甲醇重整制氢温度控制
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水煤浆制氢工艺和甲醇制氢工艺区别
答主流的工业制氢方案选择
(1)煤制氢工艺流程复杂,环保问题也突出,目前中小型的煤制氢已经不再审批。
(2)富氢气体提纯制氢主要依托上游主装置,依赖性较强。
(3)在制氢领域,目前主要的是水电解制氢、甲醇制氢、天然气制氢,我们分别作详细介绍:
3、主流的工业制氢方案介绍对比
(1)电解水制氢
原理是电解液(一般是含有30%左右氢
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氧化钾(KOH)的溶液),在接通直流电后,水分解为氢气和氧气。
该方法技术成熟、设备简单、运行可靠、管理方便、不产生污染、可制得氢气纯度高、杂质含量少,适用于各种应用场合,唯一缺点是耗能大,制氢成本高;目前商品化的水电解制氢装置的操作压力为0.8~3.0MPa,操作温度为80~90℃,制氢纯度可达99.7%,制氧纯度达99.5%。
(2)甲醇制氢
原理是甲醇和水反应生成氢气和二氧化碳的合成气,再经过PSA提纯,得到高纯度的氢气。
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该方法原料为甲醇和脱盐水,原料来源方便,在220~280℃下,专用催化剂上催化转化为组成为主要含氢和二氧化碳转化气;甲醇的单程转化率可达95%,氢气的选择性高于99.5%,再利用变压吸附技术,可得到纯度为99.999%的氢气,一氧化碳的含量低于1ppm。
(3)天然气制氢
原理是天然气和水反应生成氢气和二氧化碳的合成气,再经过PSA提纯,得到高纯度的氢气。
该方法原料来源方便,不需要设置原料储罐,单系列能力较大, 原料费用较低。反应温度在600-800℃,制氢过程需吸
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收大量的热,高温高压必然对设备的要求也比较高因此该装置投资高。转化气经过变压吸附,可得到纯度为99.999%的氢气,
4、主流的工业制氢方案选择
4.1 小型制氢采用电解水方法
(1)多年来,水电解制氢技术自开发以来一直进展不大,其主要原因是需要耗用大量的电能,电价的昂贵,用水电解制氢都不经济。
(2)电解水制氢,规模一般小于200 Nm3/h,是较成熟的制氢方法,由于它的电耗较高,达到5~8 kwh/Nm3 H2,其单位氢气成本较高。
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4.2中小型制氢采用甲醇制氢
(1)甲醇蒸汽重整制氢与大规模的天然气制氢或水电解制氢相比,投资省,能耗低。由于反应温度低(230℃~280℃),工艺简单。与同等规模的天然气制氢装置相比,甲醇蒸汽转化制氢的投资较低。
(2)甲醇蒸汽重整制氢所用的原料甲醇易得,运输,储存方便。而且由于所用的原料甲醇纯度高,不需要再进行净化处理,反应条件温和,流程简单,故易于操作。
4.3 中大型制氢采用天然气制氢
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(1)天然气既是原料气也是燃料气,无需运输和储存,氢能耗低,消耗低,氢气成本最低。
(2)天然气制氢投资较高,适合大规模工业化生产。
5、总结和建议
(1)天然气制氢工艺的优点是原料价格低廉,来源方便,运行成本低,制氢规模较大时优势明显。缺点是投资规模大,工艺复杂,操作难度大,从长远看,天然气价格有上升趋势,运行费用将来会逐渐增加,日后的运行成本相对于甲醇制氢并无优势。
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(2)甲醇制氢工艺的优点是原料价格相对低廉,投资规模小,运行成本低,装置简单,开车后受外界影响小,开停车方便,工艺简单。缺点是按目前的原料价格计算,
甲醇制备氢气的方程式
答甲醇制氢技术是以甲醇、脱盐水为主要原料,甲醇水蒸气在催化剂床层转化成主要含氢气和二氧化碳的转化气,该转化气再经变压吸附技术提纯得到纯度为99.99%的产品氢气的工艺技术。本技术分两部分即甲醇转化技术和变压吸附提纯技术。
