[發(fā)明專利]一種帶有混合式氣體分布器的重整反應(yīng)器及其工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310224588.4
• 申請(qǐng)日: 2013-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN103303865A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永發(fā);馬建安;王俊生;張國(guó)杰;杜延年;劉振民;董躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B3/36
• 分類號(hào): C01B3/36;C01B3/38
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用富甲烷混合氣制備合成氣的方法，特別是一種帶有混合式氣體分布器的重整反應(yīng)器及應(yīng)用該重整反應(yīng)器在高溫、催化劑條件下發(fā)生重整反應(yīng)制備合成氣的工藝。

技術(shù)背景

現(xiàn)有煉焦企業(yè)的焦?fàn)t煤氣經(jīng)過(guò)TSA、PSA工藝分離得到氫氣和富甲烷混合氣，氫氣被用來(lái)合成甲醇和二甲醚等高附加值產(chǎn)品，而對(duì)富甲烷混合氣的利用卻尚未形成環(huán)保有效的處理工藝，這是因?yàn)榧淄榈腃-H鍵的平均鍵能為4.1×10⁵?J/mol，CH₃-H鍵的解離能高達(dá)4.3×10⁵J/mol，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以被直接轉(zhuǎn)化。

近年來(lái)，針對(duì)焦?fàn)t煤氣的回收利用，眾多科技工作者進(jìn)行了以下研究。

CN1428403A公開了“一種流化床與富甲烷燃料氣共氣化制合成氣的方法”，該方法是將原煤先破碎至粒度小于8mm，再經(jīng)干燥系統(tǒng)、原料煤倉(cāng)、進(jìn)煤計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)入流化床氣化爐；蒸汽、氧氣經(jīng)氣體分布板、排灰環(huán)管和中心射流管進(jìn)入氣化爐，含甲烷的天然氣、煤層氣或化肥廠弛放氣由下部或側(cè)部進(jìn)入流化床氣化爐濃相段反應(yīng)區(qū)，在950-1100℃溫度下與煤炭工氣化制取合成氣。

?CN1428403A針對(duì)該工藝流程設(shè)計(jì)了一套反應(yīng)設(shè)備，并且操作穩(wěn)定，范圍較寬，能耗小，并能適合于各種煤種。但這套工藝設(shè)備處理量有限，目前在工業(yè)上還未放大，另外在實(shí)際生產(chǎn)中，為了回收利用富甲烷燃料氣專門另設(shè)一條生產(chǎn)工藝設(shè)備，投資很大，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

CN101717073A公開了“一種焦?fàn)t煤氣制合成氣的方法”，是將脫硫凈化后的高溫干餾煤氣作為原料氣，氧氣、二氧化碳和水蒸氣作為氣體轉(zhuǎn)化劑，經(jīng)預(yù)熱后，送入反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行混合，同時(shí)發(fā)生自熱非催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)，然后非催化反應(yīng)后的混合氣進(jìn)入催化劑床層發(fā)生催化重整反應(yīng)制得合成氣，該發(fā)明催化劑用量少，轉(zhuǎn)化率高，所得合成氣氫碳比可控性強(qiáng)，但該工藝前期脫硫工序復(fù)雜，而且催化劑容易發(fā)行積碳現(xiàn)象，導(dǎo)致催化劑失活，需定期更換催化劑，縮短了開車時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率。

CN?1385501A公開了一種焦?fàn)t煤氣制取合成氣的方法，它采用了兩臺(tái)換熱式的預(yù)熱器，利用轉(zhuǎn)化爐出來(lái)的轉(zhuǎn)化氣的廢熱，在轉(zhuǎn)化爐上部設(shè)置了燃燒空間，設(shè)定了鎳催化劑床層的最低溫度，確定了蒸汽壓力與氧氣壓力的關(guān)系，制定了防止焦?fàn)t煤氣竄入到氧氣管道的方法，從而在焦?fàn)t煤氣催化部分氧化領(lǐng)域達(dá)到了節(jié)能、節(jié)省投資、安全運(yùn)行的目的。但是該發(fā)明對(duì)鎳催化劑床層的溫度、壓力控制較為嚴(yán)格，如若達(dá)不到預(yù)期值會(huì)引起嚴(yán)重的安全方面的事故。

CN?101905865A公開了一種含二氧化碳的天然氣或甲午年轉(zhuǎn)化制合成氣的方法，將催化劑裝入無(wú)溫度梯度絕熱固定床反應(yīng)器的催化劑床層中，加溫至反應(yīng)溫度800℃，含有二氧化碳的天然氣或甲烷氣分別或混合通過(guò)氣體通道進(jìn)入反應(yīng)器，通過(guò)催化床層，部分甲烷和二氧化碳吸熱重整為合成氣，同時(shí)或催化劑床層溫度開始低于加熱溫度時(shí)，將氧氣或空氣通過(guò)氣體分布器加入催化劑床層，在催化劑床層中，未與二氧化碳吸熱重整的甲烷和氧氣或空氣氧化為合成氣。該發(fā)明在反應(yīng)中催化劑床層溫度梯度較小，降低了可能因反應(yīng)器過(guò)熱或過(guò)冷段存在的風(fēng)險(xiǎn)。但該發(fā)明的反應(yīng)器對(duì)原料氣的要求較高，適用范圍小，比如焦?fàn)t煤氣雜質(zhì)氣體較多，如若通入焦?fàn)t煤氣會(huì)導(dǎo)致催化劑的失活，因此不能大規(guī)模推廣應(yīng)用。

CN?1648034A公開了一種二氧化碳-甲烷重整制合成氣工藝，該工藝是在熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的高溫炭體系中加入預(yù)熱富含CH₄、CO₂、水蒸汽和氧氣，使溫度身高到950℃以上，在H₂O-O₂輔助條件下，高溫炭和H₂O、O₂、及輸入的H₂、CO₂以及CH₄進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成合成氣，然后降溫?fù)Q熱被輸出。該發(fā)明在高溫炭體系中實(shí)現(xiàn)了CO₂和CH₄重整轉(zhuǎn)化，工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、熱效率高，而且避免了積碳和硫引起催化劑失活的問(wèn)題。但該發(fā)明只提出方法工藝，沒(méi)有給出具體的重整反應(yīng)裝置及實(shí)施方案，因此距離工業(yè)推廣還有一段距離。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的催化劑易失活、設(shè)備投資大、適用范圍窄、操作不安全等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種帶有混合式氣體分布器的重整反應(yīng)器及工藝。

一種帶有混合式氣體分布器的重整反應(yīng)器，其特征在于：所述重整反應(yīng)器的上部設(shè)置有第三水蒸氣進(jìn)口，底部通過(guò)塔式分布裝置底座連通有混合式氣體分布器，在催化劑料倉(cāng)的下端設(shè)置有上行管道；