甲醇裂解制純氫及CO技術(shù)

甲醇裂解制純氫及CO技術(shù)3甲醇轉(zhuǎn)化制取400Nm/h純氫及CO合成氣裝臵時間：項目名稱：甲醇轉(zhuǎn)化制取400Nm3/h純氫及CO合成氣裝臵業(yè)主：建設(shè)地點：一產(chǎn)品規(guī)格及規(guī)模純度(V/V)?99.9%氫壓力MPa(G)1.0氣溫度??40.0產(chǎn)量Nm3/h210純度(V/V) ?50%不含氧、HO2CO壓力MPa(G)?0.02合成溫度??40.0氣產(chǎn)量Nm3/h190二裝臵能力1公稱能力Nm3/h4002年生產(chǎn)時數(shù)小時?82003裝臵運行方式連續(xù)運行4操作彈性40--110%三裝臵消耗1甲醇kg/h?243.43符合GB338-92,工業(yè)一級氯離子?0.1mg/l，電導(dǎo)2脫鹽水Kg/h?2.46率？10^S/cm3循環(huán)水m3/h?50.0循環(huán)量包括機泵、真空泵用電及4電KWh/h?40.0車間照明5儀表空氣Nm3/h?30.0四三廢排放量1廢水t/h無本裝臵基本無廢水排放本裝臵解析氣即為產(chǎn)品2廢氣Nm3/h無CO合成氣催化劑490.8年平均更新的催化劑、吸3廢渣kg/年吸附劑744.2附劑（可回收）4廢液t/年未反應(yīng)甲醇及副產(chǎn)物回?zé)幚?五裝臵占地面積m?200根據(jù)現(xiàn)場情況具體確定六裝臵定員人8按四班三運轉(zhuǎn)考慮組分合計名稱單位一氧化二氧化甲醇脫鹽水氫氣甲烷二甲醚碳碳mol%99.00%1.00%100.00%1原料Kg/h243.432.46245.88V%4.75%0.43%61.64%27.50%2.37%0.57%2.75%100.00%裂解2Nm3/h20.451.84265.31118.3710.202.4511.84430.45氣Kg/h29.211.4823.69147.9620.041.7521.76245.88V%60.45%2.34%37.21%凈化3分離Kg/h28.181.0917.3546.62V%99.99%0.01%100.00%產(chǎn)品4Nm3/h209.980.02210.00氫氣Kg/h18.750.0118.76V%0.38%0.25%29.13%62.32%5.37%1.29%1.26%100.00%解析5Nm3/h0.720.4855.33118.3710.202.452.40189.95氣Kg/h1.030.394.94147.9620.041.754.41180.52工藝指標,壓力？1.0MPa（表壓G）,溫度?40?3,流量210Nm/h,純度？99.9%（V/V） 1.1.2生產(chǎn)規(guī)模3,210Nm/h氫氣，彈性范圍40?110%。,裝臵年運行時間？8200小時1.2.1工藝指標,壓力？0.02MPa（表壓G）,溫度?40?3,流量190Nm/h,純度？50%（V/V）1.2.2生產(chǎn)規(guī)模3,190Nm/hCO,彈性范圍40?110%。,裝臵年運行時間？8200小時1.3.1脫鹽水,供水溫度.常溫,電導(dǎo)率？5口S/cm,溶解02?2mg/kg,氯化物？0.1mg/kg,硅酸鹽（以Si02計）?0.2mg/kg,SO42-0.000,Fe?0.1mg/kg,PH值6.0?8.0循環(huán)冷卻水,供水溫度?33?,回水溫度?43?,供水壓力?0.45MPa,回水壓力?0.25MPa電,交流電相數(shù)/電壓等級/頻率3PH/（10KV/380V/220V）/50Hz,交流電相數(shù)/電壓等級/頻率1PH/220V/50Hz,直流電相數(shù)/電壓等級1PH/（220V/24V）1.3.4儀表空氣,壓力0.50?0.65MPa,溫度常溫,常壓下露點?-40?,純度無油無塵、無其它有害氣體1.3.5低壓氮氣,壓力0.30MPa,溫度常溫,常壓下露點?-40?,純度99.0%vol,無油1.3.6工廠風(fēng),壓力0.65MPa,溫度常溫消防水,壓力1.0MPa生活水,壓力0.4MPa以下原料的要求是針對我國原料來源制定的標準，如果原料指標更高，產(chǎn)品質(zhì)量會更加穩(wěn)定，催化劑的使用壽命會更長。1甲醇符合GB338-92—級品Kg/h243.43符合鍋爐用水要求2去離子水電導(dǎo)率：？10Us/cmkg/h2.46氯離子：?1mg/l循環(huán)冷卻水？0.4mPa,？33？t/h50.00循環(huán)量儀表空氣0.4?0.6mPa,-40?ATMNm3/h30.00電配電柜，照明及儀表Kwh/h40.0036氫氣？99.9%Nm/次400僅開車還原催化劑用37氮氣？99%Nm/次600僅還原催化劑及臵換用8柴油kg/h50精制甲醇在一定的溫度、壓力條件下通過催化劑作用，發(fā)生催化裂解反應(yīng)，最終生成氫氣、一氧化碳、二氧化碳等氣體的混合氣。