甲醇制氢工艺设计

总计
1067.764 kg/h
6、吸收塔和解析塔
吸收塔的总压为 1．5MPa,其中 CO 2 的分压为 0.38 MPa ,操作温度为常温(25℃). 此时,每
m3 吸收液可溶解 CO 2 11.77 m 3 .此数据可以在一般化工基础数据手册中找到，二氯 化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度数据见表 1 一 l 及表 1—2。 解吸塔操作压力为 0.1MPa, CO 2 溶解度为 2.32,则此时吸收塔的吸收能力为:
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 2． 甲醇制氢工艺设计 ……………………… 4
图 1－2 甲醇制氢的物料流程图及各节点物料量
2.2 物料衡算
1、依据 甲醇蒸气转化反应方程式: CH 3 OH→CO↑+2H 2 ↑ CO+H 2 O→CO 2 ↑+ H 2 ↑
（1-1） （1-2）
CH 3 OH 分解为 CO 转化率 99%,反应温度 280℃,反应压力 1.5MPa,醇水投料比 1:1.5(mol). 2、投料计算量
出 : 生成 CO 2 579.126/32ⅹ0.9801ⅹ44 =780.452 kg/h
H2
579.126/32ⅹ2.9601ⅹ2 =107.142 kg/h
CO
579.126/32ⅹ0.0099ⅹ28 =5.017 kg/h
剩余甲醇
579.126/32ⅹ0.01ⅹ32 =5.791 kg/h
剩余水 488.638-579.126/32ⅹ0.9801ⅹ18=169.362 kg/h
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 3． 反应器设计 ………………………………. 9 3.1 工艺计算 ………………………………………… 9 3.2 结构设计 ……………………………………….... 13 4． 管道设计………………………………………....… 5． 自控设计………………………………………....… 6． 技术经济评价、环境评价……………………… 7． 结束语………………………………………....…… 8． 致谢………………………………………....……… 9． 参考文献………………………………………....… 附录：1.反应器装配图，零件图
代入转化率数据,式(1-3)和式(1-4)变为:
CH 3 OH→0.99CO↑+1.98H 2 ↑+0.01 CH 3 OH
CO+0.99H 2 O→0.99CO 2 ↑+ 1.99H 2 +0.01CO 合并式(1-5),式(1-6)得到:
CH 3 OH+0.981 H 2 O→0.981 CO 2 ↑+0.961 H 2 ↑+0.01 CH 3 OH+0.0099 CO↑
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。
氢气产量为: 1200m 3 /h=53.571 kmol/h
甲醇投料量为: 53.571/2.9601ⅹ32=579.126 kg/h 水投料量为: 579.126/32ⅹ1.5ⅹ18=488.638 kg/h 3、原料液储槽(V0101) 进: 甲醇 579.126 kg/h , 水 488.638 kg/h 出: 甲醇 579.126 kg/h , 水 488.638 kg/h 4、换热器 (E0101),汽化塔(T0101),过热器(E0Baidu Nhomakorabea03) 没有物流变化. 5、转化器 (R0101) 进 : 甲醇 579.126kg/h , 水 488.638 kg/h , 总计 1067.764 kg/h
2.管道平面布置图 3.设备平面布置图 4.管道仪表流程图 5.管道空视图 6.单参数控制方案图
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。流程包括以下步骤：甲醇与水按配比 1：1.5 进入原料 液储罐，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。
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。