甲醇制氢装置操作规程

3000Nm3/h甲醇裂解-PSA制氢山东海科瑞林化工有限公司3000Nm3/h甲醇转化-PSA制氢装置操作规程山东海科瑞琳化工有限公司2010年12月3000Nm3/h甲醇裂解-PSA制氢甲醇裂解转化部分目录1.0前言-----------------------------------------------------22.0料及产品的性格和规格-------------------------------------33.0工艺过程说明---------------------------------------------53.1工艺过程---------------------------------------------53.2化学反应原理-----------------------------------------54.0工艺流程叙述---------------------------------------------65.0工艺过程主要控制指标-------------------------------------76.0开车前期工作---------------------------------------------97.0操作程序-------------------------------------------------127.1开车前的准备工作--------------------------------------127.2开车操作程序------------------------------------------127.3正常操作----------------------------------------------147.4催化剂的使用和保护------------------------------------168.0环保和安全要点--------------------------------------------219.0分析规程--------------------------------------------------2210.0安全规程--------------------------------------------------303000Nm3/h甲醇裂解-PSA制氢1.0前言氢气广泛用于国民经济各工业部门，特别是近几年来，氢气用户急速增多，传统制氢工艺已不能满足要求。甲醇和水催化转化制取氢气和二氧化碳，很容易用吸附或化学方法分离制得纯氢和二氧化碳，与电解法相比可节电90%以上，成本下降20—40%。本新工艺原料来源方便，装置简单，无污染，节能价廉，深受广大用户的欢迎。本装置操作和管理人员必须熟知本操作规程，经考核合格后才能上岗操作。3000Nm3/h甲醇裂解-PSA制氢2.0原料及产品的性质和规格2.1原料和产品性质2.1.1原料性质（1）原料甲醇性质化学名称为甲醇，别名甲基醇、木醇、木精。分子式CH3OH，分子量32.04。是有类似乙醇气味的无色透明、易燃、易挥发的液体。比重为0.7915。熔点-97.80℃，沸点64.7℃，20℃时蒸汽压96.3mmHg，粘度0.5945厘泊，闪点11.11℃，自燃点385℃，在空气中的爆炸极限为6.0—36.5%。甲醇是最常用的有机溶剂之一，能与水和多种有机溶剂互溶。甲醇有毒、有麻醉作用，对视神经影响很大，严重时可引起失明。（2）原料脱盐水性质（省略）2.1.2产品性质本装置生产的产品甲醇催化转化气，其主要组分为氢气和二氧化碳，性质分述如下：（1）氢气性质分子式H2,分子量2.0158，无色无臭气体。无毒无腐蚀性。气体密度0.0899Kg/m3，熔点-259.14℃，自燃点400℃，极微溶于水、醇、乙醚及各种液体，常温稳定，高温有催化剂时很活泼，极易燃、易爆，并能与许多非金属和金属化合。（2）二氧化碳性质化学名称二氧化碳，别名：碳酸酐、碳酐、碳酸气。