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甲醇制氢装置的投资估算结构设计

第一章工艺设计

1.1.1甲醇制氢物料衡算.

(1)依据

甲醇蒸气转化反应方程式：

CH3OH—→CO↑ + 2H2↑

CO + H2O —→CO2↑ + H2

CH3OHF分解为CO,转化率99%,CO变换转化率99*,反应温度280℃,反应压力为1. 5 MPa,醇水投料比1:1.5(mol)。

(2)投料量计算

代如转化率数据

CH3OH —→ 0.99 CO↑ + 1.98 2H2↑ +0.01 CH3OH

CO + 0.99 H2O —→ 0.99 CO2↑ + 0.99 H2↑+ 0.01 CO↑

合并得到

CH3OH + 0.9801 H2O —→0.9801 CO2↑ + 2.9601 H2↑ + 0.01 CH3OH+ 0.0099 CO

氢气产量为：700 m3/h=31.250 kmol/h

甲醇投料量为： 31.250/2.9601 * 32=337.828 kg/h

水投料量为：337.828/32 * 1.5 * 18=285.042 kg/h

(3)原料储液槽 (V0101)

进：甲醇 337.828 kg/h，水 285.042 kg/h。

出：甲醇 337.828 kg/h，水 285.042 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 337.828 kg/h，水 285.042 kg/h，总计622.87 kg/h

出：生成CO2 337.828/32 * 0.9801 * 44=455.370 kg/h

H2 337.828/32 * 2.9601 * 2=62.500 kg/h

CO 337.828/32 * 0.0099 * 28=2.926 kg/h

剩余甲醇 337.828/32 * 0.01 * 32=3.378 kg/h

剩余水 285.042- 337.828/32 * 0.9801 * 18 =98.796 kg/h

总计622.87 kg/h

(6)吸收和解析塔

吸收塔总压为1.5Mpa,其中CO2分压为0.38Mpa,操作温度为常温(25℃)。此时每m3吸收液可溶解CO211.77 m3.

解吸塔的操作压力为0.1MPa, CO2 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ρCO2 = pM /RT =4 * 44/[0.082 * (273.15 + 25)] =7.20 kg/m3

CO2体积重量 V CO2 =455.370/7.20 =63.232 m3/h

据此，所需吸收液的量为 63.232/9.45 =6.691 m3/h

考虑吸收塔效率以及操作弹性需要，取吸收液量为6.691 * 3=20.074m3/h

系统压力降至0.1MPa时，析出CO2 量为 86.510 m3/h = 455.370 kg/h

(7)PSA系统略。

(8)各节点的物料量

综合上面的工艺物料恒算结果，给出物料流程图及各节点的物料量。

1.1.2热量恒算

(1) 气化塔顶温度确定

要使甲醇完全汽化，则其气相分率必然是甲醇40%,水60%(mol),且已知操作压力为1.5MPa,设温度为T,根据汽液平衡关系有：

0.4p甲醇 + 0.6 p水=1.5MPa

初设T=170℃ p甲醇=2.19MPa; p水 =0.824MPa

p总 =1.3704MPa < 1.5MPa

再设T=175℃ p甲醇=2.4MPA; p水 0.93MPa

p总 =1.51MPa

蒸气压与总压基本一致，可以认为操作压力为1.5MPa时，汽化塔塔顶温度为175℃

(2) 转化器(R0101)

两步反应的总反应热为49.66 kj/mol,于是在转化器需要共给热量为：

Q反应=337.826*0.99/32*1000*(-49.66)

=-5.190*105 kj/h

此热量有导热油系统带来，反应温度为280℃，可以选用导热油温度为320℃，导热油温降设定为5℃，从手册中查到导热油的物性参数，如必定压热容与温度的关系，可得：

Cp320℃=4.1868*0.68=2.85 kj/(kg．K),Cp300℃=2.81 kj/(kg．K)

取平均值Cp=2.83 kj/(kg．K)

则导热油的用量 w=Q反应/(CpΔt)= 5.190*105/ (2.83*5)=3.668*104 kg/h

(3) 过热器(E0102)

甲醇和水的饱和正气在过热器中175℃过热到280℃，此热量由导热油供给。

气体升温所需热量为

Q=ΣCp mΔt=（1.90*337.828+4.82*285.042）*(280-175)=2.117*105 kj/h

导热油 Cp=2.825 kj/(kg．K),于是其温度降为

Δt=Q/(Cp m)= 2.117 * 105 /（2.86 * 3.668*104）=2.042℃

导热油出口温度为：315-2.042=312.958

(4) 汽化塔(T0101)

认为汽化塔仅有潜热变化。

175℃甲醇H=727.2 kj/kg 水 H=2031 kj/kg

Q=337.828 *727.2 +2031*285.042=8.246*105 kj/h

以300℃导热油Cp计算 Cp=2.76 kj/(kg．K)

Δt=Q/(Cp m)=2.36*106 /2.76*3.668*104)=8.145℃

则导热油出口温度t

=312.958-8.145=304.812℃

导热油系统温差为ΔT=320-304.812=15.187℃ 基本合适

(5) 换热器(E0101)

壳程：甲醇和水液体混合物由常温(25℃)升至175℃

液体混合物升温所需的热量

Q=ΣcpmΔt=(337.828*3.14 + 285.042 *4.30)*(175-25)=3.430*105 kj/h

管程：

取各种气体的比定压热容为：

CpCO

≈ 10.47 kj/(kg．K)

CPH

≈ 14.65 kj/(kg．K)

CPH

0 ≈ 4.19 kj/(kg．K)

则管程中反应后其体混合物的温度变化为：

Δt=Q/(Cp * m)= 3.430*105/(10.47*455.267+14.65*62.5+4.19*98.8)= 56.264℃

换热器出口温度 280-56.264=223.736℃

(6) 冷凝器(E0103)

①CO

、CO 、H2的冷却

=ΣcpmΔt=(10.47*455.267+14.65*62.5+10.47*2.926)*(223.736-40)=1.05*10 6kj/h ②压力为1.5MPa时水的冷凝热为：

H=2135kj/kg,总冷凝热Q

=H * m=2135 *98.8=2.109*105 kj/h

水显热变化 Q

=cpmΔt=4.19* 98..795*(223.736-40)=7.600*104 kj/h

Q= Q

1+ Q

+ Q

=1.407*106 kj/h

冷却介质为循环水，才用中温型凉水塔，则温差ΔT=10℃

用水量w=Q/(cpΔt)= 1.407*106/(4.19*10)=3.359*104 kg/h

第二章设备设计计算和选型——换热设备

1.1设计任务

根据给定的工艺设计条件，此设计为无相变热、冷流体间换热的管壳式换热器设计任务。

1.2总体设计

①确定结构形式。由于介质换热温差不大，在工艺和结构上均无特殊要求，因此选用固定管板式换热器。

②合理安排流程。安排水和甲醇的混合液体走管程，混合气体走壳程。

1.3热工计算

①原始数据

计算容或项目符号单位计算公式或来源结果备注

管程流体名称甲醇和水混合

液

壳程流体名称混合气体

管程进、出口的温度Ti;T

℃已计算25;175

壳程进、出口的温度t

i ;t

℃已计算280 ;223.736

管程、壳程的工作压力p

t ;p

MPa 已计算 1.5;1.5

管程的质量流量W

kg/s 已计算0．1730

（表2-1）

②物料与热量恒算

计算容或项目符号单位计算公式或来源结果备注

换热器效率η取用0．98

负荷Q W 3.43*105

壳程的质量流量w

kg/s 0．1730

（表2-2）

③有效平均温差

计算容或项目符号单位计算公式或来源结果备注

逆流对数平均温度Δt

log

℃146.918

流程型式初步确定1-2型管壳式换热

器1壳程-2管程

参数R 0．375

参数P 0.588

温度校正系数Φ查图4-2 0.95

有效平均温差ΔtM℃ΔtM = ΦΔt

log

141.041

（表2-3）

④初算传热面积

计算容或项目符号单位计算公式或来源结果备注

初选总传热系数K0 W/(m2．℃)参考表4-1 240

初算传热面积A0 m22．815

（表2-4）

⑤换热器结构设计

计算容或项目符号单位计算公式或来源结果备注

管程

结

构

设

计换热管材料选用碳钢无缝钢管

换热管径、外径d

;d m 0.025;0.021 换热管管长L m 选用9m标准管长折半1．5

换热管根数n 24(圆整)

管程数Ni 根据管流体流速围选定 2

管程进出口接管

尺寸

(外径*壁厚)

m 按接管流体流速<3m/s合理选取

管程结构设计壳程数Ns 1

换热管排列形式分程隔板槽两侧正方形排列，其余正

三角形排列

正三角形排

列

换热管中心距S m S=1.25d或按标准0.032

分程隔板槽两侧

中心距

按标准0．004

管束中心排管数n

壳体径D

m 0．171

换热器长径比L/ D

L/ D

8．771 合理实排热管根数n 作图36

折流板形式选定弹弓形折流

板

折流板外直径D

m 按GB151-1999 0.168

折流板缺口弦离h m 取0.0342

折流板间距 B m 取0.171

折流板数N

16 选取壳程进出口接管

尺寸

合理选取

（表2-5）

⑥结构设计与强度设计

1)换热流程设计：采用壳程为单程、管程为双程的结构型式.

