甲醇裂解制氫裝置的運用

高卉榮

摘要：在當前工業生產的過程中，氫已經成為重要的能源，隨著對氫需求量的不斷增加，甲醛裂解技術得到快速的發展。但是，在氫裂解的過程中要根據需求使用不同的裝置來滿足使用的需要。本文將進行分析，以供參考。

關鍵詞：甲醇;裂解制氫;裝置

1.前言

氫作為重要的能源和原料，在我過工業生產中有著十分廣泛的使用，例如在化工領域、鋼鐵冶金領域、能源介質領域都有重要的應用，已成為人們生產和生活中不可或缺的一部分。

2.甲醇裂解制氫的重要性

隨著當前人們對能源需求量的不斷增加和制氫技術的發展，氫的產量在不斷的增加，人們正在尋找新技術來獲得更便宜的氫。對吸附劑，工藝和工程實施方式的深入研究已導致變壓吸附技術在天然氣和精煉領域的快速發展，擴大了變換氣體，焦爐氣，石油裂化氣和甲醇尾氣等應用領域。從煉焦廠的廢氣中對甲醛進行回收，尤其是在工業生產過程中產生的甲醇廢氣回收，也是甲醇再利用的一項重要的手段，這種甲醇一般濃度較低，純度較差，對于需求純度更高的氫還遠遠不能滿足工廠的需要。氫的來源很困難，由于僅在電解水中可用，因此制造成本高并且氫的純度太低而不能滿足制造需求。隨著氫的需求量的不斷增加，就需要我們不斷的創新，來尋求制氫新的工藝和技術，通過甲醇的裂解來制備我們生產所需要的高純度氫氣，這是一項新的技術和工藝，雖然此項工藝已經大范圍的推廣，可是在氫氣制備的過程中需要不斷提升氫氣的純度，寬展氫氣的使用范圍。在甲醛制氫的過程中，通過對變壓吸附技術的詳細研究已取得了很大的進步。此項技術不但能滿足制氫的需要，而且運行成本較低，推廣使用良好。

3.甲醇制烯烴技術以及發展現狀

3.1甲醇制烯烴生產工藝技術

在甲醇制烯烴技術中，通常認為是低碳烯烴，如果烯烴的碳原子數不超過4，則該烯烴稱為低碳烯烴，乙烯，丙烯，丁烯包括在內。制造技術如下：首先，將諸如煤和天然氣之類的原料通過轉爐轉化為粗甲醇，然后用甲醇轉化為低碳烯烴。低碳烯烴主要是乙烯和丙烯。當使用天然氣作為烯烴生產的原料時，存在三種烯烴生產方法：甲烷氧化偶聯法，甲醇生產法和費-托合成法。其中，甲醇制烯烴工藝是將天然氣和煤中的烯烴進行提取，這是一項成熟的提取工藝，也是最能滿足工業化要求的工藝。

3.2我國從甲醇到烯烴的技術發展現狀

在國民經濟發展的過程中，各行各業對能源的需求量在逐年的遞增，呈現出飛速的發展模式，而我國是能源相對貧瘠的國家，煤炭和石油的儲存量較低，發達國家中的大多數人使用石油作為原材料，石油屬于不可再生資源，需要我們進行綜合利用，而且會限制使用其他不會導致長期發展計劃的原材料。我國通過一系列的研究，僅發明了使用三乙胺，二乙胺或氫氧化四乙銨的各種模板。然而，制備磷酸鋁分子篩的方法已經開發了一種新型的DO123催化劑，其比相同的國際催化劑便宜，而其他科研機構也正在研究相關的催化劑。在開始生產方面，中國很多年前建立了一座工廠，將甲醇轉化為烯烴，它是由神華煤化工公司開發建設的^[1]。

4.甲醇裂解的基本原理及工藝

甲醇催化裂化制氫工藝主要包括甲醇轉化段和變壓吸附段兩個過程。甲醇轉化過程包括進料汽化過程，催化裂化轉化過程，轉化氣體冷卻和冷凝過程以及純化系統。變壓吸附法主要用于程序控制的氫氣純化。

4.1甲醇轉化段工藝

通過煤油的汽化將甲醇和軟化水加熱至170，然后加熱至210并進入反應器，甲醇和水通過催化作用進行化學反應。甲醇分解反應是甲醇合成的逆反應，是強吸熱反應。需要外部加熱。根據反應平衡的計算，分解反應在高于230的溫度下完全進行。在實際生產中，這些反應進行的程度取決于反應溫度，反應壓力和水與醇的比例?？梢允褂酶咝阅艽呋瘎┦狗磻D化率接近平衡轉化率，以確保足夠的反應溫度。根據平衡理論，壓力越低，重整氣體中的氫含量越高^[2]。但是，從背面的PSA單元的支持要求來看，有必要確保一定的工作壓力以提高氫氣回收率。

4.2變壓吸附的基本原理

變壓吸附的過程是在比壓下吸附和在低壓下解吸。由于吸附周期短，吸附熱散失而不能用于解吸，通常由于吸附熱和解吸熱引起的吸附層溫度不高，可以認為是等溫過程。本體混合物的吸附分離是在固定的吸附床上進行的。吸附劑床填充有一種或多種吸附劑，并且當混合氣體以恒定壓力進入吸附劑床時，由于氣體組分的吸附特性的差異，不同的組分被吸附并濃縮在吸附劑床中的不同位置來形成。最強的吸附組分集中在吸附床的填充端，最弱的吸附組分聚集在吸附床的出口端，由于吸附力的差異，剩余的富組分區域位于吸附床的中心^[3]。

具有更發達的微孔的固體吸附劑具有選擇性吸附和氣體混合物中不同組分的吸附能力的性質，這允許氣體混合物的分離和吸附劑的再生，即在高壓下的再生。這將通過以下方式實現：通過在原料氣體中吸附諸如CO2和CO的雜質，使難以作為產物吸附的氫通過吸附床，并降低吸附壓力以分解和吸附諸如CO2和CO的雜質。再生吸附劑。采用多塔循環系統，實現了氣體的分離和吸附劑的循環利用。該裝置采用6塔工藝，每個吸附塔接受吸附，1級下降，2級下降，反向排氣，排氣，2級提升，隔離，1級提升，隔離，最終升壓等10個步驟。在任何給定時間，兩個塔都處于吸水狀態。一旦兩個塔被吸附，其他四個塔處于不同的再生階段，六個塔連續運行以連續生產氫氣。在執行的過程中可以通過計算機技術進行自動控制，保證運行數據的準確。

5.結束語

綜上所述，在當前工業發展的過程中，對能源的需求量在不斷的增加，需要我們不斷的應用新的技術和工藝提升甲醛裂解的制氫的能力，滿足工業生產的需要。在甲醛裂解制氫的過程中，可以運用新的吸附技術來提升氫氣的純度，滿足航天燃料和能源的需要。

參考文獻：

[1]? 李常艷，張慧娟，胡瑞生.甲醇制烯烴技術進展及與石油烴裂解制烯烴對比[J].煤化工，2017，06（08）06：41-44.

[2]? 杜彬.石腦油裂解制烯烴與甲醇制烯烴對比分析[J].山西化工，2018，05（07）06：28-29+66.

[3]? 王錫波，韓曉玲，趙欣，等.甲醇裂解制氫技術應用[J].山東化工，2016，42（3）：43-45.

（作者單位：廣東政和工程有限公司新疆分公司）