分子式CO2,分子量44.01，无色无臭气体。有酸味，气体密度1.977Kg/m3，熔点-56.6℃，沸点-78.5℃（升华），易溶于水成碳酸，可溶于乙醇、甲醇、丙酮、氯仿、四氯化碳和苯，属不燃气体，可做灭火剂。2.2原料和产品规格2.2.1原料规格甲醇：符合国标GB338-2004一级品标准要求。建议用30Kt/y以上规模合成甲醇装置产品，运输过程无污染；严禁使用回收甲醇。脱盐水:符合国标GB12145-89P(直流炉)要求，且氯离子含量小于或等于3ppm。2.2.2产品规格3000Nm3/h甲醇裂解-PSA制氢（1）转化气组成H273—74.5%CO223—24.5%CO＜0.9%CH3OH300ppmH2O饱和（2）压力：1.30MPa（3）温度：＜40℃3.0工艺过程说明甲醇催化转化造气生产过程可分为：原料液预热、汽化、过热、转化反应、产品气冷却冷凝、产品气净化等四个过程。3.1工艺过程3.1.1原料液预热、汽化、过热工序将甲醇和脱盐水按规定比例混合，经泵加压送入系统进行预热、汽化过热至反应温度的过程。其工作范围是：甲醇计量罐V101、循环液贮槽V103、原料进料泵P101A/B、换热器E102、汽化塔T101、过热器E101等设备及其配套仪表和阀门。3.1.2催化转化反应工序在反应温度和压力下，原料蒸汽在转化炉R101中完成气固相催化转化反应。工作范围是：转化炉R101一台设备及其配套仪表和阀门。该工序的目的是完成化学反应，得到主要组分为氢气和二氧化碳的转化气。3.1.3转化气冷却冷凝工序将转化炉下部出来的高温转化气经过冷却、冷凝降到40℃以下的过程。其工作范围是：换热器E102、冷却器E103二台设备及其配套仪表和阀门。3.1.4转化气净化工序含有氢气、二氧化碳以及少量一氧化碳、甲醇和水的低温转化气，进入水洗塔T102用脱盐水吸收未反应甲醇的过程。其工作范围是：水洗塔T102、脱盐水中间罐V105、气体缓冲罐V104、脱盐水进料泵P102A/B、五台设备及其配套仪表和阀门。3.2化学反应原理甲醇与水蒸气混合物在转化炉中加压催化完成转化反应，反应生成氢气和二3000Nm3/h甲醇裂解-PSA制氢氧化碳，其反应式如下:主反应：CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2+49.5KJ/mol副反应：CH3OH＝CO＋2H2+90.7KJ/mol2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O-24.9KJ/molCO＋3H2＝CH4＋H2O-206.3KJ/mol主反应为吸热反应，采用导热油外部加热。转化气经冷却、冷凝后进入水洗塔，塔釜收集未转化完的甲醇和水供循环使用，塔顶转化气经缓冲罐送变压吸附提氢装置分离。4.0工艺流程叙述参看甲醇转化工序甲醇裂解制氢工艺管道仪表流程图（图号：0769-32-101）来自界外的脱盐水经V1093阀进入脱盐水中间罐V105，经脱盐水进料泵P102A/B计量后送入水洗塔T102，吸收未冷凝的甲醇，吸收液从塔底流入循环液贮槽V103，微量溶解在混合液中的二氧化塔和二甲醚由循环液贮槽放空排出。来自甲醇贮罐的甲醇用泵输送进入甲醇中间罐V101，靠位差从V101流出的原料甲醇用FV-101调节并经FIC101计量后与来自循环液贮槽V103的循环液混合，用原料进料泵P101A/B将混合液加压送出，进入换热器E102与高温转化气换热而被预热，然后进入汽化塔T101汽化并经过热器E101过热到接近反应温度后进入转化炉R101，在转化炉中发生催化转化反应，出口高温转化气在换热器E102中被原料液换热冷却，在经冷却器E103被冷却冷凝后进入水洗塔T102，冷凝液和吸收液一起经液位调节阀LV-102减压后排入循环液贮槽V103循环使用，转化气经流量计FIQ103计量后经PV-101稳压调节后进入缓冲罐V104后送至变压吸附系统提纯。催化剂使用前要进行还原。还原过程氢气为还原气，氮气作稀释载气。