[发明专利]热交换重整装置和重整系统

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及热交换重整装置，其中利用从加热部供给到重整部的热 引起重整反应，通过该重整反应由重整原料例如烃获得含氢重整气。本 发明还涉及包括这种热交换重整装置的重整系统。

相关技术的说明

交替形成用于通过重整烃原料产生含氢气体的重整通道和用于燃 烧燃料气体以将重整反应中所用的热供给到重整通道的燃烧通道的交 叉流式热交换燃料重整器是已知的(参见日本专利申请公开 2004-244230(JP-A-2004-244230))。JP-A-2004-244230描述了设定在 板间未负载催化剂的区域以使所述板间区域中的燃烧反应所致的热生 成的分布和重整反应的热吸收的分布相互调节。

尽管在根据相关技术的交叉流式热交换燃料重整器中，设计了其中 通过燃烧反应产生大量热的区域和通过重整反应吸收大量热的区域相 匹配的方式，但是仍然存在需改进之处以通过匹配吸热区域和放热区域 提高热交换效率。此外，因为在燃料重整器中重整通道中的重整反应(主 要是蒸汽重整反应)的反应速率和在燃烧通道中的燃烧反应的反应速率 之间的差别大，也就是说，重整通道和燃烧通道之间每体积的反应量差 别大，所以当采用如上所述的仅沿堆叠方向交替形成重整通道和燃烧通 道的构造时，系统重整效率的提高受到限制。

发明内容

本发明提供热交换重整装置，该热交换重整装置的热交换部和重整 部之间的热交换效率优异。本发明还提供热交换重整装置和重整系统， 其使得可以提高重整效率。

根据本发明第一方面的热交换重整装置包括：重整部，该重整部中 负载有用于引发重整反应的重整催化剂，用于通过包括蒸汽重整反应的 重整反应由供给的重整原料产生包含氢的重整气；加热部，该加热部设 置为与所述重整部邻接，在所述加热部和所述重整部之间插有隔离壁， 以使得气体流动的方向与所述重整部中的气体流动的方向相同，在所述 加热部中负载有用于催化燃烧的氧化催化剂，所述加热部用于将通过催 化燃烧所供给的燃料产生的热供给到所述重整部；重整原料引入部，该 重整原料引入部的一端作为所述重整原料的供给口，该重整原料引入部 的另一端与所述重整部的重整原料流入侧形成为一个整体；和燃料引入 部，该燃料引入部的一端作为所述燃料的供给口，该燃料引入部的另一 端与所述加热部的燃料流入侧形成为一个整体，用于将所述燃料以与所 述重整原料引入部中的所述重整原料的流动方向不同的流动方向引入 所述加热部中。

在根据第一方面的热交换重整装置中，在重整部中利用由加热部所 供给的热并通过使所供给的重整原料接触重整催化剂引发(促进)重整 反应，从而获得含氢重整气。重整反应在负载重整催化剂的区域上游侧 (重整原料供给侧)的端部附近产生高吸热区域。燃烧反应在负载氧化 催化剂的区域上游侧(燃料供给侧)的端部附近产生高放热区域。

重整原料(或重整气)在重整部中流动的方向和燃料或燃料气在加 热部中的流动方向相同。换言之，加热部和重整部构成平行流式热交换 重整装置。因此，在气体流动方向上，可以在负载催化剂的区域的同侧 (上游侧)产生由加热部中的燃烧产生的高放热区域和由重整部中的重 整反应产生的高吸热区域。因此，可以将产生大量热的区域设置为靠近 吸热需求大的区域(即，使吸热分布和放热分布相匹配)。

在该热交换重整装置中，与重整部的上游侧成为一体的重整原料引 入部和与气体流动方向与重整通道中的气体流动方向平行的加热部的 上游侧成为一体的燃料引入部(即，所谓的热交换器的重整部和热交换 部的进气口实际上位于同一位置处)构建为使气体沿彼此不同的方向流 动。换言之，重整原料引入部和燃料引入部构成准交叉流部。因此，可 以允许单独打开重整原料的供给口和燃料的供给口。由此可以单独供给 重整原料和燃料到重整部和加热部的同一侧，可以构建如上所述的产生 大量热的区域靠近吸热需求大的区域的平行流式热交换重整装置。

如上所述，根据第一实施放案的热交换重整装置在加热部和重整部 之间具有优异的热交换效率。此外，由于在流过重整原料引入部的重整 原料和流过燃料引入部的燃料之间交换热，所以提高了运行的稳定性 (鲁棒性)，并且可以实现克服波动现象(例如，重整原料的温度变化) 的稳定运行。

在根据该方面的热交换重整装置中，整个燃料引入部都可以是未负 载氧化催化剂的区域。