主反應(yīng)：CH30H二C0+2H2-90.7kJ/mol副反應(yīng)：C0+H20=C02+H2+41.2kJ/molCH3OH+H2O=CO2+3H2-49.5kJ/mol2CH3OH=CH3OCH3+H2O+24.90kJ/molCO+3H2=CH4+H2O+206.3kJ/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64?67%、CO含量27?30%,CO含量2?3%、CH含量0.3?1%、飽和H0含量1.5?2.5%的轉(zhuǎn)化氣送變壓吸242附裝臵分離提純。吸附現(xiàn)象早已被人類所知，但是吸附作為一種分離技術(shù)，在工業(yè)上被大規(guī)模采用，還是近幾十年的事情。吸附技術(shù)早期的應(yīng)用是用于工業(yè)氣體的干燥和凈化。六十年代初，這項技術(shù)成功用于氫氣的分離提純，奠定了吸附分離技術(shù)大規(guī)模工業(yè)化的基礎(chǔ)。目前變壓吸附技術(shù)已在世界范圍內(nèi)成為氫氣的主要分離方法，并成功用于二氧化碳、氧化碳、氮氣、氧氣、甲烷等氣體的分離提純和其它工業(yè)氣體的凈化。吸附分離技術(shù)作為化工單元過程，正在迅速發(fā)展成為一門獨立的學(xué)科，在石油化工、化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)、電子、國防、醫(yī)藥、輕工、農(nóng)業(yè)以及環(huán)境保護等行業(yè)，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。變壓吸附技術(shù)已成為氣體化合物分離和提純的重要手段。研究發(fā)現(xiàn)，一些具有發(fā)達微孔結(jié)構(gòu)的固體材料對流體分子具有吸附作用，這類吸附材料被稱為吸附劑。當(dāng)流體分子與固體吸附劑接觸后，吸附作用隨即會發(fā)生。吸附的結(jié)果導(dǎo)致被吸附的分子在流體中和在吸附劑表面呈現(xiàn)不同的濃度分布，被吸附的分子在吸附劑表面得到富集。不同的分子在吸附劑上呈現(xiàn)不同的吸附特性。外界條件如流體溫度、流體濃度（壓力）會直接影響分子的吸附特性。利用不同分子在吸附劑上吸附特性的差異，通過改變溫度或壓力的方式可以實現(xiàn)混合物的分離和提純。CO2平衡CH4吸CO附N2量0.00.10.20.30.40.5吸附壓力(MPa)圖6-1.25?下CO,CH,CO,N,H在CNA-2262422吸附劑上的吸附等溫線在一定的溫度和壓力下，可以測定出不同氣體組份在吸附劑上的平衡吸附量，將不同壓力下得到的平衡吸附量用曲線連接，就得到吸附等溫線。由于氣體組份在吸附劑上的吸附特性存在差異，我們可以利用這種差異來達到分離氣體混合物的目的。不同的氣體組份，在吸附劑上表現(xiàn)出不同的吸附特性，通常用吸附等溫線來描述氣體組份在吸附劑上的吸附特性，見圖6－1。根據(jù)Langmuir吸附理論，單分子層吸附的吸附等溫線遵循Langmuir吸附等溫方程：iiK1,PK1,X,P6－1ia,,i1，K2,P1，K2,Xi,Pai??吸附質(zhì)的平衡吸附量P??系統(tǒng)的壓力P??吸附質(zhì)的分壓iX??吸附質(zhì)的摩爾濃度分數(shù)iK，K??吸附常數(shù)12從Langmuir吸附等溫方程(3-1)可知，在一定的吸附溫度下，吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加；在相同分壓下，吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附量隨吸附溫度上升而減少；加壓降溫有利于吸附質(zhì)的吸附，降壓加溫有利于吸附質(zhì)的解吸。變壓吸附過程在一定壓力下進行吸附，在低壓下進行解吸。由于吸附循環(huán)周期短，吸附熱來不及散失，可供解吸之用，所以吸附熱和解吸熱引起的吸附床溫度變化一般不大，吸附過程可近似看做等溫過程。圖6－2.吸附量與壓力和溫度關(guān)系示意圖從Langmuir吸附等溫方程(6-1)可知，在一定溫度下，被吸附組份的解吸需要通過降低其分壓來完成，常用的解吸方法有下列幾種，其目的都是為了降低吸附劑上被吸附組份的分壓。如圖6-3吸附和解吸示意圖。,放壓:吸附床在一定壓力下完成吸附過程后，通過放壓方式(通常降至接近大氣壓)，使被吸附組份解吸出來。采用自然放壓方式，放壓程度有限，被吸附組份不能充分解吸，吸附劑再生不完全。,抽真空:吸附床降到大氣壓后，為了進一步減小被吸附組份的分壓，可用抽空的方法來步降低吸附床壓力至真空狀態(tài)，使被吸附組份充分解吸。,沖洗:利用純凈的產(chǎn)品氣或者其它適當(dāng)?shù)臍怏w沖洗吸附床，以減小被吸附組份的分壓而使之充分解吸，從而達到吸附劑再生的目的。,加溫：對于一些吸附性很強的組份，在低分壓下有強烈的吸附作用，通過降低分壓難以解吸，這時需要采用加熱方式進行解吸，這就是所謂變溫吸附分離過程。通常在變壓吸附過程中根據(jù)被分離的氣體混合物各組份性質(zhì)、產(chǎn)品要求、吸附劑的特性以及操作條件來選擇幾種上述的再生方法配合實施的。圖6－3.吸附和解吸示意圖氣體組份的流出順序是：H，N，CO，CH，CO224氣體流出物2H富集區(qū)2N富集區(qū)2CO富集區(qū)固定吸附床，裝填有一種或多種吸附劑CH富集區(qū)4CO富集區(qū)2氣體混合物（H，N，CO，CH，CO）2242圖6-4.