甲醇转化制氢工艺资料
甲醇制氢设计工艺
前言氢气是一种重要的工业产品,它广泛用于石油、化工、建材、冶金、电子、医药、电力、轻工、气象、交通等工业部门和服务部门,由于使用要求的不同,这些部门对氢气的纯度、对所含杂质的种类和含量都有不相同的要求,特别是改革开放以来,随着工业化的进程,大量高精产品的投产,对高纯度的需求量正逐步加大,等等对制氢工艺和装置的效率、经济性、灵活性、安全都提出了更高的要求,同时也促进了新型工艺、高效率装置的开发和投产。
依据原料及工艺路线的不同,目前氢气主要由以下几种方法获得:①电解水法;②氯碱工业中电解食盐水副产氢气;③烃类水蒸气转化法;④烃类部分氧化法;⑤煤气化和煤水蒸气转化法;⑥氨或甲醇催化裂解法;⑦石油炼制与石油化工过程中的各种副产氢;等等。
其中烃类水蒸气转化法是世界上应用最普遍的方法,但该方法适用于化肥及石油化工工业上大规模用氢的场合,工艺路线复杂,流程长,投资大。
随着精细化工的行业的发展,当其氢气用量在200~3000m3/h时,甲醇蒸气转化制氢技术表现出很好的技术经济指标,受到许多国家的重视。
甲醇蒸气转化制氢具有以下特点:(1与大规模的天然气、轻油蒸气转化制氢或水煤气制氢相比,投资省,能耗低。
(2与电解水制氢相比,单位氢气成本较低。
(3所用原料甲醇易得,运输、贮存方便。
(4可以做成组装式或可移动式的装置,操作方便,搬运灵活。
对于中小规模的用氢场合,在没有工业含氢尾气的情况下,甲醇蒸气转化及变压吸附的制氢路线是一较好的选择。
本设计采用甲醇裂解+吸收法脱二氧化碳+变压吸附工艺,增加吸收法的目的是为了提高氢气的回收率,同时在需要二氧化碳时,也可以方便的得到高纯度的二氧化碳。
目录1.设计任务书 (32.甲醇制氢工艺设计 (42.1 甲醇制氢工艺流程 (42.2 物料衡算 (42.3 热量衡算 (63.反应器设计 (93.1 工艺计算 (93.2 结构设计 (134.管道设计………………………………………....…5.自控设计………………………………………....…6.技术经济评价、环境评价………………………7.结束语………………………………………....……8.致谢………………………………………....………9.参考文献………………………………………....…附录:1.反应器装配图,零件图2.管道平面布置图3.设备平面布置图4.管道仪表流程图5.管道空视图6.单参数控制方案图1、设计任务书2、甲醇制氢工艺设计2.1 甲醇制氢工艺流程甲醇制氢的物料流程如图1-2。
甲醇裂解制氢工艺流程
甲醇裂解制氢工艺流程
甲醇裂解制氢工艺流程是利用催化剂将甲醇分解为氢气和一氧化碳的过程。
一般的甲醇裂解制氢工艺流程包括以下几个步骤：
1. 加热：将甲醇与蒸汽混合并加热到适当的温度，一般为
200-400摄氏度。
加热的目的是提高反应速率和降低催化剂的
活化能。
2. 反应器：将加热后的甲醇蒸汽混合物送入甲醇裂解反应器中。
反应器中装填有催化剂，常用的催化剂包括镍、铜、铁等。
3. 甲醇裂解：在催化剂的作用下，甲醇分解为氢气和一氧化碳。
反应式为：CH3OH → H2 + CO。
4. 分离：将反应后的气体混合物进行分离。
一氧化碳与氢气的物理性质不同，可以通过物理方法如吸附分离、升温分离等进行分离。
5. 纯化：将分离出来的氢气进行纯化处理，去除杂质。
6. 储存和利用：将纯化后的氢气储存起来，可以用于燃料电池等氢能应用。
需要注意的是，甲醇裂解制氢过程中也会生成一氧化碳等副产物，需要进行处理和排放。
此外，甲醇裂解制氢工艺还可能存在反应温度控制、催化剂选择、催化剂寿命等问题，需要根据具体情况进行优化。
甲醇制氢工艺标准说明材料
甲醇制氢工艺简介１前言氢气在工业上有着广泛的用途。
近年来，由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品和农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展，对纯氢需求量急速增加。
对没有方便氢源的地区，如果采用传统的以石油类、天然气或煤为原料造气来分离制氢需庞大投资，“相当于半个合成氨”，只适用于大规模用户。
