摘 要

近年来随着清洁能源市场的迅猛发展，氢能需求的逐年增长，煤制氢工艺得到了长足的发展。煤制氢作为传统制氢工艺，得到了广泛关注，为保证安全生产，我们有必要对其生产过程中的危险有害因素进行辨识分析，提出针对性的安全措施、建议。本文以水煤气固定床工艺为例，通过分析其工艺流程，结合安全系统工程方法，发现问题并提出有效措施。主要内容如下：

1.通过查阅相关资料，了解煤制氢技术的概况，重点认知水煤气固定床工艺的工艺原理、生产流程及主要工艺参数；

2.依据相关法律法规及国家标准，对固定床煤气炉制氢生产工艺系统的不同生产流程进行危险有害因素辨识，采用预先危险性分析方法并结合定量分析方法对可能发生事故的环节进行分析；

1. 基于以上分析结果，结合项目自身条件，细分到每个重点工序，提出针对性的安全建议和措施，为危险控制和降低事故风险提供参考。

关键词：固定床 煤制氢 生产工艺流程 危险有害因素辨识 预先危险性分析 安全措施

Hazard Analyses and Evaluations of Production Process of 30000Nm³/h Coal-producing Hydrogen in Fixed Bed Gas Furnace

Abstract

In recent years， with the rapid development of clean energy market， the demand for hydrogen energy increased year by year， coal and hydrogen production process has been developed by leaps and bounds. As a traditional hydrogen production process， coal and hydrogen production has been widely concerned. In order to ensure the safe production， it is necessary to identify and analyze the harmful and harmful factors in the production process， and put forward the proposed safety measures and suggestions. In this paper， water gas fixed bed technology， for example， by analyzing the process， combined with safety system engineering methods， identify problems and put forward effective measures. The main contents are as follows：

    1. Through access to relevant information， to understand the general situation of coal-hydrogen technology， focusing on water-saving fixed-bed technology process， the production process and the main process parameters；

    2. According to the relevant laws and regulations， the entire process system for identification of risk factors， the use of pre-risk analysis of the possible analysis of the accident， combined with the quantitative calculation；

3. Based on the above analysis results， combined with the project's own conditions， subdivided into each key process， put forward targeted safety recommendations and measures for risk control and reduce the risk of accidents to provide a reference.

Key words： Fixed bed coal-made hydrogen Production process Identification of Hazardous Hazardous Factors PHA safety measures

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 概述 1

1.1物料简介 1

1.1.1理化性质 1

1.1.2用途 1

1.1.3制取途径 1

1.2工艺概况 4

1.3工艺的发展与现状 5

1.4工艺特点 7

1.5国际现状 8

1.5.1美国 8

1.5.2日本 8

1.5.3其他国家 9

1.6国内现状 9

1.7典型事故案例 10

1.8设计主要内容 10

第二章 工艺原理及生产流程 13

2.1装置概况 13

2.1.1生产规模 13

2.1.2装置组成 13

2.1.3装置特点 13

2.1.4技术路线 13

2.1.5工序组成 13

2.1.6工艺流程及物料平衡图 14

2.2原料煤储运工序 14

2.2.1工艺流程 14

2.2.2贮煤方式 14

2.2.3.运煤系统 15

2.3造气工序 15

2.3.1任务 15

2.3.2工艺原理 15

2.3.3工艺流程简述 16

2.3.4工艺过程操作条件 16

2.3.5主要设备 16

2.4吹风气回收工序 17

2.4.1任务 17

2.4.2工作原理 18

2.4.3工艺流程简述 18

2.4.4工艺过程操作条件 18

2.4.5主要设备 18

2.5水煤气脱硫工序 19

2.5.1任务 19

2.5.2工作原理 20

2.5.3工艺流程简述 20

2.5.4工艺过程操作条件 20

2.5.5主要设备 20

2.6水煤气压缩工序 22

2.6.1任务 22

2.6.2工艺流程简述 22

2.7全低温变换工序 22

2.7.1任务 22

2.7.2工作原理 22

2.7.3工艺流程简述 22

2.7.4工艺过程操作条件 23

2.7.5主要设备 23

2.8变换气脱硫工序 25

2.8.1任务 25

2.8.2工作原理 25

2.8.4工艺过程操作条件 25

2.8.5主要设备 25

2.9变压吸附工序 27

2.9.1任务 27

2.9.2工作原理 27

2.9.3工艺过程简述 27

2.9.4工艺过程操作条件 28

2.9.5主要设备 29

2.10循环水系统 30

2.10.1工艺过程简述 30

2.10.2主要设备 31

第三章 主要危险有害因素辨识与分析 34

3.1危险、有害物质特性 34

3.2重大危险源辨识 35

3.2.1重大危险源简介 35

3.2.2重大危险源辨识 35

3.3重大危险源分级 36

3.4生产过程中的危险、有害因素分析 37

3.4.1火灾、爆炸 37

3.4.2中毒窒息 38

3.4.3机械伤害 39

3.4.4触电 39

3.4.5灼伤、烫伤 39

3.4.6噪声伤害 39

第四章 预先危险性分析 40

4.1基本含义 40

4.2分析步骤 40

4.3预先危险性分析表 41

第五章 重大事故后果分析 44

5.1火灾 44

5.1.1喷射火灾 44

5.2爆炸 45

5.2.1蒸汽云爆炸伤害模型 46

5.2.2TNT当量法 46

第六章 安全对策措施 47

6.1煤储运工序 47

6.2造气工序 48

6.3氢气储区 49

参考文献 50

第一章 概述

1.1物料简介

1.1.1理化性质

H₂是世界上已探明气体中密度最小单质气体，其质量约为空气的7%，在标准大气压和室温情况下，属无味无色无毒的气体，其自燃点为560℃。氢气具有易燃易爆的性质，其沸点较低（20.4K），一般情况下没有腐蚀性，特殊情况下如温度高于260℃时，氢气可以腐蚀部分金属，例如碳钢，氢气分子可以进入一些金属的晶格当中，产生“氢脆”的现象。氢气具有较强的渗透性，在空气或者氧气当中一定条件下，可以发生爆炸。高浓度的氢气会使人窒息。

本设计所研究的煤制氢工艺的产品氢气纯度一般在98.5%以上，其中CO含量低于0.38%，CO₂与H₂S的含量均极低。

1.1.2用途

液态氢燃烧时释放热量是同质量汽油燃烧放热量的3倍之多，而且污染少，因此是航空等行业的高能燃料；利用氢可从含氧化合物中夺取氧的性质，氢气在冶金工业中有很重要的地位；在化工行业，氢气则被主要运用与合成氨^[1]。