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煤制甲醇工艺中制氢工艺选择比较 　　【摘要】对煤基甲醇工艺中制氢气的工艺路线进行的详细的比较分析，认为以净化气为气源经全变换后PSA制氢的工艺路线在煤基甲醇工艺制氢中具有一定的优势。 　　【关键词】制氢;煤基甲醇 PSA;甲醇深加工 　　随着甲醇产量的增大，甲醇产能已经出现过剩，越来越多的煤制甲醇厂开始考虑甲醇深加工项目，以便提高产品附加值。目前比较多的深加工项目有醋酸、醋酸乙烯、醋酸丁酯及MTO、MTP等，特别是MTO，在神化取得成功后，全国各地掀起了一股甲醇制烯烃的热潮，初步统计全国在建或拟建的MTO项目有十五六家之多，MTO之后用丙烯、乙烯继续深加工，走石油化工路线，可以制得环氧丙烷、丙烯酸、低密度聚乙烯等，在石油价格居高不下的今天具有较高的经济价值。同时以煤基甲醇深加工制烯烃也解决了西部运输困难的问题，有利于资源合理布置。在MTO及后续深加工工艺中，都属于石油化工范畴，需要大量的氢气，并且纯度较高（一般大于95%，甚至99%以上），氢气的制得是一个需要大家考虑的问题。本文主要针对煤制甲醇工艺深加工中氢气的制取工艺进行讨论。 　　１．煤制甲醇工艺及工业制氢工艺简介 　　1.1 煤制甲醇工艺简介 　　一般的煤制甲醇工艺流程为煤或水煤浆加压进入气化炉然后经碳洗塔洗涤进入变换炉部分变换调节氢碳比后进入净化脱硫脱碳，之后进入合成塔合成甲醇，一般分为四个单元，气化、变换、净化、合成。一般能够作为富氢气气源的有变换气、净化气及合成驰放气，其一般的气体成分如下： 　　变换气气体及成分： 　　H2：44%；CO2：34.4%；CO：19.36%；CH4：0.075%； 　　N2：0.44%；AR：0.1%；H2S：1.3%；COS：0.063%； 　　MEOH：0；H2O：0.181%。 　　净化气气体及成分： 　　H2：67.7%；CO2：1.88%；CO：29.44%；CH4：0.11%； 　　N2：0.69%；AR：0.15%；H2S：0；COS：0； 　　MEOH：0.01；H2O：0。 　　驰放气气体及成分： 　　H2：77%；CO2：1.62%；CO：5.96%；CH4：2.42%； 　　N2：9.76%；AR：0.34%；H2S：0；COS：0； 　　MEOH：0.52；H2O：0。 　　由上表可以看出，由于气体成分的不同，需要根据气源的不同，选择不同的制氢工艺。 　　1.2 工业制氢工艺简介 　　氢气提纯现已工业化的方法主要有三种：膜分离、低温法、变压吸附法。三种方法各有优缺点，膜分离占地面积小、操作简单、开工率高，并且功耗少，投资省，缺点是氢气纯度只能到98%（二级膜分离99%左右）；低温法是将气体冷冻成液体，再利用精馏的方法进行气体分离，具有气体纯度高，回收率高的优点，缺点是投资高，并且需要考虑与空分或低温甲醇洗统一设计；变压吸附利用吸附剂进行吸附再生获得高纯度的气体，具有产品纯度高、回收率高，操作费用低的特点，氢气纯度可达99.5%以上，缺点是阀门切换频繁，对阀门的性能、自动控制的水平及可靠性要求高。 　　2.MTO及后续产品对氢气的质量要求 　　MTO及石油化工加氢工艺中，对氢气的要求一般纯度要求大于99%，下面为一般的规格要求： 　　氢气成分：H2：99.5%；CO+CO2：??10ppm；总烃：??2000ppm；氧：??3ppm；总硫：??0.01ppm。 　　从三种氢气提纯工艺来看，要满足MTO及后续深加工工艺的要求，即氢气纯度大于99%，单纯的深冷或变压吸附可以达到，但是能耗相对较大。考虑深冷需要配套冷量，改造中较难实现，因此后续工艺一般采用变压吸附。但由于变压吸附是高压吸收，常压解析，解析气如果回收利用加压重新回到甲醇装置将需要很大的能耗，这样预处理就需要考虑全变换或者膜分离，将进PSA装置的非氢气成分降至最低，以便节省能耗。 　　3.煤基甲醇工艺中三种气源制氢工艺方案介绍 　　3.1以变换气为气源的制氢工艺 　　变换气的成分如下： 　　H2：44%；CO2：34.4%；CO：19.36%；CH4：0.075%；N2：0.44%； 　　AR：0.1%；H2S：1.3%；COS：0.063%；MEOH：0；H2O：0.181%。 　　变换气中含有H2S，需要预处理进行脱硫。由变换气制氢有两种工艺路线。方案一：由于气体中含有大量的CO，在进PSA装置前需要进行全变换，以便转化CO，提高进气氢气浓度，这样PSA中的解析气仅含有少量氢气和一氧化碳，解析气可以去燃料管网。整个工艺路线为： 　　变换气→全变换→脱硫脱碳→PSA→产品氢气→解析气去燃料管网。 　　方案二：变换气经过脱硫后直接进入PSA装置，由于解析气含有大量的CO，需要增加压缩机回收进入合成系统。整个工艺路线为： 　　变换气→脱硫脱碳→PSA→