对中小用户电解水可方便制得氢气，但能耗很大，每立方米氢气耗电达～6度，且氢纯度不理想，杂质多，同时规模也受到限制，因此近年来许多原用电解水制氢的厂家纷纷进行技术改造，改用甲醇蒸汽转化制氢新的工艺路线。
西南化工研究设计院研究开发的甲醇蒸汽转化配变压吸附分离制氢技术为中小用户提供了一条经济实用的新工艺路线。
第一套600Nm3/h制氢装置于1993年7月在广州金珠江化学有限公司首先投产开车，在得到纯度99.99%氢气同时还得到食品级二氧化碳，该技术属国内首创，取得良好的经济效益。
此项目于93年获得化工部优秀设计二等奖、94年获广东省科技进步二等奖。
２工艺原理及其特点本工艺以来源方便的甲醇和脱盐水为原料，在220～280℃下，专用催化剂上催化转化为组成为主要含氢和二氧化碳转化气，其原理如下：主反应： CH3OH＝CO＋2H2 +90.7 KJ/molCO＋H2O＝CO2＋H2 -41.2 KJ/mol总反应： CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2 +49.5 KJ/mol副反应： 2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O -24.9 KJ/molCO＋3H2＝CH4＋H2O -+206.3KJ/mol上述反应生成的转化气经冷却、冷凝后其组成为H2 73～74％CO2 23～24.5％CO ～1.0％CH3OH 300ppmH2O 饱和该转化气很容易用变压吸附等技术分离提取纯氢。
广州金珠江化学有限公司600Nm3/h制氢装置自93年7月投产后，因后续用户双氧水的扩产，于97年4月扩产1000Nm3/h制氢装置投产，后又扩产至1800Nm3/h，于2000年3月投产。
甲醇裂解制氢工艺原理
甲醇裂解制氢工艺原理1、工艺原理甲醇转化制氢技术是以甲醇、脱盐水为主要原料，甲醇水蒸汽在催化剂床层转化成主要含氢气和二氧化碳的转化气，该转化气再经变压吸附技术提纯，得到纯度为99.9～99.999%的产品氢气的工艺技术2、甲醇蒸汽转化工艺原理甲醇、脱盐水混合后经加热汽化、过热后进入转化器，甲醇、水蒸汽在一定温度下通过转化器的专用催化剂床层发生转化反应，生成氢气和二氧化碳。
其化学方程式如下：CH3OH + H2O → CO2 + 3H2 – 49.5 KJ/mol （1）转化反应的同时伴随有副产物CO生成，经过对反应热力学和反应机理的研究，结果表明该转化反应是由两步反应完成的，即甲醇裂解反应和一氧化碳变换反应。
其过程方程式如下：甲醇裂解 CH3OH → CO + 2H2 – 90.7 KJ/mol （2）变换 CO + H2O → CO2 + H2 + 41.2 KJ/mol （3）总反应为吸热反应，为节约能耗和物耗，需保证反应在高单程转化率和高选择性下进行，所以一般控制反应温度为230～290℃，故需热载体供热，装置原料的汽化、过热、反应由热载体导热油供热。
由于甲醇蒸汽转化反应为增加分子的反应，从理论上说，压力太高不利于反应的进行。
但为了满足氢气的使用压力和变压吸附分离对压力的要求，一般采用的操作压力范围是0.9～2.0 MPa。
工艺过程包括原料液换热、汽化、过热、反应、降温及水洗等，转化气送出前先进行水洗不但可回收夹带的甲醇、降低甲醇消耗，而且可大大降少从弛放气排出的甲醇量，有利于环境保护。
3、变压吸附气体分离技术工艺原理研究发现一些具有发达微孔结构的固体材料对流体分子具有吸附作用，这类吸附材料被称为吸附剂。
当流体分子与固体吸附剂接触后，吸附作用随即会发生。
吸附过程有以下特性：（1）吸附剂对气体的吸附有选择性，即不同气体在吸附剂上的吸附量是有差别的；（2）气体在吸附剂上的吸附量随其分压的降低而减少。
甲醇蒸汽转化配变压吸附分离制氢技术
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甲醇制氢工艺简介
甲醇制氢工艺简介１前言氢气在工业上有着广泛的用途。
