变压吸附制氢系统-操作说明

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1、\变压吸附制氢系统操作说明一、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+90.7KJ/molCO＋H2O＝CO2＋H2-41.2KJ/mol总反应：CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2+49.5KJ/mol副反应：2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O-24.9KJ/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：H273～74％CO223～24.5％CO～1.0％CH3OH　　300ppmH2O饱和该转化

2、气很容易用变压吸附等技术分离提取纯氢。本工艺技术有下列特点：1.甲醇蒸汽在专用催化剂上裂解和转化一步完成。2.采用加压操作，产生的转化气经过氢气压缩机的进一步加压，即可直接送入变压吸附分离装置，降低了能耗。3.与电解法相比，电耗下降90%以上，生产成本可下降40～50%，且氢气纯度高。与煤造气相比则显本工艺装置简单，操作方便稳定。煤造气虽然原料费用稍低，但流程长投资大，且污染大，杂质多，需脱硫净化等，对中小规模装置不适用。4.专用催化剂具有活性高、选择性好、使用温度低，寿命长等特点。5.采用导热油作为循环供热载体，满足了工艺要求，且投资少，能耗低，降低了操作费用。二、工艺过程简述工艺流程简图

3、如图所示。第17页共17页甲醇和脱盐水按一定比例混合后，经换热器预热后送入汽化器，汽化后的水甲醇蒸汽经汽化器过热后进入转化器在催化剂床层进行催化裂解和变换反应，产出转化气含约74%氢气和24%二氧化碳，经换热、冷却冷凝后进入净化器，吸附未转化完的甲醇和水供循环使用，净化后的混合气再进入变压吸附装置提纯。根据对产品气纯度和微量杂质组分的不同要求，采用四塔或四塔以上流程，纯度可达到99.9～99.999%。转化气中二氧化碳可用变压吸附装置提纯到食品级，用于饮料及酒类行业。这样可大大降低生产成本。流程设置先经变压吸附装置分离二氧化碳后，富含氢气的转化气经加压送入变压吸附装置提纯。本工艺原料简单，

4、配套的公用工程要求较低，极易满足。三、环保3.1废气：本技术采用物料内部自循环工艺流程，故正常开车时基本上无三废排放，仅在原料液贮罐有少量含CO2和CH3OCH3释放气排出，以100Nm3/h制氢装置为例，其量为0.1～0.17Nm3/h，气体组成如下：组份CO2CH3OCH3H2CH3OCHH2O组成％84.032.66～1.003.2411.38因气量小，基本上无毒，可直接排入大气。第17页共17页变压吸附工艺驰放气经阻火器后排入大气，其中含大量的二氧化碳气和少量的氢气及微量的一氧化碳和水汽，对环境不造成污染。3.2废液：本工艺仅汽化塔塔底不定期排出少量废水，其中含甲醇0.5%以下，经

5、稀释后可达到GB8978-88中第二类污染物排放标准，直接排入下水。3.3废渣（导热油炉用户自备）：导热油锅炉房有一定量的燃烧煤渣，可集中处理。(只有以煤为燃料的导热油系统有废渣。)四、工艺过程说明甲醇催化转化造气生产工艺过程可分为：原料液预热、汽化、过热、转化反应、产品气冷却冷凝、产品气净化提纯等过程。4.1工艺过程4.1.1原料液预热、汽化、过热工序将甲醇和脱盐水按规定比例混和，经泵加压送入系统进行预热、汽化过热至反应温度的过程。其工作范围是：甲醇中间罐、脱盐水储罐、原料进料泵、换热器、汽化器（过热器）等设备及其配套仪表和阀门。4.1.2催化转化反应工序在反应温度和压力下，原料蒸汽在转化

6、炉中完成气固相催化转化反应。工作范围是：转化炉设备及其配套仪表和阀门。该工序的目的是完成化学反应，得到主要组分为氢气和二氧化碳的转化气。4.1.3转化气冷却冷凝工序将转化炉下部出来的高温转化气经过冷却、冷凝降到10℃以下的过程。其工作范围是：水冷却器、冷凝器、气液分离器及其配套仪表和阀门。4.1.4转化气净化工序含有氢气、二氧化碳以及少量一氧化碳、甲醇和水的低温转化气，进入变压吸附制氢装置提取纯氢的过程。其工作范围是：气体缓冲罐、变压吸附制氢装置、纯气缓冲罐、尾气收集罐等设备及其配套仪表和阀门。第17页共17页4.2工艺过程主要控制指标4.2.1原料汽化过热4.2.1.1原料甲醇流量175

7、kg/h4.2.1.2进塔脱盐水量157Kg/h4.2.1.3原料液流量～322kg/h4.2.1.4汽化过热塔进料温度～165℃4.2.1.5汽化过热塔塔釜压力(表压)＜0.1MPa4.2.2转化反应4.2.2.1进料温度200～260℃4.2.2.2反应温度220～280℃4.2.2.3导热油温度235～290℃4.2.2.4换热器出口转化气温度110~140℃4.2.2.5冷却器出口转化气温度＜40℃4