1 工藝原理

按照一定比例配制的甲醇與水混合過熱蒸汽在一定的溫度、壓力條件下經(jīng)過催化劑作用，會進行催化裂解反應(yīng)，生成氫氣和二氧化碳的混合氣體。

反應(yīng)為：

CH3OHCO+2H2-90.7 kJ/mol

CO＋H2OCO2+H2+41.2 kJ/mol

總反應(yīng)為：

CH3OH＋H2O CO2+3H2-49.5 kJ/mol

 

反應(yīng)后的混合氣體經(jīng)換熱、冷凝、分離后，即得到氫含量~74 %、CO2 含量~24.5 %，CO 含量~0.5 %的轉(zhuǎn)化氣，甲醇的單程轉(zhuǎn)化率 95 %以上，未反應(yīng)的原料(甲醇、脫鹽水)返回原料系統(tǒng)循環(huán)使用。轉(zhuǎn)化氣送變壓吸附裝置分離提純，得到高純度的產(chǎn)品氫氣。

 

采用PSA分離氣體工藝技術(shù)從氣體中提純氫氣的原理是利用吸附劑對不同吸附質(zhì)的選擇性和吸附劑對吸附質(zhì)的吸附容量隨壓力變化而有差異的特性，在高壓下吸附原料中的雜質(zhì)組分、低壓下脫附這些雜質(zhì)而使吸附劑獲得再生。

 

2 項目背景

原有兩套制氫，存在的問題是：

(1)安全閥設(shè)定開啟壓力 1.32 MPa，安全閥安裝位置距離過熱的原料氣比較近，由于溫度影響，1.1 MPa 就已開啟。

(2)板式換熱器在開停機時，由于壓力變化容易外漏氣，還曾經(jīng)出現(xiàn)過由于換熱器片使用兩年后內(nèi)漏的情況，轉(zhuǎn)化氣通過冷卻水進入冷卻塔的情況。并且板式換熱器由于通道小，冷卻水容易結(jié)垢堵塞。

(3)南方天氣潮濕，碳鋼管道容易腐蝕，甲醇高位槽，以前是碳鋼材質(zhì)，容易腐蝕。

(4)洗滌塔液位計為引流管式設(shè)計，經(jīng)常發(fā)生測量不準的情況，重新效驗時方法又比較麻煩。

(5)氣源管為 pu 材質(zhì)，zui后更換為更為 PA 材質(zhì)也不行，易老化破裂。

(6)計量泵為柱塞泵，密封易漏液。

(7)制氫開機時，原料液進入汽化過熱器，與導(dǎo)熱油進行熱交換完成汽化并被加熱，原料蒸汽溫度達到 200 度以上，方可進入轉(zhuǎn)化器內(nèi)，原料蒸汽溫度達到 200 度以前的原料氣排空，既浪費又不環(huán)保。

(8)PSA 變壓吸附只有一種吸附形式，在變壓吸附的運行中，如因故障某塔不能正常工作時，不能去掉一個塔，讓另外的塔正常運行。真空泵故障時，也不能使用常壓吸附?？傊褂梅浅２槐?。

 

3 改進措施

我公司又新上了一套 1400 NM3/h 的新制氫，根據(jù)以上弊端新

項目進行了改進：

(1)安全閥設(shè)定開啟壓力 1.32 MPa，由于溫度影響，1.1 MPa就已開啟。新項目使用了先導(dǎo)式安全閥，避免了主管道的高溫對安全閥開啟的影響。先導(dǎo)式安全閥是—種非直接載荷式安全閥。由主閥和導(dǎo)閥(又稱“副閥”)組成，主閥依靠從導(dǎo)閥排出的介質(zhì)來驅(qū)動，由于系統(tǒng)內(nèi)的壓力呈脈沖形式，所以又被稱為“脈沖式安全閥”。當介質(zhì)壓力到開啟壓力時，導(dǎo)閥先開啟，排出來的介質(zhì)經(jīng)過旁通管進入主閥，避免了主管道的高溫對安全閥開啟的影

響。

 

(2)板式換熱器容易漏氣問題，新項目使用了更換為兩套不銹鋼列管式換熱器。不會出現(xiàn)由于壓力變化容易外漏氣，換熱器列管不易內(nèi)漏，不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)化氣通過冷卻水進入冷卻塔的危險情況發(fā)生。列管換熱器由于通道大，冷卻水不容易結(jié)垢堵塞。

 

(3)碳鋼管道及甲醇高位槽容易腐蝕，更換為耐腐蝕不銹鋼管道和不銹鋼罐體。

(4)液位計更換為遠傳磁翻板液位計，其結(jié)構(gòu)原理為：液位器由磁浮子通過無觸點報警開關(guān)，轉(zhuǎn)換輸出控制液位。遠傳磁翻板液位計由磁性材料將液位的變化線性地轉(zhuǎn)換成4~20 mA的電流信號，傳給二次儀表進行測量、記錄，控制，這樣既能現(xiàn)場顯示，也能遠傳。方便了工藝控制和操作。

(5)氣源管現(xiàn)在更換為全不銹鋼管。

(6)計量泵以前為柱塞泵，易漏液，現(xiàn)在更換為米頓羅隔膜泵，解決了外漏問題，同時泵的性能更加穩(wěn)定。

(7)制氫開機時，原料液進入汽化過熱器，與導(dǎo)熱油進行熱交換完成汽化并被加熱，原料蒸汽溫度達到 200 度以前的原料氣xianjin行回流至進料換熱器前重新加熱升溫，原料蒸汽溫度達到 200度以上進入轉(zhuǎn)化器內(nèi)，既節(jié)約又安全環(huán)保。

(8)PSA 變壓吸附多種形式。

這樣在變壓吸附的工作中，如故障某塔不能正常運行時，就需要去掉一個塔，讓其余的 4 個塔正常運行，被切除的塔修好之后，再將其投入正常運行。

 

4 結(jié)論

通過對甲醇裂解變壓吸附制氫新項目的改進，生產(chǎn)更加安全穩(wěn)定和高效，停機次數(shù)明顯減少，滿足了生產(chǎn)需要。