甲醇裂解制氢物料平衡

甲醇制氢物料平衡计算

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

1 物料衡算

1、依据

甲醇蒸气转化反应方程式:

CH3OH→CO↑+2H2↑ （1-1）

CO+H2O→CO2↑+ H2↑ （1-2）

CH3OH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

3000Nm3/h甲醇裂解-PSA制氢

山东海科瑞林化工有限公司

3000Nm3/h甲醇转化-PSA制氢装置

操 作 规 程

山东海科瑞琳化工有限公司

2010年12月

3000Nm3/h甲醇裂解-PSA制氢

甲醇裂解转化部分

目 录

1.0 2.0 3.0

前言----------------------------------------------------- 2 料及产品的性格和规格------------------------------------- 3 工艺过程说明--------------------------------------------- 5 3.1 工艺过程--------------------------------------------- 5 3.2 化学反应原理----------------------------------------- 5 4.0 5.0 6.0 7.0

工艺流程叙述--------------------------------------------- 6 工艺过程主要控制指标--------------------------------

第44卷第2期年2月

燃摇料摇化摇学摇学摇报

JournalofFuelChemistryandTechnologyVol.44No.2Feb.2016

文章编号:0253鄄2409(2016)02鄄0192鄄09

旋转滑动弧氩等离子体裂解甲烷制氢

张摇浩,朱凤森,李晓东*,吴昂键,薄摇拯,岑可法

(浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州摇310027)

1.0-2.0eV,电子密度高达1015cm-3,是介于热与低温等离子体之间的一种等离子体形式,具有独特的物理特性,可以在达到较高反应效率的同时,保持较大的处理量;在CH4裂解制氢实验中,CH4转化率可达22.1%-70.2%,并随进气流量和CH4/Ar比的增大均逐渐降低;H2选择性为21.2%-61.2%,并随进气流量的增大先基本不变后有所增大,随CH4/Ar比的增大逐渐降低;与应用于甲烷裂解的不同形式的低温等离子体对比(如微波、射频、介质阻挡放电等)可以发现,旋转滑动弧在获得较高甲烷转化率、较高H2选择性和较低制氢能耗的同时,还可以保持较大的处理量,即进气流量可达6-20L/min。关键词:旋转滑动弧;等离子体;光谱分析;甲烷裂解;氢气中图分类号:TK91摇摇文献标识码:A

摘摇要:采用切向气流和

第44卷第2期年2月

燃摇料摇化摇学摇学摇报

JournalofFuelChemistryandTechnologyVol.44No.2Feb.2016

文章编号:0253鄄2409(2016)02鄄0192鄄09

旋转滑动弧氩等离子体裂解甲烷制氢

张摇浩,朱凤森,李晓东*,吴昂键,薄摇拯,岑可法

(浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州摇310027)

1.0-2.0eV,电子密度高达1015cm-3,是介于热与低温等离子体之间的一种等离子体形式,具有独特的物理特性,可以在达到较高反应效率的同时,保持较大的处理量;在CH4裂解制氢实验中,CH4转化率可达22.1%-70.2%,并随进气流量和CH4/Ar比的增大均逐渐降低;H2选择性为21.2%-61.2%,并随进气流量的增大先基本不变后有所增大,随CH4/Ar比的增大逐渐降低;与应用于甲烷裂解的不同形式的低温等离子体对比(如微波、射频、介质阻挡放电等)可以发现,旋转滑动弧在获得较高甲烷转化率、较高H2选择性和较低制氢能耗的同时,还可以保持较大的处理量,即进气流量可达6-20L/min。关键词:旋转滑动弧;等离子体;光谱分析;甲烷裂解;氢气中图分类号:TK91摇摇文献标识码:A

