甲醇制氢装置操作规程

1、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- 301.0 前言氢气广泛用于

2、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2040%。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。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

3、，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6.036.5%。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）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

4、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。产品规格（1）转化气组成 H2 7374.5% CO2 2324.5% C

5、O 0.9% CH3OH 300ppm H2O 饱和（2）压力： 1.30MPa（3）温度： 403.0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。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

6、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。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。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，反应生成氢气和二氧化

7、碳，其反应式如下: 主反应：CH3OHH2OCO23H2 +49.5 KJ/mol 副反应：CH3OHCO2H2 +90.7 KJ/mol 2CH3OHCH3OCH3H2O -24.9 KJ/mol CO3H2CH4H2O -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T10

8、2，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

9、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。5.0 工艺过程主要控制指标5.1原料汽化热原料甲醇流量 1427Kg/h原料液流量 3186K

10、g/h汽化过热塔进料温度 165汽化过热塔塔釜压力（表压） 1.30MPa5.2转化反应进料温度 200260反应温度 220280导热油温度 235290换热器出口转化气温度 110140冷却气出口转化气温度 40反应压力（表压） 1.30MPa5.3水洗分离进塔脱盐水量 820Kg/h循环液量（出塔） 1764Kg/h 循环液组成（wt%）:甲醇 025%出塔转化气量 3968Nm3/h 转化气组成（V%）:氢 7374.5% 二氧化碳 234.5% 一氧化碳 0.9% 甲 醇 0.03% 甲 烷 0.20%5.4催化剂还原还原循环气量 3000Nm3/h还原气氢含量 0.510%还原温度

11、 110230还原压力 0.05MPa5.5其它进工段冷却水压力 0.3MPa进工段仪表空气压力 0.40.60MPa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

12、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。

13、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35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。泄漏率按下式计算： 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

14、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1 T101、E101、E102主系统 R101、E103、T102 V104、P101、P102 1.50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单车试车单机试车目的是考验主要设备性能及组装质量，可按设计要求，使用说明书等有关规定进行，包括如下几项主要内容：各台泵类的运转性能、输送量和出口压力；有关仪表的安装及指示控制性能，必要时应进行刻度校验；各调节系统的安装质量、控制、调节、检测能力及调节特性；测出原料贮罐、中间计量罐及气、液各类贮罐的体积，液体贮罐要标出

15、液面计对应刻度的体积；校准并标出流量计的刻度值对应的流量值；各消防栓、灭火器使用是否灵活、方便。6.5管道、设备清洗管道、设备、阀门等在制造过程表面积有不少油污、杂物，单靠吹出一般处理不干净，油污杂质在生产中带到催化剂上会毒害催化剂，带入产品会影响产品质量。当杂物太多时还会造成管道、阀门、仪表的堵塞，因而必须清除。一般可用干净清水冲洗，水冲洗应连续进行，流速应不小于1.5m/s，以出口水色和透明度与入口处目测一致为合格。若油污严重，则要先用稀碱液（2%以下）清洗，然后再用干净水冲洗干净。6.6保温、油漆对于需要保温的设备、管道等必须进行保温。 详见设备管道保温一览表防腐：本装置设备、管道表面采

16、用油漆防腐。保温设备和管道涂两道防锈漆作为防锈层。不保温设备和管道涂两道防锈漆后再刷两道面漆。不锈钢设备不涂漆。涂色与注字设备、管道防腐面漆的颜色可根据情况确定。本装置按习惯规定静止设备用银白色面漆，机泵类用浅绿色面漆。冷却水、消防水管道用绿色面漆，工艺物料管道用红色面漆，仪表空气用深蓝色面漆。在设备保温和涂色后，应在醒目处注明名称及其位号，重要物料管道还应标示物料流向。6.7冷态联动试车冷态联动试车的目的是在于考察运转设备及仪表自动控制能力。冷态试车中气态物料为空气代替，液态物料以水代替。先分工序联动试车，最后进行全工段冷态联动试车。可按下列步骤进行。开启所有仪表、调节装置及传动设备并通电；