氣體混合物吸附分離示意圖如圖6-4所示，氣體混合物的吸附分離是在固定吸附床中實現(xiàn)的。把一種或多種吸附劑充填在吸附床中，當(dāng)混合氣體在一定壓力下進入吸附床后，由于氣體組份存在吸附特性差異，不同的組份在吸附床的不同位臵形成吸附富集區(qū)，最強吸附組份（CO）2富集于吸附床的人口端，最弱吸附組份（H）富集于吸附床出口端，其余組份的富集2區(qū)以吸附性強弱差異分布于吸附床中部。氣體流出物：H2吸附時間：H富集區(qū)2在吸附初期，吸附性強的組份富集在層次的入口端，靠近吸附床出口端的區(qū)N富集區(qū)2域是H富集區(qū)，此時，吸附床的流出物2CO富集區(qū)是純度較高的H2CH富集區(qū)4CO富集區(qū)2氣體混合物（H，N，CO，CH，CO）2242圖6-5.吸附時間為時，吸附床各組份富集區(qū)分布示意圖氣體流出物：H，N22吸附時間：t2隨著吸附過程的進行，強吸附組份N富集區(qū)2的富集區(qū)逐漸擴大，強吸附組份會對弱吸附組份發(fā)生“頂替作用”，其富集區(qū)CO富集區(qū)將向吸附床的出口端移動，當(dāng)N富集區(qū)2達到吸附床出口端時，吸附床的流出物CH富集區(qū)4是H和N的混合物22CO富集區(qū)2氣體混合物（H，N，CO，CH，CO）2242圖6-6.吸附時間為時，吸附床各組份富集區(qū)分布示意圖氣體流出物：H,N,CO,CH,CO2242吸附時間：t3隨著吸附過程的繼續(xù)進行,強吸附組份的富集區(qū)繼續(xù)擴大,最終最強吸附組份COCO富集區(qū)的富集區(qū)將占據(jù)整個吸附床，22吸附床的流出物是H,N，CO，CH，CO2242的混合物氣體混合物(H,N,CO,CH,CO)2242圖3-7.吸附時間為時,吸附床各組份富集區(qū)分布示意圖隨著混合氣體不斷進入吸附床,各組份的富集區(qū)不斷發(fā)生變化,強吸附組份的富集區(qū)逐漸擴大,同時發(fā)生“頂替效應(yīng)”,弱吸附組份的富集區(qū)被強吸附組份占據(jù)而逐漸縮小。H的吸附性最弱，在吸附床的出口端首先流出。其余組份由弱到強依次流2出，我們可以控制流出時間得到不同濃度的流出物。在N流出之前得到的流出物是純2度較高的H,這樣便可以實現(xiàn)H的分離提純。CO吸附性最強，最后流出。當(dāng)CO流出2222后，CO的富集區(qū)幾乎充滿整個吸附床，通過放壓和抽真空的方式，使吸附床中富集2的CO解吸并回收，便可以實現(xiàn)CO與其它氣體組份的分離。22圖6—8.強吸附組份(N,CO,CH,CO)流出曲線242吸附性最弱和最強的組份較容易分離，可以一步完成。當(dāng)吸附時間為時，可以從吸附流出物中得到純度較高的H,如圖6—5,圖6—6。2當(dāng)吸附時間為時，可以從解吸物得到富集的CO，如圖6—7,圖6—8。2要分離不同的氣體混合物，提純不同的氣體組份，需要根據(jù)混合物的組成，選擇不同的吸附劑。為了有效地實現(xiàn)氣體吸附分離凈化，除了吸附劑要有良好的吸附性能外，吸附劑的再生過程非常重要。吸附劑對氣體組份的吸附量是有限的，當(dāng)吸附達到飽和后，其吸附性能將下降甚至失去，所謂吸附劑的再生，是使吸附劑重新恢復(fù)吸附性能的過程。吸附劑的再生程度影響產(chǎn)品的純度，也影響吸附劑的吸附能力。因此選擇合適的再生方法，對吸附分離技術(shù)的工業(yè)化起著重要的作用。吸附劑的再生通常采用分壓、沖洗、抽真空方式，有時需要幾種方式配合使用，以得到良好的再生效果。在本裝臵中把多種吸附劑充填在吸附床中，當(dāng)轉(zhuǎn)化氣（氣體混合物）在一定壓力下進入吸附塔（吸附床）后，由于轉(zhuǎn)化氣中H2、CO、CH4、CO等有不同吸附特性差異，2H、CO、CH、CO氣體被吸附劑吸附，并在吸附塔內(nèi)的不同位臵形成吸附富集區(qū)，最242強吸附組份（CO）富集于吸附床的人口端，最弱吸附組份（H）富集于吸附床出口端，22其余組份的富集區(qū)以吸附性強弱差異分布于吸附床中部。轉(zhuǎn)化氣中的H2從吸附床頂部排出，得到合格的產(chǎn)品氫氣。變壓吸附（PSA）凈化工藝自從于六十年代初由美國聯(lián)合碳化物公司（UCC）實現(xiàn)4床工業(yè)化后，許多公司相繼開發(fā)了多床（5床、6床、8床、7床、10床、12床）PSA工業(yè)裝臵，并在程序控制方面不斷改進和完善，使PSA工藝的氫回收率有了很大提高，同時操作的可靠性、靈活性也得到了較大提高。甲醇裂解制氫工藝流程原理框圖如下:甲醇換熱汽化過熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)冷卻導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)產(chǎn)品氫氣送壓縮工段未反應(yīng)甲醇去導(dǎo)熱油爐分離凈化變壓吸附提氫流程原理圖合成氣送壓縮工段4.1.1導(dǎo)熱油系統(tǒng)甲醇裂解制氫工藝采用導(dǎo)熱油作為熱源供反應(yīng)使用，導(dǎo)熱油的加熱可以采用煤加熱、油加熱、氣加熱、電加熱等多種方式。在本裝臵中，工程建設(shè)方對導(dǎo)熱油的加熱方式指定了兩種方式：即電加熱和天然氣加熱。