过程氮气在系统循环。还原气经罗茨风机进入换热器E102与转化炉R101出来的热还原气换热，经过热器E101过热到还原温度后进入转化炉R101进行催化剂还原反应，热还原气经换热器E102换热，再经冷却器E103冷却、冷凝后还原气回罗茨风机在系统循环，冷凝水靠位差进水洗塔T102由排污阀排放。3000Nm3/h甲醇裂解-PSA制氢5.0工艺过程主要控制指标5.1原料汽化热5.1.1原料甲醇流量～1427Kg/h5.1.2原料液流量～3186Kg/h5.1.3汽化过热塔进料温度～165℃5.1.4汽化过热塔塔釜压力（表压）1.30MPa5.2转化反应5.2.1进料温度200～260℃5.2.2反应温度220～280℃5.2.3导热油温度235～290℃5.2.4换热器出口转化气温度110～140℃5.2.5冷却气出口转化气温度＜40℃5.2.6反应压力（表压）～1.30MPa5.3水洗分离5.3.1进塔脱盐水量820Kg/h5.3.2循环液量（出塔）～1764Kg/h循环液组成（wt%）:甲醇0～25%5.3.3出塔转化气量～3968Nm3/h转化气组成（V%）:氢73～74.5%二氧化碳23～4.5%一氧化碳～0.9%甲醇0.03%甲烷0.20%5.4催化剂还原5.4.1还原循环气量～3000Nm3/h5.4.2还原气氢含量0.5～10%5.4.3还原温度110～230℃5.4.4还原压力～0.05MPa5.5其它5.5.1进工段冷却水压力0.3MPa5.5.2进工段仪表空气压力0.4～0.60MPa3000Nm3/h甲醇裂解-PSA制氢5.5.3导热油流量～240m3/h6.0开车前期工作装置安装竣工后到开车前所必须完成的一切工作，统称为开车前期工作。为了开车顺利，下列各项工作均应逐项完成。6.1现场清查、检查安装竣工后，首先要清理现场，清除一切与安装无关的东西。特别是进出口道路，安全消防通道必须畅通。按设计要求，对照图纸对全系统进行逐项对照检查，考察设备、管道、阀门、仪表、电气及土建等项是否设计要求；查外接管口有无差错，如有错误，应立即改正。要特别注意检查与安全有关的设施是否符合安全规范、齐备完好，如消防栓、灭火器、安全阀、阻火器、放空管、电气防爆设施等。清理现场的同时，还应对设计、施工中的各类技术资料、图纸、文件、现场修改设计、各种使用说明书、产品样本等进行整理归档。6.2系统吹除吹除的目的是吹除设备、管道本身带来的或安装中遗留下来的杂物，保证投产后的产品质量及防止堵塞阀门、管道和仪表等影响正常生产甚至造成安全事故。吹除前应拆除或用盲板堵死不需吹除或不能吹除的有关阀门、仪表、转子流量计、液位计和视镜，吹毕再分别装好。不需吹除的管道设备要加盲板，防止赃物吹入。吹出过程中要用小锤敲各处焊缝，以便将焊渣吹尽。本装置应逐段用仪表空气吹除，吹除压力不能大于气密实验的压力，但吹除管内流速最好能大于20m/s。吹除的检验可用贴有白布或白纸的木板对着空气排出口放置3～5分钟，未发现板上有污点时为合格。6.3气密性试验气密性试验的目的是检查设备、阀门、管线、仪表、连接法兰、焊缝是否密封，有无泄漏。气密性试验采用压缩空气，试验压力一般采用最高操作压力的1.15倍。在测定压力下，保持1小时，如压力不下降为合格。鉴于本装置的主要物料甲醇、氢气为易燃易爆、有毒性物料，故在气密性试验中还需测定泄漏率。泄漏率试验压力为设计压力，时间为24小时，泄漏率≤0.5%为合格。3000Nm3/h甲醇裂解-PSA制氢泄漏率按下式计算：21121100TPTPtA式中：P1、P2和T1、T2分别为测试开始及结束时的绝对压力和绝对温度（K），t为试验时间（小时）。各系统气密性试验压力及要测定泄漏率的系统表示如下：表一气密性试验要求序号系统名称试验压力（MPa）备注1T101、E101、E102主系统R101、E103、T102V104、P101、P1021.50需测定泄漏率2低压部分V101、V103、V1050.063导热油系统0.694冷却水系统0.506.4单车试车