[发明专利]一种用于连续催化重整-再生的多阶段式流化床反应器

说明书

一种用于连续催化重整‑再生的多阶段式流化床反应器,它涉及一种蒸汽重整制氢的流化床反应器。本发明为了解决现有蒸汽重整技术存在燃料转化率低、催化反应‑再生装置复杂、催化剂再生效果差的问题。本发明的筒体固定密封安装在布风板上，氧气渗透膜管束竖直布置在筒体内的下端，氧气通过氧气渗透膜管束供应，且单管膜内侧氧气流向和颗粒流向相反，导流板安装在筒体内的氧气渗透膜管束上方，还原氢气供应管安装在导流板的下端，且还原氢气供应管与氢气渗透膜管束的氢气渗透出口管连通，重整燃料气供应管安装在筒体内的导流板的上方，氢气渗透膜管束安装在筒体内的重整燃料气供应管的上方。本发明用于蒸汽催化重整制氢。

技术领域

本发明涉及一种催化蒸汽重整制氢的流化床反应器，具体涉及一种用于连续催化重整-再生的多阶段式流化床反应器，属于重整制氢领域。

背景技术

氢能被誉为“二十一世纪”的清洁高效能源，具有高热值、燃烧性能好、清洁无污染等优点，在世界各国加速能源转型的战略背景下，具有巨大的发展潜力。未来我国氢能的需求会不断上升，将广泛应用于交通、化工原料、工业、建筑等领域。氢能需求的增加对大规模制氢技术的发展提出了新的要求。然而，即使采用传热传质性能良好的流化床作为催化反应器，传统催化重整制氢过程仍存在氢气产量和纯度不高，且催化剂颗粒表面积碳所导致催化剂活性衰减等问题。因此，除了重整反应器外，传统的重整制氢系统还涉及氢气分离设备和催化剂再生等设备。

流化床催化重整结合氢气膜分离技术是极具潜力的制氢方式之一。可破坏制氢反应的化学平衡，使可逆的制氢反应朝着有利于氢气生产的方向移动。专利CN101181974A涉及一种环型放射状排列的流化床膜反应器。流化床反应器内装备有均匀分布的氢气渗透膜组件，可在促进燃料转化的同时，直接生产出高纯度氢气。然而，氢气选择性分离进一步加剧了催化剂表面积碳生成，加快了催化剂失活的速率。

HerguidoJ,Menéndez,M.Advances and trends in two-zone fluidized-bedreactors[J].Current Opinion in Chemical Engineering，在2017年，公开了一种可同时实现催化重整和催化剂除焦的双区流化床反应器，实现催化重整制氢过程连续进行。该流化床反应器分为底部的氧化除焦区和顶部的催化重整区两部分，分被发生氧气除焦反应和催化重整反应。氧气自底部入口进入反应器，与惰性气体混合，而碳氢化合物被送入反应器的中间点。催化剂颗粒在两区域循环流动。然而该流化床反应器仍然存在一定的问题：(1)氧气直接在反应器底部通入，氧气在催化剂除焦区的分布不均匀，容易出现局部高温点；(2)除焦的效果严格受到操作条件的限制，氧气供应量不足会导致除焦效果差；若氧气供应过量，过量的氧气进入催化重整区，直接与燃料气接触，存在爆炸的危险；(3)催化剂除焦过程中，部分催化剂的有效组分也被氧气所氧化，导致催化剂活性降低。(4)惰性气体引入流化床反应器，稀释了各反应组分，降低了催化重整的反应速率。

综上所述，现有蒸汽重整技术存在催化重整转化率低、催化制氢反应-再生装置复杂、催化剂除焦再生效果差的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有蒸汽重整技术存在催化重整转化率低、催化制氢反应-再生装置复杂、催化剂除焦再生效果差的问题。进而提供一种用于连续催化重整-再生的多阶段式流化床反应器。

本发明的技术方案是：一种用于连续催化重整-再生的多阶段式流化床反应器，它包括风箱和布风板，布风板水平布置，风箱安装在布风板的下端面上；它还包括筒体、上盖、氧气渗透膜管束、导流板、还原氢气供应管、重整燃料气供应管和氢气渗透膜管束，筒体固定密封安装在布风板上，氧气渗透膜管束竖直布置在筒体内的下端，导流板安装在筒体内的氧气渗透膜管束上方，还原氢气供应管安装在导流板的下端，且还原氢气供应管与氢气渗透出口管连通，重整燃料气供应管安装在筒体内的导流板的上方，氢气渗透膜管束安装在筒体内的重整燃料气供应管的上方，上盖盖装在筒体的上端。

进一步地，风箱的下端开设反应器入口；上盖上开设反应器出口。