[發明專利]一種天然氣自熱重整制氫流化床膜反應器

無效

• 申請號: 200910303502.0
• 申請日: 2009-06-22
• 公開（公告）號: CN101580228A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 王業勤;解東來;葉根銀;楊麗
• 申請（專利權）人: 四川亞聯高科技股份有限公司
• 主分類號: C01B3/34
• 分類號: C01B3/34
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司
• 代理人: 詹永斌;吳彥峰

技術領域

本發明涉及一種制氫反應器，尤其是一種利用天然氣集成流化重整反應和膜反應來制氫的反應器。

背景技術

氫能，作為一種清潔、高效、安全、可持續的能源，被視為本世紀最具發展潛力的清潔能源，也被視為解決溫室效應、提高能量利用率的有效替代能源。

天然氣水蒸汽重整(SMR)技術是工業上較為普遍的用于生產氫氣及合成氣的技術，該反應是一個強吸熱反應，并且幾乎能達到平衡狀態。常用的催化劑為鎳基催化劑，典型的反應溫度為800-900℃，壓力2.5-3.5MPa。

工業上常用固定床列管式反應器進行天然氣水蒸氣重整，通過外部加熱或部分氧化來提供反應所需的熱量。

由于水蒸汽重整是一個強吸熱反應，傳熱是制約該反應的一個瓶頸問題。傳統的固定床列管式反應器，反應器體積龐大，且傳熱效果比較差，不適合小規模分布式氫氣生產的要求。

膜反應器作為一種膜分離單元與化學反應器通過特定的方式耦合組成的單元設備，對目標產物在分離效率、選擇性和產率產生潛在的增強性能，在化工、生物、制藥等領域有著廣泛的應用。

而由于天然氣重整制氫是一個強吸熱過程，需要在高溫下進行，普通的有機膜并不能滿足其要求。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術不能滿足天然氣小規模分布式制氫要求問題，提供一種自熱重整制氫流化床膜反應器，能夠節省天然氣制氫工序、不須外供熱源，反應器體積更小、成全更低。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

一種天然氣自熱重整制氫流化床膜反應器，包括

反應器主體；

設置在反應器主體內的氣體分布組件，用于流化重整反應；

設置在反應器主體內、氣體分布組件后續工序中的膜組件，用于膜反應。

所述氣體分布組件包括固定在反應器主體內壁上的燒結金屬不銹鋼板。

所述膜組件包括氫氣通道和與之連通的氣體導出管。

所述膜組件分為上下兩層，上層下端的氣體導出管與下層上端的氣體導出管連接，下層下端的氣體導出管封閉；上層上端的氣體導出管通過氫氣導出管引出反應器主體。

所述反應器主體內還設置有氣管，其一端通向氣體分布組件處。

所述反應器主體內設置有由燒結不銹鋼管固定在不銹鋼板上構成的尾氣過濾器。

所述反應器主體兩端分別通過法蘭封閉，各法蘭內側設置有保溫層。

所述膜組件安裝于所述氣管上。

所述膜組件為鈀膜組件，圍繞所述氣管呈扇形分布。

本發明采用上述結構，將天然氣流化重整反應和氫氣提純的膜反應集成在一個反應器主體內，并通過向反應器內的氣管通入空氣或氧氣，以與天然氣發生部分氧化反應，為重整反應提供熱量，反應生成的氫氣在壓差的作用下通過膜組件進入氫氣通道、氣體導出管、氫氣導出管引出反應器主體，尾氣經過過濾后與催化劑分離排出。

可見，本發明與現有技術相比，具有如下有益效果：

本發明采用先進的鈀膜分離方法，利用具有上述結構的裝置，能在造氣的同時生產氫氣，省去了氫氣提純的工段，使得原有的天然氣制氫工藝得到了精簡。

本發明采用天然氣與空氣部分氧化為重整反應提供熱量，不需要對反應器提供外加熱源，極大的縮減的反應器的體積。

本發明的設計溫度為650℃，大大減低傳統的天然氣重整溫度，使得本發明可以采用普通的不銹鋼材料，不需要昂貴的鋼耗材。

附圖說明

本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發明的天然氣自熱重整流化床膜反應器剖面圖。

圖2是本發明的膜組件布置圖。

圖中標號：1是反應器主體，2是進料分布板，3是膜組件，4是膜支撐及氣體流通組件，5是尾氣過濾器，6是下部盲板法蘭，7是上部盲板法蘭，8是原料進氣口，9是空氣進氣及氫氣出氣口，10是尾氣出氣口，11是儀表接口，12是氣體導出管，13是氫氣導出管，14是上筋板，15是下筋板，16是空氣進氣管，17是空氣噴嘴。

具體實施方式

如圖1，一種天然氣自熱重整制氫流化床膜反應器包括筒狀的反應器主體1及設置在反應器主體1內的重整反應區、膜反應區和自由區。

反應器主體1的兩端分別用上部盲板法蘭7、下部盲板法蘭6封閉，每個法蘭的內側設置有保溫層。反應器主體1的側壁上還分別設置有四個法蘭接口，分別是儀表接口11、尾氣出氣口10、空氣進氣及氫氣出氣共用的出氣口9、原料進氣口8。各個法蘭的內側都設置有保溫層。上述各法蘭設置保溫層是為了滿足現有法蘭應用于反應器以適應高溫的要求。