甲醇和水的蒸汽在高于200℃的温度条件下通过专用的催化剂床层会发生转化反应,生成化学比例的氢气和二氧化碳。其化学方程式如下:
CH3OH+ H2O → CO2+3 H2-49.5 KJ/mol ⑴
转化反应的同时伴随有副产物 CO生成,经过对反应热力学和反应机理的研究,结果表明该转化反应是由两步反应完成的,即甲醇裂解反应和一氧化碳变换反应。其过程方程式如下:
CH3OH → CO+2H2 -90.7 KJ/mol ⑵
CO+H2O → CO2+H2 +41.2 KJ/mol ⑶
甲醇水蒸气转化反应为吸热反应。为节约能耗和物耗,需保证反应在高单程转化率和高选择性下进行,所以一般控制反应温度应高于230℃,而反应的高选择性是由高选择性的专用催化剂和操作工艺参数决定的。
甲醇水蒸汽转化反应为分子增加的反应,一般情况下加压不利于转化反应的正方向进行。由于变压吸附技术和后续用户对氢气压力要求,为节约气体压缩过程的电耗,转化气一般可在0.7~2.5MPa间。
没有参与反应的甲醇经冷却冷凝后部分随反应转化带出,利用甲醇和水的物理性质进行水洗回收其中的甲醇,既降低原料甲醇的消耗,又可以减少后续变压吸附装置吸附剂装填量,提高氢气的回收率。回收的甲醇在系统循环。
专用转化制氢催化剂是该转化工艺的核心,主要组分为氧化态的铜、锌、铝,活性组分为单质铜,在投料使用前进行还原活化,将氧化态的催化剂变为具有活性的单质铜。催化剂的还原过程以氢气为还原剂,氮气作为为载体和稀释剂。
催化重整单程转化率
答99%。
甲醇重整制氢工艺使用甲醇和脱盐水为原料,在220到280℃下催化重整,甲醇的单程转化率可达99%,H2的选择性高于99.5%,转化气中除了H2和CO2以外仅有微量CH4和CO,通过变压吸附后可获得纯度为99.999%的H2,CO的体积分数低于0.0005%。
由于该路线可以实现零排放,因此为氢燃料电池汽车建立现场制氢的加气站来说,采用甲醇水蒸气重整制氢是非常好的选择。
甲醇制氢三同时手续
答甲醇制氢的三项同时手续,可以概括如下:
1、甲醇蒸汽重整(MethanolSteamReforming):这是甲醇制氢的主要步骤。甲醇与蒸汽在催化剂的存在下发生反应,生成氢气、二氧化碳和一些其它产物。该反应在高温(约200-350摄氏度)和高压(约3-25兆帕)条件下进行。
2、净化(Purification):制得的氢气会经过净化步骤,以去除其中的杂质和副产物。净化过程主要包括除水、除二氧化碳和除硫等操作。常见的净化方法包括压力吸附和膜分离等技术。
3、氢气压缩(HydrogenCompression):制得的纯净氢气需要被压缩到适当的压力,以满足使用需求或者进行储存和运输。压缩氢气主要通过压缩机进行,可以将氢气压力提高到所需的工作压力。甲醇制氢是一种常见的氢气生产方法,常用于工业和研究领域。它在制氢的同时会产生二氧化碳(CO2)作为副产物。它在制氢的同时会产生二氧化碳(CO2)作为副产物。
高温甲醇制氢催化剂排号是什么?
答高温甲醇制氢催化剂的排号是CuZnAl。这种催化剂主要由铜、锌、铝等金属组成,具有良好的催化性能和稳定性,可用于高温甲醇制氢反应中。在催化剂的制备过程中,需要控制金属的比例和催化剂的晶体结构,以确保催化剂具有最佳的催化性能。此外,催化剂的载体也是影响催化性能的重要因素之一,常用的载体材料包括氧化铝、硅胶等。
甲醇制氢的基本概述
答甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂, 在催化剂的作用下, 发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应,生成氢和二氧化碳, 这是一个多组份、 多反应的气固催化反应系统。反应方程如下:
CH3OH→CO+2H2 (1)
H2O+CO→CO2+H2 (2)
CH3OH+H2O→CO2+3H2 (3)
重整反应生成的H2和CO2, 再经过变压吸附法(PSA)将H2和CO2分离,得到高纯氢气。
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