工艺过程及化学反应原理一、甲醇裂解1.1.工艺过程甲醇催化转化制气工艺过程包括：原料汽化、催化转化反应、转化气冷却冷凝以及洗涤净化等。1.1.1.原料汽化原料汽化是指，将甲醇和脱盐水按规定比例计量混合后，用泵加压送入系统进行预热、汽化过热至转化温度的过程。完成此过程需：原料液罐（F102）、甲醇高位槽（F103）、原料液计量泵（J101A、B）、换热器（C102）、汽化过热器（C101）等设备及其配套仪表和阀门。该工序目的是为催化转化反应提供规定的原料配比、温度、压力等条件。1.1.2.催化转化反应在规定温度和压力下，原料混合气在转化器（D101）中，同时完成催化裂解和催化转化两个反应。完成此反应过程仅需一台转化器（D101）及其配套仪表和阀门。该工序的目的是完成化学反应，得到主要含有氢气和二氧化碳的转化气。1.1.3.转化气冷却冷凝将转化器下部出来的高温转化气经冷却、冷凝降到常温。完成该过程的设备有：换热器（C102）、冷凝器（C103）二台设备及其配套仪表和阀门。该工序目的是降低转化气温度,将未反应的甲醇、水冷凝下来。1.1.4.转化气洗涤净化经冷却冷凝后的低温转化气，进入净化塔（E101）用脱盐水洗涤回收未反应的甲醇和水的过程。完成该过程的设备有：脱盐水计量泵（J102）、脱盐水储罐（F102）、净化塔(E101)、气液分离缓冲罐（F101）等设备及其配套仪表和阀门。该工序目的是将转化气中未反应完的甲醇，洗涤净化后送PSA工段。回收的水溶液去F102循环使用。1.2.化学反应原理甲醇与水蒸汽混合物在转化器中加压催化裂解和转化一步完成，生成氢气和二氧化碳，其反应式如下：主反应：CH3OH=CO+2H2-90.7kJ/molCO+H2O=CO2+H2+41.2kJ/mol总反应：CH3OH+H2O=CO2+3H2-49.5kJ/mol副反应：2CH3OH=CH3OCH3+H2O+24.90kJ/molCO+3H2=CH4+H2O+206.3kJ/mol二、PSAPSA提纯氢气装置是由七台吸附器（E201A～G，下简称A、B、C、D、E、F、G塔）、一台产品氢气缓冲罐(F201)、一台真空罐(F202)、两台真空泵（J201A/B）和一系列程控阀组成。压力～2.5Mpa的甲醇裂解转化气(原料气)进入吸附器(E201A、B、C、D、E、F、G)进行吸附，得到的产品氢气经过产品氢气缓冲罐(F201)缓冲之后，经计量到用户去。解析气即废气放空.2.1.PSA工作原理和基本工作步骤2.1.1.PSA工作原理采用PSA分离气体工艺技术从甲醇裂解转化气中提纯氢气的原理是利用吸附剂对不同吸附质的选择性和吸附剂对吸附质的吸附容量随压力变化而有差异的特性，在高压下吸附原料中的杂质组分、低压下脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。整个操作过程均在环境温度下进行。2.1.2基本工作步骤本装置工艺为7-1-5/V（抽空）工艺，即7塔1塔进料5次均压工艺。整个过程主要由39个程序控制阀来实现。程序阀编号如下：KV2XXX其中：KV----程序控制2-----工段编号XX----阀门的功能01—原料气进口阀02—产品出口阀03—终充阀/一均阀04—二、三均阀05—逆放/抽真空阀06—逆放辅助阀07---抽真空辅助阀Ⅰ08---抽真空辅助阀Ⅱ09---抽真空辅助阀ⅢX----与吸附塔的编号A、B、C、D、E对应的阀门编号：a、b、c、d、e变压吸附基本工作步骤分为吸附和再生两步骤。吸附剂的再生又是通过以下三个基本步骤来完成的：⑴吸附塔压力降至低压首先顺着吸附的方向进行降压，称顺向降压，接着逆着吸附的方向进行降压，又称为逆向放压，直到接近大气压力。顺向降压时，有一部分吸附剂仍处于吸附状态。逆向放压时，被吸附的部份杂质从吸附剂中解吸，并被排除出吸附塔。⑵抽真空吸附床压力下降到接近大气压后，床内仍有少部分杂质吸留量，为使这部分杂质尽可能解吸，要求床内压力进一步降低，在此利用真空泵抽吸的方法降低杂质分压使杂质解吸，并随抽空气带出吸附塔。⑶吸附塔升压至吸附压力，以准备再次分离原料气。每个吸附塔在一次循环中均需经历吸附（A）、一均降（E1D）、二均降（E2D）、三均降（E3D）、四均降（E4D）、五均降（E5D）、逆放（D）、抽真空（V）、五均升（E5D）、四均升（E4D）、三均升（E3R）、二均升（E2R）、一均升（E1R）以及终充（FR）等十四个步骤。五个吸附塔在执行程序的安排上相互错开，构成一个闭路循环