甲醇制氢
甲醇制氢装置工艺流程
甲醇制氢装置工艺流程
甲醇制氢装置的工艺流程主要包括以下几个部分：
1. 甲醇重整：甲醇在催化剂的作用下，与脱盐水发生分解转化反应，生成氢气和二氧化碳。
这一步是甲醇制氢过程的关键环节，需要高效的催化剂和适当的反应条件。
2. 氢气和一氧化碳冷却：生成的氢气和一氧化碳混合物需要经过冷却，以便后续处理。
3. 甲醇蒸汽转化：冷却后的氢气和一氧化碳混合物在高温高压下，通过催化剂（如CuO、Al2O3、V2O3、Fe2O3等）的作用，生成更多的氢气。
4. 气体分离：转化后的氢气与二氧化碳混合物需要进行分离。
这可以通过吸附剂处理或化学方法实现。
吸附剂处理是一种常用的方法，如使用活性炭、分子筛等吸附剂，将氢气与二氧化碳分离。
5. 氢气提纯：分离出的氢气往往还需要进行进一步的提纯，以满足不同用途的要求。
常用的提纯方法包括冷冻分离、Pressure Swing Adsorption（PSA）等。
6. 产品储存和输送：提纯后的氢气需要储存和输送。
这可以通过高压储氢罐、管道输送等方式实现。
整个甲醇制氢装置工艺流程具有高效、可靠的特点，能够产生高纯度的氢气，满足不同应用场景的需求。
同时，该工艺原料来源广泛，装置简单，无污染，节能价廉，深受广大中小用户的欢迎。
甲醇制氢
制氢单元采用甲醇重整制氢技术。
①甲醇转化甲醇与水分别经计量、混合、通过原料液计量泵加压后送入汽化塔汽化过热达到反应所需温度后送入转化器；汽化器所用热量有导热油炉房提供，导热油炉烟气（G6）经45m高的烟囱排放。
物料在固定床催化反应器内同时进行甲醇裂解、一氧化碳变换等反应，最终主要生成H2及CO2的混合气。
产生于甲醇裂解转化器定期排出的废催化剂（S5），厂家回收利用。
反应后混合气体经过换热器与原料进行热交换，以减少热量损失，再经冷凝器冷凝和净化塔洗涤，最后送进气液分离缓冲罐分离未反应的甲醇和水，使裂解气中甲醇含量达到造气规定质量要求，完成造气。
冷凝分离液和洗涤液为甲醇和水的混合物，全部送回原料液罐回收利用。
②变压吸附：甲醇裂解气进变压吸附压力：1.60～1.65Mpa-g；变压吸附工艺采用10-2-5/V（10个吸附塔，2个塔吸附，5 次均压）的真空解吸工作方式，每个吸附塔在一次循环中均需经历吸附（A）、一均降（E1D）、二均降（E2D）、三均降（E3D）、四均降（E4D）、五均降（E5D）、逆放（D）、抽空（V）、五均升（E5R）、四均升（E4R）、三均升（E3R）、二均升（E2R）、一均升（E1R）以及终充（FR）等十四个步骤。
a.吸附过程甲醇裂解气自塔底进入吸附塔后，在其中装填的多种吸附剂的依次选择吸附作用下，除氢以外的杂质组分均被一次性吸附下来，得到纯度～99.99%的产品氢气，经过调压阀稳压后送出界区。
当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段某一位置时，关掉该吸附塔的原料气进料阀和产品气出口阀，停止吸附。
吸附床开始转入再生过程。
裂解气吸附塔定期排出的废催化剂（S6），厂家回收利用。
b.均压降压过程这是在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程，该过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间氢气的过程，本流程共包括了三次的均压降压过程，因而可保证氢气的充分回收。
甲醇制氢工艺技术流程图
甲醇
催化氧化反应器（为导热油 提供热量，惰性气体（氮气） 保护，反应器温度 450℃
经减压至 0.2MP-0.5MP
氢气
甲醇制氢工艺流程图
脱盐水 （纯水）
原液储槽混合
甲醇
高温气（CO2、H2）
进行热回收
一级换热器
汽化过热器 （甲醇和水 的混合蒸汽）