17、启动各输液泵、调节流量向有关设备内送水；按正常操作要求，调节各控制点，并按时做好记录，使操作人员熟悉操作，并作预想事故处理。6.8吹干 上述各项工作完成后，开车前的工作已基本完成。打开设备管道的排污阀，将水排净。因为反应系统、还原系统及导热油系统不允许存水，故必须吹干。6.9导热油锅炉开车 上述工作完成后，导热油锅炉工段必须在装催化剂前预开车试运转一次，详细操作按导热油锅炉使用说明进行，测定导热油流量等，保证正常开车时的供热量。7.0操作程序7.1开车前的准备工作一般准备和检查1、检查水、电、汽、软水、仪表空气、氮气、氢气、燃料气等的供应情况，并与有关部门联系，落实供应数量和质量要求。2、关闭

18、所有排液阀、排污阀、放空阀、进料阀、取样阀。开启冷却水、仪表空气等进工段总阀。3、通知导热油锅炉房准备开车，并联系确定开车的具体时间和质量数量要求（压力、温度、流量等）。4、通知分析室准备生产控制分析工作。5、检查动力设备的完好情况，检查所有仪表电源、气源、信号是否正常。6、落实产品用户。因转化催化剂不希望中途频繁停车，如用户没落实不要急于开车。7、检查消防和安全设施是否齐备完好。8、操作人员、分析人员、管理和维修人员经技术培训，并考核合格方能上岗。7.2开车操作程序投料开车程序应在催化剂还原结束后进行，无时间间隔。催化剂还原将在7.4中专门叙述。开车时序一般为：水洗塔开车、汽化塔开车、转化炉

19、开车、系统升压。还原结束后，关闭还原系统阀V1058、V1069、V1046，开启转化炉后直到V104后放空管线间所有阀门，关闭R101前阀V1051，准备系统开车。准备1、检查工具和防护用品是否齐备完好。2、检查动力设备是否正常，对润滑点按规定加油，并盘车数圈。3、检查各测量、控制仪表是否失灵，准确完好，并打开仪表电源、气源开关。4、通知甲醇库和脱盐水站向本装置送原料。使甲醇中间罐V101和脱盐水中间罐V105的液位达90%，停止送料。5、催化剂还原系统所有阀门、仪表维持原开车状态不变（具体状态参看7.4催化剂的使用和保护）。6、通知导热油炉工序，做好开车准备。7、确定开车投料量，明确投料量

20、与各参数间关系。水洗塔开车1、开脱盐水中间罐V105出料阀、P102A/B进口阀、旁路阀，启动P102A/B泵，使泵运转正常。2、开泵P102A/B出口阀，关P102A/B旁路阀。3、当水洗塔T102塔釜出现液位后，开T102塔釜排液调节阀旁路阀V1080，向循环液贮罐V103送脱盐水，然后开调节阀前后阀V1081V、1082，关V1080，用LV-102阀控制T102液位LIC102在3040%。汽化塔开车1、开甲醇中间罐V101出口阀、FIC102前后阀、FV-101前后阀，开循环液贮槽V103出口阀，使水甲醇混合，开泵P102A/B进口阀、旁路阀，启动P102A/B泵，调节流量使FIC1

21、02正常。2、开P102A/B出口阀，关P102A/B旁路阀，调节进料泵刻度向系统送水甲醇。在A102取样点取样分析，通过FV-101调节原料甲醇的流量，使水甲醇配比达到要求值。3、当汽化塔T101塔釜液位达10%时，开启汽化塔顶放空阀，缓慢开启T101塔釜导热油进口阀V1039、关部分短路阀V1038，调节进汽化塔导热油量。当塔顶排放气量稳定时，关部分汽化塔顶放空阀，开启过热器E101底部排污阀V1048、V1049，无液珠排除时关闭排污阀V1048、V1049，即可转入转化炉开车。转化炉开车1、开转化炉R101进口阀V1051，全部关闭汽化塔顶放空阀，即向转化炉R101送水甲醇原料气。2、

22、使导热油炉温度稳定至230，检查装置设备、管线、阀门、仪表等运转是否正常，并观察各工艺参数间关系，若无异常现象便可进行系统升压。系统升压1、开系统压力调节阀PV-101及其前后阀，关闭旁路阀。缓慢关小PV-102阀，使系统升压，直至达1.30MPa。注意：必须保证原料气体适量通过催化剂床层，所以系统调压阀不能处于全关状态。2、调节系统压力调节阀PV-101开度，使系统压力、转化气量稳定。3、检查原料液进料量及其水甲醇配比，使达要求值；检查转化气量，通过LV-101阀调节进T101下部的导热油流量，控制好T101塔釜液位在1530%。4、调节FV-101使甲醇量稳定并达要求值，调节P102的刻度