2)换热管及其排列方式:采用的无缝钢管，材料为20号钢。热管排列方式为三角形排列。如图所示，共排列36根。

3)折流板：采用通用的单弓形折流板，材料为Q235-B钢，板厚6mm,板数16块。

4)拉杆：采用Q235-B, mm,共6根。

5)筒体：材料采用16MnR钢，采用钢管，取D

=219mm

6)封头：采用标准椭圆形封头，材料采用16MnR钢。

取D

=219mm采用标准封头，长径是短径的2倍，即54.75取55

筒体厚度， =1.05mm

考虑到部压力较大，有腐蚀性等因素，取δ=4mm

封头h

2=25mm h

=55mm

（图2-1）

7)法兰：甲型。垫片种类。非金属轻垫片，石棉橡胶板法兰材料：板材 16MnR

螺栓材料：35

螺母材料：Q235-B

筒体法兰

选用甲型平焊法兰JB4701-92，密封面选用平密封面JB4701-92 法兰PⅡ 219-16M

D N =300 D=430,D

=390,D

=355,D

=345,D

=345,δ=342,螺柱：M20,16个

管程和壳程进出口接管法兰选用带颈平焊钢制管法兰尺寸分别为：

管程：D=140,K=100,L=18,n=4,Th=M16,C=18,B1=39,N=60,R=5,H=30,质量=2.02kg

壳程：D=185,K=145,L=18,n=4,Th=M16,C=2-,B1=78,N=104,R=6,H=32,质量=3.66

（图2-2）

8)管板：采用固定式管板，其厚度可以按照GB151《管壳式换热器》标准进行设计,取40mm。

9)支座：

型式：重型

安装形式，固定式，代号F

材料：Q235-A．F

结构特征，包角，弯制，单筋，不带垫板

标记：JB/T 4712-92 鞍座 BV219-F

第三章机器选型

3.1计量泵的选择

往复泵是容积式泵。在高压力小流量，输送粘度大的液体，要求精确计量即要求流量随压力变化小的情况下宜选用各种类型式的往复泵。要求精确计量时，应用计量泵。

往复泵的流量可采用各种调节机构达到精确计量，即计量泵。计量泵用于生产中需要精确计量，所输送介质的场合：如注缓蚀剂，输送酸，碱等。流量可在0-100%围调节，但一般应在30%-100%围使用，计量泵有柱塞式和隔膜式，柱塞式计量流量的精度高玉隔膜式。J型计量泵适用于输送各种不含固体颗粒的腐蚀性和非腐蚀性介质。

甲醇制氢工艺需要精确的投料比，故应选用计量泵。现工艺设计要求甲醇的投料量为337.826kg/h,水为285.041 kg/h,现按工艺要求分别选择一台甲醇计量泵，一台纯水计量泵，一台原料计量泵。

已知条件：

1、甲醇正常投料量为337.826 kg/h,温度为25℃,密度为0.807kg/h，操作情况为泵从甲醇储槽中吸入甲醇，送入与原料液储槽，与水混合。

2、水的正常投料量为285.041kg/h，温度为25℃,密度为0.997kg/h,操作情况为泵从纯水储槽中吸入水，送入原料液储槽，与甲醇混合。

3、原料液储槽出来的量为甲醇337.826kg/h,水285.041kg/h,温度为25℃，操作情况为泵从原料液储槽中吸入原料液，送入换热器。

3.11甲醇计量泵选型

工艺所需正常的体积流量为：337.826/0.807=418.61L/h

泵的流量Q=1.05*418.62=439.55L/h

工艺估算所需扬程30M,泵的扬程H=1.1*30=33M。

折合成计量泵的压力(泵的升压)P=ρHg=33*807*8.81/106=0.261Mpa

泵的选型，查文献一，JZ-500/0.63型计量泵的流量为500L/h,压力为0.63Mpa,转速为102r/min,进出口管径为15mm,电机功率为1.1KW,满足需要。

3.1.2纯水计量泵的选型

工艺所需正常的体积流量为：285.041/0.997=285.90L/h

泵的流量Q=1.05*285.90=315.20L/h.

工艺估算所需扬程30M,泵的扬程：H=1.1*30=33M

折合成泵的压力：P=Hρg=33*997*9.81/106=0.323Mpa

泵的选型：查文献一，JZ-400/0.8型计量泵的流量为400L/h,压力为0.8Mpa,转速为126r/min,进出口管径为15mm,电机功率为1.1KW,满足要求。

3.1.3原料计量泵的选型

原料液密度：ρ=807*1/（1+1.5）+997*1.5/(1+1.5)=921kg/m3

工艺所需正常的体积流量为：(285.041+337.826)/(0.921)=622.867/0.921=676.29L/h

泵的流量Q=1.05*676.29=710.10L/h

工艺估算所需的扬程80M,泵的扬程H=1.1*80=88M

折合成泵的压力P=ρHg=88*921*9.81/106=0.795MPa

泵的选型查文献一，JD-1000/1.3型计量泵的流量为1000L/h,压力为1.3MPa,转速为115r/min,电机功率为2.2KW,满足要求。

3.2离心泵的选型

3.2.1吸收剂循环泵

已知条件：碳酸丙烯酯吸收剂的用量为20.07m3/h,温度为40℃,密度为1100kg/m 3,由吸收塔出口出来经泵送到吸收塔，选择离心泵作为吸收剂的输送泵。

工艺所需正常的体积流量为:20.07m3/h。

泵的流量Q=1.05*20.07=21.07m3/h

工艺估算所需的扬程30M

泵的扬程H=1.1*30=33M

泵的选型：查文献一，选用B型单级离心泵，BJ(B)25-40型离心泵，流量为25m 3/h,扬程为40m,转速为2950r/min,电机功率5.5KW,满足要求。

3.2.2冷却水泵。

已知条件：冷凝水为循环水，采用中温型冷水塔,温差ΔT=10℃,用水量3.19*104kg/h,温度为常温25℃，密度为997kg/m3,在冷凝器中进行换热，采用B型单级离心泵。

工艺上所需正常体积流量为3.19*104/997=32m3/h

泵的流量：Q=1.05*32=33.6m3/h

工艺估算所需的扬程30M

泵的扬程H=1.1*30=33M

泵的选型：查文献一，选用B型单级离心泵BJ(B)50-40型离心泵,流量50m 3/h，扬程42m,转速2950r/min,电机功率10KW,满足要求。

第四章设备布置图设计

4.1设备布置方案

本次设备布置方案，采用设备在室外布置，具体设备布置方案和尺寸清参加设备布置图，比例为1:100。

4.2主要设备的尺寸

代号名称高度mm 直径mm

V0101 甲醇储罐1200 2000

V0102 纯水储罐1200 2000

V0103 原料液储罐1800 2000

T0101 气化塔6600 800（400）

T0102 吸收塔6600 2000(500)

T0103 解析塔6600 2000(500)