催化转化器 CH3OH+H2O=CO2+3H2 副产物：甲烷和一氧化碳
回收后甲醇和水 去到原液储槽， 与新的甲醇进行 混合配比。
冷凝器:将 CO2、H2 温度降到常温，
并冷凝回收部分甲醇和水
甲醇和水）
催化燃烧后的少部分 尾气经换热后排放到 大气中。
PSA 变压吸附杂质，提纯氢气。（低温高压吸附，高温、 低压下再生；对杂质的吸附能力大于对氢气）
（5 台吸附塔、1 台氢气缓冲罐、1 台解吸气缓冲罐。 解吸气（吸附塔再生产生的废气）
解吸气 H2、CO2、CO、H2O
甲醇制氢操作规程
甲醇制氢操作规程甲醇制氢操作规程一、操作目的甲醇制氢是一种常见的化学反应过程，通过甲醇蒸汽重整反应生成氢气，用于工业和能源领域。
本操作规程的目的是确保甲醇制氢过程的安全进行，保护操作人员的生命财产安全。
二、安全注意事项1. 操作人员必须穿戴防护服、手套、安全鞋等个人防护装备，避免直接接触甲醇和其它有害物质。
2. 操作前必须对甲醇制氢设备进行检查，确保设备正常运行，无泄漏情况。
3. 制氢过程中应保持操作场地通风良好，避免甲醇蒸汽积聚，导致爆炸或中毒风险。
4. 禁止在操作场地吸烟、使用明火等火源，以防止甲醇引发火灾。
5. 操作中如发现任何异常情况，应立即停止操作，并汇报给上级主管。
三、操作步骤1. 准备工作：a. 检查制氢设备，确保设备无泄漏、无异常情况。
b. 穿戴个人防护装备。
c. 开启通风设备，确保操作场地通风良好。
2. 开启甲醇蒸汽重整反应器：a. 打开反应器进气阀门，将甲醇送入反应器。
b. 开启反应器加热装置，提高反应器温度至适宜的反应温度。
3. 收集氢气：a. 将反应器出口连接至氢气收集装置。
b. 打开收集装置的出气阀门，收集产生的氢气。
4. 监测氢气质量：a. 在操作过程中，定期采集氢气样品，送至实验室进行分析。
b. 检测氢气中的含氧量、甲醇残留等指标，确保氢气质量符合要求。
5. 停止制氢过程：a. 完成制氢任务后，关闭甲醇供应管路，停止甲醇供给。
b. 关闭反应器加热装置，待温度降至安全范围后关闭反应器进气阀门。
c. 关闭氢气收集装置的出气阀门。
四、应急措施1. 如发生甲醇泄漏或氢气泄漏，应立即采取措施停止甲醇供给和氢气产生，保护安全。
2. 如发生火灾，应立即按照灭火预案进行扑救，确保人员安全。
3. 如有人员中毒，应立即报警并迅速转移人员到安全地点，进行急救处理。
五、操作记录1. 操作人员应详细记录每次甲醇制氢过程的操作情况，包括操作时间、温度、压力、气体采集分析结果等。
2. 每次操作结束后，应将操作记录报送上级主管，以备后续参考。
甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的研究
甲醇部分氧化水蒸气重整是一种制备氢气的重要方法，对于氢能源的研究和应用具有重要意义。
本文将从以下几个方面对甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的研究进行深入探讨。
一、甲醇部分氧化水蒸气重整的原理和方法甲醇部分氧化水蒸气重整是利用催化剂将甲醇和水蒸气在高温下反应，生成氢气和二氧化碳的过程。
该方法通过高温和催化剂的作用，实现了从甲醇中高效地提取氢气的过程。
二、甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的反应机理甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的反应机理主要包括以下几个步骤：首先是甲醇的部分氧化，产生一氧化碳和氢气；接着是水蒸气的重整反应，将一氧化碳进一步转化为二氧化碳和氢气。
这些反应通过催化剂的作用，促进了反应的进行。
