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甲醇制氢

催化剂是化学工程的核心,性能优越的催化剂也只有在化学工程的应用中才能体现出它的价值。化学工程的基础是催化剂,是依照催化剂的性能、指标、参数进行量体设计的,催化剂也只有依托化学工程才能发光发热,生产出有价值的产品。

1、甲醇制氢

氢气在工业民生中有着越来越广泛的用途,例如石油化工、煤化工、医药的加氢精致,切割气中的氢氧焰,民生工程中的氢气能源等等都体现出了氢气的重要性,而甲醇制氢正是一种经济、低能、高效、洁净的制氢方式,其身具的多种优越性使其在各类制氢工艺中越来越被人们接受、推崇。

甲醇制氢包括两个过程,过程一:甲醇与水在B-M2催化剂上发生甲醇裂解及与水蒸气重整反应,生成主要产物为氢气和二氧化碳,还含有少量一氧化碳、甲烷等副产物的混合气,混合气中氢气含量为75%左右。过程二:甲醇裂解混合气经过变压吸附工段,将氢气从混合气中分离出来,得到纯度为99~99.999%的不同纯度的氢气,根据客户需要可以对氢气纯度进行调整。

1.1 甲醇裂解与水重整反应

甲醇与水按照一定比例混合,混合液加热汽化后,以过热蒸汽的形式,在230~300℃的温度和~2.0MPa压力下,在B-M2催化剂床层发生裂解和转化反应得到混合气。

反应方程式如下:

主反应1:CH3OH→CO+2H2            △H0298K =–90.7kJ/mol

主反应2:CO+H2O→CO2+H2           △H0298K = +41.2kJ/mol

总反应3:CH3OH+H2O→CO2+3H2          △H0298K = -49.5kJ/mol

副反应1:2CH3OH →CH3OCH3 + H2O

副反应2:CO + 3H2 →CH4 + H2O

甲醇和无离子水混合后由进料泵送入换热器与来自反应器的高温重整气进行换热,再经过热器被高温导热油加热后温度达到230℃以上进入反应器,在反应器中反应生成氢气和二氧化碳,反应器出来的高温重整气与前述甲醇水原料液进行换热后进入冷却器冷却至常温,然后进入洗涤塔洗去未反应的甲醇进入气液分离器,在汽液分离器中分离出的甲醇和无离子水返回无离子水罐作为原料循环使用,干气则进入缓冲罐,然后入变压吸附系统进行分离提纯得到纯氢气产品。

甲醇裂解与水重整工艺简图 

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      甲醇制氢装置在反应过程中需要恒定的温度,因此需要导热油炉系统提供热量。针对不同用户的实际生产情况,可设计多种加热方式的导热油炉,在安全、经济、环保等前提下充分满足各类甲醇制氢装置的工艺条件。

加热方式有:天然气导热油炉加热,燃煤导热油炉加热,电加热导热油炉加热,液化气导热油炉加热,蒸汽混合电导热油炉加热.


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1.2、变压吸附提纯氢气

变压吸附技术简称PSA,其原理是利用吸附剂在同一压力下对不同物质吸附量不同,通过压力交变将所需气体组分从工艺气体中分离出来的一种提纯技术,压力交变是通过PLC或DCS自控系统控制,控制气动阀门按照预定的时序运行实现的。作为三大气体纯化技术之一,其应用市场成熟、前景广泛,在氢气制备中变压吸附是一道必不可少的工序。

吸附剂内孔发达,内表面积丰富,可以有选择地对混合气体中的某类气体进行物理吸附:压力相同,吸附剂易吸附高沸点气体,不易吸附低沸点气体;压力不同,高压下吸附剂的吸附量增加,低压下吸附剂的吸附量减少。通过压力交变,吸附剂选择性吸附的特性,将氢气中的杂质除去,达到变压吸附制氢的目的。

影响产品气收率的原因有很多,我们从四个方面着手保证氢气收率,提高经济效益。

① 吸附剂。吸附剂直接影响气体的收率,好的吸附剂能更大限度的吸收杂质气体,我公司的吸附剂产品为自主研发生产的第三代吸附剂,具有吸附效果好、分离系数高,强度高、脱除精度深等多项优点。

② 均压次数。吸附塔数多则均压次数多,合理的均压次数在降低排放、保证收率、提高经济效益等方面都很重要。

③ 吸附压力。吸附压力高则吸附剂效果好,有效保证收率。

④ 优秀的阀门特性。性能良好的阀门确保了放空时的精准切换,精细的操作决定了收率的高低。

装置的控制方式可以采用DCS系统控制,也可以采用PLC系统控制,无论采用那种控制手段,两者均能达到控制要求。

变压吸附提氢参数

氢气纯度:99.9%~99.9999%

产气量:50~20000Nm3/h


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