R0101 转化器5505(长度) 500

E0101 预热器3574 219

E0102 过热器3574 219

E0103 冷凝器3574 219

计量泵代号流量L/h 压力MPa 转速r/min 电机功率KW 甲醇计量泵JZ-500/0.63 500 0.63 102 1.1

纯水计量泵JZ-400/0.8 400 0.8 126 1.1

原料液计量泵JD-1000/1.3 1000 1.3 115 2.2

往复泵代号流量L/h 压力MPa 转速r/min 电机功率

吸收剂循环泵BJ(B)25-40 25 40 2950 5.5

冷却水循环泵BJ(B)50-40 50 42 2950 10 （表4-1）

第五章管道布置设计

5．1管子选型（确定几种主要管道尺寸的方法如下）

5.11脱盐水管径确定

脱盐水流量为285.04kg/h,密度为997kg/m3,流速取2m/s

由V= /4*d2u得d= = =7.11mm

根据标准选用DN1.5无缝钢管，壁厚取为1.5mm

5.1.2走甲醇管的管径确定

甲醇流量为337.826kg/h,密度为807kg/m3,流速取为2m/s

则d= = =8.61mm

根据标准选用DN15无缝钢管，壁厚取1.5MM

5.1.3原料输送管

原料液用量为622.867kg/h,密度为921kg/m3,流速取为2m/s

则d= =10.94mm

根据标准选用DN15无缝钢管，壁厚度为2.5mm

5.1.4进入吸收塔混合气体所需管径尺寸确定

混合气体质量为520.693kg/h,密度0.557kg/m3,流速35m/s

则d= =97.2mm

根据标准选用DN100无缝钢管，壁厚度为4mm

5.1.5吸收液管子尺寸

吸收液量为20.073m3/h,密度为110kg/m3,流速2.5m/s

则d= =18.3mm

根据标准选用DN20无缝钢管，壁厚度为3mm

5.1.6冷却水管子尺寸

冷却水为3.19*104kg/h,密度为997kg/m3,流速2m/s

则d= =75mm

根据标准选DN8-无缝钢管，壁厚为3mm

5.2主要管道工艺参数汇总一览表

序号管道编号管介质设计压力MPa 设计温度℃管子规格材料

1 DN0101-20L1B 脱盐水0.3 50 20

2 DN0102-20L1B 脱盐水0.

3 50 20

3 PL0101-15L1B 甲醇0.3 50 20

4 PL0102-15L1B 甲醇0.3 50 20

5 PL0103-15L1B 原料液0.3 50 20

6 PL0104-15L1B 原料液1．6 50 20

7 PL0105-15L1B 原料液 1.6 175 20

8 PG0101-100N1B 原料气 1.6 175 20

9 PG0102-100N1B 原料气 1.6 280 20

10 PG0103-100N1B 原料气 1.6 280 20

11 PG0104-100N1B 原料液 1.6 225 20

12 PG0105-100N1B 原料气 1.6 50 20

13 H0101-100N1B 氢气 1.6 50 20

1.65 50 20

14 PL0106-20N1B 碳酸丙烯

酯

15 PL0107-20N1B 碳酸丙烯

1.65 50 20

酯

1.65 50 20

16 PL0108-20N1B 碳酸丙烯

酯

17 PG0106-80N1B 食品二氧

0．4 50 0Cr18Ni9Ti

化碳

18 R00101-125L1B 导热油0.6 320 20

19 R00102-125L1B 导热油0.6 320 20

20 R00103-125L1B 导热油0.6 320 20

21 R00104-125L1B 导热油0.6 320 20

22 CWS0101-80L1B 冷却水0.3 50 镀锌管

23 CWR0101-80L1B 冷却水0.3 50 镀锌管

（表5-1）

以上20号钢军参照GB/T8163-1999 0Cr18Ni9Ti参照标准GB/T14976

镀锌管参照GB/T14976

5.3管道上阀门的选型

序号管道编号设计压力

MPa 公称直径

DN/MM

连接形式阀门型号

1 DN0101-20L1B 0.3 25 法兰闸阀Z25W-1.0T

2 DN0102-20L1B 0.

3 25 法兰、螺纹闸阀Z25W-1.0T/止回

阀H11T-1.6

3 PL0101-15L1B 0.3 15 法兰Z15W-1.0K

4 PL0102-15L1B 0.3 1

5 法兰、螺纹Z15W-1.0K/H11W-1.6K

5 PL0103-15L1B 0.3 15 法兰Z15W-1.0OK

6 PL0104-15L1B 1.6 15 法兰、螺纹Z15W-1.0K/H11W-16K

7 PL0106-20N1B 1.65 20 法兰、螺纹Z15W-1.0T/H11T-1.6

8 PL0108-20N1B 1.65 20 法兰Z15W-1.0T

9 R00101-125L1B 0.6 125 法兰Z41H-1.6C

10 R00104-125L1B 0.6 125 法兰Z41H-1.6C,J41H-1.6C

11 CWS0101-80L1B 0.3 80 法兰Z15W-1.0T

12 CWE0101-80L1B 0.3 80 法兰Z15W-1.0T

13 H0101-100N1B 1.6 100 法兰Z41H-1.6C,J41H-1.6C

14 PG0106-80N1B 0.4 80 法兰Z41H-1.6C,J41H-1.6C

（表5-2）

所选阀门军参照标准JB308-75

5.4管件选型

弯头采用90°弯头，参考文献一，弯头曲率半径R=1.5D0,D0为外管。

管件与弯头处采用焊接连接。

管件与筒体连接处采用法兰连接，参见标准HG20595.

管法兰、垫片，紧固件选择参见文献一，P189

5.5管道布置图

选取该区域的中上部区域来布置管线，具体管路布置清参考JQ11-032管道布置图，所含设备有P0101,P0102,P0103,E0101,V0101

管线，支座情况清参见管道布置图（具体定为参照参考文献一）

5.6管道空视图

选取:PL0104-15L1B和PL0105-15L1B两根管线作管道空视图，具体请参见空视图。

5.7法兰选型

法兰的选用主要根据工作压力，管子外径等参数，现将主要管道法兰列表如下：

管道编号管介质设计压力公称直径阀门公称

压力等级

(MPa) 法兰类型密封面形

式

公称压力

等级

(MPa)

H0101-100N1B 氧气 1.6 100 2.5 带颈平焊凹凸面 2.5 PG0101-100N1B 原料气1.6 100 2.5 带颈平焊凹凸面 2.5 PG0102-100N1B 原料气1.6 100 4.0 带颈平焊凹凸面 4.0 PG0103-100N1B 氢气

10%

1.6 100 4.0 带颈平焊凹凸面 4.0 PG0104-100N1B 二氧化

碳73%

1.6 1OO 4.0 带颈平焊凹凸面 4.0 PG0105-100N1B 水17% 1.6 100

2.5 带颈平焊凹凸面 2.5 PG0106-80N1B 食品二

氧化碳

0.4 80 1.6 带颈平焊凹凸面 1.6 R00101-125L1B 导热油0.6 125 1.6 带颈平焊凹凸面 1.6 R00104-125L1B 导热油0.6 125 1.6 带颈平焊凹凸面 1.6 PL0101-15L1B 甲醇0.3 15 1.6 带颈平焊凹凸面 1.6 PL0102-15L1B 甲醇0.3 15 1.6 带颈平焊凹凸面 1.6 PL0103-15L1B 原料液0．3 15 2.5 带颈平焊凹凸面1．6 PL0104-15L1B 原料液1．6 15 2．5 带颈平焊凹凸面2．5 PL0106-20N1B 吸收液1.65 20 2.5 带颈平焊凹凸面 2.5 PL0107-20N1B 吸收液1.65 20 2.5 带颈平焊凹凸面 2.5 PL0108-20N1B 吸收液1.65 20 2.5 带颈平焊凹凸面 2.5 DN0101-20L1B 脱盐水0.3 25 1.0 带颈平焊凸面 1.0 DN0102-20L1B 脱盐水0.3 25 1.0 带颈平焊凸面 1.0 CWS0101-80L1B 冷却水0.3 80 1.0 带颈平焊凸面 1.0 CWR0101-80L1B 冷却水冷却水0.3 1.0 带颈平焊凸面 1.0 （表5-3）

5.8筒体保温材料一览表

序号管道编号设计温度℃保温层厚度mm 保温材料

1 DN0101-20L1B 50 80 岩棉

2 DN0102-20L1B 50 80 岩棉

3 PL0101-15L1B 50 80 岩棉

4 PL0102-15L1B 50 80 岩棉

5 PL0103-15L1B 50 80 岩棉

6 PL0104-15L1B 50 80 岩棉

7 PL0105-15L1B 175 100 岩棉

8 PL0106-20L1B 50 80 岩棉

9 PL0107-20L1B 50 80 岩棉

10 PL0108-20L1B 50 80 岩棉

11 PG0101-100N1B 175 100 岩棉

12 PG0102-100N1B 280 100 岩棉

13 PG0103-100N1B 280 100 岩棉

14 PG0104-100N1B 225 100 岩棉

15 PG0105-100N1B 50 80 岩棉

16 H0101-100N1B 50 80 岩棉

17 PG0106-80N1B 50 80 岩棉

18 R00101-125L1B 320 100 岩棉

19 R00102-125L1B 320 100 岩棉

20 R00103-125L1B 320 100 岩棉

21 R00104-125L1B 320 100 岩棉

22 CWS0101-80L1B 50 80 岩棉

23 CWR0101-80L1B 50 80 岩棉

（表5-4）

5.9管道仪表流程图

关于管道仪表流程图有以下说明：

1、图中，甲醇储罐给水处罐、冷却水泵，水泵均未表现出来。

本章补充说明：本章有些数据是参照本组其他同学的设计、计算数据，而关于汽化器、解析塔以及另外两台换热器的相关数据通过推力假设所得。

第六章自动控制方案设计

6．1 选择一个单参数自动控制方案

本组选择温度作为控制系数进行设计

选择从E0103换热器出来的气体温度作为控制系数，冷却水的流量作为调节参数。

首先从被测点测出的温度通过测量元件及变送器，将所测数值与定植进行比较，然后通过调节器读对执行器进行有所动作，以用来调节冷却水的流量，以利于换热器出来的气体达到一个稳定的温度值，有效的控制好气体温度。

