[發(fā)明專利]一種電氣協(xié)同供熱重整反應(yīng)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011190255.0
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112265962B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龍筱焱;葉家鎮(zhèn);蔣靜思;馮斌
• 申請（專利權(quán)）人: 莊焱法
• 主分類號: C01B3/38
• 分類號: C01B3/38
• 代理公司: 河南大象律師事務(wù)所 41129
• 代理人: 張勇

本發(fā)明公開了一種電氣協(xié)同供熱重整反應(yīng)系統(tǒng)，包括重整反應(yīng)器和電氣協(xié)同供熱裝置，所述重整反應(yīng)器的內(nèi)部開設(shè)有煙氣對流區(qū)和重整反應(yīng)區(qū)，所述煙氣對流區(qū)包括煙氣分配裝置和煙氣導(dǎo)流裝置。本發(fā)明所述一種電氣協(xié)同供熱重整反應(yīng)系統(tǒng)，通過切換電加熱和煙氣加熱的熱貢獻比例，可以保證在電力或燃?xì)馊我庖环焦?yīng)不足時反應(yīng)器連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)；采用電協(xié)同供熱，重整反應(yīng)器啟動速度快，幾分鐘內(nèi)反應(yīng)器即可進入穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)；采用非明火催化燃燒的方式產(chǎn)生對流煙氣，催化燃燒的燃燒溫度較低，顯著減少NOx氣體的生成，同時避免了反應(yīng)器內(nèi)部超高溫區(qū)的存在，降低了反應(yīng)器材料選材要求，并延長了設(shè)備的使用壽命，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，特別涉及一種電氣協(xié)同供熱重整反應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

化工生產(chǎn)過程中常會涉及到強吸熱反應(yīng)。為了實現(xiàn)這種強吸熱過程，化工行業(yè)通常采用化石燃料的直接燃燒進行供熱。但是化石燃料的高溫燃燒，不僅會產(chǎn)生大量的NOx氣體，也會進一步加劇溫室氣體的排放，造成難以逆轉(zhuǎn)的全球氣候問題。為了減輕化工生產(chǎn)對全球氣候的不利影響，科學(xué)界提出化學(xué)工業(yè)電氣化生產(chǎn)的理念。利用可再生能源產(chǎn)生的電力來為化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)提供能量，這不僅緩解了全球氣候問題，也為化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)性生產(chǎn)提供了可能。

然而部分常見的可再生能源具有間歇性，例如風(fēng)能和太陽能。因此近年來間歇性可再生能源的集成利用引起大眾關(guān)注。一個有前景的方案是將這部分間歇性可再生能源儲存在化學(xué)品中，即用間歇性可再生能源產(chǎn)生的電力生產(chǎn)化學(xué)燃料，通過電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化實現(xiàn)能量儲存。目前，對于如輕烴(甲烷等)蒸汽重整等需要高強度熱量輸入的重整過程，工業(yè)上主要采用化石燃料的直接燃燒來加熱重整反應(yīng)器。這種加熱方式具有工藝成熟，加熱溫度高等優(yōu)點。但是燃燒加熱涉及到輻射段和對流段，需要重整反應(yīng)器有龐大的體積。高加熱溫度也對反應(yīng)器的材質(zhì)提出了極其苛刻的要求。同時，高溫燃燒也會造成大量NOx氣體的產(chǎn)生并且減小反應(yīng)管的使用壽命。為了避免直接在重整反應(yīng)器內(nèi)部高溫燃燒燃料，工業(yè)上也會使用高溫?zé)煹罋饧訜嶂卣磻?yīng)器。

近幾十年，隨著化學(xué)工業(yè)電氣化生產(chǎn)理念的普及，工業(yè)界也提出過電加熱反應(yīng)器的技術(shù)。常見的電加熱方式包括電阻加熱和感應(yīng)加熱。電阻加熱利用電流通過導(dǎo)體發(fā)生的焦耳效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋ｋ娮杓訜岱譃橹苯与娮杓訜岷烷g接電阻加熱。前者通過將電源電壓直接接在導(dǎo)電的物體上產(chǎn)生熱量，后者通過直接電阻加熱發(fā)熱元件，利用輻射，對流和傳導(dǎo)的方式將發(fā)熱元件的熱量傳遞給被加熱物體。實驗室級別的反應(yīng)器多采用電阻加熱。感應(yīng)加熱利用感應(yīng)線圈產(chǎn)生的交變磁場，使被加熱物體內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)渦流，進而利用渦流產(chǎn)生的熱效應(yīng)加熱物體。不同于電阻加熱直接接觸式加熱，感應(yīng)加熱是一種非接觸式的電加熱技術(shù)。在加熱含有易燃易爆氣體的反應(yīng)器時，非接觸式加熱方式可以有效地避免火花的產(chǎn)生，從而降低反應(yīng)器燃燒爆炸的風(fēng)險。

電加熱具有相對高的加熱效率，可以極大地減小反應(yīng)器體積的同時避免燃料高溫燃燒時有毒有害氣體的產(chǎn)生。但由于傳統(tǒng)電力價格較高的原因，電加熱化工反應(yīng)器，尤其是能耗較高的重整反應(yīng)器，始終無法實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。而太陽能，風(fēng)能和水利能獲得的電力因其具有較低的成本，可以為重整反應(yīng)器電氣化提供經(jīng)濟可行的動力來源。但是太陽能，風(fēng)能和水利能的間歇性又嚴(yán)重限制了化工裝置的連續(xù)穩(wěn)定運行。因此集成間歇性可再生能源為化工裝置提供連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)動力的研究，尤其對于高耗能的重整裝置，具有重大的能源戰(zhàn)略意義。為此，我們提出一種電氣協(xié)同供熱重整反應(yīng)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種電氣協(xié)同供熱重整反應(yīng)系統(tǒng)，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種電氣協(xié)同供熱重整反應(yīng)系統(tǒng)，包括重整反應(yīng)器和電氣協(xié)同供熱裝置，所述重整反應(yīng)器的內(nèi)部開設(shè)有煙氣對流區(qū)和重整反應(yīng)區(qū)，所述煙氣對流區(qū)包括煙氣分配裝置和煙氣導(dǎo)流裝置，所述重整反應(yīng)區(qū)包括熱重整裝置，所述電氣協(xié)同供熱裝置包括電加熱裝置和煙氣供熱系統(tǒng)。