甲醇裂解制氢技术综述
【关键词】甲醇裂解制氢【摘要】氢气在工业上有着广泛的用途。近年来，由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品和农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展，对纯氢需求量急速增加。
甲醇蒸汽转化制氢和二氧化碳技术
１前言
氢气在工业上有着广泛的用途。近年来，由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品和农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展，对纯氢需求量急速增加。
对没有方便氢源的地区，如果采用传统的以石油类、天然气或煤为原料造气来分离制氢需庞大投资，“相当于半个合成氨” ，只适用于大规模用户。对中小用户电解水可方便制得氢气，但能耗很大，每立方米氢气耗电达～6 度，且氢纯度不理想，杂质多，同时规模也受到限制，因此近年来许多原用电解水制氢的厂家纷纷进行技术改造，改用甲醇蒸汽转化制氢新的工艺路线。
西南化工研究设计院研究开发的甲醇蒸汽转化配变压吸附分离制氢技术为中小用户提供了一条经济实用的新工艺路线。第一套600Nm3/h 制氢装置于1993 年7 月在广州金珠江化学有限公司首先投产开车，在得到纯度99.99% 氢气同时还得到食品级二氧化碳，该技术属国内首创，取得良好的经济效益。此项目于93 年获得化工部优秀设计二等奖、94 年获广东省科技进步二等奖。
２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+90.7 KJ/mol
CO＋H2O＝CO2＋H2-41.2 KJ/mol
总反应：
CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2+49.5 KJ/mol
副反应：2CH3OH ＝CH3OCH3 ＋H2O-24.9 KJ/mol
CO＋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
73～74％
H2
CO223～24.5％
CO～1.0％
CH3OH300ppm
H2O饱和
该转化气很容易用变压吸附等技术分离提取纯氢。
广州金珠江化学有限公司600Nm3/h 制氢装置自93 年7 月投产后，因后续用户双氧水的扩产，于97 年4 月扩产1000Nm3/h 制氢装置投产，后又扩产至1800Nm3/h ，于2000 年3 月投产。本工艺制氢技术给金珠江化学有限公司带来良好的经济效益。
目前国内应用此技术的企业已近百家，通过几年来的运转证明，本工艺技术成熟、操作方便，运转稳定、无污染。
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，产生的转化气不需要进一步加压，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。
３工艺过程
工艺流程如图所示。
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塔，汽化后的水甲醇蒸汽经锅热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、冷却冷凝后进入水洗吸收塔，塔釜收集未转化完的甲醇和水供循环使用，塔项气送变压吸附装置提纯。
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%。设计处理能力为1500 Nm3/h 转化气、纯度为99.9%的变压吸附装置，其氢气回收率可达90% 以上。
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，配套的公用工程要求较低，极易满足。集多年的的工业化装置运转数据，得出其原料及动力消耗如下：
甲醇0.57 吨
脱盐水0.32 吨
电220V/380V150 度
仪表空气80 Nm3/h
生产成本：每Nm3 纯氢车间成本为2.0～3.0 元，若二氧化碳能回收销售，则产品成本可下降至
1.5～
2.0 元。（车间成本根据装置规模和甲醇市场价格波动稍有不同。）５环保
5.1 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1000Nm3/h 制氢装置为例，其量为1.0 ～1.7Nm3/h ，气体组成如下：
组份
CO2
CH3OCH3
H2
CH3OH
H2O
组成％
84.03
2.66
～1.00
3.24
11.38
因气量小，基本上无毒，可直接排入大气。
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。
5.2 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。
5.3 废渣：
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。）
６推广应用情况
现已技术转让或提供成套装置的单位列表如下：西南化工研究院目前可提供20～5000Nm3/h 范
围内各种规模的甲醇蒸汽转化制氢装置。可负责设计、安装指导、人员培训、开车等技术工作，也可提供成套工程装置如设备、电气、仪表等的硬件装备。装置投产后，长期实行技术回访等跟踪运行服务，保证装置稳定运行。
7 结论工业化实践证明本技术工艺先进，技术成熟；装置简单，操作容易，运转稳定。此工艺特别对中小规模需氢用户，有较好的市场前景。
