專利名稱：循環(huán)流化床甲烷水蒸汽重整制氫反應(yīng)工藝及反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種循環(huán)流化床甲烷水蒸汽重整制氫反應(yīng)工藝及反應(yīng)裝置，屬石油化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
甲烷水蒸汽重整自1926年[Satterfield C.N.，Heterogeneous Catalysis in Industrial Practice.New YorkMcGraw-Hill，1991]第一次應(yīng)用至今，經(jīng)數(shù)十年的工藝改進，是目前已工業(yè)化了的通過天然氣制氫應(yīng)用最廣泛的方法。傳統(tǒng)的甲烷水蒸汽重整過程包括原料的預(yù)熱和預(yù)處理，蒸汽轉(zhuǎn)化，一氧化碳的高、低溫的轉(zhuǎn)換，廢熱回收、和氫氣提純等工序，其核心是轉(zhuǎn)化爐。
甲烷水蒸汽重整反應(yīng)是一個強吸熱反應(yīng)，要求在高溫下進行，750℃～900℃，同時為了提高轉(zhuǎn)化率要增大壓力，反應(yīng)條件是1.5～3MPa，反應(yīng)生成的H2和CO的摩爾流率之比約為3。重整反應(yīng)所需熱量由部分燃料在外部燃燒產(chǎn)生和供給。在整個系統(tǒng)中，參與燃燒反應(yīng)的燃料大約占總?cè)剂系?5％。
制氫裝置的技術(shù)核心是蒸汽轉(zhuǎn)化工序，關(guān)鍵設(shè)備是轉(zhuǎn)化爐，其類型通常以燒嘴的位置來命名，已經(jīng)商業(yè)化的轉(zhuǎn)化爐主要有頂燒式、側(cè)燒式、梯臺式等，最常用的是頂燒式。并且反應(yīng)需要在昂貴的耐高溫不銹鋼管制作的反應(yīng)器內(nèi)進行，設(shè)備成本高。
現(xiàn)有一種新型蒸汽重整工藝，增強吸附劑重整，它是將氧化鈣吸附劑與催化劑混合在一起，能除去CO和CO2，從而生產(chǎn)出高純度的氫氣，減少凈化處理的成本；產(chǎn)物氣中的CO2不斷被吸收，反應(yīng)可在較低的溫度(400℃～500℃)和較低的壓力下進行，從而又降低了對重整裝置材料的性能要求。這種技術(shù)面臨的主要問題是吸附劑和催化劑的使用壽命以及系統(tǒng)設(shè)計。
傳統(tǒng)工藝的缺點由于目前使用的催化劑通常需要通入過量的水蒸汽，來抑制碳在催化劑表面的沉積，一般原料氣中H2O和CH4的摩爾比為3～5，造成反應(yīng)能耗高，另外反應(yīng)需要在昂貴的耐高溫不銹鋼管制作的反應(yīng)器內(nèi)進行，造成設(shè)備成本高。非貴金屬催化劑及其載體在高溫下往往活性易衰退，目前多采用添加助劑的方法抑制催化劑的熔結(jié)過程，防止Ni晶粒的長大，從而使他有較高較穩(wěn)定的活性，延長使用壽命并增加抗硫或抗積碳能力。考慮到氫氣的應(yīng)用越來越廣泛，特別是在未來能源領(lǐng)域中的應(yīng)用，市場需求量將急劇增加，甲烷水蒸汽重整制氫工藝技術(shù)還不能滿足未來大規(guī)模制氫的要求，因此迫切需要開發(fā)新的工藝過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是降低甲烷水蒸汽重整工藝過程的能耗，利用循環(huán)流動的催化劑固體顆粒作為熱的載體實現(xiàn)熱量的循環(huán)利用；同時有效解決催化劑積碳引起的催化劑失活，實現(xiàn)催化劑再生，進一步降低生產(chǎn)成本。