同時，在本裝臵每小時大約有28.18Kg未反應(yīng)完全的甲醇，這部分甲醇經(jīng)處理后送特殊改制的燒咀入油爐混燒加熱導(dǎo)熱油，這樣既可減少天然氣的消耗同時又解決了含有有機物的未反應(yīng)完全的甲醇須外排的環(huán)保問題。在本裝臵中，建議業(yè)主考慮油加熱導(dǎo)熱油爐。油加熱導(dǎo)熱油爐同樣可以回?zé)捶磻?yīng)甲醇，還有運行成本低的特點。且柴油來源方便，可以隨用隨購，還可省去天然氣管道費用和天然氣保底消費費用。加熱方式消耗/小時單價（元）小時成本（元）備注電加熱600KW0.85/KW510未反應(yīng)甲醇無法回?zé)烊粴饧訜?0Nm34.70/Nm3376未反應(yīng)甲醇可以回?zé)裼图訜?0Kg4.67/Kg233.5未反應(yīng)甲醇可以回?zé)?，技術(shù)成熟甲醇加熱100Kg2.50/Kg250未反應(yīng)甲醇可以回?zé)?，技術(shù)開發(fā)階段綜上，本工藝方案采用油加熱導(dǎo)熱油爐。脫鹽水本裝臵脫鹽水用量很少，配臵小型脫鹽水發(fā)生器一套。4.1.3電、儀表空氣及循環(huán)水本裝臵用電、儀表空氣及循環(huán)冷卻水由用戶統(tǒng)一送至裝臵界區(qū)。4.2.1原料汽化過程原料液汽化是指在加壓條件下，將甲醇和微量脫鹽水按規(guī)定比例混合，用泵加壓送入系統(tǒng)進行預(yù)熱、汽化過熱至轉(zhuǎn)化溫度的過程。完成此過程的設(shè)備包括：甲醇中間罐、原料液計量泵、換熱器、汽化過熱器、導(dǎo)熱油爐等設(shè)備及其配套儀表和閥門。該過程目的是為甲醇催化裂解反應(yīng)提供規(guī)定的原料量、轉(zhuǎn)換溫度等條件。催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)在規(guī)定溫度和壓力下，在特殊改制的催化劑的作用下，原料蒸汽在轉(zhuǎn)化器中進行氣相催化反應(yīng)，完成催化裂解反應(yīng)。完成此反應(yīng)過程僅需轉(zhuǎn)化器及其配套儀表和閥門。該反應(yīng)的目的是完成化學(xué)反應(yīng)，得到主要含氫氣和一氧化碳的轉(zhuǎn)化氣體。轉(zhuǎn)化氣冷卻冷凝將轉(zhuǎn)化器下部出來的高溫轉(zhuǎn)化氣經(jīng)兩次換熱冷卻、冷凝降到常溫。完成該過程的設(shè)備有：換熱器、冷凝器設(shè)備及其配套儀表和閥門。該工序目的是降低轉(zhuǎn)化氣溫度,冷凝轉(zhuǎn)化氣中的甲醇、脫鹽水等組分。轉(zhuǎn)化氣氣液分離含有氫氣、一氧化碳、二氧化碳和少量甲醇、水的低溫轉(zhuǎn)化氣，進入氣液分離緩沖罐氣體從分離罐上部去PSA氣體凈化工序，少量的甲醇、水從底部排放。完成該過程的設(shè)備有：氣液分離緩沖罐及其配套儀表和閥門。該工序目的是進一步將轉(zhuǎn)化氣中的未完全反應(yīng)的甲醇和極少量的水分離掉，罐頂制得轉(zhuǎn)化氣送入PSA工序。甲醇轉(zhuǎn)化主流程簡述來自甲醇儲罐的甲醇在甲醇中間罐與脫鹽水按比例混合后經(jīng)原料液計量泵加壓進入換熱器中，與來自轉(zhuǎn)化器的高溫轉(zhuǎn)化氣進行第一次熱交換。完成第一次熱交換后的原料液溫度約為180?，隨即進入汽化過熱器，在汽化過熱器中與導(dǎo)熱油進行第二次熱交換完成汽化和過熱。原料蒸汽溫度達到290?300?催化轉(zhuǎn)化溫度后進入轉(zhuǎn)化器內(nèi)。在此完成催化裂解反應(yīng)，生成的高溫轉(zhuǎn)化氣在換熱器中被原料液冷卻，再經(jīng)冷凝器與循環(huán)冷卻水進行第三次熱交換，冷卻冷凝降溫至40?以下后進入氣液分離罐分離掉未反應(yīng)的甲醇、水后，轉(zhuǎn)化氣從頂部去PSA提純工序。被分離出來的甲醇、水經(jīng)特殊處理后送入特制的燒咀入導(dǎo)熱油爐燃燒加熱導(dǎo)熱油。汽化、過熱及轉(zhuǎn)化反應(yīng)所需熱量由外部導(dǎo)熱油加熱供給。4.3.1流程簡述來自甲醇裂解工序的約400Nm3/h的轉(zhuǎn)化氣進入由4個吸附塔組成的提純裝臵，經(jīng)變壓吸附提純處理后得到210Nm3/h純度?99.9%產(chǎn)品氫氣，抽真空解析氣即為190Nm3/hCO純度?62%產(chǎn)品一氧化碳合成氣。本提純裝臵由4個吸附塔組成。采用一個吸附塔吸附，二次均壓和連續(xù)抽真空的解析方式。每個吸附在一次循環(huán)過程中要經(jīng)歷吸附、二次壓力降、逆放、抽空、二次均壓力升、最終升壓共8個步驟構(gòu)成。下面將吸附劑的再生過程簡述如下：這是在吸附過程結(jié)束后，順著吸附方向?qū)⑽剿?nèi)的較高壓力的氣體放入其它已完成再生的較低壓力吸附塔的過程，這一過程不僅是降壓、解析過程，更是回收床層死空間氣體的過程，本流程共包括了二次連續(xù)的均壓降壓過程，以保證有效氣體的充分回收。在均壓降壓過程結(jié)束、吸附前沿已達到床層出口，逆著吸附方向?qū)⑽剿毫抵两咏?，此時被吸附的雜質(zhì)開始從吸附劑中大量解吸出來。逆放結(jié)束后，為使吸附劑得到徹底的再生，用真空泵將吸附塔抽空，使被吸附雜質(zhì)氣體即產(chǎn)品一氧化碳合成氣解吸出來。