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摘要：为保证我国经济在快速发展的过程中，也能使得环境得到有效保护，我们就必须采取相关措施，来开发更实用的新能源，如氢气。氢气的研究和发展对我国经济的发展以及人民生活水平的提高有着重要影响，但是在研究生产过程中，仍有一些问题值得我们进行思考，因此，本文便对甲醇制氢研究进展进行分析，并提出一些设想，供大家参考。
关键词：制氢；甲醇；工艺改良
引言
近年来，由于我国氢气的研究力度越来越大，其应用范围已经渐渐拓宽到全国各个城市中，无论是对我国人们的日常生活，还是对我国经济的发展都有着十分重要的作用。此外，氢气还被应用于各行各业的发展中，如化工、冶金等行业，并且在不同的行业中还发挥着不同的作用，除了用来做燃料之外，还可以用来作保护气体、还原气体等，以及还可以作为某些反应所需要的原料，此外，氢气燃烧的产物是水，因此便成为新世纪最理想的绿色能源，对加快我国经济发展有着重要意义。
1改良后甲醇制氢工艺的优点
本次甲醇制氢工艺设计的优化改良与传统的制氢工艺进行比较存在以下优点：①主要是以甲醇及脱盐水为原料，原料来源比较方便。②原料消耗少、能源消耗低、故氢气成本低。③产品氢气纯度高、本装置自动化程度高、安全性能高。④本生产工艺无污染、可实现无人操作、无开停车损耗。⑤本装置占地面积小，外观精巧、对拟建场地适应性强。
2工艺过程
甲醇催化裂解制氢工艺主要包括甲醇转化工段和变压吸附工段两大流程。其中甲醇转化流程包括原料汽化过程、催化裂解转化过程、转化气冷却冷凝过程和净化系统等；变压吸附流程主要是通过程序控制实现提纯氢气。
2.1原料汽化过程
原料液的汽化过程指的是在加压的条件下，将甲醇（CH3OH）和脱盐水（H2O）按规定比例混合，利用泵进行加压后送入系统中进行预热、汽化过热至转化温度的一个过程。
2.2催化裂解转化
在确定一定的反应温度和压力条件下，混合的原料蒸汽在转化器中进行气相催化反应，通过催化裂解与转化两个反应从而得到主要含氢气（H2）和二氧化碳（CO2）的转化气体。
2.3转化气冷却冷凝
把从转化器下部输出的高温转化气进行两次热量交换冷却、冷凝后将其降到常温。
2.4转化气净化与气液分离系统
含有H2、CO2和少量CH3OH和H2O的低温转化气，进入净化塔底部，自下而上的经过净化塔，脱盐水从净化塔上部加入，自上而下通过净化塔；逆流的脱盐水与含氢混合气体在净化塔内充分接触，将气体中的甲醇蒸汽吸收进入液相，末被吸收的气体从塔顶排出，经气液分离器除去雾沫后去PSA工段，含醇的脱盐水从塔底部回收至循环液罐。
3变压吸附工段流程
3.1吸附阶段
从气液分离器来的气体，直接进入吸附塔，其中的水蒸汽、二氧化碳、未反应完的甲醇气和一氧化碳等杂质被依次吸附掉，而氢气未被吸附即作为产品从塔顶流出，送入产品气缓冲罐，最后输出界区。当被吸附的水蒸汽、二氧化碳、未反应完的甲醇气和一氧化碳等杂质的吸附前沿到达吸附剂床层出口预留段的某一位置时，关闭该吸附塔的原料气进料阀和产品气的出口阀，终止吸附。此时吸附床便进入再生阶段。
3.2均压降压阶段
这一阶段在吸附过程完成后，沿着吸附的方向将塔里吸附床死空间内的氢气送入另一台已完成再生过程压力较低的吸附塔，该阶段不仅进行了降压，还对吸附剂床层死空间内的氢气进行了回收，从而保证H2的充分回收[3]。本工艺共包括了三次连续的均压和降压过程。
3.3逆放阶段
在经历了三次均压过程后，吸附塔内的压力还是正压，为保证真空泵正常运行，此时将该吸附塔进行逆放，使吸附塔内压力降低到常压，有助于吸附剂的解吸再生。
