一种甲醇裂解及变压吸附制氢的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制氢的方法，具体涉及一种甲醇裂解及变压吸附制氢的方法，属于化工领域。
【背景技术】
[0002]随着精细化加氢行业的快速发展，如苯加氢、新戊二醇加氢，化工行业用氢量不断提高，并且对氢源的要求也越来越高，如高压力，高纯度，本发明提供了一种甲醇裂解及变压吸附制氢的方法，可以连续生产高纯高压氢气，满足对氢气使用的要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种甲醇裂解及变压吸附制氢的方法，具体技术方案如下:
(1)甲醇和脱盐水按摩尔比1:0.5-0.6在循环液储槽内混合均匀，得甲醇水溶液；优选的，甲醇和脱盐水的摩尔比为1:0.55-0.58 ;最优选的，摩尔比为1:0.56 ；
(2)甲醇水溶液经流量计由计量泵输送到换热器壳程进行初步预热，甲醇水溶液预热后的温度为75-100°C ;优选的，甲醇水溶液预热后的温度为80-90°C ；
(3)将初步预热后的甲醇水溶液导入汽化塔内汽化，获得甲醇水蒸汽，利用甲醇水蒸汽将汽化塔内压力提至1.05兆帕，汽化塔用导热油加热，使汽化塔出口的温度达到150-180°C ;优选的，汽化塔出口的温度为160-165°C ；
(4)从汽化塔出来的甲醇水蒸汽经加热器管程加热到170-175?，加热器壳程通过导热油给甲醇水蒸汽提温；
(5)将加热后的甲醇水蒸汽导入转化炉，在压力为1.05兆帕，温度为230-300°C的条件下，利用铜-锌-铝催化剂使甲醇水蒸汽发生裂解反应，获得转化气；本发明中转化气的成分为氢气80%左右、二氧化碳19%左右、以及微量的甲醇蒸汽和一氧化碳；优选的，将加热后的甲醇水蒸汽导入转化炉，在压力为1.05兆帕，温度为240-280°C的条件下，利用铜-锌-铝催化剂使甲醇水蒸汽发生裂解反应；
(6)将转化气导入换热器管程与壳程，其中，甲醇水溶液换热回收热量后进入冷却器壳程降温，冷却器管程用循环水降温至30-40°C ;优选的，冷却器管程用循环水降温至35-40 0C ；
(7)将降温后的转化气导入水洗塔进行吸收分离，通过水洗塔塔顶喷淋脱盐水对未反应的甲醇进行回收；
(8 )经过步骤(7 )水洗后获得裂解气，裂解气从水洗塔顶部弓I出、经缓冲、取样化验不含一氧化碳后进行变压吸附提氢；
(9)变压吸附提氢的步骤为:
变压吸附包括6个吸附塔，每个吸附塔的运行过程为:
①升压利用不含一氧化碳的裂解气将吸附塔升压至1.0兆帕； ②吸附保持吸附塔压力不变，输入裂解气，同时在塔顶输出轻组分，在塔顶输出的轻组分即氢气，吸附塔内重组分被吸附在吸附剂上；
③顺放沿着进入裂解气的方向降低压力，流出的气体仍为轻组分，用于其他吸附塔的床层升压或者冲洗，在此过程中随床层压力不断下降，吸附剂上的重组分被不断解吸，重组分往吸附塔出口床层移动；
④逆放逆着进入裂解气输出轻组分的方向降低压力，直到吸附塔内压力接近大气压，吸附床层的重组份大部分随气流排除吸附塔外；
⑤抽真空利用真空泵抽吸的办法不断降低吸附塔内压力，使重组分继续解吸被抽出吸附塔，真空度要求达到负0.09兆帕。
[0004]吸附塔6塔同时运行，其中，每2塔同时进料，3次均压，抽空再生。
[0005]变压吸附技术是以吸附剂(多孔固体物质)内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组份(如二氧化碳)、不易吸附低沸点组份(如氢气)和高压下吸附量增加、加压下吸附量减少的特性。将裂解气在压力下通过吸附剂床层、高沸点组份被选择性吸收，低沸点物质不易吸附而通过吸附剂床层，达到轻重组份的分离。然后在减压下解吸被吸附的组份使吸附剂获得再生，以利于再次进行吸附分离杂质。