23、使V103液位LIA103稳定。此时已完成系统投料开车工作。观察全系统运行情况，若无异常现象便可进行下述操作使系统转入正常工作。系统稳定1、检查冷却器E103冷却水量，使进入水洗塔T102的转化气温度40。2、检查缓冲罐出口转化气组成，调整水甲醇配比，控制转化气出口气中一氧化碳、甲醇、水等组分达要求值。3、全系统操作稳定后，即可向后工段PSA-H2装置输送转化气。7.3正常操作全系统开车完成后，即可逐步转入正常操作。正常操作状态的建立和维持1、根据原料液进料量、转化气流量、水甲醇配比、汽化塔液位、导热油温度、转化气组成、循环液组成及各控制点参数对各控制点参数进行适当调整，使系统操作处于正常范围

24、内。2、根据所需转化气量及水甲醇配比确定甲醇流量，将FV-101投入自动调节。3、根据所需原料的流量，调节P-101的刻度。4、根据所需水洗塔的液位，调节P-102的流量，使V103的液位稳定。5、根据循环液流量，将LV-102投入自动调节。6、调节冷却器E103进水阀，使转化气出E103的温度在40以下。7、当系统转化气流量稳定后，将系统压力PV-101投入自动调节。8、根据所需转化气量及组成，适当调整进系统导热油温度。9、由汽化塔下部排液阀连续排出少量废水，排出量控制在15.020.0Kg/h。全系统已处于正常稳定运转。系统处于正常操作时，按时记录各操作参数并巡回检查各控制点、设备、仪表、

25、阀门等是否处于正常状态，发现异常现象，应立即查明原因，及时处理，排除故障，维持系统正常操作状态。正常停车操作1、停止导热油炉加热，维持导热油循环，待反应温度将至200以下后，导热油炉房停止向造气装置送导热油，即开启导热油装置内部短路阀。导热油炉停车按导热油炉停车要求进行。2、在导热油炉降温的同时，手动调节系统压力调节阀PV-101，使系统缓慢将压至0.4MPa（或切开气体缓冲罐V104，转化气可备用转化炉置换，开启水洗塔T102顶放空阀降压）。3、关闭进转化炉阀门V1051，缓慢开启汽化塔顶放空阀V1044，汽化塔前系统降压常压。4、汽化塔系统降压的同时，停P101A/B，停止向系统进料。5、

26、转化炉后系统继续降压，待降压至0.2MPa时，关闭PV-101阀的前后阀、旁路阀。6、停P102A/B，停止向T102送脱盐水。关闭T102塔釜排液阀。7、分别用氮气或气体缓冲罐V104转化气对转化炉R101前后分段置换，考虑到降温对系统压力的影响，最后系统分段用氮气或氢气保压至0.2MPa。导热油按要求将至一定温度后，停导热油循环泵。若长期停车，则用加压氮气将导热油从系统压回导热油贮罐。8、对催化剂实行保护操作或钝化处理（具体操作见7.4催化剂的使用和保护）。紧急停车操作1、凡遇下列情况之一应采取紧急停车操作:（1） 停电（2） 停冷却水（3） 设备、管道爆炸断裂、起火（4） 设备、管道或法

27、兰严重漏气、漏液无法处理（5） 重要控制仪表失灵2、操作步骤（1） 紧急通知导热油装置停止加热，打开导热油装置内部短路阀，停止向造气装置送导热油。（2） 关闭转化炉前阀V1051，切开汽化塔系统与反应系统。转化炉后系统适当泄压。汽化系统可维持压力稳定。（3） 停原料进料泵P101A/B。（4） 停脱盐水进料泵P102A/B。（5） 对催化剂实行特殊保护操作（具体操作见7.4催化剂的使用和保护）。（6） 查明事故原因后再做进一步处理。7.4催化剂的使用和保护转化炉的清洗和准备1、将转化炉上、下人孔拆下，先检查转化炉质量是否符合要求，再将转化炉内上下封头、列管内、板管和花板上的铁锈杂物全部清除干净

