醇水催化制氫、psa變壓吸附制氫設(shè)備

說起氫氣，氫氣在工業(yè)上有著廣泛的用途。近年來，由于精細(xì)化工、蒽醌法制雙氧水、粉末冶金、油脂加氫、林業(yè)品和農(nóng)業(yè)品加氫、生物工程、石油煉制加氫及氫燃料清潔汽車等的迅速發(fā)展，對純氫需求量急速增加。利用天然氣制氫，存在成本低，規(guī)模效應(yīng)顯著等優(yōu)點(diǎn)，研究和開發(fā)更為先進(jìn)的天然氣制氫新工藝技術(shù)是解決廉價(jià)氫源的重要保證。天然氣作為優(yōu)質(zhì)、潔凈的工業(yè)能源,在我國能源發(fā)展過程中具有重要的戰(zhàn)略意義。因?yàn)樘烊粴獠粌H是人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾剂?同時(shí)也是眾多化工次產(chǎn)品的基礎(chǔ)性原料。很多廠家想要購買制氫設(shè)備，一定要選好廠家，因?yàn)樯婕暗桨踩透鞣N售后服務(wù)問題。甲醇制氫技術(shù)是以甲醇、脫鹽水為主要原料，甲醇水蒸氣在催化劑床層轉(zhuǎn)化成主要含氫氣和二氧化碳的轉(zhuǎn)化氣，該轉(zhuǎn)化氣再經(jīng)變壓吸附技術(shù)提純得到純度為99.99%的產(chǎn)品氫氣的工藝技術(shù)。本技術(shù)分兩部分即甲醇轉(zhuǎn)化技術(shù)和變壓吸附提純技術(shù)。甲醇和水的蒸汽在高于200℃的溫度條件下通過專用的催化劑床層會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成化學(xué)比例的氫氣和二氧化碳。其化學(xué)方程式如下：CH3OH+H2O →CO2+3H2-49.5KJ/mol ⑴轉(zhuǎn)化反應(yīng)的同時(shí)伴隨有副產(chǎn)物 CO生成，經(jīng)過對反應(yīng)熱力學(xué)和反應(yīng)機(jī)理的研究，結(jié)果表明該轉(zhuǎn)化反應(yīng)是由兩步反應(yīng)完成的，即甲醇裂解反應(yīng)和一氧化碳變換反應(yīng)。其過程方程式如下：CH3OH→CO+2H2-90.7KJ/mol ⑵CO+H2O→CO2+H2+41.2KJ/mol ⑶甲醇水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。為節(jié)約能耗和物耗，需保證反應(yīng)在高單程轉(zhuǎn)化率和高選擇性下進(jìn)行，所以一般控制反應(yīng)溫度應(yīng)高于230℃，而反應(yīng)的高選擇性是由高選擇性的專用催化劑和操作工藝參數(shù)決定的。甲醇水蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)為分子增加的反應(yīng)，一般情況下加壓不利于轉(zhuǎn)化反應(yīng)的正方向進(jìn)行。由于變壓吸附技術(shù)和后續(xù)用戶對氫氣壓力要求，為節(jié)約氣體壓縮過程的電耗，轉(zhuǎn)化氣一般可在0.7～2.5MPa間。沒有參與反應(yīng)的甲醇經(jīng)冷卻冷凝后部分隨反應(yīng)轉(zhuǎn)化帶出，利用甲醇和水的物理性質(zhì)進(jìn)行水洗回收其中的甲醇，既降低原料甲醇的消耗，又可以減少后續(xù)變壓吸附裝置吸附劑裝填量，提高氫氣的回收率?；厥盏募状荚谙到y(tǒng)循環(huán)。專用轉(zhuǎn)化甲醇制氫催化劑是該轉(zhuǎn)化工藝的核心，主要組分為氧化態(tài)的銅、鋅、鋁，活性組分為單質(zhì)銅，在投料使用前進(jìn)行還原活化，將氧化態(tài)的催化劑變?yōu)榫哂谢钚缘膯钨|(zhì)銅。催化劑的還原過程以氫氣為還原劑，氮?dú)庾鳛闉檩d體和稀釋劑。在催化劑使用初期，催化劑的活性較高，可在較低的溫度下進(jìn)行反應(yīng)。隨著催化劑使用時(shí)間的延長，催化劑活性會(huì)逐漸下降，需逐漸提高反應(yīng)溫度以提高反應(yīng)速度、保證甲醇的單程轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)氣量。