南京工业大学甲醇制氢生产装置设计论文

过程装备与控制工程专业综合课程设计指导书及任务书南京工业大学过程装备与控制工程系过程装备与控制工程专业综合课程设计指导书1. 专业综合课程设计的目的专业综合课程设计在专业教学计划中占有很重要的地位,在设计过程中将综合应用所学的专业知识和专业基础知识,同时获得一次工程设计实践的实际训练。

课程设计涉及的知识领域包括化工计算、化工原理、过程设备设计、过程流体机械、过程装备控制技术及应用、过程装备成套技术等课程，本课程设计是以甲醇制氢生产装置为模拟设计对象，进行过程装备成套设计的全面训练。

在课程设计中每个同学都要经过工艺设计计算，典型设备的工艺计算和结构设计、管道设计，单参数、单回路的自动控制设计、机器选型和技术经济评价等各个设计环节的基本训练。

2.专业综合课程设计的任务2.1 题目：生产能力为××× Nm3/h甲醇制氢生产装置设计为确保每位同学得到独立思考和独立解决实际问题能力的训练，原则上不允许有两个完全相同的设计。

所以，各组生产能力不同，同组的同学设计不同的设备。

2.2设计内容（1）工艺计算，主要的物料衡算和能量衡算，绘出物流图。

（2）生产装置工艺设计，按各人的工艺参数进行工艺设计，绘出管道仪表流程图，管道号中的公称直径要使用计算得出的尺寸。

（3）设备设计，分组进行。

各组中，每人在换热器、汽化塔、过热器、转化器、冷凝器、吸收塔中任选1种各不相同的设备。

各人独立完成设备设计。

（4）机器选型，装置中所用到的机器都要合理选定型号，并记录必要的技术参数和主要装配、安装尺寸。

（5）设备布置设计，设备尺寸按实际设计计算结果绘图（包括相同设计能力同小组其他同学的设计参数）。

某些在课程设计中无人设计的设备参数自行类比确定。

说明书中注明采用某某同学的计算结果或假设数据。

（6）管道布置设计，绘出管道布置图，为使大家了解分区的方法及表示方法，一律分区画图，一般可用平面布置图表示，必要时也可配合使用立面图。

沈阳工业大学毕业设计（论文）开题报告论文题目：生产能力为1000m3/h甲醇制氢生产装置设计学院：nsnjinggyedaxue专业：过程装备与控制工程学生姓名：指导教师：开题时间：2009年2月28日1. 选题的目的和意义1．1选题的目的氢能是在常规能源出现危机时人们所期待的新的二次能源。

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。

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加大。

甲醇制氢具有纯度高，投资省，能耗低等特点，对一个国家国计民生的重大战略有深远意义，受到许多国家的重视。

1．2选题的意义甲醇制氢主要适用于中小型规模用氢，生产技术成熟，运行安全可靠，原料来源容易，运输贮存方便。

该技术流程简洁、占地小，投资省、产品成本低，特别是随着我国生产甲醇装置的大规模建设，可以预见，甲醇制取氢气的生产成本也会大幅度降低，产品的竞争力将得到不断的提高。

甲醇制氢具有价格稳定、流程简洁、装置自动化程度高，操作简单、占地小，投资省，回收期短、能耗低，无环境污染等特点。

2.国内、外现状及发展趋势2．1 各种制氢方法简述氢能是一种二次能源，在人类生存的地球上，虽然氢是最丰富的元素，但自然氢的存在极少。

因此必需将含氢物质力UI后方能得到氢气。

最丰富的含氢物O），其次就是各种矿物燃料（煤、石油、天然气）及各种生物质等。

质是水（H2因此要开发利用这种理想的清洁能源，必需首先开发氢源，即研究开发各种制氢的方法。

从长远看以水为原料制取氢气是最有前途的方法，原料取之不尽，而且氢燃烧放出能量后又生成产物水，不造成环境污染。

各种矿物燃料制氢是目前制氢的最主要方法，但其储量有限，且制氢过程会对环境造成污染。

其它各类含氢物质转化制氢的方法目前尚处次要地位，有的正在研究开发，但随着氢能应用范围的扩大，对氢源要求不断增加，也不失为一种提供氢源的方法[]1。

南京工业大学甲醇制氢工艺设计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，专门是改革开放以来，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，目前氢气要紧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进展，当其氢气用量在200～3000m3/h时，甲醇蒸气转化制氢技术表现出专门好的技术经济指标，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。