该工艺专用催化剂不断进行改进，不仅保持了高活性、高选择性的优点，在催化剂寿命上亦有较大突破，广州金珠江化学有限公司使用的催化剂寿命已超过4 年。
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、产品气净化等四个过程。
本装置为两套完全独立的系统，在以下叙述过程中设备、阀门、调节阀等位号省去系统。
1 工艺过程
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：甲醇计量罐、循环液贮槽、原料进料泵、换热器、汽化塔、过热器等设备及其配套仪表和阀门。
1.2 催化转化反应工序
在反应温度和压力下，原料蒸汽在转化炉中完成气固相催化转化反应。工作范围是：转化炉一台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。
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40℃以下的过程。其工作范围是：换热器、
冷却器二台设备及其配套仪表和阀门。
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，进入水洗塔用脱盐水吸收未反应甲醇的过程。其工作范围是：水洗塔、脱盐水中间罐、气体缓冲罐、脱盐水进料泵五台设备及其配套仪表和阀门。
工业制氢方法概述 世界上大多数氢气通过天然气、丙烷、或者石脑油重整制得。经过高温重整或部分氧化重整，天然气中的主要成分甲烷被分解成 H2、 CO2、CO 。这种路线占目前工业方法的 80 %, 其制氢产率为 70 %—90 %。烃类重整制氢技术已经相当成熟，从提高重整效率，增强对负载变换的适应能力，降低生产成本等方面考虑，催化重整技术不断得到发展，产生了不少改进的重整工艺 , 其中包括可再生重整、平板式重整、螺旋式重整、强化燃烧重整等。煤直接液化工艺中一个重要单元就是的单元就是加氢液化，下面着重介绍几种工业上制氢工艺： 一、烃类蒸汽转化法 蒸汽转化法可以采用从天然气到石油脑的所有轻烃为原料。主要利用高温下水蒸气和烃类发生反应。转化生成物主要为氢、一氧化碳和二氧化碳。该过程需要消耗大量的能量，只不过要脱除或分离二氧化碳是件很麻烦的事，虽然目前分离二氧化碳的方法在不断推出，如变压吸附法( PSA)、吸收法( 包括物理吸收和化学吸收法)，低温蒸馏法，膜分离法等等，然而，二氧化碳的处理仍是很费脑筋，若是直接排入大气，势必造成环境污染。 二、烃类分解生成氢气和炭黑的制氢方法 该方法是将烃类分子进行热分解，产物为氢气和炭黑，炭黑可用于橡胶工业及其它行业中，同时避免了二氧化碳的排放。目前，主要有如下两种方法用于烃类分解制取氢气和炭黑。 ( 1 ) 热裂解法：将烃类原料在无氧( 隔绝空气)，无火焰的条件下，热分解为氢气和炭黑。生产装置中可设置两台裂解炉，炉内衬耐火材料并用耐火砖砌成花格成方型通道，生产时，先通入空气和燃料气在炉内燃烧并加热格子砖，然后停止通空气和燃料气，用格子砖蓄存的热量裂解通入的原料气，生成氢气和炭黑，两台炉子轮流进行蓄热和裂解，循环操作，将炭黑与气相分离后气体经提纯后可得纯氢，其中氢含量依原料不同而异，例如原料为天然气，其氢含量可达 85 % 以上。 天然气高温热裂解制氢技术，其主要优点在于制取高纯度氢气的同时，不向大气排放二氧化碳，而是制得更有经济价值、易于储存且可用于未来碳资源的固体碳，减轻了环境的温室效应。除了间歇反应有人曾做过天然气连续裂解的尝试。天然气催化裂解可以提高裂解速度，生成的纳米碳也能催化甲烷裂解过程。甲烷分解反应吸热 kJ/mol，因此最少需要甲烷燃烧( 887kJ/mol ) 的9 % 来提供反应所需热量。该方法技术较简单 , 经济上也还合适。 ( 2 ) 等离子体法：在反应器中装有等离子体炬，提供能量使原料发生热分解。等离子气是氢气，可以在过程中循环使用，因此，除了原料和等离子体炬所需的电源外不需要额外能量源。用高温产品加热原料使其达到规定的要求，多余的热量可以用来生成蒸汽。在规模较大的装置中，用多余的热量发电也是可行的。由于回收了过程的热量，从而降低了整个过程的能量消耗。等离子体法原料的适应性强，几乎所有的烃类，从天然气到重质油都可作为制氢原料，原料的改变，仅仅会影响产品中的氢气和炭黑的比例，此外，装置的生产规模可大可小。 三、烃类部分氧化法
氢气广泛用于钢铁、冶金、化工、医药、轻工、建材、电子等多种工业部门。由于原料来源的不同、氢气纯度要求不同，制氢装置的投资规模及氢气生产成本相差很大。工业上制氢常用煤焦造气法、烃类蒸汽转化法、电解水法等。在没有富氢原料气的场合下，甲醇裂解制氢是最佳的技术选择，它具有投资低、无污染、成本低的优点。是中小型规模制氢的最佳方法，具有较强的市场竞争能力。本公司开发的甲醇水蒸汽转化-PSA 制氢技术先进，质量稳定可靠，生产成本低，氢气纯度:≥99.9%～99.999%。 一、甲醇转化-PSA制氢技术工艺流程 甲醇水蒸汽转化-PSA制氢是甲醇水蒸汽在TCJ-1催化剂床层转化成主要含二氧化碳和氢气的转化气，转化气再经变压吸附技术提纯得到纯度为99～99.999%的产品氢气的工艺技术。反应式如下：CH3OH → CO+2H2－90.7 KJ/mol (1 CO+H2O → CO2+H2＋41.2 KJ/mol (2 总反应式为：CH3OH+ H2O → CO2+3H2－49.5 KJ/mol : 工艺流程图如下 甲醇转化-PSA制氢工艺流程图 工艺流程简述：水甲醇经预热、汽化、过热、在专用催化剂上转化反应并冷却吸收等过程后，得到的含～24%CO2和～75%的H2的转化气，送入变压吸附装置提纯，分离得到纯度为99.9～99.999%的H2。 