近年来，由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品和农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展，对纯氢需求量急速增加。
对没有方便氢源的地区，如果采用传统的以石油类、天然气或煤为原料造气来分离制氢需庞大投资，“相当于半个合成氨”，只适用于大规模用户。
对中小用户电解水可方便制得氢气，但能耗很大，每立方米氢气耗电达～6度，且氢纯度不理想，杂质多，同时规模也受到限制，因此近年来许多原用电解水制氢的厂家纷纷进行技术改造，改用甲醇蒸汽转化制氢新的工艺路线。
西南化工研究设计院研究开发的甲醇蒸汽转化配变压吸附分离制氢技术为中小用户提供了一条经济实用的新工艺路线。
第一套600Nm3/h制氢装置于1993年7月在广州金珠江化学有限公司首先投产开车，在得到纯度99.99%氢气同时还得到食品级二氧化碳，该技术属国内首创，取得良好的经济效益。
此项目于93年获得化工部优秀设计二等奖、94年获广东省科技进步二等奖。
２工艺原理及其特点本工艺以来源方便的甲醇和脱盐水为原料，在220～280℃下，专用催化剂上催化转化为组成为主要含氢和二氧化碳转化气，其原理如下：主反应： CH3OH＝CO＋2H2 +90.7 KJ/molCO＋H2O＝CO2＋H2 -41.2 KJ/mol总反应： CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2 +49.5 KJ/mol副反应： 2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O -24.9 KJ/molCO＋3H2＝CH4＋H2O -+206.3KJ/mol上述反应生成的转化气经冷却、冷凝后其组成为H2 73～74％CO2 23～24.5％CO ～1.0％CH3OH 300ppmH2O 饱和该转化气很容易用变压吸附等技术分离提取纯氢。
广州金珠江化学有限公司600Nm3/h制氢装置自93年7月投产后，因后续用户双氧水的扩产，于97年4月扩产1000Nm3/h制氢装置投产，后又扩产至1800Nm3/h，于2000年3月投产。
甲醇制氢
3、当汽化塔塔釜液位达10％时，开启汽化塔顶放空 阀，缓慢开启塔釜导热油进口阀旁路阀、前后阀，用 调节阀调节进汽化塔导热油量。当塔顶排放气量稳定 时，开启过热器底部排污阀，无液珠排出时关闭排污 阀，即可转入转化炉开车。
变压吸附
变压吸附气体分离技术有3个主要要素，即 吸附剂、 程序控制阀和操作工艺
吸附剂
用于甲醇裂解气变压吸附分离的吸附剂， 经多次研制改进、筛选，强度、寿命、对 杂质的动态吸附量、分离效率等各方面性 能达到世界先进水平，氢气回收率可达 90%。
程控阀
变压吸附装置中使用的程序控制阀现采用 的是防冲刷、阀杆密封自补偿型的第四代 气动程序控制阀，具有密封性好、外泄漏 量小、使用寿命长等特点
与氨裂解制氢技术相比具有反应条件 温和，原料运输和储存方便。
工艺原理
本工艺以来源方便的甲醇和脱盐水为原料，在220～ 280℃下，专用催化剂上催化转化为组成为主要含氢和 二氧化碳转化气。
其原理如下：
主反应： CH3OH＝CO＋2H2
+90.7 KJ/mol
CO＋H2O＝CO2＋H2 -41.2 KJ/mol
检查消防和安全设施是否齐备完好。
操作人员、分析人员、管理和维修人员经 技术培训，并考核合格方能上岗。
2 开车操作程序 投料开车程序应在催化剂还原结束后进行，
无时间间隔。开车时序一般为：水冼塔开车、汽 化塔开车、转化炉开车、系统升压。还原结束后， 关闭还原系统阀，开启转化炉后直到放空管线间 所有阀门，关闭有关阀门，准备系统开车。
甲醇重整制氢原理
甲醇重整制氢原理
甲醇重整制氢是一种常用的化学反应工艺，其基本原理是利用甲醇作为原料，在高温和催化剂的作用下进行化学反应，产生氢气和二氧化碳的同时生成一些副产物。
其反应的化学方程式可以表示为：
CH3OH + H2O → 3H2 + CO2
甲醇分子在重整反应中首先失去一个氢原子，生成甲醛
（CH2O）中间产物。
然后，甲醛再次失去氢原子，生成甲酸（HCOOH），最后甲酸脱水生成CO2和H2。