能够做成组装式或可移动式的装置，操作方便，搬运灵活。

关于中小规模的用氢场合，在没有工业含氢尾气的情形下，甲醇蒸气转化及变压吸附的制氢路线是一较好的选择。

本设计采纳甲醇裂解+吸取法脱二氧化碳+变压吸附工艺，增加吸取法的目的是为了提升氢气的回收率，同时在需要二氧化碳时，也能够方便的得到高纯度的二氧化碳。

名目设计任务书 (3)甲醇制氢工艺设计 (4)2.1 甲醇制氢工艺流程 (4)2.2 物料衡算 (4)2.3 热量衡算 (6)反应器设计 (9)3.1 工艺运算 (9)3.2 结构设计 (13)管道设计………………………………………....…自控设计………………………………………....…技术经济评判、环境评判………………………终止语………………………………………....……致谢………………………………………....………参考文献………………………………………....…附录：1.反应器装配图，零件图2.管道平面布置图3.设备平面布置图4.管道外表流程图5.管道空视图6.单参数操纵方案图1、设计任务书2、甲醇制氢工艺设计2.1 甲醇制氢工艺流程甲醇制氢的物料流程如图1－2。

机械与动力工程学院过程装备与控制工程专业课程设计设计题目：生产能力为4200m³/h 甲醇制氢生产装置设计设计人：邱宏伟指导教师：班级：过程装备与控制工程07班组号： 7（21）设计时间： 2016年12月20日—2017年1月14日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。

摘要本次课程设计是设计生产能力为4200m3/h甲醇制氢生产装置。

在设计中要经过工艺设计计算，典型设备的工艺计算和结构设计，管道设计，单参数单回路的自动控制设计，机器选型和技术经济评价等各个环节的基本训练。

在设计过程中综合应用所学的多种专业知识和专业基础知识，同时获得一次工程设计时间的实际训练。

课程设计的知识领域包括化工原理、过程装备设计、过程机械、过程装备控制技术及应用、过程装备成套技术等课程。

甲醇裂解制氢装置总体概况1.1前言氢气广泛用于国民经济各工业部门，特别是近几年来，中小用户急速增多，传统制氢工艺已不能满足要求。

甲醇和水催化转化制取氢气和二氧化碳，很容易用吸附或化学方法分离制得纯氢和二氧化碳，与电解法相比可节电90％以上，成本下降20～40％。

本新工艺原料来源方便，装置简单，无污染，且节能价廉，深受广大中小用户的欢迎。

本装置操作和管理维修人员必须熟知本操作规程，须经考核合格后才能上岗操作。

1.2装置规模及技术路线装置设计规模为13650Nm3/h脱碳气（PSA提氢后10000Nm3/h工业氢），采用甲醇裂解、变压吸附净化法的工艺路线，主要工艺过程由甲醇裂解、PSA净化等几个部分组成。

产品为脱碳气。

1.3原料甲醇：原料甲醇的质量满足工业一等品（GB338-2011）的要求。

进装置压力＞0.2MPa（G）脱盐水：符合直流炉脱盐水指标（GB12145-2008）。

进装置压力0.4MPa（G）其规格要求如下：1.3.1、甲醇规格表表1-1甲醇规格表原料甲醇性质：化学名称为甲醇，别名甲基醇、木醇、木精。

分子式CH3OH，分子量32.04。

是有类似乙醇气味的无色透明、易燃、易挥发的液体。

比重为0.7915。

熔点-97.80℃，沸点64.7℃，20℃时蒸汽压96.3mmHg，粘度0.5945厘泊，闪点11.11℃，自燃点385℃，在空气中的爆炸极限为6.0～36.5％。