二、公司的工艺技术特点： 该生产工艺是由本公司的多名研究人员最早开发并率先实现工业化，经多年的生产实践和改进，工艺技术已得到完善，本工艺技术有如下特点： 1.甲醇水蒸汽在专用催化剂直接转化生成CO2和H2；利用转化反应自身加压特点直接送入变压吸附分离装置，节约因压缩而消耗的电能； 2.专用催化剂具有活性高、选择性好、寿命长等特点； 3.反应温度低，能量损失小；工艺过程充分考虑系统能量的回收利用，整体运转能耗费用低； 4.产品H2纯度高，可根据下游用户需要调整产品H2（99.0～99.999%）纯度；% L 5.专用吸附剂性能优良。在强度、寿命、动态吸附量、分离效率等各方面性能达到国内先进水平； 6.专用程序控制阀采用防冲刷、阀杆密封自补偿型的气动专用程序控制阀，具有密封性好、外泄漏量极小、使用寿命长等特点； 7.装置采用微机控制，具有自动化程度高、技术先进、运行可靠、操作方便等特点。 8.采用导热油循环供热，既满足了工艺要求，且投资少，能耗低，降低了操作费用。 9.装副产尾气可回收CO2，用作食品添加剂、烟丝膨化剂、焊接保护气等。 三、TCJ-1催化剂的性能特点： TCJ-1催化剂是一种以铜为主的复合氧化物组成的新型催化剂，催化剂活性高，甲醇单程转化率在＞90%，催化剂选择性好，转化气中一氧化碳含量低；催化剂性能稳定；催化剂使用寿命二年以上。 1
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氯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: (1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。 (2与电解水制氢相比,单位氢气成本较低。 (3所用原料甲醇易得,运输、贮存方便。 (4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。 目录 1.设计任务书 (3
甲醇裂解制氢工艺技术改进分析 摘要：近几年，化工工艺技术流程受到了社会各界的广泛关注，其中，甲醇裂 解制备氢气的工艺体系具有一定的市场推广机制，需要相关人员结合工艺技术对 其进行改进分析和综合处理，从而实现经济效益和社会效益的双赢。本文简要分 析了甲醇裂解制氢工艺技术的原理、流程，并结合技术要点集中阐释了具体改进 方案，仅供参考。 关键词：甲醇裂解；制氢；工艺技术；改进 在甲醇裂解制氢工艺技术应用的过程中，要结合实际需求进行统筹分析和监督，优化管理流程的基础上，保证规模化管理体系的实际价值，利用相应的处理 技术和机制就能弥补氢气的输出量不足问题。 一、甲醇裂解制氢工艺技术原理 在甲醇裂解制氢工艺技术应用的过程中，要先对甲醇和水进行加热处理，当 甲醇和水在受热环境下就会出现气化现象，将其直接导入甲醇裂解反应器中，就 能得到氢气，具体化学反应方程式是： 结合具体反应过程不难发现，第一个反应是吸热状态，第二个反应是放热状态，但是，放出的热量明显要小于吸收的热量，这就证明甲醇裂解制氢过程本身 属于吸热过程。在实际操作过程中，需要对甲醇+水的汽化器、甲醇裂解反应器 两者进行加热处理，加热装置就是最基本的煤炉[1]。并且，在加热过程中，要利 用导热油等热媒进行循环处理，温度则要控制在280摄氏度到330摄氏度之间。 除此之外，在甲醇裂解制氢反应中可适当添加催化剂，一般会利用铜系催化剂，其不仅具有活性较高的特性，且能有效完善化学反应性能管理。但是需要注 意的是，铜系催化剂本身抗毒能力较差，若是长期处于高温环境中则会出现活性 降低的隐患。 二、甲醇裂解制氢工艺技术流程 在甲醇裂解制氢工艺技术运行过程中，主要是利用贮槽进行甲醇原料的提供，利用水洗塔提供水，在两者进行混合后放置在预热器中进行集中预热处理。另外，要在汽化器中实现气化分析和控制，此时，气态甲醇和水蒸气会同时进入到反应 器中，催化剂作用能为裂解反应和变换反应提供保障。 相较于天然气制备氢气或者是水煤气制备氢气，甲醇裂解制氢工艺技术在实 际应用过程中的成本控制效果更好，且能减少能源的消耗。最重要的是，甲醇裂 解制氢工艺技术的原料具有一定的优势，主要使用的是甲醇，本身就是较为稳定 的液体，无论是存储环节还是运输环节都较为完整。加之甲醇的纯度较高，在实 际应用过程中并不需要净化处理，仅仅只是维护其操作工序的流程，甲醇裂解制 氢工艺技术能将制氢成本控制在70%以上[2]。 在甲醇裂解制氢工艺技术流程结束后，就要对其进行水洗处理，保证冷却后 能直接进入水洗塔，从而完善具体操作，尤其是气相水洗塔中能完成离子去泵加 压处理工作，并且完善洗涤过程，有效提升裂解气残余甲醇处理和管控效率，一 定程度上减少其对环境产生污染，合理性维护工艺流程的基本水平，也为管控效 果的系统化升级奠定基础。 三、甲醇裂解制氢工艺技术改进方案 在甲醇裂解制氢工艺技术应用的过程中，甲醇原料成本成为了制约具体技术 发展的难题，因此，技术人员要对具体流程进行集中优化改进，从根本上提高甲
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氯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： （1）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。（2）与电解水制氢相比，单位氢气成本较低。 （3）所用原料甲醇易得，运输、贮存方便。 （4）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。
南京工业大学Array机械学院 2.过程装备与控制工程专业 综合课程设计任务书 设计题目：生产能力为2400 m3/h 甲醇制氢生产装置设计 设计人：陈侃 班级：控制0701 学号： 27 设计时间： 2010年12月21日—2011年1月15日
