甲醇裂解制氢工艺原理

甲醇裂解制氢工艺原理
1、工艺原理
卷纸架甲醇转化制氢技术是以甲醇、脱盐水为主要原料,甲醇水蒸汽在催化剂床层转化成主要含氢气和二氧化碳的转化气,该转化气再经变压吸附技术提纯,得到纯度为99.9~99.999%的产品氢气的工艺技术
2、甲醇蒸汽转化工艺原理
甲醇、脱盐水混合后经加热汽化、过热后进入转化器,甲醇、水蒸汽在一定温度下通过转化器的专用催化剂床层发生转化反应,生成氢气和二氧化碳。其化学方程式如下:
CH3OH + H2O → CO2 + 3H2 – 49.5 KJ/mol (1)
转化反应的同时伴随有副产物CO生成,经过对反应热力学和反应机理的研究,结果表明该转化反应是由两步反应完成的,即甲醇裂解反应和一氧化碳变换反应。其过程方程式如下:
嵌入式硬盘录像机甲醇裂解 CH3OH → CO + 2H2 – 90.7 KJ/mol (2)
变换 CO + H2O → CO2 + H2 + 41.2 KJ/mol (3)
总反应为吸热反应,为节约能耗和物耗,需保证反应在高单程转化率和高选择性下进行,所以一般控制反应温度为230~290℃,故需热载体供热,装置原料的汽化、过热、反应由热载体导热油供热。
由于甲醇蒸汽转化反应为增加分子的反应,从理论上说,压力太高不利于反应的进行。但为了满足氢气的使用压力和变压吸附分离对压力的要求,一般采用的操作压力范围是0.9~2.0 MPa。
工艺过程包括原料液换热、汽化、过热、反应、降温及水洗等,转化气送出前先进行水洗不但可回收夹带的甲醇、降低甲醇消耗,而且可大大降少从弛放气排出的甲醇量,有利于环境保护。
3、变压吸附气体分离技术工艺原理
活性炭脱硫剂研究发现一些具有发达微孔结构的固体材料对流体分子具有吸附作用,这类吸附材料被称为吸附剂。当流体分子与固体吸附剂接触后,吸附作用随即会发生。
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吸附过程有以下特性:
(1)吸附剂对气体的吸附有选择性,即不同气体在吸附剂上的吸附量是有差别的;
(2)气体在吸附剂上的吸附量随其分压的降低而减少。
吸附的结果导致被吸附的分子在流体中和在吸附剂表面呈现不同的浓度分布,被吸附的分子在吸附剂表面得到富集。变压吸附就是利用这些特性,在较高压力下进行吸附,此时吸附量较小的弱吸附组分如H2通过吸附剂床层作为产品输出,吸附量较大的强吸附组分(如CO、CO2等杂质)则被吸附留在床层;而通过降低床层压力(被吸附组分分压也随之降低),使被吸附组分从吸附床解吸出来、吸附剂获得再生。
变压吸附过程在一定压力下进行吸附,在低压下进行解吸。由于吸附循环周期短,吸附热来不及散失,可供解吸之用,所以吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化一般不大,吸附过程可近似看做等温过程。
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