文档介绍：甲醇制氢气工艺原理默认分类 2009-03-03 11:17:04 阅读282 评论1 字号:大中小订阅
甲醇制氢技术是以甲醇、脱盐水为主要原料,甲醇水蒸气在催化剂床层转化成主要含氢气和二氧化碳的转化气,%的产品氢气的工艺技术。本技术分两部分即甲醇转化技术和变压吸附提纯技术。
甲醇和水的蒸汽在高于200℃的温度条件下通过专用的催化剂床层会发生转化反应,生成化学比例的氢气和二氧化碳。其化学方程式如下:
CH3OH+ H2O → CO2+3 H2- KJ/mol ⑴
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:
CH3OH → CO+2H2 - KJ/mol ⑵
CO+H2O → CO2+H2 + KJ/mol ⑶
甲醇水蒸气转化反应为吸热反应。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应高于230℃,而反应的高选择性是由高选择性的专用催化剂和操作工艺参数决定的。
甲醇水蒸汽转化反应为分子增加的反应,一般情况下加压不利于转化反应的正方向进行。由于变压吸附技术和后续用户对氢气压力要求,为节约气体压缩过程的电耗,~。
没有参与反应的甲醇经冷却冷凝后部分随反应转化带出,利用甲醇和水的物理性质进行水洗回收其中的甲醇,既降低原料甲醇的消耗,又可以减少后续变压吸附装置吸附剂装填量,提高氢气的回收率。回收的甲醇在系统循环。
专用转化制氢催化剂是该转化工艺的核心,主要组分为氧化态的铜、锌、铝,活性组分为单质铜,在投料使用前进行还原活化,将氧化态的催化剂变为具有活性的单质铜。催化剂的还原过程以氢气为还原剂,氮气作为为载体和稀释剂。
在催化剂使用初期,催化剂的活性较高,可在较低的温度下进行反应。随着催化剂使用时间的延长,催化剂活性会逐渐下降,需逐渐提高反应温度以提高反应速度、保证甲醇的单程转化率和产气量。
二装置规模:1000Nm3/h氢气,弹性范围50~110%。
三装置产品氢气规格
名称 H2
(%) CO
mg/kg CO2
mg/kg 甲醇
mg/kg 甲烷
mg/kg 硫化物
mg/kg 水
含量 ~% ≤≤20 ≤10 平衡≤1 平衡
四原料及公用工程用量
序号名称规格单位消耗
(每立方氢) 用量
(小时) 备注
甲醇符合GB336-92一级品 Kg 580
脱盐水符合锅炉用水要求 Kg 35
催化剂专用 kg 二年半换
电 380/220V,50HZ kwh 80
燃煤优质煤 Kg 400
仪表空气 ~,≤32℃ Nm3
循环冷却水≥,≤32℃ t
五工艺流程说明
甲醇和脱盐水按一定比例混合后经换热器E101预热后送入汽化塔T101,汽化后的水甲醇蒸汽经气体换热器E102换热、过热器E103过热,过热到反应温度的原料气进入转化器R101在催化剂床层进行甲醇水蒸气转化反应,高温转化气经气体换热器E