6．2换热器温度控制系统

（图6-1）

6.3 换热器温度控制系统方块图（图6-2）

该温度控制系统为一负反馈控制系统

T表示被加热介质的出口温度，是被调节参数

TT表示温度测量并将其变换为TC可接受的信号的仪表

TC表示用来控制温度的调整器

气动执行阀是执行器

换热器是被控制物理对象

f表示干扰因素，有原料气体流量变化，换热器环境温度的变化。

第七章工程项目的经济评价

7.1工程项目投资计算

甲醇制氢装置的投资估算

7.11单元设备价格估算

本套装置共有储罐和锅容器4台，分别为甲醇储槽(V0102,常温常压)，水储槽(V0103),原料液储槽(V0101,常温常压)，导热油(V0104),根据装置，初步估算各容器的容积为V

1=V

=9.42m3,V

均为平低平盖容器

得W

=0.251V0.42ρv/8 =0.251*9.420.42*ρ9.42/8=2091kg

所以W

V1=W

=2091KG

该套装置有3台换热器，1台转化器，分别为：换热器(E0101,P=1.5MPa).过热器

(E0102,P=1.5MPa),冷凝器(E0103,P=1.5MPa)、转化器（R0101,P=1.5MPa）,根据热负荷初

步估算各换热器的面积分别为，F

Z1=2.647m2,F

=2.647m2,F

=58.3m2,计算其质量分别

为W

Z1=256.126kg,W

=256.162kg,W

=1871kg

该套装置共有3台它设备，分别为汽化塔，(T0101)吸收塔(T0102)解析塔(T0103)其中汽化塔下部为一换热器，估算质量为300kg,顶部为一填料塔，吸收塔和解析塔下部为一椭圆形封头立式容器，上部为一填料塔(D=0.5M),参考本组其他同学数据，计算结果及进行相似计算得到：T0101,T0102,T0103三个塔的质量分别为4000kg,3192kg,3192kg。

材料均选用碳钢，锅容器及塔设备为每公斤6元，换热器每公斤12元，则静设备总价值为14.41676万元。

该装置共有5台泵，经查询价格，每台泵价格为1万元，合计5万元，因此该台装置的总设备费伟19.41767万元。

7.12总投资估算

用系数连乘法球总投资，各系数由参考文献二表3-1查的，k

=1.0559,k

2=1.2528,k

=1.0483,k

=1.0277,k

=1.0930,k

=1.0803,k

=1.3061

已知设备费A=19.42万元，计算结果如下

设备安装工程费率B=k

A=1.0599*19.42=20.506万元

设备安装费=B-A=20.506-19.42=1.085万元

管道工程费率C=k

B=1.2528*20.506=25.690万元

管道工程费=C-B=5.184万元

电气工程费率D=k

C=1.0483*25.690=26.931万元

电气工程费=D-C=26.931-25.690=1.241万元

仪表工程费率E=k

D=1.0277*26.931=27.677万元

仪表工程费=E-D=27.677-26.931=0.746万元

建筑工程费率F=k

E=1.093*27.677=30.250万元

建筑工程费=F-E=30.250-27.677=2.573万元

装置工程建设费率G=k

F=1.0803*30.250=32.679万元

装置工程建设费=G-F=32.679-30.250=2.429万元

总投资H=Kt．G=1.3061*32.679=42.682万元

故甲醇制氢装置的投资估算额为42.5万元

7.2总成本费用的估算与分析

(1)外购原材料

甲醇制氢装置的外购生产原材料主要是甲醇，消耗量为337.826kg/h,一年按300天计算，年总用量2433吨，每吨按照2000元计算，则外购原材料为486.6万元。

(2)外购燃料

甲醇制氢装置在加热导热油需燃料导热油用量为33680kg/h,温度由320℃降至304.813℃，年折合燃料费用为8.733万元

（3）外购动力

甲醇制氢装置的需水量为285.041kg/h,年计2053吨，每吨按2元计，年用水费4106元，泵主要是耗电能，按40KW计算每年7200h,则年耗电能28.8万度，每度电按0.5元计，年电费为14.4万元，则外购动力费总计14.8106万元

（4）工资

甲醇制氢装置定员为10人，每人工资按年薪2万元计，则每年工资总额为20万元。

（5）职工福利

项目评价时，职工福利费可按照职工工资总额的14%提取，所以甲醇制氢装置的职工年福利费为2.8万元。

（6）固定资产折旧费

用双倍余额递减法对甲醇制氢装置进行折旧，折旧年限为12年，则年折旧率为20%,年固定资产折曲额为8.5万元

（7）修理费

对甲醇制氢装置按固定资产原值的10%计算为4.25万元

（8）租贷费

本装置不发生租贷费

（9）摊销费用

假设项目为专利技术，其专利使用费为20万元，按10年摊销，每年计入的总成本费用为2万元。

（10）财务费用

该装置固定资产投资全部使用贷款，即贷45万元，按每年贷款利率6%计算，总贷款复息计2.7万元

由以上几项费用计算可见，每年原材料费、然动费、工资福利费、折旧修理费合计约545.694万元，按每月周转一次，则需资金约费60万元，周转资金全部使用短期贷款，按年利率6%计算，则年短期贷款利息为3.6万元。

（11）税金

根据生产能力，该套装置的氢气产量为62.5kg/h,年产量为450吨，每吨售价按照0.4万元计算，则氢气产品的的年销售入为180万元，该套装置的食品二氧化碳的产量为

455.270kg/h,年产量约为3277.9吨，每吨售价按照0.2万元计算，则食品二氧化碳产品的年销售收入为655.6万元。两个产品合计年销售收入为835.6万元，销售税按照6%计算，则年税金为50.14万元(不计其他税)。

（12）其他费用

该装置按前11项成本费用综合的2%计算，约为12.1万元

（13）固定成本与变动成本

成本费用一览表

变动成本总计525.844万元固定成本总计40.25万

元

序号项目合计/万元序号项目合计/万元

1 外购材料486．6 1 职工工资20.0

2 外购燃料8.73

3 2 职工福利费 2.8

3 外购动力14.8106 2 固定资产折旧费8.5

3.6 4 修理费

4.25

4 周转资金借贷利息净

支出

5 汇兑损失净支出 5 租赁费

6 金融机构手续费 6 摊销费用 2.0

2.7

7 其他费用12.1 7 长期负债利息净支

出

8 税金50.14

（表7-1）

7．3甲醇制氢项目的财务评价

由前面已知，甲醇裂解制氢装置的固定资产投资估算为42.5万元。总成本费用如上表所示。

因该项目规模较小，因此只做财务评价，不再做国民经济评价及社会效益分析，

7.3.1 盈利能力分析

年(平均)利润总额=年(平均)产品销售收入-年(平均)总成本费用-年(平均)销售税金

=835.6-525.8436-40.25-50.14=219.366万元。

投资总额=建设投资+建设期利息+流动资金=42.5+3.6+60=106.1万元。

投资利润率=年(平均)利润总额/投资总额*100%=219.366/106.1*100%=206.754%

投资利税率=年平均利税总额/投资总额*100%=(219.366+50.14)/106.1*100%=254.012% 所得税按30%计，则年平均所得税后利润=219.366*(1-0.3)= 153.556万元。

资本金净利润率=年平均所得税后利润/注册资本*100%=153.556/45*100%=341.236%

投资回收期=106.1/219.366=0.484年=5.8月=177天

从以上指标分析看，该项目的盈利能力是比较好的。

7.3.2清偿能力分析

固定资产投资借款为45万元，建设期为半年，建设期的利息为1.35万元，第一年税后利润为219.366/2=109.683万元，平均每月的税后利润为18.820万元，即第一年的第9个月末即可还清固定资产投资借款和利息。因此借款偿还期约为0.8年。

年经营成本=总成本费用-折旧费-摊销费-财务费用=566.094-8.5-2-3.6=551.994万元，年周转次数按10次计，则应收账款为54.570万元.存货按10天计，为28.853万元。现金按20万元计，则：

流动资产=应收账款+存货+现金=54.570+28.853+20=103.423万元

应付帐款=外购原材料、燃料、水费等全年的费用/周转次数

流动负债=应付帐款=(525.844+40.25)/10=56.609万元

流动资金=流动资产-流动负债=103.423-56.609=46.814万元

速动资产=流动资产-存货=103.423-28.853=74.57 万元

流动比率=流动资产/流动负债*100%=103.424/56.609*100%=182.709%

速动比率=速动资产/流动负债*100%=74.57/56.609*100%=131.728%

所以可见清偿能力良好。

7.3.3盈亏平衡分析

BEP(生产能力利用率)=年固定总成本/（年产品销售收入-年可变总成本-年销售税金）*100%=40.25/(835.6-525.844-50.14)*100%=15.504%