在抽空再生過程完成后，用來自其它吸附塔的較高壓力氣體依次對該吸附塔進行升壓，這一過程與均壓降壓過程相對應(yīng)，不僅是吸附塔升壓過程，而且也是回收其它吸附塔的床層死空間氣體的過程，本流程共包括了連續(xù)二次均壓升壓過程。二次均壓升過程完成后，吸附塔內(nèi)的壓力還未達到吸附壓力，為了吸附塔平穩(wěn)地切換至下一次吸附并保證產(chǎn)品氣純度和壓力在這一過程中不發(fā)生波動，需要通過升壓調(diào)節(jié)閥緩慢而平穩(wěn)地用產(chǎn)品氣將吸附塔壓力升至吸附壓力。經(jīng)這一過程后吸附塔便完成了一個完整的“吸附-再生”循環(huán)，又為下一次吸附做好了準備。序號步序操作壓力溫度吸附（A）1.00MPa常溫一均降壓（E1D）1.00MPa?0.56MPa常溫二均降壓（E2D）0.56MPa?0.19MPa常溫逆放（D）0.19MPa?0.02MPa常溫抽真空（V）0.02MPa?-0.08MPa常溫二均升壓（E2R）-0.08MPa?0.19MPa常溫一均升壓（E1R）0.19MPa?0.56MPa常溫產(chǎn)品氣升壓（FR）0.56MPa?1.00MPa常溫PSA工藝操作靈活，可以組合多種運行方式，在計算機程序控制下，PSA裝臵可4塔運行，需要時（如出現(xiàn)閥門及控制設(shè)備故障時）也可自動切換至3塔，從而實現(xiàn)裝臵的在線檢修功能。在真空泵出現(xiàn)故障時，裝臵可由VPSA轉(zhuǎn)入PSA沖洗流程繼續(xù)生產(chǎn)。這樣大大地提高了裝臵運行的可靠性。本裝臵按照年運行時間8200小時工況考慮3氫氣產(chǎn)量Nm/h2103一氧化碳合成氣產(chǎn)量Nm總況/h1903總氣量Nm/h400甲醇元608小時電元34生產(chǎn)柴油234柴油導(dǎo)熱油158成本爐回?zé)捶磻?yīng)甲醇-76分項儀表空氣元6.00循環(huán)冷卻水元10.00小時車間成本元816甲醇：元/T2500計算3天燃氣：元/Nm4.70價格0#柴油元/T4670依據(jù)電價：元/度0.853儀表空氣元/Nm0.20循環(huán)冷卻水元/T0.20甲醇：Kg/h243.43未反應(yīng)甲醇Kg/h28.18消耗柴油Kg/h50指標電：度/h40儀表空氣Nm3/h30循環(huán)冷卻水T/h50說明:導(dǎo)熱油爐小時運行成本中回?zé)状純r值計算方法如下：1.小時回?zé)状伎傎|(zhì)量：28.18Kg2.甲醇熱值折算為柴油小時重量：16.34Kg/h28.18KgX0.58（回?zé)状紵嶂导s為柴油熱值的68%）?16.34Kg/h,?，?本工藝總結(jié)了我公司多年在專業(yè)制氫領(lǐng)域的工作經(jīng)驗，對系統(tǒng)進行了優(yōu)化和改進，使用戶的操作更為方便，監(jiān)控更為得力。具有以下顯著特點：,：特殊助劑的添加使得催化劑具有優(yōu)異的耐毒性能,能夠有效地抑制一氧化碳變換反應(yīng)和其他副反應(yīng)的發(fā)生，催化劑使用壽命長、活性高。,采用清潔生產(chǎn)工藝，對未反應(yīng)完的甲醇經(jīng)過特殊處理后送導(dǎo)熱油爐燃燒，即節(jié)約了油爐成本，又有效地解決了外排未反應(yīng)完甲醇的環(huán)保問題。同時，氣體凈化工序的解析氣即為產(chǎn)品一氧化碳合成氣，所以整個系統(tǒng)幾乎無三廢排放。,該裝臵特別適合業(yè)主中試試驗裝臵非連續(xù)穩(wěn)定運行、有間或開停車要求的特點。PSA提純H裝臵在原始開車1小時內(nèi)可得合格產(chǎn)品氣；臨時2停車后重新啟動20分鐘內(nèi)可恢復(fù)供合格產(chǎn)品氣。這是其它提純H方法無法達到2的。,曾對甲醇裂解制氫可能有的雜質(zhì)是CO、CO、HO又由于CO會22使絕大部分加氫催化劑中毒，我們選用了即易吸附又易解吸；機械強度高；分離效果好的多種專用吸附劑。,裝臵設(shè)有超溫超壓報警、超壓連鎖保護系統(tǒng)。在系統(tǒng)超壓前得到及時處理，解決了氫氣安全閥起跳后不易回座的難題，在儀表系統(tǒng)出現(xiàn)故障時系統(tǒng)的兩套安全閥起跳保護，使裝臵的安全運行有了可靠保證。，采用PLC控制系統(tǒng)，PSA連續(xù)穩(wěn)定運行。壓力、吸附時間、調(diào)節(jié)閥開度，產(chǎn)量等自動調(diào)節(jié)。各控制點的溫度、壓力及其變化趨勢連續(xù)自動記錄。由壓力的變化趨勢圖可直觀判定PSA運行是否平穩(wěn)，可提前判斷可能出現(xiàn)故障，當(dāng)PSA系統(tǒng)故障已出現(xiàn)時，調(diào)出各吸附塔的壓力曲線變化圖，可快速找到故障點。，極大節(jié)約土建投資，極大提高裝臵焊接和安裝質(zhì)量（公司專業(yè)化的氬弧焊隊伍），縮短建設(shè)工期。,可制取純度為98?99.9999%的高純度氫氣；，轉(zhuǎn)化器是甲醇裂解制氫裝臵的核心設(shè)備，我公司設(shè)計的轉(zhuǎn)化器為列管式，選用合理的高徑比，催化劑在管中，導(dǎo)熱油在管程中。