28、，必要时可进行酸洗、水洗，再擦净、吹干备用，要求无铁锈、无杂物。2、下封头花板上按要求规格放2层12目丝网，往花板上堆满已经洗净吹干的1012mm的氧化铝瓷球，将瓷球上表面推平，要求瓷球上表面与转化炉下花板面保持有1015mm高的空间。3、重新装好下封头和上封头人孔，通气对转化炉再次进行试漏查漏，当确认下封头人孔法兰不漏气后，方可泄压排气，准备装填催化剂。催化剂的装卸1、准备 （1）检查检修工具及防护用品是否齐全完好。 （2）准备好装催化剂专用的量杯、漏斗、标尺等专用工具。 （3）对催化剂开通进行质量检查，用610目的钢网筛将催化剂中的碎粉筛除备用。在运输或库存中不当受到污染或被水浸泡变质的催

29、化剂一般不能使用。只有确认催化剂质量符合要求时，才能装入转化炉内。2、装催化剂 （1）卸下转化炉上封头人孔，再次检查转化炉内是否干净，若不符合要求，要重新清扫干净。逐根检查反应管，看有无堵塞等异常现象。 （2）逐根定体积装填催化剂，并作记号，以免漏装或重装。 （3）装填时不能急于求成，以免出现架桥现象，当出现架桥时应做好标记，及时处理。 （4）定量装填完后，再逐根检查有无漏装，当确认无漏装并已处理了架桥现象。如需要，再补充加装一遍保证每根管内催化剂量基本相等。 （5）当全部装填完毕后，装好转化炉上封头人孔及管线。注：催化剂装填结束后，按要求对转化炉进行气密性试验，确保转化炉封头人孔法兰无泄漏；

30、卸下转化炉下部过滤器，将丝网上杂物清扫干净，装好过滤器；对转化炉已拆卸过的设备和管线等有关部位进行试漏查漏，必要时需再次测试泄漏率达合格。3、卸催化剂 因各种原因需卸出催化剂，当需卸出已还原过的或使用过的催化剂时，拆卸前必须对催化剂进行钝化处理操作（具体操作见催化剂使用说明书）。（1） 打开转化炉上封头人口（2） 打开转化炉下封头人孔，将氧化铝瓷球卸出。（3） 催化剂会随瓷球的卸出慢慢暴露，将催化剂移出，再逐个将反应管中的催化剂卸出。（4） 将催化剂和氧化铝瓷球分别收集好，并将转化炉内清洗干净。还原系统的置换因本装置所用原料甲醇和产品氢气均为易燃易爆品，故正式投料开车前必须用氮气置换系统至O2

31、0.5%以下。而催化剂还原过程用氢气作还原气，为避免系统中氧存在使反复进行还原-氧化过程，所以还原系统必须置换至O20.5%，还原用氮气中氧含量必须低于0.1%。系统置换可分二步进行。置换前先按置换气流方向逐个开启有关阀门。1、 还原、水洗的置换氮气由氮气进口V1032阀加入，按下列流向置换系统：C101E102T101E101R101E102E103T102V104，从V104罐后的系统放空管放空。2、 汽化系统及部分管段置换（1） 汽化塔T101系统置换：通过开启T101塔釜排污阀V1040、V1041排气，从塔釜取气样O20.5%时，关闭T101塔釜排污阀V1040、V1041。开启泵P

32、101A/B出口排气阀，置换PL103管道。（2） NH103管道的置换：在系统置换合格后，关闭R101出口阀V1057，开启V1051阀，在A103取样口取样，O20.5%后系统置换合格。（3） 气囊的置换：将V102气囊内的气体排净，再用适量氮气置换23次，便可将气囊接入系统。催化剂的还原和钝化操作1、准备（1）检查还原系统所有设备、阀门、仪表是否处正常状态，关闭所有阀门，开启仪表，处待用状态。（2）准备好还原用氮气、氢气，并经质检符合要求。（3）通知导热油装置、分析室准备开车，通知送冷却水。2、催化剂还原操作催化剂使用前需进行还原。由于本催化剂的主要成分为CuO-ZnO-Al2O3,而对

