CN114405407A - 一种预防甲醇制氢催化剂进水粉化的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预防甲醇制氢催化剂进水粉化的系统，包括汽化器、甲醇制氢反应器和换热器，所述汽化器和所述甲醇制氢反应器之间通过第一管道连通，所述甲醇制氢反应器和换热器通过第三管道连通，所述第一管道与所述换热器之间通过第二管道，所述第一管道、第二管道上设置有安全联锁控制件。本发明构思巧妙，布局紧凑合理，自动化程度高，在甲醇制氢反应器开车时，有效避免了甲醇水升温和降温过程中液态水进入甲醇制氢反应器内催化剂上，进入甲醇制氢反应器的均为高温蒸汽，保证了反应过程的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及甲醇制造技术领域，尤其涉及一种预防甲醇制氢催化剂进水粉化的系统及方法。
背景技术
甲醇制氢在工业生产中得到广泛应用，铜基催化剂具有反应温度低、活性好已被普遍用作甲醇制氢的催化剂。甲醇制氢工艺中甲醇和水以液态方式经汽化过热变成蒸汽达到220℃～280℃进入甲醇制氢反应器，甲醇制氢反应器内装入铜基催化剂，甲醇水蒸气反应生成H2和CO2混合气。正常运行时进入甲醇制氢反应器的甲醇水均是过热状态的蒸气，不会存在液态水，但在开车初始时，甲醇水是逐渐升温至变成蒸气并达到过热状态，需要一个过程，并且系统管道也是较低温度状态，所以在开车时会存在甲醇制氢反应器进入液态甲醇水的状态，当液态甲醇水滴落到催化剂颗粒上，由于催化剂温度高，液态的甲醇水会在催化剂上迅速汽化，体积急聚变大，催化剂颗粒逐之产生崩裂粉化，催化剂粉化后甲醇制氢反应器阻力增大，使甲醇制氢反应器前压力会超压影响生产甚至造成事故。
因此，如何对甲醇制氢的甲醇制氢反应器工艺管线进行更改，改变开、停车的操作步骤，并加以安全联锁控制，有效解决甲醇制氢开车时甲醇制氢反应器进入液态甲醇水的问题，进面解决了催化剂因此崩裂粉的问题，成为本领域技术人员亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种预防甲醇制氢催化剂进水粉化的系统，解决背景技术中工作开始，液态甲醇水滴落到催化剂颗粒上导致催化剂崩裂粉的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种预防甲醇制氢催化剂进水粉化的系统，包括汽化器、甲醇制氢反应器和换热器，所述汽化器和所述甲醇制氢反应器之间通过第一管道连通，所述甲醇制氢反应器和换热器通过第三管道连通，所述第一管道与所述换热器之间通过第二管道，所述第一管道、第二管道上设置有安全联锁控制件。
进一步的，所述安全联锁控制件包括温度检测元件、甲醇制氢反应器进口控制阀和旁通阀，所述温度检测元件安装在所述第一管道上，所述甲醇制氢反应器进口控制阀安装在所述第一管道上靠近末端一侧，所述旁通阀安装在所述第二管道上；所述温度检测元件、甲醇制氢反应器进口控制阀和旁通阀均与系统控制器电连接。
进一步的，所述甲醇制氢反应器进口控制阀和旁通阀均采用电磁阀结构。
一种预防甲醇制氢催化剂进水粉化的方法，利用如上所述的预防甲醇制氢催化剂进水粉化的系统进行自动化操作实现，具体步骤包括：
步骤一、汽化过热反应，甲醇和水通过管道输入到所述汽化器内，所述汽化器工作使得甲醇和水升温汽化；
步骤二、升温过程控制，打开旁通阀并关闭甲醇制氢反应器进口控制阀，甲醇水蒸汽通过第一管道、第二管道直接进入到所述换热器内，该过程中所述温度检测元件实时监控第一管道的温度，该过程中的温度没有达到额定温度；