甲醇是最常用的有机溶剂之一，能与水和多种有机溶剂互溶。

甲醇有毒、有麻醉作用，对视神经影响很大，严重时可引起失明。

1.3.2、脱盐水规格（氯含量）温度：～25℃压力：0.4MPa(G)PH值：8.8～9.2碱度：极小Vmol/L蒸发残渣：含盐量；mg/l悬浮物：无溶解氧：≤ug/lCO2：≯ 5 mg/l总硬度：0 mol/l硅酸根：＜20 ug/l电导率：0.2氯离子：≤0.05 ppm1.4主要产品规格1.4.1、脱碳气脱碳气：压力为2.5MPa(G)，温度为40℃组分H2 V％94.5CO 1.5CO2 4.0∑ 100.01.4.2、副产品装置的副产品为VPSA部分的解吸气，该解吸气直接高点放空。

可修改可编辑甲醇制氢生产装置计算说明书姓名：单位：控制070408目录可修改可编辑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. 机器选型及管道设计4.1 泵的选型4.2 管子选型4.3阀门选型4.4管道法兰选型5. 强度校核计算说明书6. 反应器控制方案设计7.技术经济评价、环境评价8.参考文献附录：1.预热器装配图2.管道平面布置图3.管道空视图可修改可编辑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。

甲醇制氢生产装置汽化塔设计方案 (一)甲醇制氢生产装置的汽化塔是关键设备之一，它能够将甲醇和水加热并蒸发，产生的气体通过催化剂反应生成氢气和二氧化碳。

因此，汽化塔的设计方案应该十分严谨和科学，能够确保装置的性能和安全。

一、设计方案要遵照工艺流程，确定出压力、温度等工艺参数。

汽化塔的设计方案应该遵守甲醇制氢生产的工艺流程，根据不同甲醇配比、不同反应器产气量等参数，确定出汽化塔的操作压力、操作温度、气体流量等关键工艺参数，以确保产气量和气质的稳定性和符合要求。

二、汽化塔的尺寸应满足生产要求，同时考虑安全使用。

汽化塔的尺寸应根据生产要求和工艺参数，经过精心的计算和测试，确定出最合适的尺寸。

在设计方案中要考虑到塔高、内径、储气量等参数，同时保证塔的强度和稳定性，在设计方案中要进行多次模拟和实际测试，确保汽化塔的尺寸和结构可以承受正常运气和意外情况的影响，避免出现安全隐患。

三、汽化塔的催化剂材料和分布应优化设计。

汽化塔内的催化剂是制氢反应不可或缺的重要部件，催化剂的优化设计可以增强制氢反应的速度和效率，提高碳氢化合物的转化率和产气质量。

在设计方案中需要考虑到催化剂选择、催化剂料层分布、催化剂生命周期等参数因素，以确保催化剂在汽化塔内的最优工作状态。

四、汽化塔的散热和防腐设计应符合国家标准。

汽化塔的设计方案中还应该包括散热和防腐处理方案，散热方案包括集气系统、冷却系统等部分的设计，以确保塔内气体在反应过程中不过热，保证反应性能和安全性。

防腐设计则涉及内部材料和涂层的选择，以应对化学物质的腐蚀和氧化等现象，达到降低设备损耗和提高设备寿命的目的。

总之，在设计甲醇制氢生产装置汽化塔的方案时，应尽可能考虑到所有可能影响装置性能和安全的因素，设计出最合理有效的方案，以确保设计方案实际被成功实施。

生产能力为2800 m3/h 甲醇制氢生产装置设计、八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 C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。

目录前言--------------------------------- 2目录--------------------------------- 3摘要--------------------------------- 3设计任务书----------------------------- 4第一章工艺设计--------------------------- 51.1.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--------- 82.1.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--------------------------- 133.1.计量泵的选择--------------------------------- 153.2.离心泵的选型第四章设备布置图设计------------------------ 154.1.管子选型------------------------------------ 174.2.主要管道工艺参数汇总一览表-------------------------- 84.3.各部件的选择及管道图-----------------------------第五章管道布置设计------------------------- 165.1.选择一个单参数自动控制方案-------------------------- 215.2.换热器温度控制系统及方块图课设总结------------------------------- 28摘要本次课程设计是设计生产能力为2800m3/h 甲醇制氢生产装置。

摘要燃料电池作为一种零污染、高效率的能源引起了世界各国的广泛关注，现阶段以纯氢为燃料的质子交换膜燃料电池技术已达到一定高度，在移动电源方面有着广阔的应用前景，但燃料电池的氢源问题一直是其发展的主要瓶颈。