BEP(产量)=年固定总成本/(单位产品价格-单位产品可变成本-单位产品销售税金)=

40.25/((835.6-525.844-50.14)/3727.9)= 577.961 t

该值小。说明项目适应市场需求能力大，抗风险能力强。

经上述计算可知。当本项目达到盈亏平衡点时，两种产品的总产量为577.961t,即氢气69.766t,食品二氧化碳508.195t。若产量小于此值，将出现亏损。

制氢装置加氢脱毒部分工艺管理和操作规程

制氢装置加氢脱毒部分工艺管理和操作规程 1.1 加氢脱毒部分的任务及主要工艺指标 1.1.1 加氢脱毒部分的任务脱硫部分的任务是为轻烃水蒸汽转化制氢提供合格的原料（硫含量＜ 0.5PPm 、烯烃<1%）以防止转化催化剂硫中毒。其中加氢部分是在催化剂和氢气存在的条件下，将原料中的有机硫，有机氯等转化为无机硫（H2S）和无机氯（ HCl ），无机氯被脱氯剂吸收除掉，而硫化氢则被氧化锌吸收，使得脱硫气含硫＜0.5PPm。 1.1.2 加氢脱毒部分的主要工艺指标 (1) 轻石脑油干点＜ 160℃ 含硫量≤ 50PPm (2) 干气干气含硫量≤ 50PPm (3) 加热炉 F2001 出口温度340～380℃ 加热炉炉膛温度≯ 800℃ 入口压力 3.8MPa (4) 加氢反应器 R2001 入口温度340～380℃ 出口温度≯ 400℃ 入口压力 3.38MPa(abs) 出口压力 3.35MPa(abs) 空速1～ 6h-1 氢油比（体）80 ～ 100 加氢反应器床层最高温度≯400℃ (5)氧化锌脱硫反应器 R2002A.B 入口温度 350～370℃ 出口温度 360℃ 入口压力 3.35MPa(abs) 出口压力 3.32MPa(abs) 脱硫气含硫量≤ 0.5PPm 1.2 R2001反应温度的控制反应温度是调节脱硫气含硫量的主要手段，钴－钼催化剂进行加氢脱硫时，操作温度通常控制在330～400℃范围内。当温度低于320℃时，加氢脱硫效果明显下降。温度高于420℃以上，催化剂表面聚合和结碳现象严重。一般来说，对于 T205 加氢催化剂，当温度高于 250℃ 时，就具有加氢脱硫活性了。因此，操作人员在正常操作时，必须调节TC7101 以控制好加氢反应器 R2001 入口温度。即通过调节加热炉F2001 的燃料气流量来控制加氢反应器R2001入口温度。反应温度主要参考原料性质的变化，空速的大小，氢油比的高低以及催化剂活性情况来进行控制。非正常操作因素：影响因素 1、加热炉出口温度上升 2、原料含烯烃、CO、 CO2、 O2等杂质含量超标控制操作 1、降低加热炉出口温度 2、降低处理量，查明原料杂质来源，并切出超

甲醇制氢岗位安全操作规程(新版)

甲醇制氢岗位安全操作规程 (新版) The safety operation procedure is a very detailed operation description of the work content in the form of work flow, and each action is described in words. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0514

甲醇制氢岗位安全操作规程(新版) 1开车 1.1准备工作 ⑴所有阀门在开车前均为全关闭状态。开车前应检查仪表气源、电源及线路连接是否正确；控制柜是否工作良好；程控阀门是否动作正常；手动阀门开启是否正常；各仪表是否正常。 ⑵当甲醇分解装置运行稳定，甲醇分解气合格且压力处于变压附装置的工作范围之内时，即可准备开车。 1.2开车 ⑴接通气动管路气源。将所有压力表截止阀全开。Q0202全开。 ⑵打开分解气缓冲罐进气阀，放空阀Q0206全开。微开阀门 L0201，L0202。 ⑶开始运行程序，使气动阀门按选定的程序开始运行，使甲醇

分解气进入变压吸附系统中。 ⑷逐渐调节阀L0202开度，使系统压力逐渐稳定在工作压力，调节阀门L0201至适当开启度，保证产品气升压处于规定的范围；缓慢关闭阀L0202，转到薄膜调节阀自动调节系统压力。稳定运行二～三个周期后，可从取样阀J0208处取样，检测产品气纯度，纯度合格后可以向氢气缓冲罐V202送气，打开氢气储罐（V201）进口阀Q0251、Q0256，然后先关闭阀Q0206，打开氢气储罐进气口阀门Q0205。注意氢气储罐在送气前一定要完成置换和气密性试验，保证储罐中氧气含量小于0.5%。 ⑸当氢气缓冲罐V202压力升至0.5MPa时，可略开放空阀Q0254、Q0259，用氢气将氢气储罐中残留氮气置换干净。确认氧气含量符合要求后，关闭阀Q0254、Q0259。 1.3注意事项 ⑴变压吸附装置除进气阀、出气阀、冲洗阀、压力表截止阀、排污阀等阀门为手动阀外，其余阀门均为气动阀门，无需手调。 ⑵阀门L0201只能由技术负责人操作，调整好后任何人不允许

甲醇裂解法制氢气规程、教材(3)

甲醇裂解制氢装置操作规程................................................................................................... ③ 甲醇裂解—变压吸附制氢培训教材 (22) (23) 甲醇裂解制氢含甲醇蒸汽转化和变压吸附制氢两部分 (33) 甲醇裂解装置操作规程 (39) 甲醇裂解制取氢气 (56) 甲醇裂解制氢装置操作规程

目录 2.3.原料及转化的规格................................................................................................................... - 3 - 3. 工艺.................................................................................................................................................... - 3 - 3.1.反应原理................................................................................................................................... - 3 - 3.2.工艺过程及化学反应原理....................................................................................................... - 4 - 3.3化学反应原理........................................................................................................................... - 5 - 3．4.工艺流程叙述........................................................................................................................ - 5 - 4.主要控制指标...................................................................................................................................... - 6 - 4.1.原料汽化过热........................................................................................................................... - 6 - 4.2.转化反应................................................................................................................................... - 6 - 4.3.转化气指标............................................................................................................................... - 7 - 6．操作程序........................................................................................................................................... - 7 - 6.1 开车前的准备工作.................................................................................................................. - 7 - 6.2 系统置换.................................................................................................................................. - 8 - 6.3 汽化过热器开车...................................................................................................................... - 9 - 6.4 .转化器开车的条件：.............................................................................................................. - 9 - 6.5 正常操作................................................................................................................................ - 10 - 6.6 紧急停车操作........................................................................................................................ - 11 - 6.7 催化剂的使用和保护............................................................................................................ - 11 - 7．环保和安全要点............................................................................................................................. - 14 - 8．PSA工艺 ........................................................................................................................................ - 14 - 8．1 PSA工作原理和基本工作步骤..................................................................................... - 15 - 8．2．PSA工作过程 .................................................................................................................. - 16 - 9．自动调节系统及工艺过程参数检测.. (20) ９．１程序控制自动切换系统（KC-201） (20) 9．2．自动调节系统功能说明 (20) 9．3 产品气流量计量（FQI-201） (21) 9．4．流量控制功能说明 (21) 9．5．PLC仪表 (22) 9．6．现场工艺参数检测点 (22) 10．开车 (23) 10．1初次开车前的准备工作 (23) 10．2．投料启动 (25) 11．停车和停车后再启动 (28) 11．1正常停车 (28) 11．2紧急停车 (29) 11．3临时停车 (29) 11．4长期停车 (29) 11．5停车后再启动 (30)

制氢站操作规程

一、目的：保证制氢运行工作正常、安全、有序；使制氢运行人员的各项操作有章可循，为制氢运行人员提供操作的指导规范；保障机组的稳定运行。二、范围：适用于6号机组制氢站运行人员。三、职责规范作业，杜绝违章操作，保障生产安全稳定运行。四、内容： 4、1、制氢设备生产工艺流程。 4、1．1、氢气系统电解槽氢分离器氢洗涤器氢气冷却器氢气捕滴器氢气气水分离器氢气动薄膜调节阀干燥器储氢罐氢母管发电机 4、1．2、氧气系统电解槽氧分离器氧洗涤器氧气冷却器氧气捕滴器氧气器水分离器氧气动薄膜调节阀排空 4．2、主要设备参数和有关技术标准

