一、工藝流程簡(jiǎn)述
按照一定比例配制的甲醇與水混合過(guò)熱蒸汽在一定的溫度、壓力條件下通過(guò)催化劑作用,同時(shí)發(fā)生催化裂解反應(yīng)和一氧化碳變換反應(yīng),生成氫氣、二氧化碳的混合氣。轉(zhuǎn)化氣送變壓吸附裝置分離提純,得到高純度的產(chǎn)品氫氣,解析氣作為導(dǎo)熱油爐燃料氣進(jìn)入導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)。
PSA部分(解析)尾氣進(jìn)入尾氣緩沖罐通過(guò)尾氣調(diào)節(jié)裝置調(diào)壓計(jì)量后進(jìn)入導(dǎo)熱油爐系統(tǒng),導(dǎo)熱油爐使用的燃燒器,同時(shí)進(jìn)料尾氣和天然氣進(jìn)行燃燒加熱導(dǎo)熱油,達(dá)到尾氣全部回收利用。
主要反應(yīng)如下:
CH3OH→CO+2H2 -90.7 kJ/mol
CO+H2O→CO2+H2 +41.2kJ/mol
總反應(yīng)為:
CH3OH+H2O→CO2+3H2 -49.5 kJ/mol
工藝流程圖如下:
二、技術(shù)特點(diǎn)
生產(chǎn)技術(shù)成熟、運(yùn)行安全可靠;
反應(yīng)溫度低,能量損失小,整體運(yùn)轉(zhuǎn)能耗費(fèi)用低;
燃料為尾氣+天然氣,節(jié)省了部分燃料;
操作控制穩(wěn)妥實(shí)用,自動(dòng)化程度高;
尾氣成分主要為水蒸氣與二氧化碳,達(dá)標(biāo)排放;
操作簡(jiǎn)單,符合調(diào)節(jié)范圍寬。
三、主要性能指標(biāo)
裝置規(guī)模:根據(jù)用戶(hù)需要一般配置50~5000Nm³/h
產(chǎn)品純度:99~99.999%(v/v)
產(chǎn)品壓力:1.5~3.0MPa
溫度:常溫
四、工藝過(guò)程
甲醇轉(zhuǎn)化:甲醇與水分別經(jīng)計(jì)量、混合、通過(guò)原料液計(jì)量泵加壓后送入汽化塔汽化過(guò)熱達(dá)到反應(yīng)所需溫度后送入轉(zhuǎn)化器,在固定床催化反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)進(jìn)行甲醇裂解、一氧化碳變換等反應(yīng),主要生成H2及CO2的混合氣。
反應(yīng)后混合氣體經(jīng)過(guò)換熱器與原料進(jìn)行熱交換,以減少熱量損失,再經(jīng)冷凝器冷凝和氣液分離器分離及冷凍干燥,以分離未反應(yīng)的甲醇和水,使裂解氣中甲醇含量達(dá)到造氣規(guī)定質(zhì)量要求,完成造氣。
冷凝分離液為甲醇和水的混合物,全部送回原料液罐回收利用。
變壓吸附:甲醇裂解氣進(jìn)變壓吸附壓力:1.60~1.65MPa-g;
本方案變壓吸附工藝采用5-1-2/P(5個(gè)吸附塔,1個(gè)塔同時(shí)吸附,2次均壓)的常壓解吸工作方式,每個(gè)吸附塔在一次循環(huán)中均需經(jīng)歷吸附(A)、一均降(E1D)、二均降(E2D)、順?lè)牛?/span>PP)、逆放(D)、沖洗(P)、二均升(E2R)、一均升(E1R)以及終充(FR)等九個(gè)步驟。
具體過(guò)程簡(jiǎn)述如下:
a. 吸附過(guò)程
甲醇裂解氣自塔底進(jìn)入吸附塔后,在其中裝填的多種吸附劑的依次選擇吸附作用下,以二氧化碳為主的雜質(zhì)等組分均被一次性吸附下來(lái),得到產(chǎn)品氫氣經(jīng)調(diào)壓閥穩(wěn)壓后送出界區(qū)。
當(dāng)被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿(稱(chēng)為吸附前沿)到達(dá)床層出口預(yù)留段某一位置時(shí),關(guān)掉該吸附塔的原料氣進(jìn)料閥和產(chǎn)品氣出口閥,停止吸附。吸附床開(kāi)始轉(zhuǎn)入再生過(guò)程。
b. 均壓降壓過(guò)程
這是在吸附過(guò)程結(jié)束后,順著吸附方向?qū)⑺?nèi)的較高壓力的氫氣放入其它已完成再生的較低壓力吸附塔的過(guò)程,該過(guò)程不僅是降壓過(guò)程,更是回收床層死空間氫氣的過(guò)程,本流程共包括了二次的均壓降壓過(guò)程,因而可保證氫氣的充分回收。
c. 順?lè)胚^(guò)程
順?lè)胚^(guò)程是在一次均壓降壓過(guò)程結(jié)束后,將吸附塔中剩余的氫氣順著吸附方向,對(duì)另外一個(gè)吸附塔進(jìn)行沖洗。該氫氣將用作吸附劑的再生氣源。
d. 逆放過(guò)程
在順?lè)胚^(guò)程結(jié)束后,吸附前沿已達(dá)到床層出口。這時(shí),逆著吸附方向?qū)⑽剿毫抵两咏海藭r(shí)被吸附的雜質(zhì)開(kāi)始從吸附劑中大量解吸出來(lái),解吸氣經(jīng)過(guò)阻火消音器直接放空。
e.沖洗過(guò)程
逆放結(jié)束后,為使吸附劑得到*的再生,用順?lè)诺臍錃饽嬷椒较驔_洗對(duì)吸附床層,進(jìn)一步降低雜質(zhì)組分的分壓,使被吸附的雜質(zhì)*解吸,吸附劑得以*再生。解吸氣經(jīng)過(guò)阻火消音器直接放空。
f. 均壓升壓過(guò)程
在沖洗再生過(guò)程完成后,用來(lái)自其它吸附塔的較高壓力氫氣依次對(duì)該吸附塔進(jìn)行升壓,這一過(guò)程與均壓降壓過(guò)程相對(duì)應(yīng),不僅是升壓過(guò)程,而且更是回收其它塔的床層死空間氫氣的過(guò)程,本流程共包括了連續(xù)二次均壓升壓過(guò)程。
g. 產(chǎn)品氣升壓過(guò)程
在二次均壓升壓過(guò)程完成后,為了使吸附塔可以平穩(wěn)地切換至下一次吸附并保證產(chǎn)品純度在這一過(guò)程中不發(fā)生波動(dòng),需要通過(guò)升壓調(diào)節(jié)閥緩慢而平穩(wěn)地用產(chǎn)品氫氣將吸附塔壓力升至吸附壓力。
經(jīng)這一過(guò)程后吸附塔便完成了一個(gè)完整的“吸附-再生”循環(huán),又為下一次吸附做好了準(zhǔn)備。五個(gè)吸附塔在執(zhí)行程序的安排上相互錯(cuò)開(kāi),構(gòu)成一個(gè)閉路循環(huán),以保證原料氣連續(xù)輸入和產(chǎn)品氫氣不斷輸出。產(chǎn)品氫氣通過(guò)緩沖罐后送至下游用氫工段。