甲醇制氫

氫氣在工業(yè)民生中有著越來越廣泛的用途，例如石油化工、煤化工、醫(yī)藥的加氫精致，切割氣中的氫氧焰，民生工程中的氫氣能源等等都體現(xiàn)出了氫氣的重要性，而甲醇制氫正是一種經(jīng)濟、低能、高效、潔凈的制氫方式，其身具的多種優(yōu)越性使其在各類制氫工藝中越來越被人們接受、推崇。

關鍵詞：

吸附劑

催化劑

分類：

催化工程與應用

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詳細介紹

甲醇制氫包括兩個過程，過程一：甲醇與水在B-M2催化劑上發(fā)生甲醇裂解及與水蒸氣重整反應，生成主要產(chǎn)物為氫氣和二氧化碳，還含有少量一氧化碳、甲烷等副產(chǎn)物的混合氣，混合氣中氫氣含量為75%左右。過程二：甲醇裂解混合氣經(jīng)過變壓吸附工段，將氫氣從混合氣中分離出來，得到純度為99～99.999%的不同純度的氫氣，根據(jù)客戶需要可以對氫氣純度進行調(diào)整。

1.1 甲醇裂解與水重整反應

甲醇與水按照一定比例混合，混合液加熱汽化后，以過熱蒸汽的形式，在230～300℃的溫度和～2.0MPa壓力下，在B-M2催化劑床層發(fā)生裂解和轉(zhuǎn)化反應得到混合氣。

反應方程式如下：

主反應1：CH₃OH→CO+2H₂； △H₀298K =–90.7kJ/mol

主反應2：CO+H₂O→CO₂+H₂； △H₀298K = +41.2kJ/mol

總反應3：CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂ △H₀298K = -49.5kJ/mol

副反應1：2CH₃OH →CH₃OCH₃ + H₂O

副反應2：CO + 3H₂ →CH₄ + H₂O

甲醇和無離子水混合后由進料泵送入換熱器與來自反應器的高溫重整氣進行換熱，再經(jīng)過熱器被高溫導熱油加熱后溫度達到230℃以上進入反應器，在反應器中反應生成氫氣和二氧化碳，反應器出來的高溫重整氣與前述甲醇水原料液進行換熱后進入冷卻器冷卻至常溫，然后進入洗滌塔洗去未反應的甲醇進入氣液分離器，在汽液分離器中分離出的甲醇和無離子水返回無離子水罐作為原料循環(huán)使用，干氣則進入緩沖罐，然后入變壓吸附系統(tǒng)進行分離提純得到純氫氣產(chǎn)品。

甲醇裂解與水重整工藝簡圖

甲醇制氫裝置在反應過程中需要恒定的溫度，因此需要導熱油爐系統(tǒng)提供熱量。針對不同用戶的實際生產(chǎn)情況，可設計多種加熱方式的導熱油爐，在安全、經(jīng)濟、環(huán)保等前提下充分滿足各類甲醇制氫裝置的工藝條件。

加熱方式有：天然氣導熱油爐加熱，燃煤導熱油爐加熱，電加熱導熱油爐加熱，液化氣導熱油爐加熱，蒸汽混合電導熱油爐加熱。

1.2、變壓吸附提純氫氣

變壓吸附技術簡稱PSA，其原理是利用吸附劑在同一壓力下對不同物質(zhì)吸附量不同，通過壓力交變將所需氣體組分從工藝氣體中分離出來的一種提純技術，壓力交變是通過PLC或DCS自控系統(tǒng)控制，控制氣動閥門按照預定的時序運行實現(xiàn)的。作為三大氣體純化技術之一，其應用市場成熟、前景廣泛，在氫氣制備中變壓吸附是一道必不可少的工序。

吸附劑內(nèi)孔發(fā)達，內(nèi)表面積豐富，可以有選擇地對混合氣體中的某類氣體進行物理吸附：壓力相同，吸附劑易吸附高沸點氣體，不易吸附低沸點氣體；壓力不同，高壓下吸附劑的吸附量增加，低壓下吸附劑的吸附量減少。通過壓力交變，吸附劑選擇性吸附的特性，將氫氣中的雜質(zhì)除去，達到變壓吸附制氫的目的。

影響產(chǎn)品氣收率的原因有很多，我們從四個方面著手保證氫氣收率，提高經(jīng)濟效益。

① 吸附劑。吸附劑直接影響氣體的收率，好的吸附劑能更大限度的吸收雜質(zhì)氣體，我公司的吸附劑產(chǎn)品為自主研發(fā)生產(chǎn)的第三代吸附劑，具有吸附效果好、分離系數(shù)高，強度高、脫除精度深等多項優(yōu)點。

② 均壓次數(shù)。吸附塔數(shù)多則均壓次數(shù)多，合理的均壓次數(shù)在降低排放、保證收率、提高經(jīng)濟效益等方面都很重要。

③ 吸附壓力。吸附壓力高則吸附劑效果好，有效保證收率。

④ 優(yōu)秀的閥門特性。性能良好的閥門確保了放空時的精準切換，精細的操作決定了收率的高低。

裝置的控制方式可以采用DCS系統(tǒng)控制，也可以采用PLC系統(tǒng)控制，無論采用那種控制手段，兩者均能達到控制要求。

變壓吸附提氫參數(shù)

氫氣純度：99.9%~99.9999%

產(chǎn)氣量：50~20000Nm³/h