步骤三、甲醇制氢反应器工作：当升温到位后，温度检测元件实时监控第一管道的温度达到额定温度，关闭旁通阀并打开甲醇制氢反应器进口控制阀，甲醇和水经所述汽化器汽化过热变成蒸汽，蒸汽经过第一管道进入甲醇制氢反应器内，所述蒸汽与所述甲醇制氢反应器内的铜基催化剂反应生成H2和CO2，H2和CO2的混合气通过第三管道进入到所述换热器内，混合气换热后排出至下一工位；
步骤四、甲醇制氢反应器停车时，反应结束后，系统控制器通过电信号控制孔控制先打开旁通阀，然后再关闭甲醇制氢反应器进口控制阀,随后甲醇制氢反应器逐渐降温。
进一步的，所述步骤三中，甲醇和水经所述汽化器汽化过热变成蒸汽并进入所述甲醇制氢反应器的温度达到不低于220℃。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明一种预防甲醇制氢催化剂进水粉化的系统，包括汽化器、甲醇制氢反应器和换热器，三者通过第一管道、第三管道和第二管道连通，且第一管道、第二管道上设置有安全联锁控制件，安全联锁控制件包括温度检测元件、甲醇制氢反应器进口控制阀和旁通阀；通过第二管道和安全联锁控制件的设计，工作时利用温度检测元件检测甲醇制氢反应器的进口温度，并以此来控制甲醇制氢反应器进口阀和旁通阀的开启和关闭，保证甲醇和水以过热蒸汽的状态进入到甲醇制氢反应器内，消除到达甲醇制氢反应器内催化剂时没有液态的甲醇和水，没有液态甲醇和水就不会产生因瞬间汽化而催化剂发生崩裂粉化，有效地预防了因甲醇制氢反应器进入液态水产生催化剂粉化的问题。
本发明构思巧妙，布局紧凑合理，自动化程度高，在甲醇制氢反应器开车时，有效避免了甲醇水升温和降温过程中液态水进入甲醇制氢反应器内催化剂上，进入甲醇制氢反应器的均为高温蒸汽，保证了反应过程的安全性。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明预防甲醇制氢催化剂进水粉化的系统主视图；
附图标记说明：1、汽化器；2、甲醇制氢反应器；3、换热器；4、温度检测元件；5、甲醇制氢反应器进口控制阀；6、旁通阀；7、第一管道；8、第二管道；9、第三管道。
具体实施方式
如图1所示，一种预防甲醇制氢催化剂进水粉化的系统，包括汽化器1、甲醇制氢反应器2和换热器3，所述汽化器1和所述甲醇制氢反应器2之间通过第一管道7连通，所述甲醇制氢反应器2和换热器3通过第三管道9连通，所述第一管道7与所述换热器3之间通过第二管道8，所述第一管道7、第二管道8上设置有安全联锁控制件。
具体的，所述安全联锁控制件包括温度检测元件4、甲醇制氢反应器进口控制阀5和旁通阀6，所述温度检测元件4安装在所述第一管道7上，所述甲醇制氢反应器进口控制阀5安装在所述第一管道7上靠近末端一侧，所述旁通阀6安装在所述第二管道8上；所述温度检测元件4、甲醇制氢反应器进口控制阀5和旁通阀6均与系统控制器电连接。
具体的，所述甲醇制氢反应器进口控制阀5和旁通阀6均采用电磁阀结构，以实现自动化控制。
一种预防甲醇制氢催化剂进水粉化的方法，利用如上所述的预防甲醇制氢催化剂进水粉化的系统进行自动化操作实现，具体步骤包括：
步骤一、汽化过热反应，甲醇和水通过管道输入到所述汽化器1内，所述汽化器1工作使得甲醇和水升温汽化；
步骤二、升温过程控制，打开旁通阀6并关闭甲醇制氢反应器进口控制阀5，甲醇水蒸汽通过第一管道7、第二管道8直接进入到所述换热器3内，该过程中所述温度检测元件4实时监控第一管道7的温度，该过程中的温度没有达到额定温度；
步骤三、甲醇制氢反应器工作：当升温到位后，温度检测元件4实时监控第一管道7的温度达到额定温度，关闭旁通阀6并打开甲醇制氢反应器进口控制阀5，甲醇和水经所述汽化器1汽化过热变成蒸汽，蒸汽经过第一管道7进入甲醇制氢反应器2内，所述蒸汽与所述甲醇制氢反应器2内的铜基催化剂反应生成H2和CO2，H2和CO2的混合气通过第三管道9进入到所述换热器3内，混合气换热后排出至下一工位；
