文档介绍：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***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:
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。
与电解水制氢相比,单位氢气成本较低。
所用原料甲醇易得,运输、贮存方便。
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。
设计任务书
一、题目:生产能力为1600 Nm3/h甲醇制氢生产装置。
二、设计参数:生产能为1600 Nm3/h。
1、工艺计算:物料衡算和热量衡算。
2、机器选型计算。
3、设备布置设计计算。
4、管道布置设计计算。
三、图纸清单:
1、预热器总装配图1张,1号
2、预热器零件图2号,2张
3、管道仪表流程图2号,1张
4、设备平面布置图2号,1张
5、管道平面布置图2号,1张
6、管道空视图3号,2张
7、自动控制方案图3号,1张
甲醇制氢工艺设计
甲醇制氢工艺流程
甲醇制氢的物料流程如图1-2。流程包括以下步骤:甲醇与水按配比1:,通过计算泵进入换热器(E0101)预热,然后在汽化塔(T0101)汽化,在经过换热器(E0102)过热到反应温度进入转化器(R0101),转化反应生成H2、CO2的以及未反应的甲醇和水蒸气等首先与原料液换热(E0101)冷却,然后经水冷器(E0103)冷凝分离水和甲醇,这部分水和甲醇可以进入原料液储罐,水冷分离后的气体进入吸收塔,经碳酸丙烯脂吸收分离CO2,吸收饱和的吸收液进入解析塔降压解析后循环使用,最后进入PSA装置进一步脱除分离残余的CO2、CO及其它杂质,得到一定纯度要求的氢气。
图1-2 甲醇制氢的物料流程图及各节点物料量
物料衡算
1、依据
甲醇蒸气转化反应方程式:
CHOH→CO↑+2H↑
CO+HO→CO↑+ H↑
CHOH分解为CO转化率99%,℃,,醇水投料比1:(mol)。
2、投料计算量
代入转化率数据,式(1-3)和式(1-4)变为:
CHOH→↑+↑+ CHOH
CO+→↑+ +
合并式(1-5),式(1-6)得到:
CHOH+ HO→ CO↑+ H↑+ CHOH+ CO↑
氢气产量为: 1600m/h= kmol/h
甲醇投料量为: ⅹ32=
水投料量为: ⅹⅹ18= kg/h
3、原料液储槽(V0101)
进: 甲醇 kg/h 水 kg/h
出: 甲醇 kg/h kg/h
4、换热器(E0101),汽化塔(T0101),过热器(E0103)
没有物流变化.
5、转化器(R0101)
进: 甲醇 kg/h;;
出: 生成
CO
ⅹⅹ44 =
H
ⅹⅹ2 = kg/h
CO
ⅹⅹ28 = kg/h
剩余甲醇
772