中石化甲醇,大连中科院甲醇制氢技术路线的差异

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甲醇制氢装置工艺流程
甲醇制氢装置的工艺流程主要包括以下几个部分：
1. 甲醇重整：甲醇在催化剂的作用下，与脱盐水发生分解转化反应，生成氢气和二氧化碳。

这一步是甲醇制氢过程的关键环节，需要高效的催化剂和适当的反应条件。

2. 氢气和一氧化碳冷却：生成的氢气和一氧化碳混合物需要经过冷却，以便后续处理。

3. 甲醇蒸汽转化：冷却后的氢气和一氧化碳混合物在高温高压下，通过催化剂（如CuO、Al2O3、V2O3、Fe2O3等）的作用，生成更多的氢气。

4. 气体分离：转化后的氢气与二氧化碳混合物需要进行分离。

这可以通过吸附剂处理或化学方法实现。

吸附剂处理是一种常用的方法，如使用活性炭、分子筛等吸附剂，将氢气与二氧化碳分离。

5. 氢气提纯：分离出的氢气往往还需要进行进一步的提纯，以满足不同用途的要求。

常用的提纯方法包括冷冻分离、Pressure Swing Adsorption（PSA）等。

6. 产品储存和输送：提纯后的氢气需要储存和输送。

这可以通过高压储氢罐、管道输送等方式实现。

整个甲醇制氢装置工艺流程具有高效、可靠的特点，能够产生高纯度的氢气，满足不同应用场景的需求。

同时，该工艺原料来源广泛，装置简单，无污染，节能价廉，深受广大中小用户的欢迎。

甲醇制氢工艺流程
甲醇制氢是一种常用的工艺流程，可以用于产生高纯度的氢气。

以下是甲醇制氢的工艺流程：
首先，将甲醇通过加热和蒸发进入甲醇重整器。

甲醇重整器内有一种催化剂，在高温和高压下，催化剂会将甲醇分解为一氧化碳和氢气。

一氧化碳是氢气的主要副产品之一。

然后，将甲醇重整器中产生的氢气和一氧化碳通过热交换器进行冷却，并进一步净化除去残留的杂质。

在热交换器中，氢气和一氧化碳被冷却，以便后续的处理步骤。

冷却后的气体被送入甲醇蒸汽转化器。

在甲醇蒸汽转化器中，一氧化碳在高温和高压下与水蒸汽进行反应，生成二氧化碳和更多的氢气。

该反应通常是一个均衡反应，需要通过适当的温度和压力来促进产氢反应。

从该步骤产生的气体已经相当纯净，但仍然含有少量的二氧化碳。

接下来，通过热交换器进一步冷却气体，并使用压力可变吸附剂装置（PSA）进行气体分离。

在PSA装置中，氢气和二氧
化碳根据其不同的物理特性进行分离。

氢气被收集，而二氧化碳则被释放。

这使得氢气的纯度接近于100% 。

最后，为了进一步提高氢气的纯度，将氢气通过异常压力降下的吸附剂进行处理。

吸附剂可以吸附其他杂质，如水蒸汽和低碳烃。

这样，从该步骤产生的氢气达到工业纯度，可以用于各种应用，如燃料电池和化学工业。

综上所述，甲醇制氢工艺流程主要包括甲醇重整、氢气和一氧化碳冷却、甲醇蒸汽转化、气体分离和吸附剂处理。

这种工艺流程具有高效、可靠的特点，能够产生高纯度的氢气，满足不同应用的需求。

常规的制氢方法及技术的优劣势1、工业上常用的制氢方法工业制氢方案很多，主要有以下几类：（1）煤制氢；（2）天然气制氢；（3）甲醇制氢：包括甲醇水蒸汽重整制氢、甲醇直裂制氢、甲醇部分氧化制氢；（4）水解制氢（5）富氢气体提纯制氢：各种富氢尾气（氯碱厂副产氢、炼油厂副产氢、合成氨厂副产氢、煤化工副产氢等）。

2、主流的工业制氢方案选择（1）煤制氢工艺流程复杂，环保问题也突出，目前中小型的煤制氢已经不再审批。

（2）富氢气体提纯制氢主要依托上游主装置，依赖性较强。

（3）在制氢领域，目前主要的是水电解制氢、甲醇制氢、天然气制氢，我们分别作详细介绍：3、主流的工业制氢方案介绍对比（1）电解水制氢原理是电解液（一般是含有30%左右氢氧化钾（KOH）的溶液），在接通直流电后，水分解为氢气和氧气。

该方法技术成熟、设备简单、运行可靠、管理方便、不产生污染、可制得氢气纯度高、杂质含量少，适用于各种应用场合，唯一缺点是耗能大，制氢成本高；目前商品化的水电解制氢装置的操作压力为0.8~3.0MPa，操作温度为80~90℃，制氢纯度可达99.7%，制氧纯度达99.5%。

