甲醇裂解制氢装置总体概况

-137-甲醇裂解制氢装置总体概况1.1前言氢气广泛用于国民经济各工业部门，特别是近几年来，中小用户急速增多，传统制氢工艺已不能满足要求。甲醇和水催化转化制取氢气和二氧化碳，很容易用吸附或化学方法分离制得纯氢和二氧化碳，与电解法相比可节电90％以上，成本下降20～40％。本新工艺原料来源方便，装置简单，无污染，且节能价廉，深受广大中小用户的欢迎。本装置操作和管理维修人员必须熟知本操作规程，须经考核合格后才能上岗操作。1.2装置规模及技术路线装置设计规模为13650Nm3/h脱碳气（PSA提氢后10000Nm3/h工业氢），采用甲醇裂解、变压吸附净化法的工艺路线，主要工艺过程由甲醇裂解、PSA净化等几个部分组成。产品为脱碳气。1.3原料甲醇：原料甲醇的质量满足工业一等品（GB338-2011）的要求。进装置压力 ＞0.2MPa（G）脱盐水：符合直流炉脱盐水指标（GB12145-2008）。进装置压力 0.4MPa（G）其规格要求如下：1.3.1、甲醇规格表表1-1甲醇规格表项 目指 标优等品一等品合格品色度/Hazen单位（铂-钴色号） ≤510密度（ρ20）/（g/cm3）0.791～0.7920.791～0.793沸程（0℃，101.3kPa，在64.0~65.5℃范围围内，包括64.6±0.1℃）/℃ ≤0.81.01.5高锰酸钾试验/min ≥503020水溶性试验通过试验通过试验—（1+3）（1+9）水的质量分数/% ≤0.100.150.20酸的质量分数（以HCOOH计）/% ≤或碱的质量分数（以NH3计）/% ≤0.00150.00300.00500.00020.00080.0015羰基化合物的质量分数/%≤0.0020.0050.010蒸发残渣的质量分数/% ≤0.0010.0030.005硫酸洗涤试验/Hazen单位（铂-钴色号）≤50—乙醇的质量分数/% ≤供需双方协商—原料甲醇性质：化学名称为甲醇，别名甲基醇、木醇、木精。分子式CH3OH，分子量32.04。是有类似乙醇气味的无色透明、易燃、易挥发的液体。比重为0.7915。熔点-97.80℃，沸点64.7℃，20℃时蒸汽压96.3mmHg，粘度0.5945厘泊，闪点11.11℃，自燃点385℃，在空气中的爆炸极限为6.0～36.5％。甲醇是最常用的有机溶剂之一，能与水和多种有机溶剂互溶。甲醇有毒、有麻醉作用，对视神经影响很大，严重时可引起失明。1.3.2、脱盐水规格（氯含量）温度： ～25℃压力： 0.4MPa(G)PH值： 8.8～9.2碱度： 极小 Vmol/L蒸发残渣：含盐量； mg/l悬浮物： 无溶解氧：≤ ug/lCO2：≯ 5mg/l总硬度： 0mol/l硅酸根：＜ 20ug/l电导率： 0.2氯离子：≤ 0.05ppm1.4主要产品规格1.4.1、脱碳气脱碳气：压力为2.5MPa(G)，温度为40℃组分H2V％94.5CO1.5CO24.0∑100.01.4.2、副产品装置的副产品为VPSA部分的解吸气，该解吸气直接高点放空。1.5物料平衡该装置的物料平衡见表1-2

项 目kg/hNm3/h备注入方甲醇6301装置外来除盐水7085装置外来（部分用回用水）合计13386出方脱碳气248213650出装置放空气72153773放空未反应水3689出装置或回用合计133861.6化学反应原理甲醇与水蒸汽混合物在裂解炉中加压催化完成裂解反应，反应生成氢气、一氧化碳、二氧化碳，其反应式如下：主反应：CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2 +49.5KJ/moL副反应：CH3OH＝CO＋2H2 +90.7KJ/moL2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O -24.90KJ/moLCO＋3H2＝CH4＋H2O -206.3KJ/moL主反应为吸热反应，采用导热油外部加热。裂解气经冷却、冷凝后进入水洗塔，塔釜收集未反应完的甲醇和水供循环使用，塔顶裂解气经缓冲罐送变压吸附脱碳装置分离。1.7分析化验1.7.1、正常生产分析表序号分析项目分析次数控制指标分析方法标准主要仪器备注1原料甲醇全组份2脱盐水全组份3原料混合液甲醇48～52％4变换气组成1次/2天CO2-3%(mol)气相色谱法GB/T8984-2008配有火焰离子化检测器和甲烷化转化器的气相色谱仪H2,CO,CO2,CH3OH5脱碳气检测气相色谱法GB/T8984-2008配有火焰离子化检测器和甲烷化转化器的气相色谱仪H2,CO,CO2,CH46抽真空解吸气检测气相色谱法GB/T8984-2008配有火焰离子化检H2,CO,CO2,CH4测器和甲烷化转化器的气相色谱仪7给水：硬度1次/天≤0.2μmol/LEDTA滴定法GB7476-87、GB7477-87铁≤0.3ppm火焰原子吸收GB11911-89原子吸收分光光度分光光度法计、铁空心阴极灯铜≤0.2ppm原子吸收分光GB7475-87原子吸收分光光度光度法计、铜空心阴极灯PH6～7电极法GB6920-1986PH-3C酸度计氯离子≤0.1ppm硝酸银滴定法GB11896-89注：除上述分析项目外，还有下列仪器自动在线分析：a)脱碳气二氧化碳分析仪，量程为0～10％。1.7.2、开工分析表序号分析项目分析次数控制指标分析方法标准主要仪器备注1置换N2：氧含量抽查＜0.3%(mol)气相色谱法GB/T3864-2008TCD气相色谱仪烃抽查无气相色谱法气