三、甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的研究进展近年来，随着对清洁能源的需求不断增加，人们对甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的研究也取得了一系列进展。
研究者们不断改进催化剂的性能，提高反应的效率，降低能耗和环境影响，使得该方法更加适用于工业生产和实际应用。
四、甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的优势与挑战甲醇部分氧化水蒸气重整制氢具有成本低、原料丰富、反应条件温和等优势，然而，在实际应用中仍然面临着催化剂寿命、二氧化碳的排放等挑战。
需要进一步深入研究和技术创新，解决这些挑战，推动该方法的工业化应用。
五、结语甲醇部分氧化水蒸气重整制氢是一种重要的制氢方法，具有广阔的应用前景。
通过对其原理、反应机理、研究进展、优势与挑战的深入探讨，有助于推动其在清洁能源领域的应用，为构建美好的能源未来做出贡献。
通过以上内容的系统阐述，读者可以对甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的研究有一个较为系统和全面的认识，并且了解到该方法在清洁能源领域的重要作用和应用前景。
希望本文能够对相关领域的研究者和工程技术人员有所帮助，推动该方法的进一步创新和发展。
甲醇部分氧化水蒸气重整制氢作为一种重要的氢气制备方法，在清洁能源和可持续发展领域具有广泛的应用前景。
随着全球对氢能源需求的增长和对碳排放减少的要求，甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的研究与应用正变得越来越重要。
甲醇合成氢碳比
甲醇合成氢碳比
甲醇合成氢碳比是指在甲醇制氢的过程中，所需的甲醇和产生的氢气的摩尔比。
这个比例对于甲醇制氢的效率和经济性非常重要。
甲醇制氢是一种常见的制氢方法，它通过甲醇蒸汽重整反应，将甲醇转化为氢气和二氧化碳。
这个反应的化学方程式为：
CH3OH + H2O → CO2 + 3H2
在这个反应中，甲醇和水的摩尔比为1:1，而产生的氢气和二氧化碳的摩尔比为3:1。
因此，甲醇合成氢碳比为3。
甲醇制氢的优点是原料易得，制氢过程相对简单，而且产生的二氧化碳可以被回收利用。
但是，甲醇制氢的缺点也很明显，其中最大的问题就是甲醇的价格相对较高，制氢成本也较高。
为了提高甲醇制氢的经济性，可以通过优化甲醇合成氢碳比来降低制氢成本。
一般来说，甲醇合成氢碳比越高，制氢的效率就越高，但是制氢成本也就越高。
因此，需要在经济性和效率之间进行平衡。
在实际生产中，甲醇合成氢碳比的选择需要考虑多种因素，包括原料成本、制氢效率、设备成本等。
一般来说，甲醇合成氢碳比在2.5到3之间比较合适。
甲醇合成氢碳比是甲醇制氢过程中非常重要的参数，它对制氢的效率和经济性都有着重要的影响。
在实际生产中，需要根据多种因素
进行选择，以达到最佳的制氢效果和经济效益。
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。
甲醇制氢
汽化过热 转化反应 变压吸附 （PSA-H2）-
产品氢气
脱盐水
循环液 冷却、吸收
解吸气
系统操作参数
• 氢气气量： 500--1000NM3/H（温度：常温， 纯度：99.99％，杂质CO≤10PPm、 CO2≤10PPm） • 操作压力：1.0 MPa • 操作温度：230～300℃
0.2%）系统保压0.4MPa。
紧急停车
• 当装置突然停电、停水、停气或装置突然 出现故障时，则需要紧急停车，步骤如下： 1、关闭产品出口阀，关闭裂解气至PSA切断 阀。PSA停止运行。 2、迅速将转化器切至副线，（只关闭转化器 入口阀以免转化器憋压）。 3、导热油开始降温。此时降温的幅度可加大 至20-30℃/h