1.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氯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： （1）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。（2）与电解水制氢相比，单位氢气成本较低。 （3）所用原料甲醇易得，运输、贮存方便。 （4）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。
生产能力为2800 m3/h 甲醇制氢生产装置设计
前言 氢气是一种重要的工业用品，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也有着不同的要求。近年来随着中国改革开放的进程，随着大量高精产品的投产，对高纯氢气的需求量正在逐渐扩大。 烃类水蒸气转化制氢气是目前世界上应用最普遍的制氢方法，是由巴登苯胺公司发明并加以利用，英国ICI公司首先实现工业化。这种制氢方法工作压力为2.0-4.0MPa,原料适用范围为天然气至干点小于215.6℃的石脑油。近年来，由于转化制氢炉型的不断改进。转化气提纯工艺的不断更新，烃类水蒸气转化制氢工艺成为目前生产氢气最经济可靠的途径。 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。它具有以下的特点： 1、与大规模天然气、轻油蒸气转化制氢或水煤气制氢比较，投资省，能耗低。 2、与电解水制氢相比，单位氢气成本较低。 3、所用原料甲醇易得，运输储存方便。而且由于所用的原料甲醇纯度高，不需要在净化处理，反应条件温和，流程简单，故易于操作。 4、可以做成组装式或可移动式的装置，操作方便，搬运灵活。
前言 ----------------------------------------------- 2 目录 ----------------------------------------------- 3 摘要 ----------------------------------------------- 3 设计任务书 ----------------------------------------- 4 第一章工艺设计 ------------------------------------------ 5 1.1.甲醇制氢物料衡算 -------------------------------------- 1.2.热量恒算 ---------------------------------------------- 第二章设备设计计算和选型：塔、换热设备、反应器 ----- 8 2.1.解析塔的选择 ------------------------------------------ 2.2.换热设备的计算与选型 ---------------------------------- 2.3.反应器的设计与选型 ------------------------------------ 第三章机器选型------------------------------------------ 13 3.1.计量泵的选择 ------------------------------------------ 15 3.2.离心泵的选型 第四章设备布置图设计---------------------------------- 15 4.1.管子选型 ---------------------------------------------- 17 4.2.主要管道工艺参数汇总一览表 ---------------------------- 8 4.3.各部件的选择及管道图 ---------------------------------- 第五章管道布置设计 ------------------------------- 16 5.1.选择一个单参数自动控制方案 ---------------------------- 21 5.2.换热器温度控制系统及方块图 课设总结 ------------------------------------------- 28
400Nm3/h甲醇制氢 操作规程
目录 目录 .................................................................................................................................................. I 操作规程. (1) 一岗位管辖及任务 (1) 1.1岗位管辖围 (1) 1.2岗位任务： (1) 二、工艺说明及流程示意图： (1) 2.1工艺说明 (1) 2.2流程示意图 (4) 三岗位工艺指标： (5) 3.1温度指标： (5) 3.2流量指标： (5) 3.3压力指标:MPa (5) 3.4液位: (6) 3.5分析指标 (6) 四：装置启动初次开车及停车后的再启动 (6) 4.1管道的试漏、保压 (6) 4.2催化剂的装填 (6) 4.3设备、仪表的调校 (9) 4.6投料启动 (10) 4.7停车后再启动 (10) 4.8催化剂的卸出 (12) 五正常停车步骤和紧急停车： (12) 5.1正常停车 (12) 5.2紧急停车 (14) 5.3临时停车 (14)
