小PSA技术回收废气中氢的研究

赵惠蓉

(潞安化工集团太原化工新材料有限公司，山西 太原 030400)

引 言

我公司合成氨装置是由气化、变换、低温甲醇洗3个装置将煤燃烧、转换反应、脱硫脱碳，最终处理出98%以上的氢气，成为生产液氨、双氧水、己二酸、己内酰胺、尼龙六等的重要原料之一。

低温甲醇洗、液氮洗再生系统所产废气中均含有部分氢气，低温甲醇洗二氧化碳闪蒸塔Ⅰ段、硫化氢浓缩塔Ⅰ段排放废气氢体积分数69.87%，气体流量594.2 m3/h；液氮洗装置的循环氢废气氢体积分数88.78%，气体流量208 m3/h。总排氢量599.83 m3/h，年损失氢量5 182 530.68 m3/h，折合人民币519万元。这些都造成了氢的浪费，且不符合环境保护要求[1]。

1 废气中氢的来源

我公司园区低温甲醇洗工段可处理27万m3/h的原料气，产出14万m3/h的氢气。低温甲醇洗在-60 ℃～-30 ℃，用甲醇洗涤原料气中的硫化物及CO2等。整个工艺分为吸收部分和再生部分，吸收部分是用低温甲醇对原料气进行脱硫脱碳，使产品氢气纯度≥98%，再生部分是对甲醇液中的H2、总硫、CO2用减压、闪蒸、加热、气提的方法进行提取，净化甲醇，甲醇可以循环使用。生产出副产品CO2、硫、排放气等[2-3]。

液氮洗工段可处理10万m3/h纯度98%的H2，液氮洗是利用液氮在-197 ℃下深冷洗涤CO的物理原理，脱除由低温甲醇洗供给原料气中的物质，使φ(H2)≥99.9%，同时配有N2供后续工段使用，洗涤氮气中含有微量H2、CO等。

2020年低温甲醇洗、液氮洗工段洗涤液再生后，全年产含氢废气7 387 656 m3，氢气含量平均在68%；为减小氢损耗，回收残存H2，增加小PSA变压吸附装置，提纯使φ(H2)≥99.9%。

2 废气中氢的处理方式

增加处理气量1 000 m3/h小PSA项目：小PSA变压吸附是本装置采用一段5-1-3 PSA提氢。……