摘摇要:采用切向气流和

维普资讯

第 1 7卷第 3期 20 03年 6月

高

校

化

学

工

程

学

报

NO. 3 J ne u

、0 . 7, 11 2 03 0

J ur lo e c l o na fCh mi a Eng ne rng ofChi e e Un v r i e i ei n s i est s i

文章编号： 0 39 52 0 ) 30 9—6 1 0—0I( 0 30—2 80

甲醇制氢反应器的一维模拟及工况分析吴

,倩，王弘轼 朱炳辰，朱子彬钟娅玲，

.四川亚联生物化工研究所，四川成都 6 0 4 ) 10 1 f.华东理工大学化工学院，上海 2 0 3 2 1 02 7

摘

要：在温度 2 0 2 0C、液空速 08 2o一、压力 l3 27 a条件下，于无梯度反应器中测定了 ALC—A型双功 2~ 8￣ .~ .h -~ .MP I

能催化剂工业颗粒的宏观反应速率，得到了以逸度表示的甲醇裂解重整多重反应的双速率宏观动力学方程。建立了甲醇裂解重整制氢工业管式反应器的一维拟均相数学模型，以工业反应器结构尺寸和操作数据为基准计算出计入壁效应及催化剂失活的活性校正因子。考察了不同的原料液配比，系统压力、液空速、壁温及进口温度下甲醇的转化率、氢气的时空产率

乙醇催化制氢技术研究

1、基本原理

乙醇催化制氢是以无水乙醇为原料，在一定温度、压力环境和催化剂条件下，发生脱氢反应，生成乙酸乙酯和氢气。在工业上，该技术被称为乙醇一步法合成乙酸乙酯。

根据Elliott于1985年提出的“半缩醛 ”机理 ：乙醇催化制氢反应实际上是经过3个步骤完成的。

(a) 乙醇脱氢生成乙醛：

CH3CH2OH→CH3CHO+H2 (b) 乙醛与乙醇反应生成半缩醛：

CH3CHO+CH3CH2OH→CH3CHOHOCH2CH3 (c) 半缩醛进一步脱氢生成乙酸乙酯：

CH3CHOHOCH2CH3→CH3COOCH2CH3+H2 总反应式为：

2C2H5OH→CH3COOC2H5+ 2H2—46KJ

该反应为微吸热反应。反应温度通常在220~300℃，反应压力为0.1～3MPa, （多为1MPa）。应用于该反应体系的催化剂较多，主要有铜基催化剂，包括Cu-Cr-O、Cu-Zn-Al-O、Cu-Zn-Al-Zr-O、Cu-Zn-Al-Co-O、Cu-Zn-Al-Ni-O催化剂，负载型钯基催化剂，钼基催化剂，如MoS2/C催化剂等。 2、工艺技术

乙醇催化制氢反应为固定床气固反应。 原料乙醇用泵泵入，经加热气化后，进入装有固体催

有关计算物料平衡计算 SO2去除率计算 液气比计算 其他参数确定

系统物料平衡计算

湿法烟气脱硫(WFGD)系统物料平衡的包括以下六个子平衡： 烟气平衡、固平衡、水平衡、氯平衡、 镁平衡、热平衡。 吸收塔物料总平衡

系统物料总平衡图Qy2净 烟 气X排出浆液 除雾器冲洗水

G石膏

G浆液补充水

吸收塔

石膏处理系统

G制浆水Y废水

P滤液返回 氧化风

Qy1原烟气冲洗水

制浆系统

1、烟气平衡

烟气的平衡与整个系统烟道的布置有很大的关系 , 由于钢烟道会有漏风现象的存在 , 从而伴随着一 定的温降。烟气中酸性物质的存在对系统会有腐 蚀，因此烟气温度的高低对于系统烟道的防腐设 计会有很大影响。如在原烟气侧，经GGH前，温 度较高 120 ℃以上，所以不设防腐设计，而在进 塔烟气管道中由于 SO2 浓度高，温度低；塔出口 烟道中由于温度在系统中最低，水蒸气含量很高， 还有液态水的存在，所以环境条件极恶劣，必须 加强防腐设计。还有烟气中的灰尘物的浓度的高 低，直接影响到烟道和系统设备的磨蚀和防堵的 设计，由于原烟气管路中烟气的粉尘含量大于净 烟气中的粉尘含量，考虑到磨损，其设计的原烟 气气体流速比净烟气的要低。