步骤四、甲醇制氢反应器2停车时，反应结束后，系统控制器通过电信号控制孔控制先打开旁通阀6，然后再关闭甲醇制氢反应器进口控制阀5,随后甲醇制氢反应器1逐渐降温。
所述步骤三中，甲醇和水经所述汽化器1汽化过热变成蒸汽并进入所述甲醇制氢反应器2的温度不低于220℃，一般可达到220℃～280℃。
工作时利用温度检测元件检测甲醇制氢反应器的进口温度，并以此来控制甲醇制氢反应器进口阀和旁通阀的开启和关闭，保证甲醇和水以过热蒸汽的状态进入到甲醇制氢反应器内，消除到达甲醇制氢反应器内催化剂时没有液态的甲醇和水，没有液态甲醇和水就不会产生因瞬间汽化而催化剂发生崩裂粉化，有效地预防了因甲醇制氢反应器进入液态水产生催化剂粉化的问题。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种预防甲醇制氢催化剂进水粉化的系统，其特征在于：包括汽化器(1)、甲醇制氢反应器(2)和换热器(3)，所述汽化器(1)和所述甲醇制氢反应器(2)之间通过第一管道(7)连通，所述甲醇制氢反应器(2)和换热器(3)通过第三管道(9)连通，所述第一管道(7)与所述换热器(3)之间通过第二管道(8)，所述第一管道(7)、第二管道(8)上设置有安全联锁控制件。
2.根据权利要求1所述的预防甲醇制氢催化剂进水粉化的系统，其特征在于：所述安全联锁控制件包括温度检测元件(4)、甲醇制氢反应器进口控制阀(5)和旁通阀(6)，所述温度检测元件(4)安装在所述第一管道(7)上，所述甲醇制氢反应器进口控制阀(5)安装在所述第一管道(7)上靠近末端一侧，所述旁通阀(6)安装在所述第二管道(8)上；所述温度检测元件(4)、甲醇制氢反应器进口控制阀(5)和旁通阀(6)均与系统控制器电连接。
3.根据权利要求2所述的预防甲醇制氢催化剂进水粉化的系统，其特征在于：所述甲醇制氢反应器进口控制阀(5)和旁通阀(6)均采用电磁阀结构。
4.一种预防甲醇制氢催化剂进水粉化的方法，利用权利要求1-3所述的任意一项预防甲醇制氢催化剂进水粉化的系统进行自动化操作实现，其特征在于，具体步骤包括：
步骤一、汽化过热反应，甲醇和水通过管道输入到所述汽化器(1)内，所述汽化器(1)工作使得甲醇和水升温汽化；
步骤二、升温过程控制，打开旁通阀(6)并关闭甲醇制氢反应器进口控制阀(5)，甲醇水蒸汽通过第一管道(7)、第二管道(8)直接进入到所述换热器(3)内，该过程中所述温度检测元件(4)实时监控第一管道(7)的温度，该过程中的温度没有达到额定温度；
步骤三、甲醇制氢反应器工作：当升温到位后，温度检测元件(4)实时监控第一管道(7)的温度达到额定温度，关闭旁通阀(6)并打开甲醇制氢反应器进口控制阀(5)，甲醇和水经所述汽化器(1)汽化过热变成蒸汽，蒸汽经过第一管道(7)进入甲醇制氢反应器(2)内，所述蒸汽与所述甲醇制氢反应器(2)内的铜基催化剂反应生成H2和CO2，H2和CO2的混合气通过第三管道(9)进入到所述换热器(3)内，混合气换热后排出至下一工位；
步骤四、甲醇制氢反应器(2)停车时，反应结束后，系统控制器通过电信号控制孔控制先打开旁通阀(6)，然后再关闭甲醇制氢反应器进口控制阀(5),随后甲醇制氢反应器(1)逐渐降温。
5.根据权利要求4所述的预防甲醇制氢催化剂进水粉化的方法，其特征在于：所述步骤三中，甲醇和水经所述汽化器(1)汽化过热变成蒸汽并进入所述甲醇制氢反应器(2)的温度不低于220℃。
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