二裝置規(guī)模：1000Nm3/h 氫氣，彈性范圍 50～110%。三裝置產(chǎn)品氫氣規(guī)格名稱H2COmg/kgCO2mg/kg 甲醇mg/kg 甲烷mg/kg 硫化物mg/kg 水含量99.9~99.99% ≤ ≤20 ≤10≤1平衡衡平四原料及公用工程用量序號(hào)名稱規(guī)格單位消耗(每立方氫)用量(小時(shí))備注1甲醇符合GB336-92 一級(jí)品Kg0.585802脫鹽水符合鍋爐用水要求 Kg0.35353催化劑專用kg0.00015 二年半換4電380/220V，50HZkwh0.08805燃煤優(yōu)質(zhì)煤Kg0.404006儀表空氣0.4~0.6mPa，≤32℃Nm30.0770.07循環(huán)冷卻水≥0.3mPa, ≤32℃t0.0550.0五工藝流程說明甲醇和脫鹽水按一定比例混合后經(jīng)換熱器E101預(yù)熱后送入汽化塔T101，汽化后的水甲醇蒸汽經(jīng)氣體換熱器E102換熱、過熱器E103過熱，過熱到反應(yīng)溫度的原料氣進(jìn)入轉(zhuǎn)化器R101在催化劑床層進(jìn)行甲醇水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)，高溫轉(zhuǎn)化氣經(jīng)氣體換熱器E102、換熱器E101換熱、冷卻冷凝器E104后降低到40℃以下進(jìn)入水洗塔T102用脫鹽水逆向吸收轉(zhuǎn)化氣中未反應(yīng)的甲醇，吸收液返回系統(tǒng)循環(huán)參與反應(yīng)，水洗后的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入轉(zhuǎn)化氣緩沖罐V104緩沖后送入變壓吸附裝置提純。自甲醇水蒸汽轉(zhuǎn)化工序送出的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入2個(gè)正處于吸附狀態(tài)的(T201A/B/C/D/E/F中的2個(gè))吸附塔，除氫氣外的其余雜質(zhì)被吸附，弱吸附組分氫氣則通過床層作為產(chǎn)品輸出。其余4塔分別進(jìn)行其他步驟(均壓、逆放、抽真空、終充等)的操作，6個(gè)塔交替切換操作。原料氣連續(xù)輸入，產(chǎn)品氣脈沖連續(xù)穩(wěn)定輸出。整個(gè)操作過程在環(huán)境溫度下進(jìn)行。每個(gè)吸附塔經(jīng)過吸附 (A)、均壓降1(E1D)、均壓降2(E2D)均壓降3(E3D)、逆放(D)、抽真空(V)、均壓升3(E3R)、均壓升2(E2R)、均壓升1(E1R)、終充(FR)等12個(gè)操作步驟，完成一個(gè)吸附周期。產(chǎn)品氫氣經(jīng)計(jì)量后送產(chǎn)品氫氣緩沖罐。PSA系統(tǒng)的解吸氣來自吸附塔的逆放及抽真空階段。從吸附器排出來的逆放氣和由真空泵(P201A、B/C)抽出直接放空或送出系統(tǒng)。變壓吸附過程的12個(gè)步驟由PLC自動(dòng)控制完成。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)具體情況，可直接進(jìn)行切換、 4-1-2/V(4 個(gè)吸附塔，1塔吸附，2次均壓，抽真空解吸)的操作工藝。當(dāng)故障排除后，又可恢復(fù) 6-2-3/V 操作工藝。PSA系統(tǒng)的解吸氣由逆放、抽真空步驟排除。從吸附器排除的逆放氣放空管就地排放 ;由真空泵從吸附塔抽出的抽空氣體也經(jīng)放空管高空就地排放。六裝置工藝設(shè)備本裝置工藝設(shè)備共計(jì)28臺(tái)，其中非標(biāo)設(shè)備約16臺(tái)，定型設(shè)備共12臺(tái)。非標(biāo)設(shè)備在制造時(shí)所有鋼材均應(yīng)分別符合GB6654-96等技術(shù)條件。用于制造吸附器及中間罐的20R鋼板，在制造前還需逐張經(jīng)超聲波探傷檢驗(yàn)，按ZBJ74003-88的規(guī)定，合格級(jí)別按裝配圖或制造技術(shù)要求;本裝置非標(biāo)設(shè)備中的吸附塔為疲勞容器，采用美國ASME標(biāo)準(zhǔn)和中國JB4732-95進(jìn)行應(yīng)力分析計(jì)算和設(shè)計(jì)。