甲醇制氢工艺说明

工艺流程简述
一、总述
本装置采用的是甲醇水蒸汽转化制氢技术，通过变压吸附分离（PSA ）的工艺方法生产纯氢，产品氢气的含量可达到99.99%。

流程主要分为甲醇蒸汽裂解转化和变压吸附分离两部分。

二、甲醇水蒸汽转化
甲醇水蒸气转化过程分为配料、汽化、反应、脱酸、水冷以及水洗等过程组成，分述如下：
1.配料
甲醇经流量计输送到配料罐(V01)中层容器中(配料罐由上，中，下层三个不同的容器组成)，去离子水经流量计输送到去离子水罐(V02)中，配料由来自配料罐(V01)上层容器的洗涤液(来自水洗塔)和纯甲醇在配料罐(V01)的中层容器中进行，为保证反应的顺利进行，配料罐中层容器的甲醇质量浓度必须保持在50%左右。

配好的甲醇溶液由配料罐(V01)中层容器自流进入配料罐(V01)的下层容器中(使甲醇与去离子水能混合均匀)。

2.汽化
原料液由配料罐(V01)下层容器经隔膜计量泵(P01)加压至约 1.1MPa(g)输送到螺旋板式换热器(E02)用脱酸反应器(R02)出口气体热量对其预热。

预热后的原料进入螺旋板式汽化器(E01)汽化成反应所需的原料气体(质量浓度为50%的甲醇-水蒸汽)。

汽化所需的热量由1.0MPa(g)的饱和蒸汽提供。

3.反应
由汽化器(E01)汽化产生的原料气体进入反应器(R01)，反应器中填装有双功能催化剂，甲醇-水蒸汽通过催化剂在约230℃-280℃下一次完成裂解和转化二个反应，生成氢气和二氧化碳。

反应方程式如下：
()()
2/5.431/8.9022222
3mol KJ H CO O H CO mol KJ H CO OH CH ++→+-+→ 总的反应式为：
mol KJ H CO O H OH CH /3.4732223-+→+
整个反应过程是吸热的。

反应器(R01)催化裂解所需的热量由导热油提供。

4.脱酸及水冷
从反应器(R01)出来的反应产物进入脱酸罐(R02)。

脱酸罐中的填料可脱除裂解气中的腐蚀性物质(主要为甲酸)。

经脱酸后的裂解气在换热器(E02)中与反应进料换热后，进入水冷器(E03)冷却到约40℃。

冷凝液通过液位自动调节进入配料罐(V01)上层容器。

冷却介质为常温、0.4MPa(g)的循环水。

5.水洗
经水冷器(E03)冷却后的裂解气由水洗塔的中部进入，气相在水洗塔(T01)内由去离子水泵(P02)加压至大约1.1MPa(g)输送来的去离子水洗涤，以除去裂解气中残余甲醇后进入裂解气缓冲罐(V03)。

洗涤液回流到配料罐(V01)上层容器中供配料使用。

三、变压吸附工艺流程
变压吸附气态分离技术的原理基于吸附剂对甲醇转化气中H2，CO，CO2的吸附能力所呈现的差异来实现分离的，当转化气进入装有吸附剂的床层时，CO、CO2等杂质被吸附而H2不被吸附，这样可在吸附床出口端获得相应浓度的氢气。

由于吸附剂具有其吸附量随压力的变化而变化的特点，改变其吸附压力可使同一温度下的吸附剂交替进行吸附和解析操作。

甲醇裂解气在压力1.0~ 1. 1MPa，温度约40℃的条件下由裂解气缓冲罐(V03)进入由5台并列操作的吸附器(R03)和38个程序控制阀构成的变压吸附系统, 每个吸附器内装填有吸附填料，一次性吸附分离所有杂质得到纯度符合要求的产品氢气。

其中一台吸附器通过原料气时, 原料气中的杂质组份被吸附除去, 获得纯氢后送往成品氢气贮罐, 同时另外4台吸附器处于吸附床再生的不同阶段, 5台吸附器定时切换, 交替吸附和再生。

在执行程序的安排上相互错开，构成一个闭路循环，以保证原料连续输入和产品不断输出。

所有的程序控制阀由PLC控制。