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種循環(huán)流化床甲烷水蒸汽重整制氫反應(yīng)工藝，其特征在于該工藝按如下步驟進行(1)水蒸汽與甲烷作為原料氣以摩爾比為1.2～1.5的比例首先進入提升管反應(yīng)器，與鎳/氧化鋁催化劑顆粒充分接觸，催化重整生成氫氣，提升管反應(yīng)器的進口溫度與出口溫度分別為850℃～860℃和800℃～810℃；(2)從提升管反應(yīng)器出來的氣固混合物進入旋風分離器進行分離，分離出來的氣體經(jīng)工業(yè)處理裝置，最終得到純凈的氫氣；(3)從旋風分離器分離出來的催化劑顆粒進入流化床燃燒反應(yīng)器，向流化床燃燒反應(yīng)器中通入空氣，催化劑上的積碳與空氣中氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，清除了積碳，同時鎳被空氣中的氧氣氧化生成氧化鎳，使催化劑的溫度由800℃～810℃升高到1170℃～1220℃，流出流化床燃燒反應(yīng)器的氣體直接排空；(4)被完全氧化的催化劑顆粒進入再生裝置，向其中通入甲烷氣體，使催化劑得到再生，并使顆粒的溫度由1170℃～1220℃降到850℃～860℃；從再生裝置的頂部流出的氣體進入下一步工業(yè)處理裝置，得到純凈的氫氣；再生得到的催化劑返回提升管反應(yīng)器，與預(yù)熱后的原料氣混合，催化劑將原料氣加熱到840℃～850℃后進行新一輪的甲烷重整反應(yīng)。
上述工藝中，步驟(4)中原料氣的預(yù)熱溫度為400℃～450℃。
本發(fā)明的技術(shù)特征還在于在提升管反應(yīng)器底部以及流化床燃燒反應(yīng)器底部通入惰性載氣作為提升氣或者松動風。
本發(fā)明提供了一種實施上述工藝的循環(huán)流化床甲烷水蒸氣重整制氫反應(yīng)裝置，其特征在于，所述裝置包括提升管反應(yīng)器，設(shè)置在提升管反應(yīng)器出口處的第一旋風分離器，通過第一料封與所述第一旋風分離器相連的第一流化床燃燒反應(yīng)器，通過第二料封與所述第一流化床燃燒反應(yīng)器相連的第二流化床燃燒反應(yīng)器，所述的第二流化床燃燒反應(yīng)器通過管道與所述的提升管反應(yīng)器的底部相連接。
本發(fā)明提供的另一種實施上述工藝的循環(huán)流化床甲烷水蒸氣重整制氫反應(yīng)裝置，其特征在于，所述裝置包括提升管反應(yīng)器，設(shè)置在提升管反應(yīng)器出口處的第一旋風分離器，通過第一料封與所述第一旋風分離器相連的第一流化床燃燒反應(yīng)器，通過第二料封與所述第一流化床燃燒反應(yīng)器相連的下行管反應(yīng)器，與所述下行管反應(yīng)器相連的第二旋風分離器，所述的第二旋風分離器與所述的提升管反應(yīng)器的底部相連接。
本發(fā)明提供的又一種實施上述工藝的循環(huán)流化床甲烷水蒸氣重整制氫反應(yīng)裝置，其特征在于，所述裝置包括兩段提升管反應(yīng)器，設(shè)置在兩段提升管反應(yīng)器出口處的第一旋風分離器，通過第一料封與所述第一旋風分離器相連的第一流化床燃燒反應(yīng)器，所述的第一流化床燃燒反應(yīng)器通過第二料封與所述的兩段提升管反應(yīng)器底部相連接本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果①現(xiàn)有工藝中為了給強吸熱的重整反應(yīng)提供足夠的熱量，利用大量耐高溫換熱管管外燃料燃燒的方式來實現(xiàn)，不僅設(shè)備費用高，而且需要消耗一部分燃料氣，本工藝流程則利用循環(huán)流動的催化劑固體顆粒作為熱載體，在氧化段儲備熱量，在重整段放出這些熱量，因此實現(xiàn)了重整過程強吸熱反應(yīng)的自供熱，降低了成本。