[發明專利]原料預熱部一體型水蒸氣改質器及含其的氫制備系統

有效

• 申請號: 201811186938.1
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109798508B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 徐東柱;尹旺來;樸相浩;黃英在;金宇鉉
• 申請（專利權）人: 韓國能量技術研究院
• 主分類號: F22B31/00
• 分類號: F22B31/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 延美花;臧建明

本發明涉及水蒸氣改質器及氫制備系統。更具體來講，涉及由于對流熱交換效率高，因此向位于改質器內部的反應管提供均勻的反應熱，具有更高的改質轉換性能及優異的裝置緊湊化效率的水蒸氣改質反應器。本發明的水蒸氣改質器，包括：外殼；燃燒器，其在所述外殼的內部中心生成反應熱；多個反應管，其以所述燃燒器為中心排列于同心圓；對流傳熱誘導用套管，其相隔地位于所述反應管的外側面且包圍所述反應管的側面；以及排氣排出管，其連通于所述對流傳熱誘導用套管排出排氣，其中，所述反應管的外側面與所述對流傳熱誘導用套管之間的相隔空間的下端開放。

技術領域

本發明涉及水蒸氣改質器。更具體來講，涉及由于對流熱交換效率高，因此向位于改質器內部的反應管提供均勻的反應熱，具有更高的改質轉換性能及優異的裝置緊湊化效率的水蒸氣改質反應器。

背景技術

水蒸氣改質器是以主要成分為甲烷的天然氣為原料制氫的反應器。原料氣體與水蒸氣在催化劑上轉換成氫、一氧化碳、二氧化碳相混合的改質氣體(reformed gas)，引起強烈的吸熱反應，因此需要另外供應反應熱。所述水蒸氣改質器上連接有反應所需的水蒸氣發生器和對反應物進行預熱的預熱器以構成整個工程。在此，關于水蒸氣發生器和預熱器的熱，可對催化劑層加熱并回收排出的燃燒排氣氣體或生產的改質氣體放出的廢熱并供應。因此，為了提高包括水蒸氣改質器在內的所有工程的效率，需要提高熱交換效率。

水蒸氣改質器處的熱交換主要適用輻射傳熱(radiation heat transfer)方式。在此，燃燒器發生的反應熱的向反應管的熱通量(heat flux)非常大，因此有利于處理容量極大化，但由于與火焰直接接觸等，因此具有反應管局部加熱危險，從而無法發生均勻的反應而導致反應穩定性與轉換效率下降。并且，由于反應管之間的反應偏差嚴重，因此具有難以運轉、維護及管理，裝置內需要高價的耐熱材料的問題。這在裝置小型化需求上升方面成為更大的阻礙。

因此需要研究開發減小裝置內反應管排列的中心線的直徑等最小化裝置體積且能夠提高改質器內反應熱的熱交換效率的技術。

發明內容

技術問題

本發明旨在解決如上所述的問題，目的在于提供一種能夠通過減小圓筒形加熱結構的反應管排列的中心線的直徑提高裝置緊湊化率的水蒸氣改質器。

并且，本發明的目的是提供一種盡管裝置小型化但能夠抑制反應管的局部加熱且降低反應管之間溫度偏差以提高反應均勻性的水蒸氣改質器。

并且，本發明的目的是提供一種降低后續工程的熱負荷且能夠減少熱損失以簡化工程構成的水蒸氣改質器。

技術方案

本發明涉及用于生產氫的氫制備反應器的改質管。

本發明的一個形態涉及水蒸氣改制器，包括：

外殼；

燃燒器，其在所述外殼的內部中心生成反應熱；

多個反應管，其以所述燃燒器為中心排列于同心圓；

對流傳熱誘導用套管，其相隔地位于所述反應管的外側面且包圍所述反應管的側面；以及

排氣排出管，其連通于所述對流傳熱誘導用套管排出排氣，

其中，所述反應管的外側面與所述對流傳熱誘導用套管之間的相隔空間的下端開放。

根據本發明的一個實現例的水蒸氣改質器，所述對流傳熱誘導用套管可不具有孔。

根據本發明的一個實現例的水蒸氣改質器，所述對流傳熱誘導用套管包圍從反應管的下端到上端的所述反應管的側面，并且固定于外殼內側上端，一側面可連通于排氣排出管。并且，所述對流傳熱誘導用套管的長度可以是上端位于同一線上的反應管的長度的50至120％。