（兖矿国宏化工有限责任公司，山东邹城273512）
［中图分类号］ TQ 116.2+2 ［文献标识码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2012）04-0040-03
兖矿国宏化工有限责任公司的500 kt/a煤制甲醇装置是以兖矿集团自有的高硫煤为原料，采用水煤浆气化→部分耐硫变换→低温甲醇洗脱硫脱碳→低压甲醇合成→三塔精馏精制工艺生产甲醇。为延长企业产品链，公司拟建甲醇醋酸深加工项目。新建项目需要高纯氢气作原料。由于公司空分装置已无富裕能力，现有弛放气氢回收装置生产的氢气气量和纯度又不能满足要求，故只能通过减少甲醇产量（减产88 kt/a），用低温甲醇洗后净化气来生产高纯氢气。本文对拟采用的净化气制氢气工艺技术方案进行探讨。
1 新建项目需要氢气气量及质量要求
新建项目需高纯度氢气24 165 m3/h，要求氢气质量满足：H2≥99.5%，CO≤3×10-6，CO2≤3×10-6，Cl2≤0.1×10-6，O2≤2×10-6，总烃≤2 000×10-6，总硫≤0.01×10-6。
2 氢气提纯方案
现已工业化的氢气提纯方法主要有：膜分离法、低温法和变压吸附法。
（1）膜分离法
膜分离法即中空纤维膜分离技术，是以中空纤维膜两侧气体的分压差为推动力，通过溶解、扩散、解吸等步骤，产生组分间传递率的差异而实现气体分离的。该法的优点：装置占地面积较小，操作简单，开工率高；尾气压力损失少，压缩功耗少；投资省。该法的缺点：氢气纯度低，最高只有97.9%；氢气回收率低，仅79.6%～83%（视气体组成而定）。
（2）低温法
低温法是将气体冷冻成液体，利用不同气体沸点不同来进行气体分离的。该法的优点：氢气回收率较高，一般可达90％左右；氢气纯度高，可保证在99％以上；有大型装置的应用经验；占地面积较小；尾气压力损失少，压缩功耗少；与低温甲醇洗净化相配合，耗冷少。该法的缺点：需采用国外技术及设备，投资较高。
（3）变压吸附法
变压吸附法是利用吸附剂对混合气中各组分的吸附容量随压力变化而呈差异的特性，由选择吸附和解吸再生2个过程组成交替切换的循环工艺，吸附和再生在相同温度下进行。该法的优点是：氢气纯度高，可达99.5%；氢气回收率较高；操作费用低。该法的缺点是：阀门切换频繁，因而对阀门的性能、自动控制的水平及可靠性要求高。
3 可行性方案分析比较
公司现有氢气回收装置为膜分离装置，分两级回收甲醇合成弛放气中的氢气，弛放气总量为8 000 m3/h，回收氢气约5 800 m3/h，氢气纯度只有94%，氢气气量和纯度不能满足新建项目要求。为满足新建项目对氢气气量和纯度的要求，拟采用甲醇装置低温甲醇洗后的净化气作为气源制高纯氢气。比较3种氢气提纯方法，单纯从氢气纯度来看，必须采用变压吸附法。但是只采用变压吸附法方案，解吸气气量较大，且解吸气压力接近常压，该部分气体若回收耗能较大，若全部作为燃料气外放，将大大影响甲醇装置效益。因此考虑采用膜分离和变压吸附相结合的方法作为第二方案。
3.1 单独采用变压吸附法（方案一）
工艺流程：从低温甲醇洗工段出口抽出1股压力为5.1 MPa的净化气，直接进入变压吸附单元，提纯得到高纯度的产品氢气。解吸气经解吸气压缩机增压后返回到净化气中。
综合考虑原料气的处理量、吸附压力、原料组成、投资和占地因素，采用