[發(fā)明專利]重整制氫反應(yīng)器及制氫轉(zhuǎn)化爐和制氫反應(yīng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710987375.5
• 申請(qǐng)日: 2017-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN109694040B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張旭;戴文松;蔣榮興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司;中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司
• 主分類號(hào): C01B3/40
• 分類號(hào): C01B3/40;C01B3/38
• 代理公司: 北京英創(chuàng)嘉友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11447
• 代理人: 王浩然;耿超

1.一種重整制氫反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)器包括圓筒形密封承壓殼體（12）、進(jìn)氣口（1）、出氣口（2）、從所述殼體（12）頂部伸入到殼體內(nèi)部的第一直管（11）、從所述殼體（12）底部伸入到殼體內(nèi)部的第二直管（14）和設(shè)置在所述殼體（12）內(nèi)所述第一直管（11）下方所述第二直管（14）上方的徑向催化反應(yīng)區(qū)；所述進(jìn)氣口與所述第一直管（11）連通，所述出氣口（2）與所述第二直管（14）連通；

所述徑向催化反應(yīng)區(qū)的頂部和底部分別由頂部密封板（5）和底部密封板（8）密封，所述頂部密封板（5）的邊緣與所述殼體（12）內(nèi)壁密封連接，所述徑向催化反應(yīng)區(qū)包括中心筒（13）以及套設(shè)在中心筒（13）外的至少一個(gè)套筒（15）；所述中心筒（13）的頂端穿過頂部密封板（5）與第一直管（11）流體連通，所述中心筒（13）的底端具有開口且與所述底部密封板（8）留有間隙；中心筒（13）的外側(cè)壁與最內(nèi)層套筒的內(nèi)側(cè)壁之間以及相鄰套筒（15）的筒壁之間分別形成有緩沖腔（16）；最外層的套筒（15）的外側(cè)壁與殼體（12）的內(nèi)壁之間形成有環(huán)隙（7）；所述套筒（15）的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁分別形成有開孔，以使所述緩沖腔（16）僅通過所述開孔與所述環(huán)隙（7）流體連通；所述徑向催化反應(yīng)區(qū)的底部密封板（8）與所述殼體（12）下部的內(nèi)壁之間形成有與所述環(huán)隙（7）流體連通的集氣腔（9），所述環(huán)隙（7）通過所述集氣腔（9）與所述第二直管（14）連通；

所述中心筒（13）內(nèi)設(shè)有中心筒微催化反應(yīng)板（6），所述套筒（15）內(nèi)設(shè)有微催化反應(yīng)板（10），所述微催化反應(yīng)板（10）的頂端與所述頂部密封板（5）密封連接、底端與所述底部密封板（8）密封連接，所述中心筒微催化反應(yīng)板（6）和所述微催化反應(yīng)板（10）的板面分別負(fù)載有重整制氫催化劑；

其中，所述中心筒微催化反應(yīng)板（6）軸向延伸且繞軸呈放射狀分布；或者，所述中心筒微催化反應(yīng)板（6）在所述中心筒內(nèi)呈交錯(cuò)分布；

所述微催化反應(yīng)板（10）軸向延伸且圍繞所述中心筒（13）呈放射狀分布；或者，所述微催化反應(yīng)板（10）為筒狀且同軸套設(shè)于所述中心筒（13）外側(cè)；

所述微催化反應(yīng)板（10）包括交替間隔設(shè)置的上催化反應(yīng)板和下催化反應(yīng)板，所述上催化反應(yīng)板的頂端與所述頂部密封板（5）固定連接、底端與所述底部密封板（8）留有空隙；所述下催化反應(yīng)板的底端與所述底部密封板（8）固定連接、頂端與所述頂部密封板（5）留有空隙。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重整制氫反應(yīng)器，其特征在于，所述微催化反應(yīng)板（10）和所述中心筒微催化反應(yīng)板（6）各自獨(dú)立地為選自平面板、齒形板和波紋板中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重整制氫反應(yīng)器，其特征在于，所述微催化反應(yīng)板（10）和所述中心筒微催化反應(yīng)板（6）為波形板。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重整制氫反應(yīng)器，其特征在于，所述套筒（15）的個(gè)數(shù)為1~400個(gè)，所述套筒（15）、中心筒（13）與殼體（12）呈同軸方式布置。

5.一種重整制氫轉(zhuǎn)化爐，包括進(jìn)氣管（24）、出氣管（25）、燒嘴（23）和燃燒室（22），其特征在于，該轉(zhuǎn)化爐還包括權(quán)利要求1~4中任意一項(xiàng)所述的重整制氫反應(yīng)器（21），所述重整制氫反應(yīng)器（21）位于所述燃燒室（22）內(nèi)，所述重整制氫反應(yīng)器（21）的進(jìn)氣口（1）與所述進(jìn)氣管（24）連通，所述重整制氫反應(yīng)器的出氣口（2）與所述出氣管（25）連通。

6.采用權(quán)利要求5所述的重整制氫轉(zhuǎn)化爐進(jìn)行重整制氫反應(yīng)的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

（1）使燃料氣和空氣經(jīng)過所述燒嘴（23）噴入所述燃燒室（22）進(jìn)行燃燒；

（2）使原料氣與水蒸氣經(jīng)所述轉(zhuǎn)化爐的進(jìn)氣管（24）進(jìn)入所述重整制氫反應(yīng)器（21），在所述徑向催化反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行重整制氫反應(yīng)，得到富含氫氣的轉(zhuǎn)化氣。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述重整制氫反應(yīng)的條件包括：反應(yīng)溫度為700～1100℃，反應(yīng)壓力為1.8～5.5MPaG，水蒸氣中的H₂O與原料氣中的碳原子的摩爾比為（2.5～5）：1，空速為1000～100000h^-1。