②現(xiàn)有工藝中為了避免催化劑在重整階段積碳造成催化劑失活，采用通入過量水蒸汽的方法，一般水蒸氣與甲烷的摩爾量之比為3～5，而本工藝采用循環(huán)流化床反應(yīng)器，實現(xiàn)了催化劑的不斷再生，避免了因通入過量水蒸汽而造成的成本升高。③本工藝將反應(yīng)熱量自補給與催化劑再生相結(jié)合；綜合利用了吸熱及放熱反應(yīng)的結(jié)合以及金屬氧化物還原與金屬氧化反應(yīng)的結(jié)合，將催化劑固體顆粒作為熱和氧的載體實現(xiàn)了熱量與氧的雙循環(huán)，整套裝置設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。


圖1為本發(fā)明提供的循環(huán)流化床甲烷水蒸氣重整制氫反應(yīng)工藝的第一個實施例的流程圖及反應(yīng)裝置的示意圖。
圖2為本發(fā)明提供的循環(huán)流化床甲烷水蒸氣重整制氫反應(yīng)工藝的第第二個實施例的流程圖及反應(yīng)裝置的示意圖。
圖3為本發(fā)明提供的循環(huán)流化床甲烷水蒸氣重整制氫反應(yīng)工藝的第三個實施例的流程圖及反應(yīng)裝置的示意圖。
圖中1、下行管反應(yīng)器；2、提升管反應(yīng)器；2a、兩段提升管反應(yīng)器；3a、第一旋風分離器；3b、第二旋風分離器；4a、第一料封；4b、第二料封；5a、第一流化床燃燒反應(yīng)器；5b、第二流化床燃燒反應(yīng)器；A、原料氣；B、氣體產(chǎn)物I；C、空氣耗氧；D、空氣；E、載氣；F、CH4；G、氣體產(chǎn)物II。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的工藝流程及具體實施圖1為本發(fā)明提供的循環(huán)流化床甲烷水蒸氣重整制氫反應(yīng)工藝的第一個實施例的流程圖及反應(yīng)裝置的示意圖。
該反應(yīng)裝置包括提升管反應(yīng)器2，設(shè)置在提升管反應(yīng)器出口處的第一旋風分離器3a，通過第一料封4a與所述第一旋風分離器相連的第一流化床燃燒反應(yīng)5a，通過第二料封4b與所述第一流化床燃燒反應(yīng)器相連的第二流化床燃燒反應(yīng)器5b，所述的第二流化床燃燒反應(yīng)器通過管道與所述的提升管反應(yīng)器的底部相連接。結(jié)合附圖詳細闡述如下鎳/氧化鋁催化劑固體顆粒在載氣E的作用下進入提升管反應(yīng)器2，水蒸汽與甲烷作為原料氣A以摩爾比為1.2～1.5的比例進入提升管反應(yīng)器，與鎳/氧化鋁催化劑固體顆粒充分接觸，原料氣的預(yù)熱溫度為400℃～450℃。在提升管反應(yīng)器中進口溫度為850℃～860℃的催化劑顆粒首先將原料氣加熱到840℃～850℃，繼而發(fā)生甲烷水蒸汽重整反應(yīng)，由于該反應(yīng)為強吸熱過程，熱量則來源于催化劑顆粒蓄積的熱量，因此在提升管反應(yīng)器出口處催化劑顆粒溫度降至800℃～810℃；反應(yīng)流出的氣體與催化劑顆粒一起進入設(shè)置在提升管反應(yīng)器出口處的第一旋風分離器3a中進行分離，排出的氣體即氣體產(chǎn)物IB，它包括CO、H2、CO2、H2O以及未反應(yīng)的CH4，將其通入下一步工業(yè)處理裝置，得到純