前言
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：①电解水法；②氯碱工业中电解食盐水副产氢气；③烃类水蒸气转化法；④烃类部分氧化法；⑤煤气化和煤水蒸气转化法；⑥氨或甲醇催化裂解法；⑦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200～3000m3/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： （1）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。（2）与电解水制氢相比，单位氢气成本较低。
（3）所用原料甲醇易得，运输、贮存方便。
（4）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。
鼻渊散目录
1．设计任务书 (3)
2．甲醇制氢工艺设计 (4)
2.1 甲醇制氢工艺流程 (4)
PELOPHYLAX NIGROMACULATUS
2.2 物料衡算 (4)设备防尘罩
2.3 热量衡算 (6)
3．反应器设计 (9)
3.1 工艺计算 (9)
3.2 结构设计 (13)
4．管道设计………………………………………....…5．自控设计………………………………………....…6．技术经济评价、环境评价………………………7．结束语………………………………………....……8．致谢………………………………………....………9．参考文献………………………………………....…附录：1.反应器装配图，零件图
2.管道平面布置图
3.设备平面布置图
4.管道仪表流程图
5.管道空视图
6.单参数控制方案图
1、设计任务书
同步相量测量装置
2、甲醇制氢工艺设计
2.1 甲醇制氢工艺流程
甲醇制氢的物料流程如图1－2。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1－2 甲醇制氢的物料流程图及各节点物料量
2.2 物料衡算
早泄宁1、依据
甲醇蒸气转化反应方程式:
CH
3OH→CO↑+2H
mum-1472
↑ （1-1）
CO+H
2
O→CO
2
↑+ H
2
↑ （1-2）
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
代入转化率数据，式(1-3)和式(1-4)变为:
CH 3OH→0.99CO↑+1.98H 2↑+0.01 CH 3OH
CO+0.99H 2O→0.99CO 2↑+ 1.99H 2+0.01CO
合并式(1-5)，式(1-6)得到:
CH 3OH+0.981 H 2O→0.981 CO 2↑+0.961 H 2↑+0.01 CH 3OH+0.0099 CO↑ 氢气产量为: 2400m 3/h=107.143 kmol/h
甲醇投料量为: 107.143/2.9601ⅹ32=1158.264 kg/h
水投料量为: 1158.264/32ⅹ1.5ⅹ18=977.285 kg/h
3、原料液储槽(V0101)
进: 甲醇 1158.264 kg/h , 水977.285 kg/h
出: 甲醇 1158.264 kg/h , 水977.285 kg/h
4、换热器 (E0101)，汽化塔(T0101)，过热器(E0103)
没有物流变化.
5、转化器 (R0101)
进 : 甲醇 1158.264kg/h , 水977.285 kg/h , 总计2135.549 kg/h 出 : 生成 CO 21158.264/32ⅹ0.9801ⅹ44 =1560.920 kg/h H 21158.264/32ⅹ2.9601ⅹ2 =214.286 kg/h CO 1158.264/32ⅹ0.0099ⅹ28 =10.033 kg/h
剩余甲醇 1158.264/32ⅹ0.01ⅹ32 =11.583 kg/h 剩余水 977.285-1158.264/32ⅹ0.9801ⅹ18=338.7
27 kg/h 总计 2135.549 kg/h
6、吸收塔和解析塔
吸收塔的总压为1．5MPa ，其中CO 2的分压为0.38 MPa，操作温度为常温(25℃). 此时，每m 3吸收液可溶解CO 211.77 m 3.此数据可以在一般化工基础数据手册中到，二氯 化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度数据见表1一l 及表1—2。 解吸塔操作压力为0.1MPa , CO 2溶解度为2.32，则此时吸收塔的吸收能力为: 11.77-2.32=9.45
0.4MPa 压力下 2co ρ=p M/RT=0.4⨯44/[0.0082⨯(273.15+25)]=7.20kg/ m 3
CO 2体积量 V 2CO =1560.920/7.20=216.794 m 3/h
据此，所需吸收液量为 216.794/9.45=22.94 m 3/h
