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《甲醇转化变压吸附制氢技术要求》 (征求意见稿) 国家标准编制说明 标准起草组 二一五年十月十二日

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9 目录

一、任务来源…2

二、标准研制及起草过程…3

三、关于标准内容的说明…4

四、起草工作组的组成…8

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一、任务来源 随着世界经济的快速发展,石油、天然气等化石能源的日益枯竭 以及对环境问题的日益关注,作为新世纪重要的二次能源,洁净、可 再生的氢能正以惊人的速度发展.

近年来,世界各国纷纷加大氢能技 术的科技力量和资金投入.世界主要发达国家,包括美国、加拿大、 日本、欧盟等都把氢能作为未来极具前途的二次能源.我国近年来也 十分重视氢能技术的开发和利用, 《国家中长期科学和技术发展规划 纲要(2006-2020 年)》提出,我国要重点研究高效低成本的化石能 源和可再生能源制氢技术.中国是一个多煤少气的国家,根据我国国 情大力发展煤的清洁高效利用, 采用下游甲醇产品获得氢气是目前氢 气的主要来源之一. 因此甲醇转化制氢是一项适用于中国国情的技术. 大力开展氢能利用,是合理利用资源、保护环境、促进经济可持续发 展的重要措施. 目前我国在氢能和燃料电池技术领域取得了一系列成 果.随着我国国民经济的迅速发展和人民生活水平的日益提高,氢能 应用技术不断提高,氢能需求量迅速增加,我国将成为世界上氢能利 用的主要国家. 氢能的大规模应用,离不开相关基础设施的发展,氢气的生产尤 为关键.自1993 年,第一套甲醇制氢在广州金珠江电化厂开车成功 以来,到目前为止国内正在运行的甲醇制氢装置超过

500 套;

最大制 氢装置达到 60000Nm

3 /h, 而小型的制氢装置目前正在积极的向燃料电 池氢源、移动氢源方面扩展.

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9 为了加强规范甲醇制氢装置的设计制造,促进氢能产业持续、健康、更快的发展, 国家标准化管理委员会于

2013 年下达了该标准的 制定计划,由四川亚联高科技股份有限公司负责组织制定工作. 项目名称:甲醇转化变压吸附制氢技术要求 项目编号:20131678-T-469 制、修订:制定 提出单位:全国氢能标准化技术委员会 归口单位:全国氢能标准化技术委员会 标准性质:推荐性标准

二、标准研制及起草过程

2013 年, 《甲醇转化变压吸附制氢技术要求》标准申请了国家标 准立项并获得批准.国家标准正式立项后,全国氢能标准化技术委员 会研究决定委托四川亚联高科技股份有限公司为该标准的主要牵头 单位,并建立了标准起草组,收集了大量材料,制定了工作计划. 为了加快推动标准的进程,

2014 年标准起草组在成都召开了 《甲 醇转化变压吸附制氢技术要求》国家标准编制工作研讨会.来自四川 亚联高科技股份有限公司、中国电子工程设计院、清华大学、浙江大 学、四川天一科技、太原市华泰威、上海华西、邯郸派瑞气体、中国 标准化研究院和浙江大学等单位的专家参加了会议. 会议讨论了该国 家标准的基本框架和工作进程.

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9 标准启动会后,标准起草组充分搜集国外相关标准内容,对比研 究了各国标准的现状. 实地调研了多个甲醇转化变压吸附制氢系统的 设计文件及运行情况,结合我国氢气特种设备管理模式的情况,于2014 年中形成了标准初稿. 之后,标准起草组先后与多位专家进行研讨,广泛听取了各位专 家的意见.并开多次内部讨论会议,针对各位专家的意见,逐条进行 研究,对标准初稿进行了修改和完善,形成了本征求意见稿.

三、关于标准内容的说明 本标准主要包括:范围、规范性引用文件、术语和定义、分类命 名、技术要求、管道及附件、电气设施、自动控制及监控、安装与组 装、试验与检测、标志、安装. (1)范围 本标准适用于固定式甲醇转化变压吸附制氢系统 甲醇转化变压吸附制氢装置属于危险装置, 装置的建立生产需要 在相关部门进行报批,设备的整体布置对安全间距由严格的要求.随 着市场的需求, 会出现更加便捷的移动式甲醇转化变压吸附制氢系统, 但是目前防火规范上并没有对其进行充分的定义及说明, 因此本标准 的限定范围仅在固定式的甲醇转化变压吸附制氢系统. 甲醇转化制氢系统氢气分离还存在采用金属膜分离的工艺技术, 但目前还主要集中在实验室及微型的制氢装置上, 在大型的工业制氢 上工业化还有很多问题需要突破, 因此本标准不涉及膜分离制氢系统. (2)规范性引用文件

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9 列出了该标准的规范性引用文件. (3)术语和定义 收录了本标准中涉及的

6 条术语和定义,包括对甲醇制取含氢 气体的过程进行了定义, 目前行业中普遍采用的是甲醇裂解 PSA 制氢 技术,但是根据化学反应原理,甲醇裂解过程主要产生的是 CO 及氢 气,在甲醇制氢过程中还存在 CO 与水蒸汽的变换反应过程;

