干馏煤气制氢存在问题分析与改进措施

盛建军

摘 要：本文介绍了甘肃宏汇能源化工有限公司制氢工艺现状及存在问题，通过对干馏煤气组分进行分析，及对增加干馏煤气除油除尘装置及预加氢装置的工艺条件和效果的论述，进一步论证了甘肃宏汇能源化工有限公司制氢装置增加干馏煤气除油除尘装置及预加氢装置的必要性。

关键词：制氢;干馏煤气;除油除尘;预加氢

1 工艺及现状

1.1 制氢工艺简介

甘肃宏汇能源化工有限公司现于2015年新建一套48000Nm3/h制氫装置一套，由中国成达工程有限公司设计，以干馏煤气或干馏煤气和焦炉煤气为制氢主要原料气，加氢脱硫采用钴钼催化剂，蒸汽转化采用镍系催化剂，净化工序为变压吸附，生产纯度为99.95%的氢气，但在试生产过程中，因干馏煤气中的氧气和烯烃含量偏高且焦油尘等杂质含量难以除去，造成制氢装置不能满负荷、长期稳定运行。

1.2 现状

制氢装置设计是以天然气、焦炉煤气、干馏煤气为原料生产氢气，目前因天然气供应紧缺、使用受限且价格高，冶金厂区焦炉煤气无量可供，自产干馏煤气中焦油、尘、苯、烯烃含量较高暂不能使用，致使制氢生产严重受制约。

目前制氢装置设计的变温吸附和PSA1变压吸附工序是将低温干馏煤气、焦炉煤气和低分气中的焦油、萘、苯脱除。但因干馏煤气中的焦油、尘、苯等杂质超标，远超设计值，致使原TSA和PSA1工序出口气中焦油、尘、苯等杂质超工艺要求，不能满足制氢装置安全稳定运行的工艺要求。

另外制氢装置原设计虽有加氢反应器，但现生产的干馏煤气中烯烃含量平均在5.88%左右，远超出了设计提资煤气中烯烃含量为2%的指标，现有加氢反应器的处理能力不能满足要求。

2 工艺条件

1）压力：3.7MPa.G;2）流量：20000.0Nm3/h由以上参数可以看出，干馏供应的干馏煤气中的焦油含量250～350mg/Nm3，远高于原设计条件。烯烃含量在5.88%左右，超出了设计提资煤气中烯烃含量为2%的标准，和制氢装置在没有预加氢装置情况下烯烃含量在5%以下工艺要求的。

制氢装置设计有加氢反应器，其主要作用是为了将原料气中的有机硫、氯等有毒物质加氢成为无机硫及烯烃饱和，有毒物质加氢为无机形态后在精脱硫槽脱除。因为烯烃加氢反应是一个大量放热的反应过程，一般来讲，烯烃含量1%的气体经烯烃饱和反应将造成加氢反应器有25℃温升。煤气中烯烃含量过高，烯烃将在加氢反应器中反应放出大量热造成加氢反应器飞温，使制氢装置连锁停车或发生其它安全事故。2017年5月份制氢装置开车过程中，因焦炉煤气中氧含量、烯烃好含量过高，造成加氢反应器飞温连锁停车，影响开车时间72小时.

3 制氢装置运行存在问题

31制氢装置低负荷除盐水预热器振动严重

因干馏煤气焦油尘。烯烃含量超标，不能作为制氢原料气，且焦炉煤气中断供应，致使现有制氢装置以天然气为主原料气（原设计为以干馏煤气为主流量为33257Nm3，配入少量天然气），且天然气供应量受限，装置负荷较低（天然气用量约9000Nm3/h，水碳比3.5，配汽量36T/h，工艺冷凝液量28T/h），除盐水量60T/h，除盐水在预热器内部汽化，除盐水温度达150℃以上（设计温度93℃），除盐水预热器水路出口超温及振动现象比较严重。造成除盐水系统法兰多处泄漏，为使制氢装置在低负荷下能够安全稳定运行，将除盐水预热器水路旁路阀全开，将除盐水预热器切除。

3.2 低负荷下转化炉出口温度低

转化炉原设计为以干馏煤气为主，流量为33257Nm3/h，配入少量天然气，转化炉出口温度设计值为865℃，出口压力设计值3.05MPa。现工况下以天然气为原料，天然气用量约9000Nm3/h，水碳比3.5，转化炉出口温度750℃，出口压力2.5MPa。转化炉出口温度低导致天然气转化率较低，转化炉出口甲烷含量（设计值<5.4%）超标。

4 采取措施

在原有的煤气压缩机之后以及原TSA变温吸附之前再新增一套焦油、尘脱除装置，以将干馏煤气中的焦油和尘含量由入口的250 mg/Nm³脱除到50 mg/Nm³，达到原TSA变温吸附入口的设计值。

在原料气压缩机出口至加氢反应器入口管道上增加一套预加氢装置，将原料气中的烯烃含量降至2%以下。

5 结论

经上述论证，增加干馏煤气除油除尘装置及预加氢装置后，对自产干馏煤气进行除油、除尘、去除杂质烯烃预饱和处理，可以将干馏煤气作为制氢生产的原料气，既可以摆脱天然气作为主原料气完全受制于人的局面，又可从根本上降低制氢生产成本，从长远解决制氢原料气供应。

参考文献

[1]司朝侠 高传礼 黄国栋主编.制氢装置安全技术.北京.中国石化出版社.2009（2015.1）