甲醇转化制氢工艺的比较

在甲醇转化制氢作质子交换膜燃料电池氢源的自供热体系中 ,基于过程的物料平衡、能量平衡和反应平衡 ,从热力学角度对甲醇转化制氢的两种工艺 ,即甲醇氧化转化工艺和外热式水蒸汽转化工艺进行了比较。研究结果表明 ,甲醇氧化转化制氢工艺比外热式水蒸汽转化制氢工艺制氢能量效率高 8%以上 ,CO排放量也低     

制氢转化炉管壁温度场研究

以某厂实际运行数据为基础,并结合制氢装置工艺专利商所提供的转化炉操作参数,运用工程设计软件对制氢转化炉管壁温度进行计算分析.分别考虑了处理量、反应介质出口温度、催化剂传热性能、水碳比、火焰长度、炉管长度及转化炉型等因素,结果表明,顶烧式转化炉管壁温度在反应初期快速上升,在炉管上部火焰长度位置附近达到温度峰值,而后稍有回...     

制氢装置转化炉运行工艺参数的研究

对中国石油独山子石化分公司两套制氢装置在不同进料负荷下转化炉的实际运行工艺参数进行了分析研究,发现大制氢装置转化深度低的关键是其反应压力高以及碳空速高所致。装置运行结果表明,优化设计转化炉除考虑低水碳比和高转化炉入/出口温度外,还应选择高反应压力和低碳空速,这有利于降低原料消耗和综合能耗。通过正确调节转化炉运行工艺参数,大小制氢装置在高进料负荷下都可得到较低的综合能耗,而大制氢装置在较低进料负荷下可得到低于设计值的原料单耗和综合能耗。     

旋转弧放电等离子体重整乙醇制氢

目的 为了抑制炭沉积、优化操作条件和提高产氢效率,基于绿色制氢和现场制氢的理念,研究了一种用等离子体重整制氢的新型制氢技术,优化设计了一套等离子体气相重整乙醇制氢装置.方法 以空气作为工作气体,研究了氧醇物质的量比(以下简称氧醇比)、乙醇流量、放电电压和放电间距对重整结果的影响.结果 氧醇物质的量比过大或者过小都不利于...     

影响甲醇氧化转化制氢过程的敏感因素

在甲醇氧化转化自供热体系中 ,基于过程的物料平衡、能量平衡、反应平衡 ,从热力学角度分析各工艺条件对制氢能量效率的影响。结果表明 ,氧醇摩尔比、水醇摩尔比及由它们决定的转化温度是过程的敏感因素 ;压力在转化反应温度较低时是敏感因素 ,但在高温时为非敏感因素 ;蒸发器中产品气与反应物料之间的换热效率是过程的敏感因素。相反产品气出口温度或状态、系统的散热量对制氢能量效率的影响较小 ,为过程的非敏感因素。     

基于Chemkin乙醇部分氧化重整制氢的热力学分析

基于化学反应计算分析软件Chemkin,利用最小吉布斯自由能最小法,分析乙醇部分氧化重整制氢反应热力学平衡时的组成,以及在温度500~2 000 K、压力50~ 400 kPa、氧醇物质的量比0~2.0条件下计算平衡组成的变化规律。计算结果表明,平衡组成受温度和氧醇比的影响较为显著。在温度1 100 K、压力120 kPa、氧醇比0.60的最优操作条件下能得到较好的重整效果。      

低水碳比制氢

目前的烃类-蒸汽转化制氢过程,为了有利于氢的生成和抑焦炭的生成等原因,都配入大量过剩的蒸汽,水碳比高达5—7,增加了能耗、物耗和排污量。茂名石油工业公司产氢量2×10~4Nm~3/h 的制氢装置经过工艺核算和生产实践,把水碳比从5降到     

乙醇水蒸气重整制氢模拟研究

利用Aspen Plus对乙醇水蒸气重整进行模拟,分析了影响乙醇水蒸气重整制氢反应的主要因素:压力、温度、水醇比。结果显示,压力升高,H2产率降低,CO2、CH4产率变化较小,其较理想反应压力为常压;温度升高,H2、CO产率增加,当温度为350℃~650℃时,H2的增长速率较快,而当温度达到650℃以上时,H2产率基本不变;水/醇的物质的量比增加,有利于乙醇转化,综合考虑能耗等因素其较优水醇比为7左右。在选定的反应条件650℃、0.1MPa、水/醇的物质的量比为7,CO2吸收塔板数18,塔顶压力0.6MPa,所得产品气可燃性气体物质的量分数为92.914%,其中H2为82.156%。     

