[发明专利]重整制氢反应器及转化炉、重整制氢反应的方法

说明书

本公开涉及一种重整制氢反应器及转化炉、重整制氢反应的方法，该重整制氢反应器及转化炉采用微催化反应板，反应板上负载有催化活性组分，减少了催化活性金属用量且催化剂不易积碳失活、缩短了反应气体扩散至催化活性中心的距离，降低了传质阻力和反应器压降，提高了制氢反应转化率；反应气体在反应器中由中心向外流动，流道面积逐渐增大、反应板温度逐渐升高，有利于作为体积增加和吸热反应的制氢反应转化率的提升；重整反应器内设置换热区，提高了进入反应区原料气体的温度、降低了反应器出口产物温度，有助于提高反应速率、降低对下游管线和设备的材质要求；该重整制氢反应器使用范围广，作为制氢转化炉的炉管可以适用于不同种类的转化炉。

技术领域

本公开涉及重整制氢领域，具体地，涉及一种重整制氢反应器及转化炉、重整制氢反应的方法。

背景技术

氢气不仅是重要的化工原料，也是一种清洁燃料。氢气在现代工业、尤其是石油化工工业、燃料电池等国民经济中扮演着越来越重要的角色。在全球原油不断重质化、劣质化趋势加剧以及人们对清洁油品数量需求不断增加、质量标准不断提升，环境法规不断严格的多重压力下，对氢气需求也越来越大，进而对制氢装置也提出了更高的要求。

制氢工艺主要有水电解法、轻烃水蒸气转化法、部分氧化法和甲醇裂解法等，目前运用最广泛的是轻烃水蒸气转化法。轻烃水蒸气转化法制氢的原料以天然气、石脑油、炼厂气等含碳轻质烃类为主。其转化过程为：轻质烃类与水蒸汽在一定的温度、压力以及催化剂作用下发生反应，生成氢气及一氧化碳，一氧化碳再经过水煤气变换反应进一步生成氢气，进一步提高轻质烃类目的产物收率。

制氢反应过程中发生的主要化学反应有：

转化反应C_nH_m+n H₂O→n CO+(n+m/2)H₂△H＝206kJ/mol

变换反应CO+H₂O→CO₂+H₂△H＝-36kJ/mol

转化反应是一个强吸热反应，在传统的制氢炉中，通过燃料燃烧，将装填有转化催化剂的转化炉管加热到900～1000℃进行制氢反应。常见的重整制氢活性组分有Pt、Pd、Ir、Rh等第VШ族过渡元素，由于其价格高，限制了工业应用。目前重整制氢工业应用最为广泛的活性组分是镍。催化剂活性高低与催化剂比表面轴向大小直接相关，相对而言，比表面越大，活性组分的分散度越好，活性中心数目越多，从而提高了催化剂的催化活性。

现有的制氢转化炉在炉管中装填一定颗粒尺寸、形状的镍基催化剂，往往会出现装填不均匀，引起原料气偏流，造成原料转化率低，催化剂易积碳失活，降低装置的操作周期。另外，炉管中装填颗粒尺寸较小的催化剂，虽然可以提高催化剂的装填量，增加催化剂活性中心数目，在一定程度上提高原料的处理能力和转化率，不足之处在于催化剂尺寸越小，炉管压降越大，增加了原料气压缩机的能量消耗。

发明内容

本公开的目的是提供一种重整制氢反应器及转化炉、重整制氢反应的方法，该重整制氢反应器及采用该重整制氢反应器的转化炉的压降低、无气体偏流和短路现象；采用该重整制氢转化炉的方法转化率高。