這樣對催化劑床層的加熱較為均勻，對催化劑起保護作用，同時有利于甲醇的轉(zhuǎn)化率，以提高催化劑的轉(zhuǎn)化效率；在材質(zhì)上選用15CrMoR低合金鋼材料為列管材料，該合金鋼具有耐高溫的、耐氫脆的特點。,汽化過熱器是將液態(tài)的原料液汽化并過熱到反應(yīng)溫度。原來該臺設(shè)備汽化與過熱是分開的，經(jīng)我公司的多套裝臵的實際使用性能和用戶反饋意見發(fā)現(xiàn)：不但投資高且由于結(jié)構(gòu)上的缺陷導(dǎo)致故障率特別高，為此，我公司組織了批專家進行開發(fā)和研究，現(xiàn)在使用我公司最新一代的（第三代）二合一高效專用汽化過熱器，其設(shè)備內(nèi)膽采用U型管結(jié)構(gòu)，增大氣體流動的雷諾準數(shù)，大大提高了汽化過熱器的換熱效率，降低了投資，減少燃料消耗。同時減少了氫氣，二氧化碳、甲酸等腐蝕問題的產(chǎn)生。也減少了廢液的排放量。,換熱器對裂解氣和原料液進行換熱，不銹鋼板片兩側(cè)溫度差大，原料液一側(cè)存在氣態(tài)到液態(tài)的相變，裂解氣一側(cè)存在氣態(tài)到液態(tài)的相變；冷凝器對循環(huán)冷卻水和換熱后的裂解氣進行換熱，換熱器、冷凝器的精度、生產(chǎn)質(zhì)量、選材等問題，直接關(guān)系到產(chǎn)品純度、氫氣收率、裝臵的穩(wěn)定運行。因此我公司經(jīng)多年對裝臵運行狀況和供貨商的考核，最終選定了不銹鋼螺旋板式換熱器和全進口板式冷凝器。如此可滿足裝臵長期穩(wěn)定可靠運行的需求。,主要設(shè)備為低壓容器，無需特殊材料，設(shè)備簡單，制造費用低，維護費用低。三、本裝臵的控制系統(tǒng)采用PLC。本裝臵的控制系統(tǒng)設(shè)計和軟件設(shè)計將在滿足工藝要求的前提下，遵循可靠、穩(wěn)定、準確、先進的原則。滿足裝臵的長期、穩(wěn)定、安全運行的要求。本裝臵的全部程控開關(guān)閥和控制調(diào)節(jié)閥，按照工藝給定的條件進行順序控制和模擬調(diào)節(jié)，使裝臵正常工作。這要求順序控制和模擬控制能有機的結(jié)合起來，進行復(fù)雜控制。并且對于多種切塔和恢復(fù)的控制，能實現(xiàn)多種不同的控制程序。所有的程控開關(guān)閥均帶閥位檢測、顯示和報警功能。這是由開關(guān)信號和模擬信號組合運行的復(fù)雜控制，分三個步驟：首先是順序開關(guān)信號啟動，然后進入，最后由順序開關(guān)信號關(guān)斷或開啟。該功能用于保證各關(guān)鍵壓力變化曲線能和理想曲線基本完全吻合。從而保證了變壓吸附工況的穩(wěn)定和優(yōu)化。依據(jù)原料氣量的變化和產(chǎn)品純度的變化自動地計算出最佳吸附循環(huán)時間，優(yōu)化裝臵的運行狀況，使裝臵在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，還可以自動地獲得最高的產(chǎn)品回收率、獲得最佳的經(jīng)濟運行效益。包括工藝參數(shù)聯(lián)動調(diào)節(jié)，工藝參數(shù)安全聯(lián)鎖，產(chǎn)品質(zhì)量聯(lián)鎖控制等。真空泵等各種動力設(shè)備的流程顯示、關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)控、動力設(shè)備故障的報警和動作聯(lián)鎖。可以進行完善直觀的工藝流程監(jiān)控與動態(tài)顯示，如故障自診斷，歷史趨勢，事故狀態(tài)和各種操作記錄及打印報表。主要功能：總貌圖動態(tài)工藝流程詳圖（多幅）報警畫面調(diào)節(jié)回路棒圖參數(shù)設(shè)定參數(shù)優(yōu)化閥門狀態(tài)顯示與操作動力設(shè)備監(jiān)控歷史趨勢（壓力、流量、溫度、液位、純度等）實時趨勢（壓力、流量、溫度、液位、純度等）打印：班報表日報表月報表故障記錄打印本控制系統(tǒng)可根據(jù)壓力、閥位檢測、產(chǎn)品純度、溫度、流量等參數(shù)自動對工藝或設(shè)備故障進行自動診斷、報警和聯(lián)鎖處理。同時對控制系統(tǒng)自身的主要故障：如CPU故障、通訊故障也可進行自診斷，并提出故障警告和安全處理。本項目的自控系統(tǒng)選用PLC,可以非常方便地滿足所有對性能、可靠性、簡單性、安全運行等方面的需求。3.1.1控制系統(tǒng)的組成控制系統(tǒng)由以下各部分組成：?系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)?工程師站（ES兼OS,可與操作員站同時實時監(jiān)控）?操作員站（OS，可與工程師站同時實時監(jiān)控）?控制站和I/O機柜3.1.3工程師站及操作站系統(tǒng)配臵一臺操作員站，安裝OS控制軟件，完成工廠監(jiān)控任務(wù)。設(shè)臵一臺工程師站，安裝ES工程師組態(tài)工具軟件。工程師站用于系統(tǒng)工程組態(tài)目的，如控制回路組態(tài)，畫面生成，報表生成等。工程師站完全兼?zhèn)洳僮髡镜乃泄δ?