天然气水蒸汽转化制氢的Aspen plus模拟分析

应用化工模拟软件Aspen plus对天然气水蒸汽转化制氢生产工艺中转化及中变反应过程进行模拟。通过模拟结果与实际生产数据比较,两者非常吻合,说明所建流程模拟模型及热力学物性方程选择正确。对转化及中变过程的操作变量进行了灵敏度分析,得到了水碳比、温度、压力等重要操作参数对工艺的影响。     

烃类蒸汽重整制氢装置火用及碳排放分析

烃类蒸汽转化法是目前工业产氢的主要工艺,而高能耗和高碳排放是制约这一工艺发展的瓶颈因素。采用火用分析方法对烃类蒸汽重整工艺进行了系统的考察。对天然气蒸汽重整制氢（SMR）过程考察了重整反应转化温度和水/碳摩尔比对系统火用效率和单位H₂碳排放的影响,确定了在考察的范围内最佳的操作条件。比较了3种制氢原料在各自典型操作条件下的系统火用效率及单位H₂碳排放量。系统火用效率由大到小的原料依次为天然气(0.676)、液化气(0.638)和石脑油(0.635),而单位H₂碳排放由大到小的顺序与之相反。基于相对火用负荷的概念,推导了系统火用效率与子单元火用效率的关联式,并以此为基础在子单元的层面上分析了系统火用效率变化的根本原因,给出了具体的调优策略。     

柴油部分氧化重整制氢

采用浸渍法制备以γ-Al2O3为载体、稀土元素为助剂的多金属Pt系催化剂PtLaCoFeNi/γ-Al2O3;基于固定床反应器研究了催化剂的还原条件、催化活性及抗析碳性;通过单因素实验和正交实验分别研究了温度、水碳比、液空速、氧碳比四因素对柴油部分氧化重整制氢工艺的影响,并确定了最适宜的工艺条件为:温度680℃、液空速0.12 h-1、氧碳比0.2、水碳比20,此时每摩尔柴油可产氢38.5摩尔。     

内燃机内甲烷水蒸气重整特性分析

为了较为系统地认识甲烷水蒸气重整反应对内燃机性能的影响。应用HSC 5.1软件对甲烷水蒸气重整反应在不同反应温度和水碳比的工况下进行分析,然后应用Chemkin-pro程序,计算了在相同供热量下甲烷水蒸气重整气在不同物质的量比下比CH_4的燃CH_4消耗降低率。结果表明,提高反应温度和水碳比可提高CH_4的转化率;当温度为700℃、水碳比为3时,发热量提高了13.58%,在供热相同情况下,燃CH_4消耗量可减少11.96%,CH_4的转化率越高,循环效率越高;重整气效率比纯天然气高,随着物质的量比降低,重整气优势降低。     

天然气蒸汽重整制氢装置原料优化研究

根据某炼油厂天然气蒸汽重整制氢装置生产运行数据,归纳拟合得到装置制氢成本模型及装置综合能耗模型,进一步采用Aspen Plus进行工艺过程数学建模,从反应机理角度实现装置关键物料消耗的量化计算。以研究开发的模型为后台,利用Matlab GUI开发了制氢装置原料优化分析系统,为企业优选制氢原料提供理论计算依据。对炼油厂制氢装置工艺过程进行模拟,计算结果与装置实际运行数据的偏差±10%,满足工程计算要求,并进行关键参数灵敏度分析;考察不同原料对装置制氢成本的影响,原料价格、氢碳比、理论产氢率是影响制氢成本的主要因素;研究不同原料对装置综合能耗的影响,以天然气、PSA解吸气作制氢原料时,装置综合能耗相对较低,焦化干气及催化干气作制氢原料时,综合能耗相对较高。     

国外动态

制氢装置的节能实践日本出光兴产公司千叶炼油厂1号制氢装置产氢980×10~3Nm~3/d,耗能32.6×10~3m~3/d。转化炉耗燃料约占83.5%。虽经多次改造烟气热回收,增设余热回收设施,减少炉体漏风,调节含氧量,但其耗用燃料仍然较高。与其它制氢装置相比,该转化炉汽/碳比较高,耗用燃料较多。日本各套制氢装置的汽/碳比(实际)分别为,千叶1号装置5.5,千叶3号装置4.5,兵库炼厂4.9,爱知炼厂5.2,德山炼厂5.0。为此,围绕降低汽/碳比探讨1号制氢装置的节能对策。认为减小汽/碳比应处理好以下问题:(1)反应温度提高,会使转化炉反应     