凈氫氣；從旋風分離器分離出來的催化劑顆粒，通過第一料封4a進入與第一旋風分離器相連的第一流化床燃燒反應(yīng)器5a中，由于在重整過程中可能發(fā)生積碳，因此將空氣D通入第一流化床燃燒反應(yīng)器中，催化劑上的積碳與空氣中氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，清除了積碳，同時鎳被空氣中的氧氣氧化生成氧化鎳，使催化劑的溫度由800℃～810℃升高到1170℃～1220℃，為甲烷重整反應(yīng)提供反應(yīng)熱；流出第一流化床燃燒反應(yīng)器的空氣耗氧氣體C中除了未消耗完的氧氣，大量是氮氣，可以無污染的排放到大氣中；為了保持流化狀態(tài)，在第一流化床燃燒反應(yīng)器底部通入載氣E；被完全氧化的催化劑顆粒通過第二料封4b進入與第一流化床燃燒反應(yīng)器相連的第二流化床燃燒反應(yīng)器5b中，向第二流化床燃燒反應(yīng)器中通入甲烷F，催化劑被還原得以再生，氣體產(chǎn)物IIG中含有CO、H2、CO2、H2O和未反應(yīng)的CH4，將其通入后序工業(yè)裝置，得到純凈氫氣；為了保持流化狀態(tài)在第二流化床燃燒反應(yīng)器底部通入載氣E；第二流化床燃燒反應(yīng)器通過管道與提升管反應(yīng)器的底部相連接，催化劑顆粒返回到提升管反應(yīng)器中，開始新一輪的重整反應(yīng)。
圖2為本發(fā)明提供的循環(huán)流化床甲烷水蒸氣重整制氫反應(yīng)工藝的第第二個實施例的流程圖及反應(yīng)裝置的示意圖。
反應(yīng)裝置包括提升管反應(yīng)器2，設(shè)置在提升管反應(yīng)器出口處的第一旋風分離器3a，通過第一料封4a與所述第一旋風分離器相連的第一流化床燃燒反應(yīng)器5a，通過第二料封4b與所述第一流化床燃燒反應(yīng)器相連的下行管反應(yīng)器1，與所述下行管反應(yīng)器相連的第二旋風分離器3b，所述的第二旋風分離器與所述的提升管反應(yīng)器的底部相連接。結(jié)合附圖詳細闡述如下鎳/氧化鋁催化劑固體顆粒在載氣E的作用下進入提升管反應(yīng)器2，水蒸汽與甲烷作為原料氣A以摩爾比為1.2～1.5的比例進入提升管反應(yīng)器，與鎳/氧化鋁催化劑固體顆粒充分接觸，原料氣的預(yù)熱溫度為400℃～450℃。在提升管反應(yīng)器中進口溫度為850℃～860℃的催化劑顆粒首先將原料氣加熱到840℃～850℃，繼而發(fā)生甲烷水蒸汽重整反應(yīng)，由于該反應(yīng)為強吸熱過程，熱量則來源于催化劑顆粒蓄積的熱量，因此在提升管反應(yīng)器出口處催化劑顆粒溫度降至800℃～810℃；反應(yīng)流出的氣體與催化劑顆粒一起進入設(shè)置在提升管反應(yīng)器出口處的第一旋風分離器3a中進行分離，排出的氣體即氣體產(chǎn)物IB，它包括CO、H2、CO2、H2O以及未反應(yīng)的CH4，將其通入下一步工業(yè)處理裝置，得到純凈氫氣；從旋風分離器分離出來的催化劑顆粒，通過第一料封4a進入與第一旋風分離器相連的第一流化床燃燒反應(yīng)器5a中，由于在重整過程中可能發(fā)生積碳，因此將空氣D通入第一流化床燃燒反應(yīng)器中，催化劑上的積碳與空氣中氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，清除了積碳，同時鎳被空氣中的氧氣氧化生成氧化鎳，使催化劑的溫度由800℃～810℃升高到1170℃～1220℃，為甲烷重整反應(yīng)提供反應(yīng)熱；流出