六常见故障及处理方法： (14) 6.1外界供给条件失常 (14) 6.2操作失调 (15) 6.3 PLC故障 (16) 5.4操作注意事项 (17) 七巡回检查制度： (17) 八岗位责任制： (17) 九设备维护保养制度： (18) 十设备润滑管理制度： (19) 十一安全注意事项： (19)
操作规程 一岗位管辖及任务 1.1岗位管辖围 界区所有管道、设备、阀门、电气及仪表等均属于岗位管辖围。 1.2岗位任务： 利用甲醇和水的重整反应制氢，重整气组成为氢气约75%，二氧化碳约25%，还有微量的甲烷，二乙醚的等杂质，之后在通过变压吸附分离提氢，改变变压吸附（PSA）操作条件可生产不同纯度的氢气，氢气纯度最好可达99.999%以上。 二、工艺说明及流程示意图： 2.1工艺说明 2.1.1重整工段 甲醇进入界区后直接进入混配罐中，通过液位控制甲醇进料量，无离子水进入界区后直接进入混配罐中，通过控制液位控制无离子水进料量，两台混配罐一台陪料，一台使用。混配罐甲醇、水混合液体能维持一个班八小时的工作用量。混配罐中的混合液经计量泵输送到换热器中。本工艺现场配备三台计量泵，其中一台输送混合液体，一台给水洗塔输送无离子水，另一台备用，三台泵型号、结构完全相同，开二备一。甲醇、水混合液体进入换热器与由反应器出来的重整气进行换热，换热后混合液温度由室温升至140℃，并呈现部分气化的气液胶着状态，然后接着进入气化过热器，被过热器下部管壳高温导热油加热气化，气化后的甲醇、水混合蒸气通过气化过热器上部列管被管壳中的高温导热油进一步加热到240~300℃围，然后进入反应器中。进入反应器的甲醇、水混合蒸气由上而下通过催化剂床层，在催化剂的作用下发生甲醇、水蒸气重整反应，生成产物为二氧化碳和氢气—重整气。由反应器出来的重整气进入换热器中与原料甲醇、水液体进行换热，完成热量交换后，重整气的温度由240~300℃降为160℃左右，然后进入水冷却器进一步冷却至室温，经冷却后的
利用天然气制氢，存在成本低，规模效应显著等优点，研究和开发更为先 进的天然气制氢新工艺技术是解决廉价氢源的重要保证。天然气作为优质、洁 净的工业能源,在我国能源发展过程中具有重要的战略意义。因为天然气不仅是人们日常生活的重要燃料,同时也是众多化工次产品的基础性原料。很多厂家想要购买制氢设备，一定要选好厂家，因为涉及到安全和各种售后服务问题。 近年来，以风力和太阳能发电为主的新能源发展势头强劲，以化石能源 为主的能源开发利用方式面临挑战，一场历史性的能源变革正在全球范围内 孕育。与人类历史上的前两次能源变革不同，中国有能力成为这轮能源革命 的主要推动者。 人们希望找到将电能储存起来的办法，即在电力富余的时候将其存储， 在电力短缺的时候再释放出来，以满足供需之间实时平衡的需要。 甲醇是最佳的战略储能方式之一 首先，甲醇可以通过传统化石能源清洁化生产制得，也可以通过太阳能、风能等间歇式可再生能源转换获得，还可以利用农作物秸秆、动物粪便和有 机物发酵获得，是可再生以及重复利用，转换氢能的最佳媒介，也是实现国 家中长期储能的大宗化工原料。未来可以直接用空气中的二氧化碳或工厂排 放的二氧化碳生产甲醇。
其次，甲醇对石油的替代使用功能也是足够强大的。甲醇可以以不同成 分混入汽油使用，或者经过简单脱水反应生成二甲醚及甲醇与植物油进行酯 交换反应合成生物柴油，两者都是清洁的柴油代用燃料。所以甲醇基本上可 替代石油加工成为车、船、飞机的动力燃料的补充，而且成本更低。另外， 甲醇可以替代石油，加工成为多种石油化工产品，通过甲醇裂解工艺（MTO 工艺）可以生产混合低碳烯烃（乙烯、丙烯、丁烯等），也可以通过MTP 工艺单独合成丙烯，而低碳烯烃是石油化工的龙头产品，甚至用于生产芳烃（苯、甲苯、二甲苯等）的MTA技术也在研发中，满足现有石油化工的需求。而且甲醇可以直接加工成多种产品，如可以直接作为燃料电池的燃料或 氢的中间储存燃料，它也是传统用来加工甲醛、醋酸、碳酸二甲酯、1,4-丁 二醇、乙炔二醇等大宗化学品的原料，是制造氯甲烷、有机硅产品的中间化 合物，作为溶剂、黏合剂等也有重要作用。 第三，从安全性考虑，甲醇从本质上将对人体是安全可控的。在毒理学中，半数致死量简称LD50,指引起一群实验对象50%个体死亡所需的剂量。LD50的数值越小，表示毒性越强。甲醇的LD50为5628mg/kg,汽油的 LD50为2500mg/kg,由此可见我们随处可见的汽油的毒性是甲醇的2倍以上。甲醇自然存在于人体，含量为0.6毫克/公斤体重，长期在200～ 250ppm甲醇含量的环境中工作无害，甲醇挥发性较低，仅是汽油的30%～60%。甲醇对人体主要的毒害在于误食饮用，对于视力损害严重。但比较容易控制，误饮中毒可以用碳酸氢钠、叶酸、酒精等降低它在体内代谢，所以人们普遍对甲醇为剧毒物质的印象是一种误导。甲醇在环境中也是安全的，甲醇造成火灾、爆炸的可能性远小于汽、柴油，其着火的极限浓度是汽 油的四倍；甲醇泄露的危害也比汽、柴油小，且易于稀释、扑救和降解，长 期储存不易变质。 第四，就环境保护而言，甲醇的环保效能较高。利用甲醇作为燃料的水 氢汽车，实现了零污染物排放，只排放纯净水和少量的二氧化碳，而二氧化 碳又是制甲醇的原料，真正实现了碳循环。 当然，最为重要的还是甲醇作为功能资源储备的经济合理性。从经济、 节能、减排等几个角度综合考察，其效能都很高，只要国家政策鼓励，前景 十分乐观。 水氢技术带人类走入新时代