催化剂保护
1、在任何情况下，催化剂层温度禁止超过300℃。
2、还原后的催化剂绝对禁止与氧气或空气接触。 3、催化剂使用中应尽量避免中途停车。每停一 次车，尽管采取了钝化或氮气保护操作，还是会影
响催化剂使用寿命。
催化剂保护
• 4、 催化剂的升温和降温都必须缓 慢进行，禁止急速升温和降温。 • 5、 在满足生产能力、产率的前提 下，催化剂应在低温下操作，有利 于延长催化剂使用寿命。
换热器
• 利用废热将原料加热。
• 使裂解气降温。
汽化过热器
• 汽化过热器用于将经过换热后的原料液汽 化并过热至接近于反应温度。 • 加热介质是导热油。
冷凝器
• 用循环冷却水将裂解气进一步降温。
• 冷却后的重整气温度小于40℃。
原料罐和脱盐水罐
• 用于储存原料，其材料选用1Cr18Ni9Ti。 （304不锈钢）。
4、停混合液原料泵。
5、联系各部门查明原因及恢复时间，若短时 间能够恢复不做处理，待正常后系统恢复生 产。若长时间不能恢复，则按系统停车处理。
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PSA净化部分
• 合格的转化气经过一套变压吸附系统，一 次性吸附分离所有杂质，得到纯度和杂质 含量均合格的产品氢气。
PSA工艺技术
• 我装置采用变压吸附（简称PSA）法从甲 醇转化气中提纯氢气，改变操作条件可以 生产不同纯度的氢气，PSA工段在设计时 进料有两种，一种是甲醇裂解气，另一种 是干气。
原料和产品性质
1、原料甲醇性质
有类似乙醇气味的无色透明、易燃、 易挥发的液体。沸点64.7 ℃，闪点11.11 ℃，自然点385 ℃。在空气中的爆炸极 限为6.0—36.5%。甲醇是最常用的有机 溶剂，能与水和多种有机溶剂互溶。 甲醇有毒、有麻醉作用，对视神经影响 很大，严重时可引起失明。
2、氢气性质
甲醇水蒸气转化制取纯氢的方法
• 甲醇+除盐水→经汽化→过热→ 反应器(在催化剂作用下) →产生 氢气+二氧化碳+一氧化碳和少 量的杂质（水分子、未反应的甲 醇、甲烷等）
甲醇裂解制氢催化剂：
• 与大规模的天然气、轻油和水煤气等 转化制氢相比具有流程短投资省、能 耗低和无环境污染。
• 与水电解制氢相比单位氢气成本低30 ％以上。
• 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主要含氢和二氧化 碳的转化气。
• 其原理如下：
• 主反应：CH3OH＝CO＋2H2
+90.7 KJ/mol
CO＋H2O＝CO2＋H2
-41.2 KJ/mol
甲 醇 制氢
2016.11.19
氢气用途
氢气是常用的工业气体之一，在石油、 化工、精细化工、医药中间体等行业 中氢气是重要的合成原料气，在冶金、 电子、玻璃、机械制造中氢气是不可 缺少的保护气，同时也用作航空航天 燃料，在国外，氢气还被越来越广泛 的作为清洁能源使用。
• 制氢方法 1、水电解制氢 2、甲醇裂解制氢 3、天然气重整制氢 4、煤 、焦碳气化制氢
氢气是无色无臭气体，无毒无 腐蚀性。沸点-252.8 ℃，自然点400 ℃，爆炸极限4.1% — 74%，极微溶 入水、醇、乙醚及各种液体，高温 有催化剂时很活泼，极易燃、易爆 （当极限达到28%静电火花就可以 燃烧）并能与许多非金属和金属化 合，易窒息。
3、二氧化碳性质
二氧化碳是无色无臭气体，有 酸味，熔点-56.6 ℃，沸点-78.5 ℃， 易溶于水成碳酸，属不燃气体，可 作灭火剂，灭火时可被氢气还原一 氧化碳。
工艺流程图
精甲醇 脱盐水
导热油换热器
汽化过热
转化反应
循环液
冷却、吸收
变压吸附 （PSA-H2）-