33、转化反应起主要作用的为活性单质铜，还原过程用氢气作还原气，用氮气作载气。还原反应为强放热反应，所以氢氮气配比及还原气空速必须符合要求。还原反应方程式为：CuO + H2 Cu + H2O催化剂含约5%物理水，还原过程会生成少量水，须经冷凝后排出。本工艺罗茨风机为还原气循环提供动力。还原操作如下：（1） 开启还原系统阀门，催化剂还原循环气流向如下：NH102E102E101R101E102E103NH101。打开V1034、V1035阀，使气囊V102充氮气至容积的80%。（2） 启动罗茨风机，使系统还原气循环。（3） 开E103冷却水进出口阀。（4） 开转化炉R101导热油进口阀；开T101塔

34、釜导热油进口阀V1039，关短路阀V1038。启动导热油循环泵，使导热油系统循环。（5） 检查还原系统、导热油系统运转是否正常。如无异常，则通知导热油系统按催化剂还原程序升温。（6） 导热油温度升至160时，开V1038，关闭T101塔釜导热油进口阀V1039。（7） 还原具体操作按催化剂使用说明书进行。（8） 还原过程中定期在T102釜底排污阀处排放冷凝水。定期向系统补充氮气和氢气。（9） 当催化剂还原结束后，按下列步骤正常停车：a、 关外接氢、氮气进口阀。b、 停罗茨风机。c、 关还原气系统阀V1058、V1069、V1046。此时便可转入转化炉投料开车操作。（10） 当催化剂还原时，若发

35、生意外事故时需紧急停车。其操作如下：a、 停供氢气。b、 停导热油加热，维持导热油循环。c、 查明原因后再做进一步处理。如属临时性故障，排出后可恢复还原操作；如需长期停车，则视情况用氮气保护或钝化操作。3、 催化剂钝化操作凡是还原过（包括未还原完全）的催化剂要卸出前，都必须钝化，若生产要长期停车，为了保护催化剂，也必须作钝化处理。未钝化前反应器必须保持正压，禁止空气进入。钝化系统与还原系统相同，阀门开或关相同。钝化过程与还原过程同为强放热反应，必须注意氮、氧气配比及系统循环气量。钝化过程温度低于60，不需外界供热。钝化具体操作按催化剂使用说明书进行。催化剂的保护1、在任何情况下，催化剂层温度禁

36、止超过300。2、还原后的催化剂绝对禁止与氧气或空气接触。3、催化剂使用中应尽量避免中途停车。每停一次车，尽管采取了钝化或氮气保护操作，还是会影响催化剂使用寿命。4、催化剂的升温和降温都必须缓慢进行，禁止急速升温和降温。5、在满足生产能力、产率的前提下，催化剂应在低温下操作，有利于延长催化剂使用寿命。6、绝对禁止含硫、磷、卤素元素等有毒物质混入系统，以免造成催化剂中毒。7、对装置使用的原料甲醇、脱盐水、氮气、氢气等必须符合要求，严格规范检测程序。8、如发现有异常特别是反应系统异常，应立即停车分析检查，排除后再开车。特殊保护操作一般在紧急停车时使用特殊保护措施，若是短时间内正常停车也可采用特殊保

37、护，若长期停车则亦可采用钝化操作来保护催化剂。1、转化炉现场应随时备有纯氮23瓶。并备有氮气压力调节器，并用管线与转化炉进口专用保护氮气进口阀接好。2、当要采用特殊保护时，先将系统降压至0.2MPa（导热油温度在200以下）时，关闭R101进出口阀，开氮气进口阀V1032、V1053A/B，开氮气压力调节器，控制出口压力0.20.3MPa，开R101出口管线上排气阀V1056，用20m3氮气置换反应器，然后关闭V1056阀，封闭反应器。3、然后系统自然降温、并逐步调节氮气调压阀，维持氮气调节阀出口压力为0.050.3MPa（确保转化炉内为正压），直到转化炉特殊保护结束。特别注意:在整个特殊保护

