[發明專利]一種非催化重整反應器及其工藝

有效

• 申請號: 201811523908.5
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109569490B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 張國杰;閻煌煜;郭曉菲;秦曉偉;李晟;徐英
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;B01J4/00;B01J19/00;C01B3/36
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發明公開了一種非催化重整反應器及其工藝，所述反應器包括換熱區，混合區，重整反應區，換熱區在外層，內層為混合區和重整反應區；混合區位于重整反應區的下方；換熱區通過直接金屬激光燒結技術，逐層構建成端到端的瑞士卷式結構；換熱區通過空氣與產物的相向式流動實現熱交換；混合區為可拆卸式的螺旋式管路結構；重整反應區為圓柱體結構，位于混合區的上方。所述換熱區的空氣出口與混合區的空氣進口相連通；混合區出口與重整反應區的進口相連通；重整反應區的出口與換熱區的產物進口相連通。本發明避免了使用催化劑；換熱區入口反應物為空氣，實現了低能、高效的產出；本發明提高了重整產率的同時響應了綠色化學的號召。

技術領域

本發明涉及一種非催化重整反應器及其工藝，特別涉及對烴類氣體液體燃料、普通生物物質熱解氣以及焦化廠、化肥廠、煉油和煤礦開采等過程產生的富甲烷氣體進行重整的裝置。

背景技術

部分氧化是將高能量密度烴類燃料（丙烷，天然氣，汽油，JP-8等）轉化為合成氣的簡單方法，合成氣可以很容易地被固體氧化物燃料電池（SOFC）用于發電， 或進一步純化用于高純度氫氣生成。 由于部分氧化重整產物保留了大部分化學能，如何利用這些化學能存在一些問題。

催化方法對烴類燃料重整有一些缺點。當燃料含有高濃度的硫物質時，催化劑也面臨挑戰。硫會使許多催化劑中毒，導致需要在引入重整系統之前更換催化劑或預處理燃料。 此外，催化劑通常需要額外注意啟動和關閉過程，這增加了整個系統的復雜性。

在這種反應器中進行氣相燃料重整的難題是重整反應。 高度預熱的燃料和空氣混合物在進入所需反應區之前引起自燃。 在先前的開發中，應用中心燃料噴射方法來應對這一挑戰。但是，空氣和燃料的分離導致在進入部分氧化反應區之前混合不充分，導致大量煙灰形成。

德國專利DE 103 95 205 A1可知重整區填充有多孔材料的重整器，其內表面增強催化反應，而減小氣體流過重整區的速度。但其送料器的缺點在于噴射裝置的復雜設計需要復雜的用于控制的機械和電子特征，不理想地增加了成本。中國專利 200810012601.9公開了一種熱解及氣體過程中焦油焦炭的清除方法及可燃氣體重整方法，通過以整體式蓄熱蜂窩陶瓷為載體，通過負載催化劑的方法，在氧化劑的作用下進行轉化重整，但需清除多孔陶瓷表面附著的焦油和焦炭，增加了成本且降低了生產效率。

發明內容

本發明旨在提供一種非催化重整反應器，避免了使用催化劑，在重整反應前使氣體充分混合，在混合氣體達到自燃點之前進入重整反應區進行反應，使其煙灰率降到最低，該設備是一種低能、高產率的新設備。

本發明通過設計不使用催化劑的重整反應器，實現了節能減排。本發明的產物為發生重整反應后的生成物，反應物為空氣和烴類燃料，用產物中回收的熱量來預熱反應物，使反應無需借助外界而有很高的溫度，從而使反應在不使用催化劑的情況下還能順利進行，并且產率也比較高。此外，瑞士卷式幾何形狀有效地減少了大部分熱損失（例如表面損失和煙氣損失），減少了能量損失，改造過程使重整產品具有高能量，因此具有高的重整效率?；旌蠀^的螺旋式設計以及內部的擋板設計都能有效地增加氣體混合的均勻程度。

本發明提供了一種非催化重整反應器，包括換熱區，混合區，重整反應區，換熱區在外層，內層為混合區和重整反應區；混合區位于重整反應區的下方；

換熱區通過直接金屬激光燒結技術，逐層構建成端到端的瑞士卷式結構；換熱區通過空氣與產物的相向式流動實現熱交換；混合區為可拆卸式的螺旋式管路結構；

重整反應區為圓柱體結構，位于混合區的上方；

所述換熱區的空氣出口與混合區的空氣進口相連通；混合區出口與重整反應區的進口相連通；重整反應區的出口與換熱區的產物進口相連通。

所述的直接金屬激光燒結技術，是通過使用高能量的激光束再由3D模型數據控制來局部熔化金屬基體，同時燒結固化粉末金屬材料并自動地層層堆疊，以生成致密的幾何形狀的實體零件。