制氫解吸氣并網(wǎng)探討

何佳 張維祥

摘 要：介紹新建設(shè)焦?fàn)t煤氣變壓吸附提氫項(xiàng)目，需從化工能源公司外輸焦煤管道取用焦?fàn)t煤氣制氫，制氫后解吸氣返回焦煤管網(wǎng)，解吸氣熱值高于焦?fàn)t煤氣熱值，解吸氣氫氣含量較低，經(jīng)過(guò)論證解決最佳并網(wǎng)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：焦?fàn)t煤氣;制氫;解吸氣

一、概述

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

由于馬鋼股份公司南區(qū)、北區(qū)焦炭產(chǎn)量的變化，如何選擇焦?fàn)t煤氣取氣點(diǎn)、解吸氣并網(wǎng)點(diǎn)，會(huì)對(duì)馬鋼6000Nm3/h制氫項(xiàng)目、現(xiàn)有能控中心制氫作業(yè)區(qū)、熱電廠CCPP的生產(chǎn)，以及南區(qū)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(zhì)及參數(shù)

（一）原料氣規(guī)格

本項(xiàng)目以焦?fàn)t煤氣為原料氣生產(chǎn)氫氣，焦?fàn)t煤氣原料來(lái)自焦化裝置，選用的焦?fàn)t煤氣是經(jīng)過(guò)初步處理后的氣體，主要組成見表1。

（二）解吸氣

本項(xiàng)目提氫解吸氣通過(guò)管道送回馬鋼焦?fàn)t煤氣管道指定位置，解吸氣主要右氫氣、甲烷、氮?dú)獾冉M成，其中氫氣含量約23.64（V%）。解吸氣并網(wǎng)壓力：0.02MPaG;溫度：40℃;氣量：7800Nm3/h;焦?fàn)t煤氣精制系統(tǒng)再生時(shí)并網(wǎng)量4500Nm3/h，15天一周期，其中再生時(shí)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(zhì)，通過(guò)管道送回焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)。

三、解吸氣并網(wǎng)方案

解吸氣并入時(shí)的焦?fàn)t煤氣成分熱值變化及對(duì)用戶的影響。

（一）解吸氣全部并入DN1200焦?fàn)t煤氣管道

1.解吸氣并DN1200管道，南區(qū)規(guī)劃年產(chǎn)焦炭310萬(wàn)噸

3.對(duì)用戶的影響

（1）對(duì)能控中心制氫作業(yè)區(qū)的生產(chǎn)影響。①年產(chǎn)焦炭310萬(wàn)噸時(shí)，解吸氣并網(wǎng)后，H2含量50.2%，對(duì)能控中心制氫作業(yè)區(qū)的生產(chǎn)有影響。②年產(chǎn)焦炭210萬(wàn)噸時(shí)，解吸氣并網(wǎng)后，H2含量48.5%，對(duì)能控中心制氫作業(yè)區(qū)的生產(chǎn)有影響，影響較大。

（2）對(duì)熱電廠CCPP的影響。①年產(chǎn)焦炭310萬(wàn)噸時(shí)，解吸氣并網(wǎng)后，焦煤熱值提高到3796kcal/m3，這部分焦?fàn)t煤氣送南區(qū)氫站、三加壓、八加壓站，對(duì)熱電廠CCPP沒有影響。當(dāng)三廠區(qū)焦?fàn)t煤氣用量小于43500m3/h時(shí)，對(duì)熱電廠CCPP有有限影響。②年產(chǎn)焦炭210萬(wàn)噸時(shí)，解吸氣并網(wǎng)后，焦煤熱值提高到3853kcal/m3，這部分焦?fàn)t煤氣主要輸送到氫站、三加壓、八加壓站，對(duì)熱電廠CCPP沒有影響。當(dāng)三廠區(qū)焦?fàn)t煤氣用量小于33500m3/h時(shí)，對(duì)熱電廠CCPP有有限影響。

（3）對(duì)三、八加壓混合煤氣的配比影響。①年產(chǎn)焦炭310萬(wàn)噸時(shí)，焦?fàn)t煤氣熱值3666kcal/m3;解吸氣并網(wǎng)后，焦?fàn)t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(xù)并網(wǎng)的解吸氣，對(duì)熱值穩(wěn)定有較大影響。②解吸氣并DN1200管道（年產(chǎn)焦炭210萬(wàn)噸）時(shí)，焦?fàn)t煤氣熱值3666kcal/m3;解吸氣并網(wǎng)后，焦?fàn)t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(xù)并網(wǎng)的解吸氣，對(duì)熱值穩(wěn)定影響大。

（二）解吸氣全部并入DN1800焦?fàn)t煤氣管道

3.對(duì)用戶的影響

（1）對(duì)能控中心制氫作業(yè)區(qū)的生產(chǎn)影響。①解吸氣并DN1800管道（年產(chǎn)焦炭310萬(wàn)噸）時(shí)，解吸氣并網(wǎng)后，H2含量54.5%，對(duì)能控中心制氫作業(yè)區(qū)的生產(chǎn)影響小。②解吸氣并DN1800管道（年產(chǎn)焦炭210萬(wàn)噸）時(shí)，解吸氣并網(wǎng)后，H2含量54%，對(duì)能控中心制氫作業(yè)區(qū)的生產(chǎn)影響小。

（2）對(duì)熱電廠CCPP的影響。①解吸氣并DN1800管道（年產(chǎn)焦炭310萬(wàn)噸）時(shí)，解吸氣并網(wǎng)后，焦?fàn)t煤氣熱值增加64kcal/m3，對(duì)熱電廠CCPP沒有影響。②解吸氣并DN1800管道（年產(chǎn)焦炭210萬(wàn)噸）時(shí)，解吸氣并網(wǎng)后，焦?fàn)t煤氣熱值增加75kcal/m3，對(duì)熱電廠CCPP沒有影響。

（3）對(duì)三加壓混合煤氣的配比影響。①解吸氣并DN1800管道（年產(chǎn)焦炭310萬(wàn)噸）時(shí)，焦?fàn)t煤氣熱值3666kcal/m3;解吸氣并網(wǎng)后，焦?fàn)t煤氣熱值3710，焦?fàn)t煤氣熱值增加44kcal/m3，對(duì)用戶影響小。②解吸氣并DN1800管道（年產(chǎn)焦炭210萬(wàn)噸）時(shí)，焦?fàn)t煤氣熱值3666kcal/m3;解吸氣并網(wǎng)后，焦?fàn)t煤氣熱值3714，焦?fàn)t煤氣熱值增加48kcal/m3，對(duì)用戶影響小。

（三）解吸氣并入熱電廠1#-3#鍋爐DN900焦?fàn)t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(tái)，對(duì)馬鋼公司其他用戶沒有影響。當(dāng)其不摻或焦煤不夠停止其供應(yīng)時(shí)，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(wǎng)：一是并網(wǎng)至熱電廠1#-3#煤粉爐（已在架設(shè)，預(yù)留DN800接口），二是并網(wǎng)至DN1800焦?fàn)t煤氣管道上。

（2）6000m3/h制氫焦?fàn)t煤氣的取氣點(diǎn)，采用在DN1200管道上取氣。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣玉嶺，等.制氫解吸氣回收利用探討[J].冶金動(dòng)力，2016（6）.