甲醇裂解制氢装置的运用

高卉荣

摘要：在当前工业生产的过程中，氢已经成为重要的能源，随着对氢需求量的不断增加，甲醛裂解技术得到快速的发展。但是，在氢裂解的过程中要根据需求使用不同的装置来满足使用的需要。本文将进行分析，以供参考。

关键词：甲醇;裂解制氢;装置

1.前言

氢作为重要的能源和原料，在我过工业生产中有着十分广泛的使用，例如在化工领域、钢铁冶金领域、能源介质领域都有重要的应用，已成为人们生产和生活中不可或缺的一部分。

2.甲醇裂解制氢的重要性

随着当前人们对能源需求量的不断增加和制氢技术的发展，氢的产量在不断的增加，人们正在寻找新技术来获得更便宜的氢。对吸附剂，工艺和工程实施方式的深入研究已导致变压吸附技术在天然气和精炼领域的快速发展，扩大了变换气体，焦炉气，石油裂化气和甲醇尾气等应用领域。从炼焦厂的废气中对甲醛进行回收，尤其是在工业生产过程中产生的甲醇废气回收，也是甲醇再利用的一项重要的手段，这种甲醇一般浓度较低，纯度较差，对于需求纯度更高的氢还远远不能满足工厂的需要。氢的来源很困难，由于仅在电解水中可用，因此制造成本高并且氢的纯度太低而不能满足制造需求。随着氢的需求量的不断增加，就需要我们不断的创新，来寻求制氢新的工艺和技术，通过甲醇的裂解来制备我们生产所需要的高纯度氢气，这是一项新的技术和工艺，虽然此项工艺已经大范围的推广，可是在氢气制备的过程中需要不断提升氢气的纯度，宽展氢气的使用范围。在甲醛制氢的过程中，通过对变压吸附技术的详细研究已取得了很大的进步。此项技术不但能满足制氢的需要，而且运行成本较低，推广使用良好。

3.甲醇制烯烃技术以及发展现状

3.1甲醇制烯烃生产工艺技术

在甲醇制烯烃技术中，通常认为是低碳烯烃，如果烯烃的碳原子数不超过4，则该烯烃称为低碳烯烃，乙烯，丙烯，丁烯包括在内。制造技术如下：首先，将诸如煤和天然气之类的原料通过转炉转化为粗甲醇，然后用甲醇转化为低碳烯烃。低碳烯烃主要是乙烯和丙烯。当使用天然气作为烯烃生产的原料时，存在三种烯烃生产方法：甲烷氧化偶联法，甲醇生产法和费-托合成法。其中，甲醇制烯烃工艺是将天然气和煤中的烯烃进行提取，这是一项成熟的提取工艺，也是最能满足工业化要求的工艺。

3.2我国从甲醇到烯烃的技术发展现状

在国民经济发展的过程中，各行各业对能源的需求量在逐年的递增，呈现出飞速的发展模式，而我国是能源相对贫瘠的国家，煤炭和石油的储存量较低，发达国家中的大多数人使用石油作为原材料，石油属于不可再生资源，需要我们进行综合利用，而且会限制使用其他不会导致长期发展计划的原材料。我国通过一系列的研究，仅发明了使用三乙胺，二乙胺或氢氧化四乙铵的各种模板。然而，制备磷酸铝分子筛的方法已经开发了一种新型的DO123催化剂，其比相同的国际催化剂便宜，而其他科研机构也正在研究相关的催化剂。在开始生产方面，中国很多年前建立了一座工厂，将甲醇转化为烯烃，它是由神华煤化工公司开发建设的^[1]。

4.甲醇裂解的基本原理及工艺

甲醇催化裂化制氢工艺主要包括甲醇转化段和变压吸附段两个过程。甲醇转化过程包括进料汽化过程，催化裂化转化过程，转化气体冷却和冷凝过程以及纯化系统。变压吸附法主要用于程序控制的氢气纯化。

4.1甲醇转化段工艺

通过煤油的汽化将甲醇和软化水加热至170，然后加热至210并进入反应器，甲醇和水通过催化作用进行化学反应。甲醇分解反应是甲醇合成的逆反应，是强吸热反应。需要外部加热。根据反应平衡的计算，分解反应在高于230的温度下完全进行。在实际生产中，这些反应进行的程度取决于反应温度，反应压力和水与醇的比例。可以使用高性能催化剂使反应转化率接近平衡转化率，以确保足够的反应温度。根据平衡理论，压力越低，重整气体中的氢含量越高^[2]。但是，从背面的PSA单元的支持要求来看，有必要确保一定的工作压力以提高氢气回收率。

4.2变压吸附的基本原理

变压吸附的过程是在比压下吸附和在低压下解吸。由于吸附周期短，吸附热散失而不能用于解吸，通常由于吸附热和解吸热引起的吸附层温度不高，可以认为是等温过程。本体混合物的吸附分离是在固定的吸附床上进行的。吸附剂床填充有一种或多种吸附剂，并且当混合气体以恒定压力进入吸附剂床时，由于气体组分的吸附特性的差异，不同的组分被吸附并浓缩在吸附剂床中的不同位置来形成。最强的吸附组分集中在吸附床的填充端，最弱的吸附组分聚集在吸附床的出口端，由于吸附力的差异，剩余的富组分区域位于吸附床的中心^[3]。

具有更发达的微孔的固体吸附剂具有选择性吸附和气体混合物中不同组分的吸附能力的性质，这允许气体混合物的分离和吸附剂的再生，即在高壓下的再生。这将通过以下方式实现：通过在原料气体中吸附诸如CO2和CO的杂质，使难以作为产物吸附的氢通过吸附床，并降低吸附压力以分解和吸附诸如CO2和CO的杂质。再生吸附剂。采用多塔循环系统，实现了气体的分离和吸附剂的循环利用。该装置采用6塔工艺，每个吸附塔接受吸附，1级下降，2级下降，反向排气，排气，2级提升，隔离，1级提升，隔离，最终升压等10个步骤。在任何给定时间，两个塔都处于吸水状态。一旦两个塔被吸附，其他四个塔处于不同的再生阶段，六个塔连续运行以连续生产氢气。在执行的过程中可以通过计算机技术进行自动控制，保证运行数据的准确。

5.结束语

综上所述，在当前工业发展的过程中，对能源的需求量在不断的增加，需要我们不断的应用新的技术和工艺提升甲醛裂解的制氢的能力，满足工业生产的需要。在甲醛裂解制氢的过程中，可以运用新的吸附技术来提升氢气的纯度，满足航天燃料和能源的需要。

参考文献：

[1]  李常艳，张慧娟，胡瑞生.甲醇制烯烃技术进展及与石油烃裂解制烯烃对比[J].煤化工，2017，06（08）06：41-44.

[2]  杜彬.石脑油裂解制烯烃与甲醇制烯烃对比分析[J].山西化工，2018，05（07）06：28-29+66.

[3]  王锡波，韩晓玲，赵欣，等.甲醇裂解制氢技术应用[J].山东化工，2016，42（3）：43-45.

（作者单位：广东政和工程有限公司新疆分公司）