“碳中和”愿景目標下 焦化副產焦爐煤氣中氫氣資源合理利用
發布時間:
2021-10-09
據國家有關部門統計數據,近兩年來,全國年生產焦炭量都在4.7億多噸。由工藝測算得出:年產生焦爐煤氣量約2094.1億立方米;含有副產氫氣資源量約1151.7億立方米(約1030萬噸),即每生產一噸焦炭產生氫氣約245立方米(約22kg左右)。
焦爐煤氣中含有氫氣(體積含量50~60%)是一種寶貴的化工原料和優質清潔燃料,須合理的綜合利用,而不應簡單地作為工業窯爐和發電燃料使用。
利用變壓吸附技術,將焦爐煤氣中的氫氣分離出來,獲得高純度的氫氣(99~99.999%),作為氫燃料或化工原料用。從副產焦爐煤氣提氫,是目前所有制氫方法而獲得的氫氣最廉價(如旭陽集團制氫成本僅0.7~1.0元/立方米)。
現就合理的利用焦化企業副產焦爐煤氣中氫氣資源,筆者提出一種新的工藝技術思路,以助力國家實現“碳中和”。
將焦化企業焦炭生產過程中產生的副產焦爐煤氣全部進行綜合利用提取氫氣產品,改變目前焦化企業采用除焦爐回爐加熱用煤氣外而剩余的焦爐煤氣進行綜合利用。
提氫氣后的含高甲烷高發熱值的馳放氣,大部分經摻混焦爐煙道氣貧化后作為原有焦爐加熱用燃料;或開發設計建設焦爐爐體結構燃燒系統和焦爐地下室加熱工藝管道系統等,以滿足使用提氫后的含高甲烷高發熱值馳放氣燃料燃燒的焦爐工藝要求。剩余部分的馳放氣供焦化企業自備熱電站作為加熱燃料用。
焦爐和熱電站煙囪煙氣中二氧化碳(煙囪煙氣排放二氧化碳量較直接使用焦爐煤氣作燃燒燃料有所增大,這樣提高了二氧化碳排放集中度)均采取捕集及利用技術,亦可考慮選擇綜合利用焦爐煤氣中含有氨資源,生產液氨作原料吸收煙囪煙氣中二氧化碳制取碳酸氫銨農用化肥產品,以減少煙囪排放出二氧化碳量。
焦化企業煉焦生產中產生的全部焦爐煤氣經提氫裝置而獲得的純氫氣產品,除用作苯加氫、煤焦油加氫等化工原料和車用動力清潔燃料外,亦可選擇在提氫裝置附近將氫氣摻混天然氣輸送管網(注:氫氣經天然氣摻氫混氣站后接入天然氣輸送管網,詳見混氣站技術規程團標),供城鎮居民作燃料用,民用使用含有氫氣的天然氣燃料,能減少城鎮居民區碳排放量(特別是特大型城市如北京、上海等應率先試用)。氫氣摻混天然氣輸送管網既可降低了氫氣輸送技術難度,又能減少氫氣運輸成本。該氫氣輸送技術在歐盟等國家已投入應用。
作者簡介 洪葉發 高級工程師,曾任安徽銅陵亞星焦化公司 副總工程師 技術科科長,目前重點關注焦化行業節能與碳減排工藝過程。

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