这个过程中，
氢原子就被转化为氢气。
重整反应需要在高温和高压的条件下进行，通常使用镍基催化剂作为反应的催化剂。
催化剂能够提供反应所需的活化能，加速反应速率，并提高氢气的产率。
甲醇重整制氢的反应温度通常在200-400摄氏度之间，压力在
2-10兆帕（MPa）之间。
此外，反应过程中需加入适量的水蒸气作为反应携带剂，以促进反应的进行。
甲醇重整制氢具有许多优点，例如原料广泛、易于储存和运输。
此外，甲醇重整制氢的反应产物主要为氢气和二氧化碳，环境友好，不会产生大量的污染物。
总之，甲醇重整制氢是一种有效的制取氢气的方法，其原理是利用甲醇在高温和催化剂的作用下发生化学反应，生成氢气和
二氧化碳。
这种方法具有广泛的应用前景，对于实现可持续能源和环境保护具有重要意义。
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氢气广泛用于钢铁、冶金、化工、医药、轻工、建材、电子等多种工业部门。
由于原料来源的不同、氢气纯度要求不同，制氢装置的投资规模及氢气生产成本相差很大。
工业上制氢常用煤焦造气法、烃类蒸汽转化法、电解水法等。
在没有富氢原料气的场合下，甲醇裂解制氢是最佳的技术选择，它具有投资低、无污染、成本低的优点。
是中小型规模制氢的最佳方法，具有较强的市场竞争能力。
本公司开发的甲醇水蒸汽转化-PSA 制氢技术先进，质量稳定可靠，生产成本低，氢气纯度:≥99.9%～99.999%。
一、甲醇转化-PSA制氢技术工艺流程
甲醇水蒸汽转化-PSA制氢是甲醇水蒸汽在TCJ-1催化剂床层转化成主要含二氧化碳和氢气的转化气，转化气再经变压吸附技术提纯得到纯度为99～99.999%的产品氢气的工艺技术。
反应式如下：CH3OH → CO+2H2－90.7 KJ/mol (1
CO+H2O → CO2+H2＋41.2 KJ/mol (2
总反应式为：CH3OH+ H2O → CO2+3H2－49.5 KJ/mol
工艺流程图如下:
甲醇转化-PSA制氢工艺流程图
工艺流程简述：水甲醇经预热、汽化、过热、在专用催化剂上转化反应并冷却吸收等过程后，得到的含～24%CO2和～75%的H2的转化气，送入变压吸附装置提纯，分离得到纯度为99.9～99.999%的H2。
二、公司的工艺技术特点：
该生产工艺是由本公司的多名研究人员最早开发并率先实现工业化，经多年的生产实践和改进，工艺技术已得到完善，本工艺技术有如下特点：
1.甲醇水蒸汽在专用催化剂直接转化生成CO2和H2；利用转化反应自身加压特点直接送入变压吸附分离装置，节约因压缩而消耗的电能；
2.专用催化剂具有活性高、选择性好、寿命长等特点；
3.反应温度低，能量损失小；工艺过程充分考虑系统能量的回收利用，整体运转能耗费用低；
4.产品H2纯度高，可根据下游用户需要调整产品H2（99.0～99.999%）纯度；% L
5.专用吸附剂性能优良。
在强度、寿命、动态吸附量、分离效率等各方面性能达到国内先进水平；
6.专用程序控制阀采用防冲刷、阀杆密封自补偿型的气动专用程序控制阀，具有密封性好、外泄漏量极小、使用寿命长等特点；
7.装置采用微机控制，具有自动化程度高、技术先进、运行可靠、操作方便等特点。
8.采用导热油循环供热，既满足了工艺要求，且投资少，能耗低，降低了操作费用。
9.装副产尾气可回收CO2，用作食品添加剂、烟丝膨化剂、焊接保护气等。
三、TCJ-1催化剂的性能特点：
TCJ-1催化剂是一种以铜为主的复合氧化物组成的新型催化剂，催化剂活性高，甲醇单程转化率在＞90%，催化剂选择性好，转化气中一氧化碳含量低；催化剂性能稳定；催化剂使用寿命二年以上。
五、产品质量指标
装置规模：氢气产量20～5000Nm3/h氢气纯度:≥99.9%～99.999%氢气压力:0.5～2.2MPa(不需压缩机)专用的催化剂寿命≥2年。
六、公司业绩及装置投资
公司已经建成100～4000Nm3/h间不同规模的甲醇制氢装置五套，在建1套。
可提供20～4000Nm3/h间不同规模的甲醇制氢装置的技术转让、工程设计、部分硬件或工程总承包，1000Nm3/h生产装置投资为～600万元RMB。