羅茨鼓風(fēng)機(jī)為開車初期催化劑還原時(shí)使用，不設(shè)備機(jī)。其余動(dòng)力設(shè)備均設(shè)有一臺(tái)備機(jī)，以備設(shè)備檢修或設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)故障時(shí)切換使用。七甲醇制氫裝置設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格材質(zhì)數(shù)量(臺(tái))總重(t)1汽化過熱器Ф600X5100,F=55m2，不銹鋼13.803轉(zhuǎn)化反應(yīng)Ф1400X3000,20R115.004水洗塔Ф1400/400X6100,不銹鋼13.505循環(huán)液罐Ф1700X2500,V=5.2M3,Q23511.305甲醇中間罐Ф1700X2500,V=5.2M3,Q23511.306脫鹽水罐Ф1200X2100V=2.1M3,Q23510.507儲(chǔ)油罐Ф1200X2100V=2.1M3,Q23510.508膨脹罐Ф800X2800V=1.5M3,Q23510.459產(chǎn)品緩沖罐Ф2000X6300,V=15M3,16MnR14.30吸附塔Ф800X6200V=2.5M3,20R610.00甲醇貯罐V=100M3Q235117.00甲醇輸料泵流量5.0m3/h出口氣壓0.4MPa組合21開1備進(jìn)料計(jì)量泵流量1.5m3/h出口氣壓1.6MPa組合21開1備進(jìn)料計(jì)量泵流量0.45m3/h出口氣壓1.6MPa組合21開1備真空泵氣量540Nm3/h,極限壓力3kPa組合32開1備鼓風(fēng)機(jī)氣量200Nm3/h,出口力0.05MPa組合1換熱器板式換熱器F=35m2不銹鋼1冷凝器板式換熱器F=55m2不銹鋼119合計(jì)28八裝置定員本裝置連續(xù)生產(chǎn)，操作人員按四班三運(yùn)轉(zhuǎn)編制。定員：管理、技術(shù)人員2人倒班工人 3×3=9人維修人員 1人本裝置定員總共12人。沁園春·雪北國風(fēng)光，千里冰封，萬里雪飄。望長城內(nèi)外，惟余莽莽；大河上下，頓失滔滔。山舞銀蛇，原馳蠟象，欲與天公試比高。須晴日，看紅裝素裹，分外妖嬈。江山如此多嬌， 引無數(shù)英雄競折腰。惜秦皇漢武，略輸文采；唐宗宋祖，稍遜風(fēng)騷。一代天驕，成吉思汗，只識(shí)彎弓射大雕。俱往矣，數(shù)風(fēng)流人物，還看今朝?？顺鰩煴韮蓾h：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報(bào)之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費(fèi)祎、董允等，此皆良實(shí)，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補(bǔ)闕漏，有所廣益。將軍向?qū)櫍孕惺缇?，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰“能”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠(yuǎn)小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠(yuǎn)賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時(shí)，每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計(jì)日而待也 。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達(dá)于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。先帝知臣謹(jǐn)慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來