（2）甲醇制氢原理是甲醇和水反应生成氢气和二氧化碳的合成气，再经过PSA提纯，得到高纯度的氢气。

该方法原料为甲醇和脱盐水，原料来源方便，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；甲醇的单程转化率可达95%以上，氢气的选择性高于99.5%，再利用变压吸附技术，可得到纯度为99.999%的氢气，一氧化碳的含量低于1ppm。

（3）天然气制氢原理是天然气和水反应生成氢气和二氧化碳的合成气，再经过PSA提纯，得到高纯度的氢气。

该方法原料来源方便，不需要设置原料储罐，单系列能力较大, 原料费用较低。

反应温度在600-800℃，制氢过程需吸收大量的热，高温高压必然对设备的要求也比较高因此该装置投资高。

转化气经过变压吸附，可得到纯度为99.999%的氢气，4、主流的工业制氢方案选择4.1 小型制氢采用电解水方法（1）多年来，水电解制氢技术自开发以来一直进展不大，其主要原因是需要耗用大量的电能，电价的昂贵，用水电解制氢都不经济。

制氢的技术路线随着全球能源需求的不断增长和可再生能源的推广应用，制氢作为一种清洁能源具有越来越重要的地位。

制氢的技术路线主要包括化石能源制氢、电解水制氢、光电催化制氢和生物制氢等几种途径。

1. 化石能源制氢化石能源制氢是目前应用最广泛的制氢技术路线之一。

该路线主要通过对天然气、煤炭等化石能源进行加热分解或者气体转化反应，产生氢气。

其中，最常用的方法是甲烷蒸汽重整法，即通过将甲烷与蒸汽反应，生成氢气和二氧化碳。

此外，还可以通过煤炭气化、煤炭燃烧等方式制备氢气。

化石能源制氢技术成熟，但存在着对环境的污染问题。

2. 电解水制氢电解水制氢是一种使用电能将水分解为氢气和氧气的技术路线。

该方法将水置于电解池中，通过加电解离水分子，生成氢气和氧气。

电解水制氢技术具有高纯度氢气产出、无污染排放等优点。

目前，常用的电解水制氢方法有碱性电解法、酸性电解法和固体氧化物电解法。

其中，碱性电解法是应用最广泛的方法，但电解水制氢过程能耗较高，需要大量电能。

3. 光电催化制氢光电催化制氢是一种利用半导体材料的光电化学性质将水分解为氢气和氧气的技术路线。

该方法通过将半导体材料暴露在阳光下，利用光能激发电子，从而促使水分子发生光催化反应，生成氢气。

光电催化制氢技术具有能源效率高、无污染排放等优点，但目前仍面临着催化剂活性低、光电转换效率有限等挑战。

4. 生物制氢生物制氢是一种利用微生物代谢产生氢气的技术路线。

该方法通过利用某些微生物的代谢特性，使其在特定环境下产生氢气。

生物制氢技术具有原料来源广泛、低能耗、无污染等优点。

目前，常用的生物制氢方法有暗发酵法、光合发酵法和光合非硫细菌法等。

生物制氢技术仍处于研究和开发阶段，需要进一步提高产氢效率和催化剂稳定性。

制氢的技术路线主要包括化石能源制氢、电解水制氢、光电催化制氢和生物制氢等几种途径。

每种技术路线都有其优缺点，需要根据实际应用需求和环境因素选择合适的制氢方法。

随着科技的进步和创新，制氢技术将逐渐向更高效、更环保的方向发展，为推动清洁能源产业发展发挥重要作用。

制氢的技术路线引言：氢气作为一种清洁、高效、可再生的能源，被广泛认为是未来能源体系的重要组成部分。

制氢技术的发展也日益受到关注。

本文将介绍几种常见的制氢技术路线，包括热解、电解和化学反应等方法。

一、热解法热解法是利用高温将水或者其他氢源材料加热分解，产生氢气的方法。

其中最常见的是水热解法，即将水加热至一定温度，使其分解成氢气和氧气。

水热解法具有原料广泛、操作简单等优点，但需要高温和能量消耗较大，同时产生的氧气也需要处理。

除了水热解法，还有一些其他的热解方法，如甲烷热解法和氨热解法等。

二、电解法电解法是利用电能将水或者其他氢源材料分解成氢气和氧气的方法。

常见的电解法主要有碱性电解法和固体氧化物电解法。

碱性电解法是将水或者含水溶液电解成氢气和氧气，其中电解液通常使用氢氧化钾或者氢氧化钠溶液。

固体氧化物电解法是利用高温下固体氧化物电解质的离子传导性质，将水或者水蒸气分解成氢气和氧气。

电解法制氢技术具有高效、环保等优点，但设备成本较高，对电能要求较高。

三、化学反应法化学反应法是利用化学反应使氢源材料产生氢气的方法。

常见的化学反应法有水煤气化法、甲醇重整法和氨解离法等。

水煤气化法是将煤或者其他碳质材料与水蒸气反应，产生一氧化碳和氢气。

甲醇重整法是将甲醇与水蒸气经过催化反应，产生氢气和二氧化碳。

氨解离法是将氨气通过热解或者催化反应分解成氢气和氮气。

化学反应法制氢技术具有原料丰富、反应条件温和等优点，但也存在一些问题，如催化剂的选择和废物处理等。