甲醇制氢工艺简介 １前言 氢气在工业上有着广泛的用途。近年来,由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品与农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展,对纯氢需求量急速增加。 对没有方便氢源的地区,如果采用传统的以石油类、天然气或煤为原料造气来分离制氢需庞大投资,“相当于半个合成氨”,只适用于大规模用户。对中小用户电解水可方便制得氢气,但能耗很大,每立方米氢气耗电达～6度,且氢纯度不理想,杂质多,同时规模也受到限制,因此近年来许多原用电解水制氢的厂家纷纷进行技术改造,改用甲醇蒸汽转化制氢新的工艺路线。 西南化工研究设计院研究开发的甲醇蒸汽转化配变压吸附分离制氢技术为中小用户提供了一条经济实用的新工艺路线。第一套600Nm3/h制氢装置于1993年7月在广州金珠江化学有限公司首先投产开车,在得到纯度99、99%氢气同时还得到食品级二氧化碳,该技术属国内首创,取得良好的经济效益。此项目于93年获得化工部优秀设计二等奖、94年获广东省科技进步二等奖。 ２工艺原理及其特点 本工艺以来源方便的甲醇与脱盐水为原料,在220～280℃下,专用催化剂上催化转化为组成为主要含氢与二氧化碳转化气,其原理如下: 主反应: CH3OH＝CO＋2H2 +90、7 KJ/mol CO＋H2O＝CO2＋H2 -41、2 KJ/mol 总反应: CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2 +49、5 KJ/mol 副反应: 2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O -24、9 KJ/mol CO＋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 H2 73～74％ CO2 23～24、5％ CO ～1、0％ CH3OH 300ppm H2O 饱与 该转化气很容易用变压吸附等技术分离提取纯氢。 广州金珠江化学有限公司600Nm3/h制氢装置自93年7月投产后,因后续用户双氧水的扩产,于97年4月扩产1000Nm3/h制氢装置投产,后又扩产至1800Nm3/h,于2000年3月投产。本工艺制氢技术给金珠江化学有限公司带来良好的经济效益。 目前国内应用此技术的企业已近百家,通过几年来的运转证明,本工艺技术成熟、操作方便,运转稳定、无污染。 本工艺技术有下列特点: 1、甲醇蒸汽在专用催化剂上裂解与转化一步完成。 2、采用加压操作,产生的转化气不需要进一步加压,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。 ３工艺过程
甲醇裂解制氢工艺技术改进分析 环境保护法规日益严格、高标准清洁燃料的需求趋旺及原油的重質化和高含硫量均使油品加工过程中对氢气的需求增加。工业制氢的方法有多种，包括烃类水蒸气转化法、重油或煤气化法、甲醇裂解法、水电解法。随着工业天然气价格上涨和环保要求的提高（煤制氢项目受限制），甲醇裂解制氢得以迅速发展，弥补了氢气缺口。本文对甲醇裂解制氢工艺技术改进进行分析。 标签：甲醇裂解；制氢工艺；改进 1、引言 石油化工对氢气的需求是最大的，工业制氢的方法有很多，其中甲醇裂解制氢技术不断发展，其装置规模提升了近20倍。而在甲醇裂解制氢过程中，甲醇原料成本占制氢总成本的70%以上，如何降低甲醇裂解制氢中的甲醇原料消耗是关键，这就需要对甲醇裂解制氢工艺技术进行有效的改进。 2、工艺原理及特点 2.1工艺原理 甲醇和水经过预热、汽化后进入甲醇裂解反应器，在催化剂作用下，发生如下反应： CH3OH→CO+2H2-90.8kJ/mol CO+H2O→CO2+H2+43.5kJ/mol 整个反应过程是吸热的，因而反应器和汽化器所需的热量需由热媒炉提供。循环使用的热媒（导热油）温度为280～320℃。吸热的裂解反应和放热的变换反应同时进行，有效地利用了反应热并消除了放热反应可能带来的热点问题。 在甲醇裂解制氢中需要加入催化剂，铜系催化剂是当期使用最广泛也是研究最早的一种催化剂，它有着活性高、反应性能好的优点，但铜系催化剂也有着一定的缺点，其抗毒能力较差，在高温环境下可能会失去活性。就目前来看，我国内的工业甲醇裂解制氢工艺技术一般采用铜系催化剂。 2.2工艺流程 甲醇原料自贮槽来，与水洗塔底部来的水按一定比例混合。经过甲醇预热器、甲醇汽化器加热汽化。汽化后的甲醇、水蒸汽进入列管式反应器内，在催化剂的作用下分别进行下列裂解和变换反应。工艺水经水泵送至水洗塔顶部，对裂解气进行洗涤。塔顶气相经分液后进入变压吸附（PSA）提纯氢气，塔底液相返回与
甲醇裂解装置操作规程 目录 1.原料及转化的规格 2. 工艺 2.1.反应原理 2.2.工艺过程及化学反应原理 2.3化学反应原理 2．4.工艺流程叙述 3.主要控制指标 3.1.原料汽化过热 3.2.转化反应 3.3.转化气指标 4．操作程序 4.1 开车前的准备工作 4.2 汽化过热器开车 4.3 .转化器开车的条件： 5．开车 5．1初次开车前的准备工作 6．停车和停车后再启动 6．1正常停车 6．2紧急停车 6．3临时停车 6．4长期停车 6．5停车后再启动 7．安全技术 7．1．氢气的性质 7．2．装置的安全设施 7．3．氢气系统运行安全要点 7．4．消防 7.5生产基本注意事项
正文 1.原料及转化的规格 1.1原料规格 甲醇：符合GB338—2004标准一等品要求。严禁含乙醇、氯离子、硫离子、烃类。 脱盐水：C1﹣≤3ppm，电导率≤20u s／cm，90℃以下稳定，对碳钢、不锈钢无腐蚀。 1.2转化气规格 组成：H2 73~74.5％ CO2 23~24.5％ CO ≤1.0％ CH3OH ≤200ppm H2O 饱和压力： 1.4~1.6Mpa－G 温度： ≤40℃ 2. 工艺 2.1.反应原理 甲醇和水按一定配比经加压、汽化过热，其混合蒸汽在催化剂作用下发生催化裂解和转化反应。 CH3OH -----------CO+2H2－90.7 kJ／mo1 CO＋H2O----------CO2＋H2＋41.2 KJ／mol CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2－49.5KJ／mol 2.2.工艺过程及化学反应原理 2.2.1工艺过程 甲醇催化转化制气工艺过程包括：原料汽化、催化转化反应、转化气冷却冷凝以及洗涤净化等。 2.2.2原料汽化 原料汽化是指，将甲醇和脱盐水按规定比例混合，用泵加送入系统进行预热、汽化过热至转化温度的过程。完成此过程需：原料液罐