1、烟气平衡Qy1 ’ Qy2’ GGH 3%

第十三章 制氢装置

第一节 制氢原理及设备

一、制氢原理

氢气（H2）是无色无味的气体。它是气体中最轻的(只有同体积空气重量的1/14.28)，具有最大的扩散速度，容易通过各种细小的空间。因而氢气具有高导热性，氢气的导热系数是空气的6.69倍，CO2的10.5倍，N2的6.2倍。在氢气中噪音较小，而且绝缘材料不易受氧化和电晕的危害。经过严格处理的氢气可以保证发动机内部的清洁。氢气的优良特性使它非常适合作为大型发电机的冷却介质。

工业上制取氢气的方法有以下几种：一是将水蒸气通过灼热的煤焦炭，可取纯度只有75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，可制纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，它的纯度也较低；四是电解水制取氢气，它的纯度高达99%以上。因此，用于冷却发电机的氢气，都是由电解水制取的。

所谓电解，就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。简单的说就是利用直流电分解物质的过程。有些溶有电解质的水溶液通电以后，分解出来的两种新物质，与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水。例如：硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等。这是因为纯水的电离度很小，导电能力极差，是弱电解质，没有以上的电解质，就不会被分离成氢气和氧气。

第十三章 制氢装置

第一节 制氢原理及设备

一、制氢原理

氢气（H2）是无色无味的气体。它是气体中最轻的(只有同体积空气重量的1/14.28)，具有最大的扩散速度，容易通过各种细小的空间。因而氢气具有高导热性，氢气的导热系数是空气的6.69倍，CO2的10.5倍，N2的6.2倍。在氢气中噪音较小，而且绝缘材料不易受氧化和电晕的危害。经过严格处理的氢气可以保证发动机内部的清洁。氢气的优良特性使它非常适合作为大型发电机的冷却介质。

工业上制取氢气的方法有以下几种：一是将水蒸气通过灼热的煤焦炭，可取纯度只有75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，可制纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，它的纯度也较低；四是电解水制取氢气，它的纯度高达99%以上。因此，用于冷却发电机的氢气，都是由电解水制取的。

所谓电解，就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。简单的说就是利用直流电分解物质的过程。有些溶有电解质的水溶液通电以后，分解出来的两种新物质，与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水。例如：硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等。这是因为纯水的电离度很小，导电能力极差，是弱电解质，没有以上的电解质，就不会被分离成氢气和氧气。

物料平衡计算

烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算

1．年平衡法

（1）要求的熟料的年产量： Qy=

100?d?eGy

100?P式中Qy－要求的熟料年产量（t熟料/年） Gy－工厂规模（t水泥/年） d－水泥中石膏掺入量（％） e－水泥中混合材的掺入量（％） P－水泥的生产损失（％），可取为3～5％

150万吨普通硅酸盐水泥，石膏掺入量为3％，混合材的参入量为8％。水泥的生产损失取为4％。

150万吨普通硅酸盐水泥熟料量为700000×（1-0.03-0.08）=1335000吨 水泥厂每年除去检修的日子生产水泥的天数为330天 日产熟料量为1335000/330=4045t/d Qy=

100?d?eGy=（100-3-8）1500000/（100-4）=1390624（t熟料/年）

100?P（2）窑的台数： n=

Qy7920?Qh,l

式中n－窑的台数

Qy－要求的熟料年产量（t熟料/年） Qh,l－所选窑的标定台时产量（t /台?h）

η－窑的年利用率，以小时表示。不同窑的年利用率可参考下列数值：湿法窑0.90；传统干法窑0.85；机立窑0.8～0.85；悬浮预热器窑、预分解窑0.85；

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