四、其他方法除了上述的常见制氢技术路线，还有一些其他的方法正在研究和发展中。

例如，光解水法是利用光能将水分解成氢气和氧气。

光解水法具有能源可持续性和环境友好性的优势，但目前仍需要克服光催化剂的稳定性和效率等问题。

此外，生物制氢也是一个备受关注的领域，利用微生物代谢活性产生氢气。

生物制氢具有废物利用、低温条件等优点，但需要克服微生物活性和废物处理等问题。

结论：制氢技术路线多种多样，每种方法都有其优缺点。

甲醇制氢反应方程式及制取工艺流程
反应方程式
甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂, 在催化剂的作用下, 发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应,生成氢和二氧化碳, 这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统。

反应方程如下:
CH3OH→CO+2H2 (1)
H2O+CO→CO2+H2 (2)
CH3OH+H2O→CO2+3H2 (3)
重整反应生成的H2和CO2, 再经过变压吸附法(PSA)将H2和CO2分离,得到高纯氢气。

工艺流程
甲醇蒸汽重整是吸热反应，可以认为是甲醇分解和一氧化碳变换反应的综合结果。

甲醇蒸汽重整制氢工艺，经历了多次技术改进，已相当成熟。

甲醇蒸汽重整反应通常在250-300℃，1-5MPa，H2O与CH3OH摩尔比为1.0-5.0的条件下进行，重整产物气经过变压吸附等净化过程，可得不同规格的氢气产品。

甲醇蒸汽重整过程既可以使用等温反应系统，也可以使用绝热反应系统。

等温反应系统采用管式反应器，管壳中充满热载体进行换热，保持恒温反应。

在绝热反应系统中，蒸汽与甲醇混合物经过一系列绝热催化剂床层，床层之间配备换热器1。

反应产物净化系统可根据产品质量等级要求选择，变压吸附及膜分离技术是非常实用的气体净化技术。

变压吸附净化可获得纯度高于99.99%的氢气产品，依据所使用的不同吸附剂及工艺条件，氢回收率在70%-87%之间变化。

溶剂洗涤、CO催化转化、甲烷化等过程均可用于净化氢气。

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。

甲醇重整制氢提纯技术解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在能源短缺和环境问题日益突出的背景下，寻找清洁高效的能源替代品已成为当今社会的迫切需求。

氢气作为一种理想的清洁能源，具有高效、环保、可再生等特点，在能源领域具有广阔的应用前景。

甲醇重整制氢提纯技术是一种常用且有效的产氢方法，其可以将甲醇与水蒸汽在催化剂的作用下反应生成氢气，并使用一系列的分离与纯化步骤将产出的混合气体中杂质去除，得到高纯度的氢气。

1.2 文章结构本文将围绕甲醇重整制氢提纯技术展开详细介绍和解释。

首先，在第2部分中我们将对甲醇重整制氢提纯技术进行详细解释，包括甲醇重整概述、制氢过程以及氢气提纯方法。

接着，在第3部分中我们将概述该技术，从原理介绍、工艺流程到设备配置和要求进行全面说明。

随后，在第4部分中我们将探讨甲醇重整制氢提纯技术在工业应用场景下的实际运用情况，以及对环境的影响与管理措施。

最后，在第5部分中，我们将对本文进行总结，并展望该技术的未来发展前景。

1.3 目的本文旨在全面阐述甲醇重整制氢提纯技术，包括其技术原理、工艺流程、设备要求及配置等方面的内容。

同时，通过介绍其应用领域和发展前景，希望能够进一步推动该技术在能源领域的广泛应用，并为相关研究和实践提供参考和指导。

2. 甲醇重整制氢提纯技术解释:2.1 甲醇重整概述:甲醇重整是一种能够将甲醇转化为氢气的化学过程。

这个过程通常在高温和高压下进行，利用催化剂作用下的反应来转换甲醇分子结构并释放出氢气。

2.2 制氢过程:甲醇通过催化反应，首先在重整反应器中转化为一系列中间产物。

然后，在低温水煤气变换（LTS）反应器中，通过进一步催化转换，生成含有较高浓度氢气的混合物。

首先，在重整反应器中，甲醇与水蒸汽在高温（约250-350摄氏度）和压力条件下经过催化剂的作用发生反应。

这个过程被称为甲醇重整。

结果是产生了一系列有机物和少量一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2) 的混合物。

其次，在低温水煤气变换（LTS）反应器中，产生的混合物通过进一步的催化反应被清除了CO，并且部分CO2也会被还原。