甲醇蒸汽制氢已成为国内外普遍采用的主要制氢技术。

本论文分析了几种微反应器的类型和结构，并综合各种微反应器的优点和缺点，介绍了甲醇蒸汽制氢技术的基本原理及工艺，提出了一种新型的丝网填料式甲醇水蒸汽重整制氢微反应器。

对微反应器的主要零部件作了应力计算，强度校核。

并设计反应器外的加热层和电阻丝，对金属丝进行催化剂的涂敷。

最后反应做出实验，得出实验数据，评估实验结果。

关键词：微反应器，甲醇，水蒸气重整，制氢，丝网填料AbstractFuel cells as a kind of naught pollution, high and efficiency energy source have been taken widespread concern in the world. At this stage, the proton exchange membrane fuel cell technology taking the pure hydrogen as the fuel has reached a certain height, which has the broad application prospect in the motion power source aspect. But the source problem of hydrogen fuel cells has been the main bottle-neck of development. Hydrogen production of technology unit by methanol steam reforming conversion has been widely adopted at home and abroad.This paper analyzes the type structure of several micro-reactors and researches the strengths and weaknesses of all kinds of micro-reactors. Its basic principle, process flow and technological design about the equipment are described in this paper. So a new kind of wire or screen filled methanol steam reforming micro-reactor are designed. The next step is to calculate the stress and intensity of the main parts. Heating and the resistance of the reactor are designed and catalyst on the surface of the wire is coated. Finally taking the experiment, researching the experimental data and assessing the experimental results are my last several steps.Keywords: micro-reactor, methanol, steam reforming, hydrogen production, screen filled.目录第一章绪论 (1)1.1 选题背景及研究意义 (1)1.2 文献综述 (2)1.3 本毕业设计研究的主要内容 (15)第二章装置的工艺流程 (17)2.1 概述 (17)2.2 甲醇重整制氢处理系统原理 (17)2.3 整体工艺流程 (19)2.4 各单元反应器内的工艺过程 (21)2.5 小结 (24)第三章甲醇蒸汽转化制氢催化剂制备 (25)3.1 概述 (25)3.2 催化剂的性能 (25)3.3 催化剂的涂敷 (26)3.4 小结 (28)第四章实验微反应器的设计 (29)4.1 概述 (29)4.2 设计参数 (29)4.3 圆筒的设计 (29)4.5 封头的设计 (31)4.6 加热保温系统的设计 (31)4.7 实验系统 (33)4.8 小结 (35)第五章实验 (36)5.1 概述 (36)5.2 实验药品和仪器 (36)5.3 实验过程和结果 (40)5.4 小结 (41)第六章结论与展望 (42)6.1 结论 (42)6.2 研究展望 (42)参考文献 (44)致谢 (47)声明 (48)第一章 绪论1.1 选题背景及研究意义目前，几乎所有的汽车都以汽油、柴油等为原料，消耗了大量的石油资源，同时汽车尾气造成了大气的严重污染。

生产能力为800Nm3h甲醇制氢生产装置设计机械与动力工程学院过程装备与控制工程专业课程设计设计题目：生产能力为800N m³/h 甲醇制氢生产装置设计设计人：指导教师：班级：组号：第一组设计时间： 2012年12月24日至2013年1月18日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。

甲醇的生产工艺流程设计论文引言甲醇（化学式：CH3OH）是一种广泛应用于化工、能源和医药等领域的重要有机化合物。

它作为一种多功能的化工产品，被广泛应用于溶剂、燃料和化学品的合成。

在能源领域中，甲醇可以用作替代传统石油燃料的清洁能源，具有良好的经济效益和环境效益。

本文旨在通过对甲醇的生产工艺流程设计进行分析和研究，探讨如何提高甲醇的产率和纯度，降低生产成本，在保证产品质量的同时，最大限度地减少环境污染。

一、甲醇的生产原理甲醇的生产通常基于甲烷（CH4）的合成气反应，如下所示：CH4 + H2O -> CO + 3H2CO + 2H2 -> CH3OH这个过程分为两个步骤：合成气的生成和甲醇的合成。

