甲醇制氫

氫氣在工業(yè)民生中有著越來(lái)越廣泛的用途，例如石油化工、煤化工、醫(yī)藥的加氫精致，切割氣中的氫氧焰，民生工程中的氫氣能源等等都體現(xiàn)出了氫氣的重要性，而甲醇制氫正是一種經(jīng)濟(jì)、低能、高效、潔凈的制氫方式，其身具的多種優(yōu)越性使其在各類(lèi)制氫工藝中越來(lái)越被人們接受、推崇。

關(guān)鍵詞：

吸附劑

催化劑

分類(lèi)：

催化工程應(yīng)用

0351-6635801

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詳細(xì)介紹

甲醇制氫包括兩個(gè)過(guò)程，過(guò)程一：甲醇與水在B-M2催化劑上發(fā)生甲醇裂解及與水蒸氣重整反應(yīng)，生成主要產(chǎn)物為氫氣和二氧化碳，還含有少量一氧化碳、甲烷等副產(chǎn)物的混合氣，混合氣中氫氣含量為75%左右。過(guò)程二：甲醇裂解混合氣經(jīng)過(guò)變壓吸附工段，將氫氣從混合氣中分離出來(lái)，得到純度為99～99.999%的不同純度的氫氣，根據(jù)客戶(hù)需要可以對(duì)氫氣純度進(jìn)行調(diào)整。

1.1 甲醇裂解與水重整反應(yīng)

甲醇與水按照一定比例混合，混合液加熱汽化后，以過(guò)熱蒸汽的形式，在230～300℃的溫度和～2.0MPa壓力下，在B-M2催化劑床層發(fā)生裂解和轉(zhuǎn)化反應(yīng)得到混合氣。

反應(yīng)方程式如下：

主反應(yīng)1：CH₃OH→CO+2H₂； △H₀298K =–90.7kJ/mol

主反應(yīng)2：CO+H₂O→CO₂+H₂； △H₀298K = +41.2kJ/mol

總反應(yīng)3：CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂ △H₀298K = -49.5kJ/mol

副反應(yīng)1：2CH₃OH →CH₃OCH₃ + H₂O

副反應(yīng)2：CO + 3H₂ →CH₄ + H₂O

甲醇和無(wú)離子水混合后由進(jìn)料泵送入換熱器與來(lái)自反應(yīng)器的高溫重整氣進(jìn)行換熱，再經(jīng)過(guò)熱器被高溫導(dǎo)熱油加熱后溫度達(dá)到230℃以上進(jìn)入反應(yīng)器，在反應(yīng)器中反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳，反應(yīng)器出來(lái)的高溫重整氣與前述甲醇水原料液進(jìn)行換熱后進(jìn)入冷卻器冷卻至常溫，然后進(jìn)入洗滌塔洗去未反應(yīng)的甲醇進(jìn)入氣液分離器，在汽液分離器中分離出的甲醇和無(wú)離子水返回?zé)o離子水罐作為原料循環(huán)使用，干氣則進(jìn)入緩沖罐，然后入變壓吸附系統(tǒng)進(jìn)行分離提純得到純氫氣產(chǎn)品。

甲醇裂解與水重整工藝簡(jiǎn)圖

甲醇制氫裝置在反應(yīng)過(guò)程中需要恒定的溫度，因此需要導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)提供熱量。針對(duì)不同用戶(hù)的實(shí)際生產(chǎn)情況，可設(shè)計(jì)多種加熱方式的導(dǎo)熱油爐，在安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等前提下充分滿(mǎn)足各類(lèi)甲醇制氫裝置的工藝條件。

加熱方式有：天然氣導(dǎo)熱油爐加熱，燃煤導(dǎo)熱油爐加熱，電加熱導(dǎo)熱油爐加熱，液化氣導(dǎo)熱油爐加熱，蒸汽混合電導(dǎo)熱油爐加熱。

1.2、變壓吸附提純氫氣

變壓吸附技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)PSA，其原理是利用吸附劑在同一壓力下對(duì)不同物質(zhì)吸附量不同，通過(guò)壓力交變將所需氣體組分從工藝氣體中分離出來(lái)的一種提純技術(shù)，壓力交變是通過(guò)PLC或DCS自控系統(tǒng)控制，控制氣動(dòng)閥門(mén)按照預(yù)定的時(shí)序運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的。作為三大氣體純化技術(shù)之一，其應(yīng)用市場(chǎng)成熟、前景廣泛，在氫氣制備中變壓吸附是一道必不可少的工序。

吸附劑內(nèi)孔發(fā)達(dá)，內(nèi)表面積豐富，可以有選擇地對(duì)混合氣體中的某類(lèi)氣體進(jìn)行物理吸附：壓力相同，吸附劑易吸附高沸點(diǎn)氣體，不易吸附低沸點(diǎn)氣體；壓力不同，高壓下吸附劑的吸附量增加，低壓下吸附劑的吸附量減少。通過(guò)壓力交變，吸附劑選擇性吸附的特性，將氫氣中的雜質(zhì)除去，達(dá)到變壓吸附制氫的目的。

影響產(chǎn)品氣收率的原因有很多，我們從四個(gè)方面著手保證氫氣收率，提高經(jīng)濟(jì)效益。

① 吸附劑。吸附劑直接影響氣體的收率，好的吸附劑能更大限度的吸收雜質(zhì)氣體，我公司的吸附劑產(chǎn)品為自主研發(fā)生產(chǎn)的第三代吸附劑，具有吸附效果好、分離系數(shù)高，強(qiáng)度高、脫除精度深等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。

② 均壓次數(shù)。吸附塔數(shù)多則均壓次數(shù)多，合理的均壓次數(shù)在降低排放、保證收率、提高經(jīng)濟(jì)效益等方面都很重要。

③ 吸附壓力。吸附壓力高則吸附劑效果好，有效保證收率。

④ 優(yōu)秀的閥門(mén)特性。性能良好的閥門(mén)確保了放空時(shí)的精準(zhǔn)切換，精細(xì)的操作決定了收率的高低。

裝置的控制方式可以采用DCS系統(tǒng)控制，也可以采用PLC系統(tǒng)控制，無(wú)論采用那種控制手段，兩者均能達(dá)到控制要求。

變壓吸附提氫參數(shù)

氫氣純度：99.9%~99.9999%

產(chǎn)氣量：50~20000Nm³/h