4．3 4．3．1、必须按厂家规定进行水压试验，要求严密不漏。4．3．2、电解槽正、负极、电解隔间电压对地绝缘良好。4．3．3、检查应备有足够合格的电解液。电解液的配制。 30℃时,10%NaOH、15%KOH溶液比重分别为1.1043、1.180。30℃时,26%NaOH、30%KOH溶液比重分别为1.28、1.281。待碱液配好后加入2% 0V 2 O 5 添加剂。 4．3．4、分析仪器及其所用的溶液已准备好。 4．3．5、检查应有足够的氮气。 4．3．6、检查安全工具应齐全。 4．3．7、联系热工检查有关表计应完好。 4．3．8、联系电气电工检查电气设备，并向硅整流送电。 4．3．9、检查电解槽及氢系统应用水冲洗。 4．3．9．1、启动配碱泵将原料水打进制氢系统，启动碱液循环泵，清洗电解槽，清洗1小时，停泵、打开槽底排污阀排污。 4．3．9．2、重复上述操作3~4次，直到排液清洁为止。 4、4、气密检验 4．4．1、按6．6．3．9．1操作将原料水打入制氢机，至分离器液位计中部。4．4．2、关闭制氢机所有外连阀门，打开系统中（包括制氢、干燥系统）所有阀门，通过充氮阀向制氢机充氮，使压力缓慢升至3.2MPa，关充氮阀，用肥皂水检查各气路连接部位和阀门是否漏气，并观察液路有无漏液，确认不漏后，保压12小时，泄漏率以平均每小时小于0.5%为合格。 4、5、按工艺要求的碱量进行配碱，缓慢加入KOH（化学纯）待完全溶解后，加入碱液重量的2%0V 2O 5 添加剂（按工艺要求添加），则电解液配好。 4．6、对微氧仪、露点仪进行调校。 6．7、检查各极框之间，正负极输电铜排间有无短路或有无金属导体，或有无电解液泄漏现象，民现后必须排除。 4．8、仔细检查整流变压器各个接点、可控硅整流柜各回路及正极输电铜排对地的绝缘性，严防短路。 4．9、用15%KOH溶液试车24小时（开停车操作同正常操作规程），然后将其排污。4．10、检查制氢装置的冷却水阀门处于开启状态。 4．11、干燥装置开车前准备 4．11．1、控制柜通电，检查装置是否处于正常状态。 4、11、2、设定干燥器、加热器上下部温度，各为400~450℃和300~350℃。4．11．3、系统进行氮气置换。 4．12、气动部分 4．12．1、接通气源后，分别检查气体过滤减压器的输出是否为0.14MPa，然后用肥皂水检查气动管路及仪表接头是否漏气（每三个月定期检查一次）。

甲醇制氢生产装置设计

生产能力为2800 m3/h 甲醇制氢生产装置设计

前言氢气是一种重要的工业用品，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也有着不同的要求。近年来随着中国改革开放的进程，随着大量高精产品的投产，对高纯氢气的需求量正在逐渐扩大。烃类水蒸气转化制氢气是目前世界上应用最普遍的制氢方法，是由巴登苯胺公司发明并加以利用，英国ICI公司首先实现工业化。这种制氢方法工作压力为2.0-4.0MPa,原料适用范围为天然气至干点小于215.6℃的石脑油。近年来，由于转化制氢炉型的不断改进。转化气提纯工艺的不断更新，烃类水蒸气转化制氢工艺成为目前生产氢气最经济可靠的途径。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。它具有以下的特点： 1、与大规模天然气、轻油蒸气转化制氢或水煤气制氢比较，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，运输储存方便。而且由于所用的原料甲醇纯度高，不需要在净化处理，反应条件温和，流程简单，故易于操作。 4、可以做成组装式或可移动式的装置，操作方便，搬运灵活。

前言 ----------------------------------------------- 2 目录 ----------------------------------------------- 3 摘要 ----------------------------------------------- 3 设计任务书 ----------------------------------------- 4 第一章工艺设计 ------------------------------------------ 5 1.1.甲醇制氢物料衡算 -------------------------------------- 1.2.热量恒算 ---------------------------------------------- 第二章设备设计计算和选型：塔、换热设备、反应器 ----- 8 2.1.解析塔的选择 ------------------------------------------ 2.2.换热设备的计算与选型 ---------------------------------- 2.3.反应器的设计与选型 ------------------------------------ 第三章机器选型------------------------------------------ 13 3.1.计量泵的选择 ------------------------------------------ 15 3.2.离心泵的选型第四章设备布置图设计---------------------------------- 15 4.1.管子选型 ---------------------------------------------- 17 4.2.主要管道工艺参数汇总一览表 ---------------------------- 8 4.3.各部件的选择及管道图 ---------------------------------- 第五章管道布置设计 ------------------------------- 16 5.1.选择一个单参数自动控制方案 ---------------------------- 21 5.2.换热器温度控制系统及方块图课设总结 ------------------------------------------- 28

制氢装置转化工艺管理和操作规程

制氢装置转化工艺管理和操作规程 1.1 转化部分的任务及主要工艺指标 1.1.1 转化部分的任务及主要工艺指标转化部分的任务是将合格的脱硫气在催化剂存在条件下与水蒸汽发生复杂的强吸热氢解反应，生成含H2、CO、CO2和未反应的水蒸汽、CH4的转化气。 1.1.2 转化部分的主要工艺指标入口温度480～520℃ 出口温度≯820℃ 炉膛最高温度≯1020℃ 炉膛温差≯100℃ 入口压力 3.1MPa 出口压力 1.85MPa 炉管压差≯0.38MPa 碳空速1000h-1 水碳比 3.3～5.0 转化气中CH4≯10% 1.2 转化入口温度与转化率操作转化温度是烃类－水蒸汽转化法制H2的重要影响因素。提高温度，甲烷转化率提高，转化气CH4含量降低。但考虑到设备的承受能力，转化炉的炉膛温度最高不能超过1020℃。转化炉温度根据转化炉对流段入口温度TI7208的变化情况进行控制。对流段入口温度信号通过切换开关，同时进入TCA7201A及TCA7201B，使燃料系统在不同的情况下，可采用不同的控制回路。（1）开停工期间装置开停工时转化炉使用高压瓦斯（副燃料）燃料，采用燃料气流量FC7201与转化炉对流段入口温度TCA7201A的串级控制回路控制转化炉炉温。（2）变换气作燃料当装置生产出变换气后，根据需要可投用变换气。变换气通过PC7501控制阀后压力为0.05MPa，送入燃料气混合器MI2001，然后进入转化炉作为燃料使用，其燃料热值不够部分由副燃料提供。（3）PSA脱附气作燃料 PSA运行以后，转化炉燃料投用脱附气作主燃料，脱附气流量可通过FC7503投自动进行控制，其燃料热值不够部分可通过FC7502补充高压瓦斯来提供。转化炉出口温度采用瓦斯流量FC7502与转化炉对流段入口温度TCA7201B的串级控制。以上转化炉温度的主副燃料气两种不同控制回路之间的切换，可将一个控制回路由串级控制切换至副表单控，再切换至另一个控制回路的副表单控，然后由另一个控制回路的副表单控切换至串级控制。在正常生产过程，认真检查转化炉的运行情况，仔细调节火嘴，防止火焰大小不一造成偏烧。尤其火苗不能扑烧炉管，务必使炉膛各点温度均匀，炉管颜色一致，发现问题及时正确处理、汇报。在正常生产中，为了避免对流段末端发生硫酸露点腐蚀，转化炉的排烟温度不能小于150℃。另外，还要加强转化炉负压操作，防止回火。转化炉温度控制主要手段：（1）提降整个炉膛温度，即改变瓦斯流量由FC7502完成。

甲醇制氢装置开工方案

甲醇制氢开工方案开工前准备工作 1、所有消缺项目全部完成，各部门验收合格 2、现场卫生已清理彻底 3、开工物资具备条件 4、各设备备用正常 5、公用工程系统能正常投用 6、电器、仪表正常，联锁校验完成 7、调度中心、设备中心、储运、化验室、保运队伍等单位联系畅通。 8、开工方案审批、技术交底完成一装置的吹扫及冲洗 1.1 吹扫及冲洗的目的 1.1.1 通过吹扫及冲洗，清除施工过程中进入设备、管道中的焊渣、泥沙等杂物，以及管道内的油污和铁锈。 1.1.2 对设备和管道中的每对法兰和静密封点进行初步的试漏、试压。 1.1.3 贯通流程，熟悉基本操作，暴露有关问题。 1.2 吹扫介质 1.2.1 对装置的甲醇裂解、PSA、导热油炉管线、辅助管道等系统的主要工艺管道及设备，用氮气进行吹扫。 1.2.2对循环水管道、脱盐水管道、净化压缩空气管道以及非净化压缩空气管道，用各自本身的介质进行冲洗。

1.3 吹扫及冲洗的原则和注意事项 1.3.1 吹扫前要掌握每一条管道的吹扫流程、吹扫介质和注意事项，清楚吹扫介质的给入点和临时给入点、每条管道的排放点和临时排放点。对排污点，要做好遮挡工作，防止将污物吹入设备或后续管道。 1.3.2 引蒸汽吹扫时，要注意防止水击、防止发生烫伤等人身事故。 1.3.3 吹扫的顺序一般是先主管、后支管，分段进行。吹扫前应把调节阀、孔板、流量计拆除，若调节阀没有付线，应装上短节，以利后续管道的吹扫。 1.3.4 各吸附塔应和管路系统一同吹扫，为保证吹扫时不损伤程控阀密封面，PSA部分应采用爆破式吹扫，即在各总管端头加石棉垫，然后向塔内充压缩气直到压缩气体将石棉板冲破为止。应特别注意：吹扫时应把程控阀门取下来，再进行吹扫,以免损伤密封面。 1.3.5 吹扫及冲洗应分段进行。遇到阀门时应在阀门前拆开法兰，并在拆开法兰处插入铁片，以便排出污物。吹扫干净后，再把上法兰，并开大阀门进行后续管道的吹扫。管道上的单向阀如与吹扫、冲洗的流向不符,则要转向。吹扫、冲洗干净后再装好。沿线的各排凝点或放空点也要逐个打开，排出污物，直至把全部管道吹扫干净为止。1.3.6 在吹扫冲洗的过程中，要注意吹扫、冲洗有关跨线和小管道，以保证装置吹扫、冲洗不留死角。 1.3.7 吹扫冲洗过程中应反复憋压几次，但压力不能超过该设备管道的操作压力。在憋压过程中，应检查各静密封点的泄漏情况。如发现泄漏应做好标记和记录，待卸压后处理。