甲醇催化制氢技术展望 甲醇是优质、洁净的可再生能源，我国拥有丰富的盛产甲醇的资源，随着现代化进程的加快和石油能源的紧缺，我国已开始重视和发展基础设施的建设来利用可再生资源，为大力推广甲醇的应用提供了条件。常州市蓝博净化科技有限公司的自主研发甲醇制氢装置能将甲醇高效转化为氢能，氢能具有热值高、反应速度快、易于储存、零排放等优点，在交通运输领域潜力巨大。当前，各国大力推进氢能产业发展，产业链逐渐完善；各大企业也纷纷布局。随着排放要求的提升、储氢技术的进步、燃料电池技术的成熟，氢能商业化利用的设想或将逐渐成为现实。 作为重要生产原料，氢气2019年全球消费量约8550万吨，其中炼化领域的消费占90%以上，未来仍将进一步增长。中国是最大的氢气生产国和消费国，2019年产量和消费量约1920万吨，其中93%以上用于合成氨、合成甲醇和炼油。随着炼厂加氢装置的增加，氢气的需求量逐年增大。作为高效的能源载体，氢气的应用逐渐由传统航天领域向汽车领域拓展。国家能源集团预计2050年后电能及氢能将成为车用能源的主要形式。美国、日本及欧洲等发达国家和地区不断加大研发投入和政策支持力度，目标指向2040年实现氢能社会。氢能利用在交通领域持续升温，正迈向商业化进程。 一、常见的氢气储存技术 A．高压储氢：氢质量含量1～5．8wt％，压力为35／45／70／90MPa，目前已经商业化。对于氢能汽车中的高压储罐，一般有35Mpa
和70Mpa两种，采用碳纤维复合材料组成铝内胆外面缠绕碳纤维材料。日本通过将减少碳纤维强化树脂的用量，使重量效率比原来提高了20％，储氢重量密度达到了5．7wt％。 B．液化储氢：氢质量含量＞5wt％，将纯氢冷却至－253℃储存，超低温消耗能量大，成本高，优势在于储氢密度高，多用于航天、军工领域。 C．固态吸附储氢：氢质量含量5．3～9wt％，使用以碳材料为主进行物理储氢，环境为77k、4MPa，纳米碳材料储氢性能好，还处于实验阶段。 D．液态有机化合物储氢：氢质量含量6～8wt％，常温常压，储氢容量大，目前还处于实验阶段。 E．金属氢化物储氢：氢质量含量1．4～3．6wt％，常温常压，安全性好，但是储氢合金存在易粉化、能量衰减和变质，目前还处于实验阶段。 F．自然储氢：包括水储氢、甲醇储氢等。其中，水储氢的氢质量含量为11．1wt％，常温常压，能量比度高，成本高，以电解水制氢为主。甲醇储氢的氢质量含量为12．5wt％，常温常压，能量密度高，低成本，大规模甲醇制氢技术早已实现商业化，常州市蓝博净化科技有限公司的微型化甲醇制氢技术已实现突破，商业化价值极高。以上的六种氢储能方法中，甲醇的储氢质量分数是最高的了。并且，甲醇利用热重整、质量占比12．5％的氢会成为氢单质。而甲醇的能量密度是20MJ／KG，经过热重整后得到的氢能量。
甲醇裂解制氢技术综述 【关键词】甲醇裂解制氢 【摘要】氢气在工业上有着广泛的用途。近年来，由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品和农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展，对纯氢需求量急速增加。 甲醇蒸汽转化制氢和二氧化碳技术 １前言 氢气在工业上有着广泛的用途。近年来，由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品和农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展，对纯氢需求量急速增加。 对没有方便氢源的地区，如果采用传统的以石油类、天然气或煤为原料造气来分离制氢需庞大投资，“相当于半个合成氨”，只适用于大规模用户。对中小用户电解水可方便制得氢气，但能耗很大，每立方米氢气耗电达～6度，且氢纯度不理想，杂质多，同时规模也受到限制，因此近年来许多原用电解水制氢的厂家纷纷进行技术改造，改用甲醇蒸汽转化制氢新的工艺路线。 西南化工研究设计院研究开发的甲醇蒸汽转化配变压吸附分离制氢技术为中小用户提供了一条经济实用的新工艺路线。第一套600Nm3/h制氢装置于1993年7月在广州金珠江化学有限公司首先投产开车，在得到纯度99.99%氢气同时还得到食品级二氧化碳，该技术属国内首创，取得良好的经济效益。此项目于93年获得化工部优秀设计二等奖、94年获广东省科技进步二等奖。 ２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 +90.7 KJ/mol CO＋H2O＝CO2＋H2 -41.2 KJ/mol 总反应：CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2 +49.5 KJ/mol 副反应：2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O -24.9 KJ/mol CO＋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 H2 73～74％ CO2 23～24.5％ CO ～1.0％ CH3OH 300ppm H2O 饱和