，二個站相互獨立，互為備用。本裝臵儀表選型遵循可靠、準確、先進、經(jīng)濟的原則。1） 現(xiàn)場檢測儀表均選用能夠與PLC進行數(shù)字通訊的智能型變送器（如壓力/差壓變送器、流量計）。2） 執(zhí)行機構(gòu)主要采用氣動程控閥和氣動調(diào)節(jié)閥加電/氣閥門定位器（或電/氣轉(zhuǎn)換器）的配臵方式。3） 流量測量儀表主要采用金屬轉(zhuǎn)子流量計。4） 本裝臵產(chǎn)品控制設(shè)H在線分析儀。25） 本裝臵的溫度檢測采用鉑熱電阻溫度變送器檢測。6） 程控閥及電磁閥為了滿足工藝裝臵安全地長周期正常運行，確保正常生產(chǎn)及事故狀態(tài)下工藝設(shè)備和操作人員的安全，根據(jù)有關(guān)標準規(guī)范的規(guī)定，將考慮如下幾方面的安全防護措施：1） 、所有臵于室外危險場所的儀表均采用本安結(jié)構(gòu)，因故不能構(gòu)成本安回路時選用隔爆型儀表。2） 、控制室及現(xiàn)場儀表供電除設(shè)臵一般電源（GPS）外，還設(shè)臵儀表專用的不間斷供電系統(tǒng)（UPS），不間斷供電時間一般為30分鐘，以便電網(wǎng)掉電時能夠使裝臵處于安全狀態(tài)。3） 、根據(jù)裝臵的特點，設(shè)臵一套智能可燃氣體檢測報警儀表，根據(jù)安全需要設(shè)臵多個氫氣及甲醇探測頭。裝臵在運行過程中，PSA吸附塔除在吸附狀態(tài)外，都處在某種降壓和升壓過程中。在這個過程中要求氣流均衡、穩(wěn)定。因此對這類過程的控制是關(guān)系裝臵運行質(zhì)量包括吸附劑壽命長短的一個關(guān)鍵，本裝臵方案中以壓力為控制量，通過控制吸附壓力均勻上升和下降，達到穩(wěn)定控制氣體量的目的。按照上述要求開發(fā)的變壓吸附自適應(yīng)控制軟件，可根據(jù)變化中的工藝條件進行預(yù)估,隨工藝狀況的改變,自動生成控制操作曲線，按此曲線自動控制變壓吸附裝臵的充壓過程，可最大限度地接近于理想過程。5.2.1故障塔切除在變壓吸附裝臵運行過程中，如因閥門、控制線路、電磁閥、雜質(zhì)超標等問題，使某塔不能正常工作時，就需要切掉一個塔，讓其余的塔正常運行，保證生產(chǎn)不間斷，這是提高變壓吸附裝臵可靠性的一個關(guān)鍵，也是變壓吸附控制技術(shù)的一個核心。本系統(tǒng)PSA工序可作從4塔到3塔的任意自動切換運行。切塔過程如下：故障塔判斷（根據(jù)壓力、閥檢、雜質(zhì)超標）；程序產(chǎn)生切塔報警并自動（或經(jīng)操作工確認后手動）切除故障塔切除故障塔，關(guān)斷該塔所有程控閥；程序?qū)⒆詣訌膲毫_動最小的點開始運行切塔后的新程序；5.2.2切除塔恢復(fù)當(dāng)被切除塔修復(fù)之后，需要將其投入正常運行，但投入的時機不對，將引起較大的波動，甚至出現(xiàn)故障，軟件能夠自動找到最佳狀態(tài)恢復(fù)，使系統(tǒng)無擾動恢復(fù)?；謴?fù)過程如下：在吸附塔故障處理完成后，操作人員發(fā)出塔恢復(fù)指令；程序根據(jù)該塔的壓力狀態(tài)，自動確定在恢復(fù)后應(yīng)進入的最佳步序；程序自動等到最佳的時間點將該塔無擾動地恢復(fù)進最佳步序，投入運行；,賣方負責(zé)從原料甲醇的裝卸到經(jīng)氣液分離后，氣相部分轉(zhuǎn)化氣去PSA氣體凈化工序，液相部分入冷凝液收集罐后去導(dǎo)熱油系統(tǒng)之間部分；，賣方負責(zé)從甲醇裂解工序來的轉(zhuǎn)化氣入PSA氣體凈化工序的原料氣緩沖罐到產(chǎn)品氣氫氣經(jīng)氫氣緩沖罐送出界區(qū),產(chǎn)品氣CO合成氣經(jīng)解析氣緩沖罐送出界區(qū)之間部分；,賣方負責(zé)甲醇裂解工序和PSA氣體凈化工序所有儀表及控制系統(tǒng)。中心控制室到距裝臵界區(qū)以外一米的部分由買方負責(zé)；,賣方負責(zé)甲醇裂解工序和PSA氣體凈化工序所有電氣系統(tǒng)。中心配電室到距裝臵界區(qū)以外一米的部分由買方負責(zé)；,賣方負責(zé)包括導(dǎo)熱油燃料裝儲部分及回?zé)齺碜岳淠菏占薜囊合辔镔|(zhì)部分的全部導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)；,賣方負責(zé)脫鹽水系統(tǒng)、分析系統(tǒng)；,賣方負責(zé)儀表空氣系統(tǒng)。儀表空氣由買方送至距裝臵界區(qū)以外一米處；,裝臵全部的土建由買方完成；賣方提供責(zé)任范圍內(nèi)的所有硬件設(shè)備。非標設(shè)備訂貨前提供所有非標設(shè)備所用材料的生產(chǎn)廠家名單，供買方確認。提供所有非標設(shè)備所用材料的生產(chǎn)廠家原廠出具的材質(zhì)檢驗報告和機械性能檢驗報告。轉(zhuǎn)化器15CrMo1臺2汽化過熱器0Cr18Ni10Ti1臺3甲醇中間罐Q235-B1臺某科技監(jiān)制4汽液分離緩沖罐3041臺5冷凝液收集罐3041臺6原料甲醇儲罐Q235-B1臺7導(dǎo)熱油燃料儲罐Q235-B1臺說明：采用《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》圖6的標準，確保了選型的正確性。