一、工艺流程简述

按照一定比例配制的甲醇与水混合过热蒸汽在一定的温度、压力条件下通过催化剂作用,同时发生催化裂解反应和一氧化碳变换反应,生成氢气、二氧化碳的混合气。转化气送变压吸附装置分离提纯,得到高纯度的产品氢气。

主要反应如下:

CH3OH→CO+2H2 -90.7 kJ/mol

CO+H2O→CO2+H2 +41.2kJ/mol

总反应为:

CH3OH+H2O→CO2+3H2 -49.5 kJ/mol

二、技术特点

生产技术成熟、运行安全可靠;

反应温度低,能量损失小,整体运转能耗费用低;

操作控制稳妥实用,自动化程度高;

甲醇水蒸气在转化器中直接转化生成CO2和H2O工艺流程短,投资低;

操作简单,符合调节范围宽。

三、主要性能指标

装置规模:根据用户需要一般配置50~60000Nm³/h

产品纯度:99~99.999%(v/v)

产品压力:1.5~3.0MPa

温度:常温

四、工艺过程

甲醇转化:甲醇与水分别经计量、混合、通过原料液计量泵加压后送入汽化塔汽化过热达到反应所需温度后送入转化器,在固定床催化反应器内同时进行甲醇裂解、一氧化碳变换等反应,最终主要生成H2及CO2的混合气。

反应后混合气体经过换热器与原料进行热交换,以减少热量损失,再经冷凝器冷凝和气液分离器分离及冷冻干燥,以分离未反应的甲醇和水,使裂解气中甲醇含量达到造气规定质量要求,完成造气。

冷凝分离液为甲醇和水的混合物,全部送回原料液罐回收利用。

变压吸附:甲醇裂解气进变压吸附压力:1.60~1.65MPa-g;

本方案变压吸附工艺采用5-1-2/P(5个吸附塔,1个塔同时吸附,2次均压)的常压解吸工作方式,每个吸附塔在一次循环中均需经历吸附(A)、一均降(E1D)、二均降(E2D)、顺放(PP)、逆放(D)、冲洗(P)、二均升(E2R)、一均升(E1R)以及终充(FR)等九个步骤。

具体过程简述如下:

a. 吸附过程

甲醇裂解气自塔底进入吸附塔后,在其中装填的多种吸附剂的依次选择吸附作用下,以二氧化碳为主的杂质等组分均被一次性吸附下来,得到产品氢气经调压阀稳压后送出界区。

当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段某一位置时,关掉该吸附塔的原料气进料阀和产品气出口阀,停止吸附。吸附床开始转入再生过程。

b. 均压降压过程

这是在吸附过程结束后,顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程,该过程不仅是降压过程,更是回收床层死空间氢气的过程,本流程共包括了二次的均压降压过程,因而可保证氢气的充分回收。

c. 顺放过程

顺放过程是在一次均压降压过程结束后,将吸附塔中剩余的氢气顺着吸附方向,对另外一个吸附塔进行冲洗。该氢气将用作吸附剂的再生气源。

d. 逆放过程

在顺放过程结束后,吸附前沿已达到床层出口。这时,逆着吸附方向将吸附塔压力降至接近常压,此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解吸出来,解吸气经过阻火消音器直接放空。

e.冲洗过程

逆放结束后,为使吸附剂得到彻底的再生,用顺放的氢气逆着吸附方向冲洗对吸附床层,进一步降低杂质组分的分压,使被吸附的杂质完全解吸,吸附剂得以彻底再生。解吸气经过阻火消音器直接放空。

f. 均压升压过程

在冲洗再生过程完成后,用来自其它吸附塔的较高压力氢气依次对该吸附塔进行升压,这一过程与均压降压过程相对应,不仅是升压过程,而且更是回收其它塔的床层死空间氢气的过程,本流程共包括了连续二次均压升压过程。

g. 产品气升压过程

在二次均压升压过程完成后,为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品纯度在这一过程中不发生波动,需要通过升压调节阀缓慢而平稳地用产品氢气将吸附塔压力升至吸附压力。

经这一过程后吸附塔便完成了一个完整的“吸附-再生”循环,又为下一次吸附做好了准备。五个吸附塔在执行程序的安排上相互错开,构成一个闭路循环,以保证原料气连续输入和产品氢气不断输出。产品氢气通过缓冲罐后送至下游用氢工段。