工业副产氢工艺流程及成本

学术   2024-11-17 11:30   广东  

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1、工业副产氢制氢工艺流程图:焦炉煤气制氢、氯碱副产物制氢

焦炉煤气制氢工艺流程:

氯碱副产物制氢:
轻烃裂解制氢:

2、工业副产氢成本测算——单位成本约 9-22 元/kg:

工业副产氢成本主要包括生产成本和提纯成本,各类副产氢综合成本介于 9-22 元/kg 之间。焦炉煤气制氢在工业副产氢中具备成本优势,单位制氢成本约 9-15 元/kg,由于其显著的减排效果和较高的经济性优势,在电解水绿氢成本达到或接近平价以前,副产氢是过渡阶段的较优途径。

3、焦炉煤气制氢成本测算

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制氢工艺

  • 焦炉煤气制氢


焦炉煤气制氢主要有焦炉煤气直接净化串联PSA分离提纯氢气和焦炉煤气蒸汽转化+PSA 分离提氢两种工艺。目前主流工艺是焦炉煤气压缩净化后采用变压吸附法直接分离提纯氢气,流程如下图所示。


焦炉煤气制氢流程简图


焦炉煤气制氢的关键技术在于焦炉煤气的净化和变压吸附氢气分离提纯。焦炉煤气含有粉尘、焦油、萘、苯、氨、氰化物、硫化物等多种杂质组分,净化工艺及净化剂的选择至关重要。焦炉煤气资源主要集中在我国山东、山西、河北、内蒙、陕西等省份。

  • 炼厂副产制氢


炼厂副产气一般有低压气和高压气,常见的低压气有轻烃回收尾气、解吸气、脱氢尾气等,高压气有重整气、歧化尾气、加氢低分气、乙烯尾气等。炼厂副产气制氢流程较短,典型炼厂副产气制氢及氢气纯化生产高纯氢气工艺流程如下图所示。


炼厂副产气制氢流程简图


与传统制氢方式相比,副产气直接制氢流程简单,无直接CO2排放,且提氢后的副产气中乙烯等烃类得到有效提浓,可作为炼厂原料再次利用,实现资源的回收利用。

  • 氯碱尾气制氢


氯碱工业是以工业盐为原料,电解氯化钠等盐水生产烧碱、纯碱、氯气、聚氯乙烯(PVC)等工业产品的行业。富含氢气的氯碱尾气主要有氯酸钠尾气及氯乙烯尾气,两种尾气组成相差较大,氯酸钠尾气和氯乙烯尾气主要组分如下表所示。


氯酸钠尾气和氯乙烯尾气组分


氯酸钠主要由电解工艺生产,每生产一吨氯酸钠可副产约620m3氢气。2020年我国氯酸钠产量约为85万吨,即可副产约5.27×108m3氢气。氯酸钠尾气氢气含量高,原料气处理关键在于脱氧脱氯和PSA分离纯化流程简单,工艺流程如下图所示。


氯酸钠副产气制氢流程简图

氯乙烯尾气含有氢气、氯乙烯、氯化氢等气体,其提氢工艺流程如下图所示。由于含有氯乙烯和乙炔等高附加值组分,直接排放将造成严重的资源浪费和环境污染,故采用净化+两段PSA法,实现了氯乙烯、乙炔、氢气的回收利用和尾气的达标排放,该工艺具有净化精度高、消耗低,整体运行成本低等特点。


氯乙烯副产气制氢流程简图

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