,原料計量泵2臺P=1.6Mpa大連勞雷、大連里瓦一開一備2甲醇卸料泵1臺304不銹鋼，舒瑞普、阿法拉法3冷凝器1臺可拆式F=供貨商計算無錫換熱器廠304不銹鋼，4螺旋板換熱器1無錫換熱器廠、阿法拉法F=供貨商計算MLM415WC,5羅茨鼓風(fēng)機1臺天津或上海鼓風(fēng)機廠催化劑還原Pi=40KPa特殊改制燒咀、6導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)1套燃油型50萬大卡常能不含導(dǎo)熱油7脫鹽水發(fā)生器1套國產(chǎn)8冷干機1臺國產(chǎn)，1催化劑?1272kg銅系某專供特殊改制加助劑2磁性填料?335kg磁性填料江西、江蘇純化器（吸附塔）4臺16MnR2原料氣緩沖罐1臺16MnR3放空阻火器1臺DN200/填料Q235-B某科技監(jiān)制4氫氣緩沖罐1臺16MnR5解析氣（CO合成氣）緩沖罐1臺Q235-B6真空罐1臺Q235-B,Po:常壓,Pi：-0.08MPa1真空泵2臺淄博博山真空設(shè)備公司一開一備功率17千瓦1吸附劑-12995球狀某專供2吸附劑-22990條狀某專供3吸附劑-31459球狀某專供4規(guī)整填料一批不銹鋼、上海、天津,專用程控閥1PN4.04某制造專用程控閥某制造2PN4.04專用程控閥某制造3PN4.04專用程控閥某制造4PN4.04專用程控閥某制造5PN4.02序名稱型號及規(guī)格材質(zhì)數(shù)量（估算）備注號1無縫鋼管025—089,0219碳鋼200米2無縫鋼管025—057不銹鋼53米3法蘭PN1.6DN15-PN4.0DN80碳鋼90只4法蘭PN2.5DN15-PN2.5DN50不銹鋼20只墊片PN1.6DN20—PN2.5DN801806球閥PN2.5DN15—PN2.5DN40不銹鋼16只7截止閥PN1.6DN15—PN4.0DN80碳鋼20只8截止閥PN2.5DN20不銹鋼2個9安全閥A42Y-25C2個10雙頭螺栓M12X70-M24X13035CrMoA750顆11Y型過濾器DN40不銹鋼2個1290彎頭DN20—DN80碳鋼100個1390彎頭DN20—DN50不銹鋼36個14等徑三通DN40—DN80碳鋼45個15等徑三通DN50不銹鋼1個16異徑三通碳鋼12個17異徑三通不銹鋼2個18異徑管不銹鋼9個19異徑管碳鋼7個20阻火呼吸閥DN40碳鋼2個21法蘭蓋PN2.5DN50不銹鋼1個22法蘭蓋PN2.5DN80等碳鋼8個23地腳螺栓M24X80016顆24鋼框架結(jié)構(gòu)型鋼1套序名稱型號及規(guī)格數(shù)量制造商備注號現(xiàn)場次儀表1電磁閥二位五通14AIRTAC防爆箱現(xiàn)場接線及集裝電磁閥1沈陽沈興氣動調(diào)節(jié)閥501T2KOSO流量計H2502克羅尼液位計UFS,AT,AG5聯(lián)超儀表壓力變送器PMC133IZ7E+H隔爆熱電阻WZP-2416國產(chǎn)現(xiàn)場溫度顯示W(wǎng)SS-41110國產(chǎn)現(xiàn)場壓力顯示Y-100,YTN-10018國產(chǎn)儀表安裝材料電纜、橋架、管道及接件等1批國產(chǎn)控制主機，氫氣及甲醇探頭11可燃氣體報警系統(tǒng)1套安可信各2PLC控制系統(tǒng)Dimension2400n,19純平彩1操作員站1臺DELL顯Dimension2400n,19純平彩2工程師站1臺DELL顯3西門子通訊網(wǎng)卡CP2套西門子4打印機HPA4幅面1臺HP上位機操作臺落地式操作臺2個定制PLC機柜2100x800x6001順通電氣安全柵MSC30010萬訊S7-300CPU、電源、機架、PLC控制系統(tǒng)數(shù)字/模擬量輸入、輸出模1套西門子塊、連接器、機架等驅(qū)動電源S250-241銘偉驅(qū)動繼電器MY2NJ14歐姆龍11全在線UPS2KVA1套山特監(jiān)控軟件WINCCRC完全版1套西門子監(jiān)控軟件WINCCRT運行版1套西門子控制軟件STEP7V5.21套西門子本裝臵配電室由總體設(shè)計院統(tǒng)一考慮，在界區(qū)內(nèi)不單設(shè)配電室，電氣設(shè)計遵循以下原則：a、 配電室的門采用外開式。b、 采用柜式配電柜，配電柜底座周圍封閉，能防止鼠、蛇類等小動物進入箱內(nèi)。c、 生產(chǎn)動力用電設(shè)備均為低壓220/380V電壓等級。低壓用電設(shè)備控制保護均采用自動空氣斷路器、熔斷器及交流接觸器、熱繼電器的組合作為短路、過負荷、斷相保護，接觸器電磁線圈作失壓保護。d、 防爆區(qū)內(nèi)的電氣（如電機，開關(guān)、插座等）均采用防爆型的。e、 電纜的敷設(shè)：室外電纜采用鎧裝式直埋地暗敷設(shè)，主廠房內(nèi)采用橋架及穿管保護埋地（或樓板）敷設(shè)。防爆區(qū)內(nèi)的電纜敷設(shè)、電纜與儀表的連接，采用防爆撓性連接管密封接頭連接，另一端與穿線管連接，穿線管再與電纜橋架連接，符合防爆區(qū)電纜敷設(shè)要求。f、 照明：防爆區(qū)選用防爆燈具。g、