第一流化床燃燒反應(yīng)器的空氣耗氧氣體C中除了未消耗完的氧氣，大量是氮氣，可以無污染的排放到大氣中；為了保持流化狀態(tài)，在第一流化床燃燒反應(yīng)器底部通入載氣E；被完全氧化的催化劑顆粒通過第二料封4b進入與第一流化床燃燒反應(yīng)器相連的下行管反應(yīng)器1中，向下行管反應(yīng)器中通入甲烷F，催化劑被還原得以再生，氣固混合物進入與下行管反應(yīng)器相連的第二旋風分離器3b中，分離出來的氣體產(chǎn)物IIG中含有CO、H2、CO2、H2O和未反應(yīng)的CH4，將其通入后序工業(yè)裝置，得到純凈氫氣；第二旋風分離器與提升管反應(yīng)器的底部相連接，催化劑顆粒返回到提升管反應(yīng)器中，開始新一輪的重整反應(yīng)。
圖3為本發(fā)明提供的循環(huán)流化床甲烷水蒸氣重整制氫反應(yīng)工藝的第一個實施例的流程圖及反應(yīng)裝置的示意圖。
所述反應(yīng)裝置包括兩段提升管反應(yīng)器2a，設(shè)置在兩段提升管反應(yīng)器出口處的第一旋風分離器3a，通過第一料封4a與所述第一旋風分離器相連的第一流化床燃燒反應(yīng)器5a，所述的第一流化床燃燒反應(yīng)器通過第二料封4b與所述的兩段提升管反應(yīng)器底部相連接。結(jié)合附圖詳細闡述如下被完全氧化的催化劑固體顆粒在載氣E的作用下進入兩段提升管反應(yīng)器2a，向兩段提升管的底部通入甲烷F，催化劑被還原得以再生，反應(yīng)生成CO、H2、CO2、H2O和未反應(yīng)的CH4，混合氣與再生的催化劑顆粒一起進入兩段提升管反應(yīng)器的上段，水蒸汽與甲烷作為原料氣A以摩爾比為1.2～1.5的比例由兩段提升管反應(yīng)器上段的底部進入，與鎳/氧化鋁催化劑固體顆粒充分接觸，原料氣的預(yù)熱溫度為400℃～450℃。在提升管反應(yīng)器中進口溫度為850℃～860℃的催化劑顆粒首先將原料氣加熱到840℃～850℃，繼而發(fā)生甲烷水蒸汽重整反應(yīng)，由于該反應(yīng)為強吸熱過程，熱量則來源于催化劑顆粒蓄積的熱量，因此在提升管反應(yīng)器出口處催化劑顆粒溫度降至800℃～810℃；反應(yīng)流出的氣體與催化劑顆粒一起進入設(shè)置在提升管反應(yīng)器出口處的第一旋風分離器3a中進行分離，排出的氣體即氣體產(chǎn)物IB，它包括CO、H2、CO2、H2O以及未反應(yīng)的CH4，將其通入下一步工業(yè)處理裝置，得到純凈氫氣；從旋風分離器分離出來的催化劑顆粒，通過第一料封4a進入與第一旋風分離器相連的第一流化床燃燒反應(yīng)器5a中，由于在重整過程中可能發(fā)生積碳，因此將空氣D通入第一流化床燃燒反應(yīng)器中，催化劑上的積碳與空氣中氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，清除了積碳，同時鎳被空氣中的氧氣氧化生成氧化鎳，使催化劑的溫度由800℃～810℃升高到1170℃～1220℃，為甲烷重整反應(yīng)提供反應(yīng)熱；流出第一流化床燃燒反應(yīng)器的空氣耗氧氣體C中除了未消耗完的氧氣，大量是氮氣，可以無污染的排放到大氣中；為了保持流化狀態(tài)，在第一流化床燃燒反應(yīng)器底部通入載氣E；第一流化床燃燒反應(yīng)器通過第二料封4b與兩段提升管反應(yīng)器的底部相連，被完全氧化的催化劑顆粒經(jīng)過第二料封返回到兩段提升管反應(yīng)器中。
