技 术 规 程
一、概述
600Nm
3
/h焦炉煤气变压吸附制氢（PSA-H2）项目是粗苯加氢精
制装置的重要部门，为粗苯加氢精制装置提供纯度≥99.9%的高纯度氢气（净化粗苯中的杂质）。本装置采用变压吸附制氢（简称PSA）法从焦炉煤气（简称COG）中提取氢气。本装置采用变压吸附法，因此，原料气中不应含有任何液体和气体。
1、 原料气组成
组成 H2 N2 CH4 CO CO2 CmHn O2 V％ 59.50 1.50 26.00 4.50 3.50 4.0 1.0 杂质组成 H2S COS 萘 NH3 焦油灰尘 mg/Nm3 100 153 250 100 10 10 原料气温度：≦40℃ 原料气压力：4-6 Kpa表压 原料气流量：1260 Nm3/h
2、 产品气组成
氢气H2 H2O O2 ∑S 纯度 含量99.9 ≦≦≦V％ 30PPm 10PPm 0.5PPm 产品气温度：≦40℃ 产品气压力：≧1.2Mpa 产品气流量：600Nm3/h
CH4 NH-N2 CO+CO2 ≦≦≦30PPm 0.5PPm 10PPm
3、 解吸气组成
组成 H2 O2 N2 CH4 CO CO2 CmHn 合计 含量V％ 20.42 1.61 2.97 51.00 9.01 7.00 8.00 100.00 解吸气温度：≦40℃ 解吸气压力：0.02Mpa 解吸气流量：658.21Nm3/h
二、 工艺说明
1、 工艺原理
变压吸附的基本原理是：利用吸附剂对气体的吸附有选择性，即不同的气体（吸附质）在吸附剂上的吸附量有差异和一种特定的气体在吸附剂上的吸附量随压力变化而变化的特性，实现气体混合物的分离和吸附剂的再生。变压吸附提氢技术就是根据变压吸附的原理，在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附原料气中的CO、CO2、CH4等杂质组分，而氢气等少量不易吸附的组分则通过吸附床层由吸附器顶部排出，从而实现气体混合物的分离，而通过降低吸附床层的压力使被吸附的CO、CO2、CH4等组分脱附解吸，使吸附剂得到再生，同时达到提氢的目的。
吸附器内的吸附剂对不同组分的吸附是定量的，当吸附剂对有效组分的吸附达到一定量后，有效组分从吸附剂上能有效的解吸，使吸附剂能重复使用时，吸附分离工艺才有使用意义。故每个吸附器在实际过程中必须经过吸附和再生阶段。对每个吸附器而言，吸附过程是
间歇的，必须采用多个吸附器循环操作，才能连续制取产品气。
多床变压吸附的意义在于：保证在任何时刻都有相同数量的吸附器处于吸附状态，使产品气能连续稳定地输出；保证适当的均压次数，使产品有较高的回收率。
焦炉煤气中杂质较多，组成十分复杂，随原料煤不同有很大变化，除有大量的CH4和一定量的N2、CO、CO2、O2等外还有少量的高碳烃类、萘、苯、无机硫、焦油等，后者都是高沸点、大分子量的组分，很难在常温下解吸，对变压吸附采用的吸附剂而言，吸附能力相当强，这些组分会逐渐积累在吸附剂中而导致吸附剂性能下降，因此本装置采用两种不同的吸附工艺，变温吸附工艺和变压吸附工艺。
2、 工艺流程叙述
本装置分为四个主要工艺过程：脱萘及压缩，预处理，变压吸附制氢，后处理等工序
①原料气 脱萘及压缩 预处理 变压吸附制氢 ②解吸气 ③产品气 后处理
装置界区： 原料气 除油脱萘器 干燥系统 解吸气加热器 脱氧冷却器 脱氧器 脱氧加热器 精脱硫器 吸附器 压缩机 精脱萘器 除油器 预处理器 产品H2 解吸气冷却器 解吸气 装置界区流程框图
工艺流程
1）100#预净化工序
原料焦炉煤气在压力4-6Kpa、温度≦40℃的条件下进入100#预净化工序，脱出焦炉煤气中的焦油、萘、H2S、NH3、HCN等杂质，得到杂质较少的净化气。该工序主要由2台脱油脱萘器(T0101)、1台焦炉煤气压缩机(K1301)、2台精脱硫器(T0201)、1台电加热器(E0102)及一系列手动阀组成。
原料气进入2台可串并联操作的脱油脱萘器，脱油脱萘器内装填有不同选择性的吸附剂，可交替进行吸附和再生过程，实现连续运行。当其中一台脱油脱萘器吸附饱和后，立即将焦炉煤气切换到另一台脱油脱萘器进行净化，而吸附饱和的脱油脱萘器则用过热水蒸气（～400℃）进行再生，再生废液排入污水池进行集中，定期处理。再生结束时用一定量解吸气对脱油脱萘器进行冷吹降温，冷吹气经冷却器降温后返回解吸气系统。
脱油脱萘后的净化气经压缩机一级增压到0.22Mpa，进入2台可串并联操作的精脱萘器，内装高效脱萘剂，脱除萘和硫化氢。当其中1台精脱萘器吸附饱和后，用电加热器（E0201）加热到~400℃左右的过热蒸汽进行再生，再生废液排入污水池集中，定期处理。再生结束后用一定量解吸气对精脱萘器进行冷吹降温，冷吹气经冷却器降温后返回解吸气系统。
2）200#预处理工序
经脱萘脱硫后的净化气通过200#预处理，进一步脱除其中的烷烃、芳烃、硫化物、氮化物、氨、焦油等，得到符合变压吸附原料气要求的净化气。本工序由1台焦炉煤气压缩机（k1301），2台除油器（T0202），2台预处理器（T0203），1台解吸气加热器（E0201），1台冷却分离器（E0202），13台程序控制阀和一系列手动阀组成。
净化气经压缩机二、三级增压到1.4 MPa后，进入2台除油器，内装除油剂，脱除压缩机所带油份等，除油器可串并联操作。除油剂吸附饱和后更换。
除油后的原料气再进入到2台预处理器进行处理，2台预处理器并联操作，交替轮换使用，通过程序控制程序控制阀来实现。再生时，解吸气经加热器加热到150℃左右对预处理器进行再生，再用常温解吸气冷吹降温，冷吹解吸气和再生的解吸气经冷却分离器降温后进入解吸气管网。
3）300#PSA-H2工序 经过预处理的焦炉煤气进入300#PSA-H2系统，获得氢纯度≥99.5%，氧含量约为0.4%的半产品气，不合格的半产品气经程序控