小型甲醇制氢机、制氢公司发生器

说起氢气，氢气在工业上有着广泛的用途。近年来，由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品和农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展，对纯氢需求量急速增加。利用天然气制氢，存在成本低，规模效应显著等优点，研究和开发更为先进的天然气制氢新工艺技术是解决廉价氢源的重要保证。天然气作为优质、洁净的工业能源,在我国能源发展过程中具有重要的战略意义。因为天然气不仅是人们日常生活的重要燃料,同时也是众多化工次产品的基础性原料。很多厂家想要购买制氢设备，一定要选好厂家，因为涉及到安全和各种售后服务问题。近年来，以风力和太阳能发电为主的新能源发展势头强劲，以化石能源为主的能源开发利用方式面临挑战，一场历史性的能源变革正在全球范围内孕育。与人类历史上的前两次能源变革不同，中国有能力成为这轮能源革命的主要推动者。人们希望找到将电能储存起来的办法，即在电力富余的时候将其存储，在电力短缺的时候再释放出来，以满足供需之间实时平衡的需要。甲醇是最佳的战略储能方式之一首先，甲醇可以通过传统化石能源清洁化生产制得，也可以通过太阳能、风能等间歇式可再生能源转换获得，还可以利用农作物秸秆、动物粪便和有机物发酵获得，是可再生以及重复利用，转换氢能的最佳媒介，也是实现国

家中长期储能的大宗化工原料。未来可以直接用空气中的二氧化碳或工厂排放的二氧化碳生产甲醇。其次，甲醇对石油的替代使用功能也是足够强大的。甲醇可以以不同成分混入汽油使用，或者经过简单脱水反应生成二甲醚及甲醇与植物油进行酯交换反应合成生物柴油，两者都是清洁的柴油代用燃料。所以甲醇基本上可替代石油加工成为车、船、飞机的动力燃料的补充，而且成本更低。另外，甲醇可以替代石油，加工成为多种石油化工产品，通过甲醇裂解工艺（MTO 工艺）可以生产混合低碳烯烃（乙烯、丙烯、丁烯等），也可以通过MTP 工艺单独合成丙烯，而低碳烯烃是石油化工的龙头产品，甚至用于生产芳烃（苯、甲苯、二甲苯等）的MTA技术也在研发中，满足现有石油化工的需求。而且甲醇可以直接加工成多种产品，如可以直接作为燃料电池的燃料或氢的中间储存燃料，它也是传统用来加工甲醛、醋酸、碳酸二甲酯、1,4-丁二醇、乙炔二醇等大宗化学品的原料，是制造氯甲烷、有机硅产品的中间化合物，作为溶剂、黏合剂等也有重要作用。第三，从安全性考虑，甲醇从本质上将对人体是安全可控的。在毒理学中，半数致死量简称LD50,指引起一群实验对象50%个体死亡所需的剂量。LD50的数值越小，表示毒性越强。甲醇的LD50为5628mg/kg,汽油的 LD50为2500mg/kg,由此可见我们随处可见的汽油的毒性是甲醇的2倍以上。甲醇自然存在于人体，含量为0.6毫克/公斤体重，长期在200～ 250ppm甲醇含量的环境中工作无害，甲醇挥发性较低，仅是汽油的30%～60%。甲醇对人体主要的毒害在于误食饮用，对于视力损害严重。但比较容易控制，误饮中毒可以用碳酸氢钠、叶酸、酒精等降低它在体内代谢，所以人们普遍对甲醇为剧毒物质的印象是一种误导。甲醇在环境中也是安全的，甲醇造成火灾、爆炸的可能性远小于汽、柴油，其着火的极限浓度是汽油的四倍；甲醇泄露的危害也比汽、柴油小，且易于稀释、扑救和降解，长期储存不易变质。第四，就环境保护而言，甲醇的环保效能较高。利用甲醇作为燃料的水氢汽车，实现了零污染物排放，只排放纯净水和少量的二氧化碳，而二氧化碳又是制甲醇的原料，真正实现了碳循环。

制氢装置开工操作规程

制氢装置开工操作规程制氢装置开工步骤可分为：装置气密、脱硫系统升温干燥硫化、低变干燥还原、中低压汽包建立液位、转化中变系统升温干燥、蒸汽并网，转化炉配汽配氢还原、脱硫系统切入转化、中变大循环系统、进干气进油、投用PSA系统、向外供氢等步骤。 1 催化剂装填 1.1 反应器固定床催化剂装填 1.1.1 准备工作与条件（1）相关的系统隔离，防止可燃气体、惰性气体进入反应器（2）反应器采样分析合格达到进人条件。（3）反应器及内构件检验合格。（4）反应器内杂物清理干净。（5）搭好催化剂、瓷球防雨棚。（6）按照催化剂的搬运要求将催化剂、瓷球搬运至现场进行合理堆放。（8）对催化剂的数量及型号进行确认，将相同型号，相同生产批号的催化剂放在一起，并按照装剂的先后顺序摆放好，最好用警示牌加以区分。（9）装催化剂所用的器具已齐备。 1.1.2 装填技术要求（1）必须严格按催化剂装填图的要求装填瓷球（柱）和催化剂。（2）定期测量催化剂料面的高度，核算所装催化剂的数量和装填密度，尽可能使催化剂装填密度接近设计值。（3）催化剂装填过程中，尽可能相同水平面的密度均匀，防止出现局部过松。（4）催化剂的自由下落高度小于1.5米以免撞碎催化剂。（5）在催化剂上站立或行走也会损坏催化剂，要求脚下拥有大的胶合板“雪橇”或在0.3m2的支撑板上工作，尽量减少直接在催化剂上行走。（6）每层催化剂的料面要水平。 1.1.3 装填注意事项（1）催化剂搬至现场堆放后，应作好防雨措施。（2）催化剂装进料斗时要检查，严禁杂物进入反应器。（3）催化剂装填过程中，车间的质量监督人员若发现操作过程中存在影响装填质量的问题，停止装填操作，待问题处理完毕后方能继续装填。（4）催化剂搬运过程中，应小心轻放，不能滚动。（5）在天气潮湿的情况下，只有在装填催化剂时才将催化剂开封，并在装填催化剂的平台上架设帆布棚。（6）在催化剂装填过程中，对催化剂的型号进行确认，检查催化剂的质量，防止结块的或粉碎的催化剂装进反应器。（7）在装催化剂期间装剂人员必须做好防尘措施。（8）准确记录装入每一层催化剂的类型、体积和重量。（9）装填期间，遇到任何与装填图要求不符的情况要及时通知工程技术人员以决定下一步的装填方法。（10）在催化剂装填时，所有带入反应器内的工具应在出反应器时核对检查，防止将工

制氢操作规程(变压吸附部分)

第二部分变压吸附部分 1 主题内容本操作规程描述了甲醇重整制氢的工艺控制、设备运行的操作规范，以及操作中的注意事项、异常情况的处理；通过实施本操作规程，确保甲醇重整制氢的质量和设备的正常运行，减少事故的发生。 2 适用范围本操作规程适用甲醇重整制氢装置的操作与控制。 3 职责 3.1 生产部管理人员负责本工艺操作规程的编制、修改、监督与管理。 3.2 制氢岗位操作人员负责执行本操作规程。 4 工作程序 4.1 装置概况 4.1.1 概述本装置采用变压吸附（简称PSA）法从甲醇转化气中提取氢气，在正常操作条件，转化气的处理量可达到800NM3 --1200NM3/h。在不同的操作条件下可生产不同纯度的氢气，氢气纯度最高可达99，9995%。 4.1.2 吸附剂的工作原理本装置采用变压吸附（PSA）分离气体的工艺，从含氢混合气中提取氢气。其原理是利用吸附剂对不同吸附质的选择性吸附，同时吸附剂对吸附质的吸附容量是随压力的变化而有差异的特性，在吸附剂选择吸附条件下，高压吸附除去原料中杂质组份，低压下脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。整个操作过程是在环境温度下进行的。 4.1.3 吸附剂的再生吸附剂的再生是通过三个基本步骤来完成的：（1）吸附塔压力降至低压吸附塔内的气体逆着原料气进入的方向进行降压，称为逆向放压，通过逆向放压，吸附塔内的压力直到接近大气压力。逆向放压时，被吸附的部分杂质从吸附剂中解吸，并被排出吸附塔。（2）抽真空吸附床压力下降到大气压后，床内仍有少部分杂质，为使这部分杂质尽可能解吸，

