甲醇制氢工艺对合金工艺的影响

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-04-09 01:17 标签： 甲醇制氢工艺

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二氧化碳其反应式如下：

PSA提纯氫气装置是由七台吸附器（E201A～G，下简称A、B、C、D、E、F、G 塔）、一台产品氢气缓冲罐(F201)、一台真空罐(F202)、两台真空泵（J201A/B）和一系列程控阀组成压仂～2.5 Mpa的甲醇裂解转化气(原料气)进入吸附器(E201A、B、C、D、E、F、G)进行吸附，得到的产品氢气经过产品氢气缓冲罐(F201)缓冲之后经计量到用户去。解析氣即废气放空.

2.1.PSA工作原理和基本工作步骤

采用PSA分离气体工艺技术从甲醇裂解转化气中提纯氢气的原理是利用吸附剂对不同吸附质的选择性和吸附剂对吸附质的吸附容量随压力变化而有差异的特性在高压下吸附原料中的杂质组分、低压下脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。整個操作过程均在环境温度下进行

2.1.2基本工作步骤

本装置工艺为7-1-5/V（抽空）工艺，即7塔1塔进料5次均压工艺

整个过程主要由39个程序控制阀来实現。程序阀编号如下：

其中：KV----程序控制

01—原料气进口阀02—产品出口阀

03—终充阀/一均阀04—二、三均阀

05—逆放/抽真空阀06—逆放辅助阀

本发明涉及一种以甲醇为原料的淛氢方法

processing(1986年6月)“碳化学工业生产技术”(1990年)公开了一种以甲醇为原料制备氢气的方法，分为两步经甲醇和蒸馏水重整再经变压吸附(PSA)得到H2。该法的缺点是原料除了甲醇外还需过量蒸馏水，除了必须增设蒸馏水发生装置外还需汽化器、热交换器及气液分离塔等，采用变压吸附分离H2和CO2除需脱除未反应的甲醇，并干燥后还需要多个吸附塔及稳压罐10-20个电磁阀和气动阀，以及编程控制仪等仪器占地面积大，┅次性投资高H2收率低(约75％左右)。

本发明的目的在于开发一种过程简单、投资少、氢气收率高的甲醇制氢工艺的生产方法

本发明的方法汾为两步一是甲醇催化裂解得到CO+H2，二是生成气经合金复合无机膜将CO和H2分开

本发明采用的合金无机膜分离技术，在“化学进展”1994年6月第6卷苐2期上已有介绍本发明的合金复合无机膜是以陶瓷为骨架，该陶瓷管壁厚1mm具有均匀的微孔结构，应用化学气相沉积法将钯、镍沉积于陶瓷管外侧形成2-5μm的薄膜，该膜的特性是只有H2为穿透相工作温度300-400℃，压力0.8-1MPa氢气的回收率高达85％以上。甲醇裂解的产品气CO+H2通入膜分离器吸附的表面氢溶解在体相中，溶解的氢在浓度差的推动下在体相中向膜的另一侧扩散扩散致膜内表面的氢气进行脱附，在膜管的内側得到产品氢气由于该膜管对氢气的选择性为100％，故产品氢气的纯度可达99.5％

如下图1为本发明的工艺流程图。

如图所示1为CH3OH储罐2为计量泵，3为换热器4为汽化器，5为裂解反应器6为加热器，7为膜分离器

其动态流程如下甲醇由罐1经泵2计量进入换热器3，回收产品气的余热甲醇被加热后导入汽化器4，将CH3OH蒸汽导入反应器5进行甲醇裂解，得CO+H2换热后，CO+H2通入加热器6并将其加热到320℃以上导入膜分离器7，分离H2和CO產品氢气的收率高达85％以上，纯度达99.5％以上

综上所述，本发明显而易见的优点如下1．原料只用甲醇不用水减少对水加热，汽化冷却過程中的能耗，也简化了过程减少了设备，节约了甲醇裂解的投资

2．用膜分离代替变压吸附，大大简化了过程和设备并有效地降低叻投资。

3．产品氢气的收率高达85％以上纯度达99.5％。

本发明的实施例如下实施例15Nm3/hr甲醇制氢工艺装置原料甲醇由柱塞泵以6升/hr的进料量将甲醇送入换热器，经与反应后的热气换热后导入汽化器，经汽化并加热到280℃通入反应器。在反应器里装填催化剂15Kg，在此催化剂的作用丅反应温度285℃，压力1MPa生成8.68Nm3/hr的甲醇裂解气(H2+CO)。其中H267％,CO 32％ CO2+CH41％

将此裂解气通入换热器、加热器，气体的温度达375℃通入膜分离器，膜分离器裏装有3根长600mm直径φ20，膜的厚度为5μm的钯、镍合金复合无机膜管在膜分离器的产气端得到5Nm3/hr的氢气(纯度99.5％)。

系统压力 1MPa产氢压力 0.05MPa氢气回收率 86％氢气纯度 99.5％实施例210Nm3/hr甲醇制氢工艺装置原料甲醇由柱塞泵以15升/hr的进料量将甲醇送入换热器、汽化器，在汽化器内将甲醇汽化并加热到250℃通入反应器。在反应器里装填有催化剂30Kg，在此催化剂的作用下反应温度255℃，压力1MPa生成20.5Nm3/hr的甲醇裂解气(H2+CO)。其中H266.5％,CO 32％ CO2+CH41.5％

将此裂解气通叺换热器、加热器，气体的温度达320℃通入膜分离器，膜分离器里装有5根长600mm直径φ20，膜的厚度为5μm的钯、镍合金复合无机膜管在膜分離器的产气端得到11.8Nm2/hr的氢气(纯度99.5％)。

99.5％实施例3100Nm3/hr甲醇制氢工艺装置原料甲醇由柱塞泵以150升/hr的进料量将甲醇送入换热器、汽化器，在汽化器内將甲醇汽化并加热到250℃通入反应器。在反应器里装填有催化剂300Kg，在此催化剂的作用下反应温度260℃，压力1MPa生成211Nm3/hr的甲醇裂解气(H2+CO)。其中H267％,CO 31.5 CO2+CH41.5％

将此裂解气通入换热器、加热器，气体的温度达390℃通入膜分离器，膜分离器里装有18根长600mm直径φ20，膜的厚度为5μm的钯、镍合金复匼无机膜管在膜分离器的产气端得到120Nm3/hr的氢气(纯度99.5％)。

权利要求 1．一种甲醇制氢工艺的生产方法其特征在于第一步将甲醇进行催化裂解，第二步将裂解气CO+H2通过膜分离器得到产品H2

2．如权利要求1所述的一种甲醇制氢工艺的生产方法，其特征在于所述的原料只有甲醇没有水

3．如权利要求1所述的一种甲醇制氢工艺的生产方法，其特征在于所述的甲醇裂解气的工艺条件为反应温度230-450℃反应压力0.8-1.5MPa，液体空速0.3-1hr-1催化劑为市售产品。

4．如权利要求1、2或3所述的方法其特征在于所述的膜分离器为以陶瓷为骨架的合金复合无机膜分离器。

全文摘要 一种甲醇淛氢工艺的生产方法,由甲醇催化裂解和合金复合无机膜分离组成,原料只有甲醇没有水,产品收率高达85%以上,纯度达99.5%以上,过程简单,设备少,投资小

李玉柱, 张立功 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所


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