3.4抽真空阶段
在三次均压降压和逆放结束后，为了让吸附剂能够完全的再生，逆着吸附方向，采用真空泵对吸附床层进行抽真空，从而更大的降低N2等杂质组分的分压，使得被吸附的N2等杂质组分能够完全脱吸，使吸附剂能够彻底的再生。
4甲醇制氢的基本内容
4.1甲醇气相制氢工艺
在甲醇气相的制氢过程中，通常包含多项制作工艺，一般有甲醇裂解制氢方法、甲醇水蒸气重整制氢方法等多种，在制氢气的工艺中，适用范围一般。
4.2甲醇裂解制氢工艺
该制氢方法是将甲醇放到特定条件下，通过化学反应生成一氧化碳和氢气，同时吸收大量的热量。该反应在制氢工艺中应用范围较广，并且已成为当下所研究的重点内容之一，为加强其制氢效率，我们需要加大力度，采取相关措施对其提高活性、选择性以及催化剂等方面进行深入研究，从而降低成本，并保证制氢气的效率。
4.3甲醇水蒸气重整制氢工艺
与其他制氢方法相比，该工艺具有更多的优点，尤其是在解决质子交换膜燃料电池氢能源方面有着非常重要的作用，在利用甲醇水蒸气重整制氢的过程中，一般需要较低的温度，来促使反应的进行，对于反应产物来说，具有氢气含量高，一氧化碳含量低等各种优点，对氢气制作工艺有着重要作用。
5甲醇制氢研究进展的思考
5.1氢气制造的各种方法对比
在目前我国的制氢工艺中，能够进行大规模氢气生产的制氢方法主要是烃类和煤炭制造工艺，但是其制作过程非常复杂，并且投资大，成本高，不利于我国制氢事业的长远发展。在利用电解水制氢的过程中，其能源消耗非常高，此外，反应过程中所用到的光催化，太阳能等条件比较苛刻，因此难以进行工业化生产。在利用生物质的制氢中，存在着很多不利条件，如原料的收集困难性较大，并且容易受到温度的改变而出现波动现象。最后，便是采用甲醇来进行氢气制造，此工艺的反应温度需求较低，并且具有较低的能耗性，此外还可以进行大规模的生产制造。
5.2甲醇制氢方法思考
在我国的甲醇制氢工艺中，一般采用两种方法进行制造，一是气相重整法，二是液相重整法。气相重整法在我国的氢气制造工业中，应用范围较广，对液相重整法来说，其进入技术性虽然较为先进，并且还可以在常温下进行反应，但是其设备要求较高，不利于进行大规模生产。
5.3甲醇制氢副产物思考
在甲醇制氢的工艺中，其副产物主要为二氧化碳和氢气，就目前我国工业技术的发展状况来说，氢气的生产过程已经较为成熟，但是氢气和二氧化碳的分离技术仍需研究和发展。此外，在利用小型制氢装置中，要注意对膜分离装置联用技术进行综合考虑，对于大型制氢装置来说，大多采用变压吸附法。
结语
通过在甲醇转化流程工段，改进脱盐水进料位置，将甲醇在转化塔内一次性未转化彻底的甲醇，在净化塔内用脱盐水将气相中的甲醇进行洗涤回收被继续转化，可以实现甲醇转化率提高约2%；脱盐水循环使用，使脱盐水用量降低约15%；原料甲醇采用高位槽方式进料，可以节约使用一台泵，从而降低设备投入费用，降低能耗约5%。推广应用的意义。①本工艺改进符合国家工艺流程设计标准，变压吸附流程设计采用了先进的计算机自动控制系统，操作控制方便、快捷、可靠、安全。②甲醇制氢工艺装置采用优化方案后，甲醇转化率提高，降低污染物的排放，同时年运行成本可减少合计人民币60万元，具有较好的工业应用价值。
参考文献
[1]许光磊,周冬莉.绿色能源———氢能[C]//第二届国际氢能论坛青年氢能论坛论文集.北京:中国太阳能学会.
[2]张小霞.走近氢能[C]//中国国际氢能大会论文集.上海:中国工业气体工业协会.
[3]刘京林,孙党莉.甲醇蒸汽转化制氢和二氧化碳技术[J].化肥设计，43（1）：36-37.