1、 前前 言言 氢气是一种重要的工业产品，它广泛用于石油、化工、建材、冶金、电子、医药、电力、 轻工、气象、交通等工业部门和服务部门，由于使用要求的不同，这些部门对氢气的纯度、 对所含杂质的种类和含量都有不相同的要求，特别是改革开放以来，随着工业化的进程，大 量高精产品的投产， 对高纯度的需求量正逐步加大， 等等对制氢工艺和装置的效率、 经济性、 灵活性、安全都提出了更高的要求，同时也促进了新型工艺、高效率装置的开发和投产。 依据原料及工艺路线的不同，目前氢气主要由以下几种方法获得：电解水法；氯碱 工业中电解食盐水副产氢气；烃类水蒸气转化法；烃类部分氧化法；煤气化和煤水蒸 气转化法；氨或甲醇催化
2、裂解法；石油炼制与石油化工过程中的各种副产氢；等等。其 中烃类水蒸气转化法是世界上应用最普遍的方法， 但该方法适用于化肥及石油化工工业上大 规模用氢的场合，工艺路线复杂，流程长，投资大。随着精细化工的行业的发展，当其氢气 用量在 2003000m3/h 时，甲醇蒸气转化制氢技术表现出很好的技术经济指标，受到许多 国家的重视。甲醇蒸气转化制氢具有以下特点： 3) 与大规模的天然气、轻油蒸气转化制氢或水煤气制氢相比，投资省，能耗低。 4) 与电解水制氢相比，单位氢气成本较低。 5) 所用原料甲醇易得，运输、贮存方便。 6) 可以做成组装式或可移动式的装置，操作方便，搬运灵活。 对于中小规模的用氢场
3、合， 在没有工业含氢尾气的情况下， 甲醇蒸气转化及变压吸附的 制氢路线是一较好的选择。本设计采用甲醇裂解+吸收法脱二氧化碳+变压吸附工艺，增加 吸收法的目的是为了提高氢气的回收率， 同时在需要二氧化碳时， 也可以方便的得到高纯度 的二氧化碳。 1、 设计任务书设计任务书 一、题目：生产能力为 1600 Nm 3/h 甲醇制氢生产装置。 二、设计参数：生产能为 1600 Nm 3/h。 1、工艺计算：物料衡算和热量衡算。 2、机器选型计算。 3、设备布置设计计算。 4、管道布置设计计算。 三、图纸清单： 1、预热器总装配图 1 张，1 号 2、预热器零件图 2 号，2 张 3、管道仪表流程图 2
4、 号，1 张 4、设备平面布置图 2 号，1 张 5、管道平面布置图 2 号，1 张 6、管道空视图 3 号，2 张 7、自动控制方案图 3 号，1 张 2、 甲醇制氢工艺设计甲醇制氢工艺设计 2.1 甲醇制氢工艺流程甲醇制氢工艺流程 甲醇制氢的物料流程如图 12。流程包括以下步骤：甲醇与水按配比 1：1.5 进入原料 液储罐，通过计算泵进入换热器（E0101）预热，然后在汽化塔（T0101）汽化，在经过换 热器(E0102)过热到反应温度进入转化器(R0101)，转化反应生成 H2、CO2的以及未反应的 甲醇和水蒸气等首先与原料液换热(E0101)冷却，然后经水冷器(E0103)冷凝分离水和
5、甲醇， 这部分水和甲醇可以进入原料液储罐， 水冷分离后的气体进入吸收塔， 经碳酸丙烯脂吸收分 离 CO2，吸收饱和的吸收液进入解析塔降压解析后循环使用，最后进入 PSA 装置进一步脱 除分离残余的 CO2、CO 及其它杂质，得到一定纯度要求的氢气。 图 12 甲醇制氢的物料流程图及各节点物料量 2.2 物料衡算物料衡算 1、依据、依据 甲醇蒸气转化反应方程式： CH3OHCO+2H2 CO+H2OCO 2 + H2 CH 3OH 分解为 CO 转化率 99%， 反.应温度 280， 反应压力 1.5MPa， 醇水投料比 1： 1.5(mol)。 2、投料计算量、投料计算量 代入转化率数据，式(
6、1-3)和式(1-4)变为： CH3OH0.99CO+1.98H2+0.01 CH3OH CO+0.99H2O0.99CO 2 + 1.99H2+0.01CO 合并式(1-5)，式(1-6)得到： CH3OH+0.9801 H2O0.9801 CO 2 +2.9601 H2+0.01 CH3OH+0.0099 CO 氢气产量为： 1600m 3 /h=71.429 kmol/h 甲醇投料量为： 71.429/2.960132=772.179kg/h 水投料量为： 71.429/2.96011.518=651.526 kg/h 3、原料液储槽(V0101) 进： 甲醇 772.179 kg/h 水 651.526 kg/h 出： 甲醇 772.179 kg/h 水 651.526 kg/h 4、换热器、换热器 (E0101)，汽化塔汽化塔(T0101)，过热器过热器(E0103) 没有物流变化. 5、转化器、转化器 (R0101) 进： 甲醇 772.179 kg/h；水 651.526kg/h；总计 1423.705k