實施例1如圖1所示的循環(huán)流化床甲烷水蒸汽重整制氫反應(yīng)裝置中，400℃～450℃的原料氣A以及溫度在850℃～860℃的催化劑顆粒在提升管反應(yīng)器2中發(fā)生催化重整反應(yīng)，原料氣A中水蒸汽與甲烷的摩爾流率之比為1.5，總體積流率為9×104m3/hr，表觀氣速15m/s；催化劑顆粒的粒徑為0.06～0.10mm，密度為2200kg/m3，循環(huán)量約為700kg/s；催化劑在提升管反應(yīng)器2的出口溫度為800℃～810℃，重整過程甲烷轉(zhuǎn)化率大于95％；采用分離效率為98％的第一旋風分離器3a；離開第一流化床燃燒反應(yīng)器5a后催化劑升溫到1190℃～1220℃，再經(jīng)過第二流化床反應(yīng)器5b實現(xiàn)催化劑再生，再生反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，催化劑顆粒溫度降至850℃～860℃，再返回提升管反應(yīng)器2。
實施例2如圖2所示的循環(huán)流化床甲烷水蒸汽重整制氫反應(yīng)裝置中，400℃～450℃的原料氣A以及溫度在850℃～860℃的催化劑顆粒在提升管反應(yīng)器2中發(fā)生催化重整反應(yīng)，原料氣A中水蒸汽與甲烷的摩爾流率之比為1.2，總體積流率為7.9×104m3/hr，表觀氣速13.2m/s；催化劑顆粒的粒徑為0.06～0.10mm，密度為2200kg/m3，循環(huán)量約為620kg/s；催化劑在提升管反應(yīng)器2出口溫度為800℃～805℃，重整過程甲烷轉(zhuǎn)化率大于95％；采用分離效率為98％的第一旋風分離器3a；離開第一流化床燃燒反應(yīng)器5a后催化劑升溫到1170℃～1190℃，再經(jīng)過下行管反應(yīng)器1實現(xiàn)催化劑再生，再生反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，催化劑顆粒溫度降至850℃～860℃，經(jīng)過分離效率為98％的第二旋風分離器3b，催化劑顆粒返回提升管反應(yīng)器2。
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)流化床甲烷水蒸汽重整制氫反應(yīng)工藝，其特征在于該工藝按如下步驟進行(1)水蒸汽與甲烷作為原料氣以摩爾比為1.2～1.5的比例首先進入提升管反應(yīng)器，與鎳/氧化鋁催化劑顆粒充分接觸，催化重整生成氫氣，提升管反應(yīng)器的進口溫度與出口溫度分別為850℃～860℃和800℃～810℃；(2)從提升管反應(yīng)器出來的氣固混合物進入旋風分離器進行分離，分離出來的氣體經(jīng)工業(yè)處理裝置，最終得到純凈的氫氣；(3)從旋風分離器分離出來的催化劑顆粒進入流化床燃燒反應(yīng)器，向流化床燃燒反應(yīng)器中通入空氣，催化劑上的積碳與空氣中氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，清除了積碳，同時鎳被空氣中的氧氣氧化生成氧化鎳，使催化劑的溫度由800℃～810℃升高到1170℃～1220℃，流出流化床燃燒反應(yīng)器的氣體直接排空；(4)被完全氧化的催化劑顆粒進入再生裝置，向其中通入甲烷氣體，使催化劑得到再生，并使顆粒的溫度由1170℃～1220℃降到850℃～860℃；從再生裝置的頂部流出的氣體進入下一步工業(yè)處理裝置，得到純凈的氫氣；再生得到的催化劑返回提升管反應(yīng)器，與預(yù)熱后的原料氣混合，催化劑將原料氣加熱到840℃～850℃后進行新一輪的甲烷重整反應(yīng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床甲烷水蒸汽重整制氫反應(yīng)工藝，其特征在于步驟(4)中原料氣的預(yù)熱溫度為400℃～450℃。