甲醇與水蒸氣在一定的溫度、壓力條件下通過(guò)催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應(yīng)和一氧化碳的變換反應(yīng)，生成氫和二氧化碳，這是一個(gè)多組份、多反應(yīng)的氣固催化反應(yīng)系統(tǒng)。
甲醇重整制氫工藝原理
甲醇與水蒸氣在一定的溫度、壓力條件下通過(guò)催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應(yīng)和一氧化碳的變換反應(yīng)，生成氫和二氧化碳，這是一個(gè)多組份、多反應(yīng)的氣固催化反應(yīng)系統(tǒng)。
反應(yīng)方程如下：
CH3OH → CO+2H2 -90.7KJ/mol (1) 裂解反應(yīng)
H2O+CO → CO2+H2 +41.2KJ/mol (3) 變換反應(yīng)
CH3OH+H2O → CO2+3H2 -49.5KJ/mol (3) 重整反應(yīng)
重整反應(yīng)生成的H2和CO2，再經(jīng)過(guò)變壓吸附法（PSA）將H2和CO2分離，得到純度≥99.999%氫氣。供熱系統(tǒng)由導(dǎo)熱油完成。導(dǎo)熱油的溫度由蒸汽量決定。
變壓吸附技術(shù)是以特定的吸附劑（多孔固體物質(zhì)）內(nèi)部微孔對(duì)氣體分子的物理吸附為基礎(chǔ)。利用吸附劑在相同壓力下易吸附大分子組份，不易吸附小分子組成和高壓下吸附量增加，減壓下吸附量減少的特性，將原料氣在壓力下通過(guò)吸附床層。相對(duì)于氫的雜質(zhì)組分大分子被選擇性吸附，小分子的氫氣不易吸附而通過(guò)吸附床層，達(dá)到氫和雜質(zhì)組分的分離。然后在減壓下解析被吸附的雜質(zhì)組分，使吸附劑獲得再生。從而達(dá)到H2和CO2的分離，得到產(chǎn)品氫氣。
工藝過(guò)程
甲醇與水分別經(jīng)計(jì)量、混合后通過(guò)加料泵送入換熱器，再經(jīng)過(guò)過(guò)熱器達(dá)到反應(yīng)所需溫度后送入反應(yīng)器。在固定床催化反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)進(jìn)行甲醇裂解、一氧化碳變換反應(yīng)，生成H2和CO2。反應(yīng)后混合氣經(jīng)過(guò)換熱器，再經(jīng)冷凝和吸收分離裝置，送往變壓吸附系統(tǒng)。
變壓吸附系統(tǒng)，依據(jù)產(chǎn)氣量的要求由多臺(tái)吸附塔組成。甲醇重整氣經(jīng)過(guò)一套由多臺(tái)吸附器并聯(lián)操作的變壓吸附系統(tǒng)，一次性吸附分離所有雜質(zhì)得到純度為≥99.999%的產(chǎn)品氫氣。
工藝流程框圖
重整反應(yīng)生成的H2和CO2, 再經(jīng)過(guò)變壓吸附法(PSA)將H2和CO2分離,得到純度為≥99.95%氫氣。
供熱系統(tǒng)由導(dǎo)熱油完成。導(dǎo)熱油的溫度由蒸汽量決定。
變壓吸附技術(shù)是以特定的吸附劑(多孔固體物質(zhì)) 內(nèi)部微孔對(duì)氣體分子的物理吸附為基礎(chǔ)。 利用吸附劑在相同壓力下易吸附大分子組份,不易吸附小分子組分和高壓下吸附量增加, 減壓下吸附量減少的特性,將原料氣在壓力下通過(guò)吸附床層。相對(duì)于氫的雜質(zhì)組分大分子被選擇性吸附，小分子的氫氣不易吸附而通過(guò)吸附床層,達(dá)到氫和雜質(zhì)組分的分離。然后在減壓下解析被吸附的雜質(zhì)組分,使吸附劑獲得再生。從而達(dá)到H2和CO2的分離, 得到產(chǎn)品氫氣。
3.1.2工藝過(guò)程
甲醇與水混合后通過(guò)原料泵經(jīng)計(jì)量送入換熱器，再經(jīng)過(guò)汽化過(guò)熱器達(dá)到反應(yīng)所需溫度后送入反應(yīng)器。在固定床催化反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)進(jìn)行甲醇裂解、一氧化碳變換反應(yīng),生成H2和CO2。反應(yīng)后混合氣經(jīng)過(guò)換熱器,再經(jīng)冷凝和洗滌、分離裝置, 送往變壓吸附系統(tǒng)。
變壓吸附系統(tǒng)，依據(jù)產(chǎn)氣量的要求由多臺(tái)吸附塔組成。甲醇重整氣經(jīng)過(guò)一套由多臺(tái)吸附器并聯(lián)操作的變壓吸附系統(tǒng),一次性吸附分離所有雜質(zhì)得到純度為≥99.99%以上的產(chǎn)品氫氣。
甲醇轉(zhuǎn)化工序 原料進(jìn)料加壓送換熱器與從反應(yīng)器出來(lái)的轉(zhuǎn)化氣換熱，換熱后的原料進(jìn)入汽化塔汽化。汽化塔用導(dǎo)熱油加熱。汽化后的原料氣進(jìn)入過(guò)熱段用導(dǎo)熱油加熱接近反應(yīng)溫度后進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)。反應(yīng)器用導(dǎo)熱油加熱。從反應(yīng)器出來(lái)的轉(zhuǎn)化氣經(jīng)換熱器與原料液換熱后進(jìn)入冷卻器用冷卻水間接冷卻。冷卻后的物料送水洗塔進(jìn)行水洗吸收分離。
來(lái)自界外的脫鹽水進(jìn)入脫鹽水罐。脫鹽水罐中的脫鹽水用脫鹽水進(jìn)料泵送水洗塔作為洗滌劑；經(jīng)水洗后的反應(yīng)氣從水洗塔塔頂出來(lái)，轉(zhuǎn)化氣經(jīng)氣液分離器、緩沖罐緩沖后計(jì)量送變壓吸附分離工序。
水洗塔中的洗滌液在與反應(yīng)產(chǎn)物中的未反應(yīng)的甲醇、水混合后送脫鹽水罐；脫鹽水罐中的殘液與原料甲醇混合后送原料罐配料后有原料泵加壓循環(huán)使用。
導(dǎo)熱油加熱循環(huán)工序 從導(dǎo)熱油循環(huán)泵出來(lái)的導(dǎo)熱油經(jīng)導(dǎo)熱油加熱器加熱后送甲醇轉(zhuǎn)化工序的反應(yīng)器，然后經(jīng)汽化過(guò)熱器，返回導(dǎo)熱油循環(huán)泵加壓循環(huán)。導(dǎo)熱油的溫度用蒸汽流量控制。蒸汽冷凝液送外管回用。導(dǎo)熱油為液體，由于液體的不可壓縮性，導(dǎo)熱油由于溫度變化引起的導(dǎo)熱油體積變化要由膨脹槽液位變化來(lái)補(bǔ)償。膨脹槽在導(dǎo)熱油循環(huán)泵前與導(dǎo)熱油系統(tǒng)連接。
