一种甲烷水蒸气重整制氢反应装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106517093A(43)申请公布日2017.03.22(21)申请号201611059331.8(22)申请日2016.11.25(71)申请人中石化炼化工程（集团）股份有限公司地址100000北京市朝阳区惠新东街甲6号(72)发明人王宝石郝代军宋业恒王文柯王明党郑红霞岳建伟郭巧玲吴辰捷席清波唐娉玺(74)专利代理机构北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)11371代理人凌赵华(51)Int.Cl.C01B3/38(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图1页(54)发明名称一种甲烷水蒸气重整制氢反应装置及方法(57)摘要本发明提供了一种甲烷水蒸气重整制氢反应装置及方法。本发明甲烷水蒸气重整制氢反应装置结构简单，仅使吸附剂进行定期再生，而使用寿命较长的催化剂不必随吸附剂进行频繁再生，在确保吸附剂的吸附作用始终能够满足使用要求的同时，不仅降低了再生过程的能耗，也避免了催化剂的活性下降；向上流动的原料与向下流动的吸附剂逆流接触，大粒径、高密度的吸附剂不会在反应器内滑落或滞留，可以及时并快速地从反应器底部排出；原料与固定的催化剂能够充分地接触并发生反应，生成的CO2立刻被吸附剂吸附，打破化学平衡限制，有利于甲烷转化率的提高。本发明所得氢气纯度高，制氢效率高，成本低，可实现连续、高效、稳定的制氢过程。CN106517093ACN106517093A权利要求书1/1页1.一种甲烷水蒸气重整制氢反应装置，其特征在于，包括反应器、待生斜管、待生吸附剂输送管、再生器、再生吸附剂输送管和沉降器；反应器内设置挡板槽，挡板槽内装填催化剂；反应器顶部与沉降器连通；反应器底部设置待生斜管，待生斜管的出口与待生吸附剂输送管的下部连接；待生吸附剂输送管上部连接再生器；再生器与沉降器之间通过再生吸附剂输送管连通。2.根据权利要求1所述的一种甲烷水蒸气重整制氢反应装置，其特征在于，所述反应器为管式反应器。3.根据权利要求1所述的一种甲烷水蒸气重整制氢反应装置，其特征在于，所述挡板槽四周开孔。4.根据权利要求1所述的一种甲烷水蒸气重整制氢反应装置，其特征在于，所述挡板槽为人字形挡板槽。5.根据权利要求1所述的一种甲烷水蒸气重整制氢反应装置，其特征在于，所述待生吸附剂输送管底部设置提升气体分布器；所述再生器底部设置再生气体分布器。6.根据权利要求1所述的一种甲烷水蒸气重整制氢反应装置，其特征在于，所述再生吸附剂输送管上设置冷却器。7.根据权利要求1所述的一种甲烷水蒸气重整制氢反应装置，其特征在于，所述反应器的下部设置进料分布器，进料分布器上方的区段设置挡板槽。8.根据权利要求1所述的一种甲烷水蒸气重整制氢反应装置，其特征在于，所述待生斜管上设置待生吸附剂流量控制阀；所述再生吸附剂输送管上设置再生吸附剂流量控制阀。9.根据权利要求1所述的一种甲烷水蒸气重整制氢反应装置，其特征在于，所述沉降器和再生器内分别设置分离器；优选地，所述分离器为旋风分离器。10.采用权利要求1所述的装置进行甲烷水蒸气重整制氢的方法，其特征在于，包括如下步骤：沉降器内的吸附剂从反应器的顶部进入反应器并向下流动，甲烷和水蒸气混合气进入反应器并向上流动，与反应器内固定的催化剂接触进行水蒸气重整制氢反应，反应生成的CO2气体被流动的吸附剂吸附；吸附后的待生吸附剂经待生斜管进入待生吸附剂输送管的下部，在待生吸附剂输送管内向上流动，进入再生器进行高温分解反应；再生后的吸附剂进入再生吸附剂输送管，从再生吸附剂输送管的出口进入沉降器；沉降器内的气体进行气固分离，分离出的气体经处理后得到较纯净的氢气产品。2CN106517093A说明书1/9页一种甲烷水蒸气重整制氢反应装置及方法技术领域[0001]本发明涉及石油化工技术领域，具体而言，涉及一种甲烷水蒸气重整制氢反应装置及方法。背景技术[0002]氢气是一种重要的化工原料，广泛应用于化工、冶金及航天等领域。氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续性的能源，被视为本世纪最具发展潜力的清洁能源，也被视为解决温室效应、提高能量利用率的有效替代能源。[0003]甲烷水蒸气重整制氢自1926年第一次应用至今，经过近百年的不断发展，目前已成为工业上天然气制氢最广泛应用的方法。传统的甲烷水蒸汽重整制氢过程包括：原料的预热和预处理，蒸汽转化，一氧化碳的高、低温变换，氢气提纯等工序。其中，采用固定床反应器进行甲烷水蒸气重整反应为强吸热反应，温度一般控制在750～950℃，反应压力为2～3MPa，催化剂通常为镍系催化剂。[0004]吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢技术是在甲烷水蒸汽重整反应的基础上，通过添加二氧化碳吸附剂，将重整反应过程中产生的二氧化碳脱除，从而打破化学反应平衡，提高甲烷的转化率，得到