1800Nm3/h甲醇制氢装置设计依据 甲醇蒸汽转化制氢和二氧化碳技术 １前言 氢气在工业上有着广泛的用途。近年来，由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品和农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展，对纯氢需求量急速增加。 对没有方便氢源的地区，如果采用传统的以石油类、天然气或煤为原料造气来分离制氢需庞大投资，“相当于半个合成氨”，只适用于大规模用户。对中小用户电解水可方便制得氢气，但能耗很大，每立方米氢气耗电达～6度，且氢纯度不理想，杂质多，同时规模也受到限制，因此近年来许多原用电解水制氢的厂家纷纷进行技术改造，改用甲醇蒸汽转化制氢新的工艺路线。 西南化工研究设计院研究开发的甲醇蒸汽转化配变压吸附分离制氢技术为中小用户提供了一条经济实用的新工艺路线。第一套600Nm3/h制氢装置于1993年在广州金珠江化学有限公司首先投产开车，在得到纯度%氢气同时还得到食品级二氧化碳，该技术属国内首创，取得良好的经济效益。此项目于93年获得化工部优秀设计二等奖94年获广东省科技进步二等奖。
２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+ KJ/mol CO＋H2O＝CO2＋H2KJ/mol 总反应：CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2+ KJ/mol 副反应：2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O KJ/mol CO＋3H2＝CH4＋H2O -+mol 上述反应生成的转化气经冷却、冷凝后其组成为 H2 73～74％ CO2 23～％ CO ～％ CH3OH 300ppm H2O 饱和 该转化气很容易用变压吸附等技术分离提取纯氢。 广州金珠江化学有限公司600Nm3/h制氢装置自93年7月投产后，因后续用户双氧水的扩产，于97年4月扩产1000Nm3/h 制氢装置投产，后又扩产至1800Nm3/h，于2000年3月投产。本工艺制氢技术给金珠江化学有限公司带来良好的经济效益。 目前国内应用此技术的企业已近百家，通过几年来的运转证明，
甲醇制氢装置 常 见 故 障 及 原 因 分 析
甲醇裂解部分 故障1：甲醇裂解部分起压慢或起不了压。 主要原因： 1 导热油温度低。 2 导热油循环量少。 3 催化剂严重架桥或反应器中有空管。 4 换热器严重泄漏。 5 催化剂失活。 6 进料量太少。 7 汽化器出口安全阀泄漏。 8 转化器进口旁路阀泄漏。 9 转化气放空阀泄漏。 10 与转化气放空阀并联的安全阀泄漏。 11 转化器或汽化器严重堵塞，使换热面积严重减少。12转化器或汽化器严重结垢，使传热效率严重降低。 13 原料液浓度低。 14 气体从循环罐泄漏。 15 冷却器严重泄漏。 故障2：汽化器液位高。 主要原因： 1 汽化器液位计上下阀门未打开。 2 汽化器液位计下阀门堵塞。 3 系统压力高。 4 汽化器换热面积小。 5 汽化器严重结垢传热效率严重降低。 6 导热油温低或循环量小。 7 导热油循环量小。 8 进料量大。 故障3：安全阀频繁动作。 主要原因： 1 安全阀整定压力偏低。 2 进料量时大时少。 3 导热油温度波动太大。 4 系统操作压力设定偏高。 故障4：安全阀泄漏。 主要原因： 1 安全阀动作后回座不到位。 2 安全阀阀芯被杂质卡住。
故障5：循环液罐液位失制。 主要原因： 1 调节阀前后及旁路阀开头状态不正确。 2 调节阀控制状态不正确。 3 调节阀零位不正确。 4 仪表信号问题(输入输出不正确或没有信号)。 5 调节阀无仪表空气。 6 调节阀阀芯被杂质卡住。 7 净化塔液位计上下阀门未打开。 8 净化塔液位计下阀门堵塞。 9 管道或阀门被冻结。 10 电脑程序问题。 故障6：转化气中CO偏高，如大于1%或更高。 主要原因： 1 原料液浓度高(>64%)。 2 导热油温度过高。 3 分析问题。 故障7：转化气中水份过高。 主要原因： 1 循环冷却进水温度过高。 2 循环冷却水量过小或没有循环冷却水。 3 冷却器结垢，换热效率低。 4 设备换热面积低。 5 气液分离罐液位控制出问题使气液分离罐中液体过多。故障8：循环液罐中杂质增加，水质变差。 主要原因： 1 原料水质量有问题。 2 原料甲醇质量有问题。 3 冷却器泄漏，循环冷却水漏进了系统。 故障9：循环液带油。 主要原因： 1 汽化器漏油。 2 转化器漏油。 3 若是新装置可能是设备未清洗干净或未进行脱脂处理。故障10：冷凝液甲醇浓度高。 主要原因： 1 导热油温度低。 2 催化剂失活。
2020年甲醇制氢汽化塔设计精品版
甲醇制氢生产装置 计 算 书 姓名：丁仕勇 单位：机械学院控制0704
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氯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： （1）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。 （2）与电解水制氢相比，单位氢气成本较低。 （3）所用原料甲醇易得，运输、贮存方便。 （4）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。 目录 1. 前言 2. 设计任务书 3. 甲醇制氢工艺设计 3.1 甲醇制氢工艺流程 3.2 物料衡算 3.3 热量衡算 4. 汽化塔设计 4.1 工艺计算 4.1.1 填料段工艺计算 4.2 结构设计 1．管道设计 2．自控设计 3．技术经济评价、环境评价 4．结束语