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)流化床甲烷水蒸汽重整制氫反應(yīng)工藝，其特征在于在提升管反應(yīng)器底部以及流化床燃燒反應(yīng)器底部通入惰性載氣作為提升氣或者松動風。
4.一種實施如權(quán)利要求1所述工藝的循環(huán)流化床甲烷水蒸氣重整制氫反應(yīng)裝置，其特征在于，所述裝置包括提升管反應(yīng)器(2)，設(shè)置在提升管反應(yīng)器出口處的第一旋風分離器(3a)，通過第一料封(4a)與所述第一旋風分離器相連的第一流化床燃燒反應(yīng)器(5a)，通過第二料封(4b)與所述第一流化床燃燒反應(yīng)器相連的第二流化床燃燒反應(yīng)器(5b)，所述的第二流化床燃燒反應(yīng)器通過管道與所述的提升管反應(yīng)器的底部相連接。
5.一種實施如權(quán)利要求1所述工藝的循環(huán)流化床甲烷水蒸氣重整制氫反應(yīng)裝置，其特征在于，所述裝置包括提升管反應(yīng)器(2)，設(shè)置在提升管反應(yīng)器出口處的第一旋風分離器(3a)，通過第一料封(4a)與所述第一旋風分離器相連的第一流化床燃燒反應(yīng)器(5a)，通過第二料封(4b)與所述第一流化床燃燒反應(yīng)器相連的下行管反應(yīng)器(1)，與所述下行管反應(yīng)器相連的第二旋風分離器(3b)，所述的第二旋風分離器與所述的提升管反應(yīng)器的底部相連接。
6.一種實施如權(quán)利要求1所述工藝的循環(huán)流化床甲烷水蒸氣重整制氫反應(yīng)裝置，其特征在于，所述裝置包括兩段提升管反應(yīng)器(2a)，設(shè)置在兩段提升管反應(yīng)器出口處的第一旋風分離器(3a)，通過第一料封(4a)與所述第一旋風分離器相連的第一流化床燃燒反應(yīng)器(5a)，所述的第一流化床燃燒反應(yīng)器通過第二料封(4b)與所述的兩段提升管反應(yīng)器底部相連接。
全文摘要
循環(huán)流化床甲烷水蒸汽重整制氫反應(yīng)工藝及反應(yīng)裝置，屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域。該工藝包括甲烷水蒸氣重整、催化劑氧化以消除積碳和催化劑還原再生三個主要步驟，整個過程將反應(yīng)熱量自補給和催化劑再生相互結(jié)合，降低了能耗并增大了氫氣的產(chǎn)率；本發(fā)明綜合利用了吸熱及放熱反應(yīng)結(jié)合和金屬氧化物還原及金屬的氧化反應(yīng)結(jié)合，將催化劑固體顆粒作為熱和氧的載體實現(xiàn)了熱量與氧的雙循環(huán)；該工藝的主要反應(yīng)裝置包括提升管反應(yīng)器實現(xiàn)甲烷水蒸氣重整反應(yīng)，流化床燃燒反應(yīng)器實現(xiàn)催化劑氧化和積碳的消除，以及催化劑再生裝置；整套裝置設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。
文檔編號B01J21/00GK101054161SQ20071009960
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者程易, 王 琦, 丁石, 金涌 申請人:清華大學(xué)