[發明專利]一種重整制氫反應器、制氫轉化爐及重整制氫方法

有效

• 申請號: 201710985866.6
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN109694039B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 張旭;戴文松
• 申請（專利權）人: 中國石化工程建設有限公司;中石化煉化工程（集團）股份有限公司
• 主分類號: C01B3/40
• 分類號: C01B3/40
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 王浩然;耿超

本公開涉及一種重整制氫反應器、制氫轉化爐及重整制氫方法。該重整制氫反應器采用微催化反應板，反應板上負載有制氫反應所需的活性組分，減少了催化活性金屬用量且催化劑不易積碳失活、縮短了反應氣體擴散至催化活性中心的距離，降低了傳質阻力和反應器壓降，提高了制氫反應轉化率；反應氣體在反應器中由中心向外流動，流道面積逐漸增大、反應板溫度逐漸升高，有利于作為體積增加和吸熱反應的制氫反應轉化率的提升；該重整制氫反應器使用范圍廣，作為制氫轉化爐的爐管可以適用于不同種類的轉化爐。采用該重整制氫轉化爐的制氫方法爐管壓降低、爐管內單位體積催化劑的產品時空產率高、原料氣處理能力能轉化率高，能夠滿足制氫反應要求。

技術領域

本公開涉及重整制氫領域，具體地，涉及一種重整制氫反應器、制氫轉化爐及重整制氫方法。

背景技術

氫氣不僅是重要的化工原料，也是一種清潔燃料。氫氣在現代工業、尤其是石油化工工業、燃料電池等國民經濟中扮演著越來越重要的角色。在全球原油不斷重質化、劣質化趨勢加劇以及人們對清潔油品數量需求不斷增加、質量標準不斷提升，環境法規不斷嚴格的多重壓力下，對氫氣需求也越來越大，進而對制氫裝置也提出了更高的要求。

制氫工藝主要有水電解法、輕烴水蒸氣轉化法、部分氧化法和甲醇裂解法等，目前運用最廣泛的是輕烴水蒸氣轉化法。輕烴水蒸氣轉化法制氫的原料以天然氣、石腦油、煉廠氣等含碳輕質烴類為主。其轉化過程為：輕質烴類與水蒸汽在一定的溫度、壓力以及催化劑作用下發生反應，生成氫氣及一氧化碳，一氧化碳再經過水煤氣變換反應進一步生成氫氣，進一步提高輕質烴類目的產物收率。

制氫反應過程中發生的主要化學反應有：

轉化反應 C_nH_m+n H₂O→n CO+(n+m/2)H₂ △H＝206kJ/mol

變換反應 CO+H₂O→CO₂+H₂ △H＝-36kJ/mol

轉化反應是一個強吸熱反應，在傳統的制氫爐中，通過燃料燃燒，將裝填有轉化催化劑的轉化爐管加熱到900～1000℃進行制氫反應。常見的重整制氫活性組分有Pt、Pd、Ir、Rh等第VШ族過渡元素，由于其價格高，限制了工業應用。目前重整制氫工業應用最為廣泛的活性組分是鎳。催化劑活性高低與催化劑比表面軸向大小直接相關，相對而言，比表面越大，活性組分的分散度越好，活性中心數目越多，從而提高了催化劑的催化活性。

現有的制氫轉化爐在爐管中裝填一定顆粒尺寸、形狀的鎳基催化劑，往往會出現裝填不均勻，引起原料氣偏流，造成原料轉化率低，催化劑易積碳失活，降低裝置的操作周期。另外，爐管中裝填顆粒尺寸較小的催化劑，雖然可以提高催化劑的裝填量，增加催化劑活性中心數目，在一定程度上提高原料的處理能力和轉化率，不足之處在于催化劑尺寸越小，爐管壓降越大，增加了原料氣壓縮機的能量消耗。

發明內容

本公開的目的是提供一種重整制氫反應器、重整制氫轉化爐及重整制氫反應方法，該重整制氫反應器及采用該重整制氫反應器的轉化爐的壓降低、無氣體偏流和短路現象；采用該重整制氫轉化爐的方法轉化率高。