CO2加氢合成二甲醚过程的热力学分析

采用Peng—Robinson状态方程对CO2加氢合成二甲醚进行了热力学分析,考察了温度、压力、氢碳比、水、CO和惰性气体对平衡的影响。结果表明,增大反应压力、提高氢碳比、适当降低温度有利于提高CO2转化率和二甲醚选择性。原料气中水含量的增大可显著降低CO2转化率和二甲醚选择性;提高进料气中CO含量,改变了逆水汽变换反应方向,使CO2转化率显著降低,二甲醚收率上升,CO加氢反应占主导地位;惰性气体对反应平衡的影响不显著。     

Co-La-Ni/Al_2O_3催化甘油水蒸气重整制氢

以浸渍法制备的Co-La-Ni/Al2O3为催化剂,在固定床反应器中对生物质甘油水蒸气重整制氢反应进行了研究;考察了反应温度、重时空速及进料中水与甘油中碳的摩尔比(水碳比)对反应的影响,同时考察了催化剂的稳定性并对积碳进行分析。实验结果表明,氢产率、潜在氢产率和气相碳转化率随重时空速的增加而逐渐下降,随温度的升高而增大;水碳比的增加在一定程度上有助于促进氢产率、潜在氢产率和气相碳转化率的提高;随反应时间的延长,催化剂的活性因积碳的产生略有降低,反应20 h后趋于稳定。在温度为700℃、水碳比为3、重时空速为2.5 h-1的条件下,氢产率和潜在氢产率分别达到118.15 g/kg和136.41 g/kg,气相碳转化率达到96.36%。对于甘油水蒸气重整制氢反应,Co-La-Ni/Al2O3催化剂具有较好的催化作用及稳定性。     

天然气水蒸气重整制氢技术的能耗及成本分析

以工业天然气制氢装置的工艺参数为基础,利用Aspen Plus流程模拟软件建立了天然气制氢工艺模型,并以此对不同工艺参数下制氢过程的能耗、物耗、H₂成本和碳排放强度进行考察。模拟计算结果表明：CH₄裂解反应是导致转化单元积炭的主要原因,高水碳比有利于抑制热力学积炭的形成;低水碳比、低转化气CH₄含量和高变压吸附(PSA)H₂收率有利于制氢装置节能降耗,降低H₂生产成本,减少碳排放,三者对制氢装置的影响程度由高到低的顺序为水碳比>PSA单元H₂收率>转化气CH₄含量;中变气CO含量的变化对制氢装置的能耗、物耗、成本和碳排放强度无明显影响。     

反应条件对CO甲烷化反应平衡及催化剂性能的影响

通过对CO甲烷化反应体系热力学计算,考察了反应条件和原料组成对平衡组成、平衡转化率以及CH_4选择性和积炭的影响。计算结果表明,反应温度、压力、氢碳比和汽气比对CO平衡转化率、CH_4选择性和积炭有明显影响,其中,低温、高压和高氢碳比有利于提高CO转化率和CH_4选择性,而升高压力、增加氢碳比以及向原料气中加入水蒸气均能有效地减少积炭。另外,用Ni/MgO-Al_2O_3催化剂考察了反应条件和原料气组成对CO转化率、CH_4选择性以及积炭的影响,实验结果,反应温度、压力、氢碳比和汽气比对催化剂的CO转化率、甲烷选择性以及积炭的影响明显,并与热力学平衡计算的结果基本一致。     

甲烷蒸汽重整制氢反应器的模拟与分析

以工业上顶烧式制氢转化炉为研究对象,建立制氢反应器的一维拟均相数学模型。使用Matlab软件采用四阶龙格-库塔算法求解数学模型,模拟分析了反应管内催化剂床层温度和各组分的浓度分布;研究了甲烷蒸汽重整制氢工艺条件的变化对甲烷转化率和工艺气出口温度的影响规律。结果表明:水碳比、炉膛温度和入口温度的增加及空速的降低均会提高甲烷转化率和工艺气出口温度,而入口压力的变化的影响并不显著。本文所得结论对实际生产中甲烷重整制氢工艺条件的优化有一定参考意义。     

塔河减压渣油高温催化临氢热转化技术研究

以塔河减压渣油(简称塔河减渣)为原料,在实验室小型试验装置和中型连续试验装置上,对在较高温度条件下催化临氢热转化加工塔河减渣的工艺操作条件及改质效果进行了系统研究。采用高分散的油溶性催化剂,在高压釜反应器中考察了反应温度、反应压力、催化剂添加量、溶剂油添加量、反应时间以及助剂添加量对塔河减渣催化临氢热转化反应的转化率和缩合率的影响,优化了操作参数。在优化的操作条件下,进行了塔河减渣催化临氢热转化中型试验,得到初馏点大于524℃组分的裂化率为85.2%,馏分油收率为80%,金属(Ni+V)和沥青质脱除率均大于90%。