甲醇制氢工艺改进与优化

摘要

氢能是目前正在开发中的非常重要的二次能源。氢广泛用于石油、医药、化工、冶金、电子、轻工、气象、交通等行业。最近几年，由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业产品和农业产品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展，对纯氢气需求量快速增加。甲醇制氢目前具有纯度高、投资费用低、能源消耗低等特点，对一个国家国计民生的重大战略有深远意义，因此受到许多国家的重视。
　　在氢源不方便得到的地区，若采用传统的方式来制氢需非常大的投资，好比“相当于半个合成氨”，这种只适用于大规模用户。对一般中小用户使用电解水也可很方便生产氢气，但是能耗很大，每立方米氢气耗电达到约6度，并且氢气纯度不太好而且杂质较多，同时规模也会受到较多的限制，因此近年来许多原来用电解水方法制氢的企业陆续进行了技术改造，改用甲醇蒸汽转化制氢新的工艺路线。
　　本文通过对国内外已有甲醇制氢工艺技术的分析和探讨，完成了甲醇制氢工艺在工业应用中的工艺改良研究，提出了优化思路和方案。并将研究成果成功运用于自贡鸿鹤化工厂甲醇制氢工艺优化技改和四川省达科特能源科技有限公司实验室实验数据验证，在企业和技术研发公司中得到了实际运用，做到了工业应用推广。
　　本次工艺优化后的效果主要体现在以下几个方面:
　　1、提高了甲醇的转化率，降低了能耗，降低脱盐水的用量，节约了成本。
　　在甲醇转化工段，改进脱盐水进料位置，将第一次未转化彻底、残存在转化塔内的甲醇，在净化塔内用脱盐水将气相中的甲醇洗涤回收被继续转化，可以实现甲醇转化率提高约2％;可以实现脱盐水循环使用，使脱盐水用量降低约15％;原料甲醇采用高位槽方式进料，可以节约使用一台泵，从而降低设备投入，降低能耗约5％。
　　2、采用VPSA变压吸附装置，提高氢气收率和纯度。
　　在变压吸附工段，采用8-1-5VPSA方式，选用吸附剂配比为氧化铝∶硅胶∶分子筛∶活性炭=3∶3∶3∶30（体积比）和0.2bar的逆放压力工作，可以提高氢气收率和纯度。
　　3、提高了经济效益。
　　甲醇制氢工艺装置采用优化方案后，在同等投资情况下，年运行成本可减少合计人民币60万元，具有较好的工业应用价值。
　　4、社会效益突出
　　该甲醇制氢工艺改良技术广泛应用于化工企业后，能够降低能耗，减少大气污染物排放总量，降低工业用水量，符合国家当前严格执行环境保护法要求，并为企业实现可持续发展创造了条件，能促进国家生态文明建设推进，社会效益突出。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 原料与产品的性质

1．1．1 原料的性质

1．1．2 产品的性质

1．2 氢气的用途

1．3 制氢方法简述

1．3．1 电解水制氢

1．3．2 矿物燃料制氢

1．3．3 生物质制氢

1．3．4 其它含氢物质制氢

1．3．5 多种化工过程中副产氢气的回收利用

1．3．6 甲醇制氢

1．4 国内外制氢发展趋势

1．4．1 国内制氢发展趋势

1．4．2 国外制氢发展趋势

1．5 甲醇制氢工艺的优点

1．6 本论文的主要任务

1．7 本论文的主要意义

1．8 本论文的主要研究内容

1．8．1 甲醇裂解部分

1．8．2 VPSA净化部分

1．9 本论文的可行性分析

1．10 本论文的创新点

第2章 甲醇裂解制氢改良工艺技术

2．1 化学反应原理

2．2 工艺过程

2．2．1 甲醇转化工段流程

2．2．2 变压吸附工段流程

2．3 物料衡算

第3章 甲醇裂解制氢改良工艺在工业生产中的实例应用

3．1 工艺优化思路

3．2 工艺优化流程

3．2．1 甲醇转化优化前后对比流程图

3．2．2 变压吸附流程

3．3 工艺优化效果评估

第4章 项目经济效益分析

4．1 新建项目装置一次性投入资金比较

4．2 优化工艺后运行成本

4．3 优化工艺后年节约成本

结论

致谢

参考文献

附录