煤制合成气中温变压吸附H2/CO2分离研究与示范

作者

李爽张婧王冬冬王路史翊翔蔡宁生
单位

清华大学能源与动力工程系，热科学与动力工程教育部重点实验室清华大学山西清洁能源研究院
摘要

煤制合成气净化工段位于水气变换后，脱除H2S、CO2等气体杂质，获取较高纯度的工业H2。目前成熟净化工艺为以低温甲醇洗、液氮洗为代表的湿法以及变压吸附脱碳为代表的干法技术。中温变压吸附（ET-PSA）技术在与来流变换气一致的中温温度区间运行，采用自行合成的疏水富氮活性炭吸附剂，将传统变压吸附操作温度提升至170～220 ℃，实现中温高湿环境下的硫碳共脱。引入N2充洗和低压N2清洗2个新变压吸附步序，可使H2回收率提高至99%。以丰喜泉稷厂煤制变换气为中试侧线原料，搭建了原料气处理量5 000 m3/h（标况下）的中温变压吸附H2/CO2分离中试试验装置，H2经两级中温变压吸附纯度达到燃料电池H2水平（含有效气N2），中试装置已累计运行超过2 800 h。并以公用工程运行数据计算中试装置能耗，仅折算电耗，中试H2净化运行成本相比丰喜泉稷厂内低温甲醇洗H2净化电耗可节约成本约35%。该技术突破了常规固体吸附净化温度限制，采用中温下选择性吸附性能好的吸附剂实现H2中杂质定向脱除，为实现高效高品质H2净化提供新的工艺路线。
关键词

煤制氢氢气净化中温变压吸附活性炭中试装置
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金资助项目（52176190）；山西省科技重大专项资助项目（MH2015-06）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（2022ZFJH04）
引用格式

李爽，张婧，王冬冬，等. 煤制合成气中温变压吸附H2/CO2分离研究与示范［J］.洁净煤技术，2023,29(3):92-101.
LI Shuang,ZHANG Jing,WANG Dongdong，et al.Study and demonstration of H2/CO2 separation of syngas from coal by elevated temperature pressure swing adsorption［J］.Clean Coal Technology，2023,29(3):92-101.
相关专题

这篇文章属于2023封面文章（《洁净煤技术》）（97篇）

这篇文章属于“氢能与洁净煤技术融合发展”专题（11篇）
图表

中温变压吸附H2/CO2分离中试流程

原料和U-80C-N-550 N 1s能谱对比

CO2的吸附量对比

原料和U-80C-N-550水接触角对比

CO2穿透曲线