[发明专利]一种带有混合式气体分布器的重整反应器及其工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用富甲烷混合气制备合成气的方法，特别是一种带有混合式气体分布器的重整反应器及应用该重整反应器在高温、催化剂条件下发生重整反应制备合成气的工艺。

技术背景

现有炼焦企业的焦炉煤气经过TSA、PSA工艺分离得到氢气和富甲烷混合气，氢气被用来合成甲醇和二甲醚等高附加值产品，而对富甲烷混合气的利用却尚未形成环保有效的处理工艺，这是因为甲烷的C-H键的平均键能为4.1×10⁵ J/mol，CH₃-H键的解离能高达4.3×10⁵J/mol，分子结构稳定，难以被直接转化。

近年来，针对焦炉煤气的回收利用，众多科技工作者进行了以下研究。

CN1428403A公开了“一种流化床与富甲烷燃料气共气化制合成气的方法”，该方法是将原煤先破碎至粒度小于8mm，再经干燥系统、原料煤仓、进煤计量系统进入流化床气化炉；蒸汽、氧气经气体分布板、排灰环管和中心射流管进入气化炉，含甲烷的天然气、煤层气或化肥厂弛放气由下部或侧部进入流化床气化炉浓相段反应区，在950-1100℃温度下与煤炭工气化制取合成气。

 CN1428403A针对该工艺流程设计了一套反应设备，并且操作稳定，范围较宽，能耗小，并能适合于各种煤种。但这套工艺设备处理量有限，目前在工业上还未放大，另外在实际生产中，为了回收利用富甲烷燃料气专门另设一条生产工艺设备，投资很大，难以实现工业化。

CN101717073A公开了“一种焦炉煤气制合成气的方法”，是将脱硫净化后的高温干馏煤气作为原料气，氧气、二氧化碳和水蒸气作为气体转化剂，经预热后，送入反应器内进行混合，同时发生自热非催化转化反应，然后非催化反应后的混合气进入催化剂床层发生催化重整反应制得合成气，该发明催化剂用量少，转化率高，所得合成气氢碳比可控性强，但该工艺前期脱硫工序复杂，而且催化剂容易发行积碳现象，导致催化剂失活，需定期更换催化剂，缩短了开车时间，降低了生产效率。

CN 1385501A公开了一种焦炉煤气制取合成气的方法，它采用了两台换热式的预热器，利用转化炉出来的转化气的废热，在转化炉上部设置了燃烧空间，设定了镍催化剂床层的最低温度，确定了蒸汽压力与氧气压力的关系，制定了防止焦炉煤气窜入到氧气管道的方法，从而在焦炉煤气催化部分氧化领域达到了节能、节省投资、安全运行的目的。但是该发明对镍催化剂床层的温度、压力控制较为严格，如若达不到预期值会引起严重的安全方面的事故。

CN 101905865A公开了一种含二氧化碳的天然气或甲午年转化制合成气的方法，将催化剂装入无温度梯度绝热固定床反应器的催化剂床层中，加温至反应温度800℃，含有二氧化碳的天然气或甲烷气分别或混合通过气体通道进入反应器，通过催化床层，部分甲烷和二氧化碳吸热重整为合成气，同时或催化剂床层温度开始低于加热温度时，将氧气或空气通过气体分布器加入催化剂床层，在催化剂床层中，未与二氧化碳吸热重整的甲烷和氧气或空气氧化为合成气。该发明在反应中催化剂床层温度梯度较小，降低了可能因反应器过热或过冷段存在的风险。但该发明的反应器对原料气的要求较高，适用范围小，比如焦炉煤气杂质气体较多，如若通入焦炉煤气会导致催化剂的失活，因此不能大规模推广应用。

CN 1648034A公开了一种二氧化碳-甲烷重整制合成气工艺，该工艺是在热转化反应器的高温炭体系中加入预热富含CH₄、CO₂、水蒸汽和氧气，使温度身高到950℃以上，在H₂O-O₂辅助条件下，高温炭和H₂O、O₂、及输入的H₂、CO₂以及CH₄进行化学反应生成合成气，然后降温换热被输出。该发明在高温炭体系中实现了CO₂和CH₄重整转化，工艺简单、成本低廉、热效率高，而且避免了积碳和硫引起催化剂失活的问题。但该发明只提出方法工艺，没有给出具体的重整反应装置及实施方案，因此距离工业推广还有一段距离。

发明内容

基于上述现有技术存在的催化剂易失活、设备投资大、适用范围窄、操作不安全等问题，本发明提供一种带有混合式气体分布器的重整反应器及工艺。

一种带有混合式气体分布器的重整反应器，其特征在于：所述重整反应器的上部设置有第三水蒸气进口，底部通过塔式分布装置底座连通有混合式气体分布器，在催化剂料仓的下端设置有上行管道；