并借鉴 国外文献资料,将甲醇制取含氢气体的过程定义为甲醇转化. 为了进一步的优化制氢系统的能耗,在标准中提出了甲醇转化 变压吸附制氢系统单位能耗这一概念并对其进行定义. 标准还对含氢气体、氢提纯、脱盐水、甲醇转化变压吸附制氢 系统、进行了定义. (4)分类及命名 目前行业很对甲醇转化制氢系统的产品还没有进行详细的分类, 本标准提出了产品的分类方法以及命名形式. 产品的分类主要是根据产品氢气的纯度,而产品的纯度主要 GB/T3634.1 及GB/T3634.2 的相关要求而定;

而对于产品的杂质含量 还需考虑到用户的需求,因此在杂质含量中规定应符合 GB/T3634 的 规定或满足用户的要求. 产品的命名上考虑了,操作压力,PSA 气体的解析方式(常压解 析、真空解析) 、产品纯度、及气体的产量. 对甲醇转化制氢系统产品的单位能耗的计算方法进行了确定, 目 前客户在对甲醇转化制氢系统进行考核时候仅仅针对单位氢气消耗

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9 的原料甲醇进行考核,但对电、脱盐水、仪表空气、供热等原料及公 用工程量均没有进行核算. 这不能真实的反应甲醇转化制氢系统产品 的单位能耗,本标准将在生产过程中所发生的所有原料、燃料、公用 工程量全部量化并参考 GB/T 50441《石油化工设计能耗计算标准》 折算为甲醇的消耗量, 并通过计算得出单位氢气所消耗折算后的甲醇 量为产品的单耗. 这样就能更加直观的体现每套制氢系统的能耗情况, 并作为评价每套系统的设计情况的技术指标之一.

5 技术要求 规定了甲醇转化变压吸附制氢系统应该满足的通用要求. 相关条 款充分考虑了甲醇转化制氢系统所面临的危险和有害因素.

6 管道、附件 规定了甲醇转化变压吸附制氢系统的管路、 附件的材质选择的要 求以及相关标准. 特别是针对甲醇转化含氢气体冷却后的冷凝液, 该冷凝液中存在 一定的酸性气体,为了保证管道的长期稳定运行,管道的防腐蚀性能 应不低于 06Cr19Ni10 材质管道.

7 电气设施 规定了氢气生产环境电气设施的设防以及 7.2 在有爆炸危险环 境中的电气设备及其配线选用、配置.

8 自动控制及监控 甲醇转化变压吸附制氢装置是一个有一定复杂的控制系统, 在自 动控制过程中应具备故障发生时的及时报警、停车,并进行妥善处理

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9 的能力. 对系统中的非常关键的点位必须设置监控点以保证系统能正常 运行. 对系统产品气及原料气的组成必须进行实时有效的监控, 可根据 实际看情况采用在线监控或者离线监控措施.

9 安装、组装 甲醇转化变压吸附制氢系统的安装、组装应符合国家现行标准 《工业金属管道工程施工规范》GB

50235、 《现场设备、工业管道焊 接工程施工规范》GB

50236、 《压缩机、风机、泵安装工程施工及验 收规范》GB

50275、 《氢气站设计规范》GB

50177 的有关规定. 对于装置的大小可以选用不同的安装形式, 对于小型的制氢装置 可以采用整体安装方式,宜在制造工厂完成组装后,运至使用现场整 体安装;

对于大型的制氢装置可以现场安装.

10 试验与检测 详细的规定了甲醇转化变压吸附制氢系统的试验检测方法以及 应遵循的标准. 针对真空解析的变压吸附单元提纯在试验过程中应按照 GB/T 19773《变压吸附制氢系统技术要求》进行真空度测试. 针对装置的考核要求,规定了系统的考核时间,并明确了考核的 具体内容. 对甲醇转化变压吸附制氢系统进行吹扫置换, 吹扫置换后系统 内氮气中含氧量小于 0.5%,且无其他氧化性介质.

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9 甲醇转化催化剂需按照催化剂生产厂家技术说明进行催化剂 还原;

催化剂还原管道及设备内氮气中氧含量应小于 0.2%,较高的 氧含量对催化剂的性能造成影响. 氢气产量检测方法采用气体流量法或容积法, 检测用气体流量 计应由计量部门标定,并在有效认证期内使用,采用容积法测量氢气 产量应根据 GB/T 19773《变压吸附制氢系统技术要求》中相关规定 进行. 氢气纯度的检测和氢中杂质含量应根据现行国家标准《氢气 第1部分 工业氢》GB/T 3634.1 和《氢气 第2部分:纯氢、高纯氢 和超纯氢》GB/T 3634.2 的相关分析方法进行检测.

11 标志 规定了甲醇转化变压吸附制氢系统标志应遵循的相关标准规定. 特别是压力容器铭牌应由压力容器生产厂家按照现行 TSG-R004 《固定式压力容器技术安全监察规程》中相关规定制作.

12 产品........