合成气（Syngas）是由甲烷和水蒸气在一定温度和压力下反应得到的气体混合物，主要由一氧化碳（CO）和氢气（H2）组成。

甲醇的合成是通过将合成气在催化剂的存在下进行反应生成甲醇。

常见的催化剂有氧化锌（ZnO）和铜（Cu）基催化剂。

二、甲醇生产工艺流程设计甲醇的生产工艺流程设计主要包括合成气的制备、甲醇的合成、产品分离、废气处理等环节。

下面将分别介绍每个环节的设计原则和主要过程。

2.1 合成气的制备合成气的制备是甲醇生产的关键步骤之一。

合成气的质量和组成对甲醇的产率和纯度有重要影响。

合成气的制备方法主要有蒸汽重整法和干重整法。

蒸汽重整法是指将甲烷和水蒸气在催化剂的作用下反应生成氢气和一氧化碳。

干重整法是指将甲烷直接与氧气反应生成合成气。

两种方法各有优缺点，根据实际工艺要求选择适当的制备方法。

2.2 甲醇的合成甲醇的合成是将合成气在催化剂的存在下进行反应生成甲醇的过程。

催化剂的选择对反应速率和产物选择性有重要影响。

常用的催化剂有Cu/ZnO/Al2O3和Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2等。

甲醇合成反应的操作条件包括温度、压力和气体配比等。

一般来说，较高的温度和压力有利于反应的进行，但过高的温度和压力也会增加能源消耗和设备成本。

南京工业大学本科生毕业设计天然气/蒸汽重整制氢系统优化摘要能源短缺、能源消费结构单一、环境污染严重，已经成为当今社会面临的重大问题。

研究洁净、高效、低成本的氢燃料电池发电技术以及配套的天然气制氢技术，对改善能源结构、提高能源利用率、缓解环境污染具有积极的意义。

天然气/水蒸气重整制氢工艺主要包含脱硫、天然气转化反应、CO/ CO2高低变换过程、选择性催化氧化过程以及气体提纯过程。

这些包含了燃烧反应、换热过程以及催化反应等复杂的工艺过程。

论文的主要任务是采用工程热力学、化学反应热力学、Gibbs自由能理论以及传热的基本理论并结合先进的Aspen plus计算平台，对前人提出天然气(甲烷）/水蒸汽重整系统进行工艺流程和操作工况优化，从而获得反应器的结构和组织形式、温度、压力以及水蒸气/天然气比等操作参数对气体产物组分和转换效率的影响，为工程应用提供理论依据。

关键词：氢；天然气；甲烷；重整；摘要The Design of steam reforming of Natural gassystemABSTRACTShortages of energy sources single energy consumption configuration and badly polluted environment have become important society problems of nowadays .As a kind of clean high efficient low-cost of power generation technology fuel cell using hydrogen will improve theNatural gas / steam reforming process mainly includes desulfurization, natural gas conversion reaction, CO / CO2 level of transformation process, selective catalytic oxidation and gas purification processes , that include combustion, heat transfer and catalytic reactions and other complex process . In this paper The main task is to use engineering thermodynamics, chemical reaction thermodynamics, Gibbs free energy theory and the basic theory of heat transfer and integration of advanced computing platforms Aspen plus, on the previous proposed natural gas (methane) / steam reforming process and system operating conditions optimized to obtain the reactor structure and organizational form, temperature, pressure and steam / gas ratio of operating parameters on product gas composition and conversion efficiency, the theoretical basis for engineering applicationsKey word：hydrogen；natural gas；methane；reforming；南京工业大学本科生毕业设计目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录.............................................................................................................................. I II 第一章绪论 (1)1.1研究背景及其意义 (1)1.2国内外的研究综述 (3)1.2.1国外循环流化床锅炉技术 (3)1.2.2国内循环流化床锅炉技术情况 (5)1.2.3天然气制氢反应器的研究 (5)1.2.4催化剂的研究现状 (6)1.2.5催化剂助剂 (6)1.2.6CO2的减排与吸收与利用 (7)1.3本文主要研究内容及技术路线 (8)1.3.1主要研究内容 (8)1.3.2主要技术路线 (8)1.4选题的创新性和难点 (9)1.4.1 选题的创新性 (9)1.4.2本次研究存在的困难点 (9)第二章天然气重整制氢反应流程 (10)模型总体说明 (10)2.1 脱硫 (10)2.2天然气催化燃烧和蒸汽重整 (10)2.2.1 催化燃烧 (10)2.2.2蒸汽重整 (11)2.2.3甲烷转化反应的工艺条件 (11)2.3一氧化碳水汽变换 (11)2.3.1水汽变换反应过程的主要反应 (11)目录2.3.2水汽变换反应的工艺条件 (12)2.4CO选择性催化氧化 (12)第三章计算 (13)3.1总反应计算 (13)3.2天然气催化燃烧计算 (13)3.3天然气转化反应计算 (18)3.4变换反应及氧化反应热力计算 (20)3.4.1高温变换热力计算 (20)3.4.2低温变换热力计算 (22)3.4.3选择性氧化反应的热力计算 (24)3.5系统总热效率计算 (25)第四章运用aspen plus对重整过程的分析 (27)4.1Aspen plus软件基本流程模拟过程步骤: (27)4.2本文工作内容 (27)第五章总结与展望 (31)参考文献 (32)致谢 (34)南京工业大学本科生毕业设计第一章绪论1.1研究背景及其意义随着石化资源的枯竭、环境污染的日益严重以及人类社会对能源的需求不断增大，发展清洁、高效、可持续发展的新能源动力技术已成了十分紧迫的任务。