38、过程中，一定要保证转化炉内压力不能出现负压。8.0环保和安全要点8.1本工艺采用内部自循环工艺流程，除停车和检修外，正常开车时基本上没有三废污染物排出，仅在循环液贮槽V103有少量含CO2、甲醇等释放气排出，其量为25Nm3/h,组成如下：组份CO2CH3OHH2O组成VOL%91.111.986.91因气量小，基本上无毒，可直接排入大气。8.2汽化塔T101塔底不定期排出少量含甲醇废水，其含量在0.5%以下及微量酸、碱等杂物，99.5%为水，因量小，平均15.020.0Kg/h，稀释后可直接排入下水。8.3安全防护本工段主要物料为甲醇和氢，属易燃易爆有毒物品，故装置设备管道严禁跑、冒、滴、漏

39、，车间内部要通风良好。甲醇对人体视神经伤害特别大，严重时会失明，故操作和检修中必须戴好规定防护用品，严防甲醇溅入眼睛内。本装置严禁烟火，动火必须有动火证。9.0分析规程本装置以甲醇和脱盐水为原料，在催化剂作用下，进行甲醇转化制得转化气，经变压吸附分离制得纯氢。本规程包括催化剂还原分析、原料液分析、甲醇转化过程的控制分析以及产品氢中杂质分析。分析要求：正常开车时，每八小时至少对原料液浓度、循环液浓度、转化气组份分析一次，并将分析结果交给工艺人员，确保装置正常运行。在催化剂还原期间，每半小时分析一次还原气组份，并将分析结果交给工艺人员。9.1开车前的准备工作仪器调试按仪器使用说明书对仪器各项指标进

40、行调试，检查仪器是否正常。色谱柱的处理将两条内径3毫米，长2米的色谱柱分别用10%NaOH及10%HCl溶液清洗，再用水清洗，最后用无水乙醇清洗，并用真空泵抽干、备用。9.2催化剂还原过程的分析按工艺要求，催化剂还原过程使用的氢气、氮气混合气，氢的含量从0.5%逐渐增至10%，最后达到转化炉进出口氢含量相等，还原结束，此过程约56小时。对氢气、氮气混合气的要求：要求使用的氢气和氮气中的氧含量0.2%，因此首先要对所用的氢气和氮气分别测定其氧含量及工艺系统置换过程中的测定。9.3原料分析工艺要求进入汽化器的甲醇、水溶液中，甲醇的含量为48-52%.10.0安全规程10.1前言 本生产装置是采用上

41、海华西设计院设计的甲醇蒸汽转化制氢工艺。 PSA变压吸附部分35 PSA单元操作351任务和目的从中变气第三分液罐出来的气体含有近6%的甲烷，3%一氧化碳和18%的二氧化碳，其中甲烷和一氧化碳都含有很高的热值，而且一氧化碳和二氧化碳是后续用氢装置的毒物，PSA单元的目的就是把这些毒物除去，得到99%以上的高纯氢，而甲烷和一氧化碳则作为PSA尾气排入到燃料气中烧掉，使得其中的热焓得以回收。352工艺原理及方法（1）工艺原理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、不易吸附低沸点组份和高压下吸附量增加（吸附组份）、减压下 吸附

42、量减小（解吸组份）的特性。将原料气在高的压力下通过吸附剂床层，相对于氢的高沸点杂质组份被选择性吸附，低沸点组份的氢不易吸附而通过吸附剂床层，达到氢和杂质组份的分离。然后在减压下解吸被吸附的杂质组份使吸附剂获得再生，以利于下一次再次进行吸附分离杂质。这种压力下吸附杂质提纯氢气、减压下解吸杂质使吸附剂再生的循环便是变压吸附过程。在变压吸附过程中吸附床内吸附剂杂质的解吸是依靠降低杂质分压实现的。（2）本装置采用的方法是： 降低吸附床压力（泄压） 用产品组份冲洗图3-5-1示意说明吸附床的吸附、解吸过程。常压解吸（见图31）升压过程（AB）：经解吸再生后的吸附床处于过程的最低压力P1，床内杂质吸附量为

43、Q1（A点）。在此条件下用产品组份升压到吸附压力P3，床内杂质 吸附量Q1不变（B点）。吸附过程（BC）：在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸附床，同时输出产品组份。吸附床内杂质组份的吸留量逐步增加，当到达规定的吸留量Q3（C点）时停止进入原料气，吸附终止。此时吸附床内仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂（如吸附剂全部被吸附杂质，吸附量可为Q4，C点）。顺放过程（CD）：沿着进入原料气输出产品的方向降低压力，流出的气图3-51 变压吸附循环中吸附解吸过程示意图体仍为产品组份，用于别的吸附床升压或冲洗。在此过程中，随床内压力不断下降，吸附剂上的杂质被不断解吸，解吸的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸

