制氢解吸气并网探讨

    何佳 张维祥

    

    

    

    摘 要：介绍新建设焦炉煤气变压吸附提氢项目，需从化工能源公司外输焦煤管道取用焦炉煤气制氢，制氢后解吸气返回焦煤管网，解吸气热值高于焦炉煤气热值，解吸气氢气含量较低，经过论证解决最佳并网点。

    关键词：焦炉煤气;制氢;解吸气

    一、概述

    马钢公司计划建设6000Nm3/h焦炉煤气变压吸附提氢项目，该项目需从化工能源公司外输焦煤管道上取用14300Nm3/h焦爐煤气，用于制氢;焦炉煤气制氢后的7800Nm3/h解吸气，需要返回焦煤管网。马钢焦炉煤气主要含氢气、甲烷等杂质。

    由于马钢股份公司南区、北区焦炭产量的变化，如何选择焦炉煤气取气点、解吸气并网点，会对马钢6000Nm3/h制氢项目、现有能控中心制氢作业区、热电厂CCPP的生产，以及南区混合煤气热值造成影响，为选择最佳的方案，做出下述方案比较。

    二、解吸气品质及参数

    （一）原料气规格

    本项目以焦炉煤气为原料气生产氢气，焦炉煤气原料来自焦化装置，选用的焦炉煤气是经过初步处理后的气体，主要组成见表1。

    （二）解吸气

    本项目提氢解吸气通过管道送回马钢焦炉煤气管道指定位置，解吸气主要右氢气、甲烷、氮气等组成，其中氢气含量约23.64（V%）。解吸气并网压力：0.02MPaG;温度：40℃;气量：7800Nm3/h;焦炉煤气精制系统再生时并网量4500Nm3/h，15天一周期，其中再生时间为2天。低位热值：19.41MJ/m3（4637kcal/Nm3）。部分用作粗脱萘、精脱萘再生的解吸气含大量硫化氢、萘等杂质，通过管道送回焦炉煤气净化系统。

    三、解吸气并网方案

    解吸气并入时的焦炉煤气成分热值变化及对用户的影响。

    （一）解吸气全部并入DN1200焦炉煤气管道

    1.解吸气并DN1200管道，南区规划年产焦炭310万吨

    3.对用户的影响

    （1）对能控中心制氢作业区的生产影响。①年产焦炭310万吨时，解吸气并网后，H2含量50.2%，对能控中心制氢作业区的生产有影响。②年产焦炭210万吨时，解吸气并网后，H2含量48.5%，对能控中心制氢作业区的生产有影响，影响较大。

    （2）对热电厂CCPP的影响。①年产焦炭310万吨时，解吸气并网后，焦煤热值提高到3796kcal/m3，这部分焦炉煤气送南区氢站、三加压、八加压站，对热电厂CCPP没有影响。当三厂区焦炉煤气用量小于43500m3/h时，对热电厂CCPP有有限影响。②年产焦炭210万吨时，解吸气并网后，焦煤热值提高到3853kcal/m3，这部分焦炉煤气主要输送到氢站、三加压、八加压站，对热电厂CCPP没有影响。当三厂区焦炉煤气用量小于33500m3/h时，对热电厂CCPP有有限影响。

    （3）对三、八加压混合煤气的配比影响。①年产焦炭310万吨时，焦炉煤气热值3666kcal/m3;解吸气并网后，焦炉煤气热值3796kcal/m3、增加130kcal/m3，主要输送到三加压、八加压站煤气混合站，由于三加压站还要消化能控中心制氢不连续并网的解吸气，对热值稳定有较大影响。②解吸气并DN1200管道（年产焦炭210万吨）时，焦炉煤气热值3666kcal/m3;解吸气并网后，焦炉煤气热值3853kcal/m3、增加187kcal/m3，主要输送到三加压、八加压站煤气混合站，由于三加压站还要消化能控中心制氢不连续并网的解吸气，对热值稳定影响大。

    （二）解吸气全部并入DN1800焦炉煤气管道

    3.对用户的影响

    （1）对能控中心制氢作业区的生产影响。①解吸气并DN1800管道（年产焦炭310万吨）时，解吸气并网后，H2含量54.5%，对能控中心制氢作业区的生产影响小。②解吸气并DN1800管道（年产焦炭210万吨）时，解吸气并网后，H2含量54%，对能控中心制氢作业区的生产影响小。

    （2）对热电厂CCPP的影响。①解吸气并DN1800管道（年产焦炭310万吨）时，解吸气并网后，焦炉煤气热值增加64kcal/m3，对热电厂CCPP没有影响。②解吸气并DN1800管道（年产焦炭210万吨）时，解吸气并网后，焦炉煤气热值增加75kcal/m3，对热电厂CCPP没有影响。

    （3）对三加压混合煤气的配比影响。①解吸气并DN1800管道（年产焦炭310万吨）时，焦炉煤气热值3666kcal/m3;解吸气并网后，焦炉煤气热值3710，焦炉煤气热值增加44kcal/m3，对用户影响小。②解吸气并DN1800管道（年产焦炭210万吨）时，焦炉煤气热值3666kcal/m3;解吸气并网后，焦炉煤气热值3714，焦炉煤气热值增加48kcal/m3，对用户影响小。

    （三）解吸气并入热电厂1#-3#锅炉DN900焦炉煤气管道

    由于热电厂1#-3#锅炉掺烧7800m3/h解吸气，每座炉掺烧5000m3/h台，对马钢公司其他用户没有影响。当其不掺或焦煤不够停止其供应时，上述影响都在，所以建议不考虑热电掺烧的情况。

    四、最终意见

    （1）6000m3/h制氢解吸气采用两路并网：一是并网至热电厂1#-3#煤粉炉（已在架设，预留DN800接口），二是并网至DN1800焦炉煤气管道上。

    （2）6000m3/h制氢焦炉煤气的取气点，采用在DN1200管道上取气。

    参考文献：

    [1]蒋玉岭，等.制氢解吸气回收利用探讨[J].冶金动力，2016（6）.