（４）２００５年１２月１９日，转化炉转化管进出口压差达到０．４ＭＰａ，是正常生产操作时的２倍，造成阻力太大，系统停产。

分析原因是由于锅炉给水泵出口管回路上阀门异常，导致废热锅炉内液位过高、二次仪表显示失灵，而操作工又判断失误，导致带水蒸气进入转化催化剂床层，而此时的转化催化剂床层温度在６３０～７８０℃之间，低温水汽和高温催化剂接触，发生剧烈的热传递，使相当数量的上层转化催化剂崩裂粉碎，系统阻力上升。

天然气制氢技术在氯碱行业尚属新型技术，需要不断地学习和熟悉。

（５）自２００５年１１月１８日制氢装置开车成功至今，生产工艺设备运行良好，各项工艺控制、经济运行指标和Ｈ２纯度持续稳定。

具体数据见表１。

收稿日期：２００７－０８－０６表１天然气制氢装置运行情况指标名称数值指标名称数值出转化炉的转化气温度／℃７５０￣８３０工艺原料天然气流量／（ｍ３・ｈ－１）＜２３０辐射段下部烟气温度／℃￣１１００原料天然气消耗／（ｍ３・ｍ－３）０．５入界区天然气压力／ＭＰａ１．８～２．４Ｈ２体积分数／％≥９９．９下部炉膛负压／Ｐａ－４９～－５９Ｈ２输出压力／ＭＰａ≥０．６水汽比３．５∶１．０Ｈ２输出温度／℃≤４０１引进甲醇制氢工序的意义中泰化学股份有限公司新成立的华泰重化工工业园第一期为１０万ｔ烧碱，１２万ｔ聚氯乙烯项目，此项目采用电解盐水生产烧碱，并副产氢气和氯气。

利用副产的氢气和氯气合成氯化氢，与乙炔合成转化为氯乙烯，经聚合、干燥，生产出聚氯乙烯成品。

合成氯化氢后，多余的氯气必须要液化制成液氯或制成氯产品才能平衡。

液化氯气因其生产和贮运的不安全性，不应做为最佳的选择，制成氯产品来平衡氯气为最优方案。

在１２万ｔ烧碱、１２万ｔ聚氯乙烯装置中需５４０ｍ３／ｈ的氢气，才能平衡多余的氯气。

为此，引进６００ｍ３／ｈ的甲醇制氢工序合成的氯化氢可增产聚氯乙烯８６２４．２ｔ／ｄ。

甲醇制氢装置的应用高树斌，唐湘军，朱政，苏力探（新疆中泰化学股份有限公司，新疆乌鲁木齐８３０００９）摘要：为了平衡烧碱生产过程富余的氯气，引进了甲醇制氢装置。