[0006]本发明中甲醇和脱盐水经计量后进行汽化过热，进入汽化塔后发生转化反应，再到吸收塔用脱盐水吸收，吸收后不溶于水的气体去变压吸附进行吸附提纯，获得产品氢气，其中被吸收的甲醇成为脱盐水重复利用，变压吸附产生的解吸气含有可以燃烧成分，送去天然气锅炉房进行焚烧给导热油提供热量。整套工艺无污染物，热量充分利用。
[0007]本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、甲醇的转化率稳定在99%以上，未反应的甲醇回收重复利用，节约成本；
2、本发明制备的氢气纯度可以达到99.99%，适用于对氢气纯度要求较高的产业；
3、供气量稳定，输气压力高，使高压用氢设备节省压缩环节，更加安全、方便；
4、本发明制备过程中无污染物产生。
【附图说明】
[0008]图1为本发明工艺流程图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
[0010]实施例1 一种甲醇裂解及变压吸附制氢的方法，具体步骤如下:
(O甲醇和脱盐水按摩尔比1:0.56在循环液储槽内混合均匀，得甲醇水溶液；
(2)甲醇水溶液经流量计由计量泵输送到换热器壳程进行初步预热，甲醇水溶液预热后的温度为80_90°C ；
(3)将初步预热后的甲醇水溶液导入汽化塔内汽化，获得甲醇水蒸汽，利用甲醇水蒸汽将汽化塔内压力提至1.05兆帕，汽化塔用导热油加热，使汽化塔出口的温度为160-165°C ； (4)从汽化塔出来的甲醇水蒸汽经加热器管程加热到170-175?，加热器壳程通过导热油给甲醇水蒸汽提温；
(5)将加热后的甲醇水蒸汽导入转化炉，在压力为1.05兆帕，温度为240-280°C的条件下，利用铜-锌-铝催化剂使甲醇水蒸汽发生裂解反应，获得转化气；
(6)将转化气导入换热器管程与壳程，其中，甲醇水溶液换热回收热量后进入冷却器壳程降温，冷却器管程用循环水降温至35-40°C ；
(7)将降温后的转化气导入水洗塔进行吸收分离，通过水洗塔塔顶喷淋脱盐水对未反应的甲醇进行回收；
(8 )经过步骤(7 )水洗后获得裂解气，裂解气从水洗塔顶部弓I出、经缓冲、取样化验不含一氧化碳后进行变压吸附提氢；
(9)变压吸附提氢的步骤为:
变压吸附包括6个吸附塔，每个吸附塔的运行过程为:
①升压利用不含一氧化碳的裂解气将吸附塔升压至1.0兆帕；
②吸附保持吸附塔压力不变，输入裂解气，同时在塔顶输出轻组分，在塔顶输出的轻组分即氢气，吸附塔内重组分被吸附在吸附剂上；
③顺放沿着进入裂解气的方向降低压力，流出的气体仍为轻组分，用于其他吸附塔的床层升压或者冲洗，在此过程中随床层压力不断下降，吸附剂上的重组分被不断解吸，重组分往吸附塔出口床层移动；
④逆放逆着进入裂解气输出轻组分的方向降低压力，直到吸附塔内压力接近大气压，吸附床层的重组份大部分随气流排除吸附塔外；
⑤抽真空利用真空泵抽吸的办法不断降低吸附塔内压力，使重组分继续解吸被抽出吸附塔，真空度要求达到负0.09兆帕。
[0011]吸附塔6塔同时运行，其中，每2塔同时进料，3次均压，抽空再生。
[0012]实施例2 —种甲醇裂解及变压吸附制氢的方法，具体步骤如下:
(O甲醇和脱盐水按摩尔比1:0.55在循环液储槽内混合均匀，得甲醇水溶液；
(2)甲醇水溶液经流量计由计量泵输送到换热器壳程进行初步预热，甲醇水溶液预热后的温度为75-85°C ；
(3)将初步预热后的甲醇水溶液导入汽化塔内汽化，获得甲醇水蒸汽，利用甲醇水蒸汽将汽化塔内压力提至1.05兆帕，汽化塔用导热油加热，使汽化塔出口的温度达到150-165°C ；
(4)从汽化塔出来的甲醇水蒸汽经加热器管程加热到170-175?，加热器壳程