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甲醇制氢生产装置设计论文
南京工业大学
机械学院
2.过程装备与控制工程专业
综合课程设计任务书
设计题目:生产能力为2400 m3/h 甲醇制氢生产装置设计
设 计 人: 陈侃
班 级: 控制0701
学 号: 27
设计时间: 2010年12月21日—2011年1月15日
1.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:
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。
与电解水制氢相比,单位氢气成本较低。
所用原料甲醇易得,运输、贮存方便。
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。
目录
1. 前言………………………………………………
2. 设计任务书………………………………………
3. 甲醇制氢工艺设计………………………………
3.1 甲醇制氢工艺流程…………………………………….
3.2 物料衡算………………………………………………
3.3 热量衡算……………………………………………….
4. 吸收塔设计………………………………………
4.1塔设备的选型…………………………………………
4.2 结构设计………………………………………………
4.2.1 填料段工艺计算……………………………………
4.2.2 填料段结构设计计算………………………………
4.2 填料塔结构强度校核…………………………………
5.管道设计………………………………………….
5.1管子的选型……………………………………………
5.2泵的选型………………………………………………
5.3阀门的选型……………………………………………
5.4管道法兰的选型………………………………………..
6反应器控制方案设计…………………………….
7技术经济评价…………………………………….
参考文献
3甲醇制氢工艺设计
3.1 甲醇制氢工艺流程
甲醇制氢的物料流程如图1。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。
3.2 物料衡算
1、依据
甲醇蒸气转化反应方程式:
CHOH→CO↑+2H↑
CO+HO→CO↑+
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