44、附，因而杂质并未离开吸附床，床内杂质吸留量Q3不变。当吸附床降压至D点时，床内吸附剂全部被杂质占用，压力为P2。逆放过程（DE）：开始逆着进入原料气输出产品的方向降低压力，直到变压吸附过程的最低压力P1（通常接近大气压力），床内大部分吸留的杂质随气流排出塔外，床内杂质吸留量为Q2。冲洗过程（EA）：根据实验测定的吸附等温线，在压力P1下吸附床仍有一部分杂质吸留量，为使这部分杂质尽可能解吸，要求床内压力进一步降低。在此利用别的吸附床顺向降压过程排出的产品组份，在过程最低压力P1下进行逆向冲洗，不断降低杂质分压使杂质解吸并随冲洗气带出吸附床。经一定程度冲洗后，床内杂质吸留量降低到过程的最低量Q1时

45、，再生终止。至此，吸附床完成一次吸附解吸再生过程，再次升压进行下一次循环。353物流3531原料 本单元原料为中变气，原料气组成见表3-51： 表3-51 原料气组成组成H2N2CO2CH4COH2OV%72.331.6317.85.622.30.32100 原料气进PSA压力：2.1MPa 温度：40 流量：15360.2Nm3/h生产负荷调整范围：301103532产品产品为氢气，质量要求：H299.9%；其中：CO +CO210ppm 压力：2.05MPa 温度：40 流量： 10000 Nm3/h副产品 副产物为解吸气，其组成见表3-5-2：表3-52 解吸气组成组成H2N2CO2CH

46、4COH2OV%20.734.4651.0116.106.590.92100解吸气 压力：0.05MPa 温度：40 气量：5360.2 Nm3/h354工艺设备本单元配置有下列工艺设备：设备名称位号数量用途吸附器T401/AH8台吸附原料气中的杂质组分顺放气罐V401一台顺放气缓冲解吸气缓冲罐V4021台减少解吸气输出压力波动解吸气混合罐V4031台减少解吸气输出压力和组成波动其中吸附器是本装置的核心设备，吸附器内有三种类型吸附剂，活性氧化铝、活性炭、C分子筛分层装填方式见图3-52所示：355工艺流程本PSA-H2装置流程简图由图3-53原料气PSAH2产品氢解吸气缓冲罐解吸气 图3-5-

47、3 工艺流程简图原料气(点)在2.1MPa、40下进入由8个吸附器（T401/AH）及一系列程控阀组成的变压吸附系统。PSA系统采用8塔操作，二塔同时进料四次均压，常压解吸工艺流程。原料气由入口端自下而上通过二个正处于吸附步骤的吸附器，器内装填的吸附剂吸附原料气中的强吸附组分，弱吸附的氢组分作为产品气从出口端流出。其余六塔分别进行其它步骤的操作，八个塔交替循环工作，时间上相互交错，以此实现原料气不断的输入，产品气稳定输出界外（点）的目的。PSA系统的解吸气来自逆放、冲洗步骤，在逆放步骤开始压力较高（逆放压力P0.1MPa）部分解吸气先进入解吸气缓冲罐(V402)，经调节阀PV406降压后排入解

48、吸气混合罐（V403）；逆放压力较低部分的解吸气以及冲洗步骤的冲洗气通过调节阀XV-407也一起排入解吸气混合罐（V403）混合后稳定送出界外（点）。356装置运行方式本装置可在下列四种运行方式中选择一种进行操作，正常情况下以824/P工艺方式运行。运行方式在线吸附器数同时吸附的吸附器数均压次数吸附床再生步骤原料负荷%装置H2提取率保证值824/P824逆放、冲洗10089723/P723逆放、冲洗10085622/P622逆放、冲洗10082412/P412逆放、冲洗5080357变压吸附工艺步骤 本装置中变压吸附系统由8台吸附器、58台程序控制阀以及10组调节阀通过管线连接构成。每台吸附器