[发明专利]重整制氢反应器及制氢转化炉和制氢反应方法

权利要求书

1.一种重整制氢反应器，其特征在于，该反应器包括圆筒形密封承压壳体（12）、进气口（1）、出气口（2）、从所述壳体（12）顶部伸入到壳体内部的第一直管（11）、从所述壳体（12）底部伸入到壳体内部的第二直管（14）和设置在所述壳体（12）内所述第一直管（11）下方所述第二直管（14）上方的径向催化反应区；所述进气口与所述第一直管（11）连通，所述出气口（2）与所述第二直管（14）连通；

所述径向催化反应区的顶部和底部分别由顶部密封板（5）和底部密封板（8）密封，所述顶部密封板（5）的边缘与所述壳体（12）内壁密封连接，所述径向催化反应区包括中心筒（13）以及套设在中心筒（13）外的至少一个套筒（15）；所述中心筒（13）的顶端穿过顶部密封板（5）与第一直管（11）流体连通，所述中心筒（13）的底端具有开口且与所述底部密封板（8）留有间隙；中心筒（13）的外侧壁与最内层套筒的内侧壁之间以及相邻套筒（15）的筒壁之间分别形成有缓冲腔（16）；最外层的套筒（15）的外侧壁与壳体（12）的内壁之间形成有环隙（7）；所述套筒（15）的内侧壁和外侧壁分别形成有开孔，以使所述缓冲腔（16）仅通过所述开孔与所述环隙（7）流体连通；所述径向催化反应区的底部密封板（8）与所述壳体（12）下部的内壁之间形成有与所述环隙（7）流体连通的集气腔（9），所述环隙（7）通过所述集气腔（9）与所述第二直管（14）连通；

所述中心筒（13）内设有中心筒微催化反应板（6），所述套筒（15）内设有微催化反应板（10），所述微催化反应板（10）的顶端与所述顶部密封板（5）密封连接、底端与所述底部密封板（8）密封连接，所述中心筒微催化反应板（6）和所述微催化反应板（10）的板面分别负载有重整制氢催化剂；

其中，所述中心筒微催化反应板（6）轴向延伸且绕轴呈放射状分布；或者，所述中心筒微催化反应板（6）在所述中心筒内呈交错分布；

所述微催化反应板（10）轴向延伸且围绕所述中心筒（13）呈放射状分布；或者，所述微催化反应板（10）为筒状且同轴套设于所述中心筒（13）外侧；

所述微催化反应板（10）包括交替间隔设置的上催化反应板和下催化反应板，所述上催化反应板的顶端与所述顶部密封板（5）固定连接、底端与所述底部密封板（8）留有空隙；所述下催化反应板的底端与所述底部密封板（8）固定连接、顶端与所述顶部密封板（5）留有空隙。

2.根据权利要求1所述的重整制氢反应器，其特征在于，所述微催化反应板（10）和所述中心筒微催化反应板（6）各自独立地为选自平面板、齿形板和波纹板中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的重整制氢反应器，其特征在于，所述微催化反应板（10）和所述中心筒微催化反应板（6）为波形板。

4.根据权利要求1所述的重整制氢反应器，其特征在于，所述套筒（15）的个数为1~400个，所述套筒（15）、中心筒（13）与壳体（12）呈同轴方式布置。

5.一种重整制氢转化炉，包括进气管（24）、出气管（25）、烧嘴（23）和燃烧室（22），其特征在于，该转化炉还包括权利要求1~4中任意一项所述的重整制氢反应器（21），所述重整制氢反应器（21）位于所述燃烧室（22）内，所述重整制氢反应器（21）的进气口（1）与所述进气管（24）连通，所述重整制氢反应器的出气口（2）与所述出气管（25）连通。

6.采用权利要求5所述的重整制氢转化炉进行重整制氢反应的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）使燃料气和空气经过所述烧嘴（23）喷入所述燃烧室（22）进行燃烧；

（2）使原料气与水蒸气经所述转化炉的进气管（24）进入所述重整制氢反应器（21），在所述径向催化反应区内进行重整制氢反应，得到富含氢气的转化气。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述重整制氢反应的条件包括：反应温度为700～1100℃，反应压力为1.8～5.5MPaG，水蒸气中的H₂O与原料气中的碳原子的摩尔比为（2.5～5）：1，空速为1000～100000h^-1。