[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

本公開涉及一種重整制氫反應(yīng)器及制氫轉(zhuǎn)化爐和制氫反應(yīng)方法，該重整制氫反應(yīng)器及轉(zhuǎn)化爐采用微催化反應(yīng)板，反應(yīng)板上負(fù)載有制氫反應(yīng)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(yīng)氣體擴(kuò)散至催化活性中心的距離，降低了傳質(zhì)阻力和反應(yīng)器壓降，提高了制氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化率；反應(yīng)氣體在反應(yīng)器中由中心向外流動(dòng)，流道面積逐漸增大、反應(yīng)板溫度逐漸升高，有利于作為體積增加和吸熱反應(yīng)的制氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的提升；該重整制氫反應(yīng)器使用范圍廣，作為制氫轉(zhuǎn)化爐的爐管可以適用于不同種類的轉(zhuǎn)化爐。采用該重整制氫轉(zhuǎn)化爐的制氫方法爐管壓降低、爐管內(nèi)單位體積催化劑的產(chǎn)品時(shí)空產(chǎn)率高、原料氣處理能力能轉(zhuǎn)化率高，能夠滿足制氫反應(yīng)要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及重整制氫領(lǐng)域，具體地，涉及一種重整制氫反應(yīng)器及制氫轉(zhuǎn)化爐和制氫反應(yīng)方法。

背景技術(shù)

氫氣不僅是重要的化工原料，也是一種清潔燃料。氫氣在現(xiàn)代工業(yè)、尤其是石油化工工業(yè)、燃料電池等國民經(jīng)濟(jì)中扮演著越來越重要的角色。在全球原油不斷重質(zhì)化、劣質(zhì)化趨勢加劇以及人們對(duì)清潔油品數(shù)量需求不斷增加、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，環(huán)境法規(guī)不斷嚴(yán)格的多重壓力下，對(duì)氫氣需求也越來越大，進(jìn)而對(duì)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(zhuǎn)化法、部分氧化法和甲醇裂解法等，目前運(yùn)用最廣泛的是輕烴水蒸氣轉(zhuǎn)化法。輕烴水蒸氣轉(zhuǎn)化法制氫的原料以天然氣、石腦油、煉廠氣等含碳輕質(zhì)烴類為主。其轉(zhuǎn)化過程為：輕質(zhì)烴類與水蒸汽在一定的溫度、壓力以及催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)，生成氫氣及一氧化碳，一氧化碳再經(jīng)過水煤氣變換反應(yīng)進(jìn)一步生成氫氣，進(jìn)一步提高輕質(zhì)烴類目的產(chǎn)物收率。

制氫反應(yīng)過程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有：

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

變換反應(yīng)CO+H₂O→CO₂+H₂△H＝-36kJ/mol

轉(zhuǎn)化反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)吸熱反應(yīng)，在傳統(tǒng)的制氫爐中，通過燃料燃燒，將裝填有轉(zhuǎn)化催化劑的轉(zhuǎn)化爐管加熱到900～1000℃進(jìn)行制氫反應(yīng)。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(jià)格高，限制了工業(yè)應(yīng)用。目前重整制氫工業(yè)應(yīng)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(guān)，相對(duì)而言，比表面越大，活性組分的分散度越好，活性中心數(shù)目越多，從而提高了催化劑的催化活性。

現(xiàn)有的制氫轉(zhuǎn)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(huì)出現(xiàn)裝填不均勻，引起原料氣偏流，造成原料轉(zhuǎn)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(shù)目，在一定程度上提高原料的處理能力和轉(zhuǎn)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(jī)的能量消耗。

發(fā)明內(nèi)容

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