要求床内压力进一步降低，在此利用真空泵抽吸的方法使杂质解吸，并随抽空气体带出吸附床。（3）吸附塔升压至吸附压力，以准备再次分离原料气 4.2 工艺操作本装置是有5台吸附塔（T201A、B、C、D、E）、二台真空泵（P203A、B）、33台程控阀和2个手动调节阀通过若干管线连接构成 4.2.1 工艺流程说明工艺过程是按设定好的运行方式，通过各程控阀有序地开启和关闭来实现的。现以吸附塔T201A在一次循环内所经历的20个步骤为例，对本装置变压吸附工艺过程进行说明。（1）吸附开启程控阀KS205和KS201，原料气由阀KS205进入，并自下而上通过吸附塔T201A，原料气中的杂质组份被吸附，分离出的氢气通过阀KS201输出。当被吸附杂质的吸附前沿（指产品中允许的最低杂质浓度）移动到吸附塔一定位置时，关闭KS205和KS201，停止原料气进入和产品气输出。此时吸附器中吸附前沿至出口端之间还留有一段未吸附杂质的吸附剂。（2）第一次压力均衡降(简称一均降) 开启程控阀KS203和KS216，吸附器T201A与刚结束隔离步骤的吸附器T201C进行第一次压力均衡降，均压过程中吸附器T201A的吸附前沿朝出口端方向推进，但仍未到达其出口端。当两台吸附塔压力基本相等时，关闭阀KS216，一均降步骤结束（继续开启阀KS203，便于吸附器V201A下一步二均降进行）。（3）第二次压力均衡降（简称二均降）开启程控阀KS222，继续开启阀KS203，吸附塔T201A与刚结束隔离步骤的吸附塔T201D进行第二次压力均衡降，均压过程中吸附塔T201A的吸附前沿继续朝出口端方向推进，仍未到达其出口端。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KS222，二均降步骤结束（继续开启阀KS203，便于吸附塔T201A下一步三均降进行）。（4）第三次压力均衡降（简称三均降）开启程控阀KS228，继续开启阀KS203，吸附塔T201A与刚结束抽真空步骤的吸附塔T201E进行第三次压力均衡降，均压过程中吸附塔T201A的吸附前沿刚好到达出口端时，两台吸附塔压力也基本相等，此时关闭阀KS203和KS228，三均降步骤结束。

甲醇制氢工艺简介

甲醇制氢工艺简介１前言氢气在工业上有着广泛的用途。近年来,由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品与农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展,对纯氢需求量急速增加。对没有方便氢源的地区,如果采用传统的以石油类、天然气或煤为原料造气来分离制氢需庞大投资,“相当于半个合成氨”,只适用于大规模用户。对中小用户电解水可方便制得氢气,但能耗很大,每立方米氢气耗电达～6度,且氢纯度不理想,杂质多,同时规模也受到限制,因此近年来许多原用电解水制氢的厂家纷纷进行技术改造,改用甲醇蒸汽转化制氢新的工艺路线。西南化工研究设计院研究开发的甲醇蒸汽转化配变压吸附分离制氢技术为中小用户提供了一条经济实用的新工艺路线。第一套600Nm3/h制氢装置于1993年7月在广州金珠江化学有限公司首先投产开车,在得到纯度99、99%氢气同时还得到食品级二氧化碳,该技术属国内首创,取得良好的经济效益。此项目于93年获得化工部优秀设计二等奖、94年获广东省科技进步二等奖。２工艺原理及其特点本工艺以来源方便的甲醇与脱盐水为原料,在220～280℃下,专用催化剂上催化转化为组成为主要含氢与二氧化碳转化气,其原理如下: 主反应: CH3OH＝CO＋2H2 +90、7 KJ/mol CO＋H2O＝CO2＋H2 -41、2 KJ/mol 总反应: CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2 +49、5 KJ/mol 副反应: 2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O -24、9 KJ/mol CO＋3H2＝CH4＋H2O -+206、3KJ/mol 上述反应生成的转化气经冷却、冷凝后其组成为 H2 73～74％ CO2 23～24、5％ CO ～1、0％ CH3OH 300ppm H2O 饱与该转化气很容易用变压吸附等技术分离提取纯氢。广州金珠江化学有限公司600Nm3/h制氢装置自93年7月投产后,因后续用户双氧水的扩产,于97年4月扩产1000Nm3/h制氢装置投产,后又扩产至1800Nm3/h,于2000年3月投产。本工艺制氢技术给金珠江化学有限公司带来良好的经济效益。目前国内应用此技术的企业已近百家,通过几年来的运转证明,本工艺技术成熟、操作方便,运转稳定、无污染。本工艺技术有下列特点: 1、甲醇蒸汽在专用催化剂上裂解与转化一步完成。 2、采用加压操作,产生的转化气不需要进一步加压,即可直接送入变压吸附分离装置,降低了能耗。 3、与电解法相比,电耗下降90%以上,生产成本可下降40～50%,且氢气纯度高。与煤造气相比则显本工艺装置简单,操作方便稳定。煤造气虽然原料费用稍低,但流程长投资大,且污染大,杂质多,需脱硫净化等,对中小规模装置不适用。 4、专用催化剂具有活性高、选择性好、使用温度低,寿命长等特点。 5、采用导热油作为循环供热载体,满足了工艺要求,且投资少,能耗低,降低了操作费用。３工艺过程

甲醇制氢操作规程完整

400Nm3/h甲醇制氢操作规程

目录目录 .................................................................................................................................................. I 操作规程. (1) 一岗位管辖及任务 (1) 1.1岗位管辖围 (1) 1.2岗位任务： (1) 二、工艺说明及流程示意图： (1) 2.1工艺说明 (1) 2.2流程示意图 (4) 三岗位工艺指标： (5) 3.1温度指标： (5) 3.2流量指标： (5) 3.3压力指标:MPa (5) 3.4液位: (6) 3.5分析指标 (6) 四：装置启动初次开车及停车后的再启动 (6) 4.1管道的试漏、保压 (6) 4.2催化剂的装填 (6) 4.3设备、仪表的调校 (9) 4.6投料启动 (10) 4.7停车后再启动 (10) 4.8催化剂的卸出 (12) 五正常停车步骤和紧急停车： (12) 5.1正常停车 (12) 5.2紧急停车 (14) 5.3临时停车 (14)

六常见故障及处理方法： (14) 6.1外界供给条件失常 (14) 6.2操作失调 (15) 6.3 PLC故障 (16) 5.4操作注意事项 (17) 七巡回检查制度： (17) 八岗位责任制： (17) 九设备维护保养制度： (18) 十设备润滑管理制度： (19) 十一安全注意事项： (19)

操作规程一岗位管辖及任务 1.1岗位管辖围界区所有管道、设备、阀门、电气及仪表等均属于岗位管辖围。 1.2岗位任务：利用甲醇和水的重整反应制氢，重整气组成为氢气约75%，二氧化碳约25%，还有微量的甲烷，二乙醚的等杂质，之后在通过变压吸附分离提氢，改变变压吸附（PSA）操作条件可生产不同纯度的氢气，氢气纯度最好可达99.999%以上。二、工艺说明及流程示意图： 2.1工艺说明 2.1.1重整工段甲醇进入界区后直接进入混配罐中，通过液位控制甲醇进料量，无离子水进入界区后直接进入混配罐中，通过控制液位控制无离子水进料量，两台混配罐一台陪料，一台使用。混配罐甲醇、水混合液体能维持一个班八小时的工作用量。混配罐中的混合液经计量泵输送到换热器中。本工艺现场配备三台计量泵，其中一台输送混合液体，一台给水洗塔输送无离子水，另一台备用，三台泵型号、结构完全相同，开二备一。甲醇、水混合液体进入换热器与由反应器出来的重整气进行换热，换热后混合液温度由室温升至140℃，并呈现部分气化的气液胶着状态，然后接着进入气化过热器，被过热器下部管壳高温导热油加热气化，气化后的甲醇、水混合蒸气通过气化过热器上部列管被管壳中的高温导热油进一步加热到240~300℃围，然后进入反应器中。进入反应器的甲醇、水混合蒸气由上而下通过催化剂床层，在催化剂的作用下发生甲醇、水蒸气重整反应，生成产物为二氧化碳和氢气—重整气。由反应器出来的重整气进入换热器中与原料甲醇、水液体进行换热，完成热量交换后，重整气的温度由240~300℃降为160℃左右，然后进入水冷却器进一步冷却至室温，经冷却后的

甲醇制氢工艺设计

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。

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