韩广艳
中国石化有限公司天津分公司联合九车间 天津市 300270
摘要：在煤制油工艺中会产生氢气或者含有氢气的中间气体，煤制油生产过程中会产生含有氢气的煤制油尾气。必须利用变压吸附制氢技术对煤制油尾气内的氢气进行有效分离，使其能够重新回到系统中进行应用，才能够提高煤制油工艺的经济效益和生态效益。这就需要对煤制油工艺中PSA制氢技术的应用要点进行研究和分析。
关键词：制油工艺；PSA制氢技术；应用要点
一、煤制油尾气概述
现阶段，我国的煤制油主要包括煤直接液化以及间接液化两种技术方式。对国内多个煤种的煤直接液化进行实验发现将液化石油收入达到50%以上作为标准，能够筛选出十多种适用于液化的煤。而煤炭直接液化技术在操作过程中可以利用溶剂抽提，在高温、高压以及催化剂的作用下，煤浆加氢气可以促使煤中含有的复杂有机物分子结构出现变化，从而提高H/C比，将煤炭直接转化为液体油品。煤直接液化项目在生产过程中的核心装置与氢相关主要包括加氢稳定装置、加氢改质装置以及制氢装置等。这些与氢有关的核心装置对整个工艺生产过程有至关重要的影响。在生产过程中会产生含有氢气的尾气。而煤间接液化技术需要先将煤进行气化制成合成气，然后将其作为主要原料，在温度、压力以及催化剂的作用下，使其成为氢类、燃料油以及化工原料和相关产品。可以先合成甲醇，再将甲醇重整与变换合成燃料油。煤间接液化工艺在生产过程中也会有氢气参与，导致整个液化装置的运行过程产生含有氢气的尾气。因此，不管煤直接液化工艺还是煤间接液化工艺都会产生含有氢气的尾气。必须对这些尾气进行有效处理，进行回收利用，才能够提高煤制油工艺的经济效益和生态效益。其中变压吸附技术是制氢技术的主要类型[1]。
二、PSA制氢技术概述
PSA工艺技术是当前制油工艺中应用比较普遍的气体分离回收技术、PSA技术在应用过程中主要包括PSA制氢技术、PSA脱除二氧化碳技术、PSA空分制氧技术、PSA空分制氮技术、PSA回收氯乙烯乙炔技术等。PSA制氢技术是PSA工艺技术中的一种，同时是PSA工艺装置中对气体进行处理时总量最大的一种技术类型。为了对PSA制氢技术进行充分应用，需要了解PSA制氢技术的工艺原理。
PSA制氢工艺是PSA技术的一种，在PSA制氢工艺应用过程中，需要利用吸附剂对气体分子进行物理吸附。在相同压力下，吸附剂可以吸附高沸点组分，对低沸点组分的吸附效果比较差，并且在高压状态下被吸附组分的吸附量会不断增加，而在低压状态下吸附量会减小。这样有利于有效分离气体杂质。在原料气体吸附过程中，可以在高压力条件下利用吸附剂床层，将高沸点杂质组分选择性吸附出来，而低沸点组分可以直接作为净化气从吸附塔顶出口排出。并在减压下解吸被吸附的杂质组分。将解吸的组分从吸附塔底部的出口排出。在这一过程中可以使吸附剂进行下一次循环利用。
在一定压力条件下完成杂质吸附过程，在减压环境下解吸杂质，可以使吸附剂再生循环利用。在变压吸附过程中，吸附床内的吸附剂解吸主要是以降低杂质分压达到目的的。
三、PSA制氢技术在制油工艺中的应用
在煤直接液化过程中，PSA制氢技术的应用可以将原料气，也就是煤气利用脱硫脱碳方式进行处理，成为净化气。在煤直接液化制油过程中，PSA制氢装置的工艺流程主要为原料气进入到PSA第1组制氢装置后，可以对原料气进行压缩处理之后，再将其输入到第2组PSA制氢装置中对氢气进行压缩，压缩完成的氢气可以从吸附塔顶排出成为产品氢气，而存在杂质的组分从吸附塔底出口排出为解吸气。在PSA制氢技术应用过程中，可以多塔同时进行吸附，多次均压冲洗并利用吸附塔完成分组。可以设置多组吸附塔，并根据具体的煤制油工艺需求完成吸附塔的切换过程。在硬件分组以及辅助程序应用过程中，能够对程控阀进行在线检修，并且PSA制氢技术可以利用带有两个顺放罐变压吸附工艺技术确保在该工业应用过程中产品氢气质量能够达标，氢气回收率能够达到90%以上。
而在煤间接液化过程中，对PSA制氢技术进行应用时，利用的是费托合成技术。原料气进入到PSA制氢装置中后，可以进行有效处理并产生产品氢气以及解吸气。在煤炭间接制油工艺制氢技术应用过程中，可以利用多塔同时进行吸附，并进行多次均压冲洗再生工艺。在费托合成技术应用过程中，同样使用设置两个顺放罐的变压吸附技术，可以提高经济质量，保证氢气的回收率。
对煤制油工艺中PSA执行技术的主要特点进行分析，可以发现在煤制油过程中，原料气比较多样的情况下，其组成比较复杂，而产品氢气质量要求相对较高。通常情况下产品氢气组成，包括氢气、一氧化碳。为了提高氢的回收率PSA制氢装置吸附塔内需要利用多种吸附剂复合床层形成吸附剂床层，才能够满足各种工作压力范围。在对吸附塔数量进行设置时，也要根据煤制油工艺的具体规模对吸附塔数量进行合理设置，保证可以进行多塔吸附、多次均压，能够提高氢气的回收效率。尤其是设置两个顺放罐的变压吸附技术具有更好的应用效果。这种技术在应用过程中能够使吸附剂再生冲洗更加彻底，确保产品氢气的质量。利用PSA制氢技术可以满足煤制油工艺中原料气体组成比较复杂，气量大的生产需求。可以在最大程度上提高产品氢气的质量，保证氢气的回收率，具有较好的推广效果[2]。
四、结语
总而言之，在煤制油过程中，无论是煤直接液化工艺还是煤间接液化工艺都会产生富有氢气的尾气。为了对煤气中的氢气进行有效回收，提高煤制油工艺的生态效益和经济效益，需要加强PSA制氢技术在煤制油工艺中的有效应用。这样才能够提升煤制油项目中的能源综合利用效率，在对PSA制氢技术进行分析的过程中，需要从PSA制氢技术的具体原理出发，对PSA制氢技术在煤制油工艺中的具体应用情况进行全面了解，才能够真正提高产品氢气质量，保证氢气回收率。
参考文献：
[1]穆朝友. 浅谈煤制油工艺中PSA制氢技术应用[J]. 低温与特气， 2019, 37(02):43-46.
[2]张亮. PSA制氢技术及其在煤制甲醇中的应用[J]. 中国化工贸易， 2020, 012(004):96,98.