[科普中國(guó)]-甲醇蒸汽重組

甲醇蒸汽重組指的是甲醇蒸汽經(jīng)過(guò)物理化學(xué)反應(yīng)之后重新組合的過(guò)程。

甲醇蒸汽重組工藝?yán)眉状贾茪溆腥N途徑: 甲醇分解、甲醇部分氧化和甲醇蒸汽重組。

甲醇蒸汽重組制氫由于氫收率高( 由反應(yīng)式可以看出其產(chǎn)物的氫氣組成可接近75%) ， 能量利用合理， 過(guò)程控制簡(jiǎn)單， 便于工業(yè)操作而更多地被采用。

甲醇蒸汽重組是吸熱反應(yīng)， 可以認(rèn)為是甲醇分解和一氧化碳變換反應(yīng)的綜合結(jié)果。甲醇蒸汽重組制氫工藝工業(yè)化多年， 經(jīng)歷了多次技術(shù)改進(jìn)，已相當(dāng)成熟。

甲醇蒸汽重組過(guò)程既可以使用等溫反應(yīng)系統(tǒng)，也可以使用絕熱反應(yīng)系統(tǒng)。等溫反應(yīng)系統(tǒng)采用管式反應(yīng)器， 管殼中充滿熱載體進(jìn)行換熱， 保持恒溫反應(yīng)。在絕熱反應(yīng)系統(tǒng)中， 蒸汽與甲醇混合物經(jīng)過(guò)一系列絕熱催化劑床層， 床層之間配備換熱器。1

甲醇蒸汽重組工藝特點(diǎn)( 1) 與大規(guī)模的天然氣、重油轉(zhuǎn)化制氫或水煤氣制氫相比， 投資省， 能耗低。上述制氫工藝，需在800 ℃以上的高溫下進(jìn)行， 轉(zhuǎn)化爐等設(shè)備需要特殊材質(zhì)。同時(shí)需綜合考慮能量平衡及利用， 故不適用于小規(guī)模制氫。而甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化制氫反應(yīng)溫度低( 260~280 ℃) ， 工藝條件緩和， 燃料消耗低。日本業(yè)內(nèi)人士研究認(rèn)為， 與同等規(guī)模的天然氣或重油轉(zhuǎn)化制氫裝置相比， 甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的能耗， 僅是前者的50%。

( 2) 與電解水制氫相比， 單位氫氣成本低。水電解制氫( 能力一般小于200 m3 /h) 是比較成熟的制氫方法， 但其單位氫氣成本較高。郝樹仁等測(cè)算得出， 一套規(guī)模為1000 m3 /h 的甲醇蒸汽制氫轉(zhuǎn)化裝置的氫氣成本不高于2 元/m3， 而水電解制氫約4～6 元/m3。

( 3) 所用的甲醇原料易得， 運(yùn)輸、儲(chǔ)存方便。而且由于所用的原料甲醇純度高， 不需要進(jìn)行凈化處理， 反應(yīng)條件溫和， 流程簡(jiǎn)單， 易于操作。

( 4) 適用于中等規(guī)模用氫場(chǎng)所， 如100~1 000m3 /h， 可以做成組裝式或移動(dòng)式裝置， 操作方便，搬運(yùn)靈活。

經(jīng)濟(jì)性分析甲醇蒸汽重組制氫過(guò)程對(duì)得不到廉價(jià)烴資源的用戶是非常有利的，無(wú)論裝置的規(guī)模多大，甲醇的價(jià)格都是影響氫生產(chǎn)成本的重要因素。除甲醇價(jià)格外，影響氫生產(chǎn)成本的因素是凈化裝置的回收率。氫回收率72%的甲醇蒸汽重組裝置是一套自供熱裝置，如回收率高于72%，就要為裝置提供額外能源。雖然額外引入燃料將增加成本，但對(duì)于大裝置，回收率高于87%時(shí)，仍非常具有優(yōu)勢(shì)。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李曉林 - 教授 - 西南大學(xué)