Hale Waihona Puke 产品氢气 解吸气系统操作参数
• 氢气气量： 500--1000NM3/H（温度：常温， 纯度：99.99％，杂质CO≤10PPm、 CO2≤10PPm）
• 操作压力：1.0 MPa • 操作温度：230～300℃
CO
～1.0％
CH3OH 300ppm
H2O
饱和
该转化气很容易用变压吸附等技术
分离提取纯氢。
原料规格
• 甲醇： 符合国标GB338-92一级品标准要 求。
建议用30Kt/y以上规模合成甲醇装置产品， 运输过程无污染；严禁使用回收甲醇。 • 脱盐水：
符合国家GB12145-89P（直流炉）要 求，且氯离子含量小于或等于3ppm
• 总反应：CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2 +49.5 KJ/mol
• 副反应：2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O -24.9 KJ/mol
CO＋3H2＝CH4＋H2O +206.3KJ/mol
因此：总反应为强吸热反应。
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％
原料罐和脱盐水罐
• 用于储存原料，其材料选用1Cr18Ni9Ti。 （304不锈钢）。
水洗塔
• 反应后气体中所含的甲醇用脱盐水进行洗 涤，以减少气相中甲醇含量。
脱酸罐
• 罐内装有高温气体脱酸剂，用于脱除反应 产物中所含的甲酸。
• 延长设备使用寿命。
气液分离器、缓冲罐 • 气液分离。 • 平衡用气量。
操作条件的影响
• 温度 • 压力 • 水和甲醇的摩尔比
温度
• 甲醇水蒸气裂解反应为吸热反应; • 随着温度的升高转化率提高，同时CO浓
度也升高;
压力
• 反应为体积增大的反应; • 随着压力的增大,转化率变小。
水和甲醇的摩尔比
• 随着水与甲醇比例的增大，可促进甲醇的 转化。 但过量的水会降低有效反应的甲醇 浓度，不利于甲醇的裂解降低产氢量。
甲醇裂解
原料汽在汽化器内加热到220℃后，进 入甲醇裂解反应器，在反应器内发生裂解 反应，生成H2、CO2、CO、CH4等。 汽化原料和反应所需的热量由导热热油炉 系统提供。
气体冷却
反应后混合气体经过换热器与原料液进 行热交换，再经净化塔洗涤后送进气液分 离缓冲罐分离未反应的甲醇和水，使裂解 气中甲醇含量达到规定质量要求，完成制 气。 冷凝和洗涤下来的液体分离来的液体为甲 醇和水的混合物，全部送回配液罐回收循 环使用。
• PSA工段主要由吸附塔、程控阀、抽真空 解析组成。
PSA工作原理
• 利用吸附剂对不同吸附质的 讯则行和 吸附剂对吸附质的吸附容量随压力变化有 差异的特性，在高压下吸附原料中的杂质 组分、低压下脱附这些杂质而使吸附剂获 得再生。
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%。
• 水与甲醇的提高有利于降低反应出口CO的 含量。即水含量愈大反应出口生存CO的含 量越低。
原料系统
• 原料液配比（体积比） • 甲醇：水=1～1.08（V/V） • 甲醇水混合液常温比重 0.915-0.92Kg/cm3
进料系统
甲醇液和脱盐水按一定比例混合后，经 计量泵升压进入系统与反应产物进行换热 后经原料汽化器进行汽化和过热。
反应器
反应器是甲醇重整制氢的核心设备，为 列管式。管内装催化剂，壳程为加热介质导 热油。
换热器
• 利用废热将原料加热。 • 使裂解气降温。
汽化过热器
• 汽化过热器用于将经过换热后的原料液汽 化并过热至接近于反应温度。
• 加热介质是导热油。
冷凝器
• 用循环冷却水将裂解气进一步降温。 • 冷却后的重整气温度小于40℃。