜開展液化加工處理環節的煤炭產品。

2 煤制油尾氣與PSA(變壓吸附)

煤直接液化處理技術，就是煤炭經溶劑抽提技術處理，或是在高溫、高壓、催化劑物質作用下，在煤漿物質內部添加適宜的氫氣，煤炭中包含復雜的有機化合物質，發生基于分子組成結構層面的顯著變化，繼而在顯著提升H/C技術參數項目測定數值水平條件下，直接性地被轉化成處在液體狀態下的石油產品[4]。

煤直接液化處理技術運用過程中，與氫氣具備關聯性的技術裝置，主要涉及加氫穩定技術裝置、加氫改質技術裝置，以及制氫技術裝置等。

煤間接液化處理技術，就是要將煤炭產品先轉化成合成氣物質形態，之后以合成氣物質形態為基礎，借助于適宜溫度、壓力、催化劑，合成氣轉化成烴類燃料油和化工產品[5-7]。

在費托合成技術工藝過程中，通常需要有氫氣的參與，需要開展氫氣的提取技術、制備技術研究。

3 PSA(變壓吸附)工藝技術簡述

PSA工藝技術是針對混合氣體中的部分物質組成展開分離回收后可供運用的技術，在PSA工藝技術具體運用過程中，通常技術環節主要包含：PSA制氫技術、PSA脫除二氧化碳技術、PSA二氧化碳提濃技術、PSA一氧化碳提濃技術、PSA空分制氧技術、PSA空分制氮技術、PSA甲烷提濃技術及PSA回收氯乙烯乙炔技術環節等。

4 PSA制氫工藝原理

所謂變壓吸附技術(pressure swing adsorption，PSA)，本質上就是憑借吸附劑類物質(通常為多孔固體物質)內部表面結構組成部分氣體物質分子的物理吸附作用。借由吸附劑物質在同等壓力下容易吸附高沸點組分物質、不易吸附低沸點組分物質(如H2物質)和高壓技術環境下被吸附物質組分吸附量持續增加、低壓技術環境下吸附量持續減小的技術特性來實現針對氣體雜質物質的分離處理過程。

5 PSA制氫工藝技術在煤制油項目中的應用

5.1 煤直接液化制油項目中PSA制氫技術應用

神華集團煤制油生產技術項目的產能為108.00萬t/a，選用煤炭直接液化工藝技術路線。在2003年8月，神華集團將以往運用的技術工藝類型替換成國內自主研發形成的煤炭直接液化工藝技術類型，其催化劑物質選擇使用863煤直接液化高效催化劑物質，并將原HTI技術工藝體系中的固定床加氫技術環節替換為T-star加氫技術環節，并且于2009年實現全線投產運行。

神華煤制油生產技術項目設備為世界上最大規模的PSA制氫工業化技術設備裝置。這套PSA制氫裝置，其處理量為340 000.00 m3/h。

5.2 煤間接液化制油項目中PSA應用

神華集團寧煤煤制油生產技術項目的產能為400.00萬t/a，運用煤炭間接液化工藝技術路線。

5.3 煤制油工藝中PSA制氫技術特點

在煤制油工藝構成體系中，PSA制氫技術的主要特點為：1) 原料氣體物質形態種類多樣；2) 原料氣體物質形態內部組成結構極其復雜；3) PSA制氫技術環節推進過程中，對實際獲取的氫氣物質產品的純凈度要求水平較高；4) PSA制氫技術環節推進過程中，對實際獲取的氫氣物質產品的回收率要求水平較高。

在PSA技術裝置吸附塔組成部分中安裝配置的吸附劑物質床層結構部分，通常需要配置基于多種類吸附劑物質共同組成的復合式吸附床層結構，其工作過程中需要設置的壓力技術參數數值介于1.50 MPa～3.50 MPa。

6 結語

綜合梳理現有研究成果可知，在煤制油技術工藝具體運用過程中，擇取和結合運用適當技術方法針對氫氣物質展開回收處理技術環節，能支持獲取較好結果，適宜推廣普及運用。